汽車座椅安全性綜述

袁錚，王德嶺

(1.蕪湖市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，安徽蕪湖 241007；2.蕪湖市計量測試研究所，安徽蕪湖 241000)

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汽車座椅安全性綜述

袁錚1，王德嶺2

(1.蕪湖市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，安徽蕪湖 241007；2.蕪湖市計量測試研究所，安徽蕪湖 241000)

摘要：座椅是汽車安全性的重要零部件，是對乘坐人員直接接觸實施保護(hù)的重要總成件。主要是闡述了座椅開發(fā)流程和對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、座椅懸掛裝置安全性改進(jìn)、座椅高頭枕支撐柱設(shè)計改進(jìn)等方面，對提高整車安全與乘坐舒適性具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：汽車座椅；安全性；改進(jìn)

0引言

近年來汽車安全已經(jīng)成為了汽車設(shè)計、制造和使用者最為關(guān)注的核心問題，汽車安全性設(shè)計與發(fā)展可以說從汽車誕生起就伴隨著汽車工業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。隨著我國C-NCAP(新車評價規(guī)程)的實施，人們越來越關(guān)心汽車碰撞試驗成績，汽車設(shè)計制造者提升了汽車座椅安全性設(shè)計與改進(jìn)用來更好地保護(hù)人體安全。作為汽車整車安全的重要組成部分的汽車座椅，是對乘坐人員直接接觸實施保護(hù)的重要總成件，文中主要闡述了座椅開發(fā)流程和對座椅安全性的改進(jìn)設(shè)計，以提高整車安全與乘坐舒適性。

1汽車座椅安全性開發(fā)流程

隨著汽車最高時速越來越快，汽車安全問題越來越受到設(shè)計者的重視和發(fā)展，把安全性融入到整車項目開發(fā)設(shè)計的每個環(huán)節(jié)。整車開發(fā)流程一般分為G0～G10共11個階段，其中G0、G1為項目概念階段，G2為項目規(guī)劃階段，G3～G9為座椅開發(fā)實施階段，G10為產(chǎn)品持續(xù)改進(jìn)升級換代階段。表1所示為座椅安全開發(fā)設(shè)計各階段內(nèi)容。

表1　整車項目設(shè)計開發(fā)階段

目前國內(nèi)外各大汽車座椅制造企業(yè)為了增強(qiáng)品牌的競爭力，都加大了對安全性的設(shè)計研究投入，座椅安全性設(shè)計正在漸漸地從座椅設(shè)計開發(fā)流程中獨立出來形成研發(fā)設(shè)計分支學(xué)科，使安全性設(shè)計更好地融入到整個設(shè)計流程中，保護(hù)人的生命安全。

2汽車座椅安全性設(shè)計的改進(jìn)

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

目前汽車座椅安全性已經(jīng)成為設(shè)計的重要因素，在設(shè)計中要運(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)計的目的。這就要求在座椅安全性設(shè)計中要充分分析我國人體尺寸、質(zhì)量、體型等參數(shù)，還要充分結(jié)合開發(fā)車型的空間參數(shù)來設(shè)計座椅空間外形構(gòu)造，利用計算機(jī)MATLAB、ANSYS等軟件技術(shù)對座椅安全性進(jìn)行有限元碰撞測試強(qiáng)度分析，利用Design Verification對設(shè)計進(jìn)行試驗驗證分析，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)計參數(shù)。在汽車座椅安全性改進(jìn)設(shè)計中，應(yīng)該把汽車、人員、座椅、安全性要求、舒適性指標(biāo),還有環(huán)境做為一個有機(jī)的整體，統(tǒng)籌設(shè)計才能擺脫目前汽車座椅查對獨立設(shè)計的缺陷，這就要求人們在大量采集安全性原始數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、特定車輛數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上來對座椅安全性設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，有的放矢地提高C-NCAP碰撞測試的得分。圖1所示為符合人機(jī)工程學(xué)的座椅設(shè)計圖。

圖1　座椅外形設(shè)計圖

2.2座椅懸掛裝置安全性改進(jìn)

提升汽車座椅舒適性是安全性設(shè)計的重要方面，人長期駕駛汽車容易產(chǎn)生疲勞，容易造成安全事故，目前全球各大汽車座椅設(shè)計商在座椅安全性設(shè)計上都集中在應(yīng)用新材料和新技術(shù)課題中，可以說都遇到了技術(shù)瓶頸，在舒適度、安全性上再想提高一個級別已經(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，能夠根據(jù)座椅上人的重力平衡懸浮在設(shè)定高度，當(dāng)人體變動位置或者汽車行駛振動時，供氣系統(tǒng)會自動平衡懸浮氣壓，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)人體突然變動位置，座椅氣動裝置會緩沖能量，在規(guī)定時間內(nèi)使座椅再達(dá)到氣壓平衡點。氣浮懸掛技術(shù)應(yīng)用具有氣缸低摩擦、活塞自動調(diào)節(jié)、壓縮過程無污染、安全舒適等優(yōu)點。氣浮懸掛座椅在座墊下方座椅骨架上設(shè)置4個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)計改進(jìn)

車頂潰縮變形擠壓導(dǎo)致人員傷亡，比如新聞報道2015年3月28日在上海，一輛裝有玻璃大貨車剎車，導(dǎo)致車上玻璃傾覆，壓到旁邊一輛小轎車，造成車內(nèi)3人死亡。此事件也是由于車頂因重物擠壓變形致人傷亡，所以以后的汽車座椅設(shè)計會采用高頭枕支撐作用設(shè)計，或者是在頭枕后側(cè)加裝支撐點設(shè)計，用來在車頂潰縮變形過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)計就是把頭枕的高度設(shè)計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汽車車頂變形支撐力，頭枕上下方向的鎖止強(qiáng)度要高，因為在汽車車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)計改進(jìn)中在縱向設(shè)計應(yīng)用高強(qiáng)度鋼板材料，起到支撐作用。

3結(jié)束語

汽車座椅安全性設(shè)計改進(jìn)研究中還有主動式安全頭枕的設(shè)計、座椅骨架設(shè)計、座椅新型材料的應(yīng)用及座椅環(huán)抱式設(shè)計等，座椅安全性設(shè)計還需要大量的試驗數(shù)據(jù)驗證，在推向市場后也需要汽車質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)做抽樣檢測。座椅安全性設(shè)計改進(jìn)已經(jīng)成為整車安全性提高的重要得分點。

參考文獻(xiàn):

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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

作者簡介：袁錚，男，本科，專業(yè)方向為材料科學(xué)與工程。E-mail:147427486@qq.com。

中圖分類號:U463.836

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-1986(2016)01-087-02