混合材料乘用车后排座椅骨架
技术领域
本实用新型涉及汽车零部件技术领域的一种座椅骨架,更确切地说,本实用新型涉及一种混合材料乘用车后排座椅骨架。
背景技术
乘用车后排座椅骨架的设计不仅关乎乘员的乘坐舒适性,而且与整车的碰撞安全性紧密相连。当碰撞发生的时候,合理的座椅结构设计能够将碰撞的能量通过有效的传力路径以及合理的断裂位置进行耗散和吸收,从而将乘员受到的伤害降到最低。
因此,如何提高乘用车后排座椅骨架的安全性逐渐成为近些年来各大汽车企业研究的热点,随着各国对汽车座椅骨架耐冲击性的关注也逐年增加,我国也推出GB15083-2006《行李位移乘客防护装置的试验方法》法规对汽车后排座椅的正碰负载安全性(变形量和破坏模式)进行了规定。但一些企业为了显著提高座椅骨架的抗冲击性,大幅度增加座椅重量,不仅导致生产成本的显著提高,而且致使汽车尾气的大量排放,带来了严重的环境污染问题。因此,在满足法规要求的前提下,保证并提高座椅结构抗冲击性能的同时进行轻量化设计就显得尤为重要。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是“在满足GB15083-2006《行李位移乘客防护装置的试验方法》法规要求下,保证后排座椅既有足够的抗冲击性能又能实现轻量化设计”的问题,提供了一种混合材料乘用车后排座椅骨架。
为解决上述技术问题,本实用新型是采用如下技术方案实现的:所述的混合材料乘用车后排座椅骨架由1号座椅骨架与2号座椅骨架组成;所述的1号座椅骨架由1号矩形边框与1号骨架背板组件组成,1号骨架背板组件安装在1号矩形边框之中,1号矩形边框与1号骨架背板组件连成一体。
所述的1号骨架背板组件包括1号骨架背板与1号加强筋组件,1号加强筋组件包括1号第一条横筋、1号第二条横筋、1号第三条横筋、1号第四条横筋、1号第五条横筋、1号第六条横筋、1号左外侧斜筋、1号左内侧斜筋、1号右外侧斜筋、1号右内侧斜筋,1号第一条竖筋、1号第二条竖筋、1号第三条竖筋、1号第四条竖筋、1号第五条竖筋、1号人字左侧板、1号人字右侧板与人字加强筋。
所述的人字加强筋由1号人字中上板、1号人字左上板与1号人字右上板组成。
1号人字中上板的下端和1号人字左上板与1号人字右上板的上端连成一体成人字加强筋并沿1号骨架背板长度方向安装在1号骨架背板的中心位置处,1号人字中上板通过1号人字左侧板与1号人字右侧板和1号骨架背板连成一体,1号人字左上板通过1号左外侧斜筋与1号左内侧斜筋和1号骨架背板连成一体,1号人字右上板通过1号右外侧斜筋与1号右内侧斜筋和1号骨架背板连成一体;1号第一条竖筋设置在1号人字左侧板的左侧;1号第二条竖筋、1号第三条竖筋、1号第四条竖筋与1号第五条竖筋设置在1号人字右侧板的右侧;1号第一条横筋水平地设置在1号靠背锁模块的两侧;1号第二条横筋、1号第三条横筋与1号第四条横筋水平地设置在1号第一条竖筋和1号第三条竖筋之间,并且贯穿1号人字左侧板与1号人字右侧板;1号第五条横筋与1号第六条横筋水平地设置在1号人字右侧板的右侧,并与1号人字右侧板相交。
技术方案中所述的1号第一条竖筋、1号人字左侧板、1号人字右侧板与1号第三条竖筋彼此平行且平行于1号矩形边框的3号垂直边框中的左、右垂直边框,1号第一条竖筋、1号人字左侧板、1号人字右侧板与1号第三条竖筋又垂直于1号骨架背板,1号第一条竖筋、1号人字左侧板、1号人字右侧板与1号第三条竖筋对称地设置在1号骨架背板长度方向对称线的两侧,1号人字左侧板与1号人字右侧板上端与1号矩形边框的1号靠背锁模块长度方向的内侧壁相连接,1号第一条竖筋与1号第三条竖筋上端和1号矩形边框中上矩形边框的2号垂直边框连成一体,1号人字左侧板、1号人字右侧板与1号第三条竖筋的下端与1号第六条横筋相连接,1号第一条竖筋的下端与1号第四条横筋的左端相连接,1号第二条竖筋、1号第四条竖筋与1号第五条竖筋相互平行地设置在1号第四条横筋与1号第六条横筋之间并相连接,1号第二条竖筋设置在1号人字右侧板与1号第三条竖筋之间,1号第四条竖筋与1号第五条竖筋设置在1号第三条竖筋的右侧。
技术方案中所述的1号第一条横筋、1号第二条横筋、1号第三条横筋、1号第四条横筋、1号第五条横筋与1号第六条横筋从上至下相互平行地设置在1号骨架背板上,并皆与1号矩形边框的3号垂直边框的上、下垂直边框平行,1号第一条横筋左、右端依次和1号第一条竖筋与1号第三条竖筋相连接,中间的断开端依次和1号矩形边框的1号靠背锁模块的左、右侧壁连接,1号第二条横筋、1号第三条横筋与1号第四条横筋的左端和1号第一条竖筋相连接,1号第二条横筋、1号第三条横筋的右端和1号第三条竖筋相连接,1号第四条横筋的右端与1号矩形边框的3号垂直边框的右垂直边框相连接,1号第五条横筋与1号第六条横筋的左端和1号人字右侧板相连接,1号第五条横筋与1号第六条横筋的右端和1号矩形边框的3号垂直边框的右垂直边框相连接。
技术方案中所述的1号左外侧斜筋、1号左内侧斜筋、1号右内侧斜筋及1号右外侧斜筋对称地设置在1号骨架背板下半部分的长度方向对称线的两侧,1号左外侧斜筋与1号右外侧斜筋的上端依次和1号人字左侧板与1号人字右侧板的底端相连接,1号左内侧斜筋与1号右内侧斜筋的上端连接,1号左外侧斜筋与1号左内侧斜筋相互平行,1号右外侧斜筋与1号右内侧斜筋相互平行,1号左内侧斜筋的顶端和1号人字右侧板的底端相连接,1号右内侧斜筋的顶端和1号人字左侧板的底端相连接。
人字加强筋与1号骨架背板平行,人字加强筋的周边分别与1号人字左侧板的顶端、1号靠背锁模块的内侧壁、1号人字右侧板的顶端、1号右外侧斜筋的顶端、1号矩形边框中右下角的2号水平边框的2号倒角、1号右内侧斜筋的顶端、1号左内侧斜筋的顶端、1号矩形边框中左下角的2号水平边框的2号倒角与1号左外侧斜筋的顶端相连接。
技术方案中所述的1号第一条横筋、1号第二条横筋、1号第三条横筋、1号第四条横筋、1号第五条横筋、1号第六条横筋、1号左外侧斜筋、1号左内侧斜筋、1号右外侧斜筋、1号右内侧斜筋、1号第一条竖筋、1号第二条竖筋、1号第三条竖筋、1号第四条竖筋、1号第五条竖筋、1号人字左侧板、1号人字右侧板、1号人字中上板、1号人字左上板与1号人字右上板的横截面皆为矩形,结构尺寸相同;矩形的横截面长度即加强筋的高度为24mm,矩形的横截面宽度即加强筋的厚度为3mm。1号第四条横筋、1号第六条横筋与人字加强筋,即1号第四条横筋、1号第六条横筋、1号人字中上板、1号人字左上板及1号人字右上板采用玻璃纤维连续纤维复合材料,其余的加强筋采用玻璃纤维长纤维复合材料。
技术方案中所述的2号座椅骨架由2号矩形边框与2号骨架背板组件组成,2号骨架背板组件安装在2号矩形边框之中,2号矩形边框与2号骨架背板组件连成一体。所述的2号骨架背板组件包括2号骨架背板与2号加强筋组件,2号加强筋组件包括2号第一条竖筋、2号第二条竖筋、2号第三条竖筋、2号第四条竖筋、2号第五条竖筋、2号第六条斜竖筋、2号第七条斜竖筋、2号第八条竖筋、2号第九条竖筋、2号第一条横筋、2号第二条横筋、2号第三条横筋、2号第四条横筋、2号第五条横筋、半人字加强筋板、2号左外侧斜筋、2号左内侧斜筋、2号右内侧斜筋、2号右外侧斜筋、2号人字左侧板与2号人字右侧板;其中:半人字加强筋板由2号人字中上板与2号人字左上板组成。
相互平行的2号人字左侧板与2号人字右侧板相对于2号座椅骨架长度中心轴线对称地设置在2号骨架背板上,并垂直于2号骨架背板,2号左外侧斜筋与2号左内侧斜筋设置在2号骨架背板下半区域的左侧,并垂直于2号骨架背板,2号左外侧斜筋与2号左内侧斜筋的上端依次和2号人字左侧板与2号人字右侧板的下端相连接,2号左外侧斜筋与2号左内侧斜筋的下端依次和2号矩形边框左下角的5号垂直边框的倒角两端相连接,2号右内侧斜筋与2号右外侧斜筋设置在2号骨架背板下半区域的右侧,并垂直于2号骨架背板,2号右内侧斜筋与2号右外侧斜筋的上端依次和2号左内侧斜筋与2号人字右侧板的下端相连接,2号右内侧斜筋与2号右外侧斜筋的下端依次和2号矩形边框右下角的5号垂直边框的倒角两端相连接。
相互平行的2号第一条竖筋、2号第二条竖筋、2号第三条竖筋、2号第四条竖筋、2号第五条竖筋设置在2号人字左侧板与2号左外侧斜筋的左侧,并与2号人字左侧板平行,相互平行的2号第八条竖筋、2号第九条竖筋设置在2号人字右侧板的右侧,并与2号人字右侧板平行;2号第六条竖斜筋、2号第七条竖斜筋分别与2号靠背锁两侧面位于同一平面;2号第一条横筋设置在2号靠背锁模块的两侧,并与2号矩形边框中的6号垂直边框的上、下两垂直边框平行;相互平行的2号第二条横筋与2号第三条横筋设置在2号人字左侧板与2号人字右侧板的两侧,并与2号第一条横筋平行;2号第四条横筋与2号第五条横筋设置在2号左外侧斜筋的左侧,并与上方的2号第三条横筋平行。
技术方案中所述的2号第三条横筋与2号第五条横筋之间的右侧设置有第一条小斜筋,第一条小斜筋与2号第四条横筋相交,第一条小斜筋的上端与2号第五条竖筋的下端相连接,第一条小斜筋的下端与2号第五条横筋的右端相连接;2号第二条横筋和2号第三条横筋之间,并分别于2号第一条竖筋与2号第二条竖筋、2号第二条竖筋与2号第三条竖筋和2号第三条竖筋与2号第四条竖筋之间布置结构相同的交叉筋;2号右内侧斜筋与2号右外侧斜筋之间设置有第一条短斜筋与第二条短斜筋,第一条短斜筋与第二条短斜筋相互平行,并且垂直于2号右内侧斜筋与2号右外侧斜筋,在2号人字左侧板、2号人字右侧板、2号左外侧斜筋与2号左内侧斜筋上安装有半人字加强筋板,即安装有2号人字中上板和2号人字左上板。
技术方案中所述的2号人字左侧板的上端与2号靠背锁模块的内侧壁相连接,2号人字左侧板的下端与2号左外侧斜筋的上端相连接,2号人字右侧板的上端与2号靠背锁模块的内侧壁相连接,2号人字右侧板的下端与2号右外侧斜筋的上端相连接,2号第一条竖筋、2号第二条竖筋与2号第三条竖筋的上端和2号第二条横筋相连接,2号第一条竖筋、2号第二条竖筋与2号第三条竖筋的下端和2号第五条横筋相连接,2号第四条竖筋与2号第五条竖筋的上端和2号矩形边框中5号垂直边框的上边框相连接,2号第四条竖筋的下端与2号第五条横筋相连接,2号第五条竖筋的下端与2号第三条横筋相连接,2号第六条斜竖筋的上端与2号靠背锁模块的左侧壁的下端相连接,2号第六条斜竖筋的下端与2号第三条横筋相连接,2号第七条斜竖筋的上端与2号靠背锁模块的右侧壁的下端相连接,2号第七条斜竖筋的下端与2号第三条横筋相连接,2号第八条竖筋与2号第九条竖筋的上端与2号矩形边框中5号垂直边框的上边框相连接,2号第八条竖筋与2号第九条竖筋的下端和2号第七条斜竖筋右侧的2号第三条横筋相连接;
2号第一条横筋的左端与2号第四条竖筋相连接,2号第一条横筋的右端与2号第九条竖筋相连接,2号第一条横筋的中间断开端分别和2号靠背锁模块的左、右侧壁相连接,2号第二条横筋的左端与2号矩形边框中5号垂直边框的左边框相连接,2号第二条横筋的右端与2号第九条竖筋相连接,2号第二条横筋的中间断开端分别和2号人字左侧板与2号人字右侧板相连接,2号第三条横筋的左端与2号矩形边框中5号垂直边框的左边框相连接,2号第三条横筋的中间断开点分别和2号人字左侧板与2号人字右侧板相连接,2号第四条横筋与2号第五条横筋的左端和2号矩形边框中5号垂直边框的左边框相连接,2号第四条横筋与2号第五条横筋的右端和2号左外侧斜筋相连接。
技术方案中所述的2号第一条竖筋、2号第二条竖筋、2号第三条竖筋、2号第四条竖筋、2号第五条竖筋、2号第六条斜竖筋、2号第七条斜竖筋、2号第八条竖筋、2号第九条竖筋、2号第一条横筋、2号第二条横筋、2号第三条横筋、2号第四条横筋、2号第五条横筋、半人字加强筋板、2号左外侧斜筋、2号左内侧斜筋、2号右内侧斜筋、第一条小斜筋、交叉筋、第二条短斜筋、第一条短斜筋、2号右外侧斜筋、2号人字左侧板与2号人字右侧板的横截面皆为矩形,结构尺寸相同,矩形的横截面长度即加强筋的高度为24mm,矩形的横截面宽度即加强筋的厚度为3mm。
2号第二条横筋的左段横筋、2号第三条横筋左段横筋、2号第五条横筋、半人字加强筋板、第二条小斜筋、第三条小斜筋、2号右内侧斜筋及2号右外侧斜筋皆采用玻璃纤维连续纤维复合材料,其余加强筋采用玻璃纤维长纤维复合材料。
技术方案中所述的1号座椅骨架与2号座椅骨架并排地安装在乘用车上的1号台车部件、2号台车部件与3号台车部件上,更确切地说,1号座椅骨架的左下角通过1号安装耳板与1号地铰的一端螺栓连接,1号地铰的另一端与1号台车部件固定连接;1号座椅骨架的右下角与2号座椅骨架的左下角通过1号安装孔与2号安装孔安装在中间地铰的一端上,中间地铰的另一端与固定地铰的一端固定连接,固定地铰的另一端与2号台车部件的一端固定连接;2号座椅骨架的右下角通过2号安装耳板与2号地铰的一端螺栓连接,2号地铰的另一端与3号台车部件的一端固定连接。1号座椅骨架与2号座椅骨架之间水平距离为32mm。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
1.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架根据不同受力部位,采用两种复合材料各行布置,分别为玻璃纤维长纤维复合材料及玻璃纤维连续纤维复合材料,综合两种复合材料的多种优良性质,远远优越于传统座椅背板采用的金属材料以及采用的单一的复合材料。
2.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架采用的全塑混杂结构可以采用单级注射,或压机成型工艺制备。因此,相应的模具同时是成型模具。减少成型时间和加工成本。
3.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架参考拓扑优化、尺寸优化及生产工艺可行性综合考虑设计加强筋,使得座椅背板厚度大大减低,满足法规要求的同时能够减轻质量。
4.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架在加强筋布置方面采用垂直交叉式结构,既有平行于背板结构的加强筋又有垂直于背板的加强筋,具有更加显著的加强效果。
5.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架的加强筋采用两种材料布置,且两者交叉分配,使材料性能分布均匀。
6.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架在发生和行李块碰撞过程中,该混合式复合材料座椅背板发生的最大变形处的位移远远小于同等冲击下的传统金属材料和单一复合材料,若当发生碰撞时,会对车内乘员起到极大程度的保护作用。
7.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架与现有的连接装置相兼容,不需要对连接和安装装置进行重新设计制作,具有方便简洁性。
8.本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架针对GB15083—2006《行李位移乘客防护装置的试验方法》法规的要求,与传统金属及单一复合材料座椅结构相比,在满足要求的前提下,有效地减低了座椅的变形量,也将座椅骨架的质量保持在7~8Kg,较大程度地降低了整车质量。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
图1为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中1号座椅骨架的轴测投影图;
图2为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中1号座椅骨架左下底脚处拆去1号人字左上板后内部结构示意图;
图3为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中2号座椅骨架的轴测投影图;
图4为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架装配后1号座椅骨架与2号座椅骨架相对位置关系的轴测投影图;
图5-a为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架的主视图;
图5-b为图5-a中A-A处剖面的放大视图;
图5-c为图5-a中B-B处剖面的放大视图;
图5-d为图5-a中C-C处剖面的放大视图;
图6为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中加强筋横截面剖面的放大视图;
图7-a为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中1号座椅骨架左下角的安装耳板结构组成的主视图;
图7-b为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中1号座椅骨架左下角的安装耳板结构组成的右视图;
图7-c为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中1号座椅骨架左下角的安装耳板结构组成的俯视图;
图7-d为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架中1号座椅骨架左下角的安装耳板结构组成的后视图;
图8-a为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架安装连接的金属的中间地铰结构组成的主视图;
图8-b为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架安装连接的金属的中间地铰结构组成的左视图;
图8-c为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架安装连接的金属的中间地铰结构组成的俯视图;
图9为本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架台车试验时减速度曲线图;
图中:1.2号水平边框,2.2号垂直边框,3.3号水平边框,4.3号垂直边框,5.1号骨架背板,6.1号人字左上板,7.1号上筋,8.1号中筋,9.1号安装耳板,10.1号下筋,11.1号左内侧斜筋,12.1号右外侧斜筋,13.1号安装孔,14.1号水平边框,15.1号垂直边框,16.1号第六条横筋,17.1号第三条竖筋,18.1号第4条竖筋,19.1号第5条竖筋,20.1号第五条横筋,21.1号第二条竖筋,22.1号第四条横筋,23.1号第三条横筋,24.1号人字右侧板,25.1号第二条横筋,26.1号第一条横筋,27.1号把手安装孔,28.1号靠背锁模块,29.1号第一条竖筋,30.1号倒角,31.2号倒角,32.5号垂直边框,33.6号水平边框,34.6号垂直边框,35.2号第一条竖筋,36.交叉筋,37.2号第三条横筋,38.2号第二条竖筋,39.2号第四条横筋,40.2号第三条竖筋,41.2号第五条横筋,42.2号第四条竖筋,43.2号安装孔,44.2号人字左上板,45.2号左内侧斜筋,46.2号安装耳板,47.2号中筋,48.2号上筋,49.第二条短斜筋,50.2号右内侧斜筋,51.第一条短斜筋,52.2号右外侧斜筋,53.2号人字右侧板,54.2号第七条斜竖筋,55.2号第八条竖筋,56.2号第九条竖筋,57.5号水平边框,58.4号垂直边框,59.4号水平边框,60.2号第一条横筋,61.2号靠背锁模块,62.2号把手安装孔,63.2号第六条斜竖筋,64.2号第五条竖筋,65.第一条小斜筋,66.2号第二条横筋,67.2号骨架背板,68.1号地铰,69.1号台车部件,70.固定地铰,71.中间地铰,72.2号台车部件,73.3号台车部件,74.2号地铰。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
参阅图4与图5-a,本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架为分体式结构件,即本实用新型所述的混合材料乘用车后排座椅骨架由1号座椅骨架与2号座椅骨架组成;1号座椅骨架与2号座椅骨架并排地安装在乘用车上的1号台车部件69、2号台车部件72与3号台车部件73上,更确切地说,1号座椅骨架与2号座椅骨架采用螺栓并排地安装在乘用车上的1号地铰68、中间地铰71与2号地铰74上为固定连接,实施例中1号座椅骨架与2号座椅骨架之间水平距离为32mm。
参阅图1与图3,所述的1号座椅骨架与2号座椅骨架皆为矩形的薄板类结构件,1号座椅骨架与2号座椅骨架的结构组成基本相同,1号座椅骨架与2号座椅骨架皆由矩形边框与骨架背板组件组成,即1号座椅骨架由1号矩形边框与1号骨架背板组件组成,1号骨架背板组件位于1号矩形边框之中,1号矩形边框与1号骨架背板组件之间连成一体;2号座椅骨架由2号矩形边框与2号骨架背板组件组成,2号骨架背板组件位于2号矩形边框之中,2号矩形边框与2号骨架背板组件之间连成一体;1号座椅骨架与2号座椅骨架的长度相等,宽度不等,1号座椅骨架的宽度小于2号座椅骨架的宽度,本实用新型的实施例中1号座椅骨架的外形几何尺寸为长580mm×宽365mm,2号座椅骨架的外形几何尺寸为长580mm×宽650mm。
参阅图1与图5-b,为了加强1号座椅骨架与2号座椅骨架的强度与刚度,1号矩形边框与2号矩形边框皆设置成薄板折叠式等截面壳体结构件,1号骨架背板组件中的1号骨架背板5与2号骨架背板组件中的2号骨架背板67的同一侧(前)面上从左到右、从上到下合理地布置有加强筋。
所述的1号矩形边框与2号矩形边框皆设置成薄板折叠式等截面壳体结构件是指:1号矩形边框由外向内依次设置有矩形的1号水平边框14、矩形的1号垂直边框15、矩形的2号水平边框1、矩形的2号垂直边框2、矩形的3号水平边框3与矩形的3号垂直边框4。
1号水平边框14与3号水平边框3位于2号水平边框1的两侧,1号水平边框14与3号水平边框3平行共面,1号水平边框14与3号水平边框3同和2号水平边框1平行;1号垂直边框15、2号垂直边框2与3号垂直边框4相互平行,1号垂直边框15与2号垂直边框2位于2号水平边框1的两侧,并同处于2号水平边框1的下边,3号垂直边框4位于3号水平边框3内端的下边;1号水平边框14内端与1号垂直边框15的下端连成一体并为垂直连接,1号垂直边框15的上端与2号水平边框1的外端连成一体并为垂直连接,2号水平边框1的内端与2号垂直边框2的上端连成一体并为垂直连接,2号垂直边框2的下端与3号水平边框3的外端连成一体并为垂直连接,3号水平边框3的内端与3号垂直边框4的上端连成一体并为垂直连接,3号垂直边框4的下端与1号骨架背板5周边连成一体并为垂直连接。
本实用新型的实施例中1号水平边框14的宽度为7mm,向前凸起的1号垂直边框15的高度为17mm,2号水平边框1的宽度为20mm,2号垂直边框2的高度为17mm,3号水平边框3的宽度为23mm,3号垂直边框4的厚度为7mm。
参阅图1与图5-c,考虑到座椅把手的安置,1号座椅骨架的1号矩形边框中的顶部边框的中间处设置有1号靠背锁模块28。
所述的1号靠背锁模块28为空心的四棱锥台形的壳体结构件,1号靠背锁模块28底端大上端小,1号靠背锁模块28的宽度方向的棱锥台两侧壁和1号矩形边框中的顶部边框相交并连成一体,1号靠背锁模块28的长度方向的棱锥台内侧壁与1号骨架背板5相交并连成一体,1号靠背锁模块28的外侧壁即为1号垂直边框15的一部分,1号靠背锁模块28厚度方向的即与1号骨架背板5平行的台面中间处设置两个结构相同的用于安装把手的1号安装孔27。经过有限元受力分析,把手周围为主要受力区域,故将安装把手的部分台面设置成矩形部分,该矩形部分采用强度性能较好、质量较轻的玻璃纤维复合连续纤维的材料制成,1号靠背锁模块28的其余部分皆采用玻璃纤维复合长纤维的材料制成。
本实用新型的实施例中的1号靠背锁模块28左侧壁底端距离1号座椅骨架的最左边缘为135mm,1号背靠锁模块28整体尺寸底部为90mm×90mm,顶部尺寸为80mm×80mm,1号靠背锁模块28的高(厚)度为37mm。两个结构相同的1号安装孔27中上方的1号安装孔27与1号背靠锁模块28顶端距离20mm,两个结构相同的1号安装孔27之间相距50mm。1号靠背锁模块28的安装把手的中间矩形部分的长度与整个1号靠背锁模块28顶端台面的长度相同,中间矩形部分处于1号靠背锁模块28顶端台面宽度的正中间处,实施例中该矩形部分的宽度为37mm,该中间矩形部分厚度设置为3mm,其余采用玻璃纤维复合长纤维材质的部分的厚度设置为5mm。
参阅图2,1号座椅骨架底部的左侧即在2号水平边框1的直角连接处设置成1号倒角30的结构,该倒角的两端点与相邻的两直角边交点的距离皆为37mm,在3号水平边框3的直角连接处也相应设计成2号倒角31的结构,倒角的两端点与其相邻的两直角边交点的距离皆为16mm。考虑结构的对称性以及1号座椅骨架右下角与中间地铰71的连接强度,在1号骨架背板5底部的另一侧也设置两个完全一样的倒角结构。
通过仿真模拟得知碰撞试验装置中的行李块(GB15083—2006《行李位移乘客防护装置的试验方法》法规要求中的碰撞试验)与1号座椅骨架右半侧中间位置接触处为最严重受力区域,故在1号骨架背板5上设置多种形式及不同材料的加强筋,以不同程度地增强1号座椅骨架的抗冲击性能。
1号骨架背板组件包括1号骨架背板5与1号加强筋组件,其中1号加强筋组件包括1号第一条横筋26、1号第二条横筋25、1号第三条横筋23、1号第四条横筋22、1号第五条横筋20、1号第六条横筋16、1号左外侧斜筋、1号左内侧斜筋11、1号右外侧斜筋12、1号右内侧斜筋,1号第一条竖筋29、1号第二条竖筋21、1号第三条竖筋17、1号第四条竖筋18、1号第五条竖筋19,1号人字左侧板、1号人字右侧板24、1号人字中上板、1号人字左上板6、1号人字右上板。
1号座椅骨架的加强筋设置形式根据试验碰撞拓扑优化云图分析结果而定。首先在1号骨架背板5上设置两条竖筋及两条人字的侧板:从左到右的顺序分别为1号第一条竖筋29、1号人字左侧板、1号人字右侧板24与1号第三条竖筋17,四条竖筋彼此平行且平行于1号矩形边框的3号垂直边框4中的左、右垂直边框,又垂直于1号骨架背板5,其中1号人字左侧板、1号人字右侧板24与1号第三条竖筋17终止于1号骨架背板5中间位置的同一水平线上,1号人字左侧板、1号人字右侧板24的上端终止于1号靠背锁模块28的长度方向的棱锥台内侧壁,1号第一条竖筋29与1号第三条竖筋17上端和1号矩形边框中上矩形边框的2号垂直边框2连成一体;1号人字左侧板、1号人字右侧板24与1号第三条竖筋17的长度皆大于1号第一条竖筋29。
六条横筋的布置为从上到下分别为1号第一条横筋26、1号第二条横筋25、1号第三条横筋23、1号第四条横筋22、1号第五条横筋20与1号第六条横筋16。六条横筋彼此平行且皆与3号垂直边框4的上、下两垂直边框平行,同时都垂直于1号背板骨架5,除了1号第一条横筋26外的其余5条横筋皆和1号人字两侧板即1号人字左侧板与1号人字右侧板24垂直相交布置。以1号座椅骨架长度方向的中间对称面为基准,在1号座椅骨架的下半部分对称地设置斜筋,从左至右分别为1号左外侧斜筋、1号左内侧斜筋11、1号右内侧斜筋以及1号右外侧斜筋12。1号左外侧斜筋与1号右外侧斜筋12的上端依次和1号人字左侧板与1号人字右侧板24底端相连接,为了加强1号座椅背板的抗冲击性能,1号左内侧斜筋11与1号右内侧斜筋的上端成交叉式布置,1号左外侧斜筋与1号左内侧斜筋11相互平行,1号右外侧斜筋12与1号右内侧斜筋相互平行,其中1号左内侧斜筋11的顶端和1号人字右侧板24的底端连接,1号右内侧斜筋的顶端和1号人字左侧板的底端连接。
人字加强筋包括1号人字中上板、1号人字左上板以及1号人字右上板,该人字加强筋与1号骨架背板5平行,人字加强筋的周边分别与1号人字左侧板的顶端、1号人字右侧板24的顶端、1号左外侧斜筋的顶端、1号右外侧斜筋12的顶端、1号左内侧斜筋11的顶端、1号右内侧斜筋的顶端、1号靠背锁模块28内侧壁、1号矩形边框中的2号水平边框1的1号倒角31相连接,形成一体式加强筋结构。
本实用新型的实施例中的1号第一条竖筋29起始于2号垂直边框2的上边框,终止端距上边框为173mm,并且和1号座椅骨架长度方向中心轴线的平行距离为75.5mm;位于右侧的1号第三条竖筋17与该中心轴线也相距75.5mm,亦起始于2号垂直边框2的上边框,终止端距上边框为235mm,即和1号第四条横筋22垂直相交;1号人字左侧板和中心轴线的平行距离为18.5mm,起始于1号靠背锁模块28的内侧壁,终止端距2号垂直边框2的上边框为235mm,即和1号第四条横筋22垂直关系;1号人字右侧板24与1号人字左侧板是关于1号座椅骨架长度方向中心轴线对称布置。1号第一条横筋26与3号垂直边框4的上边框平行设置,实施例中的平行距离为16mm,左端起始于1号第一条竖筋29内侧,右端终止于1号第三条竖筋17的内侧;1号第一条横筋26中间断开两端依次和1号靠背锁模块28的左侧壁与1号靠背锁模块28的右侧壁连接;1号第二条横筋25相对于1号第一条横筋26为平行设置,实施例中两者的平行距离为44mm,1号第二条横筋25的左端与1号第一条竖筋29的内侧连接,1号第二条横筋25的右端与1号第三条竖筋17的内侧连接,1号第二条横筋25的中间处(断开两端)依次和1号人字左侧板与1号人字右侧板24垂直相交连接。1号第三条横筋23的起始端、中间处与终止端的连接关系和1号第二条横筋25的连接关系相同,实施例中沿座椅长度方向1号第三条横筋23和1号第二条横筋25的平行距离为45mm;1号第四条横筋22与1号第三条横筋23的平行距离为45mm,1号第四条横筋22的左端与1号第一条竖筋29的内侧垂直连接,右端和3号垂直边框4的右边框与2号垂直边框2的右边框垂直连接;1号第五条横筋20与1号第六条横筋16的平行距离为31mm,1号第五条横筋20与1号第六条横筋16的左端与1号人字右侧板24内侧连接,1号第五条横筋20与1号第六条横筋16的右端皆和3号垂直边框4的右边框与2号垂直边框2的右边框的内侧垂直连接;1号左外侧斜筋底端与左端2号倒角31上端点相连,1号左内侧斜筋11底端与2号倒角31另一端点相连接;1号座椅骨架右侧的两条斜筋(1号右内侧斜筋与1号右外侧斜筋12)与左侧的两斜筋(1号左外侧斜筋与1号左内侧斜筋11)是关于1号座椅骨架长度方向中心轴线对称布置,四条斜筋底端与2号垂直边框2、3号垂直边框4的内侧相连并形成一体;实施例中所有加强筋的高度为24mm,厚度皆为3mm,其断面都为矩形截面,如图6所示,而四周边框及1号骨架背板5厚度均为5mm。由于受力的不同,材料的布置也有所不同。以1号人字右侧板24为分界,右端的1号第四条横筋22和1号第六条横筋16以及整个人字加强筋,即1号人字中上板、1号人字左上板6以及1号人字右上板采用玻璃纤维连续纤维复合材料,其余加强筋及1号座椅骨架其它结构都采用玻璃纤维长纤维复合材料。
参阅图1、图7-a至图7-d,1号座椅骨架的左下底脚处设置有突起的与1号台车部件69中的1号地铰68相连接的1号安装耳板9。
所述的1号安装耳板9为一个近似三角形的壳体结构件,1号安装耳板9由三角形平板与加强筋板网组成。
三角形平板小端设置成半圆形板,半圆形板中心处设置有安装通孔,三角形平板的大端即安装通孔右侧设置有加强筋板网,加强筋板网由4条横向筋板与3条竖向筋板组成交叉式加强筋板网。
1号安装耳板9的大端的右端面与三角形平板的里侧面位于1号矩形边框左下角中的1号水平边框14的最外侧,并与之垂直相连成一体,三角形平板在里侧。为了加强1号安装耳板9与1号矩形边框连接的牢固性,安装在1号矩形边框长度方向的1号安装耳板9与1号矩形边框之间设置了1号上筋7、1号中筋8以及位于三角形平板里侧面与1号倒角30之间的1号下筋10,该下筋10与1号垂直边框15中的下边框在同一平面上,每条加强筋皆是采用圆弧形板状与1号座椅骨架连成一体。
1号座椅骨架的右端底脚即1号矩形边框的右下角处设置了右下角1号安装孔13,1号安装孔13的孔心距3号垂直边框4两个(长度与宽度)方向的距离皆为22mm。
本实用新型的实施例中的2号座椅骨架的整体几何尺寸为长580mm×宽650mm。2号座椅骨架的2号矩形边框中的顶部边框的中间处设置有2号靠背锁模块61,所述的2号靠背锁模块61为空心的四棱锥台形的壳体结构件,2号靠背锁模块61的底端大上端小,2号靠背锁模块61的宽度方向的棱锥台两侧壁和2号矩形边框中的顶部边框相交并连成一体,2号靠背锁模块61的长度方向的棱锥台内侧壁与2号骨架背板67相交并连成一体,2号靠背锁模块61的外侧壁即为1号矩形边框的一部分,2号靠背锁模块61厚度方向的即与2号骨架背板67平行的台面中间处设置两个结构相同的安置把手的2号把手安装孔62,同样考虑强度问题,安装把手的部分台面设置成台面中间矩形区域,台面中间矩形区域采用长纤维复合材料制成。
实施例中2号靠背锁模块61的左侧壁底端距2号座椅骨架的最左边缘为256mm,2号靠背锁模块61底部尺寸为138mm×108mm,顶部尺寸为125mm×95mm,2号靠背锁模块61的高度为37mm。2号靠背锁模块61上的上端的2号把手安装孔62与2号靠背锁模块61台面的顶端的距离为19mm,两孔之间相距66mm。台面中间矩形区域长度与整个2号靠背锁模块61台面的长度相同,宽度处于2号靠背锁模块61台面宽度正中间58mm处,台面中间矩形厚度设置为3mm,由于2号座椅骨架受力面积较大,故2号靠背锁61的其他部位厚度设置为7mm。
2号座椅骨架中的2号矩形边框的结构尺寸与1号座椅骨架中的1号矩形边框的结构尺寸基本相同,即2号矩形边框的横截面是等截面的,并和1号矩形边框的横截面相同,只是2号矩形边框的宽度大于1号矩形边框的宽度。2号座椅骨架中的2号骨架背板组件包括2号骨架背板67与2号加强筋组件,2号加强筋组件包括5条2号横筋,即从上至下为2号第一条横筋(左横筋及右横筋)60、2号第二条横筋66、2号第三条横筋37、2号第四条横筋39以及2号第五条横筋41,5条2号横筋彼此平行,且皆平行于2号矩形边框中的上下边框,或者说,5条2号横筋皆与2号矩形边框中的6号垂直边框34的上、下两垂直边框平行,5条2号横筋皆垂直于2号骨架背板67。
2号加强筋组件还包括9条2号竖筋,从左至右分别为2号第一条竖筋35、2号第二条竖筋38、2号第三条竖筋40、2号第四条竖筋42、2号第五条竖筋64、2号第六条斜竖筋63、2号第七条斜竖筋54、2号第八条竖筋55以及2号第九条竖筋56。除两条斜竖筋外的7条2号竖筋彼此平行,且平行于2号矩形边框中的6号垂直边框34左边框,又垂直于2号骨架背板67。在2号第六条斜竖筋63与2号第七条斜竖筋54之间布置2号人字左侧板和2号人字右侧板53,2号人字左侧板和2号人字右侧板53相对于2号座椅骨架长度中心轴线对称设置,两条侧板与竖筋平行,且垂直于2号骨架背板67;第一条小斜筋65位于2号第三条横筋37和2号第五条横筋41之间,且与2号第四条横筋39相交;在2号座椅骨架的2号骨架背板67的下半区域布置斜加强筋,即2号左外侧斜筋、2号左内侧斜筋45、2号右外侧斜筋52以及2号右内侧斜筋50,四条斜筋垂直于2号骨架背板67,且在2号右外侧斜筋52和2号右内侧斜筋50之间布置两条短斜筋,即第一条短斜筋51和第二条短斜筋49。两条短斜筋彼此平行,且都垂直于2号右外侧斜筋52和2号右内侧斜筋50。在左半侧两斜筋和2号人字两侧板上布置半人字加强筋板,即2号人字中上板和2号人字左上板44。最后在2号第二条横筋66和2号第三条横筋37之间,并分别于2号第一条竖筋35与2号第二条竖筋38、2号第二条竖筋38与2号第三条竖筋40和2号第三条竖筋40与2号第四条竖筋42之间布置结构相同的交叉筋36。
本实用新型的实施例中的2号人字左侧板位于2号座椅骨架长度方向的中心轴线的左侧29mm,顶端起始于2号靠背锁模块61的内侧壁,下端距离5号垂直边框32的上边框173mm;2号人字右侧板53位于2号座椅骨架长度方向的中心轴线的右侧29mm,顶端亦起始于2号靠背锁模块61的内侧壁,下端距离5号垂直边框32的上边框200mm;2号左外侧斜筋的上端与2号人字左侧板下端相连,2号左外侧斜筋的下端与5号水平边框57左下端的倒角一端相连接,并与6号垂直边框34的左边框相交成一体;2号左内侧斜筋45的上端与2号人字右侧板53的下端相连接;2号左内侧斜筋45的下端与5号水平边框57左下端的倒角另一端相连接,并与6号垂直边框34的下边框相交成一体;2号右外侧斜筋52的上端与2号人字右侧板53的下端相连接,2号右外侧斜筋52的下端与5号水平边框57右下端的倒角上端相连接,并与6号垂直边框34的右边框相交成一体;2号右内侧斜筋50是由2号右外侧斜筋52从5号水平边框57右下端的倒角上端平移至倒角的另一端点得到的,2号右内侧斜筋50的顶端与2号左内侧斜筋45的内侧相连接;第一条短斜筋51上端距离2号右外侧斜筋52顶端为140mm,第二条短斜筋49距第一条短斜筋51为130mm。
2号第一条横筋60距离5号垂直边框32上边框为73mm,2号第一条横筋左半边横筋的左端距离2号座椅骨架长度方向的中心轴线为129mm,2号第一条横筋左半边横筋的右端与2号靠背锁模块61的左侧壁连接,2号第一条横筋右半边横筋的左端与2号靠背锁模块61的右侧壁连接,2号第一条横筋右半边横筋的右端距离2号座椅骨架长度方向的中心轴线为129mm。2号第二条横筋66距离5号垂直边框32上边框为123mm,2号第二条横筋左半边横筋的左端与5号垂直边框32的左边框连接,2号第二条横筋左半边横筋的右端与2号人字左侧板连接,2号第二条横筋右半边横筋的左端与2号人字右侧板53连接,2号第二条横筋右半边横筋的右端终止于距2号人字右侧板53的100mm处,即2号第二条横筋右半边横筋的右端与2号第九条竖筋56的左侧连接;2号第三条横筋37由2号第二条横筋66向下平移至2号人字左侧板的下端得到;2号第四条横筋39距2号第三条横筋37的平行距离为31mm,而2号第五条横筋41距2号第四条横筋39的平行距离也为31mm,2号第四条横筋39与2号第五条横筋41的左端皆和5号垂直边框32的左边框连接,2号第四条横筋39与2号第五条横筋41的右侧分别和2号左外侧斜筋连接;
第一条竖筋35垂直于6号水平边框33,且与6号垂直边框34在同一水平面上;2号第二条竖筋38与第一条竖筋35平行,2号第二条竖筋38与第一条竖筋35平行距离为48mm,2号第二条竖筋38的上、下端分别和2号第二条横筋66及2号第五条横筋41连接,2号第二条竖筋38的中间处分别和2号第三条横筋37、2号第四条横筋39垂直相交,2号第二条竖筋38垂直于2号骨架背板67;2号第三条竖筋40与2号第二条竖筋38平行,2号第三条竖筋40与2号第二条竖筋38平行距离为48mm;第一条竖筋35、2号第二条竖筋38与2号第三条竖筋40的上端皆和2号第二条横筋66连接,第一条竖筋35、2号第二条竖筋38与2号第三条竖筋40的上端皆和2号第五条横筋41连接;2号第四条竖筋42的右侧面与2号第一条横筋60左端面相连接,2号第四条竖筋42的顶端与5号垂直边框32的上边框连接,2号第四条竖筋42的下端与2号第五条横筋41连接;2号第五条竖筋64与2号第四条竖筋42的平行距离为30mm,2号第五条竖筋64的顶端与5号垂直边框32的上边框连接,2号第五条竖筋64的下端与2号第三条横筋37连接;2号第六条斜竖筋63与2号靠背锁模块61左侧壁面在同一平面上,2号第六条斜竖筋63的下端与2号第三条横筋37连接;2号第七条斜竖筋54、2号第八条竖筋55分别与2号第六条斜竖筋63、2号第五条竖筋64关于2号骨架背板长度方向的中心轴线对称布置;2号第九条竖筋56和2号第一条横筋60、2号第二条横筋66与2号第三条横筋37最右端相连接,且2号第九条竖筋56的顶端与5号垂直边框32的上边框相连接,2号第九条竖筋56的下端与2号第三条横筋37连接;为了加强行李块与2号座椅背板接触处强度,设置了第一条小斜筋65,第一条小斜筋65的上端与2号第五条竖筋64的下端连接,第一条小斜筋65的下端与2号第五条横筋41最右端连接,在2号左外侧斜筋与2号左内侧斜筋45中布置第二条小斜筋和第三条小斜筋,第二条小斜筋两端外侧分别与2号第三条横筋37的右端与2号人字右侧板53的下端连接,第三条小斜筋两端外侧分别与2号第五条横筋41的右端及2号右内侧斜筋50的上端连接;在2号第二条横筋66与2号第三条横筋37之间的三个四边形中布置三个结构相同的交叉筋36,三个结构相同的交叉筋36分别设置在三个四边形中,每个四边形中的交叉筋36都是该四边形的对角线,即交叉筋36的4个外端依次和四边形的4个角连接;2号人字板由2号人字中上板与2号人字左上板44组成,2号人字板平行于2号骨架背板67,且垂直于2号人字左侧板、2号人字右侧板53、2号左外侧斜筋与2号左内侧斜筋45,人字板周边分别和2号靠背锁模块61的内侧壁、2号人字左侧板、2号人字右侧板53、2号左外侧斜筋、2号左内侧斜筋45与5号水平边框57的左边框和下边框相连。
2号座椅骨架的加强筋以及人字板厚度皆为3mm,加强筋的高度为24mm,而2号座椅骨架边框以及2号骨架背板67的厚度为7mm,但是采用的材料有所不同。其中2号第二条横筋66的左段横筋、2号第三条横筋37左段横筋、2号第五条横筋41、2号人字中上板、2号人字左上板44、第二条小斜筋、第三条小斜筋、2号右内侧斜筋50以及2号右外侧斜筋52皆采用玻璃纤维连续纤维复合材料,其余部件采用玻璃纤维长纤维复合材料。
按照GB15083—2006《行李位移乘客防护装置的试验方法》法规要求,与乘用车后排座椅骨架相连的其他装置有把手、金属卡环锁(试验装置)、中间地铰71以及两侧金属地铰(即1号地铰68与2号地铰74)。
两个金属把手通过螺栓连接方式分别固定在1号座椅骨架与2号座椅骨架的1号靠背锁模块28与2号靠背锁模块61上,而金属的卡环锁、中间地铰71则都是刚性地固定在试验台车上。
参阅图8,中间地铰71为一对镜像对称(左中间地铰与右中间地铰)的直角形板类结构件,左中间地铰与右中间地铰的底座上设置有和1号座椅骨架与2号座椅骨架固定连接的固定孔,左中间地铰与右中间地铰的支持壁上设置有和固定地铰70连接的通孔。
卡环锁套住金属把手,两个金属把手采用螺栓安装在1号座椅骨架与2号座椅骨架上端的1号把手安装孔27与2号把手安装孔62上。
1号座椅骨架与2号座椅骨架通过右下底脚与左下底脚的右下角安装孔13与左下角安装孔43和中间地铰71的底座采用螺栓连接,同时中间地铰71的支持壁与固定地铰70的一端采用螺栓固定连接,两外侧的1号地铰68与2号地铰74的上端依次和1号座椅骨架与2号座椅骨架的1号安装耳板9与2号安装耳板46采用螺栓进行固定连接,1号地铰68、2号地铰74以及固定地铰70的底端依次和1号台车部件69、2号台车部件72与3号台车部件73的连接,将乘用车后排座椅骨架即1号座椅骨架与2号座椅骨架从下端固定在试验台车上。
法规验证说明:
为了满足试验要求,试验前选用两块质量为18kg、几何尺寸为300mm×300mm×300mm的刚性材料的行李箱块,为了确保其纵向安装位置,按照法规要求,将试验样块放置在行李舱底部,其前部与构成行李舱前边界的车辆部件接触,然后沿平行于车辆的纵向中心方向将其向后移动,直至其质心移动200mm的水平距离。同时,车辆纵向中心面距离两个行李箱块内侧分别为25mm。
参阅图9,给试验台车以沿着车辆纵向中心方向为50Km/h的初始速度,其运动的减速度波形如图中所示,符合GB15083—2006的法规要求。试验台车的运动带动玻璃纤维混合复合座椅背板与相距200mm的行李块进行冲击。通过有限元进行受力分析,得到受力最大部位为行李块与背板相接触部位,由于加强筋的合理布置以及材料的正确应用,尤其是长纤维的高强度性能,使其将一部分冲击能量通过乘用车后排座椅骨架即1号座椅骨架与2号座椅骨架不同程度的变形进行吸收,另一部分作用力沿着加强筋进行分散传递,最终传递给1号地铰68、2号地铰74、固定地铰70及台车,有效地降低了对乘员的伤害。同时,乘用车后排座椅骨架即1号座椅骨架与2号座椅骨架在冲击过程中发生的最大位移大约为60mm,整个仿真过程中,乘用车后排座椅骨架、乘用车后排座椅骨架固定装置、调节装置及其锁止装置都仍保持在原位置,乘用车后排座椅骨架只发生变形,未出现可能对乘员造成危险的边棱或突起。同时乘用车后排座椅骨架最大变形量尚未超过处于乘用车后排座椅骨架前方100mm的基准面,符合GB15083—2006《行李位移乘客防护装置的试验方法》的法规要求,并且乘用车后排座椅骨架整体质量为7.5kg,相对于满足该法规要求的临界金属乘用车后排座椅骨架,质量减轻近50%,故本实用新型在加强乘用车后排座椅骨架结构设计的同时也实现了轻量化需求。