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哪些因素对汽车座椅舒适性很重要?

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导读:网络上有人问,是不是把通风加热按摩等功能一堆,就能叫好座椅?这儿我可以十分果断的下一个结论:绝不是!

打个不恰当的比方,如果把通风、加热、按摩等等功能堆在一起就能做成好的座椅的话,那是不是意味着,只要提供合适的原材料,每个人都可以成为一个好厨师呢?显然,社会上没那么多的大厨,也并不是所有功能满满的汽车座椅,都能让你坐上去就感觉舒服。以前在车企时,外派到海外的某车型的改款项目的更改范围之一便是座椅,前段时间又受邀去了别克的座椅研发中心参观学习。接下来,我就用自己的见解和以前参与的座椅设计开发的经验,通过3个问答来展开聊聊。所谓的好座椅,要考虑哪些东西?

一、座椅的设计,到底需要兼顾哪些因素?

在聊具体设计因素之前,先讲一个汽车设计圈通识性的规律:所有与造型曲面设计相关的零件,都是造型视觉效果与工程技术可行性相互掰扯互相妥协后的结果,今天讲的重点不是造型型面设计的要点,而是从工程实现的维度对汽车座椅设计而言需要考虑哪些因素。

(1)结构可行性

从座椅的零件组成来看,其中包含了骨架的钣金件、皮质包覆件、支撑发泡件、塑料功能按键等等,这里面都需要考虑模具的出模角度,出模时会不会划伤零件?包覆件底座的圆角大小,圆角太小了会不会戳破皮质包覆?还有塑料按键的分型线和翻边的位置,会不会在使用时有硌手现象?单个零件出来之后是不是能够组装到一起?这都是结构可行性的范畴。你看,开发座椅的起点,一定不是考虑我要上按摩还是上加热。座椅首先是一个汽车上的结构件。

(2)人机工程

座椅不是沙发,它是车内的一个部件,所以座椅和周边零件的关系是需要妥善考量的。举个例子,最直观的是,前排座椅往后退,并且将椅背放倒之后,可能会严重入侵了后排的腿部空间导致二排乘客的空间非常局促,这就是人机上的问题。再比如说,在座椅前后可调节范围内,你似乎无法很舒服地去够到安全带,这也是人机的问题。又比如说,二排座椅的功能设计,如果让乘员进入第三排特别困难,这也是人机的问题。因此,在设计阶段,座椅作为一个可运动的物件,在这个运动轨迹内需要尽可能去避免车内其他功能按键的使用。

(3)碰撞安全性

这个其实不难理解,一旦碰撞发生,座椅作为最贴近乘客的零件,需要起到第一层保护作用。此时你应该可以意识到,座椅导轨与车身的连接十分重要。

假如座椅靠背在冲击下发生折弯,这肯定会对腰部有重大损害;或者如果头枕的支撑不够,那对于颈部的冲击可想而知。因此,座椅应该起到合适的保护作用以便于在冲击到来时提供强有力的支撑作用。

(4)耐用性

这又和零件本身有关了。其中,涉及到骨架耐用性、发泡耐用性、面套耐用性等等。所谓的耐久性,简单来说,就是座椅长期使用后其功能、舒适性等等还能不能和当初一样。就拿发泡耐久性为例,发泡的软硬程度是在寻找座椅舒适和支撑的平衡,刚出厂无疑是最佳状态,但如果当乘客坐了一年半载之后,发泡零件出现范性形变(除去外力后不能恢复的变形),或者你可以理解为把发泡坐扁了,那么舒适性和支撑性就不再了。而骨架这种涉及到强度硬度的零件就更要注意,一旦耐久性出了问题,这绝对会是影响到乘客安全的。

(5)舒适性

或许在坐车过程中你已经发现了,有些车坐2个小时后还腰酸背痛,有些车坐再长的时间身体还是比较松弛的,除了面料之外,更重要的是座椅发泡的形状是不是更贴合人体,比如在腰部区域一直处于悬空的状态,那么这块肌肉需要紧绷,那一段时间后乳酸就开始分泌了。在设计中,更直观的方案是测试座椅的压力分布,压力越大的区域意味着肌肉更需要发力的地方,压力越小的地方则意味着轻微接触甚至是悬空的状态,那么工程师需要做的是,将身上的压力平均化,减小压力大的区域,增加压力小的区域,让整个身体处于有一定压力支撑,但都不需要太大的区间,这样最能保证身体的松弛感。在这个背后,发泡的形状、用料、身体的姿态等都与其相关,有些有底蕴的主机厂会有意设计出座椅DNA去控制座椅曲面的形状和位置,从而间接去确保身体的姿态,让其保持在压力支撑分散的区域,以让乘客的身体获得松弛感。

(6)静谧性

换而言之,就是噪音的控制。这儿可能有人要纳闷了,座椅还有静谧性?没错,不仅有,还十分重要!要知道,座椅总成零件很多,头枕、靠背、扶手、腿腿等等,每一个零件都是可以运动件,自然也就有间隙,一旦控制不好零件之间的安装工差,就会导致行驶过程中有零件和零件互相摩擦的现象,也就是所谓的异响。此外,每个零件也有固有频率,和运动频率接近时,座椅更是会产生共振抖动,这无疑影响到了乘坐的体验。因此,在设计时,工程师都会对公差和频率进行仔细的定义,并用大量的实验来进行验证。

相比较而言,消费者对于座椅的结构可行性、碰撞安全性、耐用性等方面的认知会稍微深刻一些,知乎上我也看到一些比较详尽的回答。但座椅的静谧性,大家可能还头一回听说,我可以适当展开介绍下:

二、当我们聊座椅静谧性时,我们需要关注些什么?

刚刚讲过,座椅的静谧性指的是车辆在行驶过程中车内乘客所感受到的来自座椅的噪声、震动的综合表现。通常来讲,汽车座椅的静谧性会受到多个因素的影响,为了便于理解,接下来我便以中国MPV市场一哥别克GL8为例聊一聊。

(1)座椅运动校核

这一点,是最基础的。就拿前排座椅和中央扶手的关系而言,一定要考虑前后移动时不能与中央通道干涉(大概是下图所示的位置),这其中还包含了移动过程中椅背角度调节的过程中不能有和周围例如门板、B柱的干涉。

而如果一旦卡住,就会出现摩擦的噪音。并且,座椅侧面安全带锁扣在随着座椅移动时是否会撞到中央扶手或者是划伤中央扶手等等,都需要考虑进去。那有人会说,这不是很简单嘛,把座椅做窄一些不好就好?你要真这么干了,那就距离被车主投诉不远了。减少坐垫/靠背的宽度,进而就需要削弱坐垫/靠背对身体的支撑,舒适度降低的同时,骨架本身所框出的被动安全空间也随之缩小。因此,包括我去参观过的GL8工厂在内,真正懂行的MPV会在每个座椅做到尽可能宽敞的同时,又确保了在操作过程中和周边零件的安全间隙,没有了摩擦,自然就有了安静的基础了。

(2)座椅材质面料

如果你比较过普通的PVC皮质包裹和GL8的Nappa真皮的话,你就会发现,在听觉上这二者有明显的区别。

前者在被按压时有较为明显的身体与皮质接触的摩擦声,但GL8就要轻盈很多,那背后的原因在哪儿呢?在GL8的工厂里,我见到过一把被拆成零件的展览椅,得以近距离去观察了一下它的面套——GL8是将头层皮的真皮层、纤维层、绒毛层之间紧密相连,真皮层提供出色的触感,且透气;纤维层则能够增加强度、弹性和柔韧性;而绒毛层则具有减震隔音的效果,三者相结合,为别克GL8座椅静谧性提供了多一分的保障。

这儿插个题外话,好的真皮座椅设计,真的挺烧钱的,就譬如图示的这个靠背上的曲线单缝线,需要人工缝纫才可以完成,而且,还得是5年以上工龄的专业缝纫工才可以,因为只有足够的经验才能确保曲线的流畅性;再看那些近似菱形的设计,里面有许多的细密的打孔设计,这也使得这块皮的模具费达到了千万级别。在此之前我只知道座椅用料越高级就会越贵,却不知道有这么多的门道。

(3)座椅总成装配

作为曾经的造型曲面设计师,对于这一点,感触还是很深刻的。经常遇到的一个问题是:在座椅的理论设计状态时,所有的缝道面差都是均匀的;然而在实际零件的装配中,我们不得不考虑制造误差、安装误差等,何况座椅总成的零件非常多,公差、偏差自然也会越加越大,这最后产生的结果便是零件和零件之间存在干涉,也就意味着摩擦所带来的噪音。GL8的解决方案是,不光严格控制每个零件的制造误差,还需要在所有的零件安装方面都精益求精,将公差都控制在设计标准之中,也就是尽可能贴近设计状态。并且,座椅的焊接工艺要确保尽可能将零件和零件紧紧连结在一起,如此一来可以减少了两者之间的摩擦和振动,同时也能增强座椅的强度,骨架也同样如此。我们可以看座椅骨架的一个设计细节:焊接的时候冲孔有没有毛刺,锐边有没有进行卷边设计。

要做到这个倒不是说它有多难,但指定是要增加大量的成本的,因为制造工艺上会变得更加复杂,但GL8的每一个冲孔都干净利落(上图中间那个是GL8),而且在有锐边的地方都有圆角边设计。以前在德国工作,见过德国工厂制作的严丝合缝。回来这次再看到GL8的座椅,绝对是丝毫不比德国人差。

三、如何确保整个汽车生命周期中的座椅静谧性?

把车辆的座椅做到交付时满足静谧性就够了吗?显然,远远不够!假设一辆车按每天上下车5次,使用8年的话,那就意味着这个座椅在使用周期内会被使用14600次,现在的问题是:如何确保使用了14600次之后,座椅的部件之间不会松动、摩擦呢?在GL8的座椅工厂里,他们给出了静态强度、动态安全、疲劳存放、测量误用、振动疲劳、NVH舒适性以及材料,七个类别总共101项测试来进行考核,在这儿我挑选其中几项测试手法来给大家展示下。

(1)导入导出实验

简而言之,就是让机器人重复模拟上下车的动作,来验证座椅的耐磨表现。

我前面假设的那个8年一万五千次,其实是比较保守的估计。GL8的开发标准是最高整车65000次指标,而且还是在开着座椅加热功能的情况下进行验证。单次的导入力(就是模拟入座的人的体重)最高1000N,折合约100kg。整个周期内的反复“摩擦”,基本可以保证十年的用车寿命里,GL8的座椅始终不会出现塌陷、形变和零件噪音。

(2)扶手耐久实验

跟随座椅整体耐久验证的,还有测试扶手耐久力的对应标准。

座椅扶手的使用频率相对较高,而且也更易损。对于这个零件,GL8的标准是使用5000次后还能正常翻折。

特别是,在经历过5000次翻折之后,扶手是不是还能像刚刚出厂那样回到原来的位置,扶手皮是否可能会和座椅皮之间摩擦而产生异响噪声,都是需要考察的点,而实际上,别克GL8的每一个座椅都需要按照这种“魔鬼训练”去开发。

(3)座椅异响实验

这个实验是在振动噪声试验室内完成的,这是一个半消音室,下图中的金属杆子的末端是麦克风,一共有9个。

这儿需要引入一个新概念了:Sone(宋)值,原本意义上Sone值是衡量音符强弱程度的一个最直观的量,也是心理学上的一种主观标度,1 Sone等于频率为1000赫兹、声压级为40分贝的纯音的响度。在别克座椅开发设计时,Sone值用于衡量人们对于声音的敏感度,目的是为了更好的评估静音效果。那它和分贝有什么区别呢?简单来讲的话,Sone值比分贝更苛刻更精细,相同的分贝值,可能会有不同的Sone值,此时,Sone值越大,声音越刺耳越不舒服;Sone值越小,声音越舒适。据现场工程师做的实验,在两种声音都是90DB的前提下,轻轻敲杯子实验的声音是25 Sone,而另一种碎音则可以达到35 Sone。座椅异响实验便是要完成包括座椅总成异响情况的测试判定等一系列任务的,目的只有一个:尽可能降低Sone值,确保整个座椅在动态过程中所发出的声音,控制在7Sone以内。以实验室里的现场体感来说,除非屏息凝神地仔细听,否则很难感知到GL8座椅在车辆震动过程中发出的响声。但还是之前提到的问题,让新座椅安静之后,长期使用的座椅还能有这种表现吗?

对应的验证手段,是GL8的六轴共振测试。就是上图这个设备。六轴意味着有XYZ三个方向六个自由度进行多维度的振动质感,通过模拟可以应对各种道路状况。开发工程师可以在上面模拟所有国内用车会遇到的极端路况,还原长时间用车后的座椅工况。

结合显示屏的路线风景,整个设备的还原度很高,坐上去真的感觉像是在开车。

经过长时间的综合振动测试后,GL8的座椅会再回到前一个实验室进行噪音测试。确保长时间的座椅使用后,7Sone的噪音标准依然能够被维持。至此,GL8的座椅才算是具备了合格的水平。

四、结束语

发现了吗?说到这里为止,我们甚至都没有提到加热通风按摩这些“功能”,而是依然在讲最基础的“乘坐”——仅仅是让人坐得舒服安静稳定,一把优秀的汽车座椅就需要考虑以上如此多的背景。题主所说的那些把功能堆满的汽车座椅,如果首先经历过如此严格的开发验证,在此基础上还把功能拉满、且保证久坐不坏,那显然称得上优秀。反之,没有在基础的舒适性上下过苦工,仅仅是强调自己功能丰富的汽车座椅,那我只能给出否定的答案。在欧洲做项目时,我的mentor挂在嘴边的一句话:Der liebe Gott steckt im detail(细节决定成败)。

回到开篇的问题,为什么我如此坚持,否认那些通风加热按摩等功能一堆的,绝不叫好座椅?我不希望大家在选车时陷入这样的认知误区,尤其是在智能化快速发展的放下,建议大家千万不要忽略了一辆车最基础应该被关注的素质。像座椅,通风加热按摩这些“添头”是重要的加分项,但却不是让你你坐得舒服安稳的必选项。通用这样的“老店”和GL8这样经久不衰的成熟车型,拥有多年市场头牌打拼下来积累的造车经验,却始终没有把这些“功能”作为主打,反而更愿意不厌其烦却自豪地向我们展示他们在耐用、安静和工艺上的深层次考量。其实,背后还是那句话:无论是买车还是造车,都不该舍本逐末,为了那些锦上添花的东西,放弃坚实的基础和标准。

来源:二师兄玩车

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