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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 Abstract:In order to improve the safety and reliability of automobile seat,aiming at the strength performance test of automobile seat back,on the basis of relevant test standards,combined with various working conditions of automobile seat in actual use,the test method for inspecting the durability of seat back is formulated,and the corresponding test device is designed.
Key words:Seat back;Test standard;durability
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GB 15083-2006《汽车 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H点机 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,
特斯拉是哪个国家的汽车品牌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
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°，座椅受力方向康威2.0
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，
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
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GB 15083-
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COMMERCIAL VEHICLE
TECHNOLOGY AND DESIGN
技术与设计
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
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)。
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
图3载荷方向45° ，背部角度0°
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
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
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H 点机器角度 也可相对于靠背平面改变±45°角度并 加载力。
图4试验装置总体架构图
! 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。
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La b vie w 设计的 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H 点机器运动的角度、角加速 度等信息。
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/°
座椅位置对应的假背角度/°座椅位置对应的耐久次
数
N
N/s S
N/s S
左侧
右侧
左侧
中间
右侧
前
后
130010011001-45450007500550023001001100145-45000750055003300100110010045-45-45500035004300150115010
4545-452000150053505000.5
2001〇
000100080066003001
3001〇
0000100080073001001300100-20-20-20750050008
300
100
1
300
1
20
20
20
7500
5000
大众passat领驭
2020.11《商用汽车》|
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T E C H N O L O G Y  I  A N D  D E S I G N
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、
图1重型卡车的多向可调式气悬浮座椅（驾驶员
座椅）
hanma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
座椅、弹簧座椅、气囊悬浮座椅。
(3)
按照可否拆卸/调节，分为固定
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
图2 纯电动客车的多向可调式气悬浮座椅（驾驶 员座椅）
图3
客车乘员座椅
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
前汽车座椅的最高境界。
(肖献法）
满足标准要求。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
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
(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
天津机动车限号
COMMERCIAL VEHICLE