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汽车座椅是怎样设计出来的?

2020-05-19 22:29:50·  来源:Icona意柯那工业设计  
 
汽车座椅作为与驾驶员身体直接接触的部件,其重要性可想而知。但大家不要以为座椅的设计很简单,它在汽车设计中可是相当重要的环节。今天我们就来跟大家聊聊汽车
汽车座椅作为与驾驶员身体直接接触的部件,其重要性可想而知。但大家不要以为座椅的设计很简单,它在汽车设计中可是相当重要的环节。今天我们就来跟大家聊聊汽车座椅是如何设计出来的。
 
设计座椅是汽车设计的第一步
在所有的汽车设计中,设计师们第一步都是先确定座椅的设计。准确点说,设计师们最先考虑的是车内成员的坐姿。对于SUV车型来说,驾驶员的坐姿会更直立一些,位置也会更高;而对于轿车来说,驾驶员的坐姿会低很多,并且微微后仰;对于一些赛车(比如各级别的方程式),驾驶员其实是“躺”在车内的。之所以要先设计座椅,是因为确定了驾驶员的坐姿以后,才能根据人体的H点来设计座椅,包括位置、造型、薄厚、可调角度等等。也只有确定了坐姿之后,方向盘、踏板、中控台、车门等等这些位置才能够最终确定。
 
不懂人体工程学还好意思聊座椅?
要想设计一款舒适的座椅,光靠各种理念来支撑肯定不行,重要的是得知道具体的人体数据。一般来说,设计师们会利用人体百分比模板来做参考。也就是说,设计出来的座椅可以让绝大多数的人能够正常乘坐。这个听起来简单,但看看下面这张图就知道座椅设计的复杂了:
 
让人腰酸背痛的座椅都是耍流氓
人体的脊柱是有自然S型弯曲的,也因此座椅靠背要设计成上半部分凹陷、下半部分突出的造型。一般来说,要想让人坐起来比较舒适,座椅要对胸上部、后背中部和上部以及腰椎的下部有着比较强的支撑才可以。
 
座椅舒适度设计解决的不只是防疲劳
千万别以为座椅舒适度指的就是长时间乘坐不会累,实际上,座椅设计时要解决的另外一个问题就是应对加速度。对汽车来说,无论是急加速还是急转弯,其纵向或是横向的加速度基本可以达到0.7G、0.8G左右。因此,座椅除了要具备一定的侧向支撑,从而限制住驾驶员身体的来回移动,同时还要能够消除在合成加速度状态下车上成员的不适感。
 
座椅结构看似简单,研发周期却很长
一般座椅由表层材质、填充物、骨架、调节装置和车身连接件构成。虽然看似不是很复杂,但是由于座椅的使用频度极高,又和安全息息相关,因此每一部分在设计时都必须考虑到安全性及耐用度。所以座椅的研发周期很长,基本上跟整车是同步的。
 
中国目前还没有自主研发座椅的实力
座椅是重要的安全部件,其性能由骨架、材料、样式等因素综合决定。这些都是极为专业的内容,需要数据和开发经验的积累,也需要专业的实验验证设施和技术。以中国设计师、工程师目前所掌握的技术和经验来看,要想完全自主来进行座椅的研发,确实是个比较困难的过程。
你以为面料就是简单地包上各种材质?
当然不是,像我们的Vulcano Titanium的座椅就是采用来自Poltrona Frau公司最负盛名的Alcantara和高级皮革材质制成。而座椅的面料则是个单独的专业。如何最大化地将一整块皮子分块?如何进行缝纫久坐后也不会破损?如何进行表面处理,使得座椅能够耐刮擦、耐光照、并且可清洗?在极端环境下,如何保证座椅的耐用性?这些都是座椅在研发时需要考虑到的。
 
织物座椅虽然看上去Low,但也有优点
很多人买车的时候非常抵触织物座椅,认为会严重拉低车子的形象。但实际上,织物座椅也是有不少优点的,比如透气性。人坐在座椅上的时候,基本上与椅面是完全贴合的,这就造成了热量散不出去,所以特别容易出汗。但是织物材质的座椅就基本不会出现这个问题。同时,织物座椅的摩擦力非常大,可以很好地限制人在座椅上的滑动,在急转弯或急刹车时不会出现危险。
 
座椅除了织物材质就是真皮的吗?
在车辆的配置表中,一般在座椅那栏会有两种材质:织物和真皮。织物材质就不提了,但你所不知道的是,很多所谓的真皮座椅,其实并不是真皮。一般主机厂为了控制成本,会用一种叫做PVC的材质来代替真皮,这种材质透气性不好,柔韧性差,摸上去也没有真皮细腻的手感。不过比真皮容易打理,成本嘛,自然是低了不少。很多消费者又不懂,于是就被这种所谓的真皮蒙骗了。像宝马、奥迪这样的高端品牌中的低端车型,有可能采用的就是PVC材质的座椅。
 
座椅构造的变化
在1960年以前,主流的座椅内部支撑构造为卷线式弹簧,主要考虑到舒适性。但是,这种卷线式的弹簧的重量较大,并且很占空间,因此,设计师们研发出了S型弹簧,作为卷线式弹簧的替代。后来设计师们经过多次的试验后发现,如果将卷线式和S型弹簧一起使用,既能提高舒适性,又能保证足够的支撑,同时重量上也没增加太多,因此这种并用的设计开始出现在一些高档车型中。
 
座椅的体量比较大,也因此在设计时一定要考虑到轻量化,当然前提是不能丧失安全性。比较直观的方法是减少金属材质的运用,比如采用较薄较轻的材质,或是依靠打孔来减重,不过这需要进行大量的模拟分析计算,以确保座椅的安全性。
 
正常坐姿要能够到中控台上的所有按键
在确定驾驶员的坐姿时,其中有一项要求是:驾驶员在正常坐姿时,要能操控中控台上的所有按键。这在汽车设计中也有个专有名词,叫做「手伸界面」。这不仅是为了方便驾驶员操作,更能保证行车时的安全。
 
要能适合不同身高的驾驶员
对于不同的驾驶员,坐垫长短、靠垫长短、靠垫宽度、头枕位置等等这些都会带来不同的驾驶感受。也因此,设计师们在设计座椅时需要考虑到驾驶员的不同身高,设计合理的调节范围,尽量满足多数人的需求。
 
易于控制油门、刹车踏板
说实话,很少有人会注意到这一点,但是对于设计师们来说,又是设计座椅时不得不考虑的因素。为了保证车上成员的安全,驾驶员在正常坐姿下必须保证能够全力踩下刹车。这跟坐垫的高度、角度、踏板的角度等等都有关系,也是需要综合考虑的。
 
确保舒适性的同时尽量减小靠背厚度
我们都知道,相对较厚的靠背,乘坐舒适感要更强。但是,为了保证车内的乘坐空间,设计师们要确保满足舒适性的要求下,尽可能减小靠背的厚度。而对于那些为了空间玩了命缩减靠背厚度不考虑舒适性的,试问你们是在耍流氓吗?
 
DS车型曾针对中国人的体型做过座椅方面的调整,因为最适合中国人体型的后排靠背角度是25-29度。这样看来,如果后排座椅靠背可以调节角度的话,那真是良心设计了,既能又舒适的坐姿,又可以进行车内空间的拓展。
 
屁股是最敏感的信息接收器?
如今一些车型上会有各种主被动安全配置,以DS 6为例,如果车辆在没开启转向灯的时候偏离车道,座椅会震动提示驾驶员注意。其实相对于仪表盘上的指示灯或是声音提示来说,利用座椅的震动将警示信息传递给驾驶者,是更加安全的设计,只不过成本会相对较高。
 
座椅、安全带和气囊通常是一个系统
由于座椅是重要的安全部件,因此设计师们在设计时往往要将座椅、安全带和气囊作为一个系统综合考虑,这个系统叫做成员约束系统。听上去虽然简单,但实际上有N多试验要做,否则不能通过国家的法规及碰撞测试要求。
 
头枕主要是为了防止追尾时受伤
在日本有研究人员做过交通事故方面的调查,其中有30%的事故来自于追尾,而在追尾事故中,90%的人都会颈部受伤。这种伤害虽然不至于致死,可一旦颈部受伤,就需要比较长期的治疗,并可能会有一系列的并发症。而头枕的设计,就是为了防止颈部在追尾时受到伤害。
 
头枕设计最重要的测试——鞭打试验
在头枕的设计过程中要进行鞭打试验,实际上就是模拟现实生活中的低速后碰情况。之所以叫做鞭打,是因为在巨大的冲击力下,由于惯性,头部会向后甩动,就像挥鞭子一样。如果没有对头部的合理支撑,就会导致颈椎受力过大而折断。
 
通过这篇文章,相信大家已经对汽车座椅的设计有了一定的了解。一个座椅也并不比汽车的外观设计和内饰设计简单多少,甚至还要更加复杂。因为如今的座椅功能越来越多,像方向调节、气囊、座椅按摩、加热、通风、震动这些功能都要集成在一张座椅上,这对设计师来讲可是一个不小的挑战。
 
 
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