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汽车座椅前排骨架概述
浏览次数:1430发布日期:2023-01-27
座椅骨架是整个座椅的“骨骼",所以称之为骨架。它吸收了大部分乘员和车辆之间的作用力。这既适用于动态行驶(加速减速)中的作用力,也适用于发生事故时的作用力。骨架正确转换能量的能力对乘员受伤的严重程度具有决定性影响。通过将单个结构元件与调节系统(核心件)连接,这些元件需要适应乘员的尺寸和姿势。座椅骨架还可容纳所有舒适和功能元件,如泡沫、蒙皮、坐垫弹簧、腰部支撑、储物盒和座椅护板。如果乘客从未有意识地感知到座椅骨架的存在,则说明座椅骨架已发挥了最佳作用。



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2.前排座椅骨架的构成

下图展示的是前排座椅骨架的经典结构。它通常出现在第一排,越来越多地出现在第二和第三排。与后排座椅骨架相比,独立式的前排骨架可以实现更多功能。因为像靠背角度调节或座椅前后调节等功能都需要独立于车身,后排连接式座椅就比较难于实现。

经典的前排座椅骨架由以下部件组成:

靠背骨架: 1)靠背框架 2)钢丝帘/腰托 3)调角器

坐盆骨架: 1)坐盆框架 2)坐盆(坐盆壳,减振弹簧)  3)核心件,如高调器、座椅滑轨,4)坐垫深度调节机构、腿托机构等

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靠背框架

靠背框架通常由四个冲压弯曲型材组成:

1)内侧靠背侧板 2)外侧靠背侧板 3)上横梁 4)下横梁

所有组件必须具有特别高的弯曲和屈曲强度。特别是,侧板还必须具有非常特殊的韧性特性。为了能够使这种组件的生产具有经济性,可以使用现成的预制板材,有些座椅也使用弯曲的圆管,因为这样会使得模具的成本非常低,而且在相同的刚度下显著减轻了骨架的重量。但要注意的是模具冲压组件虽然模具投入大却也提供了无需额外费用就可集成附加零件安装支座的可能性。如老板键支架,Easy-Entry支架,桌板横梁等。当使用钢材时,组件之间彼此通过焊接连接,使用铝合金时,它们通常铆接在一起。

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调角器

调角器是行业口语交流的叫法。从技术上讲,我们称为靠背调节器。

靠背调节器分为: 1)非连续式 2)连续式

调角器在上端通过焊接或铆接的方式连接到靠背框架,下端底座通过螺栓连接坐垫框架上。调角器上可以还包含一种运动机构,能够实现靠背大于正常使用角度的向前转动,以帮助乘客进入后排座椅,即所谓的Easy-Entry功能。

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座盆框架

座盆框架是靠背和座椅滑轨或高度调节器之间的连接元件。它通常由左右两个侧板(设计为类似于靠背侧板的冲压弯曲型材) 以及前后横梁组成的框型结构。前横梁的布置通常会形成规定的防下潜坡道。在带有高调器的车型中,后横梁通常由后摇臂组代替。高调器是实现座椅高度调节的核心件,有特定的技术参数要求,在此不做详细讨论。型材的用料如果使用钢材则需要使用焊接工艺,采用铝则需要铆接工艺。由于受力很大,铝很少出现在座盆框架中。

座椅滑轨

座椅滑轨是实现座椅纵向调节的核心件,有特定的技术参数要求,在此不做详细讨论。

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坐盆壳

我们在大多数车辆上都能找到完整金属冲压件制成的坐盆壳,它主要应用在座垫泡沫不需要在下面增加弹性的情况,即全盆骨架。那么在需要额外增加弹性的情况下也可以在座盆骨架中增加一个拉伸的蛇形弹簧,这样只需保留前部分的金属坐盆壳就可以了,即半盆骨架。坐盆壳通常由深冲金属板(通常是钢,有时是铝)组成。在极少数情况下,会用到塑料注塑件。坐盆壳可用来固定泡沫和蒙皮,周边的翻遍需要为蒙皮包覆卡条提供均匀的卡接结构,同时还可以用来保证坐盆防下潜设计的倾斜坡道。

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3.特殊的前排座椅骨架

镁合金骨架

一种特殊的类型是镁合金骨架,它是一体压铸的。由于具有高度可变的几何形状,压铸工艺可实现有针对性的刚度设计,几乎可任意集成安装支架。镁材质的缺点体现为材料的高昂成本;吸能效果明显不如钢,表现为随着承载增加却没有明显变形,但是一旦到达阈值就会突然断裂。(这是由于镁的六方晶格结构造成的)。当然镁材质的优点也很突出,首先可以帮助座椅骨架达成轻量化的目标,再有就是由于镁合金骨架是一体压铸成型的,这样就可以把原有的多个钢制冲压件采用焊接/铆接装配出总成的方式,一步到位简化成直接生产出铸造"总成",极大地减少了模具投资和零件组装工时,越来越受到各大座椅供应商和主机厂的青睐。

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集成安全带骨架

骨架开发中一个特殊的变种是针对所谓的安全带集成式座椅,即将包括卷收器在内的完整安全带系统集成到独立式座椅中。

由于这种结构必须能够承受ji高的力,我们通常会发现比传统座椅更大的材料厚度和性能等级,同时从结构设计角度,我们发现在高负载侧,即安全带连接点所在的一侧,弯曲冲压件通常是还需要弯管结构做加强。然后,沿着力的传导方向加固措施需要贯穿整个座椅直至连接车身地板。

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关于安全带集成座椅的使用场景,在以往主要用在车身结构没有设计B柱的车型,如敞篷车。放在今天更加具有应用前景了,原因是在自动驾驶的浪潮下,座椅的布置呈现出灵活多变的趋势,超长行程,可旋转,以及最近炙手可热的零重力座椅等都需要这种集成安全带式的方案。

4.前排座椅骨架的平台化

在以往,由于不同的车辆在设计和结构上存在显著差异,因此几乎不可能为不同的车辆使用相同的座椅骨架。不过如果制造商使用一个车身底板(平台)生产多辆汽车,则相同的座椅(座椅骨架)就可以应用在不同的车型上,例如在早期的奥迪TT,保时捷Boxter和Carrera车型上就使用过相同的座椅型号,可惜的是后来共享座椅骨架的概念还是被这些主题非常接近的车型的继承者抛弃了。因为制造商们的目标定位太不同了,差异太大了,导致如果他们想要使用同一把普通椅子就需要做出巨大的妥协。

同时,由于技术要求和法规的不断提升,直接使用先前车型中的现有骨架结构通常会导致设计失效,所以大多数新开发的车辆将采用新的座椅骨架。然而,人们也竭尽所能把主要的骨架主要结构件和座椅调节系统(如滑轨,调角器)统一和标准化。原因是这些组件是相对独立的单元,它们可以在每辆车上大致相同的位置使用,并具有统一的分类等级要求。这就是骨架平台化理念的初衷。

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调节系统/核心件平台化

因此,对于新开发车型必须注意,确保在骨架结构中尽可能地采用现成的标准化的调节装置,因为这可以大大节省成本、时间和风险。只有在确定没有现成部件可采用的情况下,才应开发新的座椅调节系统。

调节系统周围部件的设计需要满足:

承载力吸收和转换的优化设计

安装件支架的最佳设计

具有经济性的与调整系统连接技术

具有经济性的组件可制造性

尽可能降低的模具成本

计划产量在这里具有重要影响。如果车辆是小批量生产的,那么低的模具成本是至关重要的;如果是大批量生产,那么较低的零件成本就更为重要,因为任何相对较高的模具具成本都可以在大量零件上进行摊销。

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座椅骨架平台化

由于一方面需要能够经常设计开发新的座椅骨架,另一方面还要显著限制成本,因此产生了将座椅骨架尽可能模块化的想法。这与乐高积木的理念相类似:从不同的基本组件中,始终可以组装出不同的复杂部件。由于基本尺寸和受力总是相同的,所以骨架框架的侧面轮廓总是相同的设计,也就是把骨架的左侧板和右侧板设计成通用件,然后针对不同的骨架变种通过不同尺寸的横梁把侧板连接起来,以实现不同的座椅宽度。