汽車前排座椅W型防下潛結(jié)構(gòu)設(shè)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(hù)系統(tǒng)目的是當(dāng)車輛突然制動時，防止車內(nèi)乘員向前滑動發(fā)生危險。防下潛更重要的功能，在于當(dāng)車輛發(fā)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(hù)乘員的區(qū)域內(nèi)，而不發(fā)生脫離。座椅骨架的防下潛結(jié)構(gòu)決定了是否能夠使乘員不滑出安全帶，從而保護(hù)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(tǒng)與安全帶及輔助氣囊相互配合可以達(dá)到相輔相成的效果。

圖1　假人下潛運(yùn)動趨勢圖

目前常見的放下潛結(jié)構(gòu)是在坐盆下面做一個橫向加強(qiáng)管，這樣既能保證座椅的Y向穩(wěn)定性，也能在一定程度上起到放下潛的作用。從座椅發(fā)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(jié)構(gòu)，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，坐盆與放下潛橫梁之間有一定的間隙，這樣設(shè)計是為了兼顧防下潛功能和座椅Y向穩(wěn)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(hù)效果不利。

圖2　常見座椅防下潛結(jié)構(gòu)

1　防下潛結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)爆炸圖如下圖4所示。

圖3　結(jié)構(gòu)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(huán)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(qū)域進(jìn)行加載，加載速度80mm/min，加載力10KN，達(dá)到預(yù)定加載目標(biāo)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(jié)果

3.1　CAE分析試驗結(jié)果

1）未裝配W型防下潛支架的測試結(jié)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(jié)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(jié)果

1）未裝配W型防下潛支架的測試結(jié)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(jié)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(fā)泡的厚度的 50mm，這樣修改前的試驗測量結(jié)果為58mm，修改后的試驗測量結(jié)果為45mm。

4　結(jié)論

根據(jù)以上測試結(jié)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(fā)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(tài)，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(hù)作用。

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