某车型后地板防下潜结构设计

乐雪胜 刘明 钟建强 罗培锋

摘 要：乘员下潜是汽车正面碰撞中一种常见现象，也是碰撞事故中造成后排乘员伤害的主要原因。本文以某车型后地板防下潜结构设计为例，介绍了提升防下潜功能的后地板结构设计要点，希望对后地板的设计起到一定参考作用。

关键词：地板;防下潜;碰撞

交通事故统计结果表明，前排乘员在先进的安全件如预紧式安全带，头部气囊、侧气帘、侧气囊和溃缩式转向管柱的保护下，安全性得到提高，乘员伤害有所降低;但后排乘员由于缺乏气囊的保护，且约束系统配置相对简单、安全带利用率普遍偏低，乘员伤害有上升趋势。2015年，欧洲Euro-NCAP新增50 km/h全宽正面碰撞试验，包括驾驶员、前排乘员、后排乘员均使用第五百分位女性假人[1]。美国公路安全保险协会（IIHS）计划将汽车后座安全性的评分纳入到正面碰撞测试项目中，以增强后排乘客的安全保障。国内方面，2018版C-NCAP针对后排乘员分值、权重进一步提升，推进后排乘员安全的进步。如何提升后排乘员的安全性能，是汽车安全研究的一个重点方向。

1 防下潜结构

在刹车或前撞过程中，乘客有向前向下滑的趋势，有可能由安全带底下滑出，这种现象就叫下潜。防下潜的目的就是阻止乘客在刹车或前撞过程中向前运动[2]。防下潜结构可以设计在座椅上，也可以设计在地板上。对于地板而言，后排防下潜结构主要有两种形式：（1）支架式;（2）座盆式。

本文主要探讨座盆式防下潜结构。

2 地板防下潜设计

2.1 防下潜结构典型断面

某车型后地板采用座盆式防下潜结构，断面主要结构及参数如下：

如断面所示，中地板构成了座盆的主体结构，座盆本身具备一定刚度，并对人体臀部形成几何包裹。

2.2 各参数影响分析与设定

H1：H点与座椅横梁上平面高度差。此参数直接影响地板防下潜功能，决定了座盆主体结构对臀部的约束作用，建议取值小于80 mm。

H2：座盆离地高度。一般建议设计值为300左右，可結合油箱开发策略以及离地间隙适当调整。

H3：前后地板高度差，建议取值小于250 mm。太大则后地板前横梁截面高宽比不合理，截面狭长，稳定性较差，且影响门槛后段接头的刚度。本案例由于受H2偏高影响，H3设计值也稍微偏大。

T2：假人与钣金最小间隙。此参数直接决定了座盆的深度，一般由于油箱的布置等原因，取值不能太大;但如果取值太小则导致臀部压力过大，直接影响后排乘坐舒适性，一般建议大于70 mm。

L：H点到座盆前端距离，距离太大将导致座椅横梁对座盆前端无法提供有效刚度支撑，座盆前端结构刚度变差，影响防下潜效果，建议取值小于190 mm。

α：大腿仰角。一般α根据后排乘员坐姿由人机工程师初始设定，一般小于30°。β：座盆结构仰角。根据力的平行四边形法则及分解原理，同等条件下，β取值越大，则假人滑出座盆所受到的阻力也越大，结合α及L设定值，建议β取值大于α，且大于23°。

T1：坐垫前端厚度。主要影响坐垫视觉厚度，太小则坐垫视觉单薄，商品性不佳。一般建议取值115，可结合上述关联参数的设定上下浮动。

综合上述分析，并结合前期仿真反复验算结果，最终定义某车型防下潜地板结构主要参数如下：

3 试验验证

3.1 正面100%重叠刚性壁障碰撞试验

在这项试验中，第二排女性假人可以得到的最高分数为4分，按照女性假人身体区域被分为头部、颈部、胸部，每个部位最高得分分别为1.6分、0.4分、2分[3]。后排胸压量扣0.43分，后排假人最终得分3.57分。

3.2 正面40%重叠可变形壁障碰撞试验

第二排女性假人评价最高得分为4分，最低得分为0分。按照女性假人身体区域被分为2组，每组最高得分均为2分，具体分组为头颈部（第1组）、胸部（第2组）[3]。后排假人得分3.94分。

4 结论

提升后排乘员的安全性能，是汽车安全研究的一个重点方向。本文提出的地板结构防下潜设计要点，方法简易可行，易于实施，且经过实车碰撞验证，取得了较好效果，对后地板的设计起到一定参考作用。

参考文献：

[1]张滕滕，卓鹏，王大志.基于Euro-NCAP前排第五百分位女性假人的防下潜性能研究[J].上海汽车，2015（11）：17-24.

[2]刘鹏，雷明星，段小刚.汽车座椅体压分布研究[J].汽车科技，2015（02）：23-27.

[3]C-NACP管理规则（2018年版）[M].天津.中国汽车技术研究中心，2018.