芻議乘用車座椅結構安全性設計與優化策略

陳國雨

摘 要：隨著我國城市化建設的不斷加快，使得汽車成為人們出行必備的交通工具， 對人們的生活方式及生活質量產生了重要影響，而人們也愈發關注汽車的安全 性。其中座椅是汽車構造體系中的一個重要部分，可直接影響到汽車的使用安全。 本文將結合實際情況對乘用車座椅結構安全性設計與優化進行分析研究，旨在促進我國汽車產業的不斷發展。

關鍵詞：乘用車；座椅結構；安全性設計

中圖分類號：TU714 文獻標識碼：A

我國在20世紀 90年代已經制定出了較為完善的汽車安全法規，并從主動與被動兩個方面來判定汽車的安全性能是否符合國家相關標準中的具體要求，而汽車座椅作為汽車結構中的一個重要組成部分，已逐漸成為各大生產廠家所關注的焦點，而消費者也開始將汽車座椅的安全性作為購買汽車使得重要參考依據。本文將結合實際情況，對乘用車座椅結構安全性設計優化作進一步分析與研究，以期為今后的相關工作提供寶貴經驗。

一、座椅安全性設計

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，而商務轎車卻同時擁有前、中、后3排座椅。隨著我國城市汽車數量的不斷增加，使得城市中發生交 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生頻率，相關技術及科研人員應對乘用車中存在的安全隱患以及乘用車座椅的安全性作進 一步分析與研究。對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造一個良好的乘車環境，同時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生的頻率。因此設計師在設 計過程中應充分考慮到各個細節，例如車內座椅的布置、座椅氣墊的大小以及靠背的承受力等，設計人員應在設計過程中應不斷優化這些細節，從而為駕駛員的安全駕駛營造一個良好的駕車環境，在一定程度上可有效降低交通事故的發生率。由于交通事故發生時前排乘坐人員身處一個較為危險的環境，因此設計師在 設計座椅時還應考慮到安全氣囊、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構中處于較為靠后 的位置，與前排座位相比危險系數較低，但是相關設計人員仍然應謹慎設計，后排座椅。由于后排座椅在汽車結構中兼具隔離成員艙與行李艙的功能，因此在交通事故發生時還應考慮到行李移動是否會對后排乘坐人員造成一定的身體傷害。 設計人員應充分考慮到后排靠背骨架的強度，為后排座椅的乘坐人員提供有力的安全保障。

設計人員在設計城用車座椅的過程中，主要包含以下幾方面設計內容：

第一， 乘用車座椅的強度，較高的強度可以在交通事故發生時有效保證乘坐人員的生命安全，設計人員在設計過程中應以保證乘坐人員的生命安全為基本準則，同時延 長乘用車座椅的使用壽命，并保證座椅受到巨大沖擊時不會出現斷裂、形變等現象。

第二，結構形式方面的設計。在設計過程中，設計師應充分考慮到安全帶與 座椅的連接方式以及座椅可能對安全帶約束力產生的一系列影響，若是影響到安全帶的正常使用，應針對這一問題作具體思考并提出有效的解決措施。

第三，座椅靠背方面的設計。座椅靠背的形狀、尺寸、角度及強度等問題都是設計師在設計過程中需要考慮、注意的問題，優質的座椅設計可有效降低事故發生時對人體 產生的強烈撞擊。

第四，座椅坐墊方面的設計。座椅坐墊屬于汽車結構中主動安 全性的范圍，舒適的坐墊可以讓駕駛人員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生的頻率。第五，座椅頭枕方面的設計。在事故發 生時，座椅頭枕可以起到保護人體頸椎的作用，最大程度降低事故對人頸部的傷 害，因此設計人員在設計過程中應重視對這一固位的設計，以保證人們的出行安全。

二、驗證試驗

乘用車座椅要在強度剛度以及穩定性等方面符合我國相關法律中的具體要 求以及設計需求，同時還要以經濟視角對乘用車座椅的經濟性進行核算。為有效保證乘用車座椅的安全性，在座椅設計結束后應針對座椅進行靜態試驗與動態試驗，并根據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 通過試驗后才可以進入生產階段。靜態試驗主要針對以下3個方面：

第一，座椅 靠背及調節裝備強度方面，在試驗過程中按照規定利用假背模型對靠背沿縱向向 后施加相對于座椅 R點 530Nm力矩的負載。

第二，座椅強度方面。應以乘用車 座椅的質心為基準，水平向座椅的前后分別施加座椅總成重量 20倍以上的負荷。

若是乘用車座椅存在安全帶固定點，在進行試驗時應按照 GB14167中的相關規 定，額外增加安全帶固定點需要承受的負荷。第三，ISOFIX固定點系統及上拉 帶固定點強度方面。當座椅因設計需要安裝 ISOFIX固定點系統或上拉帶固定點 時，應在試驗過程中按照 GB14167-2014中的詳細規定及要求對 ISOFIX固定點 系統或上拉帶固定點施加相應負荷。

后排座椅是動態試驗的主要對象，將邊長為 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生時的場景。首先應將多個物體放 置在后排座椅與相應的底板上，然后讓汽車按照一定速度向前行駛，直到與其他 物體或車輛發生碰撞時才可以停下。在汽車剎車后，后排的物體會受到慣性的影響，而向前滑動，而后排座椅會受到物體運動產生的反作用力的影響發生一定程度的形變。在試驗結束后，以座椅的形變程度作為判定座椅安全性的重要依據， 通常情況下，汽車座椅硬度需要超過 50才可以達到國家相關標準中的要求。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，因此在試驗過程中應注意座椅靠背的結構形式。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，在實驗過程中會將后排座椅的整體骨架、中間支架加以固定。此時，整個座椅被固定在試驗汽車上，而座椅靠背也處于完全被鎖 止的狀態，同時車身也應由試驗人員固定在實驗臺上，在完成上述工作后可針對試驗進行碰撞試驗，利用這種方式可直接測試出座椅連接構件的強度，是一種有效的動態試驗方式。

三、設計優化

在正常行駛過程中乘用車的安全性可直接對車內人員的生命安全造成影響。 因此應根據實際情況以及乘用車座椅設計中存在的問題進行分析，并采取有效措施，對乘用車座椅的設計方案進行優化。首先，應提升座椅骨架的強度。設計人 員應在設計乘用車座椅的過程中，應對乘用車的靠背骨架以及坐盆骨架的強度與結構進行優化，從而達到提升座椅各部件承受能力的目的。其次設計人員應在設計過程中選用優質骨架材料，骨架材料的強度、剛度以及穩定性應符合設計標準 以及國家相關標準中的具體要求，從而為乘用車的安全性能提供有力保障。最后，設計人員可結合實際情況，增設翻邊結構于座椅的支撐架旁，促使主鋼管對乘用車座椅的作用力得以有效提升，同時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造有利條件。

結論

綜上所述，隨著我國近幾年汽車產業的快速發展，使得乘用車的安全性逐漸成為社會廣泛關注的重點問題，與此同時乘用車座椅作為汽車構建中的重要組成部分，其安全性也同樣不容忽視。雖然現階段我國乘用車座椅的安全性已經有了顯著提升，但是這種安全性仍然處于被動狀態，在主動方面還需要相關技術人員做進一步優化，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

[1]徐毅.乘用車座椅結構安全性設計與優化研究[J].科技傳播，2016，8（5）：177-178.endprint