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汽车安全座椅的种类特征与研究进展

时间:2016-12-13 来源:未知 作者:chunt 本文字数:2587字
  摘要

        1 前言

  
  近些年来,随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提高,汽车不再是奢侈品的象征,开始走进千家万户,成为人们日常生活中的重要部分。不过在汽车数量迅速增加的时候,每年由于汽车所造成的交通安全事故也随之上升。根据最新的数据显示,国内的汽车安全事故所造成的死亡人数多达数万。因此,怎样有效地加强汽车的安全性能对于保障人民群众的生命和财产安全有着重要作用。目前,可以加强汽车安全性能的手段较多,其中汽车座椅能够有效地保护汽车使用者的安全。笔者将结合自身研究情况,对于汽车座椅在汽车安全中的实际效果进行详细阐释。
  
  2 探究汽车安全中汽车座椅的主要作用
  
  汽车安全装置中,吸能装置所起的主要作用是可以在遇到突发安全事故时,吸收来自其他方面对该车车辆的撞击能量,从而确保车辆上人员的安全。不过使用该项装置将会大幅度地将转向机构的设计和制造难度,从而带来的是汽车制造成本的大幅度上涨,同时还需要牺牲一部分的汽车使用性能和可靠性。
  
  此外,汽车的安全气囊在使用时需要与安全带相搭配,这是由安全气囊本身的特点所决定的。安全气囊尽管对于汽车驾驶员有着较好的保护作用,但是其缺点在于安全气囊属于一次性消耗品,当其使用过后,就需要将汽车送到修理厂对安全气囊实施更换。这样增加了安全气囊的使用成本支出。
  
  汽车座椅属于汽车设备中非常重要的一个部分,在汽车座椅中设置安全性能够有效地实现汽车的整体安全功能。对于汽车座椅的安全性能的完善不但可以实现汽车安全使用成本支出的减少,还能够为汽车安全性能的加强提供更多的创新性思路。
  
  3 汽车安全座椅的种类和特征
  

  3.1 滑移式汽车安全座椅
  
  该种汽车安全座椅,是通过在汽车座椅下方沿着车身竖向设置滑槽,使得汽车产生碰撞时能让车上的驾乘人员随着汽车座椅共同方向滑移,从而降低人员在汽车碰撞后的惯性力下和汽车上其他装置进行挤压所造成的损害。通常来说,此类安全座椅的制造和使用都不复杂,成本较低,不过还是属于被动安全的范围,因为技术的限制,滑移距离仍然处于不可控的范围,无论对于汽车驾驶人员还是乘车人员的威胁都比较大。
  
  3.2 后倾式汽车安全座椅
  
  该种汽车安全座椅的主要思路是当汽车产生正面碰撞以后,在一定程度上可以让汽车内的座位上的驾乘人员跟随着座椅一起后仰,从而避免撞击力对车内人员的威胁。此类安全座椅能够有效地保护汽车的后排人员,不过怎样把人员科学合理地固定在座椅上,更为舒适有效地实现汽车碰撞时人员后仰的情况,怎样进行锁止等问题都是目前面临的重难点问题,亟待研究人员处理。
  
  3.3 综合式汽车安全座椅
  
  该类座椅是合理地将上述前两种安全座椅的特点进行综合利用的汽车安全座椅。该种座椅能够在汽车出现碰撞时完成自动弹射后退、靠背旋转及时避让车头部分对人体的挤压伤害,以确保汽车内驾乘人员的生命安全。这种安全座椅能够有效地通过座椅的特殊位置来加强汽车的安全性能,不过其技术要求相比滑移式与后倾式安全要求都提高了许多,使用也更为复杂,需要进行简化。
  
  4 汽车座椅安全研究现状
  

  当下,关于座椅安全性设计的研究愈加广泛。其中丰田公司的“WIL概念座椅”的设计原理,就是在汽车发生正面碰撞之际,对汽车的驾乘人员的整个脊椎与头部提供同步移动的安全支撑。“WIL概念座椅”是利用新研发的靠背工程结构与舒适的头枕设计来合理地保持人体颈椎与座椅之间的科学角度,从而让头部与颈椎维持有效的承托保护。当汽车被追尾时,“WIL概念座椅”的靠背可以快速提高身体和座椅之间的吻合度,此外,头枕也同时前移一定距离,由此来减少头部与头枕的距离,减轻颈椎摆动的程度,从而避免碰撞对颈椎造成的伤害,实际效果如图1所示。
  
  “WIL概念座椅”碰撞过程
  
  瑞 典 学 者 Volvo 在 1998 年 时 推 出 了WHIPS 头颈部保护系统,同时对于发生在瑞典的多起追尾装车事故进行的研究,还对装WHIPS与未配备该系统的事故车辆中驾乘人员受到伤害情况进行比对研究。最后结果显示,缺少该系统保护的车辆,当受到追尾时对于车内驾乘人员造成的伤害更加严重。此外,美国汽车巨头企业--通用汽车公司也专门研发了一款能够让驾乘人员自行调节的汽车座椅。驾乘人员能够通过自身感受来向座椅控制系统发出不同的指令,实现座椅的调节。
  
  5 汽车座椅改进设计
  
  根据相关研究和实验显示,当汽车被正面碰撞之际,由于力的惯性作用,驾驶员与乘员的身体会马上前倾,不过头部的前倾幅度大于身体的前倾幅度,速度也更快,如此就会对人体颈椎造成不可逆的严重伤害。因此当汽车发生正面膨胀时,要想减少给颈椎来来的伤害就需要让身体与头部的前行速度基本保持一致。根据乘车实际情况与舒适度来看,是无法在座椅处增加安全带将头部与座椅固定的,从而达到两者前倾速度相同的目的;只可以让身体的前倾速度提升,由此来使二者速度保持一致,从而减少颈椎受到的伤害。
  
  所以就需要完善座椅的设计,增加座椅电动控制装置,从而让座椅在汽车正面碰撞时靠背前倾移动,使得身体的前倾速度加快,与头部前倾速度基本一致。此外,座椅下方也需要有对应的旋转,由此来减轻座椅靠背前倾给腹部造成的压迫感,如图2所示。
  
  座椅的改进设计
  
  ECU利用传感器对于汽车受到碰撞的冲击力的实际数值展开判断,然后根据数值情况来计算出座椅靠背需要前倾的合适的度数,接着把信号传输给座椅底下的电子控制装置,座椅靠背装置收到信号后就马上以上图所示的轴前倾,并且座椅也倾斜对应的角度。如此就能够是身体前倾的速度加快,让身体与颈椎的前倾速度保持一致,从而降低颈椎的受力,实现保护颈椎的目的。
  
  ECU利用对碰撞传感器传输的信号展开分析后,从而确定是否弹出安全气囊,倘若是撞击冲击力较小时,那么利用座椅的前倾就能够有效保护车内驾乘人员;倘若是冲击力较大时,就需要座椅的控制装置和安全气囊一起启动,如此才可以有效地保护驾乘人员的安全。电子控制流程图如图3所示。碰撞前后座椅的形状变化如图4所示。
  
  电子控制流程
  
  碰撞前后座椅形状
  
  从图4中我们可以看到,在碰撞前座椅与普通座椅一致,提供足够的舒适性。当碰撞发生以后,座椅控制装置就对座椅靠背与座椅座位进行控制,调整合适的角度,使得车辆驾乘人员的身体与头部的前倾速度基本保持一致,以降低车辆碰撞给脊椎带来的伤害。
  
  6 结语
  
  汽车安全座椅尽管种类繁多,但都是为了确保汽车驾乘人员的安全。从当下来看,无论是任何一种汽车安全座椅都有着一定的缺陷。当解决这些问题后能够有效地加强汽车安全性能。笔者希望通过此文的研究为大家传递关于汽车安全座椅的一些相关信息,以便其他研究者更为深入的研究。
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