芻議乘用車座椅結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)與優(yōu)化策略

陳國(guó)雨

摘 要：隨著我國(guó)城市化建設(shè)的不斷加快，使得汽車成為人們出行必備的交通工具， 對(duì)人們的生活方式及生活質(zhì)量產(chǎn)生了重要影響，而人們也愈發(fā)關(guān)注汽車的安全 性。其中座椅是汽車構(gòu)造體系中的一個(gè)重要部分，可直接影響到汽車的使用安全。 本文將結(jié)合實(shí)際情況對(duì)乘用車座椅結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)與優(yōu)化進(jìn)行分析研究，旨在促進(jìn)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：乘用車；座椅結(jié)構(gòu)；安全性設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

我國(guó)在20世紀(jì) 90年代已經(jīng)制定出了較為完善的汽車安全法規(guī)，并從主動(dòng)與被動(dòng)兩個(gè)方面來判定汽車的安全性能是否符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的具體要求，而汽車座椅作為汽車結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要組成部分，已逐漸成為各大生產(chǎn)廠家所關(guān)注的焦點(diǎn)，而消費(fèi)者也開始將汽車座椅的安全性作為購(gòu)買汽車使得重要參考依據(jù)。本文將結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)乘用車座椅結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)優(yōu)化作進(jìn)一步分析與研究，以期為今后的相關(guān)工作提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

一、座椅安全性設(shè)計(jì)

從乘用車的座椅分布情況來分析，乘用車的座椅主要可分為3種，即前排、中排、后排。通常情況下，普通的家用轎車只有前后兩排，而商務(wù)轎車卻同時(shí)擁有前、中、后3排座椅。隨著我國(guó)城市汽車數(shù)量的不斷增加，使得城市中發(fā)生交 通事故的頻率也在逐年上升。因此，為了有效降低各種交通事故的發(fā)生頻率，相關(guān)技術(shù)及科研人員應(yīng)對(duì)乘用車中存在的安全隱患以及乘用車座椅的安全性作進(jìn) 一步分析與研究。對(duì)于坐在前排的乘車人員來說，舒適安全的乘用車座椅可以為乘車人員創(chuàng)造一個(gè)良好的乘車環(huán)境，同時(shí)還可以有效緩解駕駛員的疲勞并讓駕駛員在駕駛過程中集中注意力，可有效降低交通事故發(fā)生的頻率。因此設(shè)計(jì)師在設(shè) 計(jì)過程中應(yīng)充分考慮到各個(gè)細(xì)節(jié)，例如車內(nèi)座椅的布置、座椅氣墊的大小以及靠背的承受力等，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)不斷優(yōu)化這些細(xì)節(jié)，從而為駕駛員的安全駕駛營(yíng)造一個(gè)良好的駕車環(huán)境，在一定程度上可有效降低交通事故的發(fā)生率。由于交通事故發(fā)生時(shí)前排乘坐人員身處一個(gè)較為危險(xiǎn)的環(huán)境，因此設(shè)計(jì)師在 設(shè)計(jì)座椅時(shí)還應(yīng)考慮到安全氣囊、安全帶與乘用車座椅之間的配合度，從而為前排乘坐人員的人身安全提供有力保障。雖然后排座椅在汽車結(jié)構(gòu)中處于較為靠后 的位置，與前排座位相比危險(xiǎn)系數(shù)較低，但是相關(guān)設(shè)計(jì)人員仍然應(yīng)謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)，后排座椅。由于后排座椅在汽車結(jié)構(gòu)中兼具隔離成員艙與行李艙的功能，因此在交通事故發(fā)生時(shí)還應(yīng)考慮到行李移動(dòng)是否會(huì)對(duì)后排乘坐人員造成一定的身體傷害。 設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到后排靠背骨架的強(qiáng)度，為后排座椅的乘坐人員提供有力的安全保障。

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)城用車座椅的過程中，主要包含以下幾方面設(shè)計(jì)內(nèi)容：

第一， 乘用車座椅的強(qiáng)度，較高的強(qiáng)度可以在交通事故發(fā)生時(shí)有效保證乘坐人員的生命安全，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)以保證乘坐人員的生命安全為基本準(zhǔn)則，同時(shí)延 長(zhǎng)乘用車座椅的使用壽命，并保證座椅受到巨大沖擊時(shí)不會(huì)出現(xiàn)斷裂、形變等現(xiàn)象。

第二，結(jié)構(gòu)形式方面的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)充分考慮到安全帶與 座椅的連接方式以及座椅可能對(duì)安全帶約束力產(chǎn)生的一系列影響，若是影響到安全帶的正常使用，應(yīng)針對(duì)這一問題作具體思考并提出有效的解決措施。

第三，座椅靠背方面的設(shè)計(jì)。座椅靠背的形狀、尺寸、角度及強(qiáng)度等問題都是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中需要考慮、注意的問題，優(yōu)質(zhì)的座椅設(shè)計(jì)可有效降低事故發(fā)生時(shí)對(duì)人體 產(chǎn)生的強(qiáng)烈撞擊。

第四，座椅坐墊方面的設(shè)計(jì)。座椅坐墊屬于汽車結(jié)構(gòu)中主動(dòng)安 全性的范圍，舒適的坐墊可以讓駕駛?cè)藛T在駕駛過程中充分集中注意力，緩解駕駛疲勞，從而減少交通事故發(fā)生的頻率。第五，座椅頭枕方面的設(shè)計(jì)。在事故發(fā) 生時(shí)，座椅頭枕可以起到保護(hù)人體頸椎的作用，最大程度降低事故對(duì)人頸部的傷 害，因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)重視對(duì)這一固位的設(shè)計(jì)，以保證人們的出行安全。

二、驗(yàn)證試驗(yàn)

乘用車座椅要在強(qiáng)度剛度以及穩(wěn)定性等方面符合我國(guó)相關(guān)法律中的具體要 求以及設(shè)計(jì)需求，同時(shí)還要以經(jīng)濟(jì)視角對(duì)乘用車座椅的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行核算。為有效保證乘用車座椅的安全性，在座椅設(shè)計(jì)結(jié)束后應(yīng)針對(duì)座椅進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，并根據(jù)乘用車座椅的變形程度來判斷座椅的安全性能，且只有在乘用車座椅 通過試驗(yàn)后才可以進(jìn)入生產(chǎn)階段。靜態(tài)試驗(yàn)主要針對(duì)以下3個(gè)方面：

第一，座椅 靠背及調(diào)節(jié)裝備強(qiáng)度方面，在試驗(yàn)過程中按照規(guī)定利用假背模型對(duì)靠背沿縱向向 后施加相對(duì)于座椅 R點(diǎn) 530Nm力矩的負(fù)載。

第二，座椅強(qiáng)度方面。應(yīng)以乘用車 座椅的質(zhì)心為基準(zhǔn)，水平向座椅的前后分別施加座椅總成重量 20倍以上的負(fù)荷。

若是乘用車座椅存在安全帶固定點(diǎn)，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)按照 GB14167中的相關(guān)規(guī) 定，額外增加安全帶固定點(diǎn)需要承受的負(fù)荷。第三，ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉 帶固定點(diǎn)強(qiáng)度方面。當(dāng)座椅因設(shè)計(jì)需要安裝 ISOFIX固定點(diǎn)系統(tǒng)或上拉帶固定點(diǎn) 時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)過程中按照 GB14167-2014中的詳細(xì)規(guī)定及要求對(duì) ISOFIX固定點(diǎn) 系統(tǒng)或上拉帶固定點(diǎn)施加相應(yīng)負(fù)荷。

后排座椅是動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的主要對(duì)象，將邊長(zhǎng)為 0.3m、重量為 18kg且棱角倒 圓約為兩厘米的物體作為行李箱來模擬事故發(fā)生時(shí)的場(chǎng)景。首先應(yīng)將多個(gè)物體放 置在后排座椅與相應(yīng)的底板上，然后讓汽車按照一定速度向前行駛，直到與其他 物體或車輛發(fā)生碰撞時(shí)才可以停下。在汽車剎車后，后排的物體會(huì)受到慣性的影響，而向前滑動(dòng)，而后排座椅會(huì)受到物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的反作用力的影響發(fā)生一定程度的形變。在試驗(yàn)結(jié)束后，以座椅的形變程度作為判定座椅安全性的重要依據(jù)， 通常情況下，汽車座椅硬度需要超過 50才可以達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的要求。后排座椅起到支撐作用的力量主要來自于座椅靠背提供的支撐力，因此在試驗(yàn)過程中應(yīng)注意座椅靠背的結(jié)構(gòu)形式。例如分體式座椅主要是由支撐板、主鋼管、安全帶固定夾、支架等部件組成，在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)將后排座椅的整體骨架、中間支架加以固定。此時(shí)，整個(gè)座椅被固定在試驗(yàn)汽車上，而座椅靠背也處于完全被鎖 止的狀態(tài)，同時(shí)車身也應(yīng)由試驗(yàn)人員固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，在完成上述工作后可針對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，利用這種方式可直接測(cè)試出座椅連接構(gòu)件的強(qiáng)度，是一種有效的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方式。

三、設(shè)計(jì)優(yōu)化

在正常行駛過程中乘用車的安全性可直接對(duì)車內(nèi)人員的生命安全造成影響。 因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況以及乘用車座椅設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析，并采取有效措施，對(duì)乘用車座椅的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。首先，應(yīng)提升座椅骨架的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)人 員應(yīng)在設(shè)計(jì)乘用車座椅的過程中，應(yīng)對(duì)乘用車的靠背骨架以及坐盆骨架的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到提升座椅各部件承受能力的目的。其次設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中選用優(yōu)質(zhì)骨架材料，骨架材料的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性應(yīng)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 以及國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的具體要求，從而為乘用車的安全性能提供有力保障。最后，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合實(shí)際情況，增設(shè)翻邊結(jié)構(gòu)于座椅的支撐架旁，促使主鋼管對(duì)乘用車座椅的作用力得以有效提升，同時(shí)還可以在一定程度上提升座椅的抗形變能力，為人們的安全出行創(chuàng)造有利條件。

結(jié)論

綜上所述，隨著我國(guó)近幾年汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得乘用車的安全性逐漸成為社會(huì)廣泛關(guān)注的重點(diǎn)問題，與此同時(shí)乘用車座椅作為汽車構(gòu)建中的重要組成部分，其安全性也同樣不容忽視。雖然現(xiàn)階段我國(guó)乘用車座椅的安全性已經(jīng)有了顯著提升，但是這種安全性仍然處于被動(dòng)狀態(tài)，在主動(dòng)方面還需要相關(guān)技術(shù)人員做進(jìn)一步優(yōu)化，從而提高乘用車的安全性能以降低交通事故人員的傷亡情況，為人們的乘車安全提供有效保障。

參考文獻(xiàn)

[1]徐毅.乘用車座椅結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究[J].科技傳播，2016，8（5）：177-178.endprint