座椅调节机构设计选择

座椅的调节机构也是座椅骨架的重要组成部分。座椅的调节机构主要包含座椅滑道、调角器、高调器、腰托等。座椅的滑道除了是主要的调节机构件外，同时也起着座椅和整车底板的连接作用。座椅的调节机构可以使乘员按照自己的使用要求来调整座椅，包含座椅的前后、上下调节，或是将座垫的前后端分别进行上下调节及靠背的角度调节等。

1.调角器设计选择

调角器分类：按结构可分为线性调角器、齿轮调角器和扇形齿调角器；按驱动方式可分为手动调角器和电动调角器。

（1）调角器使用

1）除扇形齿调角器外，上面几种调角器都可以采取电动或手动方式。

2）连续调节调角器大量使用于欧洲，北美洲一般使用扇形齿调角器。

3）连续调节调角器在其调节行程中，手的旋转调节动作需多次才能完成；扇形齿调角器的调节手柄抬起时，可以快速地将靠背调节到合适的角度。

4）调角器可以焊接或螺栓连接在靠背骨架上。欧洲一般使用焊接，北美多使用带连接板调角器螺栓连接。

5）根据需要满足的性能要求，选择不同强度性能要求的调角器。如有挥鞭伤要求座椅，需要选择双边调角器，单只调角器强度推荐不低于1500N·m；有后碰需要或需要满足行李冲击试验的座椅，推荐使用双边调角器，单只调角器强度推荐不低于2000N·m；集成有卷收器的后排座椅，同时需要满足行李冲击的座椅，推荐采用双边调角器结构，中间侧（一般调角器也布置在该侧）调角器强度不低于3000N·m。当然，基于成本考虑，在仅满足国标要求的情况下，还是有不少车型采用单边调角器结构。

（2）双边调角器的优缺点

1）主要优点：由于载荷被均分，不需要抗扭加强件，靠背骨架可以轻些；驾驶座靠背和副驾座靠背可以通用，具有较高的抗扭强度。

2）主要缺点：虽然减少了靠背骨架的重量、成本和零件的种类，但增加了自身的重量和成本；空间布置比较困难；装配比较困难，多数焊接在靠背骨架上；运输焊接后的半成品会产生其他问题；操作力比较大；双边调角器在座椅靠背间隙和操作手柄回位、操作力大小方面具有更高的风险。单边调角器的操作力就是一只调角器的操作力，而双边调角器的操作力要比两个调角器的操作力之和大，操作力矩通常会是单只调角器力矩×2×（1.1～1.2）。

3）单边调角器相对于双边调角器的主要优点是成本有优势，重量更轻；缺点是不能满足有挥鞭伤，后碰、集成安全带等要求所需的强度、刚度。

（3）盘簧回卷力参数选择

1）盘簧回卷力是帮助乘客将调节后的座椅从休息位置返回到驾乘位置，回卷力至少达到推动50百分位男性靠背作用力。选择回卷盘簧的主要考虑点是它的布置空间和用户操作力舒适性，回卷力越大，需要的布置空间也就越大；回卷力越大，靠背后倒操作力也相应增大，超过用户舒适性操作力范围，会增大用户抱怨度。

2）靠背回卷效果也会受座垫泡沫干涉量多少的影响。干涉过多，为了保证靠背回位效果，势必通过加大弹簧来增加回位力，增加了成本、加大了布置空间需求，同时增加了靠背向后放倒推动力和靠背最大位置回位时对乘员背部的冲击力。

2.滑道设计选择

滑道的主要功能是连接车身与座椅，实现座椅前后调节及在车身的相对固定，如图12-26所示。

1）滑道一般分为手动滑道和电动滑道。手动滑道主要由上轨、下轨、锁止机构、解锁机构组成。最常见的步距一般为10、12mm，部分进口滑道步距可达4.5mm，步距越小调节舒适度越高，相对滑道强度控制难度也就越高。电动滑道主要由直流电动机、齿轮减速盒、丝杆机构、上轨和下轨等组成。

2）某些滑道还带记忆功能，即记忆上一次调整好的目标位置，自动回复原位。记忆功能同时也分机械记忆和电动记忆两种，此类滑道在中高级轿车上较为流行。

3）衡量滑道性能的最重要的指标包括，纵向强度和模拟安全带铆接点GB14167试验的45°/15°拉伸试验，还有涉及操作舒适性等指标的试验，各个厂商对滑道均有不同的要求。

4）常见的滑道截面形式如图12-27所示。

图12-26 滑道及解锁机构总成图

图12-27 滑道截面形式示意图

5）滑道设计时，主要关注以下要点：

①滑道的间隙控制非常重要，间隙将在靠背顶部放大，给乘客造成极差的影响。(www.xing528.com)

②滑道的支撑滚珠都施加了预载（干涉），目的是减小间隙。通过控制钢球的预载来调整内外滑道间隙，也是改变滑道滑动阻力的主要手段。

③滑道间隙和滑动阻力是一对矛盾，需根据操作力和异响要求进行平衡。

④座椅滑动阻力的变差也会给用户带来不良感觉，滑动阻力差应该控制在最小范围内，一般情况下在10%以内。

⑤如果座椅滑道倾角太大，可增加一个辅助弹簧加以解决。在向后调节时储存能量，向前调节时释放能量以克服或平衡重力，详见图12-28。

⑥滑道锁销和齿的设计要求比较高，锁的主要功能依靠锁齿和齿窗之间的自锁力来实现。须仔细研究锁齿及窗口的结构，特别是锁齿的自锁角必须仔细审核。锁止结构必须保证在静态和动态条件下都能满足负载要求。

⑦锁止结构的可靠性还依赖于锁止机构的回复力，回复力较大时，锁止比较快，而且牢固，但也会增加解锁的操作力，需要兼顾。

⑧座椅骨架的扭转刚度是影响滑道两边锁止机构同步的一个关键因素；常使用横杆（或管）构成一个筐体，增加其刚性。

图12-28 滑动辅助弹簧

⑨滑道设计时，锁止机构的定位齿与滑道配合间隙对滑道总成表现出来的间隙感和振动异响至关重要，特别注意定位齿的配合设计。

3.高调器设计选择

1）座椅高度调节常见的有两种，一种是座垫靠背整体式调节，一种是低安全系数低成本的座垫调节。高度调节器基本分为两种，一种是旋钮式锁止机构，此类锁止机构可连续旋转用以调节高度，但是强度低，操作力大，操作次数多，容易引起用户抱怨，如图12-29所示。

2）另外一种是泵式高度调节器，如图12-30所示。此类高调器通过调节手柄在小角度内运动以达到升高及降低座椅的效果。此类调节器强度好，使用最普遍。

图12-29 旋钮式高调器锁止机构

图12-30 泵式高度调节器

3）仅有高度调节器是无法完成高度调节的，还必须有与之匹配的四连杆机构。升降四连杆设计时，特别要注意座椅升降轨迹是否满足总布置要求、不同体重乘员上下操作力的平衡、连杆强度对座椅动态试验时座椅侧偏性能满足、颠簸耐久后座椅下沉要求满足等方面。

4.腰托设计选择

腰托的形式常见的有拉索网格式、栏板式、气袋式、一档塑料板式。从执行方式，还可分为手动式和电动式。电动腰托又可以分为机械式、气动式。

腰托设计时，需要考虑的因素有：

1）人体在长时间驾车后，不同的姿势和不同时间都需要不同的腰托支撑；不同体形的人对腰托支撑的位置要求也不同。

2）可调式腰托的初始支撑位置应该与被布置假人腰部表面相贴合，以确保腰托在最后位置时也能够充分支撑。

3）5%～95%百分位人体对腰托高度要求差异仅在±10mm内变化，腰托最高点推荐落在H点竖直上方135～150mm范围内，这样可同时兼顾骶靠1和肩靠3，参见图12-31。

图12-31 靠背支撑位置图

4）因不同人体对于腰托高度调节需求不大，一般两向腰托居多，四向腰托成本高，不推荐使用。腰托行程一般推荐30～40mm。