汽車(chē)座椅安全性綜述

袁錚，王德嶺

(1.蕪湖市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽蕪湖 241007；2.蕪湖市計(jì)量測(cè)試研究所，安徽蕪湖 241000)

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汽車(chē)座椅安全性綜述

袁錚1，王德嶺2

(1.蕪湖市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽蕪湖 241007；2.蕪湖市計(jì)量測(cè)試研究所，安徽蕪湖 241000)

摘要：座椅是汽車(chē)安全性的重要零部件，是對(duì)乘坐人員直接接觸實(shí)施保護(hù)的重要總成件。主要是闡述了座椅開(kāi)發(fā)流程和對(duì)座椅安全性的一些思考，包括運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)改進(jìn)安全性設(shè)計(jì)、座椅懸掛裝置安全性改進(jìn)、座椅高頭枕支撐柱設(shè)計(jì)改進(jìn)等方面，對(duì)提高整車(chē)安全與乘坐舒適性具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)座椅；安全性；改進(jìn)

0引言

近年來(lái)汽車(chē)安全已經(jīng)成為了汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造和使用者最為關(guān)注的核心問(wèn)題，汽車(chē)安全性設(shè)計(jì)與發(fā)展可以說(shuō)從汽車(chē)誕生起就伴隨著汽車(chē)工業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。隨著我國(guó)C-NCAP(新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程)的實(shí)施，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心汽車(chē)碰撞試驗(yàn)成績(jī)，汽車(chē)設(shè)計(jì)制造者提升了汽車(chē)座椅安全性設(shè)計(jì)與改進(jìn)用來(lái)更好地保護(hù)人體安全。作為汽車(chē)整車(chē)安全的重要組成部分的汽車(chē)座椅，是對(duì)乘坐人員直接接觸實(shí)施保護(hù)的重要總成件，文中主要闡述了座椅開(kāi)發(fā)流程和對(duì)座椅安全性的改進(jìn)設(shè)計(jì)，以提高整車(chē)安全與乘坐舒適性。

1汽車(chē)座椅安全性開(kāi)發(fā)流程

隨著汽車(chē)最高時(shí)速越來(lái)越快，汽車(chē)安全問(wèn)題越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的重視和發(fā)展，把安全性融入到整車(chē)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)。整車(chē)開(kāi)發(fā)流程一般分為G0～G10共11個(gè)階段，其中G0、G1為項(xiàng)目概念階段，G2為項(xiàng)目規(guī)劃階段，G3～G9為座椅開(kāi)發(fā)實(shí)施階段，G10為產(chǎn)品持續(xù)改進(jìn)升級(jí)換代階段。表1所示為座椅安全開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容。

表1　整車(chē)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段

目前國(guó)內(nèi)外各大汽車(chē)座椅制造企業(yè)為了增強(qiáng)品牌的競(jìng)爭(zhēng)力，都加大了對(duì)安全性的設(shè)計(jì)研究投入，座椅安全性設(shè)計(jì)正在漸漸地從座椅設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程中獨(dú)立出來(lái)形成研發(fā)設(shè)計(jì)分支學(xué)科，使安全性設(shè)計(jì)更好地融入到整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，保護(hù)人的生命安全。

2汽車(chē)座椅安全性設(shè)計(jì)的改進(jìn)

2.1運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)改進(jìn)安全性設(shè)計(jì)

目前汽車(chē)座椅安全性已經(jīng)成為設(shè)計(jì)的重要因素，在設(shè)計(jì)中要運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的原理改進(jìn)座椅的安全性，使座椅在C-NCAP碰撞測(cè)試中更好保護(hù)人體免受巨大的沖擊碰撞是安全性設(shè)計(jì)的目的。這就要求在座椅安全性設(shè)計(jì)中要充分分析我國(guó)人體尺寸、質(zhì)量、體型等參數(shù)，還要充分結(jié)合開(kāi)發(fā)車(chē)型的空間參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)座椅空間外形構(gòu)造，利用計(jì)算機(jī)MATLAB、ANSYS等軟件技術(shù)對(duì)座椅安全性進(jìn)行有限元碰撞測(cè)試強(qiáng)度分析，利用Design Verification對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證分析，這些都需要建立在人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)上，需要大量的設(shè)計(jì)參數(shù)。在汽車(chē)座椅安全性改進(jìn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該把汽車(chē)、人員、座椅、安全性要求、舒適性指標(biāo),還有環(huán)境做為一個(gè)有機(jī)的整體，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)才能擺脫目前汽車(chē)座椅查對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)的缺陷，這就要求人們?cè)诖罅坎杉踩栽紨?shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、特定車(chē)輛數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上來(lái)對(duì)座椅安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，有的放矢地提高C-NCAP碰撞測(cè)試的得分。圖1所示為符合人機(jī)工程學(xué)的座椅設(shè)計(jì)圖。

圖1　座椅外形設(shè)計(jì)圖

2.2座椅懸掛裝置安全性改進(jìn)

提升汽車(chē)座椅舒適性是安全性設(shè)計(jì)的重要方面，人長(zhǎng)期駕駛汽車(chē)容易產(chǎn)生疲勞，容易造成安全事故，目前全球各大汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)商在座椅安全性設(shè)計(jì)上都集中在應(yīng)用新材料和新技術(shù)課題中，可以說(shuō)都遇到了技術(shù)瓶頸，在舒適度、安全性上再想提高一個(gè)級(jí)別已經(jīng)很難，這就要求新的安全結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。目前氣浮懸掛技術(shù)的應(yīng)用可以使汽車(chē)座椅在舒適性和安全性上有很大提高。氣浮懸掛技術(shù)最早應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造中。氣浮懸掛技術(shù)的原理就是應(yīng)用壓縮空氣將座椅懸浮起來(lái)，能夠根據(jù)座椅上人的重力平衡懸浮在設(shè)定高度，當(dāng)人體變動(dòng)位置或者汽車(chē)行駛振動(dòng)時(shí)，供氣系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)平衡懸浮氣壓，使座椅始終平穩(wěn)平衡在設(shè)定的高度和角度位置上，當(dāng)人體突然變動(dòng)位置，座椅氣動(dòng)裝置會(huì)緩沖能量，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使座椅再達(dá)到氣壓平衡點(diǎn)。氣浮懸掛技術(shù)應(yīng)用具有氣缸低摩擦、活塞自動(dòng)調(diào)節(jié)、壓縮過(guò)程無(wú)污染、安全舒適等優(yōu)點(diǎn)。氣浮懸掛座椅在座墊下方座椅骨架上設(shè)置4個(gè)氣浮氣缸平衡懸掛裝置，圖2所示為氣浮懸掛低摩擦氣缸結(jié)構(gòu)圖。

圖2　氣浮懸掛低摩擦氣缸結(jié)構(gòu)圖

2.3座椅高頭枕支撐柱設(shè)計(jì)改進(jìn)

車(chē)頂潰縮變形擠壓導(dǎo)致人員傷亡，比如新聞報(bào)道2015年3月28日在上海，一輛裝有玻璃大貨車(chē)剎車(chē)，導(dǎo)致車(chē)上玻璃傾覆，壓到旁邊一輛小轎車(chē)，造成車(chē)內(nèi)3人死亡。此事件也是由于車(chē)頂因重物擠壓變形致人傷亡，所以以后的汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)會(huì)采用高頭枕支撐作用設(shè)計(jì)，或者是在頭枕后側(cè)加裝支撐點(diǎn)設(shè)計(jì)，用來(lái)在車(chē)頂潰縮變形過(guò)程中起到支撐緩沖壓力的作用，增加人員生存空間和生存概率。

高頭枕設(shè)計(jì)就是把頭枕的高度設(shè)計(jì)得比人體頭部要高出一部分，高出的一部分主要是為了增加頭枕對(duì)汽車(chē)車(chē)頂變形支撐力，頭枕上下方向的鎖止強(qiáng)度要高，因?yàn)樵谄?chē)車(chē)頂變形中瞬間壓力很大，頭枕必須能起到緩沖能量作用。在頭枕設(shè)計(jì)改進(jìn)中在縱向設(shè)計(jì)應(yīng)用高強(qiáng)度鋼板材料，起到支撐作用。

3結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)座椅安全性設(shè)計(jì)改進(jìn)研究中還有主動(dòng)式安全頭枕的設(shè)計(jì)、座椅骨架設(shè)計(jì)、座椅新型材料的應(yīng)用及座椅環(huán)抱式設(shè)計(jì)等，座椅安全性設(shè)計(jì)還需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，在推向市場(chǎng)后也需要汽車(chē)質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)做抽樣檢測(cè)。座椅安全性設(shè)計(jì)改進(jìn)已經(jīng)成為整車(chē)安全性提高的重要得分點(diǎn)。

參考文獻(xiàn):

【1】李惠彬.汽車(chē)設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014:190-228.

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Safety Reviews of Car Seat

YUAN Zheng1，WANG Deling2

(1. Wuhu Institute of Product Quality Supervision，Wuhu Anhui 241007,China;2.Wuhu Institute of Measurement and Testing, Wuhu Anhui 241000,China)

Abstract:The automotive chair is the most important parts of overall automobile safety, which provides protection to passengers directly by direct contact. The seat development process was introduced and some ideas about the safety of the seat were expounded,including application of man-machine engineering science, safety improvement of suspension device of the chairs, and improvement of support column of higher piller of the chairs.It is significant to improve the vehicle safety and ride comfort.

Keywords:Car seat; Safety; Improvement

收稿日期：2015-09-16

作者簡(jiǎn)介：袁錚，男，本科，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)椴牧峡茖W(xué)與工程。E-mail:147427486@qq.com。

中圖分類(lèi)號(hào):U463.836

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-1986(2016)01-087-02