胡詩鋒 張敏

摘 要：對于汽車座椅系統(tǒng)來講，其能夠促使駕駛者或乘坐者保持良好的乘坐姿態(tài)。然而，在前碰及制動情況下，除安全帶發(fā)揮安全保護作用，還須座椅給予適宜的支撐。此種形勢下，防潛結構應運而生。防潛結構的存在，可給予乘坐者及駕駛者身體下肢一定的支撐，以減少或避免下滑所造成的危害。

關鍵詞：汽車座椅；防潛結構；設計

隨著社會主義經濟的迅猛發(fā)展，汽車數(shù)量不斷攀升。汽車技術日趨完善，人們對汽車提出了更高的要求。汽車不再僅僅是代步工具，其更加注重車與人兩者之間的融合。就座椅的功能來講，其得到了豐富，除了使得乘坐、駕駛姿態(tài)良好 ，還講求美觀、安全、舒適。近年來，防潛結構應運而生，其在汽車前碰或制動情況下，可有效保護駕乘人員，以防其因過度滑動而遭受更大傷害。在前碰過程中，防潛結構可通過限制人體位移以降低傷害值。如果駕乘人員并未按照要求系好安全帶，則防潛結構不會體現(xiàn)該種效應。因此，防潛結構的使用需配合安全氣囊及安全帶。縱觀當前汽車防潛結構，其的設計一般為前高后低。防潛結構前端位置具備一定的深度、寬度、角度等。防潛結構的存在，對防止駕乘人員因發(fā)生過大位移量而受到傷害或造成汽車某些部件損壞具有積極的意義。汽車技術的不斷優(yōu)化，座椅移動及氣囊防潛結構亦存在。下文，筆者就金屬構件構成的防潛結構進行了深入探究。

1 防潛結構布置的意義

毋庸置疑，在座椅系統(tǒng)中，安全帶發(fā)揮著限制駕乘人員位移的作用，對保護其人身安全頗有益處。如果防潛結構布置于座椅處，向前運動的人體可有效被防潛結構組織，在正碰及制動情況下可大大降低人員傷害值[1]。

與無防潛結構的座椅相比，有防潛結構的座椅可有效限制駕乘人員臀部的位移量，換句話說，防潛結構的存在，可縮小駕乘人員的位移距離。在實際研究中，筆者發(fā)現(xiàn)座椅帶有防潛結構時，人體位移曲線呈現(xiàn)出平緩的特點，且在短時間內即可達到位移峰值；座椅沒有防潛結構時，人體位移曲線呈現(xiàn)出陡的特點，且經過較長時間才能達到位移峰值。由此可知，防潛結構的設置極其必要。

2 汽車防潛結構類型

防潛裝置的存在，對確保乘坐者及駕駛者處于安全帶被動保護范圍之內、乘坐者及駕駛者滑動范圍不超過座椅骨架具有積極的意義。由此可見，坐墊前橫梁的承載能力及角度直接關乎著座椅防潛功能要求的滿足。一般來說，防潛結構主要包括橫管式、半盆式、坐盆式三種結構[2]。橫管式防潛結構：該種結構呈現(xiàn)出簡單的特點，在坐墊框架邊側焊接或安裝一根橫向圓管。根據(jù)調查結果顯示，此種結構防潛效果甚微。配置低的車型通常采用橫管式防潛結構；半盆式防潛結構：此種防潛結構呈現(xiàn)出繁雜的特點，將坐盆鈑金件安裝于坐墊框前半部分。該種結構須耗費大量人力、物力，防潛效果極佳。坐盆式防潛結構：將坐盆鈑金件安裝于整個坐墊框。該種防潛結構更需要耗費大量人力、物力，具備良好的防潛效果，但其在舒適性方面有所匱乏。

3 汽車防潛結構設計要點

在明晰防潛結構形式基礎上，須對結構設計參數(shù)、防潛結構在坐墊骨架中的布置位置進行確定，以與正碰要求相符合。試驗統(tǒng)計與人機工程可獲得關鍵性結構參數(shù)及防潛結構布置區(qū)域的推薦范圍。繼此之后，通過座椅試驗方式以驗證結構參數(shù)及布置區(qū)域，進而達成終極目標——使得生物力學值得到減小與使得駕駛者及乘坐者骨盆位移得到限制。

3.1 防潛結構區(qū)域的設計 為提高防潛裝置有效性，李爾、江森等汽車座椅供應商加大了對CAE分析與理論計算的重視、投入力度[3]， 并在長期實驗驗證與技術積累，最終得出了科學的防潛裝置設計區(qū)域，并博得了業(yè)內人士的一致好評。就防潛裝置設計原則而言，其指的是當人體剛性骨架距離（MTM）的值符合一般要求時，對防潛結構件（位于坐墊骨架）進行設計與布置。然而，最佳防潛區(qū)域通常無法滿足人體剛性骨架距離所提出的要求。如此，座椅的舒適感會有所降低，進而影響到乘坐者及駕駛者的舒適度。由此可見，防潛結構最好布置于較差防潛區(qū)域及最佳防潛區(qū)域之間的位置。

3.2 防潛區(qū)域寬度的設計 對于防潛區(qū)域，寬度必不可少。唯有具備一定的寬度，才能確保前碰情況下假人活動范圍受到限制。由統(tǒng)計的運動仿真數(shù)據(jù)與累積的經驗可知，對于防潛裝置有效寬度的設置須大于320mm，這樣骨盆的移動才能被控制在一定范圍之內。

3.3 防潛結構深度的設計 據(jù)研究，防潛結構除了具備寬度、長度，還須具備一定的角度及深度。如此，駕駛者及乘坐者下肢才能得到有效支撐。當發(fā)生前碰時，乘坐者及駕駛者會受到來自防潛結構的兩種分力，進而下滑范圍得到有效限制。由統(tǒng)計的運動仿真數(shù)據(jù)與累積的經驗可知，對于防潛結構深度的設置須大于50mm。此外，防潛結構所具備的角度須大于40°。唯有如此，乘坐者與駕駛者的骨盆移動才能控制在有效范圍之內。

3.4 要求更為嚴格的防潛結構設計 在定位整車的情況下[4]，對某些防潛結構設計提出了更高的要求，也就是說，座椅骨架強強度、成員傷害值、骨盆位移等方面的設計要求更為嚴苛。這種情況下，加強結構增設于坐盆或半盆防潛結構前部位置尤為必要。一般來講，加強結構大都傾向于采用單根加強管。

4 結束語

綜上所述，防潛結構的設計對降低駕駛者及乘坐者在發(fā)生制動、前碰等情況下的傷害值具有非凡的意義。文章結合實際，對汽車座椅骨架及座椅防潛結構進行了研究，論述了防潛結構常見類型，且分析了防潛結構設計要點。在設計座椅結構時，設計人員應嚴格遵循有關設計與布置要求，以滿足正碰的整車需求，進而為駕駛者及乘坐者人身安全提供有力保障。同時，座椅核心競爭力亦會明顯提高，從而成為行業(yè)翹楚。

參考文獻：

[1]王躍貞，王翠艷，王瑩，楊麗.后排座椅防潛滑尺寸設計[J].汽車實用技術，2015，09：46-48.

[2]劉鵬，段小剛，楊興明.汽車座椅防潛結構設計研究[J].汽車科技，2015，06：42-45.

[3]郭晶帆.某汽車后排座椅的舒適性改進設計與研究[D].中北大學，2013.

[4]閆振華.非公路車輛座椅非線性懸架靜動態(tài)特性研究[D].吉林大學，2014.

作者簡介：胡師峰，1987.10，畢業(yè)學校：中國石油管道學校，專業(yè)：機電一體化技術。