座椅是汽車的主要功能件之一。座椅的舒適性在車輛的個性化設計中非常重要，同時也是保障車輛安全性能的一部分。設計合理的汽車座椅能為駕乘人員提供安全、舒適、便于操縱和不易疲勞的駕乘感受。汽車技術的飛速發展和人們對汽車各方面性能要求的提高，對汽車座椅的要求也在不斷提高。 

汽車座椅的類型 

根據結構、用途及駕乘人員的不同，汽車座椅分為固定座椅和旋轉座椅、可調節座椅和不可調節座椅、可翻轉座椅和不可翻轉座椅、帶減振的懸架座椅和不帶減振的汽車座椅以及專用汽車座椅等。其中，懸架座椅又可分機械懸架座椅和空氣懸架座椅，可調節座椅又分為機械調節座椅、氣動調節座椅和電動調節座椅等。 

座椅設計的基本原則 

汽車座椅設計是一項復雜的系統工程，它涉及機械、化工、紡織、噴涂、熱處理、美學、力學、人體工程學等多門學科，設計時應依據人體工程學原理綜合考慮座椅的舒適性、減振性、安全性以及座椅的合理布置，此外，還要考慮人體生理特征及尺寸，進行量身定做，以提高座椅的乘坐舒適性。

１．安全 設計時首先要絕對保證駕乘者的安全，這就要求座椅要有足夠的強度，在發生碰撞時，座椅不會或可以減輕對乘坐者造成傷害，并能起到一定的保護作用。 

２．操縱方便 設計的座椅還需操縱方便，調整手柄和按鈕的布置必須在駕乘者伸手可及的位置，并符合常人的習慣且操縱力量適中。 

３．乘坐舒適 設計的座椅必須能使乘客保持良好的坐姿，使其脊柱自然彎曲，保證合理的體壓分布并使其肌肉松弛，上體通向大腿的血管不受壓迫，血液循環正常；并具有腰椎依托感、腰背部貼和感和側向穩定感。能有效隔離或衰減路面不平產生的振動，滿足大多數駕乘者坐姿舒適性的要求。 

汽車座椅主要部件的設計 

座椅部件主要包括座墊、靠背、頭枕、骨架、蒙皮、減振機構、調整機構等。設計原則的依據是：座墊、靠背的造形和曲線應與人體放松狀態下的背部曲線和臀部曲線相吻合，能支撐到腰椎部位，不會因血液循環不良而引起肢體麻木，長時間乘坐不易感到疲勞；骨架及各機構應能滿足強度（安全）要求和使用要求，通過對座椅的前后上下、靠背的傾斜角度、頭枕前后上下等位置的有限調節，使大部分人處于舒適狀態。 

１．靠背 

    靠背的設計主要指強度設計和造型設計，設計時應使靠背的高度、形狀符合人體曲線，使背部肌肉處于放松狀態，并能給背部、肩部有效可靠的支撐，使駕駛員保持穩定的坐姿，還要有足夠的側背支撐，從而避免高速轉彎時的橫向滑動。設計時，靠背的高度和寬度一般分別為６００ ｍｍ和４８０ ｍｍ。 

不同的靠背傾角會導致不同的椎間盤內壓力及背部肌肉負荷。當靠背傾角超過１１０°時，椎間盤壓力顯著減小，所以設計時應考慮合理的靠背傾角。為了提高舒適性，滿足司乘人員在休息時的需求，靠背傾角應為可調式，并且調整范圍盡可能大。一般載重汽車為１００°～１１５°，大客車為９５°～１３５°，轎車為８０°～１７０°。 

此外，腰部支撐和扶手也可以減少椎間盤的壓力。設計時，腰部支撐要有一定的厚度、硬度和透氣性，確保乘坐人員的體重能夠均勻地分布于坐骨結節區域。腰部支撐的位置應處于第３至第５腰椎部位，且支撐厚度以５ ｃｍ左右為宜。腰部支撐分機械支撐和空氣支撐。機械支撐是通過機械裝置支撐人體，支撐部位為剛性，舒適性差。空氣支撐是用空氣氣囊來支撐人體，通過氣囊控制閥控制氣囊的充放氣，使腰部得到良好的保護和有效支撐。腰支撐氣囊一般采用０．４～０．８ｍｍ厚的聚氨酯板經高頻焊接而成，具有工藝簡單、成本低、耐磨性好、耐老化、使用壽命長等特點，目前已得到廣泛推廣。腰支撐氣囊控制閥除可以控制氣囊的進排氣外，還能起溢流保護的作用，即當氣囊內壓力超過氣囊的額定壓力時，氣囊控制閥溢流卸壓，保證氣囊的安全使用。 

目前我國新開發出一種新型空氣腰支撐裝置（圖１），該裝置可以按一定的順序和頻率有規律地對頸部、肩部、腰部等氣囊進行充氣、放氣，利用氣囊有規律的癟或脹，實現對腰、肩、頸等部位的擠壓，達到局部按摩的目的，大大提高了舒適性。 座椅扶手的安裝位置應符合人體坐姿時肘部的高度尺寸，一般安裝在距座墊水平面高２５０ ｍｍ處。

座椅扶手有固定式、角度可調式和可翻轉式，可翻轉式又有橫向翻轉式和縱向翻轉式。   

２．座墊 

座墊設計主要是座墊深度和坐墊傾角的確定。座墊深度的設計原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理支撐。人體在坐姿狀態下，坐骨與小腿足部構成穩定的人體支撐。

座墊深度過大時，造成人體軀干相對前移，腰部得不到良好的支撐，引起疲勞；座墊深度過小時，會因大腿得不到良好的支撐而感到不舒適：因此，座墊的深度應按臀部至大腿表面全長的３／４設計，一般取４００～４８０ｍｍ。座墊的傾角應兼顧安全性和舒適性，一般為２°～１０°。 

３．頭枕 

頭枕是為提高汽車乘坐舒適性和安全性而設置的一種輔助裝置。頭枕的主要作用是保障安全，一旦汽車發生追尾碰撞，頸椎會承受到很大的加速度而容易傷害。有了頭枕的承托，可以減少頭部自由移動的空間，降低對頸椎的沖擊力，起到避免或減輕乘員頸部受傷的作用。按照國家標準，汽車座椅頭枕屬汽車整車強制認證檢測項目之一，汽車前排座椅應裝有頭枕。  

頭枕要起到保護頸椎的作用，正確的安裝位置十分重要。頭枕應該安裝在至少與耳朵上緣平齊的地方，后腦與頭枕之間的距離最好不要超過１０ ｃｍ。 

目前ＶＯＬＶＯ公司首先在Ｓ８０型車上推出了一種稱為ＷＨＩＰＳ頸椎保護系統（圖２），由一個安全頭枕和一個設計合理可有效而均勻地承受乘員身體運動的椅背支撐結構，以及位于椅背和坐墊連接處的內置式能量吸收機構組成，具有均勻的支撐功能。一旦發生追尾撞車事故，椅背與乘員一起向后移動，在稍微向后傾斜之前首先做平行運動。由于在椅背和坐墊之間的連接件上安裝了可變形部件，從頭枕、椅背到座墊連接成一體，給乘員的軀體有效支撐，從而進一步減輕碰撞力對乘員背部的沖擊。

４．座椅蒙皮 

座椅蒙皮是包裹在座椅總成表面的一層材料，它直接與乘員接觸，一方面對座椅泡沫有保護作用，同時又可直接體現設計者的設計意圖。座椅 蒙皮必須阻燃，其燃燒特性必須符合ＧＢ ８４１０－１９９４《汽車內飾材料的燃燒特性》要求。 

５．泡沫軟墊 

目前座墊、靠背緩沖用軟墊基本上是由軟質聚氨酯泡沫塑料發泡而成，在汽車上應用較多的是高回彈軟質聚氨酯泡沫塑料。考慮到座椅的舒適性和人體坐姿時的體壓分布，需將泡沫軟墊的密度設計為不同，即“軟硬兼施”。主要生產方法有２種，一是拼接法，將座墊前端與大腿接觸的部分用低硬度泡沫塑料，與坐骨處接觸的部分用中硬度泡沫塑料，下部及兩側用高硬度泡沫塑料。這種方法工藝繁雜且效率低，一般極少采用。二是嵌件法（圖３），在澆注軟墊時，在模具中相應部位放入高密度泡沫塑料嵌件，然后在周圍澆注低密度泡沫塑料。這種方法可以解決體壓分布和橫向支撐問題，并且工藝適合批量生產。

 

６．座椅骨架 

座椅骨架必須能夠承受一定的載荷，通常所指的座椅強度其實就是座椅骨架的強度，它屬于汽車整車強制認證檢測項目之一，應符合ＧＢ１５０８３－１９９４《汽車座椅系統強度要求及實驗方法》的規定。 

靠背及座墊骨架的形狀，應以能滿足人體生理特征、給駕駛人員提供安全和有效支撐為目的進行設計（圖４）。例如：為了避免因靠背型芯偏軟而造成的側背支撐在急轉彎時減小或失效，在靠背骨架兩側加焊凸起的側支撐板或支撐筋，將泡沫型芯加以支撐襯墊，保證支撐的有效性。為了保證駕駛員腰部、肩部有良好的支撐而在靠背骨架上設計出符合背部曲線的弧度。對于高靠背，為使腰部、背部及肩部同時緊貼靠背，更好地起到支撐和安全保護作用，設計師把靠背設計成上下２部分，并且角度可分別調整等。 

座椅骨架一般由鋼質材料焊接而成，但在輕量化成為現代化汽車設計的新趨勢下，汽車座椅薄型化顯得非常重要。其中骨架是座椅薄型化的關鍵，骨架的材料也有所不同，熱塑性塑料成型的座椅骨架和鎂制座椅骨架正在推廣應用。

 ７．減振機構 

座椅減振機構主要包括彈性元件和減振元件。彈性元件在機械懸架座椅中一般指彈簧，在空氣懸架座椅中指空氣氣囊，它能產生使座椅恢復到初始位置的回復力。減振元件一般是指減振器，它設計有固有的阻尼值，阻尼值越大，阻尼力越大。 

對于座椅的振動來說，外力使座椅減振系統發生振動，彈性元件使座椅恢復到初始位置，阻尼力使振動衰減或消亡。在座椅設計時，必須對座椅的剛度、阻尼進行優化設計。在設計座椅剛度和阻尼時，要根據整車的振動特性充分考慮人體生理特點綜合選擇最佳值，使車身振動得到衰減。為了使設計的座椅阻尼和剛度能更合理地搭配，工程師們一般將座椅剛度和阻尼均設計為可調節式。例如：機械懸架座椅通過調整彈簧的預緊力來調整座椅的剛度，而空氣懸架座椅則設計有高度控制閥，可以根據不同人的體重，自動調節空氣氣囊內的壓力，達到調整座椅剛度的目的。格拉默公司生產的新型Ｋｉｎｇｍａｎ空氣懸架座椅除剛度可調外，阻尼也為無級可調，以適應不同的路況。 

８．調節機構 

調節機構主要包括座椅高度調整機構、前后位移調整機構（即座椅滑道）、靠背仰角調整機構（即調角器）及座墊前傾角調整機構等。 

１）高度調整機構 

高度調整機構是調整座椅在車廂內垂直位置上下移動的機構，有機械調整機構、可控空氣彈簧調整機構、氣動調整機構和電動調整機構等。高度調整的范圍應根據人機工程學原理，以能滿足大部分人群的使用要求為目標進行確定，一般調整范圍為０～１００ ｍｍ 。 

２）滑道 滑道是調整座椅在車廂縱向水平位置前后位移的機構，有單鎖止滑道和雙鎖止滑道之分，滑道的選用一般根據鎖止強度確定。例如：當安全帶固定點不在座椅上時，一般選用單鎖止滑道；當安全帶固定點在座椅上時，選用雙鎖止滑道或加強雙鎖止滑道。滑道位移的尺寸即座椅前后調整的距離需根據相應人體尺寸和人機工程學原理確定，一般前后調整距離為０～±１００ ｍｍ 。 

３）調角器 調角器是對靠背、座墊夾角進行調整和鎖止的機構。鎖止強度必須能滿足ＧＢ １５０８３－１９９４《汽車座椅系統強度要求及實驗方法》的規定。調角器分為機械調角器和電動調角器，機械調角器又包括機械板式調角器、機械桿式調角器、雙聯動調角器等。機械板式調角器一般是采用棘輪棘爪或齒條齒板工作原理及板簧式復位結構，最大能夠實現１８０°范圍有級調節及折疊，適用于各類汽車駕駛員座椅。機械桿式調角器由可控氣彈簧和連接件組成，適用于大客車乘客座椅。雙聯動調角器是指左右兩套調整鎖止機構在一套調整機構控制下同時動作，同時鎖止，具有鎖止強度高等優點，適用于各類載重汽車駕駛員座椅。電動調角器一般采用齒差行星齒輪傳動原理或齒差雙聯擺線針輪行星齒輪傳動原理，具有傳動平穩、強度高、調解范圍大等優點，適用于高檔汽車駕駛員座椅。 

４）座墊前傾角調整機構

座墊前傾角調整機構一般是機械調整機構，多采用安全可靠、結構簡單的多桿機構。 隨著汽車工業的高速發展，人們 對汽車座椅將提出越來越高的要求。為了進一步提高座椅的舒適性及安全性，全球各大汽車公司及汽車零部件公司也在持續不斷地加大座椅的研發力度，在座椅的新結構、新工藝、新材料的研發及應用上下工夫，不斷研制出各類懸架座椅、電動座椅、電腦記憶座椅等，按摩裝置、輔助冷熱智 能空調座椅等各類輔助裝置也不斷誕生。此外，采用環保織物作為座椅面料，也將成為一種新趨勢。