汽车座椅靠背耐久试验装置开发与研究

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汽车座椅靠背耐久试验装置

开发与研究

〇魏曾喻攀贺启才熊丰擅廷军

Research and Development of Durability Test Device of Automobile Seat Back

AbstractInordertoimprovethesafetyandreliabilityofautomobileseataimingatthestrength

: ,

performancetestofautomobileseatbackonthebasisofrelevantteststandardscombinedwith

, ,

variousworkingconditionsofautomobileseatinactualusethetestmethodforinspectingthe

,

durabilityofseatbackisformulatedandthecorrespondingtestdeviceisdesigned

, .

KeywordsSeatbackTeststandarddurability

: ; ;

概要：以提高汽车座椅安全性和可靠性为出发点，针对汽车座椅靠背强度性能试验问题，在相关试

验标准的基础上，结合汽车座椅在实际使用中的各种工况，制定了考察座椅靠背耐久性的试验方法，

并设计了相应的试验装置。

关键词：汽车座椅：座椅靠背：试验标准；耐久

近些年来，随着我国汽车行业飞速

发展，汽车安全越来越受到人们的关注。

汽车座椅作为保障驾乘人员安全性和舒

适性的重要零部件之一，其可靠性和强

度必须得到保证。因此，对汽车座椅的

性能进行检测和试验是非常必要的。

在汽车行驶过程中，由于路面不平

导致车体产生的随机振动会通过轮胎/

悬架等部件传递到座椅；同时，汽车在

起步、加速、急转弯、制动等复杂工况下,

惯性力的存在也会使座椅受到较大的冲

击载荷，因而座椅的受载是一个非常复

杂的过程。考虑到在实际试验过程中比

较难以模拟如此复杂的受载工况，相关

研究人员将各种复杂工况通过一定方法

折算为等效的静态载荷，并以此作为评

定汽车座椅承载性能的标准。

本文在参考 15083-2006《汽车

GB

座椅/座椅固定装置及头枕强度要求和

试验方法》的基础上，设计了_种汽车

座椅靠背强度性能试验装置，重点对加

载机构的加载点和加载角度进行了设计,

实现了模拟50%男性假人背部的点机

H

器施加在座椅靠背上的力的加载。

1研究背景及分析

汽车座椅作为汽车重要的组成部分

之一，也是与驾驶员及乘客接触最频繁

的部件之一，因此，其受力情况变化多端,

座椅靠背作为最主要的承力机构的可靠

性就显得尤为重要。

1.1实际使用过程中的座椅受力分祈

背部与座椅靠背角为0°,座椅受力方向

为0°，见图2。

(3)以主驾为例，将物品放置后排或

者从后排拿取物品时，背部与座椅靠背

角为45°,座椅受力方向为0° ;车辆转

弯过程中（以左转为例），背部与座椅靠

背角为0° ,座椅受力方向为45° ,见图3。

1.2试验方法的制定

乘员在座椅中，有很多动作会对靠

背产生不同方向的作用力，如上车、伸手

拉安全带、调节头枕高度、将物品放置

后排或者从后排拿取物品、调节仪表或

者开关置物盒、行驶过程中的加速、转

弯等。

以背部与靠背完全贴合为0° ,逆时

针方向为顺时针方向为、'’。我们

通过实际试验测量并参考相关标准，创

建了几种工况受力图。

⑴以主驾为例，其上车过程中，背

部与座椅靠背角为-45°,座椅受力方向

为0°，见图1。

(2)以主驾为例，伸手拉安全带过程

中，其背部与座椅靠背角为-20°,座椅

受力方向为0° ;

调节头枕高度及汽车加速过程中，

为尽可能地接近、复制座椅使用中

乘员对靠背施加的力，参考 15083-

GB

98

COMMERCIAL VEHICLE

TECHNOLOGY AND DESIGN

技术与设计

图载荷方向背部角度图试验装置总体架构图

345° ,0°4

! 50%男性假背：角度调节机构；_.3__高度调节机构;

_3主5电缸加载系统。

2006规定，在不同工况下的极限载荷、

加载速率以及加载方向见表1。

1.3试验结果分析

主要包括假人靠背、调节装置（方向及

加载力大小丨、静力加载机构；静力加载

机构主要是通过电缸来实现的，并在规

定时间内保持力的大小；传感器则用于

实时获取加载装置的角速度和加速度信

息等。整个试验过程全自动化，大大提

高了试验效率以及试验的准确性。

2.1试验加载机构设计

3试验方法设计

在进行汽车座椅靠背耐久试验之前,

通常需要考虑试验方法的可行性以及试

验结果的准确性。因此，对于试验方法

的设计同样尤为重要。试验中具体加载

参数如表1所示。

试验过程中，基于设计的

Labview

上位机软件，通过采集系统实时记录传

感器获取的相关试验数据，包括执行机

构气缸和点机器运动的角度、角加速

H

度等信息。

试验前后，座椅各部件是否有破损、

松动或开裂，如调角机构、靠背框架、

皮革或织物、发泡、螺栓螺母等；并对

噪声进行主观评估及记录；记录靠背角

度变化量；记录靠背调节速度变化量（电

动调节座椅）；记录调角器操作力变化量

(手动调节座椅)。

在与汽车上相同的条件下安装座椅，

通过代50%男性彳叚背在座椅靠背上施加

一定的载荷来完成此次座椅靠背耐久试

2试验装置总体架构

试验中，主要通过加载装置，在不

同加载方向和不同加载力的条件下完成

汽车座椅靠背耐久试验。整个试验装置

的总体架构图如图4所示。试验装置（系

统）的机械部分主要包括座椅的加载装

置以及固定座椅的工装夹具。加载装置

验。

加载装置设计，充分考虑了汽车座

椅靠背在受力过程中的位置变化，能

够以相对于靠背平面垂直方向可改变

±45°的角度施加力，且点机器角度

H

也可相对于靠背平面改变±45°角度并

加载力。

4结果分析

在整个试验过程中，所设计的座椅

靠背耐久试验装置和样件座椅均未出现

任何故障。试验完成后，对样件座椅进

行了特性分析，包括座椅的间隙、角度

变化以及噪声主观评价等项目，结果均

表1

序号

载荷加载速率保持时间卸载速率

停顿时间

座椅位置对应的载荷角

度/°

左侧右侧

座椅位置对应的假背角度/°

左侧

中间右侧后

座椅位置对应的耐久次

数

前

N

1

2300

3300

4

5350

6600

7300

8300

300

300

N/s

10011001

1001

1001

1501

500

300

1001

100 1

SS

0.52001

N/s

1001

1001

1501

3001

3001

3001

-4545

45-45

0045-45

004545

〇

00

000

00

0

-20-20-200

2000

001000800

20207500

075005500

-455000

-4520001500

01000800

75005500

75005000

3500

5000

1

〇

0

0

2020.11》|

《商用汽车

99

TECHNOLOGY

IANDDESIGN

科普知识

汽车座椅

ABC

汽车座椅是汽车的重要部件和内饰

件之一，主要为驾乘人员提供舒适的乘

坐条件，减少其长时间乘坐的疲劳，同

时在发生事故时，能够作为保护件，起

到保护驾乘人员安全的作用。汽车座椅

既是驾乘人员的承载部件、定位部件、

舒适部件，也是其安全部件，其强度、

功能和包裹性等都关系到其乘坐安全。

随着人们对驾乘舒适性和安全性需

求的提高，汽车座椅已发展到多种层次、

多种功能。

按照功能和材质，目前汽车座椅有

如下几种分类方法：

⑴按照功能定位划分，可分为驾驶

员座椅、副驾驶员座椅、后排（乘员）座

椅，以及儿童座椅。

(2) 按照减震元件不同，可分为海绵

图客车乘员座椅

3

按照可否拆卸/调节，分为固定 (3)

座椅、弹簧座椅、气囊悬浮座椅。

式座椅和可拆卸式座椅，可调式座椅和

不可调式座椅，以及旋转座椅、可升降

座椅等。

(4) 按照可调节方向划分，可分为靠

背角可调座椅（包括按比例放倒/放平)、

前后/左右可沿滑轨移动座椅、高度/腰

部支撑/头枕/安全带可调节座椅，以

及上述不同功能组合座椅。

(5>按照调节方式划分，分为手动调

节座椅和电动调节座椅。

(6丨按照附加功能划分，分为普通座

椅、电加热座椅、通风座椅、按摩座椅等。

<7)按照面料划分，分为织物座椅、

仿皮座椅、真皮座椅。

(8)按照乘坐人数，可分为单人座椅、

长条座椅（限于后排)。

近

些年来，中高端客/卡车的驾驶

员座椅，从基本功能看，已广泛采用多

向可调的气囊悬浮式减震座椅，这是当

图1重型卡车的多向可调式气悬浮座椅（驾驶员

座椅）

图2 纯电动客车的多向可调式气悬浮座椅（驾驶

员座椅）

前汽车座椅的最高境界。

(肖献法）

满足标准要求。

重要意义。整个试验装置（系统）结构简

单、容易操作、实用性强。好

of Flocked Fabric for Automabile Seat

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5结论

本文在参考汽车座椅相关试验标准

的基础上，设计了一种汽车座椅靠背强

度性能试验装置，主要设计了座椅靠背

的加载机构和试验方法。该装置能够准

确地以50%男性假背在座椅靠背上施加

不同的载荷，从而达到模拟座椅实际使

用中各种工况的目的；这对于协助车企

提高汽车座椅靠背的舒适性和强度具有

(注：本文作者单位，中汽研汽车检

验中心（武汉）有限公司，武汉430056)

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100

COMMERCIAL VEHICLE