引言

汽车安全、节能、环保是当今各大主机厂汽车研发所追求的设计目标之一，也是消费者购买意向的一项重要考量指标，汽车座椅的开发设计是从早期实用性，逐渐演变以造型、舒适性和安全性为引导，到现在以安全为核心的开发历程。座椅的设计不仅考虑以上几点，还要确保满足国内外法规等要求，事实上座椅的设计难度及重要性，占据整个内饰系统开发1/4的比重，目前座椅设计更多的是以满足造型、法规、安全性为主导，舒适性更多的是在后期工程样车出来以后，反复修订座椅的发泡、软硬度等材料参数进行调整，并采用多轮次的实车静态、动态评审，不同百分位的评价人员进行评价打分，才能锁定最终状态，将满意的产品交付市场及消费者。后排座椅在设计过程中更容易忽略安全及舒适性。本文以某款SUV产品开发为案例，针对后排座椅开发不仅要考虑造型、成本、重量及人机交互等要求，还要重点考虑防下潜设计及乘客感知舒适性，针对防下潜及舒适性两个方面解析后排座椅设计关注点。

座椅下潜的影响

1.座椅下潜的危害及碰撞扣分情况

下潜现象是在车辆碰撞事故中不期望发生的现象，否则将会加大对乘员腹部的伤害。在车辆碰撞减速阶段，由于作用在骨盆位置处的合力（包括座椅、安全带等作用）不均衡，导致安全带腰带发生滑动，脱离正常使用位置，从骨盆处滑向腹部，并将相应的负载力直接作用在腹部上，造成乘客的腹部软组织受伤。

若因安全带或座椅等因素导致假人骨盆发生单侧下潜，则减去0.5分；发生双侧下潜，则减去1分。50 FRB和64 ODB工况，后排女性假人双侧均发生下潜现象，则总共扣2分。

C-NCAP规定前排总分16分，后排总分4分，共计20分。E-NCAP前后排总分8分。

2.不同工况下后排座椅下潜带来的伤害

根据C-NCAP法规进行碰撞试验，验证后部座椅防下潜设计是否满足要求，后排人体是否受到碰撞伤害，针对碰撞发现的问题进行设计质量提升。根据C-NCAP法规碰撞标准，以50 FRB、64 ODB不同工况进行测试，后排座椅发生下潜及安全带下移，受碰撞外力影响，安全带锁扣直接作用在人体腹部上，假人受到伤害的具体位置如图1所示。64 ODB的工况下进行测试，后排座椅发生下潜，人体受到伤害的位置如图2所示。  

在对后排座椅下潜失效的原因进行分析时，经对碰撞试验测试样车排查，发现后排座椅未考虑防下潜设计，导致测试试验出现人体受到伤害，后排测评扣分。 

座椅防下潜设计、舒适性

1.防下潜设计方案

以碰撞试验及排查结果为参考，进行后排座椅防下潜设计，综合考虑项目开发范围、成本、可实施性等因素，首先确定防下潜方案方向，重点从座椅自身设计方向进行工作开展，在后排座椅上增加防下潜设计结构。 

座椅坐垫中增加EPP材料方案，在后排座椅坐垫中增加EPP材料结构，以增大坐垫的支撑强度，作为防下潜支撑作用，从成本、重量等角度考虑，采用EPP面积尽可能小的设计方案，如图3所示。

后排座椅坐垫增加金属支架方案，后排座椅坐垫中增加金属支架作为支撑，以增大坐垫的支撑强度，金属冲压件结构采用材料为QSTE420（冷成型热轧汽车结构钢板），厚度为1.6mm。金属支架结构防下潜方案，如图4所示。

2.EPP、金属支架防下潜方案CAE仿真分析

 EPP材料方案防下潜仿真分析如图5所示。EPP材料方案髂骨力仿真分析如图6所示。金属支架方案防下潜仿真分析，如图7所示。金属支架方案髂骨力仿真分析如图8所示。

3.EPP材料、金属支架防下潜方案CAE仿真分析

EPP材料、金属支架防下潜方案CAE仿真分析主要评价项对比，见表1。

EPP材料、金属支架防下潜方案差异点对比：

1）从髂骨力峰值和髂骨力变化速率来看，EPP方案变化率更小。

2）从骨盆Z向位移来看，金属支架方案的坐垫支持性相对较好。

3）从后排假人伤害来看，EPP支架方案的损失更小。 

4）从成本、乘坐舒适性两方面考量，采用EPP方案优于金属支架方案。

综合评估，采用EPP防下潜方案。

座椅防下潜、舒适性设计方法

后排座椅防下潜设计对安全、乘坐舒适性都十分重要，通过防下潜支架布置、人机设计方法、座椅舒适性设计考量，以及利用CAE仿真分析，可以提炼出相关设计参考依据，为座椅防下潜及舒适性设计提供参考，座椅防下潜支架布置位置及舒适性控制点如图9所示。

后排座椅防下潜支架及舒适性设计关键控制点及参考数据，见表2。

 从表2中关键控制点可以看出，座椅舒适性主要关键控制项：a、c、d、g、i，后排座椅舒适性设计需要重点考量，安全性控制项：b、e、f、h，属于防下潜支架设计考量范围。

后排座椅防下潜及舒适性主要控制点，二者相互影响、相互关联，在座椅设计过程中需要同步考虑，在造型设计开发阶段就要将关键控制点作为TI（技术输入）给造型以及座椅厂家，总布置及集成需要将安全、座椅、造型、人机等方面综合考虑全面，有机地结合起来，才能实现安全、舒适性的兼容。

座椅防下潜及舒适性设计，可参考以下几个维度，如图10所示。

座椅防下潜设计，首先从造型TI开始，由总布置集成考虑防下潜设计方案，将安全、人机、座椅舒适性等重要技术参数输入造型、初版结构数据进行CAE仿真分析，确定是否满足C-NCAP碰撞要求，后期进行实车碰撞测试验证，确保产品顺利上市。

结语

在某款SUV乘用车采用了上述方案进行防下潜设计，经过CAE仿真及碰撞试验验证，达到C-NCAP法规要求。

本文探讨的后排座椅防下潜及舒适性设计方案，仅适应于A～B级SUV，也可作为轿车及其他乘用车设计参考，在不同车型的环境中，防下潜设计不单是座椅需要考虑防下潜，车身后地板钣金也需要进行防下潜结构设计，在不同的车型开发环境中，根据开发范围，防下潜设计不仅需要考虑安全性能法规，也要同步确保座椅舒适性，以及防下潜支架合理布置位置，提升安全及感知舒适性。

希望本文能够为总布置、安全、座椅、车身几个系统工程师在新项目开发中，可以起到指导及参考意义。