汽车座椅头枕结构对碰撞吸能性的影响

摘 要：随着车辆保有率的不断增加，行车安全成为个人和社会重点关注的话题。头颈部保护在汽车行驶过程中是至关重要的部分。座椅头枕可以有效起到缓解疲劳、释放压力，在碰撞时，保护头颈部撞击损伤的作用。其结构特性对吸能性有着直接影响，也直接决定了碰撞过程中的人员安危。关键词：头枕，汽车碰撞，吸能性，保护随着经济建设的发展，我国的车辆保有率持续增加，与之对应的车辆交通事故发生频次也越来越高，给人员的生命安全和经济损失造成严重威胁[1]。汽车驾驶和乘坐的舒适性与安全性不断得到关注[2]。头颈部的保护是日常行车中的重中之重，汽车的座椅头枕能够有效帮助驾驶员缓解疲劳，并在应对突发性碰撞时减少冲击损伤。座椅头枕结构对碰撞的吸能性，直接关乎了车内人员的生命安危[3]。1 头枕总体结构对碰撞吸能性的影响汽车座椅的头枕作用一方面体现在舒适度上，现在人们的行车驾驶出行频率和时间远高于以前。头枕是安置在座椅上的辅助性材料，小构件却发挥着大的作用，头枕的作用主要通过其支撑力在面对碰撞时的吸能性体现，可以给予车场人员好的缓冲力量，起到保护作用[4]。如图1模拟的汽车正面冲撞过程中，头枕对人员的保护过程。在遭受碰撞时，人员会在惯性的作用下极速大幅后仰，头枕结构对人员头部和颈椎进行支撑，释放压力，降低损伤[5]。2 头枕厚度对碰撞吸能性的影响不同头枕的细节结构设计对人员的保护作用有能量性差异。在相同的尺寸结构下，材料密度相同的头枕，在汽车碰撞条件下，对人体起到的缓冲作用不一样。材料的厚度越大，面对突然冲撞，人员头部的加速度上升值和平息过程时间相对越低，也就是说头枕厚度越大，其对碰撞的吸能性越高。安装在座椅上的头枕在不影响乘坐舒适度的情况下，越厚越好，头枕与后脑之间的间距也能尽可能减小，多家汽车的冲撞试验结果显实，头枕与后脑之间的距离，应控制在10cm以内。3 头枕包裹范围对碰撞吸能性的影响包括性是头枕的第二个结构性特点。许多人在选择头枕时，容易关注头枕的美观性与舒适性，极易忽视头枕的结构包裹性。在相同尺寸、材料密度一直，头枕厚度相同的情况下，头枕对头部的包裹范围，影响着其对碰撞吸能性的影响。拟人冲撞现场可以看到，头枕的包裹范围越大，面对突然冲撞，人员头部的加速度上升值和平息过程时间相对越低，也就是说头枕厚对头部的包裹范围越大，其对碰撞的吸能性越高。头枕包裹范围越大，一方面对头部的稳定作用越明显。在面对突发碰撞情况，包裹范围越大，越可以帮助人员头部的横向稳定，不至于高速扭转，降低头颈发生结构性损伤。另一方面，头枕包裹范围越大，与头颈部的接触面积越大，作用力越明显，能够更好地缓解冲撞时头部产生的冲撞力，吸收极速增加的动能并转化。4 头枕密度对碰撞吸能性的影响材料密度同样对头枕结构的吸能性有着重要影响。材料的密度直接影响了材料的软硬程度。许多人对于材料的舒适柔软度有偏好，而柔软的材料，其相对的抗压性能较差。随着材料密度的增加，在面对突发碰撞时，头枕对人员头颈部的保护作用也更强，冲撞中的加速度上升值和平息过程都越来越低。但当头枕的密度过大时，体现在材料结构上的直观特点是头枕硬度过大，这会使得头枕的缓冲能力减弱，根据动量公式p=mv=ft。头枕的反作用过大，缓冲时间太短，对于头颈部来说反而会造成撞击压力。不同的材料密度其对头颈部作用的合适区域值不一而同。需要结合不同材料的自身属性，通过反复冲撞试验，选择合适的密度值。不可过低，头枕太软，无法缓解冲撞的压力，也不可过高，头枕太硬，反作用时间短反作用力大，反而对头部造成撞击伤害。5 结语在实践应用过程中，不少司机对于头枕的安置仍然不太重视。諸多实际测验结果显示，在汽车座椅上安装头枕，一方面能够提高舒适度，一方面在面对碰撞事故时，可以有效对人体头颈部起到支撑作用，降低撞击伤害，减少技能损伤。头枕结构对碰撞的吸能性有多方面因素的影响。头枕的厚度越大、包裹范围越广，在面对突发碰撞时能够减缓加速度迅速上升的情况，并且能有效缩短加速冲击的时间，吸能性更好。而不同材料密度对头枕的作用也是直接决定弃吸能性的因素之一，随着材料密度的增大，面对突发碰撞时，头枕在减缓加速度急剧提升和平息过程时间上的作用越明显，吸能性越好，当材料密度过高时，头枕反作用力大，作用时间短，反而对头部造成冲击伤害。提高安全意识，加大对汽车头枕的作用认知，在选择头枕时尽可能挑选厚度大、包裹范围广的产品，选取科学适中的软硬程度，将之安装在与人员耳上沿平齐或接近的区域，后脑与头枕的间距尽可能减小，距离控制在10cm以内，可以有效降低车辆碰撞时对头颈部造成的伤害风险。