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汽車座椅頭枕結(jié)構(gòu)對碰撞吸能性的影響
摘 要:隨著車輛保有率的不斷增加,行車安全成為個人和社會重點關注的話題。頭頸部保護在汽車行駛過程中是至關重要的部分。座椅頭枕可以有效起到緩解疲勞、釋放壓力,在碰撞時,保護頭頸部撞擊損傷的作用。其結(jié)構(gòu)特性對吸能性有著直接影響,也直接決定了碰撞過程中的人員安危。關鍵詞:頭枕,汽車碰撞,吸能性,保護隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展,我國的車輛保有率持續(xù)增加,與之對應的車輛交通事故發(fā)生頻次也越來越高,給人員的生命安全和經(jīng)濟損失造成嚴重威脅[1]。汽車駕駛和乘坐的舒適性與安全性不斷得到關注[2]。頭頸部的保護是日常行車中的重中之重,汽車的座椅頭枕能夠有效幫助駕駛員緩解疲勞,并在應對突發(fā)性碰撞時減少沖擊損傷。座椅頭枕結(jié)構(gòu)對碰撞的吸能性,直接關乎了車內(nèi)人員的生命安危[3]。1 頭枕總體結(jié)構(gòu)對碰撞吸能性的影響汽車座椅的頭枕作用一方面體現(xiàn)在舒適度上,現(xiàn)在人們的行車駕駛出行頻率和時間遠高于以前。頭枕是安置在座椅上的輔助性材料,小構(gòu)件卻發(fā)揮著大的作用,頭枕的作用主要通過其支撐力在面對碰撞時的吸能性體現(xiàn),可以給予車場人員好的緩沖力量,起到保護作用[4]。如圖1模擬的汽車正面沖撞過程中,頭枕對人員的保護過程。在遭受碰撞時,人員會在慣性的作用下極速大幅后仰,頭枕結(jié)構(gòu)對人員頭部和頸椎進行支撐,釋放壓力,降低損傷[5]。2 頭枕厚度對碰撞吸能性的影響不同頭枕的細節(jié)結(jié)構(gòu)設計對人員的保護作用有能量性差異。在相同的尺寸結(jié)構(gòu)下,材料密度相同的頭枕,在汽車碰撞條件下,對人體起到的緩沖作用不一樣。材料的厚度越大,面對突然沖撞,人員頭部的加速度上升值和平息過程時間相對越低,也就是說頭枕厚度越大,其對碰撞的吸能性越高。安裝在座椅上的頭枕在不影響乘坐舒適度的情況下,越厚越好,頭枕與后腦之間的間距也能盡可能減小,多家汽車的沖撞試驗結(jié)果顯實,頭枕與后腦之間的距離,應控制在10cm以內(nèi)。3 頭枕包裹范圍對碰撞吸能性的影響包括性是頭枕的第二個結(jié)構(gòu)性特點。許多人在選擇頭枕時,容易關注頭枕的美觀性與舒適性,極易忽視頭枕的結(jié)構(gòu)包裹性。在相同尺寸、材料密度一直,頭枕厚度相同的情況下,頭枕對頭部的包裹范圍,影響著其對碰撞吸能性的影響。擬人沖撞現(xiàn)場可以看到,頭枕的包裹范圍越大,面對突然沖撞,人員頭部的加速度上升值和平息過程時間相對越低,也就是說頭枕厚對頭部的包裹范圍越大,其對碰撞的吸能性越高。頭枕包裹范圍越大,一方面對頭部的穩(wěn)定作用越明顯。在面對突發(fā)碰撞情況,包裹范圍越大,越可以幫助人員頭部的橫向穩(wěn)定,不至于高速扭轉(zhuǎn),降低頭頸發(fā)生結(jié)構(gòu)性損傷。另一方面,頭枕包裹范圍越大,與頭頸部的接觸面積越大,作用力越明顯,能夠更好地緩解沖撞時頭部產(chǎn)生的沖撞力,吸收極速增加的動能并轉(zhuǎn)化。4 頭枕密度對碰撞吸能性的影響材料密度同樣對頭枕結(jié)構(gòu)的吸能性有著重要影響。材料的密度直接影響了材料的軟硬程度。許多人對于材料的舒適柔軟度有偏好,而柔軟的材料,其相對的抗壓性能較差。隨著材料密度的增加,在面對突發(fā)碰撞時,頭枕對人員頭頸部的保護作用也更強,沖撞中的加速度上升值和平息過程都越來越低。但當頭枕的密度過大時,體現(xiàn)在材料結(jié)構(gòu)上的直觀特點是頭枕硬度過大,這會使得頭枕的緩沖能力減弱,根據(jù)動量公式p=mv=ft。頭枕的反作用過大,緩沖時間太短,對于頭頸部來說反而會造成撞擊壓力。不同的材料密度其對頭頸部作用的合適區(qū)域值不一而同。需要結(jié)合不同材料的自身屬性,通過反復沖撞試驗,選擇合適的密度值。不可過低,頭枕太軟,無法緩解沖撞的壓力,也不可過高,頭枕太硬,反作用時間短反作用力大,反而對頭部造成撞擊傷害。5 結(jié)語在實踐應用過程中,不少司機對于頭枕的安置仍然不太重視。諸多實際測驗結(jié)果顯示,在汽車座椅上安裝頭枕,一方面能夠提高舒適度,一方面在面對碰撞事故時,可以有效對人體頭頸部起到支撐作用,降低撞擊傷害,減少技能損傷。頭枕結(jié)構(gòu)對碰撞的吸能性有多方面因素的影響。頭枕的厚度越大、包裹范圍越廣,在面對突發(fā)碰撞時能夠減緩加速度迅速上升的情況,并且能有效縮短加速沖擊的時間,吸能性更好。而不同材料密度對頭枕的作用也是直接決定棄吸能性的因素之一,隨著材料密度的增大,面對突發(fā)碰撞時,頭枕在減緩加速度急劇提升和平息過程時間上的作用越明顯,吸能性越好,當材料密度過高時,頭枕反作用力大,作用時間短,反而對頭部造成沖擊傷害。提高安全意識,加大對汽車頭枕的作用認知,在選擇頭枕時盡可能挑選厚度大、包裹范圍廣的產(chǎn)品,選取科學適中的軟硬程度,將之安裝在與人員耳上沿平齊或接近的區(qū)域,后腦與頭枕的間距盡可能減小,距離控制在10cm以內(nèi),可以有效降低車輛碰撞時對頭頸部造成的傷害風險。
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