某車型后地板防下潛結構設計

樂雪勝 劉明 鐘建強 羅培鋒

摘 要：乘員下潛是汽車正面碰撞中一種常見現象，也是碰撞事故中造成后排乘員傷害的主要原因。本文以某車型后地板防下潛結構設計為例，介紹了提升防下潛功能的后地板結構設計要點，希望對后地板的設計起到一定參考作用。

關鍵詞：地板;防下潛;碰撞

交通事故統計結果表明，前排乘員在先進的安全件如預緊式安全帶，頭部氣囊、側氣簾、側氣囊和潰縮式轉向管柱的保護下，安全性得到提高，乘員傷害有所降低;但后排乘員由于缺乏氣囊的保護，且約束系統配置相對簡單、安全帶利用率普遍偏低，乘員傷害有上升趨勢。2015年，歐洲Euro-NCAP新增50 km/h全寬正面碰撞試驗，包括駕駛員、前排乘員、后排乘員均使用第五百分位女性假人[1]。美國公路安全保險協會（IIHS）計劃將汽車后座安全性的評分納入到正面碰撞測試項目中，以增強后排乘客的安全保障。國內方面，2018版C-NCAP針對后排乘員分值、權重進一步提升，推進后排乘員安全的進步。如何提升后排乘員的安全性能，是汽車安全研究的一個重點方向。

1 防下潛結構

在剎車或前撞過程中，乘客有向前向下滑的趨勢，有可能由安全帶底下滑出，這種現象就叫下潛。防下潛的目的就是阻止乘客在剎車或前撞過程中向前運動[2]。防下潛結構可以設計在座椅上，也可以設計在地板上。對于地板而言，后排防下潛結構主要有兩種形式：（1）支架式;（2）座盆式。

本文主要探討座盆式防下潛結構。

2 地板防下潛設計

2.1 防下潛結構典型斷面

某車型后地板采用座盆式防下潛結構，斷面主要結構及參數如下：

如斷面所示，中地板構成了座盆的主體結構，座盆本身具備一定剛度，并對人體臀部形成幾何包裹。

2.2 各參數影響分析與設定

H1：H點與座椅橫梁上平面高度差。此參數直接影響地板防下潛功能，決定了座盆主體結構對臀部的約束作用，建議取值小于80 mm。

H2：座盆離地高度。一般建議設計值為300左右，可結合油箱開發策略以及離地間隙適當調整。

H3：前后地板高度差，建議取值小于250 mm。太大則后地板前橫梁截面高寬比不合理，截面狹長，穩定性較差，且影響門檻后段接頭的剛度。本案例由于受H2偏高影響，H3設計值也稍微偏大。

T2：假人與鈑金最小間隙。此參數直接決定了座盆的深度，一般由于油箱的布置等原因，取值不能太大;但如果取值太小則導致臀部壓力過大，直接影響后排乘坐舒適性，一般建議大于70 mm。

L：H點到座盆前端距離，距離太大將導致座椅橫梁對座盆前端無法提供有效剛度支撐，座盆前端結構剛度變差，影響防下潛效果，建議取值小于190 mm。

α：大腿仰角。一般α根據后排乘員坐姿由人機工程師初始設定，一般小于30°。β：座盆結構仰角。根據力的平行四邊形法則及分解原理，同等條件下，β取值越大，則假人滑出座盆所受到的阻力也越大，結合α及L設定值，建議β取值大于α，且大于23°。

T1：坐墊前端厚度。主要影響坐墊視覺厚度，太小則坐墊視覺單薄，商品性不佳。一般建議取值115，可結合上述關聯參數的設定上下浮動。

綜合上述分析，并結合前期仿真反復驗算結果，最終定義某車型防下潛地板結構主要參數如下：

3 試驗驗證

3.1 正面100%重疊剛性壁障碰撞試驗

在這項試驗中，第二排女性假人可以得到的最高分數為4分，按照女性假人身體區域被分為頭部、頸部、胸部，每個部位最高得分分別為1.6分、0.4分、2分[3]。后排胸壓量扣0.43分，后排假人最終得分3.57分。

3.2 正面40%重疊可變形壁障碰撞試驗

第二排女性假人評價最高得分為4分，最低得分為0分。按照女性假人身體區域被分為2組，每組最高得分均為2分，具體分組為頭頸部（第1組）、胸部（第2組）[3]。后排假人得分3.94分。

4 結論

提升后排乘員的安全性能，是汽車安全研究的一個重點方向。本文提出的地板結構防下潛設計要點，方法簡易可行，易于實施，且經過實車碰撞驗證，取得了較好效果，對后地板的設計起到一定參考作用。

參考文獻：

[1]張滕滕，卓鵬，王大志.基于Euro-NCAP前排第五百分位女性假人的防下潛性能研究[J].上海汽車，2015（11）：17-24.

[2]劉鵬，雷明星，段小剛.汽車座椅體壓分布研究[J].汽車科技，2015（02）：23-27.

[3]C-NACP管理規則（2018年版）[M].天津.中國汽車技術研究中心，2018.