【座椅知识】汽车座椅防下潜设计知识及设计规则介绍

汽车座椅的安全设计是座椅设计的一个重要发展方向，防下潜设计是安全设计里一个重要的研究方向，本文从下潜的机理及过程、下潜的危害、下潜判断标准及防下潜设计规则四方面介绍防下潜设计相关知识。

一、下潜的机理及过程

当车辆发生正面碰撞时，车上乘客因为惯性作用向前移动，由于安全带的约束，乘客会产生向前下方滑移的趋势，造成腰部安全带滑入腹部软组织，称为“下潜”。发生下潜时，安全带的腰带部分会对乘客的盆腔、腹部甚至胸部造成很大的伤害。下图展示了下潜机理及过程。

二、下潜的危害

安全带的使用大大降低了乘员在碰撞事故中的伤亡，然而当乘员在正面碰撞事故中发生下潜时，安全带侵入腹部，可能造成严重的伤害。安全带正确的作用位置为乘员的肩部、胸部和髋部，乘员下潜时安全带腹带滑离乘员的髋骨，直接作用于腹部及内脏器官并造成伤害，安全带肩带滑离并直接作用于乘员的颈部并造成伤害。下潜是碰撞事故中非常危险的一种运动姿态。

另外，由于坐姿已经发生根本的变化,人体与安全气囊的相对位置也发生重大变化，安全气囊不能提供有效保护。因此，进行座椅设计时，必须考虑座椅的防下潜功能，无论是前排座椅还是后排座椅。同时,还需要综合考虑乘坐舒适性，即保证假人臀部与座垫骨架有足够的距离。

三、下潜判断标准

C-NCAP 中关于后排假人下潜的有关判定准则总结如下：

1、首先根据车体速度和后排乘员骨盆速度判断骨盆回弹时刻。

2、在回弹时刻之前， 若髂骨卸载率大于1 000 N/ms 的持续时间大于1 ms，则判定为下潜。

3、在回弹时刻之后，若髂骨卸载速率大于1 000 N/ms 的时间段内髂骨力值大于2.4 kN，则判定为下潜。

4、以髂骨力- 卸载率判断为主，必要时可以通过安全带力和高速摄像辅助判断。

四、防下潜设计规则

防下潜功能通常是在座垫骨架上增加一根刚性横梁而达成，称为“防下潜横梁”。防下潜横梁与H点在X、Y方向上的相对位置关系如下图所示，区域A为防下潜横梁的最佳位置范围，在该区域内，防下潜效果最好；区域B为防下潜横梁的可接受位置范围；区域C 为防下潜横梁的最差位置范围，在该区域内，基本上不能体现防下潜效果。需要注意的是, 座椅防下潜性能与乘坐舒适性是有矛盾的。防下潜横梁位于区域A时，防下潜效果好，但乘坐舒适性差;当防下潜横梁位于区域C时,防下潜效果差，但乘坐舒适性好;下图圆圈位置为防下潜效果与乘坐舒适性达到最佳平衡的位置。

前排座盆设计合理的α 和 β值，可以较好的约束骨盆。如下图所示，推荐：

45° < α < 70°，β > 15°，55mm < Dx < 70mm。

为了使防潜起到更好的效果，座盆上需要有一定宽度的平面区域。如下图所示，推荐：R > 50mm。

为了使防潜起到更好的效果，座盆上防潜区域需要有一个最小的宽度要求，如下图所示，推荐：  Y1> 155mm。

两个边板距离对下潜也有一定影响，如下图所示，推荐：Y2> 200mm。

后排座椅满足防下潜结构要求：R点到防下潜结构突起最高点的X向距离在195mm至210mm之间。R点到防下潜结构突起最高点的Z向距离在75mm至80mm之间。防下潜结构突起倾角在28°和35°之间，防下潜结构Y向宽度（R点左、右各侧）≥150mm。