汽車后排座椅結(jié)構(gòu)安全性設計與優(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，并且提出相應的優(yōu)化方案，對于未來汽車后排座椅的安全設計有一定的借鑒意義。

關鍵詞：汽車后排座椅;安全性;優(yōu)化方案

中圖分類號：U463.836 文獻標識碼：A

隨著經(jīng)濟和社會發(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)的設計上。在設計過程中，保證乘坐人員的人身安全，有效推進汽車工業(yè)的發(fā)展。考慮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注，越來越多的汽車零部件供應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)安全試驗目標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)定額的標準。為了從根本上提高汽車后排座位的設計安全性，必須仔細檢查后排座位的設計，對汽車后排座位的設計進行適當?shù)脑囼灐１粍影踩栽O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，被動安全性設計應基于事故模式，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計過程中，有關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，后座設計應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重要。

2 汽車后排座椅結(jié)構(gòu)安全性設計與優(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)之間的距離太遠或太近。由于頭枕桿與發(fā)泡結(jié)構(gòu)過于遙遠，可能會導致頭枕中的支柱作用丟失，而強度不符合相應的設計標準;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模擬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行的模擬，這導致座椅變形，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)件的強度應符合試驗要求。汽車后座的設計過程應考慮到其剛性、強度和穩(wěn)定性，與此同時確保經(jīng)濟性和成本低廉。滿足剛度、強度、穩(wěn)定性同時，必須進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，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重要。在汽車后座設計過程中，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，加強其對于負載的承載力。二保證后排構(gòu)件材質(zhì)應堅固，后排構(gòu)件承載強度應達到有一定的剛性，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：

[1]蘭祥，趙曉昱，張鑫，等.碳纖維復合材料汽車后排座椅優(yōu)化設計[J].上海工程技術(shù)大學學報，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.