碰撞過程中駕駛員座椅后移設計

孟　妮

（陜西工業職業技術學院,陜西 咸陽 712000）

碰撞過程中駕駛員座椅后移設計

孟妮

（陜西工業職業技術學院,陜西 咸陽 712000）

為了能提高駕駛員行車過程中的安全性，本文設計一種碰撞過程中駕駛員座椅后移的裝置。裝置中采用了加速度傳感器、重量傳感器、ECU、點火信號發生器、活塞罐等部件。通過加速度傳感器向ECU傳遞減速度值信號，重量傳感器向ECU傳遞后排座椅上的重量值信號，由ECU判斷是否需要開啟駕駛員座椅后移裝置。在座椅需要后移的情況下，ECU向點火信號發生器發出點火信號，炸藥爆炸，氣體膨脹，最終推動汽車座椅后移。

碰撞事故；汽車座椅；座椅后移

0　引言

近年來，隨著社會日益發展，汽車保有量在不斷增加。據統計，2015年我國汽車的保有量達到1.72億輛，預計2016年我國汽車保有量將突破1.9億輛。隨之而來，汽車正面的碰撞事故也在不斷發生。

目前，汽車安全裝置中保護駕駛員最有效的方法主要是安全氣囊和安全帶結合的使用。雖然這兩種方法在碰撞時都能在一定程度上保護駕駛員。但是碰撞時由于慣性駕駛員的身體向前運動，而車體的變形運動方向向后。二者運動方向相對，導致身體和儀表臺之間的距離縮短，在駕駛室變形較大的情況下，會對駕駛員造成一定的傷害，尤其是駕駛員移動過多還可能使腿部碰撞儀表板，腳部也可能會卡在踏板中間，對身體傷害加大。并且身體被擠壓，駕駛室空間變小，在營救時會使駕駛員很難及時被救出，延長救援時間[1]。

因此，如果在碰撞時，氣囊和安全帶起作用同時，駕駛員座椅后移，就可以加大駕駛員身體與儀表臺之間的距離，減小身體與儀表臺的沖擊力，減小身體傷害，并增大施救空間，更有利于及時地將受傷駕駛員搶救出來。

山東華宇工學院的張文、許明發明了一種碰撞時座椅后移裝置，其中包括兩個設置有碰撞壓縮桿并充入高壓氣體的氣囊，以及兩個氣缸體，每個氣囊分別通過通過一根高壓管和一個氣缸體相連，氣囊安裝在車體的前方，氣缸體安裝在座椅的調節齒條前端，氣缸體的活塞桿與調節齒條相連接。碰撞時壓縮桿擠壓氣囊，使氣囊內的高壓氣體推動活塞桿，通過調節齒條帶動座椅后移，從而實現碰撞時座椅自動后移[2]。

為了能降低碰撞過程中對駕駛員造成的危害，總結前人經驗，本文設計一種碰撞過程中駕駛員座椅自動后移的裝置。

1　設計目的及原理

1.1 設計目的

為了使碰撞過程中除了安全氣囊和安全帶之外，提供一種有效的被動安全裝置。該裝置設計的主要目的在于提供一種碰撞過程中駕駛員座椅自動后移的裝置，用于汽車在發生正面碰撞時起到作用，使駕駛員座椅自動后移，使駕駛員的身體遠離儀表臺、腳踏板等部件，從而減小駕駛員的身體受傷害的程度。

以碰撞時車輛的減速度大小以及駕駛員后排座椅是否坐有乘員為依據，通過ECU接收和分析數據并發出指令，使駕駛員座椅自動后移一段距離。從而使駕駛員的身體遠離儀表臺，使駕駛員的腿部、腳步遠離踏板，減少碰撞時駕駛員受到的傷害。

1.2 設計原理

設計的基本原理是通過使用加速度傳感器和重量傳感器分別測量車輛的減速度和駕駛員后排座椅是否坐有乘員[3]。只有當碰撞時車輛的瞬時減速度達到一定值，比如減速度達到-40g，行駛速度達到50公里/小時以上，車輛發生正面碰撞，碰撞物體為剛性，重量傳感器檢測到的駕駛員后排座椅重量大于一定值，比如15公斤的情況下，只有當碰撞過程中兩個傳感器檢測到的信號滿足以上兩個條件時，駕駛員座椅才會自動后移[4][5][6]。

2　組成結構

如圖1所示，為座椅自動后移裝置的組成結構圖，其中（a）為裝置的安裝位置圖，（b）圖為裝置的結構圖。

圖1　組成結構圖

該裝置主要包括安裝在座椅下方的座椅后移裝置、安裝在后排座椅內的重量傳感器、安裝在儀表臺內的報警燈、安裝在儀表臺內的ECU、該裝置的加速度傳感器為安全氣囊的加速度傳感器、蜂鳴器為車載多媒體的音箱。

汽車座椅后移裝置安裝在駕駛員座椅正下方，主要包括滑桿、滑槽、帶兩個圓柱孔的長桿、裝有炸藥的活塞罐、推桿。安裝在座位下方的滑桿和安裝在地板上的滑槽相配合，在裝置作用時滑桿能在滑槽上迅速移動。帶圓柱孔的長桿和滑桿頭相配合，二者之間為過盈配合，在裝置未作用時，滑桿頭安裝在長桿的圓柱孔內，當裝置發生作用時，隨著滑桿的移動，滑桿頭迅速離開圓柱孔，使座椅后移，滑桿頭的尺寸略小于滑桿的桿身。

氣體發生器包括有點火信號發生器、活塞罐、炸藥。點火信號發生器安裝在活塞罐的尾部，炸藥安放在活塞罐內，裝置起作用時點火信號發生器接收到ECU的命令點火，隨著炸藥的爆炸產生大量氣體，推動連接在活塞罐上的推桿移動，在推桿的作用下，滑桿在滑槽上迅速移動。

3　工作過程

如圖2所示，為該裝置的工作過程圖，在碰撞過程中裝置具體的工作過程如下所述：

（1）通過加速度傳感器檢測汽車行駛的減速度大小，并且將信號傳遞給ECU，如果ECU判斷車輛的減速度過小，則不可以開啟座椅自動后移裝置。

圖2　工作過程圖

（2）在判斷車輛減速度的同時，重量傳感器檢測駕駛員后排的乘員座椅上的承重大小，并且將信號傳遞給ECU，由ECU判斷后排座椅是否坐著乘員，如果后排座椅上坐著乘員，則不能開啟座椅自動后移裝置。

（3）在ECU接收到上述兩個信號判斷出車輛的減速度達到一定值，并且后排座椅沒有坐成員的情況下，ECU向點火信號發生器發出信號，觸發點火，活塞罐內炸藥爆炸，產生大量氣體，促使推桿移動，在推桿的作用下滑桿頭與帶圓柱孔的長桿脫離開來，滑桿在滑槽上迅速移動，駕駛員座椅自動后移。

4　結論

該裝置涉及到汽車碰撞過程中駕駛員的安全性保護裝置，其結構簡單，利用火藥產生動力，生產成本較低，安裝方便，可以較大范圍的使用，能夠在一定程度上能夠提高駕駛員的安全性。尤其針對面包車，平頭卡車等車頭前部較短，碰撞時車頭的緩沖吸能作用較差，駕駛室容易變形的車輛，采用該裝置在碰撞過程中能夠使駕駛員的身體遠離儀表臺和踏板，能在很大程度上提高駕駛員的腿部、腳部的安全性。

以上的設計方案僅僅是示意性的、指導性的，而不是限制性的。另外，碰撞過程中該駕駛員座椅后移裝置僅是初步的研究設計，還有許多尚未考慮到的因素，需進一步深化設計研究。

[1]韓明明.汽車的被動安全與碰撞試驗[J].上海:汽車與配件,2000(04):22-23.

[2]張文,許明.汽車座椅自動后移裝置:中國, 105438024[P].2016,03(30.

[3]王化祥,張淑英.傳感器原理及應用[M].天津:天津大學出版社,2007.

[4]楊玉祥.自動后退汽車座椅防撞裝置[J].中國:20198850[P]. 2011,10(05).

[5]郭登剛,李麗,張樂.基于被動安全的汽車安全座椅[J]. 北京：科技風,2015(13):55.

[6]韓玉科.具有防撞擊功能的汽車座椅：中國,204845617[P].2015-06-18.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.210

孟妮（1982-），女，陜西西安人，碩士，講師，研究方向:汽車技術。