汽車后排座椅結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計與優(yōu)化

李松嶺

摘 要：隨著汽車數(shù)量的增加，人們在汽車安全和舒適方面的需求也在增加。汽車后排座椅作為汽車的主要裝置，其與人體直接接觸，是一個重要的內(nèi)部附件，這對汽車后排座椅的安全性和機(jī)動性有很大影響。此外，汽車后排座椅的優(yōu)點和缺點直接影響汽車的主觀感知，因此，后排座椅設(shè)計研究日益吸引汽車工業(yè)界的注意，這是我國優(yōu)先發(fā)展汽車工業(yè)的關(guān)鍵組成部分之一。因此，本文主要分析汽車汽車后排座椅結(jié)構(gòu)的安全性，并且提出相應(yīng)的優(yōu)化方案，對于未來汽車后排座椅的安全設(shè)計有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：汽車后排座椅;安全性;優(yōu)化方案

中圖分類號：U463.836 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的步伐加快，汽車消費也變得越來越受歡迎，這對于真正提高人民生活質(zhì)量至關(guān)重要。為了從根本上保障汽車運行期間的安全，必須把重點放在汽車后排座椅安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計上。在設(shè)計過程中，保證乘坐人員的人身安全，有效推進(jìn)汽車工業(yè)的發(fā)展?？紤]到汽車安全問題的重要性和汽車制造商對這一問題的普遍關(guān)注，越來越多的汽車零部件供應(yīng)商也開始加強對其產(chǎn)品包括后排座椅的安全性能的控制，后排座椅作為一個最接近乘坐人員的內(nèi)部裝飾之一，影響到了汽車的安全性。根據(jù)J.D.Power進(jìn)行的市場調(diào)查[1]，座椅質(zhì)量和車輛類型逐漸成為兩個主要的因素，其很大程度上決定了汽車消費者的選擇購買的車輛。在座椅這方面上，消費者主要的要求依次是其安全性、舒適性以及美觀性。因此安全的，舒適而美觀的后排座椅往往成為新汽車的重要亮光和銷售賣點。汽車后排座位的安全性能主要包括預(yù)防事故和盡量減少事故后對乘駕人員造成的損害。

1 汽車后排座椅的安全性概述

汽車后座的安全基本上是指座椅的被動安全，其主要目的是提高后座的強度性能。在現(xiàn)階段，我國通過的座椅安全法律規(guī)則明確規(guī)定了座椅安全試驗的內(nèi)容，如靠背靜強度試驗，座椅重量靜載荷，頭枕靜態(tài)強度試驗等等。我國汽車的后座結(jié)構(gòu)安全試驗?zāi)繕?biāo)主要針對座椅頭枕的強度、靠背的強度和座椅車輪的強度，汽車生產(chǎn)企業(yè)也根據(jù)自己的發(fā)展制定了生產(chǎn)定額的標(biāo)準(zhǔn)。為了從根本上提高汽車后排座位的設(shè)計安全性，必須仔細(xì)檢查后排座位的設(shè)計，對汽車后排座位的設(shè)計進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑囼?。被動安全性設(shè)計汽車后排座椅的主要目的是盡量減少事故后的人身傷害。因此，被動安全性設(shè)計應(yīng)基于事故模式，并考慮到可能受事故影響的乘客部位，不斷完善汽車后排座椅結(jié)構(gòu)。在汽車后座被動安全設(shè)計過程中，有關(guān)工作人員必須從這幾個方面開始工作：首先，如果發(fā)生交通事故，后部乘坐人員生存空間縮小，后座設(shè)計應(yīng)考慮到為乘坐人員在發(fā)生事故時再次受到傷害，考慮到阻擋車窗是玻璃或其他結(jié)構(gòu)時的損害情況。其次，在發(fā)生汽車事故時，必須保護(hù)乘客身體最重要的部位，如頭部、頸部等。重點放在汽車后排座位的安全保障系統(tǒng)上，合理調(diào)整安全氣囊位置和安全帶的位置，在限制系統(tǒng)的控制下，以減少對乘客的身體傷害。最后，將重點放在汽車后座的設(shè)計上，以確保事故發(fā)生后乘客受的傷害最小。汽車后座是汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對于提高汽車整體安全性至關(guān)重要。

2 汽車后排座椅結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計與優(yōu)化措施

2.1 頭枕的安全性

頭枕的主要作用是在發(fā)生事故時產(chǎn)生撞擊的過程中吸收能量和發(fā)揮保護(hù)頭部的作用。因此，頭枕必須既滿足強度要求，也滿足吸收能量的要求。在汽車后面發(fā)生碰撞的過程中，后部乘坐人員的身體和頭部向后移動，因此頭枕應(yīng)吸收原沖擊的能量。在前面發(fā)生碰撞時乘坐人員向前移動，后排人員的頭部可能會撞到前排座位的頭枕，所以前排頭枕也應(yīng)該吸收從后向前的撞擊能量。中間座椅更改后改成三點式安全帶后，頭枕寬較小，頭枕桿間距也較小，應(yīng)審查頭枕的強度和能量吸收的強度。總的來說，空心材料的性能比實心材料高，頭枕桿更容易加工成型。但是，由于材料本身在處理過程中成本較高，在滿足強度試驗要求的情況下，可以選擇實心桿材料。將頭枕和發(fā)泡結(jié)構(gòu)的工作良好配合起來，要求為了避免頭枕桿和發(fā)泡結(jié)構(gòu)之間的距離太遠(yuǎn)或太近。由于頭枕桿與發(fā)泡結(jié)構(gòu)過于遙遠(yuǎn)，可能會導(dǎo)致頭枕中的支柱作用丟失，而強度不符合相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);頭枕桿靠近發(fā)泡結(jié)構(gòu)的距離比較近，可能會降低乘坐人員的舒適度。經(jīng)過實際經(jīng)驗，頭枕桿和發(fā)泡結(jié)構(gòu)之間的距離至少應(yīng)為10 mm。頭枕靜力強度試驗是汽車后排座椅結(jié)構(gòu)試驗之一，在座椅靠背應(yīng)固定在試驗裝置上的過程中，頭枕處于不利的條件。將試驗夾具安裝在試驗臺上，試驗頭枕的靜力強度，并要求模擬假人的軀干角為27°。對試驗裝置施加壓力，以便改變后座形態(tài)，形成新的軀干角。新的軀干角作為測量基準(zhǔn)點，在假人頭枕上施加壓力，以使頭枕變形，并測量施加的壓力值和頭枕變形的程度[2]。如果在新的軀干基準(zhǔn)線上，頭枕變形后的距離與其小于102 mm，這種情況下就說明頭枕靜強度實驗時合格的。

2.2 靠背的安全性

后座行李箱碰撞的試驗?zāi)M了一輛汽車在追尾時行李箱內(nèi)的物體由于慣性影響向前撞擊座椅而進(jìn)行的模擬，這導(dǎo)致座椅變形，所以檢查考量后排座椅的強度以及安全性問題。作為一個重要的動態(tài)測試，它的目的是測試后座零件的強度問題，如在后座墊的定位鋼絲強度的損失造成后座墊在試驗過程中前翻，后座靠背的強度喪失，后座靠背的變形量超過試驗要求;因此，后排座椅構(gòu)件的強度應(yīng)符合試驗要求。汽車后座的設(shè)計過程應(yīng)考慮到其剛性、強度和穩(wěn)定性，與此同時確保經(jīng)濟(jì)性和成本低廉。滿足剛度、強度、穩(wěn)定性同時，必須進(jìn)行汽車正面碰撞試驗，以評估汽車安全性能。后座的可靠性是根據(jù)座椅變形程度來確定的。在試驗期間，后座的行李箱被用作長度、寬度和高度為3 dm的立方體，棱角的倒圓為2 cm，重量為18 kg。把一些樣塊放在后座的地板上。在試驗時，按規(guī)定的加速度向前沖。然后，試驗體將在其慣性上向前推進(jìn)，并對后排靠背施加影響，從而產(chǎn)生變形。然后，根據(jù)對座椅靠背硬度的評估對符合性進(jìn)行評估，這可被視為在總硬度超過50時零件的及時變形。但沒有超過規(guī)定的限度，因此其符合座椅的強度要求。對座椅正面撞擊時的安全性的研究是通過座椅靠背的變形或結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。一般情況下，在汽車后座上，力量主要靠靠背支撐，因此對靠背結(jié)構(gòu)特別重要。例如，單獨靠背的座椅，分開靠背主要由主鋼管靠背、中間支承板、下支承板組成，中間支撐、靠背鎖支架、側(cè)支架和安全帶固定裝置。在碰撞過程中選擇背面骨架的下半部分，而中間支柱則由螺絲固定在車上，當(dāng)靠背處于鎖住狀態(tài)時，座椅的整體一般鎖定在整個車身，而車體固定在試驗臺上。因此，在碰撞期間，對座椅安全性能的要求將轉(zhuǎn)化為對靠背結(jié)構(gòu)上和其他連接部件的檢查[3]。

3 結(jié)語

汽車后座的結(jié)構(gòu)安全，可直接影響汽車整體安全性能，對駕乘人員的安全至關(guān)重要。在汽車后座設(shè)計過程中，為了檢查安全性，首先必須從以下方面著手：后排支承板強度提高，后排構(gòu)件承載強度增大，加強其對于負(fù)載的承載力。二保證后排構(gòu)件材質(zhì)應(yīng)堅固，后排構(gòu)件承載強度應(yīng)達(dá)到有一定的剛性，強度和穩(wěn)定性，最后要求在座位的后排座椅兩側(cè)的座椅支架，增加了翻邊結(jié)構(gòu)，以確保安全，能夠在最大程度上減少事故造成的損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘭祥，趙曉昱，張鑫，等.碳纖維復(fù)合材料汽車后排座椅優(yōu)化設(shè)計[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2019，33（04）：323-329.

[2]宋百玲，黃瑾.基于側(cè)碰安全性的車身B柱優(yōu)化設(shè)計與研究[J].黑龍江科技信息，2020（06）：52-54.

[3]Jiao Yanqing.基于薄壁直梁結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計的整車正碰安全結(jié)構(gòu)開發(fā)[J].汽車實用技術(shù)，2019（13）：140-143+158.