汽车座椅20g空碰试验解析
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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