汽车座椅腰部支撑探究

1.概述

在今天的汽车座椅配置中可调节的腰部支撑已经几乎变成了标配。单纯地把这种系统理解为前凸是不正确的，因为前凸是人体脊柱下部的向前突出，是一个医学概念，正是这个区域需要支撑。这就是为什么该系统被称为腰部支撑。它可以分为手动和电动调节系统，或者分为2向和4向调节系统。2向腰部支撑只能向前伸展和向后缩回。在4向支撑的情况下，拱形的顶点也可以调节高度。在气动腰托系统中，气囊腔室的数量会有不同，2室和3室系统是较常见的，每个腔室可以单独填充气体。

虽然人体构造是相同的，但不同个体的身体尺寸却非常不同，千人千面，因此座椅表面仅提供一成不变的轮廓是不可行的，这就是为什么需要提供一种可调节的方式使乘员的骨盆处于直立位置，此外，从骨盆开始向上，腰椎的自然位置应该由座椅靠背的形面来均匀支撑。提供这种调整选项的系统称为腰部支撑。

如前所述，由于每个人的脊椎在曲率和长度上具有不同的自然位置，因此理想情况下需要一个非常灵活的系统，其中可以根据需要调整腰部支撑的轮廓、高度和位置。

2.腰部支撑的分类

腰部支撑有如下分类方式。

按照调整方向的数量：

2向腰部支撑

4向腰部支撑

按照物理原理区分：

机械式

气动式

按照驱动器的类型区分：

手动式

电动式

让我们在介绍市场上几款常见方案之前，先来了解一些做产品设计所必需的基本原则：在人体的直立坐姿中，第四腰椎是形成前凸顶点的腰椎。因此，设计目的需要将腰部支撑的顶点与第四腰椎对齐。

为了兼顾到从5%的女性假人到95%的男性假人，腰部支撑的顶点，一般需要被设置在垂直于未被乘坐的坐垫芯部向上140mm到210 mm的区间范围内。这个范围适用于四项腰托系统。对于两向腰托系统，腰部支撑的顶点设置为坐垫芯部以上以上约160 mm的高度。当然这只是一个特定的经验值。针对不同的应用市场可能会有差异。

腰部支撑完全舒展后的高度(行车方向)应该在没有腰部支撑的靠背中心部分上方约35mm。接下来让我们来看看腰托应用的几种类型。

3.常见腰部支撑介绍

1.弯弓腰部支撑

一种非常简单的机械系统，其中弯曲的钢丝/钢管安装在靠背骨架中，在其末端有一个枢轴允许弯弓旋转。通过旋转，钢丝的曲柄压在靠背泡沫的B面上，形成腰部支撑。该系统的唯一优点是成本非常低。从技术角度看，该系统还远不理想。它不是精确可调的，并且座椅包覆结构中产生非常强的刚度突变，这将很难实现靠背表面均匀的压力分布。做一个不恰当的比喻，好像背后被人用枪顶着， 芒刺在背，舒适度大打折扣。

2.篮形腰部支撑

这种方案能够确保想要达到的目标曲率。这种类型的腰托应用范围很广，包括2向和4向腰托，以及手动和电动腰托。在细节方案上，塑料腰托板通过四个点位固定在一个安装底座上，塑料板的弯曲曲率是通过拉丝结构实现的，手动版本的拉丝由手轮驱动，电动版本的拉丝由齿轮电机驱动。对于四项腰托，为了调节系统的高度，腰托板的安装底座悬挂在垂直导丝上，沿着导丝底座也可以通过拉丝抵抗弹簧力上下移动。这种方案的很大优点是塑料腰托板的曲率可灵活调节，这实现了舒适度非常好的支撑。

3.气动腰部支撑

其实这个术语已经表明了该方案的物理原理。在这里，我们要介绍的是气动系统，其中一到三个充气气室被放置在所需的支撑区域。这些气室可以通过一个小型电动泵和电子阀门来实气室的充气和放气。

因为充气气室允许非常好的曲率轮廓，其最大的好处是可以实现良好的压力分布。

气室本身由焊接的热塑性箔片组成，并相互固定在毡垫上。这种系统的另一个优点是气袋在气体完全排空后非常地平坦，在未填充状态下约5mm的布置空间对于座椅的轻薄化设计来说是无与伦比的。该系统也有两个缺点：成本比较高，不透空气和水蒸气，这使座椅的透气性变得恶化。

4.多仿形座椅

如果你看一下气室前凸的原理，你可以想象将这一原理转移到座椅的其他位置。从这一理念中产生了所谓的自适应座椅。如右图所示，共有10个气室安装在其中，除了腰椎的支撑，还有臀部区域，靠背和座垫中的大腿支撑和侧翼支撑都可以通过气动调节适应人体需要。这是一个非常复杂和昂贵的系统，同样地，在透气性上存在相当大的问题，并且会给乘客一种坐着有点海绵的感觉，对驾驶过程中的动态舒适性不太友好。