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汽車(chē)座椅是怎樣設(shè)計(jì)出來(lái)的？

2020-05-19 22:29:50·  來(lái)源：Icona意柯那工業(yè)設(shè)計(jì)  
　
汽車(chē)座椅作為與駕駛員身體直接接觸的部件，其重要性可想而知。但大家不要以為座椅的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，它在汽車(chē)設(shè)計(jì)中可是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。今天我們就來(lái)跟大家聊聊汽車(chē)
汽車(chē)座椅作為與駕駛員身體直接接觸的部件，其重要性可想而知。但大家不要以為座椅的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，它在汽車(chē)設(shè)計(jì)中可是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。今天我們就來(lái)跟大家聊聊汽車(chē)座椅是如何設(shè)計(jì)出來(lái)的。
 
設(shè)計(jì)座椅是汽車(chē)設(shè)計(jì)的第一步
在所有的汽車(chē)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師們第一步都是先確定座椅的設(shè)計(jì)。準(zhǔn)確點(diǎn)說(shuō)，設(shè)計(jì)師們最先考慮的是車(chē)內(nèi)成員的坐姿。對(duì)于SUV車(chē)型來(lái)說(shuō)，駕駛員的坐姿會(huì)更直立一些，位置也會(huì)更高；而對(duì)于轎車(chē)來(lái)說(shuō)，駕駛員的坐姿會(huì)低很多，并且微微后仰；對(duì)于一些賽車(chē)（比如各級(jí)別的方程式），駕駛員其實(shí)是“躺”在車(chē)內(nèi)的。之所以要先設(shè)計(jì)座椅，是因?yàn)榇_定了駕駛員的坐姿以后，才能根據(jù)人體的H點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)座椅，包括位置、造型、薄厚、可調(diào)角度等等。也只有確定了坐姿之后，方向盤(pán)、踏板、中控臺(tái)、車(chē)門(mén)等等這些位置才能夠最終確定。
 
不懂人體工程學(xué)還好意思聊座椅？
要想設(shè)計(jì)一款舒適的座椅，光靠各種理念來(lái)支撐肯定不行，重要的是得知道具體的人體數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師們會(huì)利用人體百分比模板來(lái)做參考。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)出來(lái)的座椅可以讓絕大多數(shù)的人能夠正常乘坐。這個(gè)聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，但看看下面這張圖就知道座椅設(shè)計(jì)的復(fù)雜了：
 
讓人腰酸背痛的座椅都是耍流氓
人體的脊柱是有自然S型彎曲的，也因此座椅靠背要設(shè)計(jì)成上半部分凹陷、下半部分突出的造型。一般來(lái)說(shuō)，要想讓人坐起來(lái)比較舒適，座椅要對(duì)胸上部、后背中部和上部以及腰椎的下部有著比較強(qiáng)的支撐才可以。
 
座椅舒適度設(shè)計(jì)解決的不只是防疲勞
千萬(wàn)別以為座椅舒適度指的就是長(zhǎng)時(shí)間乘坐不會(huì)累，實(shí)際上，座椅設(shè)計(jì)時(shí)要解決的另外一個(gè)問(wèn)題就是應(yīng)對(duì)加速度。對(duì)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是急加速還是急轉(zhuǎn)彎，其縱向或是橫向的加速度基本可以達(dá)到0.7G、0.8G左右。因此，座椅除了要具備一定的側(cè)向支撐，從而限制住駕駛員身體的來(lái)回移動(dòng)，同時(shí)還要能夠消除在合成加速度狀態(tài)下車(chē)上成員的不適感。
 
座椅結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，研發(fā)周期卻很長(zhǎng)
一般座椅由表層材質(zhì)、填充物、骨架、調(diào)節(jié)裝置和車(chē)身連接件構(gòu)成。雖然看似不是很復(fù)雜，但是由于座椅的使用頻度極高，又和安全息息相關(guān)，因此每一部分在設(shè)計(jì)時(shí)都必須考慮到安全性及耐用度。所以座椅的研發(fā)周期很長(zhǎng)，基本上跟整車(chē)是同步的。
 
中國(guó)目前還沒(méi)有自主研發(fā)座椅的實(shí)力
座椅是重要的安全部件，其性能由骨架、材料、樣式等因素綜合決定。這些都是極為專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容，需要數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累，也需要專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)施和技術(shù)。以中國(guó)設(shè)計(jì)師、工程師目前所掌握的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，要想完全自主來(lái)進(jìn)行座椅的研發(fā)，確實(shí)是個(gè)比較困難的過(guò)程。
你以為面料就是簡(jiǎn)單地包上各種材質(zhì)？
當(dāng)然不是，像我們的Vulcano Titanium的座椅就是采用來(lái)自Poltrona Frau公司最負(fù)盛名的Alcantara和高級(jí)皮革材質(zhì)制成。而座椅的面料則是個(gè)單獨(dú)的專(zhuān)業(yè)。如何最大化地將一整塊皮子分塊？如何進(jìn)行縫紉久坐后也不會(huì)破損？如何進(jìn)行表面處理，使得座椅能夠耐刮擦、耐光照、并且可清洗？在極端環(huán)境下，如何保證座椅的耐用性？這些都是座椅在研發(fā)時(shí)需要考慮到的。
 
織物座椅雖然看上去Low，但也有優(yōu)點(diǎn)
很多人買(mǎi)車(chē)的時(shí)候非常抵觸織物座椅，認(rèn)為會(huì)嚴(yán)重拉低車(chē)子的形象。但實(shí)際上，織物座椅也是有不少優(yōu)點(diǎn)的，比如透氣性。人坐在座椅上的時(shí)候，基本上與椅面是完全貼合的，這就造成了熱量散不出去，所以特別容易出汗。但是織物材質(zhì)的座椅就基本不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，織物座椅的摩擦力非常大，可以很好地限制人在座椅上的滑動(dòng)，在急轉(zhuǎn)彎或急剎車(chē)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。
 
座椅除了織物材質(zhì)就是真皮的嗎？
在車(chē)輛的配置表中，一般在座椅那欄會(huì)有兩種材質(zhì)：織物和真皮?？椢锊馁|(zhì)就不提了，但你所不知道的是，很多所謂的真皮座椅，其實(shí)并不是真皮。一般主機(jī)廠為了控制成本，會(huì)用一種叫做PVC的材質(zhì)來(lái)代替真皮，這種材質(zhì)透氣性不好，柔韌性差，摸上去也沒(méi)有真皮細(xì)膩的手感。不過(guò)比真皮容易打理，成本嘛，自然是低了不少。很多消費(fèi)者又不懂，于是就被這種所謂的真皮蒙騙了。像寶馬、奧迪這樣的高端品牌中的低端車(chē)型，有可能采用的就是PVC材質(zhì)的座椅。
 
座椅構(gòu)造的變化
在1960年以前，主流的座椅內(nèi)部支撐構(gòu)造為卷線式彈簧，主要考慮到舒適性。但是，這種卷線式的彈簧的重量較大，并且很占空間，因此，設(shè)計(jì)師們研發(fā)出了S型彈簧，作為卷線式彈簧的替代。后來(lái)設(shè)計(jì)師們經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，如果將卷線式和S型彈簧一起使用，既能提高舒適性，又能保證足夠的支撐，同時(shí)重量上也沒(méi)增加太多，因此這種并用的設(shè)計(jì)開(kāi)始出現(xiàn)在一些高檔車(chē)型中。
 
座椅的體量比較大，也因此在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到輕量化，當(dāng)然前提是不能喪失安全性。比較直觀的方法是減少金屬材質(zhì)的運(yùn)用，比如采用較薄較輕的材質(zhì)，或是依靠打孔來(lái)減重，不過(guò)這需要進(jìn)行大量的模擬分析計(jì)算，以確保座椅的安全性。
 
正常坐姿要能夠到中控臺(tái)上的所有按鍵
在確定駕駛員的坐姿時(shí)，其中有一項(xiàng)要求是：駕駛員在正常坐姿時(shí)，要能操控中控臺(tái)上的所有按鍵。這在汽車(chē)設(shè)計(jì)中也有個(gè)專(zhuān)有名詞，叫做「手伸界面」。這不僅是為了方便駕駛員操作，更能保證行車(chē)時(shí)的安全。
 
要能適合不同身高的駕駛員
對(duì)于不同的駕駛員，坐墊長(zhǎng)短、靠墊長(zhǎng)短、靠墊寬度、頭枕位置等等這些都會(huì)帶來(lái)不同的駕駛感受。也因此，設(shè)計(jì)師們?cè)谠O(shè)計(jì)座椅時(shí)需要考慮到駕駛員的不同身高，設(shè)計(jì)合理的調(diào)節(jié)范圍，盡量滿足多數(shù)人的需求。
 
易于控制油門(mén)、剎車(chē)踏板
說(shuō)實(shí)話，很少有人會(huì)注意到這一點(diǎn)，但是對(duì)于設(shè)計(jì)師們來(lái)說(shuō)，又是設(shè)計(jì)座椅時(shí)不得不考慮的因素。為了保證車(chē)上成員的安全，駕駛員在正常坐姿下必須保證能夠全力踩下剎車(chē)。這跟坐墊的高度、角度、踏板的角度等等都有關(guān)系，也是需要綜合考慮的。
 
確保舒適性的同時(shí)盡量減小靠背厚度
我們都知道，相對(duì)較厚的靠背，乘坐舒適感要更強(qiáng)。但是，為了保證車(chē)內(nèi)的乘坐空間，設(shè)計(jì)師們要確保滿足舒適性的要求下，盡可能減小靠背的厚度。而對(duì)于那些為了空間玩了命縮減靠背厚度不考慮舒適性的，試問(wèn)你們是在耍流氓嗎？
 
DS車(chē)型曾針對(duì)中國(guó)人的體型做過(guò)座椅方面的調(diào)整，因?yàn)樽钸m合中國(guó)人體型的后排靠背角度是25-29度。這樣看來(lái)，如果后排座椅靠背可以調(diào)節(jié)角度的話，那真是良心設(shè)計(jì)了，既能又舒適的坐姿，又可以進(jìn)行車(chē)內(nèi)空間的拓展。
 
屁股是最敏感的信息接收器？
如今一些車(chē)型上會(huì)有各種主被動(dòng)安全配置，以DS 6為例，如果車(chē)輛在沒(méi)開(kāi)啟轉(zhuǎn)向燈的時(shí)候偏離車(chē)道，座椅會(huì)震動(dòng)提示駕駛員注意。其實(shí)相對(duì)于儀表盤(pán)上的指示燈或是聲音提示來(lái)說(shuō)，利用座椅的震動(dòng)將警示信息傳遞給駕駛者，是更加安全的設(shè)計(jì)，只不過(guò)成本會(huì)相對(duì)較高。
 
座椅、安全帶和氣囊通常是一個(gè)系統(tǒng)
由于座椅是重要的安全部件，因此設(shè)計(jì)師們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)往往要將座椅、安全帶和氣囊作為一個(gè)系統(tǒng)綜合考慮，這個(gè)系統(tǒng)叫做成員約束系統(tǒng)。聽(tīng)上去雖然簡(jiǎn)單，但實(shí)際上有N多試驗(yàn)要做，否則不能通過(guò)國(guó)家的法規(guī)及碰撞測(cè)試要求。
 
頭枕主要是為了防止追尾時(shí)受傷
在日本有研究人員做過(guò)交通事故方面的調(diào)查，其中有30%的事故來(lái)自于追尾，而在追尾事故中，90%的人都會(huì)頸部受傷。這種傷害雖然不至于致死，可一旦頸部受傷，就需要比較長(zhǎng)期的治療，并可能會(huì)有一系列的并發(fā)癥。而頭枕的設(shè)計(jì)，就是為了防止頸部在追尾時(shí)受到傷害。
 
頭枕設(shè)計(jì)最重要的測(cè)試——鞭打試驗(yàn)
在頭枕的設(shè)計(jì)過(guò)程中要進(jìn)行鞭打試驗(yàn)，實(shí)際上就是模擬現(xiàn)實(shí)生活中的低速后碰情況。之所以叫做鞭打，是因?yàn)樵诰薮蟮臎_擊力下，由于慣性，頭部會(huì)向后甩動(dòng)，就像揮鞭子一樣。如果沒(méi)有對(duì)頭部的合理支撐，就會(huì)導(dǎo)致頸椎受力過(guò)大而折斷。
 
通過(guò)這篇文章，相信大家已經(jīng)對(duì)汽車(chē)座椅的設(shè)計(jì)有了一定的了解。一個(gè)座椅也并不比汽車(chē)的外觀設(shè)計(jì)和內(nèi)飾設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單多少，甚至還要更加復(fù)雜。因?yàn)槿缃竦淖喂δ茉絹?lái)越多，像方向調(diào)節(jié)、氣囊、座椅按摩、加熱、通風(fēng)、震動(dòng)這些功能都要集成在一張座椅上，這對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)講可是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。
 
 
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