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汽车座椅20g空碰试验解析
2021-08-31 00:22:22· 来源：汽车座椅验证
引 言目前市场上的汽车座椅总成，多是由汽车座椅制造商独立生产，运输到主机厂后，再通过固定装置安装到车身上。另外汽车座椅的骨架也并非仅由钣金件直接焊接而
引 言
目前市场上的汽车座椅总成，多是由汽车座椅制造商独立生产，运输到主机厂后，再通过固定装置安装到车身上。
另外汽车座椅的骨架也并非仅由钣金件直接焊接而成，而是通过各种装置和机构将钣金部件有效地连接在一起，可以相对运动也可以锁止不动。如此既可以保证汽车座椅骨架的完整性和强度，又可以实现座椅的各项调节功能，以满足乘员的驾驶或乘坐需求
一般座椅上的装置有以下几类：
固定装置（Anchorage）：将座椅总成固定到车辆结构上的装置。包括车辆结构上受到影响的部件。
调节装置（Adjustmentsystem）：能将座椅或其部件的位置调整到适应乘员乘坐姿态的装置。该装置可以有(但不限于)如下功能：纵向位移、垂直位移、角位移。
移位装置（Displacementsystem）：为便于乘员出入该座椅后面,使座椅或其一部分旋转或/和移动的装置。座椅或其一部分旋转或/和移动过程中无固定位置。
锁止装置（Lockingsystem）：使座椅及部件保持在使用位置的装置。
在汽车碰撞过程中，如果这些固定或调节装置失效，那么汽车座椅非但无法起到约束和保护乘员的作用，反而会对乘员造成更加严重的二次伤害。因此有必要对汽车座椅总成的强度进行要求。
目前FMVSS207，ECE R17-10，GB15083-2019，ADR3/04，CMVSS207，KMVSS97对汽车座椅总成强度的试验方法和评价基准进行了规定。
根据加载方式的不同，它们大致可以分为三类
• 20g 空碰试验
• 20 倍重力静态加载
• 靠背与调节装置强度
上述实验中，GB15083和ECE R17和ADR3/04完全相同，FMVSS207和CMVSS207和KMVSS97完全相同，后续的文章，我们将主要以GB15083和FMVSS207为代表，依次对这三类试验进行介绍。这次先讲解-20g 空碰试验
01 GB15083-2019 20g空碰试验解析
适用范围
针对M1类车所有座椅。
M1类车是指包括驾驶员座位在内，座位数不超过9座的载客车辆。（GB/T 15089-2001）
试验设备
滑车碰撞模拟系统：滑车用于搭载测试车身或零部件，通过碰撞模拟设备，使滑车按照设定的波形进行加速或减速运动，从而模拟实际的碰撞环境。
碰撞模拟设备一般分为加速型和减速型两种。加速型设备是通过自带的驱动和制动装置共同作用于滑车，使其进行加速运动，这种设备可以生复杂的波形，精度和可重复性更高。
减速型设备是通过设计好的吸能或阻尼装置迫使滑车进行减速运动，这种设备成本低，但是精度较差，仅用于模拟简单的波形。
数据采集记录系统：高速摄像机用于记录碰撞过程并捕捉标记点的位移，电测系统用于记录台车加速度和传感器输出曲线等。同时还需要灯光系统以配合高速摄像功能。
座椅准备
将座椅固定到车身或者刚性夹具上，默认调节到以下位置：（5.3.3）
靠背除制造厂另有规定外，将其锁止在尽量接近躯干角25°的后倾位置
头枕调节到最高位置
座椅的滑轨和调高需要分别调节到以下两个位置
1. 滑轨调节到最后使用位置往前一个齿或者10mm，调高调节到最低位置
2. 滑轨调节到最前使用位置往后一个齿或者10mm，调高调节到最高位置
除了上述要求，如果测试座椅还存在受力更加恶劣的位置，则试验应在该位置上进行。（5.3.4）
加速方向与大小
法规要求对整个车体施加一个不小于20g 的加速度，持续时间为30ms，方向需要往前往后各一次，用于模拟后面碰撞和正面碰撞。（5.3.1，5.3.2）
加速度的波形如下图所示，要求波形要在黑色范围内，加速度峰值在20g-28g之间。
评价基准
试验过程中或试验后，座椅骨架、座椅固定装置、调节装置、移位装置及其锁止装置均不应失效。
允许产生在碰撞过程中不会增加伤害程度的永久变形(包括裂纹)且能承受规定载荷
试验后,允许或有助于乘员通过的移位装置应处于工作状态,且至少能保证解锁一次,并可按需要移动座椅或座椅的一部分
02 FMVSS207 20g空碰试验解析
适用范围
针对靠背可以翻折的汽车座椅（S4.3），主要考察其折叠锁止机构的强度。
所以我认为对于有靠背挡点的座椅，可以不用做这个测试。
试验设备
与GB15083相同
座椅准备
头枕在最高位置
靠背在设计位置
法规对座椅的滑轨和调高位置没有明确要求
加速度大小和方向
加速方向需要和靠背折叠的方向相反。也就是说，如果靠背能往前折叠，则需要施加向后的加速度，如果能往后放平，则需要施加向前的加速度。
法规对加速度曲线的要求是只要达到20g（S4.3.2.2），我们同样可以采用GB15083的曲线。
评价基准
试验过程中和结束后，靠背调节的控制锁止装置不能解锁或损坏（S4.3.2.2）。实验后能够调节。
目前市场上的汽车座椅总成，多是由汽车座椅制造商独立生产，运输到主机厂后，再通过固定装置安装到车身上。
另外汽车座椅的骨架也并非仅由钣金件直接焊接而成，而是通过各种装置和机构将钣金部件有效地连接在一起，可以相对运动也可以锁止不动。如此既可以保证汽车座椅骨架的完整性和强度，又可以实现座椅的各项调节功能，以满足乘员的驾驶或乘坐需求
一般座椅上的装置有以下几类：
固定装置（Anchorage）：将座椅总成固定到车辆结构上的装置。包括车辆结构上受到影响的部件。
调节装置（Adjustmentsystem）：能将座椅或其部件的位置调整到适应乘员乘坐姿态的装置。该装置可以有(但不限于)如下功能：纵向位移、垂直位移、角位移。
移位装置（Displacementsystem）：为便于乘员出入该座椅后面,使座椅或其一部分旋转或/和移动的装置。座椅或其一部分旋转或/和移动过程中无固定位置。
锁止装置（Lockingsystem）：使座椅及部件保持在使用位置的装置。
在汽车碰撞过程中，如果这些固定或调节装置失效，那么汽车座椅非但无法起到约束和保护乘员的作用，反而会对乘员造成更加严重的二次伤害。因此有必要对汽车座椅总成的强度进行要求。
目前FMVSS207，ECE R17-10，GB15083-2019，ADR3/04，CMVSS207，KMVSS97对汽车座椅总成强度的试验方法和评价基准进行了规定。
根据加载方式的不同，它们大致可以分为三类
• 20g 空碰试验
• 20 倍重力静态加载
• 靠背与调节装置强度
上述实验中，GB15083和ECE R17和ADR3/04完全相同，FMVSS207和CMVSS207和KMVSS97完全相同，后续的文章，我们将主要以GB15083和FMVSS207为代表，依次对这三类试验进行介绍。这次先讲解-20g 空碰试验
01 GB15083-2019 20g空碰试验解析
适用范围
针对M1类车所有座椅。
M1类车是指包括驾驶员座位在内，座位数不超过9座的载客车辆。（GB/T 15089-2001）
试验设备
滑车碰撞模拟系统：滑车用于搭载测试车身或零部件，通过碰撞模拟设备，使滑车按照设定的波形进行加速或减速运动，从而模拟实际的碰撞环境。
碰撞模拟设备一般分为加速型和减速型两种。加速型设备是通过自带的驱动和制动装置共同作用于滑车，使其进行加速运动，这种设备可以生复杂的波形，精度和可重复性更高。
减速型设备是通过设计好的吸能或阻尼装置迫使滑车进行减速运动，这种设备成本低，但是精度较差，仅用于模拟简单的波形。
数据采集记录系统：高速摄像机用于记录碰撞过程并捕捉标记点的位移，电测系统用于记录台车加速度和传感器输出曲线等。同时还需要灯光系统以配合高速摄像功能。
座椅准备
将座椅固定到车身或者刚性夹具上，默认调节到以下位置：（5.3.3）
靠背除制造厂另有规定外，将其锁止在尽量接近躯干角25°的后倾位置
头枕调节到最高位置
座椅的滑轨和调高需要分别调节到以下两个位置
1. 滑轨调节到最后使用位置往前一个齿或者10mm，调高调节到最低位置
2. 滑轨调节到最前使用位置往后一个齿或者10mm，调高调节到最高位置
除了上述要求，如果测试座椅还存在受力更加恶劣的位置，则试验应在该位置上进行。（5.3.4）
加速方向与大小
法规要求对整个车体施加一个不小于20g 的加速度，持续时间为30ms，方向需要往前往后各一次，用于模拟后面碰撞和正面碰撞。（5.3.1，5.3.2）
加速度的波形如下图所示，要求波形要在黑色范围内，加速度峰值在20g-28g之间。
评价基准
试验过程中或试验后，座椅骨架、座椅固定装置、调节装置、移位装置及其锁止装置均不应失效。
允许产生在碰撞过程中不会增加伤害程度的永久变形(包括裂纹)且能承受规定载荷
试验后,允许或有助于乘员通过的移位装置应处于工作状态,且至少能保证解锁一次,并可按需要移动座椅或座椅的一部分
02 FMVSS207 20g空碰试验解析
适用范围
针对靠背可以翻折的汽车座椅（S4.3），主要考察其折叠锁止机构的强度。
所以我认为对于有靠背挡点的座椅，可以不用做这个测试。
试验设备
与GB15083相同
座椅准备
头枕在最高位置
靠背在设计位置
法规对座椅的滑轨和调高位置没有明确要求
加速度大小和方向
加速方向需要和靠背折叠的方向相反。也就是说，如果靠背能往前折叠，则需要施加向后的加速度，如果能往后放平，则需要施加向前的加速度。
法规对加速度曲线的要求是只要达到20g（S4.3.2.2），我们同样可以采用GB15083的曲线。
评价基准
试验过程中和结束后，靠背调节的控制锁止装置不能解锁或损坏（S4.3.2.2）。实验后能够调节。
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