汽车座椅结构及安全性分析

王素凤 段立山

唐山学院 交通与车辆工程系 河北唐山 063000

1 汽车座椅结构

汽车座椅主要有靠背、头枕、坐垫几部分组成。

1.1 座椅靠背的分类

随着汽车技术的发展，座椅靠背的外形也在不断变化，靠背依据人机工程学原理，对腰部支撑形式进一步改进。靠背有多种形式，根据有无侧翼来分类，主要有以下几种形式：

（1）平式靠背。这种类型的靠背造型简单，不能体现出人体形态，对腰部的支撑性较差。

（2）半包裹式靠背。该类靠背下部分有腰托作为支撑，对腰部和背部下半部分有较好的包裹性，缺点是靠背的上部分没有侧翼，肩部缺乏支撑感，肩部支撑的舒适度不是很好。

（3）全包裹式靠背。现阶段汽车座椅基本采用此类，目前最大众化的座椅，在赛车和高级轿车中普遍采用。此类座椅的包裹性能极佳，全面考虑人体背部和腰部曲线，具有较高的舒适度，在车辆转向时可使身体嵌入在靠背内，形成多方位支撑，安全性能更好。

1.2 座椅头枕的分类

汽车座椅设计制造中，头枕是不可或缺的部分。头枕的主要功能是保护成员的颈部不受伤害。一般的驾驶情况下，头枕与头部不会有接触，所以设计头枕时，头枕的舒适性考虑较少，头枕设计主要体现在安全性方面。通常下面两种情况下头枕与头部发生接触：第一种就是当汽车产生事故，发生碰撞时，头枕可以起到缓冲作用，吸收碰撞产生的能量，避免或减轻头部所受伤害。第二种情况是成员在休息的时候，头枕可以对头部形成支撑，放松肌肉[1]。

头枕按照形态的不同，可将分为以下几类：

（1）平式头枕：这类头枕特点是造型简单，正面为平面设计，功能较少。

（2）半隐式头枕：这类座椅头枕常用于汽车后排座椅，在主副驾驶位使用较少，头枕具有高度调节功能。

（3）WHIPS 型头枕：这类头枕的高度比前面两种明显更高，头枕的安全性能更好，可以有效防止撞击后头部向后造成的伤害，多使用与欧美销售的车型中。

（4）一体式头枕：。这类座椅头枕形态复杂，集成度较高，最早出现在赛车座椅的设计中，安全性能较好，现阶段许多轿车也采用了此类一体式头枕。

（5）中空式头枕：此类头枕设计考虑成员的舒适性，头枕中间为镂空设计，在成员休息时，可以更好的消除头颈部的不适感，但是发生碰撞时的安全性较差。

（6）凸起式头枕：此类头枕的设计特点为头枕正面向前凸起，凸起部分和乘员的头部下方接触，能对头骨起到良好的支撑作用，相对于其他种类头枕，此类头枕的接触面积更小，支撑度高。

（7）凹式头枕：此类头枕的设计特点头枕中部上下方向上向内凹陷，可以对驾驶人头部两侧起到良好的支撑作用，有效防止头部的左右晃动，可以更好的固定头部，安全性得到提高，舒适性也较好，这类座椅头枕也称为侧翼头枕。

1.3 坐垫的类型

座椅坐垫承受绝大部分乘员压力，坐垫设计时主要考虑对乘员大腿底部的支撑度，坐垫的软硬度、高度和包裹性，主要有下面两种形式：

（1）平式坐垫：此类坐垫造型简单，坐垫为平面，便于加工制造，但乘坐时坐垫压力分布不均匀，局部会有压力集中的情况，乘坐的舒适感较差。

（2）内凹式坐垫：此类坐垫设计时依据人体形态，考虑成员乘坐时股骨接触的接触面是向下凹陷的，而大腿底部支撑面应是凸起的，设计出内凹外凸形状，贴合人体坐姿，可有效提高乘坐的舒适性。

2 汽车座椅的安全性分析

汽车座椅的安全性是指汽车座椅能有效的防止汽车事故的发生及发生事故后能最大限度的减少对车内乘员造成损害的能力。座椅的安全性有两个方面，一是主动安全性，二是被动安全性。具有良好安全性的汽车座椅应能在车辆发生事故时可以有效降低或者避免成员受身体伤害，并且可以降低驾驶员驾驶的疲劳感，从而有效防止交通事故的产生[2]。

2.1 座椅的主动安全性

座椅的主动安全性是指座椅对交通事故的预防能力。座椅在设计时要充分考虑驾驶员和乘员的姿态，在保证支撑驾驶员和乘员的身体的同时，还要使驾驶员和乘员在车辆行驶过程中保持灵活，保证驾驶员方便操控车辆转向等系统，从而提高车辆的主动安全性。

2.2 座椅的被动安全性

汽车座椅是约束系统中起关键作用的安全部件。在交通事故中，座椅要能起到良好的束缚作用，吸收碰撞产生的瞬时能量，降低成员所受伤害。在事故发生时，座椅与安全带、安全气囊等安全部件共同制造出车内人员的生存空间，防止乘员脱离车体或与车内部件发生碰撞，还可有效防止其他物体进入安全空间对乘员造成伤害，这就要求座椅骨架要有足够的强度，以保证其自身保持固定的状态，从而使其它的约束系统能正常工作。如果座椅自身强度不够，事故发生时座椅发生变形，就会导致乘员受到伤害，如果座椅连接处的强度不够，事故发生时座椅连接处就会发生破坏，可能导致约束系统失效，乘员碰撞车内其他部件，严重时可能飞出车外，造车二次伤害[3]。

在较轻的追尾碰撞和侧面碰撞中事故中，座椅也对乘员起极大的保护作用。在追尾碰撞中，乘员的头部和颈部发生瞬时位移，如果靠背和头枕相对位置设计不当，比如头枕设计过低或者过高，头部和颈部的运动差就会过大，不能有效保护头颈部，从而造成伤害。在侧面碰撞中，座椅的吸能作用至关重要，其吸能性能直接影响成员安危，在侧面碰撞时，主要考虑两方面的安全性，第一方面是座椅系统的吸能效果，第二方面是座椅与其他约束系统部件的配合。现阶段，为了提高乘员安全性，很多车型选择加装侧向安全气囊，避免侧面碰撞对乘员的伤害，提高座椅的被动安全性。