汽車前排座椅W型防下潛結構設計研究

朱浩明，李巍巍，張鑫

（北京汽車股份有限公司汽車工程研究院，北京 101300）

前言

防下潛保護系統目的是當車輛突然制動時，防止車內乘員向前滑動發生危險。防下潛更重要的功能，在于當車輛發生正面碰撞過程中，汽車部件要能夠使乘員保持在座椅可以保護乘員的區域內，而不發生脫離。座椅骨架的防下潛結構決定了是否能夠使乘員不滑出安全帶，從而保護乘員的安全，它配合安全帶的使用，把人體限制在座椅上而不會向前向下滑動（如圖 1），因此可以降低由于人體向前向下滑動所造成更大的傷害。座椅骨架防下潛系統與安全帶及輔助氣囊相互配合可以達到相輔相成的效果。

圖1　假人下潛運動趨勢圖

目前常見的放下潛結構是在坐盆下面做一個橫向加強管，這樣既能保證座椅的Y向穩定性，也能在一定程度上起到放下潛的作用。從座椅發生下潛的成因來看，要提高座椅的放下潛能力，最主要的是提高座椅座墊前端的剛度。下圖為座椅常見結構，從圖中可以發現，坐盆與放下潛橫梁之間有一定的間隙，這樣設計是為了兼顧防下潛功能和座椅Y向穩定性。但由于間隙的存在，在正碰過程中，下潛量往往較大，對乘員的保護效果不利。

圖2　常見座椅防下潛結構

1　防下潛結構設計

為改善前排座椅在正碰過程中的防下潛能力，在座盆與橫梁之間增加一個W型支架，如下圖3，有效的改善座椅前端的Z向剛性，從而提高座椅的防下潛能力。結構爆炸圖如下圖4所示。

圖3　結構示意圖

2　試驗方法

圖5　座椅固定示意圖

1）固定方式：模擬座椅在車身上的安裝環境，將座椅固定在試驗臺上，如圖5所示。

2）試驗方法：使用臀部模型對試驗區域進行加載，加載速度80mm/min，加載力10KN，達到預定加載目標值后，反向卸載，記錄此過程中力與位移曲線，臀部模型加載位置如圖6所示。

圖6　臀部模型加載位置

3　試驗結果

3.1　CAE分析試驗結果

1）未裝配W型防下潛支架的測試結果：

圖7　

從上圖可以看出加載力為10KN時，臀部模型的Z向位移量為53mm。

2）裝配W型防下潛支架的測試結果：

圖8　

從上圖可以看出加載力為10KN時，臀部模型的Z向位移量為11mm。

增加W型防下潛支架后，試驗過程中臀部模型的Z向位移量減小42mm，改善效果明顯。

3.2　實件試驗結果

1）未裝配W型防下潛支架的測試結果：

圖9　

從上圖可以看出加載力為10KN時，臀部模型的Z向位移量為108mm。

2）裝配W型防下潛支架的測試結果：

圖10　

從上圖可以看出加載力為10KN時，臀部模型的Z向位移量為95mm。

增加W型防下潛支架后，試驗過程中臀部模型的Z向位移量減小 13mm。上面的試驗是在整椅上完成的，即包含了坐墊發泡的厚度的 50mm，這樣修改前的試驗測量結果為58mm，修改后的試驗測量結果為45mm。

4　結論

根據以上測試結果可以看出，增加W型防下潛支架可有效提高坐墊骨架的Z向剛性，減小駕駛員在發生正碰過程中向前下方向的移動距離，即提高座椅的防下潛能力。

且支架的W形態，可以起到有效的吸能效果，使坐墊骨架在增加剛性的同時，對人的大腿起到有效的保護作用。

[1] C-NCAP管理規則（2012年版）［S］.中國汽車技術研究中心,2011.