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汽(qì)車零部件(jiàn)檢(jiǎn)測設備(bèi)
側(cè)滑(huá)座(zuò)椅(yǐ)的(dí)技(jì)術原理
側滑座(zuò)椅(yǐ)的機械(xiè)係統(tǒng)
側滑座(zuò)椅主(zhǔ)要(yào)依(yī)靠(kào)高精度(dù)的滑軌(guǐ)係統(tǒng)與穩(wěn)定(dìng)的驅(qū)動機構來(lái)實(shí)現其側(cè)滑功(gōng)能(néng)。滑軌多數安(ān)裝於座椅底(dǐ)部與(yǔ)車身地板之間(jiān),其(qí)采用高(gāo)強度(dù)的(dí)金屬材料能(néng)夠承受座(zuò)椅以(yǐ)及(jí)乘(chéng)客(kè)的(dí)重(zhòng)量,保(bǎo)證(zhèng)座(zuò)椅(yǐ)滑動過程中的穩定(dìng)性。側滑(huá)座椅機(jī)械係(xì)統的三大模塊(kuài)是滑軌(guǐ)總成,驅(qū)動(dòng)係統和鎖定機(jī)構(gòu)。滑軌運用雙軌(guǐ)道冗餘(yú)構造,縱軌負責承(chéng)載靜(jìng)載荷(hé)(靜載荷(hé)數值(zhí)≥200 kg),橫軌則承(chéng)擔起提供(gōng)抗側傾支撐(chēng)的作用。就材料選用(yòng)方(fāng)麵,奧迪(dí)Q7 e-tron 選(xuǎn)用(yòng)7075-T6 鋁合(hé)金材(cái)質(zhì)的軌道(dào),該材(cái)料的屈服強度(dù)高達503 MPa,相較於(yú)傳(chuán)統(tǒng)鋼軌(guǐ),成(chéng)功實現(xiàn)減(jiǎn)重35%;特斯(sī)拉Model X 采用的碳纖維(wéi)加強聚(jù)醚醚酮(tóng)(CF/PEEK)復合材(cái)料[1],既(jì)能滿(mǎn)足強度需(xū)求,還(huán)能提(tí)升(shēng)軌道的耐(nài)腐(fǔ)蝕性能(néng)。
現階段(duàn),電動驅動(dòng)成為側(cè)滑座椅實現機能(néng)的(dí)主(zhǔ)流選擇(zé)[2]。以博(bó)世研發(fā)的ECP-12 微型直綫電機(jī)為(wéi)例,其能(néng)產生1 200 N的(dí)推(tuī)力,借助行星(xīng)齒輪(lún)組,可(kě)把(bǎ)移動(dòng)速(sù)度精準(zhǔn)控(kòng)製於0.1~0.3 m/s 區間內,運(yùn)行時(shí)噪音小(xiǎo)於(yú)45 dB。經(jīng)濟型(xíng)車型中較(jiào)常(cháng)見(jiàn)的是(shì)依靠(kào)蝸(wō)輪蝸(wō)杆達(dá)成自鎖(suǒ)功(gōng)能的手(shǒu)動(dòng)調(tiáo)節機構(gòu)。鎖定(dìng)機構比較常見的是(shì)融合電(diàn)磁鎖(suǒ)與機(jī)械鎖(suǒ)的(dí)組合方(fāng)案。以寶馬iX 所運用(yòng)的(dí)SafeSlide 係(xì)統(tǒng)來說(shuō),當車輛(liàng)行(háng)駛(shǐ)速度(dù)超過5 km/h,電(diàn)磁(cí)鎖便(biàn)會(huì)自動啟動,而(ér)一旦碰撞(zhuàng)出現,機(jī)械(xiè)棘爪就會介入,達(dá)成(chéng)雙重鎖定的效果(guǒ)。
人機工程(chéng)學設計
側(cè)滑(huá)座椅的(dí)操作要滿(mǎn)足(zú)標(biāo)準《道(dào)路車輛(liàng)——交通信(xìn)息和(hé)控製係統的人(rén)機工程學(xué)方麵——用於(yú)評估車(chē)內次(cì)要任務需求的模擬換(huàn)道測試》(ISO 26022:2010),具(jù)體(tǐ)的內(nèi)容(róng)涵蓋(gài)以下幾(jī)個方麵:控(kòng)製(zhì)界(jiè)麵(miàn)將(jiāng)電容觸控(kòng)滑塊(kuài)整合(hé)至車門扶手(shǒu)部(bù)位(wèi),該滑塊(kuài)能夠(gòu)實(shí)現對(duì)滑動(dòng)距離進(jìn)行(háng)毫米(mǐ)級別(bié)的細(xì)微調(tiáo)節;空(kōng)間(jiān)適(shì)配(pèi)算法(fǎ)係(xì)統(tǒng)依(yī)據車(chē)內(nèi)激(jī)光雷(léi)達(dá)獲(huò)取的點(diǎn)雲數(shù)據,能夠自(zì)動(dòng)運算(suàn)出(chū)理想的滑動(dòng)路綫,規避其與(yǔ)B柱以(yǐ)及安全帶(dài)錨點產(chǎn)生幹涉的情況(kuàng);體(tǐ)壓分(fēn)布(bù)優(yōu)化(huà)[3]使(shǐ)座椅(yǐ)在(zài)滑動期間,借助氣墊腔體(tǐ)壓(yā)力的重(zhòng)新分配,保(bǎo)證坐(zuò)姿(zī)改變過(guò)程(chéng)中支(zhī)撐(chēng)的穩定性(xìng)。其(qí)座椅(yǐ)向(xiàng)側麵(miàn)移動時(shí),坐墊硬度(dù)能(néng)夠進行正負(fù)15%的動態(tài)調整。
側滑座椅的(dí)優(yōu)勢與應(yīng)用
無障(zhàng)礙通行方麵(miàn),以豐田(tián)埃(āi)爾法的“Easy Access"模式作為實(shí)例,座椅向外滑動(dòng)距(jù)離220 mm,下降距(jù)離50 mm,這(zhè)使得髖(kuān)關節(jié)移(yí)動高度(H-Point) 自(zì)原(yuán)本的650 mm減(jiǎn)少至600 mm,使(shǐ)得座(zuò)椅(yǐ)與(yǔ)車門踏板(bǎn)共同(tóng)構(gòu)成連(lián)續(xù)平(píng)麵,極大地(dì)方便了(liǎo)老年(nián)乘(chéng)客。經(jīng)實(shí)際(jì)驗(yàn)證(zhèng),老年乘(chéng)客(kè)上下車時間由此前傳(chuán)統設計所需的7.5 秒減少(shǎo)到僅(jǐn)需3.2 秒。空(kōng)間擴(kuò)展(zhǎn)效益方(fāng)麵(miàn),根據(jù)J.D.Power2023報(bào)告,7 座SUV中(zhōng)第二排(pái)座椅側(cè)滑可形成寬(kuān)度≥180 mm的(dí)中間通(tōng)道,第三排(pái)進出便利性(xìng)評分提(tí)升至4.8/5。能耗優(yōu)化方麵,根(gēn)據(jù)大(dà)眾(zhòng)ID.Buzz 實測(cè)數據,側(cè)滑座(zuò)椅比(bǐ)旋(xuán)轉式座椅(yǐ)的(dí)能量消(xiāo)耗減少(shǎo)60%,這對電(diàn)動(dòng)車續航裏程具有(yǒu)戰略(lüè)意(yì)義。
此(cǐ)外,側滑座椅能(néng)夠(gòu)與其他座椅(yǐ)功能相(xiāng)結合(hé),實現(xiàn)更(gēng)多的座椅布(bù)局模(mó)式(shì)。例如,其(qí)能(néng)夠與(yǔ)旋轉(zhuǎn)座椅相結合,乘客得(dé)以(yǐ)在座椅側滑(huá)後旋(xuán)轉座椅,更(gēng)方便地與(yǔ)其他乘客(kè)交流(liú)。除此之外側滑座(zuò)椅還(huán)能(néng)夠與座(zuò)椅(yǐ)放(fàng)倒功(gōng)能相(xiāng)結合,形(xíng)成(chéng)更大的(dí)休(xiū)息空間(jiān)或(huò)載(zǎi)貨空間,滿足各種場(cháng)景下的使用(yòng)需求(qiú)。以奔馳V-Class 的“OfficePod"模(mó)式(shì)為(wéi)例,第(dì)二(èr)排(pái)座(zuò)椅(yǐ)側滑(huá)後(hòu)與(yǔ)折疊(dié)桌形成1.2 m×0.8 m的辦公區(qū)域(yù),配(pèi)合5G模塊(kuài)可實現移(yí)動會議功能。本(běn)田奧德(dé)賽的“Magic Slide"係(xì)統(tǒng)允(yǔn)許(xǔ)中(zhōng)排(pái)座(zuò)椅橫(héng)向移(yí)動(dòng),形成三種(zhǒng)布(bù)局(jú)模式(shì):便於照顧(gù)兒(ér)童(tóng)的(dí)親子(zǐ)模式(座椅(yǐ)間距250 mm),容納嬰(yīng)兒車等大件物品(pǐn)的裝載模(mó)式(shì)(單(dān)側(cè)外滑300 mm),形成等效(xiào)雙人床(chuáng)空間的休憩(qì)模式(shì)(雙座椅(yǐ)並(bìng)攏(lǒng))。福特與(yǔ)紅十字(zì)會聯合開發(fā)的救援車(chē)中,側滑座椅(yǐ)與地(dì)板升(shēng)降機構協(xié)同(tóng)工作(zuò),可短時(shí)間內轉變成(chéng)擔(dān)架轉(zhuǎn)運(yùn)通(tōng)道(dào)形成應(yīng)急(jí)救援場景(jǐng)模(mó)式。
側(cè)滑(huá)座(zuò)椅的(dí)技術挑戰與解決(jué)方案案例
側滑(huá)座(zuò)椅需通過(guò)3 項核(hé)心安(ān)全驗(yàn)證(zhèng):動(dòng)態(tài)強度(dù)測(cè)試(shì)中,LS-DYNA仿真[4]模擬(nǐ)50 km/h 側(cè)麵(miàn)碰(pèng)撞時(shí),側滑(huá)座(zuò)椅(yǐ)碰撞過程中的位移量(liáng)要小(xiǎo)於(yú)2 mm,汽(qì)車製(zhì)造(zào)商(shāng)一般於滑軌內部(bù)嵌入(rù)壓電陶瓷傳感器,可實時監測形變量(liáng)並(bìng)觸發(fā)預警(jǐng);疲(pí)勞耐久性(xìng)試驗中,鹽霧(wù)試驗(yàn)(ASTM B117) 環境下其(qí)需要完(wán)成10 萬(wàn)次(cì)滑(huá)動(dòng)循環(huán),驅動電機扭矩(jǔ)衰減需<5%,製造商一(yī)般采用(yòng)IP67防護等級的驅(qū)動電機(jī),可防止沙(shā)塵,液體(tǐ)侵入其內;電磁兼容(róng)性(xìng)試驗(yàn)中,座椅ECU在100 V/m場強下(ISO 11452-2)不得(dé)引(yǐn)起誤(wù)觸(chù)發。
側滑座(zuò)椅(yǐ)通(tōng)過(guò)拓撲優化與(yǔ)材料創(chuàng)新可實(shí)現(xiàn)輕(qīng)量(liáng)化[5]:通用(yòng)汽車(chē)的Ultium 平台(tái)采(cǎi)用3D 打印鈦合(hé)金(jīn)支架(jià),同等強(qiáng)度(dù)下其(qí)重(zhòng)量較鑄造(zào)件(jiàn)減少(shǎo)42%;寶(bǎo)馬的(dí)iFACTORY戰略中,座(zuò)椅滑軌與車身(shēn)縱(zòng)梁(liáng)一體(tǐ)化(huà)成型(xíng),減少連(lián)接件數(shù)量達(dá)67%。成(chéng)本控製方麵(miàn),比亞迪的滑(huá)軌共(gòng)享(xiǎng)平台(tái)策(cè)略值得借鑒(jiàn),其通(tōng)過(guò)統一(yī)滑(huá)軌接(jiē)口(kǒu)標準,同一套(tào)組(zǔ)件(jiàn)可適配(pèi)漢(hàn),唐等(děng)多款車型(xíng),單件成本下降28%。
側滑(huá)座椅(yǐ)的未(wèi)來(lái)發展趨勢與前(qián)景
就自(zì)動(dòng)駕駛(shǐ)協(xié)同方麵[6],Waymo 無(wú)人駕駛出租(zū)車(chē)展現出(chū)獨(dú)特的設(shè)計巧(qiǎo)思(sī)。當乘客下(xià)車後(hòu),座(zuò)椅會自(zì)動(dòng)側滑(huá), 清(qīng)潔(jié)機器(qì)人可(kě)自動清潔(jié)車(chē)內環(huán)境。Uber 與Waymo 合作的(dí)車型,座椅(yǐ)側滑後還(huán)會露出(chū)消毒紫外綫燈實現30 秒內(nèi)快速(sù)滅菌(jūn)。就生(shēng)物(wù)識別聯動(dòng)技(jì)術而(ér)言,座椅(yǐ)的(dí)智(zhì)能(néng)化能夠依據(jù)乘客(kè)的身高(gāo),體重自動(dòng)調節滑動距離(lí),讓(ràng)每(měi)一位乘(chéng)客都能找到舒適的坐(zuò)姿,就像(xiàng)凱(kǎi)迪拉克Celestiq 概(gài)念車(chē),用(yòng)戶輕(qīng)輕(qīng)一按指紋(wén),車輛(liàng)就能依據用戶的習(xí)慣(guàn)調(tiáo)整(zhěng)座椅(yǐ)等各項設(shè)置(zhì)。環(huán)境(jìng)感知係統通過(guò)UWB雷達監測車(chē)門(mén)開啟角度(dù),進而動(dòng)態調(tiáo)整座椅(yǐ)的滑動(dòng)軌跡,防(fáng)止(zhǐ)與周圍(wéi)障礙(ài)物(wù)引起碰撞,保障(zhàng)了車(chē)輛使用過(guò)程中(zhōng)的(dí)安(ān)全(quán)性。座(zuò)椅復(fù)位(wèi)過程中,直綫電(diàn)機可反向發(fā)電實現能量回(huí)收機(jī)製(zhì)。每次座椅復(fù)位(wèi)就能為車(chē)載電(diàn)池補充0.3 Wh的(dí)能量。而(ér)多功(gōng)能商用(yòng)車領(lǐng)域中(zhōng),亞馬遜(xùn)物流(liú)車的滑(huá)動(dòng)座椅能(néng)夠(gòu)騰(téng)出3.2 m3的載(zǎi)貨空(kōng)間,大大提升了車輛的(dí)載(zǎi)貨能(néng)力,讓物流運輸更(gēng)加(jiā)高效(xiào)便(biàn)捷。這些創新(xīn)技術(shù)正(zhèng)一步(bù)步(bù)改變(biàn)著(zhuó)我們(mén)的出行與(yǔ)物(wù)流行(háng)為,為(wéi)未來(lái)的交通生活帶來(lái)無(wú)限(xiàn)便利。新材料(liào)應用方麵,德國大陸(lù)集團研(yán)發(fā)的SMA滑軌可(kě)在溫度(dù)>60 ℃時(shí)自動(dòng)收縮,用於碰(pèng)撞時(shí)的緊(jǐn)急鎖止;日產(chǎn)的自修復塗(tú)層技(jì)術可修復(fù)滑(huá)軌表麵微裂紋(wén),能(néng)延(yán)長座椅(yǐ)使用(yòng)壽(shòu)命(mìng)30%以上。
結論(lùn)
汽(qì)車(chē)領域(yù)中,側滑(huá)座椅(yǐ)的(dí)技(jì)術發(fā)展(zhǎn)已(yǐ)不再(zài)局限於單純的(dí)機械(xiè)創新,而是朝著智(zhì)能(néng)化(huà)與生態(tài)化(huà)方(fāng)向不斷(duàn)邁(mài)進。研(yán)究表明,將(jiāng)輕(qīng)量化材料,智能控(kòng)製(zhì)算法(fǎ)以及(jí)場景化設計展(zhǎn)開深度(dù)整合,側滑座椅有望(wàng)成為決(jué)定未來(lái)汽車空(kōng)間價(jià)值的(dí)核心要(yào)素(sù)。不(bù)過(guò),目(mù)前該(gāi)技術還(huán)存有(yǒu)一些(xiē)亟(jí)待解決的(dí)問題(tí),如(rú)其成本高於(yú)傳(chuán)統(tǒng)座(zuò)椅,溢(yì)價(jià)幅度達到(dào)200%,還缺乏相應(yīng)的標準(zhǔn)化規(guī)範(fàn)。未來(lái),應(yīng)積(jī)極(jí)優(yōu)化(huà)側滑(huá)座(zuò)椅的ISO 國(guó)際(jì)安全標準,為產(chǎn)品安全(quán)性(xìng)提供可靠(kào)規(guī)範;大力(lì)開發低成本碳(tàn)纖維復合(hé)材料(liào)的(dí)量產(chǎn)工藝,提升產(chǎn)品市場(cháng)競爭(zhēng)力;要構(gòu)建開(kāi)放式(shì)的智(zhì)能控製協(xié)議,以此促進不同平台之(zhī)間的(dí)兼(jiān)容(róng)性(xìng),推(tuī)動技(jì)術(shù)的(dí)廣泛應(yīng)用(yòng)與(yǔ)發(fā)展。