張程

（宜賓凱翼汽車(chē)有限公司汽車(chē)研究院）

汽車(chē)后排座椅系統(tǒng)能夠?yàn)轳{乘者提供足夠支撐，確定車(chē)上乘員的位置，保證駕駛操作。在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，座椅系統(tǒng)為駕乘者提供側(cè)向支撐，減輕長(zhǎng)途駕駛疲勞；發(fā)生前向或側(cè)向碰撞事故時(shí)，座椅系統(tǒng)與安全帶、安全氣囊等乘員約束系統(tǒng)一起構(gòu)成有效的保護(hù)裝置，降低乘員遭受傷害的風(fēng)險(xiǎn)。此外，后排座椅可增加加熱墊、通風(fēng)、按摩墊、扶手、杯托等配置，大大提高了駕乘舒適性，增加了乘坐樂(lè)趣。文章針對(duì)汽車(chē)后排座椅的結(jié)構(gòu)組成，解讀后排座椅法規(guī)要求，梳理后排座椅重點(diǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目，達(dá)到后排座椅優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，提升座椅的豪華舒適感。

1 后排座椅結(jié)構(gòu)

中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)目前占比最大的是五座和七座車(chē)型，座椅位置大多采用“2+3”和“2+3+2”方式布置，如圖 1 所示。典型后排座椅總成的具體組成，如圖2 所示。

圖1 汽車(chē)后排座椅布置形式

圖2 汽車(chē)典型后排座椅總成的組成

后排座椅靠背骨架由40%和60%靠背骨架兩部分組成。進(jìn)行座椅沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，靠背骨架以實(shí)際機(jī)構(gòu)的連接方式固定在白車(chē)身上，白車(chē)身固定在臺(tái)車(chē)上。座椅靠背兩側(cè)的鎖支架連接靠背鎖，車(chē)身鎖鉤與靠背鎖處于鎖止?fàn)顟B(tài)，以固定靠背上部，靠背下部的邊支架和中；支架分別通過(guò)螺栓固定在車(chē)身上。

2 后排座椅法規(guī)要求

2.1 后排座椅法規(guī)

座椅需滿足國(guó)家法規(guī)GB 7258《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》，座椅總成零部件級(jí)試驗(yàn)需滿足GB 15083《汽車(chē)座椅、座椅固定裝置及頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法》、GB 11550《汽車(chē)座椅頭枕強(qiáng)度要求和試驗(yàn)方法》和GB 14167《汽車(chē)安全帶安裝固定點(diǎn)、ISOFIX 固定點(diǎn)系統(tǒng)及上拉帶固定點(diǎn)》的法規(guī)要求[1]。

2.2 靜強(qiáng)度試驗(yàn)

座椅靜強(qiáng)度試驗(yàn)是通過(guò)后排座椅質(zhì)心，在試驗(yàn)臺(tái)上沿水平方向向前和向后分別施加相當(dāng)于座椅總成質(zhì)量20 倍的負(fù)荷；當(dāng)汽車(chē)安全帶固定點(diǎn)裝在座椅上時(shí)，施加上述向前負(fù)荷必須同時(shí)按GB 14167 中的規(guī)定對(duì)安全帶的安裝固定點(diǎn)施加相應(yīng)的負(fù)荷。后排骨架施加力方向示意，如圖3 所示。

圖3 汽車(chē)后排座椅骨架施加力方向示意圖

試驗(yàn)過(guò)程中或試驗(yàn)后，座椅骨架、座椅固定裝置、調(diào)節(jié)裝置、移位折疊裝置或其鎖止裝置均不應(yīng)失效；試驗(yàn)期間，允許座椅靠背及其緊固件變形，條件是安全帶上有效固定點(diǎn)不能低于H 點(diǎn)向上450 mm 的平面。

2.3 行李箱沖擊試驗(yàn)

行李箱沖擊試驗(yàn)采用臺(tái)車(chē)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行正撞工況下的座椅沖擊試驗(yàn)[2]。采用尺寸為300 mm×300 mm×300 mm 的試驗(yàn)樣塊，其棱邊倒角為20 mm，質(zhì)量為18 kg。

滑臺(tái)試驗(yàn)中，試驗(yàn)樣塊的布置位置，如圖4 所示，2個(gè)試驗(yàn)樣塊放置于行李艙的地板上，橫向距離保持50 mm，縱向距離靠背200 mm。

圖4 行李箱沖擊試驗(yàn)樣塊布置示意圖

試驗(yàn)過(guò)程中及試驗(yàn)后，如果后排座椅和靠背鎖保持原來(lái)位置且功能正常，則認(rèn)為滿足要求。在試驗(yàn)期間，允許座椅靠背及其緊固件變形。

試驗(yàn)靠背和頭枕總成的前輪廓不能向前方超出一定的位置：1）頭枕不得超過(guò)座椅R 點(diǎn)前方距R 點(diǎn)150 mm 的橫向垂直平面；2）座椅靠背不得超過(guò)座椅R點(diǎn)前方距R 點(diǎn)100 mm 的橫向垂直平面[3]。

2.4 后排座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

后排座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是模擬車(chē)輛發(fā)生事故時(shí)對(duì)乘員的傷害。按50 km 正碰和50 km 對(duì)碰的整車(chē)碰撞試驗(yàn)提取的左B 柱底部加速度曲線，在座椅上放置5 百分位女性假人，開(kāi)展正面滑臺(tái)試驗(yàn)。在試驗(yàn)中從以下兩方面去評(píng)估后排座椅性能的可靠性。

1）后排座墊與骨架相對(duì)位移量。座墊靜態(tài)位移測(cè)量值不大于15 mm，動(dòng)態(tài)位移測(cè)量值不大于25 mm。

2）后排骨架座盆與防下潛桿位移量。座墊靜態(tài)位移測(cè)量值不大于20 mm，防下潛桿不允許變形；假人骨盆X向最大位移不大于160 mm，Z向最大位移不大于30 mm。

3 后排座椅優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 頭枕高度

對(duì)于高度不可調(diào)的頭枕，后排座椅整體高度不應(yīng)低于750 mm；對(duì)于高度可調(diào)的頭枕，后排座椅最高位置不應(yīng)低于750 mm；在高度750 mm 以下應(yīng)無(wú)“使用位置”。

3.2 座墊寬度和景中寬度

后排座椅H 點(diǎn)附近的座墊A 面輪廓應(yīng)設(shè)計(jì)為相對(duì)平坦。該區(qū)域如果設(shè)計(jì)為圓桶形，將會(huì)使股骨壓力過(guò)大，從而引起不舒適感。

圖5 示出人體解剖學(xué)和骨盆結(jié)構(gòu)與座墊的關(guān)系。根據(jù)圖5，后排座墊為了得到良好的乘坐舒適性，景中寬度應(yīng)不小于280 mm，推薦值為280～320 mm。推薦95th 男性臀部寬度為434 mm，因此單個(gè)獨(dú)立座椅寬度需要約480 mm（推薦值）才能給95th 的男性和50th 的女性（臀部寬356 mm）提供足夠的乘坐空間。

圖5 人體骨盆結(jié)構(gòu)與汽車(chē)座墊關(guān)系圖

由此，座墊寬度一般不小于480 mm，推薦值為490～530 mm。對(duì)于后排三人座椅，對(duì)舒適性要求有所降低，主要考慮在滿足單個(gè)座位寬度大于400 mm 的條件下，在造型上先滿足外側(cè)座椅的舒適性，最小要求480 mm，而中間位置座位由于坐人的時(shí)候很少，在設(shè)計(jì)上寬度較窄，舒適性要求均比較低。

3.3 后排座椅座墊壓陷量

后排臀部位置的座墊壓陷量可以用D 點(diǎn)來(lái)描述，即D 點(diǎn)在垂直方向上與未壓陷的座墊表面的距離，也稱為D 點(diǎn)壓陷量。座椅壓陷量，如圖6 所示。

圖6 汽車(chē)后排座椅座墊壓陷圖

在進(jìn)行后排座椅舒適性設(shè)計(jì)時(shí)，從總體布置上考慮，假人大腿中心線與軀干線夾角（α）應(yīng)大于90°，推薦夾角值為90～115°。在這種情況下，后排座墊的設(shè)計(jì)參數(shù)與前排座墊類似。

D 點(diǎn)壓陷量與座墊厚度、座墊輪廓形狀以及座墊的壓陷硬度特性密切相關(guān)。D 點(diǎn)壓陷量值如果太小，會(huì)使人感覺(jué)座椅太硬，不夠舒服；D 點(diǎn)壓陷量值如果太大，會(huì)使人體深陷在座椅里，長(zhǎng)時(shí)間乘坐容易疲勞。座墊D 點(diǎn)壓陷量推薦值為35～40 mm。

3.4 后排座椅座墊長(zhǎng)度

后排座椅座墊長(zhǎng)度測(cè)量方法，如圖7 所示。

圖7 汽車(chē)后排座椅座墊長(zhǎng)度測(cè)量示意圖

后排座墊的長(zhǎng)度影響著乘坐的舒適性，長(zhǎng)度太小會(huì)導(dǎo)致對(duì)乘員大腿支撐不足，長(zhǎng)度太大又會(huì)造成座墊前端與乘員小腿干涉。通常情況下，要求座墊長(zhǎng)度（E）≤380 mm，推薦值為330 mm ≤E≤370 mm。

3.5 后排腰部支撐

后排座椅腰部是影響座椅舒適性的關(guān)鍵區(qū)域之一。當(dāng)靠背與座墊的夾角超過(guò)90°時(shí)，乘員脊柱的下部需要得到支撐使脊柱保持自然彎曲狀態(tài)，否則，會(huì)導(dǎo)致乘員疲勞和背部不適。在設(shè)計(jì)后排座椅時(shí)，推薦腰部支撐布置于H 點(diǎn)沿軀干線上110～150 mm。

3.6 后排手柄操作空間

后排手柄或電動(dòng)開(kāi)關(guān)布置于后排座墊旁側(cè)時(shí)，車(chē)門(mén)與座墊之間需留有足夠的空間，方便座椅進(jìn)行功能操作，如圖8 所示，門(mén)板與座椅座墊距離≥60 mm，手柄與門(mén)板距離≥45 mm。

圖8 汽車(chē)后排座椅手柄或電動(dòng)開(kāi)關(guān)布置圖

4 結(jié)論

后排座椅是現(xiàn)代汽車(chē)零部件中重要的安全零件。在汽車(chē)設(shè)計(jì)研發(fā)中，必須充分理解后排座椅法規(guī)，并在整車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)初期進(jìn)行中國(guó)法規(guī)相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。為了解決后期市場(chǎng)消費(fèi)者抱怨后排座椅的設(shè)計(jì)問(wèn)題，主機(jī)廠必須結(jié)合人機(jī)工程學(xué)布置方法，對(duì)后排座椅舒適性設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行控制。通過(guò)后排座椅的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，提升后排座椅的舒適性和安全性。