汽車座椅結(jié)構(gòu)及安全性分析

王素鳳 段立山

唐山學(xué)院 交通與車輛工程系 河北唐山 063000

1 汽車座椅結(jié)構(gòu)

汽車座椅主要有靠背、頭枕、坐墊幾部分組成。

1.1 座椅靠背的分類

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，座椅靠背的外形也在不斷變化，靠背依據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，對(duì)腰部支撐形式進(jìn)一步改進(jìn)?？勘秤卸喾N形式，根據(jù)有無側(cè)翼來分類，主要有以下幾種形式：

（1）平式靠背。這種類型的靠背造型簡(jiǎn)單，不能體現(xiàn)出人體形態(tài)，對(duì)腰部的支撐性較差。

（2）半包裹式靠背。該類靠背下部分有腰托作為支撐，對(duì)腰部和背部下半部分有較好的包裹性，缺點(diǎn)是靠背的上部分沒有側(cè)翼，肩部缺乏支撐感，肩部支撐的舒適度不是很好。

（3）全包裹式靠背?，F(xiàn)階段汽車座椅基本采用此類，目前最大眾化的座椅，在賽車和高級(jí)轎車中普遍采用。此類座椅的包裹性能極佳，全面考慮人體背部和腰部曲線，具有較高的舒適度，在車輛轉(zhuǎn)向時(shí)可使身體嵌入在靠背內(nèi)，形成多方位支撐，安全性能更好。

1.2 座椅頭枕的分類

汽車座椅設(shè)計(jì)制造中，頭枕是不可或缺的部分。頭枕的主要功能是保護(hù)成員的頸部不受傷害。一般的駕駛情況下，頭枕與頭部不會(huì)有接觸，所以設(shè)計(jì)頭枕時(shí)，頭枕的舒適性考慮較少，頭枕設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在安全性方面。通常下面兩種情況下頭枕與頭部發(fā)生接觸：第一種就是當(dāng)汽車產(chǎn)生事故，發(fā)生碰撞時(shí)，頭枕可以起到緩沖作用，吸收碰撞產(chǎn)生的能量，避免或減輕頭部所受傷害。第二種情況是成員在休息的時(shí)候，頭枕可以對(duì)頭部形成支撐，放松肌肉[1]。

頭枕按照形態(tài)的不同，可將分為以下幾類：

（1）平式頭枕：這類頭枕特點(diǎn)是造型簡(jiǎn)單，正面為平面設(shè)計(jì)，功能較少。

（2）半隱式頭枕：這類座椅頭枕常用于汽車后排座椅，在主副駕駛位使用較少，頭枕具有高度調(diào)節(jié)功能。

（3）WHIPS 型頭枕：這類頭枕的高度比前面兩種明顯更高，頭枕的安全性能更好，可以有效防止撞擊后頭部向后造成的傷害，多使用與歐美銷售的車型中。

（4）一體式頭枕：。這類座椅頭枕形態(tài)復(fù)雜，集成度較高，最早出現(xiàn)在賽車座椅的設(shè)計(jì)中，安全性能較好，現(xiàn)階段許多轎車也采用了此類一體式頭枕。

（5）中空式頭枕：此類頭枕設(shè)計(jì)考慮成員的舒適性，頭枕中間為鏤空設(shè)計(jì)，在成員休息時(shí)，可以更好的消除頭頸部的不適感，但是發(fā)生碰撞時(shí)的安全性較差。

（6）凸起式頭枕：此類頭枕的設(shè)計(jì)特點(diǎn)為頭枕正面向前凸起，凸起部分和乘員的頭部下方接觸，能對(duì)頭骨起到良好的支撐作用，相對(duì)于其他種類頭枕，此類頭枕的接觸面積更小，支撐度高。

（7）凹式頭枕：此類頭枕的設(shè)計(jì)特點(diǎn)頭枕中部上下方向上向內(nèi)凹陷，可以對(duì)駕駛?cè)祟^部?jī)蓚?cè)起到良好的支撐作用，有效防止頭部的左右晃動(dòng)，可以更好的固定頭部，安全性得到提高，舒適性也較好，這類座椅頭枕也稱為側(cè)翼頭枕。

1.3 坐墊的類型

座椅坐墊承受絕大部分乘員壓力，坐墊設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮對(duì)乘員大腿底部的支撐度，坐墊的軟硬度、高度和包裹性，主要有下面兩種形式：

（1）平式坐墊：此類坐墊造型簡(jiǎn)單，坐墊為平面，便于加工制造，但乘坐時(shí)坐墊壓力分布不均勻，局部會(huì)有壓力集中的情況，乘坐的舒適感較差。

（2）內(nèi)凹式坐墊：此類坐墊設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)人體形態(tài)，考慮成員乘坐時(shí)股骨接觸的接觸面是向下凹陷的，而大腿底部支撐面應(yīng)是凸起的，設(shè)計(jì)出內(nèi)凹外凸形狀，貼合人體坐姿，可有效提高乘坐的舒適性。

2 汽車座椅的安全性分析

汽車座椅的安全性是指汽車座椅能有效的防止汽車事故的發(fā)生及發(fā)生事故后能最大限度的減少對(duì)車內(nèi)乘員造成損害的能力。座椅的安全性有兩個(gè)方面，一是主動(dòng)安全性，二是被動(dòng)安全性。具有良好安全性的汽車座椅應(yīng)能在車輛發(fā)生事故時(shí)可以有效降低或者避免成員受身體傷害，并且可以降低駕駛員駕駛的疲勞感，從而有效防止交通事故的產(chǎn)生[2]。

2.1 座椅的主動(dòng)安全性

座椅的主動(dòng)安全性是指座椅對(duì)交通事故的預(yù)防能力。座椅在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮駕駛員和乘員的姿態(tài)，在保證支撐駕駛員和乘員的身體的同時(shí)，還要使駕駛員和乘員在車輛行駛過程中保持靈活，保證駕駛員方便操控車輛轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)，從而提高車輛的主動(dòng)安全性。

2.2 座椅的被動(dòng)安全性

汽車座椅是約束系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用的安全部件。在交通事故中，座椅要能起到良好的束縛作用，吸收碰撞產(chǎn)生的瞬時(shí)能量，降低成員所受傷害。在事故發(fā)生時(shí)，座椅與安全帶、安全氣囊等安全部件共同制造出車內(nèi)人員的生存空間，防止乘員脫離車體或與車內(nèi)部件發(fā)生碰撞，還可有效防止其他物體進(jìn)入安全空間對(duì)乘員造成傷害，這就要求座椅骨架要有足夠的強(qiáng)度，以保證其自身保持固定的狀態(tài)，從而使其它的約束系統(tǒng)能正常工作。如果座椅自身強(qiáng)度不夠，事故發(fā)生時(shí)座椅發(fā)生變形，就會(huì)導(dǎo)致乘員受到傷害，如果座椅連接處的強(qiáng)度不夠，事故發(fā)生時(shí)座椅連接處就會(huì)發(fā)生破壞，可能導(dǎo)致約束系統(tǒng)失效，乘員碰撞車內(nèi)其他部件，嚴(yán)重時(shí)可能飛出車外，造車二次傷害[3]。

在較輕的追尾碰撞和側(cè)面碰撞中事故中，座椅也對(duì)乘員起極大的保護(hù)作用。在追尾碰撞中，乘員的頭部和頸部發(fā)生瞬時(shí)位移，如果靠背和頭枕相對(duì)位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，比如頭枕設(shè)計(jì)過低或者過高，頭部和頸部的運(yùn)動(dòng)差就會(huì)過大，不能有效保護(hù)頭頸部，從而造成傷害。在側(cè)面碰撞中，座椅的吸能作用至關(guān)重要，其吸能性能直接影響成員安危，在側(cè)面碰撞時(shí)，主要考慮兩方面的安全性，第一方面是座椅系統(tǒng)的吸能效果，第二方面是座椅與其他約束系統(tǒng)部件的配合?，F(xiàn)階段，為了提高乘員安全性，很多車型選擇加裝側(cè)向安全氣囊，避免側(cè)面碰撞對(duì)乘員的傷害，提高座椅的被動(dòng)安全性。