關於(yú)汽車座(zuò)椅吸能性(xìng)評級的研究(jiū)說明
瀏覽(lǎn)次(cì)數(shù)：2824發布日期(qī)：2025-03-23
汽車(chē)座(zuò)椅(yǐ)作為車內重要的部件(jiàn)，是(shì)與座(zuò)艙乘員(yuán)直(zhí)接(jiē)接觸(chù)的(dí)部(bù)件之一，起到(dào)支撐(chēng)，保(bǎo)護乘員等(děng)作用。目前，世界(jiè)各國(guó)對(duì)汽車(chē)座(zuò)椅(yǐ)對(duì)乘(chéng)員的保(bǎo)護(hù)均有相應要(yào)求，且(qiě)均(jūn)包(bāo)含了(liǎo)吸(xī)能(néng)性試驗要求。按(àn)照(zhào)目(mù)前(qián)行業(yè)對評價指(zhǐ)標(biāo)細化(huà)的(dí)需求，研(yán)究人員(yuán)按照(zhào)當(dāng)前通(tōng)用的試(shì)驗(yàn)方(fāng)法，對(duì)不同(tóng)類型的(dí)座椅進(jìn)行了吸能性(xìng)試(shì)驗(yàn)，並通過(guò)對吸(xī)能(néng)結(jié)果(guǒ)的(dí)數據分(fēn)析(xī)，發現(xiàn)其(qí)結(jié)果符合(hé)正(zhèng)態(tài)分(fēn)布情(qíng)況(kuàng)。通過結(jié)合(hé)上(shàng)一年(nián)度數據試驗(yàn)結(jié)果正(zhèng)態分(fēn)布的情(qíng)況，進一步細(xì)化了吸(xī)能性等(děng)級評價(jià)。
引言
汽車座艙作為與乘(chéng)員直(zhí)接(jiē)接觸(chù)的零部件(jiàn)，對乘(chéng)員(yuán)的保護(hù)起到至關重要(yào)的(dí)作用(yòng)。目前(qián)在乘用車領(lǐng)域(yù)，汽(qì)車座(zuò)椅(yǐ)靠(kào)背(bèi)及(jí)頭枕(zhěn)的吸能性(xìng)試驗(yàn)是世(shì)界(jiè)主流汽車座椅標準中的必(bì)測項目(mù)[1-2]。同時，在(zài)商用車，校(xiào)車等不(bù)同類(lèi)型車(chē)輛中，也有相關(guān)吸能性(xìng)的明(míng)確要求。不(bù)同(tóng)地區的(dí)法(fǎ)規(guī)，標準(zhǔn)，及其對應的(dí)不(bù)同(tóng)類(lèi)型的(dí)乘員(yuán)，導(dǎo)致(zhì)了試驗設(shè)備，工(gōng)具(jù)，試(shì)驗(yàn)結(jié)果(guǒ)要(yào)求會存在不(bù)同的差異(yì)。本文(wén)主要(yào)以《汽(qì)車座椅，座(zuò)椅(yǐ)固定(dìng)裝置(zhì)及(jí)頭枕強(qiáng)度要求(qiú)和試驗(yàn)方法(fǎ)》（GB 15083-2019），《汽(qì)車(chē)座椅(yǐ)頭(tóu)枕(zhěn)強度(dù)要(yào)求和(hé)試驗方法》（GB 11550-2009） 和(hé)歐盟《關於車輛座椅(yǐ)，座(zuò)椅固(gù)定裝(zhuāng)置及頭(tóu)枕認證(zhèng)的統(tǒng)一(yī)規(guī)定》（UN R17） 等標(biāo)準(zhǔn)規定(dìng)的試(shì)驗方法(fǎ)為(wéi)基(jī)礎，研究(jiū)在(zài)中國(guó)生(shēng)產並(bìng)且(qiě)在中國及(jí)歐盟上市(shì)的部分(fēn)乘(chéng)用車(chē)座(zuò)椅的(dí)吸能性(xìng)能。並(bìng)且(qiě)通(tōng)過試驗(yàn)及其數據(jù)分析，結(jié)合(hé)標(biāo)準(zhǔn)要(yào)求(qiú)劃定(dìng)座椅(yǐ)吸能(néng)性能等(děng)級，為(wéi)後續(xù)標(biāo)準的(dí)等(děng)級劃(huá)分，評定座(zuò)椅(yǐ)吸能等級提供(gōng)參考數據(jù)。
相關(guān)研(yán)究
座椅及(jí)其(qí)頭(tóu)枕(zhěn)作為碰撞(zhuàng)發(fā)生時保護(hù)人體(tǐ)的重(zhòng)要(yào)零部件(jiàn)，目(mù)前各個(gè)國家和(hé)地(dì)區都(dū)有(yǒu)相關法(fǎ)規，同(tóng)時也有不少研(yán)究(jiū)人(rén)員做了相(xiāng)關(guān)的研(yán)究(jiū)。孫(sūn)晶[3]使用建模仿(fǎng)真的(dí)方法，對汽(qì)車座(zuò)椅頭枕吸(xī)能(néng)性進行了(liǎo)研(yán)究(jiū)：對座椅頭枕軟墊(diàn)進行優化(huà)分(fēn)析；對頭枕(zhěn)前後(hòu)襯墊(diàn)的(dí)密(mì)度，厚度，包(bāo)裹度(dù)進行分析試驗，並對(duì)座(zuò)椅頭(tóu)枕(zhěn)的結構進行(háng)二(èr)次分析，得到襯(chèn)墊各(gè)因素參數(shù)。通(tōng)過(guò)研(yán)究(jiū)座椅頭(tóu)枕減速度的(dí)吸(xī)能性，得到(dào)最終的(dí)優(yōu)秀(xiù)設計方(fāng)案。範平清(qīng)等[4]，陳(chén)明剛(gāng)等[5]，李劼(jié)等(děng)[6] 以(yǐ)《汽車座(zuò)椅頭(tóu)枕強(qiáng)度要(yào)求(qiú)和試驗方(fāng)法》標(biāo)準為基(jī)礎，分別(bié)對頭枕進行了有限(xiàn)元分(fēn)析(xī)，試驗分析，研(yán)究(jiū)了影響座(zuò)椅頭枕吸能(néng)性能的(dí)主要因(yīn)素(sù)。
雖然已有不少(shǎo)研(yán)究人(rén)員(yuán)對座(zuò)椅頭(tóu)枕進行了相(xiāng)關(guān)的(dí)研(yán)究(jiū)，但是隻是針(zhēn)對(duì)產品本身(shēn)及(jí)法(fǎ)規(guī)要求(qiú)，並沒(méi)有對法(fǎ)規(guī)所(suǒ)要(yào)求的(dí)數據(jù)繼(jì)續深(shēn)入(rù)研究分析(xī)。而作為標準(zhǔn)內規定的參考數(shù)值對(duì)於(yú)標準本身(shēn)以(yǐ)及行業(yè)從業人員具有重要的參(cān)考意義。本(běn)文將基於上述標準的(dí)量(liáng)產車型座(zuò)椅(yǐ)及(jí)頭枕的(dí)測(cè)試(shì)數(shù)據進(jìn)一步(bù)研究吸(xī)能性能等(děng)級(jí)。座椅(yǐ)結構的差異對座(zuò)椅及(jí)頭枕(zhěn)的(dí)吸能(néng)性會有一定的影響(xiǎng)。同(tóng)樣(yàng)，頭枕吸能(néng)性也會(huì)受(shòu)到結(jié)構(gòu)的影(yǐng)響。根據座(zuò)椅與頭(tóu)枕的關係，頭(tóu)枕(zhěn)可以(yǐ)分(fēn)為(wéi)整(zhěng)體式，可拆式(shì)和分體(tǐ)式(shì)。目前常見(jiàn)的座(zuò)椅(yǐ)頭(tóu)枕通常(cháng)安(ān)裝在(zài)座椅(yǐ)上(shàng)，也(yě)是本(běn)文的(dí)主(zhǔ)要研究(jiū)對象。根據調(tiáo)節功能(néng)情況(kuàng)，頭枕(zhěn)還可(kě)分為可調和(hé)不可(kě)調頭枕。目前(qián)頭(tóu)枕調(tiáo)節方(fāng)式(shì)有高(gāo)度(dù)調節(jié)，前(qián)後調節，旋(xuán)轉(zhuǎn)調節(jié)等。由於不同(tóng)類(lèi)型(xíng)的調(tiáo)節狀態(tài)對(duì)吸(xī)能結(jié)果會(huì)有(yǒu)較大(dà)差(chà)異，因而按照(zhào)標(biāo)準(zhǔn)要(yào)求(qiú)，試驗(yàn)過程中須將(jiāng)座椅頭枕(zhěn)調節(jié)至不(bù)利(lì)的狀態(tài)。GB 15083—2019，GB 11550—2009 和(hé)UN R17 中關於(yú)座椅(yǐ)吸能性試(shì)驗(yàn)的要(yào)求是一(yī)致(zhì)的。吸能(néng)性試驗采(cǎi)用(yòng)重(zhòng)量為6.8 kg，直(zhí)徑(jìng)為(wéi)165 mm的(dí)模擬頭型，對座椅的(dí)前(qián)表麵以(yǐ)及(jí)存在後(hòu)排乘員的座椅後麵進行吸(xī)能試(shì)驗。其(qí)中，座椅(yǐ)背部(bù)吸能(néng)區域主要是區域(yù)一(yī)和曲(qū)率半徑在2.5~5 mm的(dí)區(qū)域(yù)二。座椅前部吸(xī)能為頭模沿水平(píng)方向，以(yǐ)速度(dù)（V） 為(wéi)24.1 km/h 的(dí)速度(dù)撞(zhuàng)擊(jī)頭枕(zhěn)表麵；座椅後(hòu)部(bù)吸能(néng)為頭模沿(yán)與水平麵(miàn)成(chéng)45°角方(fāng)向(xiàng)，以(yǐ)速(sù)度(dù)（V）為(wéi)24.1km/h 的(dí)速度撞(zhuàng)擊座椅後表麵區域一或者區域(yù)二(èr)的對應(yīng)位(wèi)置。並且，按照(zhào)標準要求(qiú)，加(jiā)速度傳感(gǎn)器需(xū)要(yào)根(gēn)據(jù)撞(zhuàng)擊(jī)頭(tóu)模(mó)的(dí)中心，對(duì)稱分布於(yú)兩側(cè)，加速度值結果(guǒ)取兩個加(jiā)速度的(dí)平(píng)均(jūn)值(zhí)為最終結果(guǒ)。按照(zhào)標(biāo)準要求(qiú)，頭(tóu)型(xíng)減(jiǎn)速度超(chāo)過80 g的時間不大(dà)於3 ms則(zé)為(wéi)合(hé)格(gé)。 為了研(yán)究數據的(dí)合理性，本文選(xuǎn)取(qǔ)的全(quán)部檢測數據均來源於已(yǐ)經上市車型(xíng)的吸能(néng)試(shì)驗數據，既(jì)包(bāo)含了M類乘用(yòng)車，例(lì)如轎車，多用途乘用車以(yǐ)及(jí)MPV 車型(xíng)，也(yě)包含(hán)了N類車的座(zuò)椅及(jí)頭枕吸(xī)能性數據。所(suǒ)有數(shù)據(jù)均(jūn)為(wéi)符(fú)合標(biāo)準(zhǔn)要求，不符合標(biāo)準要求(qiú)的檢(jiǎn)驗結果不(bù)在本文(wén)研究(jiū)的範(fàn)圍內(nèi)。按照本文描述的(dí)試驗(yàn)方(fāng)法(fǎ)進(jìn)行試(shì)驗(yàn)後，本文選(xuǎn)取(qǔ)了(liǎo)100 組(zǔ)試驗(yàn)結(jié)果的數據進行統(tǒng)計。將(jiāng)上述100 組數(shù)據(jù)按(àn)照從小到大(dà)進行排序，通過(guò)分組(zǔ)可以(yǐ)發現一(yī)些明顯的規(guī)律。將(jiāng)組(zǔ)別(bié)分為6 組，並統計(jì)每(měi)一組(zǔ)別(bié)內實(shí)際(jì)產生的(dí)頻數，以及在(zài)本統計區域內出現(xiàn)的實際(jì)概(gài)率，如表1所示。
通過(guò)觀(guān)察可以(yǐ)發(fā)現，上述(shù)頭(tóu)枕吸能(néng)試(shì)驗的結(jié)果(guǒ)數據(jù)存在一定(dìng)的(dí)對稱，並(bìng)且本試(shì)驗的(dí)結果(guǒ)與正(zhèng)態分布(bù)特征契合度(dù)很高(gāo)。進一(yī)步計算(suàn)可(kě)得(dé)到本組數據(jù)的平(píng)均(jūn)值(zhí)為38.80，標準(zhǔn)偏(piān)差(chà)為(wéi)12.93，偏(piān)度為0.33。根據(jù)上(shàng)述數據(jù)，研究(jiū)人員(yuán)分(fēn)別計算(suàn)得(dé)到每一(yī)個(gè)組(zǔ)別對(duì)應的正(zhèng)態值，其結果如(rú)表(biǎo)1所(suǒ)示。根(gēn)據表1 數(shù)據(jù)，以組別為(wéi)橫(héng)坐標，以實(shí)際(jì)頻(pín)數和正(zhèng)態(tài)值為縱(zòng)坐標作圖(tú)可得(dé)到圖(tú)1。其(qí)形態(tài)與(yǔ)正(zhèng)態(tài)分(fēn)布(bù)形態一致(zhì)，為(wéi)明(míng)顯的鐘形(xíng)曲(qū)綫。但是由於(yú)本次樣本數(shù)量(liáng)過(guò)少，因此未能(néng)得(dé)到更(gēng)完(wán)整和(hé)準確(què)的正態分布(bù)公式(shì)。但是，研究(jiū)人(rén)員認為，對(duì)於本(běn)文的(dí)研究工作(zuò)，該(gāi)部分數據(jù)和(hé)已經得(dé)到(dào)的分(fēn)布(bù)類型已(yǐ)經足夠(gòu)進行(háng)接下(xià)來的工作。如前文所(suǒ)述，本文(wén)主(zhǔ)要是(shì)通(tōng)過對試驗及其(qí)數(shù)據分析，結合(hé)標(biāo)準要求(qiú)劃(huá)定座椅吸能性能等級。座(zuò)椅(yǐ)吸(xī)能評(píng)級方法(fǎ)既能(néng)體現結(jié)果(guǒ)差異(yì)但(dàn)又不至(zhì)於太(tài)繁(fán)雜(zá)而(ér)不便(biàn)於操作。為(wéi)了評級(jí)效(xiào)果更為(wéi)科(kē)學(xué)，評級(jí)數(shù)據應(yīng)采用(yòng)上(shàng)一年(nián)度該試驗結果進行(háng)計算(suàn)，所(suǒ)選取(qǔ)數據(jù)應當(dāng)是隨機且(qiě)不(bù)低於(yú)上(shàng)一(yī)年度(dù)數據的80%。若(ruò)整體(tǐ)數(shù)據量(liáng)不(bù)大(dà)，為(wéi)數(shù)據有效(xiào)， 所(suǒ)選數(shù)據至(zhì)少應不低於500組(zǔ)。首先，通過(guò)上(shàng)一年度(dù)測試(shì)數據(jù)的結(jié)果得出(chū)其正(zhèng)態分(fēn)布的特征數(shù)據，根據(jù)特征(zhēng)數據(jù)可(kě)以得(dé)到(dào)正態分(fēn)布情(qíng)況。其次，根據上一年度數據(jù)的正(zhèng)態分布(bù)情(qíng)況，對需要評(píng)級(jí)的試(shì)驗(yàn)結果(guǒ)計(jì)算其(qí)在(zài)上一(yī)年(nián)度分布中所(suǒ)處的(dí)位置，並(bìng)按照下(xià)表(biǎo)的分級(jí)進行評(píng)分。表(biǎo)2 展(zhǎn)示(shì)了(liǎo)具(jù)體等(děng)級(jí)對(duì)應的評分以及等級劃分的(dí)依(yī)據。本研(yán)究的等級(jí)劃分沒(méi)有(yǒu)直(zhí)接使(shǐ)用上一年(nián)度(dù)總體(tǐ)試驗(yàn)數據的(dí)前(qián)百分之(zhī)多少計(jì)算，主(zhǔ)要是考(kǎo)慮(lǜ)到數(shù)據(jù)的分布(bù)情(qíng)況(kuàng)為(wéi)明顯的正(zhèng)態分布，若(ruò)直(zhí)接(jiē)采用往(wǎng)年(nián)數(shù)據的百分比(bǐ)數據(jù)，其(qí)真實的分布(bù)情(qíng)況會存在失真現(xiàn)象，導致(zhì)評(píng)分分級(jí)出(chū)現(xiàn)爭議。此(cǐ)外(wài)，等(děng)級也沒(méi)有使用(yòng)簡單(dān)的具體(tǐ)數值來進行(háng)劃(huá)分，以有利於(yú)行業水平的不斷改(gǎi)進並體現某一產品在行業中所處(chǔ)的位置，更利於(yú)行業(yè)的持(chí)續(xù)發展。本(běn)文(wén)主(zhǔ)要(yào)以我國(guó)和歐盟相關標準(zhǔn)規定的(dí)試(shì)驗方法為(wéi)基礎，研究在(zài)中(zhōng)國(guó)生產並且(qiě)在中國(guó)及(jí)歐盟上市的(dí)乘(chéng)用車座椅(yǐ)的吸能性(xìng)能。通(tōng)過試驗(yàn)及(jí)其(qí)數(shù)據分(fēn)析(xī)，確(què)定了檢(jiǎn)測數據符合正態(tài)分布(bù)，通(tōng)過結(jié)合(hé)上一年度(dù)試驗結果(guǒ)的正態分(fēn)布情況(kuàng)確定了劃定(dìng)座椅吸能性能(néng)等級(jí)的(dí)具體操作細節(jié)，為(wéi)後續標準的(dí)等級(jí)劃分(fēn)，評定(dìng)座(zuò)椅吸能(néng)等級提供(gōng)參(cān)考數據(jù)。本文對(duì)試(shì)驗(yàn)結果數據的(dí)分(fēn)析過(guò)程可(kě)用(yòng)於類似的測試結果(guǒ)分(fēn)布情況的分(fēn)析，並可(kě)以(yǐ)直(zhí)接(jiē)將(jiāng)該分(fēn)級(jí)方(fāng)法(fǎ)用(yòng)於其他零部(bù)件(jiàn)評級。
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