汽车碰撞倒退座椅设计

德州学院汽车工程学院 张松 于士军

汽车碰撞倒退座椅设计

德州学院汽车工程学院 张松 于士军

近年来，汽车保有量的增加导致道路交通事故不断增加，为了减轻车内乘员及驾驶员在碰撞事故中受到的伤害，安装安全带，安全气囊、转向机构吸能装置在一定程度上起到了保护作用，但仍有局限性，本文提出一款具有更高性能，基于测速和测距的汽车碰撞倒退座椅。

汽车碰撞；倒退座椅；激光测距

1引言

经济的高速发展，随之带来的是交通的高速发展，交通事故的发生率也有上升的趋势，交通事故带来的大量人员伤亡，不但让无数家庭遭遇不幸，也阻碍社会经济发展和社会稳定。正因为交通事故带来的后果严重，故世界各国倾注大量的物力、人力和财力出台事故预防应对措施，制定完善的道路交通法律，但是呈爆发性增长的车辆，依然使交通事故发生率居高不下。为了减轻驾驶员及乘员在交通碰撞事故中遭受的伤害，本文介绍一款集预警、保护功能于一体的碰撞安全座椅，最大限度地保障人身生命安全。

2常用降低碰撞危害方法分析

2.1 常用降低碰撞危害方法

降低碰撞危害的方法多种多样，常见的有转向机构吸能装置、安全气囊、普通安全座椅，虽然这些方法能在一定程度上减轻碰撞对人体的伤害，但仍不算是行之有效的方法。

2.1.1 转向机构的吸能装置

汽车发生正面碰撞时，冲击能量使汽车前部发生变形而吸收能量，吸能装置的安装增大了转向机构的设计难度和成本，也降低了转向系统的操控性和稳定性，而且靠塑性形变来吸收碰撞危害，能力有限。

2.1.2 安全气囊

碰撞发生时，安全气囊的控制器在短时间内判定碰撞强度，当强度达到设计的保护条件时，对气囊内的传感器下达指令，驱动点火器引爆固态氮气粒子，迅速形成膨胀气囊，对驾驶员进行保护。

缺点是如果汽车碰撞发生时处于很低的车速，此时只需要安全带的保护即可，没必要启动安全气囊。如果安全气囊在这时候展开，不但造成了浪费，而且还有可能对驾驶员及其身边的乘员造成二次伤害。

2.1.3 普通安全座椅

在碰撞时后仰一定角度以减轻碰撞带来的危害，但普通安全座椅具有迟滞性，且碰撞保护时间过长，驾驶员生命安全无法得到有效的保障。

2.2 安全座椅特点

为有效地降低碰撞带来的危害，开发的安全座椅将具备以下特点：

（1）可准确测定距离，测定速度，预测碰撞危险的发生；

（2）可重复使用，降低成本；

（3）稳定性高，有效吸收碰撞能量。

3 汽车碰撞倒退座椅设计

3.1 汽车碰撞倒退座椅保护流程

电子控制单元通过分析比较碰撞传感器传递的信号，判断是否弹出安全气囊，如果此时撞击力较小，那么通过倒退座椅的倒退旋转调整，保证驾驶员安全。如果冲击力较大，那么将同时启动倒退座椅和安全气囊装置，共同保护驾驶员的生命安全。如图1所示。

图1 汽车碰撞倒退座椅保护流程

3.1.1 脉冲式激光测距装置

图2 脉冲式激光测距装置工作流程

如图2所示，激光测距设备向测量目标发射激光，平面镜对激光进行反射，此时激光进入反馈计时模块，经光电转换处理器由光信号转变为电信号，电信号传递进入时数转换芯片的开始计时端；另一束激光脉冲经过透镜处理压缩形成发散角后，在空气中飞行遇到目标物产生漫散射，反射的部分激光进入激光反射接受模块，经光电转换处理器由光信号转变为电信号，电信号传递进入时数转换芯片的结束计时端，整个测量过程结束。

其中，设D为激光发射端与目标物距离，T为往返两点所花时间，C为激光在空气中传播速度（已考虑环境变量），n为测量时的大气折射率，可得：

通过原理我们可以看出，把对距离的测量转化为对时间差的测量，激光的穿透力强，所以受环境影响因素不是很大，光的传播速度极快，辅以高效高能的处理器，可短时间内测量距离，配合车速传感器工作，当车速/车距达到设定的安全值时，启动预警功能。

3.1.2 汽车安全座椅技术关键

通过汽车上现有的传感器对汽车的碰撞检测，当汽车发生碰撞时，单片机接收信号，并控制电磁阀门，气瓶内的高压气体在短时间内充入气缸，气缸活塞受力弹出，使座椅绕轴向后旋转25°，座椅椅垫在汽车行驶惯性方向对驾驶员产生束缚力，这样惯性力施加的部位便由头部、胸部转到髋部，降低驾驶员或者乘客在碰撞时受到的伤害。

监测流程图如图3所示；座椅如图4所示。

图3 监测流程图

图4 汽车碰撞倒退座椅

4 总结

交通事故往往发生于一瞬间，而如何在这短暂的时间内采取有效的措施来挽救驾驶员生命至关重要，文中所提出的汽车安全座椅通过存储于高压气瓶的高压气体进行驱动，具有反应快、稳定性好的优点。而且通过脉冲测距装置，提前预警，也提高了响应能力。此外，由于汽车内部空间有限，并没有在汽车后排安装安全气囊，后排乘客安全无法有效保障，文中介绍的方法不需要占用很大空间，可以填补这个空缺。将易受伤部位所受载荷进行转移，降低受伤程度。

[1]郭登刚.基于被动安全的汽车安全座椅[J].长安大学,2015.

[2]张吉康.基于测速与测距技术的汽车安全座椅设计[J].汽车工程师,2012.

[3]谢友志.汽车安全座椅改进设计[J].湖北汽车工业学院学报,2009.06.