汽車(chē)座椅頭枕結(jié)構(gòu)對(duì)碰撞吸能性的影響

發(fā)布時(shí)間：2024-12-26

摘 要：隨著車(chē)輛保有率的不斷增加，行車(chē)安全成為個(gè)人和社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的話題。頭頸部保護(hù)在汽車(chē)行駛過(guò)程中是至關(guān)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(shí)，保護(hù)頭頸部撞擊損傷的作用。其結(jié)構(gòu)特性對(duì)吸能性有著直接影響，也直接決定了碰撞過(guò)程中的人員安危。關(guān)鍵詞：頭枕，汽車(chē)碰撞，吸能性，保護(hù)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，我國(guó)的車(chē)輛保有率持續(xù)增加，與之對(duì)應(yīng)的車(chē)輛交通事故發(fā)生頻次也越來(lái)越高，給人員的生命安全和經(jīng)濟(jì)損失造成嚴(yán)重威脅[1]。汽車(chē)駕駛和乘坐的舒適性與安全性不斷得到關(guān)注[2]。頭頸部的保護(hù)是日常行車(chē)中的重中之重，汽車(chē)的座椅頭枕能夠有效幫助駕駛員緩解疲勞，并在應(yīng)對(duì)突發(fā)性碰撞時(shí)減少?zèng)_擊損傷。座椅頭枕結(jié)構(gòu)對(duì)碰撞的吸能性，直接關(guān)乎了車(chē)內(nèi)人員的生命安危[3]。1 頭枕總體結(jié)構(gòu)對(duì)碰撞吸能性的影響汽車(chē)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(chē)駕駛出行頻率和時(shí)間遠(yuǎn)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(guò)其支撐力在面對(duì)碰撞時(shí)的吸能性體現(xiàn)，可以給予車(chē)場(chǎng)人員好的緩沖力量，起到保護(hù)作用[4]。如圖1模擬的汽車(chē)正面沖撞過(guò)程中，頭枕對(duì)人員的保護(hù)過(guò)程。在遭受碰撞時(shí)，人員會(huì)在慣性的作用下極速大幅后仰，頭枕結(jié)構(gòu)對(duì)人員頭部和頸椎進(jìn)行支撐，釋放壓力，降低損傷[5]。2 頭枕厚度對(duì)碰撞吸能性的影響不同頭枕的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)人員的保護(hù)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(chē)碰撞條件下，對(duì)人體起到的緩沖作用不一樣。材料的厚度越大，面對(duì)突然沖撞，人員頭部的加速度上升值和平息過(guò)程時(shí)間相對(duì)越低，也就是說(shuō)頭枕厚度越大，其對(duì)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(chē)的沖撞試驗(yàn)結(jié)果顯實(shí)，頭枕與后腦之間的距離，應(yīng)控制在10cm以?xún)?nèi)。3 頭枕包裹范圍對(duì)碰撞吸能性的影響包括性是頭枕的第二個(gè)結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)。許多人在選擇頭枕時(shí)，容易關(guān)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(duì)頭部的包裹范圍，影響著其對(duì)碰撞吸能性的影響。擬人沖撞現(xiàn)場(chǎng)可以看到，頭枕的包裹范圍越大，面對(duì)突然沖撞，人員頭部的加速度上升值和平息過(guò)程時(shí)間相對(duì)越低，也就是說(shuō)頭枕厚對(duì)頭部的包裹范圍越大，其對(duì)碰撞的吸能性越高。頭枕包裹范圍越大，一方面對(duì)頭部的穩(wěn)定作用越明顯。在面對(duì)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(shí)頭部產(chǎn)生的沖撞力，吸收極速增加的動(dòng)能并轉(zhuǎn)化。4 頭枕密度對(duì)碰撞吸能性的影響材料密度同樣對(duì)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(duì)于材料的舒適柔軟度有偏好，而柔軟的材料，其相對(duì)的抗壓性能較差。隨著材料密度的增加，在面對(duì)突發(fā)碰撞時(shí)，頭枕對(duì)人員頭頸部的保護(hù)作用也更強(qiáng)，沖撞中的加速度上升值和平息過(guò)程都越來(lái)越低。但當(dāng)頭枕的密度過(guò)大時(shí)，體現(xiàn)在材料結(jié)構(gòu)上的直觀特點(diǎn)是頭枕硬度過(guò)大，這會(huì)使得頭枕的緩沖能力減弱，根據(jù)動(dòng)量公式p=mv=ft。頭枕的反作用過(guò)大，緩沖時(shí)間太短，對(duì)于頭頸部來(lái)說(shuō)反而會(huì)造成撞擊壓力。不同的材料密度其對(duì)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(guò)反復(fù)沖撞試驗(yàn)，選擇合適的密度值。不可過(guò)低，頭枕太軟，無(wú)法緩解沖撞的壓力，也不可過(guò)高，頭枕太硬，反作用時(shí)間短反作用力大，反而對(duì)頭部造成撞擊傷害。5 結(jié)語(yǔ)在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，不少司機(jī)對(duì)于頭枕的安置仍然不太重視。諸多實(shí)際測(cè)驗(yàn)結(jié)果顯示，在汽車(chē)座椅上安裝頭枕，一方面能夠提高舒適度，一方面在面對(duì)碰撞事故時(shí)，可以有效對(duì)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(duì)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(duì)突發(fā)碰撞時(shí)能夠減緩加速度迅速上升的情況，并且能有效縮短加速?zèng)_擊的時(shí)間，吸能性更好。而不同材料密度對(duì)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(duì)突發(fā)碰撞時(shí)，頭枕在減緩加速度急劇提升和平息過(guò)程時(shí)間上的作用越明顯，吸能性越好，當(dāng)材料密度過(guò)高時(shí)，頭枕反作用力大，作用時(shí)間短，反而對(duì)頭部造成沖擊傷害。提高安全意識(shí)，加大對(duì)汽車(chē)頭枕的作用認(rèn)知，在選擇頭枕時(shí)盡可能挑選厚度大、包裹范圍廣的產(chǎn)品，選取科學(xué)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?xún)?nèi)，可以有效降低車(chē)輛碰撞時(shí)對(duì)頭頸部造成的傷害風(fēng)險(xiǎn)。