CN103465814A - 三点式安全带座椅骨架结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种三点式安全带座椅骨架结构，包括靠背骨架总成和座垫骨架总成，靠背骨架总成包括靠背弯管和固定在靠背弯管上的安全带上固定部件，靠背弯管通过转轴分别铰接在座垫骨架总成上，在座垫骨架总成上安装有安全带下固定部件和安全带锁扣，其还包括靠背弯管加强板和靠背弯管后外包钣金件，靠背弯管加强板固定在靠背弯管的第一侧直管前侧上，靠背弯管后外包钣金件固定在靠背弯管的第一侧直管后侧上。本发明只需要在现有两点式安全带座椅骨架结构基础上，增加一块靠背弯管加强板和一块靠背弯管后外包钣金件，即可满足国家法规GB－14167对于汽车座椅强度的要求，从而有效地保护乘车人员安全。同时实现了低成本，轻量化的目的。

Description

三点式安全带座椅骨架结构

技术领域

本发明涉及座椅技术领域，特别涉及三点式安全带座椅骨架结构。

背景技术

随着汽车的普及，汽车安全越来越受到关注，更多的消费者已不满足于两点式安全带，而要求安全性更好的三点式安全带，以获得更好的保护。同时，即将实施的新国家标准也规定：更多车型必须在原有两点式安全带的座椅基础上安装三点式安全带。

另外，为了减少汽车油耗，要求座椅结构尽可能简单，减少零件数量，满足车辆轻量化的要求。

鉴于以上对于轻客座椅的更高要求，有必要设计一种新的汽车座椅骨架。

目前，有些座椅制造商为了降低制造成本，直接将具有两点式安全带的座椅骨架转化为具有三点式安全带的座椅骨架，结构上不做任何改进，这样由具有两点式安全带的座椅骨架转化过来的具有三点式安全带的座椅骨架存在一个问题就是：具有三点式安全带的座椅骨架对强度的要求远高于具有两点式安全带的座椅骨架，尤其是靠背骨架部分。另外具有两点式安全带的座椅，其靠背骨架几乎不受向前的拉力，而具有三点式安全带的座椅，其靠背骨架上方装有三点式安全带的上固定点，靠背骨架受到向前的拉力。故具有三点式安全带的座椅靠背骨架对强度的要求更高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对目前三点式安全带的座椅靠背骨架所存在的问题而提供一种三点式安全带座椅骨架结构，该三点式安全带座椅骨架结构强度更高，同时其部分零件与现有的具有两点式安全带的骨架通用，以降低设计及模具开发等方面的成本；同时该三点式安全带座椅骨架结构结构简单，零件数量少，能满足车辆轻量化的要求，符合国家法规GB－14167对于汽车座椅强度的要求，从而有效地保护乘车人员安全。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种三点式安全带座椅骨架结构，包括靠背骨架总成和座垫骨架总成，所述靠背骨架总成至少包括一呈U字形的靠背弯管和固定在所述靠背弯管的第一侧直管上端的安全带上固定部件，所述座垫骨架总成至少包括平行设置的第一、二侧座垫壁板，所述靠背弯管的第一侧直管和第二侧直管的下端通过转轴分别铰接在第一、二侧座垫壁板的后端上，在第一侧座垫壁板上安装有安全带下固定部件，在第二侧座垫壁板上安装有安全带锁扣，在所述靠背弯管的第二侧直管的下部内侧固定有靠背弯管内包钣金件，其特征在于，所述靠背骨架总成还包括靠背弯管加强板和靠背弯管后外包钣金件，所述靠背弯管加强板固定在所述靠背弯管的第一侧直管前侧上，所述靠背弯管后外包钣金件固定在所述靠背弯管的第一侧直管后侧上。

在本发明的一个优选实施例中，所述靠背弯管的第一、二侧直管最下端各自通过螺栓与气弹簧的一端连接，两个气弹簧的另一端固定在所述第一、二侧座垫壁板上，依靠两个气弹簧的驱动所述靠背弯管绕所述转轴的中心点翻转。

所述靠背弯管加强板为横截面呈U字形钣金件，靠背弯管后外包钣金件也为横截面呈U字形钣金件。

在本发明的一个优选实施例中，在所述横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的两槽壁与所述靠背弯管D的第一侧直管焊接面积不变的情况下，所述横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的横截面高度随着计算位置与安全带上固定点之间的距离X增大而而逐渐变大，即横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板与靠背弯管的第一侧直管之间共同组成的截面的面积，越接近所述转轴的中心点越大。

在本发明的一个优选实施例中，所述计算位置与安全带上固定点之间的距离X与所述横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的横截面高度之间可以用以下曲线函数式表示：

$X=(2t\·h^3+3\mathrm{tl}{h}^2+{6\mathrm{lt}}^2)*(3h+t)*\left(\frac{\mathrm{\σ}}{F}\right)/(2*h^2\·t+l\·t(2h+t))\·$

其中，X为计算位置与安全带上固定点之间的距离，t为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的壁厚，L为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板最大宽度，h为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的横截面高度，F为靠背弯管受到安全带上固定部件施加的向前的拉力，一般为常数，即F=3300N，σ为U字形钣金件所选材料的屈服强度。

在本发明的一个优选实施例中，所述靠背弯管后外包钣金件焊接在所述靠背弯管的第一侧直管后侧下部位置。

在本发明的一个优选实施例中，所述靠背弯管后外包钣金件的长度长于所述靠背弯管内包钣金件的长度但短于所述靠背弯管加强板的长度。

在本发明的一个优选实施例中，所述靠背弯管后外包钣金件的长度为所述靠背弯管加强板的长度的30%～40%。

在本发明的一个优选实施例中，所述靠背弯管后外包钣金件与所述靠背弯管加强板接触部位焊接连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述靠背弯管后外包钣金件和所述靠背弯管加强板上均设置有让位于所述转轴的缺口部。

在本发明的一个优选实施例中，在所述第一、二侧座垫壁板的后端上设置有第一、第二硬挡点，所述第一、第二硬挡点位于所述转轴的下方并向靠背弯管的第一、二侧直管的转轴以下部位方向突出与靠背弯管的第一、二侧直管的转轴以下部位接触。

所述第一、二硬挡点为成型在第一、二侧座垫壁板的后端上的突起加强筋。

由于采用了如上的设计方案，本发明的三点式安全带座椅骨架结构与现有技术相比，该三点式安全带座椅骨架结构只需要在现有两点式安全带座椅骨架结构基础上，增加一块靠背弯管加强板和一块靠背弯管后外包钣金件，并且在座垫壁板的后端上增设一个硬挡点，即可满足国家法规GB－14167对于汽车座椅强度的要求，从而有效地保护乘车人员安全。同时实现了低成本，轻量化的目的。

附图说明

图1为本发明三点式安全带座椅骨架结构的结构示意图。

图2为本发明三点式安全带座椅骨架结构的爆炸示意图。

图3为现有两点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成的爆炸示意图。

图4为本发明三点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成的爆炸示意图。

图5为本发明三点式安全带座椅骨架结构中的座垫骨架总成的爆炸示意图。

图6为本发明三点式安全带座椅骨架结构中的靠背弯管的第一侧直管与靠背弯管加强板、靠背弯管后外包钣金件之间的组装示意图。

图7为图6的A-A剖视图。

图8为图6的B-B剖视图。

图9为图6的C-C剖视图。

图10为现有两点式安全带座椅骨架结构中，靠背弯管与座垫壁板、气弹簧之间的装配示意图。

图11为本发明三点式安全带座椅骨架结构中，靠背弯管的第二侧直管与第二侧座垫壁板、气弹簧之间的装配示意图。

图12为图11的A向视图。

图13为本发明三点式安全带座椅骨架结构中，靠背弯管的第二侧直管与第二侧座垫壁板、气弹簧之间的工作状态示意图。

图14为本发明三点式安全带座椅骨架结构受力示意图。

图15为本发明三点式安全带座椅骨架结构中的靠背弯管加强板横截面示意图。

图16为本发明三点式安全带座椅骨架结构中，在横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板壁厚不变情况下，宽度L为16mm、19mm、22mm时，U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h与X（为计算位置与安全带上固定点之间的距离）之间的变化曲线图。

图17为本发明三点式安全带座椅骨架结构中，在横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板宽度为19mm,壁厚t为1mm、2mm、3mm时，U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h与X（为计算位置与安全带上固定点之间的距离）之间的变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。

参见图1、图2、图4和图5，图中给出的三点式安全带座椅骨架结构，包括靠背骨架总成100和座垫骨架总成200。

靠背骨架总成100包括一呈U字形的靠背弯管110和焊接在靠背弯管110的左、右两侧直管111、112下部之间的横管120，在左、右两侧直管111、112与横管120之间的区域内还设置有由钢丝组成的靠垫支撑部件130，靠垫支撑部件130与左、右两侧直管111、112、横管120之间采用焊接方式连接。该靠背骨架总成100还包括一焊接在左侧直管111上端的安全带上固定部件140。另外在左、右两侧直管111、112的下部还固定有转轴111a、112a。

参见图1、图2和图5，图中给出的座垫骨架总成200包括平行设置的左、右座垫壁板210、220和连接左、右座垫壁板210、220的前、后横挡230、240以及连接前、后横档230、240之间的连接件250、260、270。在左、右座垫壁板210、220后端上分别开设有转轴孔211、221。另外在左座垫壁板210上还安装有安全带下固定部件280，在右座垫壁板220上还可以安装有安全带锁扣（图中未示出）。

安装时，将靠背骨架总成100的左、右两侧直管111、112下部的转轴111a、112a分贝插入到左、右座垫壁板210、220后端的转轴孔211、221中，然后用螺母固定即可将靠背骨架总成100铰接在座垫骨架总成200上。靠背骨架总成100可以绕转轴111a、112a中心转动。

参见图4、图5以及图3，本发明的三点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成100与图3所示的两点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成10的相同点和区别在于：

相同点是靠背骨架总成100中呈U字形的靠背弯管110结构与靠背骨架总成10中的靠背弯管11结构和形状均相同，同样都在右侧直管112、11b的下部内侧焊接有结构相同的靠背弯管内包钣金件153、12b。

区别在于：第一个区别在于本发明的三点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成100，在左侧直管111上端焊接固定有一安全带上固定部件140，而两点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成10，在左侧直管11a上端没有焊接固定有安全带上固定部件；这样安全带上固定部件140、安全带下固定部件280和安全带锁扣构成安全带的三个固定点。

第二个区别在于本发明的三点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成100采用一个靠背弯管加强板151和一个靠背弯管后外包钣金件152来替代两点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成10中左侧直管11a下端所焊接的靠背弯管内包钣金件12a。

参见图1、图2、图4、图6和图15，靠背弯管加强板151为横截面呈U字形钣金件，靠背弯管后外包钣金件152也为横截面呈U字形钣金件。设定横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板151的最大宽度尺寸为L，壁厚为t，高度为h。

靠背弯管加强板151焊接在靠背弯管110的左侧直管111前侧上，靠背弯管后外包钣金件152固定在靠背弯管110的左侧直管111后侧上，靠背弯管后外包钣金件152位于左侧直管111后侧下部位置，且与靠背弯管加强板151接触部位也采用焊接方式连接。整个靠背弯管后外包钣金件152的长度与靠背弯管内包钣金件153长度相当但短于靠背弯管加强板151的长度，其中靠背弯管后外包钣金件152的长度为靠背弯管加强板151的长度的30%～40%。

在靠背弯管后外包钣金件152和靠背弯管加强板151上均设置有让位于转轴111a的缺口部152a、151a。

参见图14，在安全带强度试验中，靠背骨架总成100受到安全带上固定部件140施加的向前拉力F，拉力F对靠背骨架总成100中的靠背弯管110产生一个以转轴111a、112a为中心的弯矩M，M=FX’。

试验时，拉力F为3300N,X’=661mm，M=3300×0.661=2180N.m，在弯矩M不变的情况下（F不变，X’不变），靠背弯管110上越靠近转轴111a、112a的位置，X’越大，则弯矩M越大，故靠背弯管110下端受到的弯矩M要比上端受到的弯矩M大。

为此，参见图6至图9，在横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板151的两槽壁与靠背弯管110的左侧直管111焊接面积不变的情况下，横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h随着计算位置与安全带上固定点之间的距离X增大而而逐渐变大，即横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板151与靠背弯管的左侧直管111之间共同组成的截面的面积，越接近转轴111a的中心点越大。

计算位置与安全带上固定点之间的距离X与横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h之间可以用以下曲线函数式表示：

$X=(2t\·h^3+3\mathrm{tl}{h}^2+{6\mathrm{lt}}^2)*(3h+t)*\left(\frac{\mathrm{\σ}}{F}\right)/(2*h^2\·t+l\·t(2h+t))\·$

其中，X为计算位置与安全带上固定点之间的距离，t为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的壁厚，L为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板最大宽度，h为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的横截面高度，F为靠背弯管受到安全带上固定部件140施加的向前的拉力，一般为常数，即F=3300N，σ为U字形钣金件所选材料的屈服强度，此处选用S700MC，σ=700MPa。

依据上述公式，保持横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的壁厚t不变为2mm，而横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板最大宽度L的数值分别为16mm、19mm和22mm，由图16可以看出，U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h随计算位置与安全带上固定点之间的距离X的变化规律基本上相同，都是U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h随着位置的下移（X值的增加）而逐渐变大。

同样，依据上述公式，保持横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板最大宽度L不变为19mm，横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的壁厚t分别为1mm、2mm、3mm，由图17可以看出，U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h随计算位置与安全带上固定点之间的距离X的变化规律基本上相同，都是U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h随着位置的下移（X值的增加）而逐渐变大。

由此可以看出，本发明的三点式安全带座椅骨架结构通过将靠背弯管加强板151焊接在靠背弯管110的左侧直管111前侧上，将靠背弯管后外包钣金件152固定在靠背弯管110的左侧直管111后侧上，并且使U字形钣金件的靠背弯管加强板151的横截面高度h随着位置的下移（X值的增加）而逐渐变大，即横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板151与靠背弯管110的左侧直管111之间共同组成的截面的面积，越接近转轴111a的中心点越大等技术手段，满足了国家法规GB－14167对于汽车座椅强度的要求，从而有效地保护乘车人员安全。同时实现了低成本，轻量化的目的。

参见图10，现有的两点式安全带座椅骨架结构中的靠背骨架总成10中的靠背弯管11通过转轴30铰接在座垫壁板20上，靠背弯管11通过螺栓50与气弹簧40的一端连接，气弹簧40的另一端固定在座垫壁板20上，气弹簧40驱动靠背弯管11绕转轴30转动。该两点式安全带座椅骨架结构在设计时，靠背弯管11在转轴30以下的部分与座垫壁板20的后端不接触，当靠背弯管11上端受到向前的力作用时，气弹簧40受到的拉力会大于气弹簧40的抗拉强度，造成气弹簧40失效，靠背骨架总成10会迅速向前转动，对于座椅上的乘客以及后排的乘客都存在安全风险。

参见图11和图12，本发明的靠背骨架总成100中的靠背弯管110的左、右侧直管111、112最下端也是通过螺栓160、160a与气弹簧300、300a连接。气弹簧300、300a的另一端固定在左、右座垫壁板210、220上，气弹簧300、300a驱动靠背弯管110绕转轴111a、112a转动。为了防止气弹簧300、300a受拉失效，本发明在座垫骨架总成200的左、右壁板210、220后端设置有硬挡点212、222，硬挡点212、222分别位于转轴111a、112a的下方并向靠背弯管110的左、右侧直管111、112的转轴111a、112a以下部位方向突出。硬挡点212、222为成型在左、右座垫壁板210、220的后端上的突起加强筋。

参见图13，当气弹簧300、300a驱动靠背弯管110绕转轴111a、112a转动到图中虚线位置时，此时座椅靠背骨架总成100中的靠背弯管110的转轴111a、112a以上的部分向后翻转，而靠背弯管110的转轴111a、112a以下的部分向前翻转，转轴气弹簧300、300a呈收缩状态，靠背弯管110的左、右侧直管111、112的转轴111a、112a以下的部分不会与左、右壁板210、220后端设置的硬挡点212、222接触。当气弹簧300、300a驱动靠背弯管110绕转轴111a、112a转动到图中实线位置时，此时座椅靠背骨架总成100中的靠背弯管110的转轴111a、112a以上的部分向前翻转，而靠背弯管110的转轴111a、112a以下的部分向后翻转，转轴气弹簧300、300a呈拉升状态，靠背弯管110的左、右侧直管111、112的转轴111a、112a以下的部分与左、右壁板210、220后端设置有硬挡点212、222接触，阻止靠背弯管110的左、右侧直管111、112的转轴111a、112a以下的部分过度向后翻转，避免气弹簧300、300a被过度拉伸而失效。

参见图14，在安全带试验中，安全带上固定部件140受到安全带向前的拉力F，拉力F传递到靠背骨架总成100的靠背弯管110上，靠背弯管110的X方向承受了绝大部分的力，靠背弯管110和靠背弯管加强板151共同承受了继续向下传递的力的作用，在靠背弯管110的左、右侧直管111、112的转轴111a、112a下端的部分同时向后旋转，在接触到左、右壁板210、220后端设置的硬挡点212、222的时候，将作用力传递到座垫骨架总成200的左、右壁板210、220上，经座垫骨架总成200及安装腿传递到车身。

尽管已经详细说明了以上至少一种实施形式，但基于同样节省空间和零件，轻量化的理由，该座椅骨架可以存在具有同样作用的其它形式，需要说明的是，实际上仍然存在大量其它的实施形式，上述至少一种实施形式的目的不是在于以某种方式来限制本发明的保护范围，应用领域或详细具体的扩展设计，以上描述仅仅给本领域技术人员一种指导，所述各构件在功能和布置方面仍然可以有很多可选变化，只要不背离权利要求书的保护范围即可。

Claims (12)

1.一种三点式安全带座椅骨架结构，包括靠背骨架总成和座垫骨架总成，所述靠背骨架总成至少包括一呈U字形的靠背弯管和固定在所述靠背弯管的第一侧直管上端的安全带上固定部件，所述座垫骨架总成至少包括平行设置的第一、二侧座垫壁板，所述靠背弯管的第一侧直管和第二侧直管的下端通过转轴分别铰接在第一、二侧座垫壁板的后端上，在第一侧座垫壁板上安装有安全带下固定部件，在第二侧座垫壁板上安装有安全带锁扣，在所述靠背弯管的第二侧直管的下部内侧固定有靠背弯管内包钣金件，其特征在于，所述靠背骨架总成还包括靠背弯管加强板和靠背弯管后外包钣金件，所述靠背弯管加强板固定在所述靠背弯管的第一侧直管前侧上，所述靠背弯管后外包钣金件固定在所述靠背弯管的第一侧直管后侧上。

2.如权利要求1所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述靠背弯管的第一、二侧直管最下端各自通过螺栓与气弹簧的一端连接，两个气弹簧的另一端固定在所述第一、二侧座垫壁板上，依靠两个气弹簧的驱动所述靠背弯管绕所述转轴的中心点翻转。

3.如权利要求1或2所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述靠背弯管加强板为横截面呈U字形钣金件，靠背弯管后外包钣金件也为横截面呈U字形钣金件。

4.如权利要求2所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，在所述横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的两槽壁与所述靠背弯管D的第一侧直管焊接面积不变的情况下，所述横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的横截面高度随着计算位置与安全带上固定点之间的距离X增大而而逐渐变大，即横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板与靠背弯管的第一侧直管之间共同组成的截面的面积，越接近所述转轴的中心点越大。

5.如权利要求4所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述计算位置与安全带上固定点之间的距离X与所述横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的横截面高度之间可以用以下曲线函数式表示：

$X=(2t\·h^3+3\mathrm{tl}{h}^2+{6\mathrm{lt}}^2)*(3h+t)*\left(\frac{\mathrm{\σ}}{F}\right)/(2*h^2\·t+l\·t(2h+t))\·$

其中，X为计算位置与安全带上固定点之间的距离，t为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的壁厚，L为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板最大宽度，h为横截面呈U字形钣金件的靠背弯管加强板的横截面高度，F为靠背弯管受到安全带上固定部件施加的向前的拉力，一般为常数，即F=3300N，σ为U字形钣金件所选材料的屈服强度。

6.如权利要求4所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述靠背弯管后外包钣金件焊接在所述靠背弯管的第一侧直管后侧下部位置。

7.如权利要求4所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述靠背弯管后外包钣金件的长度长于所述靠背弯管内包钣金件的长度但短于所述靠背弯管加强板的长度。

8.如权利要求7所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述靠背弯管后外包钣金件的长度为所述靠背弯管加强板的长度的30%～40%。

9.如权利要求4所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述靠背弯管后外包钣金件与所述靠背弯管加强板接触部位焊接连接。

10.如权利要求4所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，在所述靠背弯管后外包钣金件和所述靠背弯管加强板上均设置有让位于所述转轴的缺口部。

11.如权利要求4所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，在所述第一、二侧座垫壁板的后端上设置有第一、第二硬挡点，所述第一、第二硬挡点位于所述转轴的下方并向靠背弯管的第一、二侧直管的转轴以下部位方向突出与靠背弯管的第一、二侧直管的转轴以下部位接触。

12.如权利要求11所述的三点式安全带座椅骨架结构，其特征在于，所述第一、二硬挡点为成型在第一、二侧座垫壁板的后端上的突起加强筋。

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