头枕主要用于在汽车发生碰撞时限制成年乘客头部相对于其躯干向后移动,从而减轻汽车发生碰撞时乘客颈椎可能受到的伤害程度。
目前常见的头枕可以分为:
整体式头枕(和靠背上部连接一起,仅能使用工具进行拆卸或者将座椅蒙皮全部或者部分拆下才能进行拆卸的头枕,常见于跑车赛车座椅和低成本的共享汽车座椅)、可拆卸式头枕(采用插入或者固定的方式座椅靠背相连且可以与座椅分开的头枕,最为常见)和分体式头枕(采用插入或者固定的方式与车身结构相连且完全与座椅分开的头枕)。
头枕能量吸收性试验涉及到的标准有
《GB11550-2009 汽车座椅头枕强度要求和试验方法》、
《GB15083-2006 汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法 5.8 座椅靠背及头枕吸能性试验》、
《GB15083-2019 汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法 5.8 座椅靠背及头枕吸能性试验》、
《ECE R17 机动车座椅座椅固定装置及头枕认证的统一规定》、
《ECE R25 关于头枕(不论其是否与座椅连为一体)认证的统一规定》等。上述试验方法基本等效,下文将详细介绍标准要求和试验方法。
《GB11550-2009 汽车座椅头枕强度要求和试验方法》规定了M类和N类汽车座椅头枕的性能要求和试验方法。本文主要介绍标准中头枕能量吸收性试验方法和要求。
头枕能量吸收性试验分为由后向前冲(模拟后排乘客头部冲撞前排座椅头枕后表面)和由前向后冲(模拟乘客头部由前向后撞击头枕前表面)两种,其中最后排座椅可以不用做由后向前冲的试验项目。
好了,废话不多说,下面先看一下试验方法。
1、标准要求
(1)头枕不应给车内成员带来额外的危险,尤其不允许在任何位置上出现可能增加乘员伤害程度的危险凸起物或者棱边。
(2)对于由试验头型产生的作用力,头枕在座椅或车身构件上的固定方式应保证头枕在试验过程中,头枕衬垫、固定处或座椅靠背不得出现刚性的可致伤害的凸起。
(3)测得头型减速度大于80g的持续作用时间不应超过3ms,减速度应取两个加速度传感器的平均值。
2、试验设备
所需的试验设备有头枕冲击试验台、角度仪、钢板尺、拍照及录像设备等。
头枕冲击试验台主要由一个摆锤组成。摆锤转动轴使用球轴承支承,其在撞击中心的折算质量为6.8kg。摆锤下端有一个直径为165mm的刚性撞击头型,头型上装有两个加速度传感器和一个速度测量装置以用于测量撞击方向上的数据。
加速度传感器的准确度为±5%,横向灵敏度小于5%。速度测量装置的准确度为±2.5%,灵敏度为0.5km/h。数据采样频率大于1000Hz。
图1 头枕冲击试验台
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3、试验方法
(1)将座椅牢固地安装在座椅工装或者车身部件上,将座椅及工装牢固地安装在试验平台上,将头枕安装在座椅上。对于分体式头枕,应按照实际安装位置装在车身部件上。
(2)若座椅靠背倾角可调,将座椅调整到与垂直方向最接近25°角的后倾位置。
(3)若头枕可调节,应将其调整到可调范围内最不利的位置上。
(4)用记号笔标出撞击区位置。撞击区应位于从H点沿基准线r向上635mm处且垂直于基准线的平面以上,距座椅对称面左右各70mm的两纵向垂直平面间的区域。
图2 调整撞击角度
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(5)设定头枕冲击角度。头枕吸能试验分为由后向前冲和由前向后冲两种。后冲的撞击方向应位于纵向平面并与铅锤方向成45°角;前冲的撞击方向应位于纵向平面并沿水平方向(如图2所示)。
(6)设定冲击压力,应保证头型能以24.1km/h的速度撞击试验头枕。试验过程如图3所示。
图3 前冲试验过程示意
图4 后冲试验过程示意