汽车座椅设计流程分析

姜春兰

(宁波汽车零部件检测中心，浙江宁波 315104)

汽车座椅设计流程分析

姜春兰

(宁波汽车零部件检测中心，浙江宁波 315104)

随着汽车数量的迅猛增加与人们对汽车舒适性要求的不断提高，对汽车设计提出了更多的要求。从汽车座椅的构成及相关的法律法规要求等方面，对汽车座椅的设计流程及其关键零部件的设计进行了比较全面的阐述。

汽车座椅；设计流程；座椅标准

0　引言

目前，人们的工作与生活中处处离不开汽车，汽车已经与人们的生活息息相关了。我国的汽车产销量以每年千万台的数量在增加，但是汽车的发展历史却只有短短的一百多年，在这一百多年的时间里，汽车以超乎想象的速度不断变化着，不断地满足着人们日益丰富的对汽车的需求。

汽车作为商品提供给消费者，消费者普遍关注的是汽车的动力性能、燃料经济性、操作稳定性、驾驶舒适性等。

今天就来关注汽车驾驶的舒适性问题，汽车座椅作为汽车内饰部件的重要组成部分，已不仅仅是满足基本功用，而是拓展到人机工程的领域，人们对汽车座椅的舒适性、安全性、美观性提出了更高的要求。

1　汽车座椅构成

汽车座椅主要由以下零部件组成：座椅框架、调整机构、头枕、弹性元件、表面包覆材料、塑料装饰件等，如图1所示。

2　汽车座椅相关的标准要求

现行的主要的汽车座椅相关国家标准如下：

GB 15083-2006 汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法；

GB 11550-2009 汽车座椅头枕强度要求和试验方法；

GB 14166-2013 机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统ISOFIX儿童约束系统；

GB 14167-2013 汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点；

GB 11551-2014 汽车正面碰撞的乘员保护；

GB 20071-2006 汽车侧面碰撞的乘员保护；

GB 20072-2006 乘用车后碰撞燃油系统安全要求。

3　汽车座椅设计流程

3.1车身内部布置

首先是根据汽车的总体布置图，进行车身内部布置。

座椅设计要适合人体特性要求，就离不开人体尺寸这一基本参数。为了获得人体尺寸分布规律，要进行抽样测量。将实测尺寸值由小到大排列到数轴上，再将这一尺寸段均分为100份，则将第几份点上的数值作为该百分位数。例如，我国成年男子身高分布图上，第50份点上的数值为1 688 mm，则称第50百分位数为1 688 mm，表明有50%的人身高低于1 688 mm，另有50%的人身高高于此值。所以第50百分位对应的身高就是平均身高。

3.2确定设计H点

设计H点是指在汽车总布置时的设计基准点，最后设计H点表示的是第95百分位的男子人体模型在最后位置时的胯点，最前设计H点表示的是第5百分位的女子人体模型在最前位置时的胯点。由最前和最后设计H点便可以求得座椅的水平行程和垂直升程。如图2所示为设计H点。

3.3布置座椅和其他相关内饰件

(1)确认座椅的功能、市场定位，以及客户对座椅的性能要求；

(2)确认座椅的结构形式；

(3)确认座椅的面料形式；

(4)确认座椅的造型；

(5)确认座椅的颜色配置；

(6)确认座椅与车身数模的配合问题。

3.4座椅关键零部件设计

3.4.1座椅框架

座椅框架(图3)包括靠背和座垫两部分，并由调角器连接成一体，是座椅的主体部分，其他的功能件及附件都依附在框架上，设计时需考虑强度及整车碰撞的要求。低端座椅的框架一般选用钢管和钢丝焊接组成，特点是结构简单、强度偏低、价格适宜；中、高挡座椅的框架为高强度板材冲压成形后焊接而成，特点是结构复杂、强度高、价格偏高，整体较重。针对现在整车厂强烈要求减重节能、汽车轻量化的要求，降低座椅质量已是未来发展的趋势。目前已在研讨应用镁合金代替钢材作为座椅框架的可行性，质量节省可达到40%。

选用的材料规格及牌号如表1所示。

表1　选用的材料规格及牌号

图4、图5为两种板材的拉伸曲线。

3.4.2调整机构

调整机构包括调角器、调高器、滑轨等功能件，控制座椅多方向、多角度的位移调整，分手动调整和电动调整两种，目前主流是电动调整座椅。

3.4.3头枕

头枕的作用是保护颈椎避免受伤，属于国家强制认证的零部件，根据C-NCAP即中国新车评价规程进行碰撞安全的性能测试，包括鞭打实验(模拟后碰)，对座椅头枕要求比较严苛，目前的主流是主动安全头枕，车辆在后撞时头枕会主动向车身正前方移动一小段距离，保证头部与头枕的距离不超过6 cm，避免头部的大尺寸移动造成伤害。

3.4.4弹性元件

从座椅的舒适性方面考虑，弹性元件选用聚氨酯泡沫塑料发泡而成。聚氨酯泡沫塑料作为聚氨酯制品一大门类，原料品种多，范围广，泡沫体系用的多元醇、异氰酸酯及助剂等品种，特别是新型原料等不作一一介绍，重点考虑阻燃性、材料密度、硬度等参数。

3.4.5表面包覆材料

表面包覆材料有毛绒织物、塑料纤维、人造革或皮革等，要求柔韧性、透气性、耐摩擦色牢度、耐磨性、阻燃性等。

3.4.6塑料装饰件

塑料装饰件包括坐垫两侧的防护板、座椅地脚护罩、头枕导套、调节手柄等。材料采用PP、PE、PA6、ABS等，要求光泽度、颜色差异性、阻燃性等。

4　结束语

汽车座椅的设计包括了机械、电气、化学、模具等相关专业的知识，从舒适性的角度需关注人体尺寸参数的不断更新；从整车性能方面要以减少质量为永恒的话题；从安全的角度应以主动防护为设计的根本。以上3点应是座椅设计的发展方向。

【1】崔文英,尹荣汉，韩琬熙，等.基于台车后碰撞试验与模拟的铝合金座椅骨架的设计[J].汽车安全与节能学报,2012,3(4):308-312.

【2】尹荣汉.基于敏感性分析的镁铝合金座位框架设计.汽车安全与节能学报,2010,1(3):210-213.

【3】陈曦.镁合金在汽车座椅骨架中的应用以及镁合金汽车座椅骨架的有限元分析[D].长春：吉林大学,2007.

【4】陈祖盼.面向汽车座椅设计的人体参数测量系统[D].上海:上海交通大学,2009.

【5】符大兴.对汽车座椅设计的探讨[J].企业科技与发展,2011(6):31-33.

Analysis of the Automobile Seat Design Process

JIANG Chunlan

(Ningbo Automotive Component Testing Center, Ningbo Zhejiang 315104,China)

With the rapid increase of the automobiles number and the comfort requirements, more requirements for automobile design are demanded. The automobile seat design process and the design of the key sect1s of the automobile seat were comprehensively expounded from the aspects of the automobile seat structure and related laws.

Automobile seat; Design process; Automobile seat standard

2015-05-15

姜春兰(1971—)，女，工学学士，助理工程师，主要从事汽车零部件检测及实验室管理体系的研究。E-mail：jclzjc@126.com。