汽车前排座椅W型防下潜结构设计研究

朱浩明，李巍巍，张鑫

（北京汽车股份有限公司汽车工程研究院，北京 101300）

前言

防下潜保护系统目的是当车辆突然制动时，防止车内乘员向前滑动发生危险。防下潜更重要的功能，在于当车辆发生正面碰撞过程中，汽车部件要能够使乘员保持在座椅可以保护乘员的区域内，而不发生脱离。座椅骨架的防下潜结构决定了是否能够使乘员不滑出安全带，从而保护乘员的安全，它配合安全带的使用，把人体限制在座椅上而不会向前向下滑动（如图 1），因此可以降低由于人体向前向下滑动所造成更大的伤害。座椅骨架防下潜系统与安全带及辅助气囊相互配合可以达到相辅相成的效果。

图1　假人下潜运动趋势图

目前常见的放下潜结构是在坐盆下面做一个横向加强管，这样既能保证座椅的Y向稳定性，也能在一定程度上起到放下潜的作用。从座椅发生下潜的成因来看，要提高座椅的放下潜能力，最主要的是提高座椅座垫前端的刚度。下图为座椅常见结构，从图中可以发现，坐盆与放下潜横梁之间有一定的间隙，这样设计是为了兼顾防下潜功能和座椅Y向稳定性。但由于间隙的存在，在正碰过程中，下潜量往往较大，对乘员的保护效果不利。

图2　常见座椅防下潜结构

1　防下潜结构设计

为改善前排座椅在正碰过程中的防下潜能力，在座盆与横梁之间增加一个W型支架，如下图3，有效的改善座椅前端的Z向刚性，从而提高座椅的防下潜能力。结构爆炸图如下图4所示。

图3　结构示意图

2　试验方法

图5　座椅固定示意图

1）固定方式：模拟座椅在车身上的安装环境，将座椅固定在试验台上，如图5所示。

2）试验方法：使用臀部模型对试验区域进行加载，加载速度80mm/min，加载力10KN，达到预定加载目标值后，反向卸载，记录此过程中力与位移曲线，臀部模型加载位置如图6所示。

图6　臀部模型加载位置

3　试验结果

3.1　CAE分析试验结果

1）未装配W型防下潜支架的测试结果：

图7　

从上图可以看出加载力为10KN时，臀部模型的Z向位移量为53mm。

2）装配W型防下潜支架的测试结果：

图8　

从上图可以看出加载力为10KN时，臀部模型的Z向位移量为11mm。

增加W型防下潜支架后，试验过程中臀部模型的Z向位移量减小42mm，改善效果明显。

3.2　实件试验结果

1）未装配W型防下潜支架的测试结果：

图9　

从上图可以看出加载力为10KN时，臀部模型的Z向位移量为108mm。

2）装配W型防下潜支架的测试结果：

图10　

从上图可以看出加载力为10KN时，臀部模型的Z向位移量为95mm。

增加W型防下潜支架后，试验过程中臀部模型的Z向位移量减小 13mm。上面的试验是在整椅上完成的，即包含了坐垫发泡的厚度的 50mm，这样修改前的试验测量结果为58mm，修改后的试验测量结果为45mm。

4　结论

根据以上测试结果可以看出，增加W型防下潜支架可有效提高坐垫骨架的Z向刚性，减小驾驶员在发生正碰过程中向前下方向的移动距离，即提高座椅的防下潜能力。

且支架的W形态，可以起到有效的吸能效果，使坐垫骨架在增加刚性的同时，对人的大腿起到有效的保护作用。

[1] C-NCAP管理规则（2012年版）［S］.中国汽车技术研究中心,2011.