CN104677646A - 一种汽车座椅舒适性模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，包括底盘、设在底盘上的支撑框架以及设在支撑框架上的座椅调节机构，底盘包括底盘支撑骨架和四个举升机构，四个举升机构分别设在底盘支撑骨架的四个角部，底盘支撑骨架包括左纵梁、右纵梁以及分别与左纵梁和右纵梁连接的前横梁和后横梁，在前横梁和后横梁的两端部都分别设有缺口。举升机构包括举升支座、轴承底座、轴承上盖、底盘驱动电机、转轴以及连接托盘。座椅调节机构由两套前排座椅构件组成，前排座椅构件包括座椅框架、座椅横向移动导轨架、座椅横向移动电机、座椅纵向移动连接导轨架、座椅纵向移动电机、座椅垂直移动电机以及座椅连接板。其能满足座椅舒适性验证的需要，同时降低开发成本。

Description

一种汽车座椅舒适性模拟试验装置

技术领域

    本发明涉及汽车性能模拟试验设备，具体涉及一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，主要用于汽车开发初期评价汽车座椅人体坐姿舒适性。

背景技术

随着汽车的日益普及，消费者的要求越来越高，除了价格因素外，越来越注重汽车的安全、舒适、科技含量等。消费者往往将汽车的舒适性列为购买的一个衡量标准。汽车乘坐的舒适性与汽车的悬挂系统、减震性能密切相关，还与座椅的柔软程度、包覆性能等因素相关，其中汽车座椅对舒适性的影响最直接。在汽车开发过程中，座椅的坐姿设计是汽车人机设计的基础，其要求能够保证汽车的各种操作舒适、驾驶员长途驾驶不疲劳和乘员乘坐舒适。

     现有的验证人体坐姿舒适性有两种手段：

一是油泥模型（实车）验证；油泥模型验证人体坐姿的舒适性准确度高，但是存在以下问题：

    （1）油泥模型（实车）制作成本高：并且所制作的模型不能用于其它车型。每种车型对应的不同的方案，就需要制作若干个对应模型，需要高昂的费用；

    （2）油泥模型（实车）制作设计周期长：汽车开发过程中油泥模型制作设计周期一般需要3到6个月时间，实车的制作周期更长，当评价过程中发现设计缺陷的时候，常需要返回到设计阶段进行方案修改，然后再重新重复原来的开发过程，再评价，再改进。一般一个理想的设计方案可能需要若干轮这样的修改和再评价过程，对于汽车开发过程中出现的问题如果都用此方法进行验证，整车的开发周期将会大大延长；对于日益激烈竞争环境下要求缩短开发周期而言是不可接受的。

    二是虚拟验证；虚拟验证主要是利用计算机中的CATIA软件进行坐姿验证，人体坐姿验证成本极低，但存在无法进行主观感受的缺点。

CN103364215A公开的“一种座椅舒适性客观参数评价方法”，具有以下步骤：对压力、角度、肌电以及温湿度客观参数的测量、采集，使受试者在座椅上周期性改变倾仰角度，设定统一时间轴，确保在同一时间轴上来同步采集这些客观参数变化；对采集来的各个客观参数变化进行处理后，在同一时间轴下利用数据分析软件将各个客观参数变化两两进行配对样本t检测，分析得出各个客观参数之间的相关性，以及人体倾仰角度和各个客观参数之间、各个客观参数之间的显著性差异；基于受试者的人体数据和人体舒适性标准参数作为该座椅舒适性的客观评价指标，分析结果得出评价结论，以供设计参考。

CN101393433A公开的“一种汽车座椅舒适性安全性监测控制系统及方法”，其系统包括一座椅本体，一传感器组，其由复数个传感器组成，所述的传感器设置于所述座椅本体上，用以采集表征乘坐人员状态的各种参数数据；一数据传输单元，其将所述的传感器组获得参数数据进行转换并传输；一处理器单元，其接收数据传输单元传输过来的参数数据，通过内部预设的程序，转换为相应的状态参数，并发出控制指令；一执行单元，其接收所述处理器单元的控制指令，调整座椅本体在汽车内部的姿态和位置。

CN204055966U 公开的“一种汽车验证模型用车架总成”，其描述了主驾驶座椅X/Y/Z方向调节机构，副驾驶座椅X/Y/Z方向调节机构以及整车高度调节机构；但是其并未描述主、副驾驶座椅X/Y/Z方向调节机构是通过怎样的具体结构来实现X/Y/Z三个方向的调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，以保证座椅在横向、纵向和垂直方向进行移动，满足座椅（人体坐姿）舒适性验证的需要，同时降低开发成本。

本发明所述的一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，包括底盘、设在底盘上的支撑框架以及设在支撑框架上的座椅调节机构，汽车座椅安装在座椅调节机构上；所述底盘包括底盘支撑骨架和四个举升机构（安装在地面上），四个举升机构分别设在所述底盘支撑骨架的四个角部；所述底盘支撑骨架包括左纵梁、右纵梁以及分别与左纵梁和右纵梁连接的前横梁和后横梁，在所述前横梁和后横梁的两端部都分别设有缺口；所述举升机构包括下端垂直连接有平板的举升支座、设在所述平板上的轴承底座、与举升支座上端垂直连接的轴承上盖、位于轴承上盖上方的底盘驱动电机、两端分别与轴承底座和轴承上盖配合的转轴、通过螺纹连接在转轴上的连接托盘，所述底盘驱动电机的输出轴与所述转轴连接，所述连接托盘分别与所述缺口一一对应配合，底盘驱动电机通电转动带动转轴转动，连接托盘在螺纹的驱动下能沿着转轴上下移动并通过螺纹锁止，连接托盘上下移动带动底盘支撑骨架上下移动，从而实现底盘支撑骨架、支撑框架和座椅调节机构的整体上下移动。

所述座椅调节机构由两套前排座椅构件组成，两套前排座椅构件的结构相同；所述前排座椅构件包括座椅框架、与设在座椅框架前后两边的轨道配合的座椅横向移动导轨架、设在座椅框架后边的座椅横向移动电机，该座椅横向移动电机与所述座椅横向移动导轨架配合，并能带动所述座椅横向移动导轨架横向（即左右）移动；还包括与所述座椅横向移动导轨架上的轨道配合的座椅纵向移动连接导轨架、设在所述座椅横向移动导轨架前边的座椅纵向移动电机，该座椅纵向移动电机与所述座椅纵向移动连接导轨架配合，并能带动所述座椅纵向移动连接导轨架纵向（即前后）移动；还包括连接在所述座椅纵向移动连接导轨架下面的座椅垂直移动电机，该座椅垂直移动电机的上端穿过所述座椅纵向移动连接导轨架与一座椅连接板配合连接，所述座椅垂直移动电机能带动该座椅连接板垂直（即上下）移动。

所述支撑框架包括前段支撑、中段支撑和后段支撑，所述左纵梁上从前至后依次设有第一、第二、第三、第四、第五、第六左定位柱，所述右纵梁上从前至后依次设有第一、第二、第三、第四、第五、第六右定位柱；所述前段支撑通过第一、第二左定位柱和第一、第二右定位柱连接在所述底盘支撑骨架的前部，前段支撑主要用于安装模拟踏板、方向盘和仪表板；所述中段支撑通过第三、第四左定位柱和第三、第四右定位柱连接在所述底盘支撑骨架的中部，中段支撑主要用于安装模拟座椅；所述后段支撑通过第五、第六左定位柱和第五、第六右定位柱连接在所述底盘支撑骨架的后部，后段支撑主要用于安装模拟行李箱盖。

所述前段支撑的后端设有第一、第二连接孔，所述中段支撑的前端设有第三、第四连接孔，所述中段支撑的后端设有第五、第六连接孔，所述后段支撑的前端设有第七、第八连接孔；所述第一连接孔与第三连接孔对应，第二连接孔与第四连接孔对应，并通过螺纹紧固件连接，从而将前段支撑与中段支撑连接固定；所述第五连接孔与第七连接孔对应，第六连接孔与第八连接孔对应，并通过螺纹紧固件连接，从而将中段支撑与后段支撑连接固定。

   为了方便对汽车顶盖进行支撑，所述中段支撑的左边和右边分别设有两副结构相同的顶盖支撑。

本发明与现有技术相比具有如下效果：

（1）适用范围广，开发成本低：其能保证前排座椅在横向、纵向和垂直三个方向进行移动，并且各个自由度设计调节量足够大，满足了包括轿车、微车以及微型客车的舒适性模拟试验的需求，在后续新车型开发过程中不再需要制作特定的样件进行坐姿舒适性验证，从而减少了汽车开发中为了验证坐姿舒适性而产生的费用。

（2）使用效率高，占用时间短：上述模拟试验装置中座椅调节机构的各个自由度调节方便容易，针对不同的验证方案，只需调节相关机构就能够实现，从而节省了针对不同方案重新加工模型（实车）的时间。

（3）上述模拟试验装置中座椅调节机构的各个调节结构都采用自锁螺纹（比如底盘驱动电机带动转轴转动，连接托盘在螺纹的驱动下能沿着转轴上下移动并通过螺纹锁止），其能够承载足够的重量。因此，在使用过程中人员可以在装置上进行模型(实车)一样的操作和感受，避免了虚拟验证时无法主观感受的缺点。

附图说明

    图1为本发明的结构示意图。

    图2为本发明中底盘的结构示意图。

    图3为本发明中举升机构的结构示意图。

图4为本发明中底盘支撑骨架的结构示意图。

图5为本发明中座椅调节机构的结构示意图。

图6为本发明中前排座椅构件的结构示意图。

    图7为本发明中支撑框架的结构示意图。

图中：1-底盘、2-支撑框架、3-前排座椅构件、4-底盘支撑骨架、5-举升机构、21-前段支撑、22-中段支撑、23-后段支撑、24-顶盖支撑、31-座椅框架、32-座椅横向移动导轨架、33-座椅横向移动电机、34-座椅纵向移动连接导轨架、35-座椅纵向移动电机、36-座椅垂直移动电机、37-座椅连接板、41-左纵梁、42-右纵梁、43-前横梁、44-后横梁45-缺口、51-举升支座、52-轴承底座、53-轴承上盖、54-底盘驱动电机、55-转轴、56-连接托盘、211-第一连接孔、212-第二连接孔、221-第三连接孔、222-第四连接孔、223-第五连接孔、224-第六连接孔、231-第七连接孔、232-第八连接孔、411-第一左定位柱、412-第二左定位柱、413-第三左定位柱、414-第四左定位柱、415-第五左定位柱、416-第六左定位柱、421-第一右定位柱、422-第二右定位柱、423-第三右定位柱、424-第四右定位柱、425-第五右定位柱、426-第六右定位柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1至图7所示的汽车座椅舒适性模拟试验装置，包括底盘1、设在底盘1上的支撑框架2以及设在支撑框架2上的座椅调节机构，汽车座椅安装在座椅调节机构上。

底盘1包括底盘支撑骨架4和四个举升机构5（安装在地面上），四个举升机构5分别设在底盘支撑骨架4的四个角部；底盘支撑骨架4包括左纵梁41、右纵梁42以及分别与左纵梁41和右纵梁42连接的前横梁43和后横梁44，在前横梁43和后横梁44的两端部都分别设有缺口45（一共有四个缺口）。

举升机构5包括下端垂直连接有平板的举升支座51、设在平板上的轴承底座52、与举升支座51上端垂直连接的轴承上盖53、位于轴承上盖53上方的底盘驱动电机54、两端分别与轴承底座52和轴承上盖53配合的转轴55、通过螺纹连接在转轴55上的连接托盘56，底盘驱动电机54的输出轴与转轴55连接，连接托盘56分别与缺口45一一对应配合，在举升支座51固定的情况下，底盘驱动电机54通电转动带动转轴55转动，连接托盘56在螺纹的驱动下能沿着转轴55上下移动并通过螺纹锁止，连接托盘56上下移动带动底盘支撑骨架4上下移动，从而实现底盘支撑骨架4、支撑框架2、座椅调节机构以及汽车座椅的整体上下移动，从而模拟座椅离地高度的不同情况。

座椅调节机构由两套前排座椅构件3组成，两套前排座椅构件3的结构相同；前排座椅构件3包括座椅框架31、与设在座椅框架31前后两边的轨道配合的座椅横向移动导轨架32、设在座椅框架31后边的座椅横向移动电机33，该座椅横向移动电机33与座椅横向移动导轨架32配合，并能带动座椅横向移动导轨架32横向（即左右）移动；前排座椅构件3还包括与座椅横向移动导轨架32上的轨道配合的座椅纵向移动连接导轨架34、设在座椅横向移动导轨架32前边的座椅纵向移动电机35，该座椅纵向移动电机35与座椅纵向移动连接导轨架34配合，并能带动座椅纵向移动连接导轨架34纵向（即前后）移动；前排座椅构件3还包括连接在座椅纵向移动连接导轨架34下面的座椅垂直移动电机36，该座椅垂直移动电机36的上端穿过座椅纵向移动连接导轨架34与一座椅连接板37配合连接，座椅垂直移动电机36能带动该座椅连接板37垂直（即上下）移动。

支撑框架2包括前段支撑21、中段支撑22和后段支撑23，左纵梁41上从前至后依次设有第一左定位柱411、第二左定位柱412、第三左定位柱413、第四左定位柱414、第五左定位柱415、第六左定位柱416，右纵梁42上从前至后依次设有第一右定位柱421、第二右定位柱422、第三右定位柱423、第四右定位柱424、第五右定位柱425、第六右定位柱426。前段支撑21通过第一左定位柱411、第二左定位柱412和第一右定位柱421、第二右定位柱422连接在底盘支撑骨架4的前部，前段支撑主要用于安装模拟踏板、方向盘和仪表板。中段支撑22通过第三左定位柱413、第四左定位柱414和第三右定位柱423、第四右定位柱424连接在底盘支撑骨架4的中部，中段支撑主要用于安装模拟座椅。后段支撑23通过第五左定位柱415、第六左定位柱416和第五右定位柱425、第六右定位柱426连接在底盘支撑骨架4的后部，后段支撑主要用于安装模拟行李箱盖。

前段支撑21的后端设有第一连接孔211、第二连接孔212，中段支撑22的前端设有第三连接孔221、第四连接孔222，中段支撑22的后端设有第五连接孔223、第六连接孔224，后段支撑23的前端设有第七连接孔231、第八连接孔232。第一连接孔211与第三连接孔221对应，第二连接孔212与第四连接孔222对应，并通过螺纹紧固件连接，从而将前段支撑21与中段支撑22连接固定；第五连接孔223与第七连接孔231对应，第六连接孔224与第八连接孔232对应，并通过螺纹紧固件连接，从而将中段支撑22与后段支撑23连接固定。中段支撑22的左边和右边分别设有两副结构相同的顶盖支撑24。

上述模拟试验装置能够对座椅离地高度进行模拟：座椅安装在座椅连接板37上，座椅调节机构安装在中段支撑22上，四个举升机构5安装在地面上，底盘驱动电机54通电转动，带动转轴55转动，其上的连接托盘56在螺纹的驱动下沿着转轴55上下移动，连接托盘56带动底盘支撑骨架4，底盘支撑骨架4带动支撑框架2、座椅调节机构和座椅整体沿着同方向上下移动，到达目标位置后通过螺纹自锁，即通过底盘1的上下移动带动座椅相对地面上下移动，从而模拟座椅离地高度的不同情况。

    上述模拟试验装置能够对驾驶员座椅和副驾驶座椅进行坐姿舒适性验证调节：座椅调节机构由两套结构相同的前排座椅构件组成，能够分别满足驾驶员座椅和副驾驶座椅进行坐姿舒适性验证的需求。

上述模拟试验装置中每一个前排座椅构件都能够在横向、纵向和垂直三个方向上进行调整，即驾驶员座椅和副驾驶座椅均有三个方向的自由度。通过对各种乘用车型进行统计分析，设计了各个自由度分调节所需的范围，保证所有车型能够进行验证，每个自由度的调节量为300mm，能够满足各种车型的不同坐姿舒适性验证的需要。

上述模拟试验装置的座椅接口能够安装各种座椅，驾驶员座椅和副驾驶座椅均有标准的接口，便于各种车型的不同座椅安装。

Claims (4)

1.一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，包括底盘（1）、设在底盘上的支撑框架（2）以及设在支撑框架上的座椅调节机构，汽车座椅安装在座椅调节机构上；其特征在于：

    所述底盘（1）包括底盘支撑骨架（4）和四个举升机构（5），四个举升机构分别设在所述底盘支撑骨架的四个角部；

    所述底盘支撑骨架（4）包括左纵梁（41）、右纵梁（42）以及分别与左纵梁和右纵梁连接的前横梁（43）和后横梁（44），在所述前横梁和后横梁的两端部都分别设有缺口（45）；

所述举升机构（5）包括下端垂直连接有平板的举升支座（51）、设在所述平板上的轴承底座（52）、与举升支座上端垂直连接的轴承上盖（53）、位于轴承上盖上方的底盘驱动电机（54）、两端分别与轴承底座和轴承上盖配合的转轴（55）、通过螺纹连接在转轴上的连接托盘（56），所述底盘驱动电机（54）的输出轴与所述转轴（55）连接，所述连接托盘（56）分别与所述缺口（45）一一对应配合，底盘驱动电机能带动转轴转动，连接托盘能沿着转轴上下移动；

所述座椅调节机构由两套前排座椅构件（3）组成，两套前排座椅构件的结构相同；

所述前排座椅构件（3）包括座椅框架（31）、与设在座椅框架前后两边的轨道配合的座椅横向移动导轨架（32）、设在座椅框架后边的座椅横向移动电机（33），该座椅横向移动电机与所述座椅横向移动导轨架配合，并能带动所述座椅横向移动导轨架横向移动；还包括与所述座椅横向移动导轨架（32）上的轨道配合的座椅纵向移动连接导轨架（34）、设在所述座椅横向移动导轨架前边的座椅纵向移动电机（35），该座椅纵向移动电机与所述座椅纵向移动连接导轨架配合，并能带动所述座椅纵向移动连接导轨架纵向移动；还包括连接在所述座椅纵向移动连接导轨架（34）下面的座椅垂直移动电机（36），该座椅垂直移动电机的上端穿过所述座椅纵向移动连接导轨架与一座椅连接板（37）配合连接，所述座椅垂直移动电机能带动该座椅连接板垂直移动。

2.根据权利要求1所述的一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，其特征在于：

所述支撑框架（2）包括前段支撑（21）、中段支撑（22）和后段支撑（23），所述左纵梁（41）上从前至后依次设有第一、第二、第三、第四、第五、第六左定位柱（411、412、413、414、415、416），所述右纵梁（42）上从前至后依次设有第一、第二、第三、第四、第五、第六右定位柱（421、422、423、424、425、426）；

所述前段支撑（21）通过第一、第二左定位柱（411、412）和第一、第二右定位柱（421、422）连接在所述底盘支撑骨架（4）的前部；

所述中段支撑（22）通过第三、第四左定位柱（413、414）和第三、第四右定位柱（423、424）连接在所述底盘支撑骨架（4）的中部；

所述后段支撑（23）通过第五、第六左定位柱（415、416）和第五、第六右定位柱（425、426）连接在所述底盘支撑骨架（4）的后部。

3.根据权利要求2所述的一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，其特征在于：所述前段支撑（21）的后端设有第一、第二连接孔（211、212），所述中段支撑（22）的前端设有第三、第四连接孔（221、222），所述中段支撑（22）的后端设有第五、第六连接孔（223、224），所述后段支撑（23）的前端设有第七、第八连接孔（231、232）；

所述第一连接孔（211）与第三连接孔（221）对应，第二连接孔（212）与第四连接孔（222）对应，并通过螺纹紧固件连接固定；所述第五连接孔（223）与第七连接孔（231）对应，第六连接孔（224）与第八连接孔（232）对应，并通过螺纹紧固件连接固定。

4.根据权利要求2或3所述的一种汽车座椅舒适性模拟试验装置，其特征在于：所述中段支撑（22）的左边和右边分别设有两副结构相同的顶盖支撑（24）。