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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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