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汽车座椅防下潜设计
瞬的知识世界
>《整椅》
2022.01.22
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汽车座椅的安全设计是座椅设计的一个重要发展方向,防下潜设计是安全设计里一个重要的研究方向,本文从下潜的机理及过程、下潜的危害、下潜判断标准及防下潜设计规则四方面介绍防下潜设计相关知识。
一、下潜的机理及过程
当车辆发生正面碰撞时,车上乘客因为惯性作用向前移动,由于安全带的约束,乘客会产生向前下方滑移的趋势,造成腰部安全带滑入腹部软组织,称为“下潜”。发生下潜时,安全带的腰带部分会对乘客的盆腔、腹部甚至胸部造成很大的伤害。下图展示了下潜机理及过程。
二、下潜的危害
安全带的使用大大降低了乘员在碰撞事故中的伤亡,然而当乘员在正面碰撞事故中发生下潜时,安全带侵入腹部,可能造成严重的伤害。安全带正确的作用位置为乘员的肩部、胸部和髋部,乘员下潜时安全带腹带滑离乘员的髋骨,直接作用于腹部及内脏器官并造成伤害,安全带肩带滑离并直接作用于乘员的颈部并造成伤害。下潜是碰撞事故中非常危险的一种运动姿态。
另外,由于坐姿已经发生根本的变化,人体与安全气囊的相对位置也发生重大变化,安全气囊不能提供有效保护。因此,进行座椅设计时,必须考虑座椅的防下潜功能,无论是前排座椅还是后排座椅。同时,还需要综合考虑乘坐舒适性,即保证假人臀部与座垫骨架有足够的距离。
三、下潜判断标准
C-NCAP 中关于后排假人下潜的有关判定准则总结如下:
1、首先根据车体速度和后排乘员骨盆速度判断骨盆回弹时刻。
2、在回弹时刻之前, 若髂骨卸载率大于1 000 N/ms 的持续时间大于1 ms,则判定为下潜。
3、在回弹时刻之后,若髂骨卸载速率大于1 000 N/ms 的时间段内髂骨力值大于2.4 kN,则判定为下潜。
4、以髂骨力- 卸载率判断为主,必要时可以通过安全带力和高速摄像辅助判断。
四、防下潜设计规则
防下潜功能通常是在座垫骨架上增加一根刚性横梁而达成,称为“防下潜横梁”。防下潜横梁与H点在X、Y方向上的相对位置关系如下图所示,区域A为防下潜横梁的最佳位置范围,在该区域内,防下潜效果最好;区域B为防下潜横梁的可接受位置范围;区域C 为防下潜横梁的最差位置范围,在该区域内,基本上不能体现防下潜效果。需要注意的是, 座椅防下潜性能与乘坐舒适性是有矛盾的。防下潜横梁位于区域A时,防下潜效果好,但乘坐舒适性差;当防下潜横梁位于区域C时,防下潜效果差,但乘坐舒适性好;下图圆圈位置为防下潜效果与乘坐舒适性达到最佳平衡的位置。
前排座盆设计合理的α 和 β值,可以较好的约束骨盆。如下图哦所示,推荐:
45° < α < 70°,β > 15°,55mm < Dx < 70mm。
为了使防潜起到更好的效果,座盆上需要有一定宽度的平面区域。如下图所示,推荐:R > 50mm。
为了使防潜起到更好的效果,座盆上防潜区域需要有一个最小的宽度要求,如下图所示,推荐: Y1> 155mm。
两个边板距离对下潜也有一定影响,如下图所示,推荐:Y2> 200mm。
后排座椅满足防下潜结构要求:R点到防下潜结构突起最高点的X向距离在195mm至210mm之间。R点到防下潜结构突起最高点的Z向距离在75mm至80mm之间。防下潜结构突起倾角在28°和35°之间,防下潜结构Y向宽度(R点左、右各侧)≥150mm。
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