CN216139304U - 一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车座椅泡沫成型技术领域，具体涉及一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具；包括阳模和阴模，所述阳模包括阳模本体，阳模本体上设有多个同一种类的微元，同一种类的微元从上至下依次设置在阳模本体上；其中微元分为凸起和凹槽两类，且凸起和凹槽的形状为半圆形、1/4圆形或不规则弧形；通过阳模上的微元设计控制泡沫成型的阳模形状，进而实现多硬度泡沫的发泡成型，只采用一种填充料便能够成型得到多个宏观硬度分区的泡沫，易于控制不同区所需的泡沫硬度。

Description

一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具

技术领域

本实用新型属于汽车座椅泡沫成型技术领域，具体涉及一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具。

背景技术

目前，车辆座椅主要由骨架、泡沫和护面(面罩)组成，在现有泡沫成型工艺基础上，为了极大限度满足用户对座椅舒适性的需求，大多数座椅采用的是双硬度泡沫即侧翼和主面(芯部面)两个泡沫硬度，远远不能满足驾乘者对座椅舒适性提升方面的迫切需求。从人体感知工学的舒适性角度来看，驾乘者落座初期感知的柔软感和落座后支撑所需硬度不同，目前座椅生产厂家采用粘贴一层10～20mm较柔软泡沫的方式满足驾乘者对座椅表层的第一柔软感要求。为了满足客户造型需求，完成护面和泡沫的装配，大部分座椅需要将这层较柔软的泡沫裁剪成2～4片后再逐一粘贴，大大增加了座椅生产工序。此外，人体背上部、背下部、腰椎(部)、骶骨和髋骨、大腿等部位对座椅泡沫硬度的需求是不同的，常用的双硬度泡沫成型方法是双模腔分别添加异氰酸酯聚酯聚醚等化学成分发生交联反应形成双硬度泡沫，但这种常规化学发泡成型方法遇到多硬度控制技术的瓶颈，仅能达到双硬度泡沫的水平。

常规化学发泡成型方法是采用改变异氰酸酯聚酯聚醚等化学成分配比来干涉聚氨酯泡沫内部结构中泡孔的大小从而获得不同硬度或不同分区硬度的泡沫体，属于微观干涉泡沫微观结构范畴，但在硬度工艺控制方面还实现不了泡沫的两种以上硬度成型。

常规物理方法是在侧翼一个腔体填充侧翼泡沫的成型料；芯部主面是另一个腔体填充另外一种成型料，但实际操作过程中经常导致这两个腔体里的料混合在一起的情况发生，使得泡沫硬度不均影响驾乘者乘坐舒适性感知。

发明内容

为了克服上述问题，本实用新型提供一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，通过阳模上的微元设计控制泡沫成型的阳模形状，进而实现多硬度泡沫的发泡成型，只采用一种填充料便能够成型得到多个宏观硬度分区的泡沫，易于控制不同区所需的泡沫硬度。

一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，包括阳模1和阴模2，其中阴模2 与其承载体随形设置，所述阳模1包括阳模本体，阳模本体上设有多个同一种类的微元，同一种类的微元从上至下依次设置在阳模本体上；其中微元分为凸起11和凹槽12两类，且凸起11和凹槽12的形状为半圆形、1/4圆形或不规则弧形。

所述凸起11的直径或宽度为5～20mm，深度为所需制作泡沫厚度的1/6～1/2 倍。

所述相邻凸起11的相邻边缘之间距离为5～50mm。

所述凹槽12的直径或宽度为10～50mm，深度为所需制作泡沫厚度的 1/12～1/2倍。

所述相邻凹槽12的相邻边缘之间距离为5～30mm。

本实用新型的有益效果：

本实用新型不仅解决了驾乘者舒适和安全所需要的多硬度触感柔软区和支撑区的需求能同时一次成型。阳模上设计的一定数量的凸起和凹槽还减小了阳模与泡沫接触面积，更易于泡沫的成型脱模，同时阳模上设计的一定数量的凸起和凹槽采用曲率变化平缓的圆形或贝壳形设计，降低了脱模困难导致泡沫撕裂的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型阳模上微元为凸起的结构示意图。

图2为本实用新型阳模上微元为凹槽的结构示意图。

图3为本实用新型阳模上微元为半圆形的结构示意图。

图4为本实用新型阳模上微元为1/4圆形的结构示意图。

图5为本实用新型阳模上微元为不规则弧形的结构示意图。

图6为本实用新型使用状态示意图。

其中：1-阳模；11-凸起；12-凹槽；2-阴模；3-靠背泡沫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例1

如图1-5所示，一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，包括阳模1和阴模2，其中阴模2与其承载体随形设置，通过泡沫模具中阳模1制作出的座椅部分可以直接与护面(面罩)以卡扣或魔术粘条的方式装配，通过泡沫模具中阴模2制作出的座椅部分的承载体是骨架钢丝(帘)或骨架钢板或骨架塑料板。本实用新型中涉及到的阴模2，其结构自由设计，一般情况下，与它的承载体随形即可，也可做减重的设计结构。

所述阳模1包括阳模本体，阳模本体上设有多个同一种类的微元，同一种类的微元从上至下依次设置在阳模本体上；其中微元分为凸起11和凹槽12两类，且凸起11和凹槽12的形状为半圆形、1/4圆形或不规则弧形。

所述凸起11的直径或宽度为5～20mm，深度为所需制作泡沫厚度的1/6～1/2 倍。

所述相邻凸起11的相邻边缘之间距离为5～50mm。

所述凹槽12的直径或宽度为10～50mm，深度为所需制作泡沫厚度的 1/12～1/2倍。

所述相邻凹槽12的相邻边缘之间距离为5～30mm。

一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫的方法，包括如下步骤：

驾乘初期的柔软感和支撑感分为城市路面行驶的类似轿车的车型和较运动的越野车的车型两种，驾乘轿车人群更注重柔软感(触感区)，越野车既注重柔软感，又需要长期驾乘的支撑感(支撑区)和支撑区的减振效果。鉴于此，本实用新型涉及的模具能灵活满足不同车型对泡沫或泡沫层的硬度需求。根据人体不同部位对座椅不同位置所需的泡沫硬度由设计在阳模1本体上采用的微元种类、数量、形状、直径或宽度、相邻微元的间距控制；

步骤一，满足各种泡沫硬度支撑区的坐垫，实现触感区(柔软区)的座椅坐垫的阳模1上微元设计如下：

当坐垫支撑区泡沫硬度为5kPa时，坐垫A面(即坐垫上表面)面积s和设计微元个数x之间的对应关系如下：

(Πa²(d²)x)/4s＝40％，此时微元的深度e或b可以为10～20mm之间某个值，得到的触感区(柔软区)对应宏观硬度约为1.5～2Kpa之间某个值；

当所需支撑区泡沫硬度为6kPa时，坐垫A面面积s和设计微元个数x之间对应关系：

(Πa²(d²)x)/4s＝50％，此时微元的深度e或b可以为10～20mm之间某个值，得到的触感区(柔软区)对应宏观硬度约为1.5～2Kpa之间某个值。

当所需支撑区泡沫硬度为7kPa时，坐垫A面面积s和设计微元个数x之间对应关系：

(Πa²(d²)x)/4s＝65％，此时微元的深度e或b可以为10～25mm之间某个值，得到的触感区(柔软区)对应宏观硬度约为1.5～3kPa之间某个值。

当所需支撑区泡沫硬度为8kPa时，坐垫A面面积s和设计微元个数x之间对应关系：

(Πa²(d²)x)/4s＝80％，此时微元的深度e或b可以为10～25mm之间某个值，得到的触感区(柔软区)对应宏观硬度约为1.5～3kPa之间某个值。微元覆盖面积较大的区域多采用贝壳形微元设计。

根据以上设计微元的覆盖率规律，再结合每个座椅的造型特点来设计用于制作坐垫的阳模1上微元直径和形状，进而控制坐垫触感区的硬度达到触感区和支撑区设计需要的硬度平衡点；

其中a为阳模1上微元的直径或宽度，d为阳模1上相邻微元之间的距离，即相邻微元相对的两侧边缘之间的距离；

步骤二，满足各种泡沫硬度支撑区的靠背，实现座椅靠背触感区的阳模1 上微元设计如下：

当所需靠背支撑区泡沫硬度为3.5kPa时，靠背A面面积s和设计微元个数 x之间对应关系：

(Πa²(d²)x)/4s＝45％，此时微元的深度e或b可以为10～15mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为1.5～2kPa之间某个值

当所需支撑区泡沫硬度为4.5kPa时，靠背A面面积s和设计微元个数x 之间对应关系：

(Πa²(d²)x)/4s＝60％，此时微元的深度e或b可以为10～20mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为1.5～2kPa之间某个值

当所需支撑区泡沫硬度为5.5kPa时，靠背A面面积s和设计微元个数x 之间对应关系：

(Πa²(d²)x)/4s＝80％，此时微元的深度e或b可以为10～20之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为1.5～3kPa之间某个值。微元覆盖面积较大的区域多采用贝壳形微元设计。

根据以上设计微元的覆盖率规律，再结合每个座椅造型特点，设计者们根据客户需求的支撑区和触感区宏观硬度或根据舒适性感知需求来设计用于制作靠背的阳模1微元形状和大小，进而控制靠背触感区的人体能宏观感知到的硬度达到触感区和支撑区设计需要的硬度平衡点；

步骤三，满足步骤一坐垫和步骤二靠背的触感区和支撑区的阳模1微元设计是座椅舒适性基本要求。更深层次的设计与座椅研发厂家或整车厂人机工程设计师们对舒适性人体工学理解的深度和广度息息相关。更加专业化的舒适性设计需要考虑人体不同部位所需的泡沫触感区的微元设计来控制不同区域硬度。

更加专业化的靠背舒适性设计如下：为了更好的保持驾乘过程中的脊柱“S”形健康生理坐姿，座椅靠背腰椎第3到5根区域的泡沫硬度要大于胸椎第 1到7根区域泡沫硬度，故：

靠背的阳模1支撑区在胸椎第1到7根区域和靠背的阳模1触感区在腰椎第3到5根区域的微元设计如下：

当所需靠背支撑区泡沫硬度为3.5kPa时，靠背A面面积s和设计微元个数 x之间对应关系：

胸椎第1到7根区域阳模1微元设计：(Πa²(d²)x)/4s＝50％，此时微元的深度e或d可以为15～20mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为 1.0～1.5kPa之间某个值

腰椎第3到5根区域阳模1微元设计：(Πa²(d²)x)/4s＝35％，此时微元的深度e或d可以为5～10mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为 2.5～3.5kPa之间某个值

当所需靠背支撑区泡沫硬度为4.5kPa时，靠背A面面积s和设计微元个数 x之间对应关系：

胸椎第1到7根区域阳模1微元设计：(Πa²(d²)x)/4s＝65％，此时微元的深度e或d可以为15～20mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为 1.0～1.5kPa之间某个值

腰椎第3到5根区域阳模1微元设计：(Πa²(d²)x)/4s＝45～55％，此时微元的深度e或d可以为10～15mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为2.5～4.5kPa之间某个值

当所需靠背支撑区泡沫硬度为5.5kPa时，靠背A面面积s和设计微元个数 x之间对应关系：

胸椎第1到7根区域阳模1微元设计：(Πa²(d²)x)/4s＝85％，此时微元的深度e或d可以为15～20mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为 1.0～1.5kPa之间某个值

腰椎第3到5根区域阳模1微元设计：(Πa²(d²)x)/4s＝55～75％，此时微元的深度e或d可以为10～15mm之间某个值，得到的触感区对应宏观硬度约为2.5～5.5kPa之间某个值。微元覆盖面积较大的区域多采用贝壳形微元设计。

座椅靠背的阳模1上胸椎第1到7根和腰椎第3到5根区域以外的区域，根据步骤二设计阳模1微元；

步骤四，在步骤三设计完座椅靠背阳模1微元后接着更加专业化的坐垫舒适性兼顾支撑区的触感区平衡点设计为了得到驾驶过程中坐垫前端(大约是坐垫长度的30％～35％区域)与大腿股二头肌和半健肌接触的良好触感，此位置的支撑区泡沫对驾驶者大腿几乎无支撑作用，理想的阳模1微元配合技术设计方案如下：坐垫前端区域的阳模1上微元设计如下

当所需坐垫支撑区泡沫硬度为5kPa时，坐垫A面(即坐垫上表面)面积s 和坐垫的阳模1上设计微元个数x之间的对应关系为：Πa²(d²)x)/4s＝45～55％，此时微元的深度e或b可以为15～20mm之间某个值，得到的触感区(柔软区) 对应宏观硬度约为1.0～2.0Kpa之间某个值。

当所需坐垫支撑区泡沫硬度为6kPa时，坐垫A面面积s和设计微元个数x 之间对应关系为：(Πa²(d²)x)/4s＝55～65％，此时微元的深度e或b可以为 15～20mm之间某个值，得到的触感区(柔软区)对应宏观硬度约为1.0～2.0Kpa 之间某个值。

当所需坐垫支撑区泡沫硬度为7kPa时，坐垫A面面积s和设计微元个数x 之间对应关系为：(Πa²(d²)x)/4s＝65～75％，此时微元的深度e或b可以为 15～25mm之间某个值，得到的触感区(柔软区)对应宏观硬度约为1.0～2.5kPa 之间某个值。微元覆盖面积较大的区域多采用贝壳形微元设计。

当所需坐垫支撑区泡沫硬度为8kPa时，坐垫A面面积s和设计微元个数x 之间对应关系为：(Πa²(d²)x)/4s＝85～95％，此时微元的深度e或b可以为 15～25mm之间某个值，得到的触感区(柔软区)对应宏观硬度约为1.0～2.5kPa 之间某个值。微元覆盖面积较大的区域多采用贝壳形微元设计。

座椅坐垫前端区域以外的区域，根据步骤一设计阳模1微元；

以上阳模1微元覆盖面积＞70％认为是具有较大区域的微元覆盖面，这时的设计多采用贝壳形微元；

如图6所示，步骤五，根据座椅舒适性需要的触感区和支撑区平衡点、不同车型对触感区和支撑区注重点和人体宏观感知点来设计座椅和靠背的阳模1 上微元以及阴模2后，将设计好的用于制作座椅靠背的阳模1和阴模2扣合在一起，并向阴模2和阳模1组成的靠背模具中侧翼和芯部两部分同时注入相同的填充料以成型座椅靠背，或分别向阴模2和阳模1组成的靠背模具中侧翼和芯部两部分同时注入不相同的填充料以成型座椅靠背；

将设计好的用于制作座椅坐垫的阳模1和阴模2扣合在一起，并向阴模2 和阳模1组成的坐垫模具中侧翼和芯部两部分同时注入相同的填充料以成型座椅坐垫，或分别向阴模2和阳模1组成的坐垫模具中侧翼和芯部两部分同时注入不相同的填充料以成型座椅坐垫。

实施例2

阳模1本体上设有多种形式微元，实现一种异氰酸酯聚酯聚醚填充料一个腔体的宏观控制泡沫发泡硬度。涉及到的微元指的是阳模1上设有的从上至下的多个弧形凸起11或凹槽12，通过设计排布不同的弧形凸起11或凹槽12面积和深度实现多硬度分区泡沫，泡沫成型过程中只有一种异氰酸酯聚酯聚醚填充料从阳模1灌料口进入阳模1腔体，规避双硬度常规化学发泡成型方法得到泡沫体硬度不均、调试控制硬度困难的难题。通过此模具得到的泡沫体每两个弧形凸起或凹槽之间与护面之间形成面接触支撑护面。

所述凸起和凹槽的形状可以为仿贝壳表面的弧形。

更为详细描述如下：

从驾乘者乘坐感知角度，该实用新型的泡沫硬度包括驾乘者落座过程中的第一触感区硬度和落座后的支撑区硬度，侧翼和主面根据人体感知需要灵活设计有多种硬度的触感区和支撑区。

从驾乘者落座前后感知角度该实用新型的泡沫硬度包括汽车座椅靠背部分的背上部触感区和支撑区、背下部触感区和支撑区、转弯时姿态保持区、腰椎 (部)触感区和支撑区、髋骨和骶骨触感区和支撑区，汽车座椅坐垫部分的髋骨和尾椎触感区和支撑区、大腿触感区和支撑区、大腿前端触感区和支撑区。其中，汽车座椅靠背部分的人体脊柱第7根胸椎到第12根胸椎之间是驾乘者保持驾驶姿态保持区的关键部位(背下部)可根据不同车型如轿车、越野车和卡车等行驶路况选择是否添加触感区，相比之下，添加触感区会降低驾驶姿态保持性。

该实用新型涉及到的泡沫成型的阳模1上设计有凸起11，形状如1/2圆形、 1/4圆形或贝壳形，凸起11直径或宽度a取值范围5～20mm，凸起11深度b取值范围是泡沫厚度m值的1/6m～1/2m倍，例如背上部触感区可以取1/2m倍，腰椎触感区可以取1/3m倍。相邻的凸起11之间是平面过渡区距离d取值范围5～50mm，此过渡区对护面形成面与面支撑防止护面塌陷。

该实用新型涉及到的另一种泡沫成型的阳模1上设计有凹槽12，形状如1/2 圆形、1/4圆形或贝壳形，凹槽12直径或宽度a取值范围10～50mm，凹槽12 深度e取值范围是泡沫厚度m值的1/12m～1/2m倍，例如背上部触感区可以取 1/8m倍，腰椎触感区可以取1/2m倍。相邻的凹槽12之间过渡区距离d取值范围5～30mm。通过泡沫成型阳模1上凸起11和凹槽12的形状选择、选择后形状的直径或宽度和深度和排布数量等参数灵活配合设计获取人体不同部位所需的舒适触感区硬度和支撑区硬度。面接触支撑护面的设计方式较适合较柔软护面如布质座椅，点接触支撑护面的设计方式适合所有材质的护面，根据泡沫成型阳模1上凹形直径或宽度和深度和排布数量等合理设计达到座椅舒适性性能要求。

贝壳形设计的优势在于深度较小的一端设计在护面和泡沫连接的拉紧线附近。

实施例3

以阳模1上设计有半圆形的凹槽12作为微元为例，背上部触感区微元直径 40mm，深度30mm、背下部触感区微元直径40mm，深度20mm、转弯时姿态保持区不涉及触感区、腰椎(部)触感区微元直径30mm，深度10mm、髋骨和骶骨触感区微元直径20mm，深度20mm，汽车座椅的坐垫部分的髋骨和尾椎触感区微元直径10mm，深度10mm、大腿触感区微元直径20mm，深度15mm、小腿触感区微元直径40mm，深度20mm；

本实用新型从常规化学方法干涉泡沫微孔控制硬度方式改善为一种异氰酸酯聚酯聚醚填充料宏观控制阳模1本体微元的方式实现多硬度泡沫。在人体工学理论基础上，在阳模1上设计凸起和凹槽从宏观上改变泡沫泡孔间的密度一次成型获得不同区域多硬度和不同层的多硬度泡沫，泡沫成型过程中仅需一种泡沫成型的化学成分，硬度控制工艺更容易实现。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (5)

1.一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，包括阳模(1)和阴模(2)，其中阴模(2)与其承载体随形设置，其特征在于所述阳模(1)包括阳模本体，阳模本体上设有多个同一种类的微元，同一种类的微元从上至下依次设置在阳模本体上；其中微元分为凸起(11)和凹槽(12)两类，且凸起(11)和凹槽(12)的形状为半圆形、1/4圆形或不规则弧形。

2.根据权利要求1所述的一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，其特征在于所述凸起(11)的直径或宽度为5～20mm，深度为所需制作泡沫厚度的1/6～1/2倍。

3.根据权利要求2所述的一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，其特征在于所述相邻凸起(11)的相邻边缘之间距离为5～50mm。

4.根据权利要求1所述的一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，其特征在于所述凹槽(12)的直径或宽度为10～50mm，深度为所需制作泡沫厚度的1/12～1/2倍。

5.根据权利要求4所述的一种多硬度一次成型汽车座椅泡沫模具，其特征在于所述相邻凹槽(12)的相邻边缘之间距离为5～30mm。

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