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汽車座椅前排骨架概述

來源：上海霖智自動(dòng)化科技有限公司 2023年01月27日 15:22

座椅骨架是整個(gè)座椅的“骨骼”，所以稱之為骨架。它吸收了大部分乘員和車輛之間的作用力。這既適用于動(dòng)態(tài)行駛(加速減速)中的作用力，也適用于發(fā)生事故時(shí)的作用力。骨架正確轉(zhuǎn)換能量的能力對(duì)乘員受傷的嚴(yán)重程度具有決定性影響。通過將單個(gè)結(jié)構(gòu)元件與調(diào)節(jié)系統(tǒng)(核心件)連接，這些元件需要適應(yīng)乘員的尺寸和姿勢(shì)。座椅骨架還可容納所有舒適和功能元件，如泡沫、蒙皮、坐墊彈簧、腰部支撐、儲(chǔ)物盒和座椅護(hù)板。如果乘客從未有意識(shí)地感知到座椅骨架的存在，則說明座椅骨架已發(fā)揮了最佳作用。

2.前排座椅骨架的構(gòu)成

下圖展示的是前排座椅骨架的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。它通常出現(xiàn)在第一排，越來越多地出現(xiàn)在第二和第三排。與后排座椅骨架相比，獨(dú)立式的前排骨架可以實(shí)現(xiàn)更多功能。因?yàn)橄窨勘辰嵌日{(diào)節(jié)或座椅前后調(diào)節(jié)等功能都需要獨(dú)立于車身，后排連接式座椅就比較難于實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)典的前排座椅骨架由以下部件組成：

靠背骨架: 1)靠背框架 2)鋼絲簾/腰托 3)調(diào)角器

坐盆骨架: 1)坐盆框架 2)坐盆(坐盆殼，減振彈簧) 3)核心件，如高調(diào)器、座椅滑軌，4)坐墊深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、腿托機(jī)構(gòu)等

靠背框架

靠背框架通常由四個(gè)沖壓彎曲型材組成：

1)內(nèi)側(cè)靠背側(cè)板 2)外側(cè)靠背側(cè)板 3)上橫梁 4)下橫梁

所有組件必須具有特別高的彎曲和屈曲強(qiáng)度。特別是，側(cè)板還必須具有非常特殊的韌性特性。為了能夠使這種組件的生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)性，可以使用現(xiàn)成的預(yù)制板材，有些座椅也使用彎曲的圓管，因?yàn)檫@樣會(huì)使得模具的成本非常低，而且在相同的剛度下顯著減輕了骨架的重量。但要注意的是模具沖壓組件雖然模具投入大卻也提供了無需額外費(fèi)用就可集成附加零件安裝支座的可能性。如老板鍵支架，Easy-Entry支架,桌板橫梁等。當(dāng)使用鋼材時(shí)，組件之間彼此通過焊接連接，使用鋁合金時(shí)，它們通常鉚接在一起。

調(diào)角器

調(diào)角器是行業(yè)口語交流的叫法。從技術(shù)上講，我們稱為靠背調(diào)節(jié)器。

靠背調(diào)節(jié)器分為: 1)非連續(xù)式 2)連續(xù)式

調(diào)角器在上端通過焊接或鉚接的方式連接到靠背框架，下端底座通過螺栓連接坐墊框架上。調(diào)角器上可以還包含一種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)靠背大于正常使用角度的向前轉(zhuǎn)動(dòng)，以幫助乘客進(jìn)入后排座椅，即所謂的Easy-Entry功能。

座盆框架

座盆框架是靠背和座椅滑軌或高度調(diào)節(jié)器之間的連接元件。它通常由左右兩個(gè)側(cè)板(設(shè)計(jì)為類似于靠背側(cè)板的沖壓彎曲型材) 以及前后橫梁組成的框型結(jié)構(gòu)。前橫梁的布置通常會(huì)形成規(guī)定的防下潛坡道。在帶有高調(diào)器的車型中，后橫梁通常由后搖臂組代替。高調(diào)器是實(shí)現(xiàn)座椅高度調(diào)節(jié)的核心件，有特定的技術(shù)參數(shù)要求，在此不做詳細(xì)討論。型材的用料如果使用鋼材則需要使用焊接工藝，采用鋁則需要鉚接工藝。由于受力很大，鋁很少出現(xiàn)在座盆框架中。

座椅滑軌

座椅滑軌是實(shí)現(xiàn)座椅縱向調(diào)節(jié)的核心件，有特定的技術(shù)參數(shù)要求，在此不做詳細(xì)討論。

坐盆殼

我們?cè)诖蠖鄶?shù)車輛上都能找到完整金屬?zèng)_壓件制成的坐盆殼，它主要應(yīng)用在座墊泡沫不需要在下面增加彈性的情況，即全盆骨架。那么在需要額外增加彈性的情況下也可以在座盆骨架中增加一個(gè)拉伸的蛇形彈簧，這樣只需保留前部分的金屬坐盆殼就可以了，即半盆骨架。坐盆殼通常由深沖金屬板（通常是鋼，有時(shí)是鋁）組成。在極少數(shù)情況下，會(huì)用到塑料注塑件。坐盆殼可用來固定泡沫和蒙皮，周邊的翻遍需要為蒙皮包覆卡條提供均勻的卡接結(jié)構(gòu)，同時(shí)還可以用來保證坐盆防下潛設(shè)計(jì)的傾斜坡道。

3.特殊的前排座椅骨架

鎂合金骨架

一種特殊的類型是鎂合金骨架，它是一體壓鑄的。由于具有高度可變的幾何形狀，壓鑄工藝可實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的剛度設(shè)計(jì)，幾乎可任意集成安裝支架。鎂材質(zhì)的缺點(diǎn)體現(xiàn)為材料的高昂成本；吸能效果明顯不如鋼，表現(xiàn)為隨著承載增加卻沒有明顯變形，但是一旦到達(dá)閾值就會(huì)突然斷裂。(這是由于鎂的六方晶格結(jié)構(gòu)造成的)。當(dāng)然鎂材質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)也很突出，首先可以幫助座椅骨架達(dá)成輕量化的目標(biāo)，再有就是由于鎂合金骨架是一體壓鑄成型的，這樣就可以把原有的多個(gè)鋼制沖壓件采用焊接/鉚接裝配出總成的方式，一步到位簡化成直接生產(chǎn)出鑄造”總成”,極大地減少了模具投資和零件組裝工時(shí)，越來越受到各大座椅供應(yīng)商和主機(jī)廠的青睞。

集成安全帶骨架

骨架開發(fā)中一個(gè)特殊的變種是針對(duì)所謂的安全帶集成式座椅，即將包括卷收器在內(nèi)的完整安全帶系統(tǒng)集成到獨(dú)立式座椅中。

由于這種結(jié)構(gòu)必須能夠承受ji高的力，我們通常會(huì)發(fā)現(xiàn)比傳統(tǒng)座椅更大的材料厚度和性能等級(jí)，同時(shí)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度，我們發(fā)現(xiàn)在高負(fù)載側(cè)，即安全帶連接點(diǎn)所在的一側(cè)，彎曲沖壓件通常是還需要彎管結(jié)構(gòu)做加強(qiáng)。然后，沿著力的傳導(dǎo)方向加固措施需要貫穿整個(gè)座椅直至連接車身地板。

關(guān)于安全帶集成座椅的使用場景，在以往主要用在車身結(jié)構(gòu)沒有設(shè)計(jì)B柱的車型，如敞篷車。放在今天更加具有應(yīng)用前景了，原因是在自動(dòng)駕駛的浪潮下，座椅的布置呈現(xiàn)出靈活多變的趨勢(shì)，超長行程，可旋轉(zhuǎn)，以及最近炙手可熱的零重力座椅等都需要這種集成安全帶式的方案。

4.前排座椅骨架的平臺(tái)化

在以往，由于不同的車輛在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上存在顯著差異，因此幾乎不可能為不同的車輛使用相同的座椅骨架。不過如果制造商使用一個(gè)車身底板(平臺(tái))生產(chǎn)多輛汽車，則相同的座椅(座椅骨架)就可以應(yīng)用在不同的車型上，例如在早期的奧迪TT，保時(shí)捷Boxter和Carrera車型上就使用過相同的座椅型號(hào)，可惜的是后來共享座椅骨架的概念還是被這些主題非常接近的車型的繼承者拋棄了。因?yàn)橹圃焐虃兊哪繕?biāo)定位太不同了，差異太大了，導(dǎo)致如果他們想要使用同一把普通椅子就需要做出巨大的妥協(xié)。

同時(shí)，由于技術(shù)要求和法規(guī)的不斷提升，直接使用先前車型中的現(xiàn)有骨架結(jié)構(gòu)通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)失效，所以大多數(shù)新開發(fā)的車輛將采用新的座椅骨架。然而，人們也竭盡所能把主要的骨架主要結(jié)構(gòu)件和座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)(如滑軌,調(diào)角器)統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化。原因是這些組件是相對(duì)獨(dú)立的單元，它們可以在每輛車上大致相同的位置使用，并具有統(tǒng)一的分類等級(jí)要求。這就是骨架平臺(tái)化理念的初衷。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)/核心件平臺(tái)化

因此，對(duì)于新開發(fā)車型必須注意，確保在骨架結(jié)構(gòu)中盡可能地采用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)節(jié)裝置，因?yàn)檫@可以大大節(jié)省成本、時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)。只有在確定沒有現(xiàn)成部件可采用的情況下，才應(yīng)開發(fā)新的座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)周圍部件的設(shè)計(jì)需要滿足:

承載力吸收和轉(zhuǎn)換的優(yōu)化設(shè)計(jì)

安裝件支架的最佳設(shè)計(jì)

具有經(jīng)濟(jì)性的與調(diào)整系統(tǒng)連接技術(shù)

具有經(jīng)濟(jì)性的組件可制造性

盡可能降低的模具成本

計(jì)劃產(chǎn)量在這里具有重要影響。如果車輛是小批量生產(chǎn)的，那么低的模具成本是至關(guān)重要的；如果是大批量生產(chǎn)，那么較低的零件成本就更為重要，因?yàn)槿魏蜗鄬?duì)較高的模具具成本都可以在大量零件上進(jìn)行攤銷。

座椅骨架平臺(tái)化

由于一方面需要能夠經(jīng)常設(shè)計(jì)開發(fā)新的座椅骨架，另一方面還要顯著限制成本，因此產(chǎn)生了將座椅骨架盡可能模塊化的想法。這與樂高積木的理念相類似：從不同的基本組件中，始終可以組裝出不同的復(fù)雜部件。由于基本尺寸和受力總是相同的，所以骨架框架的側(cè)面輪廓總是相同的設(shè)計(jì)，也就是把骨架的左側(cè)板和右側(cè)板設(shè)計(jì)成通用件，然后針對(duì)不同的骨架變種通過不同尺寸的橫梁把側(cè)板連接起來，以實(shí)現(xiàn)不同的座椅寬度。

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