后排座椅防揮鞭傷設計方法

徐凱，肖光

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

后排座椅防揮鞭傷設計方法

徐凱，肖光

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

E-NCAP新車評價規程在前排鞭打（Whiplash）試驗及評價要求基礎上，引入了后排座椅Whiplash，將其作為加分項。基于后排Whiplash評分要求，提出極限法的設計方法，從而提高設計效率。

后排座椅；揮鞭傷；設計方法

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.019

CLC NO.: U465.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-55-03

引言

揮鞭傷是在后撞車禍中的一種最常見的頸部傷害，考慮此傷害頑固性及給社會帶來大量的支出，各國將其作為一個課題加以研究，以找出能夠降低鞭打傷害的方法。

2008年 E-NCAP評價體系增加前排揮鞭傷要求，2014年E-NCAP評價體系增加后排揮鞭傷試驗規程和評價指標。基于后排Whiplash有效高度及后方間隙的評分要求，提出極限法求出頭枕設計位置,節約反復設計及計算時間，提高設計效率。

1、E-NCAP 后排鞭打評價簡介

1.1評價方法

僅為靜態測量，分為幾何尺寸、非使用位置得分評價，如表1。

表中：（Effective Heigh）*highest、（Effective Heigh）*lowest表示頭枕位于最高、最低檔位時的有效高度；（△CPX）*mid、（△CPX）*wc表示頭枕位于中間、最低檔位時的頭部后方間隙；(△CPX)limit表示間隙極限值。

1.2參數公式

1.2.1Backset Requirements

間隙要求：

CPZ=504.5×Cos(T A-2.6)+203+HPMZ （1）

（△CPX）*mid=CPXmid-HPM X （2）

（△CPX）*wc =CPXwc-HPM X （3）

(△CPX)limit=7.128×T A+153 （4）

表1 幾何尺寸評分

1.2.2Effective Height requirements

有效高度的要求：

IPX=88.5×sin(T A-2.6)+5+CPX （5）

(△IPX)=IPX-HPM X （6）

(△IPZ)=IPZ-HPM Z （7）

Effective Heigh=(△IPX)×sin(T A)+(△IPZ)×Cos(TA) （8）

2、設計分析

需根據評估要求推算頭枕的設計位置，即頭枕最高點的坐標（XX、XZ）。

由于公式中存在變量，計算過程中帶入不同參數，評估結果差異很大。

2.1變量1-CPX

按公式（1）計算CPZ數值，當CPZ線與頭枕中心面的交點定義為CPZ,記錄其X向坐標值CPX。當頭枕低于CP Z線，那么記錄頭枕中心面最高點X為CP點，記錄其X向坐標值CPX。

2.2變量2-IP X

按公式（5）計算IP X數值，當IP X坐標在X-坐標（頭枕中心面的最高點）之前的，IP X直接選用計算值；當IP X坐標在X-坐標之后，IP X換成X-坐標。

由于頭枕CP X、IP X為變量參數，同時為評估計算的關鍵參數，導致后排座椅的Whiplash設計存在反復數據調整及計算工作。

3、后排Whiplash設計極限法

3.1原理

用極限概念分析問題，對于被考察的未知量，先設法構思一個與它有關的變量，確認這變量通過最大值求的未知量。

3.2需找有關變量

根據公式（4）得知，(△CPX)limit=7.128×T A+153，已知項目總布置完成后，對應的T A（人體軀干角度）就為定值，即(△CPX)limit為恒定值。

將公式（6）、（7）、（5）依序帶入公式（8）得知，Effective Heigh=(IPX- HPM X)×sin(T A)+(IPZ-HPM Z)×Cos(T A)= (88.5×sin(T A-2.6) +5+CPX-HPM X)×sin(T A)+(IPZ-HPM Z) ×Cos(T A)，結合公式（2）得知：

已知項目總布置完成后，對應的T A（人體軀干角度）、HPM Z（H點的Z向坐標）就均為定值，即得出△CPX、IPZ為計算的有關變量。

3.3極限法公式

極限法分析：假設頭枕處于最高位置時，正好滿足高度和間隙要求（頭枕向下調節，是不斷靠近人體頭部，即最高位置滿足間隙要求，則其他位置均可以滿足），這樣成本最優，即Effective Heigh=770mm，△CPX=(△CPX)limit帶入（9），得：

IPZ由公式（5）計算出IPX對應在頭枕中心面的交點，原則上是小于或等于枕中心面最高點X點對應的 Z向坐標值，即極限情況為X點。

4、實際某個項目設計

已知：后排人體軀干線角度T A為25°，H點坐標（2241，±350，372）。

帶入公式（12）和（13）得出：

即得出，頭枕最高點坐標為（2612，±351，1049）。

4.1設計驗證

在數據上將頭枕最高點X點移動到計算值，并代入公式表內，進一步(△CPX) *highest為294mm，（Effective Heigh）*highest為770.5mm，滿足評估要求。

5、結論

綜上所述，根據以上公式（10）、（11）可以計算出滿足后排Whiplash要求的頭枕最高點的極限坐標，同時在具體設計時需要考慮座椅的公差等問題，以此極限坐標為調整基礎。

希望為后排Whiplash的研究提供參考。

[1] 王毅.汽車座椅的防揮鞭傷功能優化方案[J].產品與質量,2012(07).

[2] Euro NCAP——THE DYNAMIC ASSESSMENT OF CAR SEATS FORNECK INJURY PROTECTION TESTING PROTOCOL.

[3] E-NCAP.Rear-Whiplash-Test-Protocol-v1.0.

The rear seat against the swing stripes design method

Xu Kai, Xiao Guang
( Chery automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241009 )

E-NCAP in front of whip (Whiplash) test and evaluation based on the requirements, the rear seat Whiplash.Based on the requirements of the Whiplash score, the proposed design method of limit, so as to improve the efficiency of design. Keywords：Rear Seat; Whiplash; Design method

U465.9

A

1671-7988（2015）09-55-03

徐凱，就職于奇瑞汽車股份有限公司。