隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的不斷增長(zhǎng)，道路交通事故頻發(fā)，汽車(chē)的安全問(wèn)題得到社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注。汽車(chē)廠(chǎng)商為了滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)于車(chē)輛儲(chǔ)物空間的需求，將后排座椅靠背設(shè)計(jì)成可以向前折疊放平，增加了儲(chǔ)物空間。在汽車(chē)發(fā)生前部碰撞時(shí)，放置于后排座椅靠背上的未固定物品會(huì)對(duì)前排座椅產(chǎn)生巨大沖擊，從而對(duì)乘員和駕駛員造成傷害。在這些事故中，座椅作為減少損傷的安全部件對(duì)乘員起到了決定性的保護(hù)作用。根據(jù)GB15083-2019的要求，汽車(chē)后排座椅必須要進(jìn)行行李箱碰撞試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證后排座椅在汽車(chē)前撞工況下的安全性。

下圖為FEA模擬的后排靠背骨架行李箱沖擊。





GB&15083—2019 附錄B《行李位移乘客防護(hù)裝置的試驗(yàn)方法》針對(duì)目前絕大多數(shù)乘用車(chē)的后排座椅靠背和頭枕構(gòu)成行李艙的一部分這一情況，對(duì)汽車(chē)碰撞過(guò)程中行李艙內(nèi)行李向前移動(dòng)沖擊后排座椅靠背的過(guò)程進(jìn)行了模擬，并對(duì)模擬行李的沖擊塊和試驗(yàn)加速度波形進(jìn)行了規(guī)定。

一、試驗(yàn)要求及方法

1、試驗(yàn)樣塊

模擬行李的沖擊塊有2種形式：

類(lèi)型1

尺寸：300mm×300mm×300mm。

所有邊棱圓角均為20mm。

質(zhì)量為18kg 。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：（0.3±0.05）kg·m2（繞模擬行李樣塊的所有3個(gè)慣性主軸）。

類(lèi)型2：

尺寸：500mm×350mm×125mm。

所有邊棱圓角均為20mm。

質(zhì)量為10kg 的剛性沖擊塊。

對(duì)于僅有座椅靠背構(gòu)成行李艙一部分的汽車(chē)，在行李艙地板上按附錄B規(guī)定距離放置2個(gè)類(lèi)型1沖擊塊，如下圖所示。



對(duì)于座椅靠背與頭枕同時(shí)構(gòu)成行李艙一部分的汽車(chē)，除了在行李艙的地板上放置2個(gè)類(lèi)型1沖擊塊之外， 還須在頭枕高度按附錄B規(guī)定放置2個(gè)類(lèi)型2沖擊塊，同時(shí)對(duì)座椅靠背和頭枕進(jìn)行沖擊，如下圖所示。



2、試驗(yàn)樣塊擺放位置要求

試驗(yàn)樣塊放置在行李艙地板上，試驗(yàn)樣塊質(zhì)心距離座椅靠背后側(cè)200mm，兩試驗(yàn)樣塊之間距離為50mm。



若行李艙的尺寸限制了上述200mm的移動(dòng)且后排座椅的前后位置可以調(diào)節(jié)的話(huà)則將這些座椅向前移動(dòng)到乘員正常使用位置范圍的最后邊界或者移動(dòng)到可以獲得上述200mm的位置處取兩者中較小者。對(duì)于其它情況，試驗(yàn)樣塊應(yīng)盡可能遠(yuǎn)地放置于后排座椅之后。

3、試驗(yàn)座椅要求

試驗(yàn)應(yīng)該在座椅處于其正常使用的位置處進(jìn)行。

在試驗(yàn)期間必須對(duì)座椅進(jìn)行調(diào)節(jié)以保證鎖止系統(tǒng)不會(huì)由于其它的外界因素而松脫。按下述要求調(diào)節(jié)座椅：

a.縱向調(diào)節(jié)裝置應(yīng)該固定于制造廠(chǎng)規(guī)定的最后使用位置（對(duì)于可進(jìn)行高度調(diào)節(jié)的座椅，襯墊應(yīng)置于其最低位置）之前一個(gè)切口大小距離或10mm處。

b.若座椅頭枕可以進(jìn)行高度可調(diào)，則應(yīng)將頭枕調(diào)節(jié)到最高位置。

c.若后排座椅靠背能夠折疊放倒，則應(yīng)采用鎖緊裝置將靠背鎖止在設(shè)計(jì)位置上。

4、試驗(yàn)碰撞曲線(xiàn)

滑車(chē)減速度或加速度-時(shí)間曲線(xiàn)如左圖所示，乘用車(chē)車(chē)體速度變化范圍48-50km/h。（GB15083-2016版為50-52km/h ）。



滑車(chē)減速度或加速度-時(shí)間曲線(xiàn)（模擬正面碰撞）

二、判定準(zhǔn)則

1、座椅靠背或頭枕應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度以保護(hù)乘員不受行李的前移而傷害。如果座椅及其鎖止裝置仍保持在原位置則認(rèn)為滿(mǎn)足此要求。

2、在試驗(yàn)期間，允許座椅靠背及其緊固件變形，但是座椅靠背的前輪廓不能向前移出R點(diǎn)往前100mm的橫向垂面。

3、頭枕不能越過(guò)R點(diǎn)前方150mm的橫向垂面。

4 、試驗(yàn)期間，試驗(yàn)樣塊保持在所考慮座椅靠背的后方。



三、常見(jiàn)問(wèn)題

1、只要行李箱有加強(qiáng)筋等將乘客區(qū)與行李區(qū)隔開(kāi)，且能保證18kg重塊不能通過(guò)則不必進(jìn)行李箱撞擊試驗(yàn)，如果行李箱無(wú)法放下兩個(gè)18kg行李塊，也不需做此試驗(yàn)：



2 、行李箱撞擊試驗(yàn)重塊放置位置：



3、撞擊試驗(yàn)中的頭枕、靠背前移測(cè)量應(yīng)取最大值，即在試驗(yàn)期間測(cè)量。測(cè)量應(yīng)為頭枕或座椅最前輪廓那一點(diǎn)，而不是在每個(gè)席位的縱向中心平面內(nèi)測(cè)量。

4、OEM輸入不了碰撞曲線(xiàn)時(shí)怎么辦？

由數(shù)學(xué)知識(shí)易知，下圖加速度-時(shí)間曲線(xiàn)與橫坐標(biāo)軸圍成區(qū)域的面積即為速度。通過(guò)粗略計(jì)算：

曲線(xiàn)上限（28g）：82.9km/h

曲線(xiàn)下限（20g）：33.5km/h



考慮試驗(yàn)要求的速度變化范圍48-50km/h，直接曲線(xiàn)上限進(jìn)行FEA是不滿(mǎn)足試驗(yàn)要求的。

這里依據(jù)GB 15083-2019要求，生成峰值減速度分別為20 g、24 g、28 g的3條臺(tái)車(chē)試驗(yàn)減速度曲線(xiàn)，并利用這3條曲線(xiàn)作為邊界條件分別進(jìn)行行李塊撞擊仿真分析，以比較其對(duì)座椅沖擊試驗(yàn)的影響。行李塊距離座椅靠背為200 mm。



通過(guò)有限元仿真分析，得到靠背受到的來(lái)自于行李塊的撞擊力如下表所示。從表中可以看出，在相同的撞擊初速度下，隨著加速度曲線(xiàn)峰值的增加，座椅靠背受到的沖擊力和靠背下橫管最大變形量也相應(yīng)增大。由此可見(jiàn)，即使?jié)M足試驗(yàn)要求，加速度不同，座椅的受力情況也是不一樣的。所以，一定要從客戶(hù)那里獲取曲線(xiàn)。如果短期內(nèi)真的沒(méi)有，可以索要客戶(hù)以往車(chē)型曲線(xiàn)，并與客戶(hù)說(shuō)清楚相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。



5、靠背鎖位置對(duì)行李箱沖擊有什么影響？

對(duì)于分體式40%和60%型座椅，靠背鎖的位置和結(jié)構(gòu)對(duì)撞擊結(jié)果影響非常大。下圖為靠背鎖在座椅靠背上部和中間位置的曲線(xiàn)，從中可以發(fā)現(xiàn)，靠背鎖越接近靠背上部，受力狀況越好，越容易通過(guò)撞擊試驗(yàn)。



6、行李箱底板摩擦系數(shù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響嗎？

針對(duì)不同的白車(chē)身，行李箱底板的材質(zhì)也可能不同，即可能存在不同大小的摩擦系數(shù)，因此，在發(fā)生撞擊時(shí)，行李塊與底板間的摩擦力也不同。通過(guò)計(jì)算能量的損失來(lái)判斷地板摩擦力對(duì)移動(dòng)行李沖擊試驗(yàn)的影響。

摩擦系數(shù)為0.3時(shí)，由單個(gè)行李塊因摩擦所損失的最大動(dòng)能Ws=F.S=18 kg×9.8 N/kg×0.3×0.2m=10.584 J；

當(dāng)取摩擦系數(shù)為0.7時(shí)，則由單個(gè)行李塊因摩擦所損失的最大動(dòng)能為Ws=F.S=18 kg×9.8 N/kg×0.7×0.2 m =24.696 J。

可見(jiàn)，試驗(yàn)中行李塊沖擊座椅的能量損失隨摩擦系數(shù)的不同而不同，其大小與摩擦系數(shù)成正比。當(dāng)摩擦系數(shù)較大時(shí)，沖擊能量損失較大，更有利于試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。但分析得知，總的初始動(dòng)能為W0=1/2 mv2=1/2×18 kg×（13.9 m/s）2=1 736 J。當(dāng)摩擦系數(shù)為0.3~0.7 時(shí)，摩擦做功所占沖擊能量損失所占比例僅為0.6%~1.4%。由此可見(jiàn)，摩擦力的存在所導(dǎo)致的行李塊損失的動(dòng)能比較小，其對(duì)靠背在碰撞過(guò)程中的性能產(chǎn)生影響可以不作為主要因素。