为了能提高驾驶员行车过程中的安全性，本文设计一种碰撞过程中驾驶员座椅后移的装置。装置中采用了加速度传感器、重量传感器、ECU、点火信号发生器、活塞罐等部件。通过加速度传感器向ECU传递减速度值信号，重量传感器向ECU传递后排座椅上的重量值信号，由ECU判断是否需要开启驾驶员座椅后移装置。在座椅需要后移的情况下，ECU向点火信号发生器发出点火信号，爆炸，气体膨胀，最终推动汽车座椅后移。
标签： 碰撞事故；汽车座椅；座椅后移
0 引言
近年来，随着社会日益发展，汽车保有量在不断增加。据统计，2015年我国汽车的保有量达到1.72亿辆，预计2016年我国汽车保有量将突破1.9亿辆。随之而来，汽车正面的碰撞事故也在不断发生。
目前，汽车安全装置中保护驾驶员最有效的方法主要是安全气囊和安全带结合的使用。虽然这两种方法在碰撞时都能在一定程度上保护驾驶员。但是碰撞时由于惯性驾驶员的身体向前运动，
而车体的变形运动方向向后。二者运动方向相对，导致身体和仪表台之间的距离缩短，在驾驶室变形较大的情况下，会对驾驶员造成一定的伤害，尤其是驾驶员移动过多还可能使腿部碰撞仪表板，脚部也可能会卡在踏板中间，对身体伤害加大。并且身体被挤压，驾驶室空间变小，在营救时会使驾驶员很难及时被救出，延长救援时间[1]。
因此，如果在碰撞时，气囊和安全带起作用同时，驾驶员座椅后移，就可以加大驾驶员身体与仪表台之间的距离，减小身体与仪表台的冲击力，减小身体伤害，并增大施救空间，更有利于及时地将受伤驾驶员抢救出来。
山东华宇工学院的张文、许明发明了一种碰撞时座椅后移装置，其中包括两个设置有碰撞压缩杆并充入高压气体的气囊，以及两个气缸体，每个气囊分别通过通过一根高压管和一个气缸体相连，气囊安装在车体的前方，气缸体安装在座椅的调节齿条前端，气缸体的活塞杆与调节齿条相连接。碰撞时压缩杆挤压气囊，使气囊内的高压气体推动活塞杆，通过调节齿条带动座椅后移，从而实现碰撞时座椅自动后移[2]。
为了能降低碰撞过程中对驾驶员造成的危害，总结前人经验，本文设计一种碰撞过程中驾驶员座椅自动后移的装置。
1 设计目的及原理
1.1 设计目的
为了使碰撞过程中除了安全气囊和安全带之外，提供一种有效的被动安全装置。该装置设计的主要目的在于提供一种碰撞过程中驾驶员座椅自动后移的装置，用于汽车在发生正面碰撞时起到作用，使驾驶员座椅自动后移，使驾驶员的身体远离仪表台、脚踏板等部件，从而减小驾驶员的身体受伤害的程度。
以碰撞时车辆的减速度大小以及驾驶员后排座椅是否坐有乘员为依据，通过ECU接收和分析数据并发出指令，使驾驶员座椅自动后移一段距离。从而使驾驶员的身体远离仪表台，使驾驶员的腿部、脚步远离踏板，减少碰撞时驾驶员受到的伤害。
1.2 设计原理
设计的基本原理是通过使用加速度传感器和重量传感器分别测量车辆的减速度和驾驶员后排座椅是否坐有乘员[3]。只有当碰撞时车辆的瞬时减速度达到一定值，比如减速度达到-40g，行驶速度达到50公里/小时以上，车辆发生正面碰撞，碰撞物体为刚性，重量传感器检测到的
驾驶员后排座椅重量大于一定值，比如15公斤的情况下，只有当碰撞过程中两个传感器检测到的信号满足以上两个条件时，驾驶员座椅才会自动后移[4] [5][6]。
2 组成结构
如图1所示，为座椅自动后移装置的组成结构图，其中（a）为装置的安装位置图，（b）图为装置的结构图。
该装置主要包括安装在座椅下方的座椅后移装置、安装在后排座椅内的重量传感器、安装在仪表台内的报警灯、安装在仪表台内的ECU、该装置的加速度传感器为安全气囊的加速度传感器、蜂鸣器为车载多媒体的音箱。
汽车座椅后移装置安装在驾驶员座椅正下方，主要包括滑杆、滑槽、带两个圆柱孔的长杆、装有的活塞罐、推杆。安装在座位下方的滑杆和安装在地板上的滑槽相配合，在装置作用时滑杆能在滑槽上迅速移动。带圆柱孔的长杆和滑杆头相配合，二者之间为过盈配合，在装置未作用时，滑杆头安装在长杆的圆柱孔内，当装置发生作用时，随着滑杆的移动，滑杆头迅速离开圆柱孔，使座椅后移，滑杆头的尺寸略小于滑杆的杆身。
气体发生器包括有点火信号发生器、活塞罐、。点火信号发生器安装在活塞罐的尾部，安放在活塞罐内，装置起作用时点火信号发生器接收到ECU的命令点火，随着的爆炸产生大量气体，推动连接在活塞罐上的推杆移动，在推杆的作用下，滑杆在滑槽上迅速移动。
3 工作过程
如图2所示，为该装置的工作过程图，在碰撞过程中装置具体的工作过程如下所述：
（1）通过加速度传感器检测汽车行驶的减速度大小，并且将信号传递给ECU，如果ECU判断车辆的减速度过小，则不可以开启座椅自动后移装置。
（2）在判断车辆减速度的同时，重量传感器检测驾驶员后排的乘员座椅上的承重大小，并且将信号传递给ECU，由ECU判断后排座椅是否坐着乘员，如果后排座椅上坐着乘员，则不能开启座椅自动后移装置。
（3）在ECU接收到上述两个信号判断出车辆的减速度达到一定值，并且后排座椅没有坐成员的情况下，ECU向点火信号发生器发出信号，触发点火，活塞罐内爆炸，产生大量气
体，促使推杆移动，在推杆的作用下滑杆头与带圆柱孔的长杆脱离开来，滑杆在滑槽上迅速移动，驾驶员座椅自动后移。
4 结论
该装置涉及到汽车碰撞过程中驾驶员的安全性保护装置，其结构简单，利用火药产生动力，生产成本较低，安装方便，可以较大范围的使用，能够在一定程度上能够提高驾驶员的安全性。尤其针对面包车，平头卡车等车头前部较短，碰撞时车头的缓冲吸能作用较差，驾驶室容易变形的车辆，采用该装置在碰撞过程中能够使驾驶员的身体远离仪表台和踏板，能在很大程度上提高驾驶员的腿部、脚部的安全性。
以上的设计方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。另外，碰撞过程中该驾驶员座椅后移装置仅是初步的研究设计，还有许多尚未考虑到的因素，需进一步深化设计研究。
参考文献：
[1]韩明明.汽车的被动安全与碰撞试验[J].上海：汽车与配件，2000（04）：22-23.
[2]张文，许明.汽车座椅自动后移装置：中国， 105438024[P].2016，03（30.
[3]王化祥，张淑英.传感器原理及应用[M].天津：天津大学出版社，2007.
汽车安全驾驶[4]杨玉祥.自动后退汽车座椅防撞装置[J].中国：20198850[P]. 2011，10（05）.
[5]郭登刚，李丽，张乐.基于被动安全的汽车安全座椅[J]. 北京：科技风，2015（13）：55.
[6]韩玉科.具有防撞击功能的汽车座椅：中国，204845617[P].2015-06-18.
作者简介：孟妮（1982-），女，陕西西安人，硕士，讲师，研究方向：汽车技术。
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