兒童安全座椅與國標中ISOFIX固定點強度試驗解析
瀏覽次數：3798發布日期：2022-03-13
汽車兒童座椅（Child Seat）,又被稱為兒童約束系統（Child Restraint System, CRS），是一種專為不同年齡（或體重）兒童設計、安裝在汽車內、能有效提高兒童乘車安全性的座椅。
兒童座椅是如何固定在汽車座椅上的呢？一般有兩種方式，分別是ISOFIX和LATCH接口形式。ISOFIX（International Standards Organization FIX ）國際通用兒童約束系統固定裝置，起源于歐洲，是用來固定兒童座椅的一個標準系統，其目的是為了給兒童座椅提供一個規范而簡單的安裝方式，另外在兒童座椅或車身間建立一個剛性的連接，減小兒童座椅安裝后松脫的風險。包含車輛上的兩個剛性固定點、兒童約束系統上兩個對應相應的剛性連接裝置以及限制兒童約束系統翻轉的裝置。
LATCH（Lower Anchors and Tethers for Children），兒童使用的下扣件和拴帶的接口，起源于美國，在2002年9月1日開始啟用，是美標安全座椅的固定方式。它與歐洲標準的ISOFIX固定方式最大的區別是，連接方式并不是硬連接，而是同時軟連接，配合掛鉤方式形成3個錨點固定。
為了確保兒童座椅可以起到應有的保護效果，各國法規對ISOFIX固定點（或下固定點）和上拉帶固定點的標識、位置、強度要求和試驗方法進行了規定。本期文章以《GB14167-2013 汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX固定點系統及上拉帶固定點》為基礎，介紹ISOFIX固定點系統和上拉帶固定點的強度要求和試驗方法。ISOFIX固定點系統 ISOFIX anchorages system：由兩個ISOFIX下固定點組成，與抗翻轉裝置配合使用，用于固定ISOFIX兒童約束系統。ISOFIX連接裝置 ISOFIX attachment：從ISOFIX兒童約束系統結構中伸出，與ISOFIX的車輛下部固定點配合使用的連接裝置。ISOFIX下固定點 ISOFIX low anchorage：一個直徑6mm的水平放置的剛性圓桿，從車輛結構或座椅結構中伸出，并與帶有ISOFIX連接裝置的ISOFIX兒童約束系統相配合使用。ISOFIX上拉帶固定點 top tether anchorage：與ISOFIX上拉帶連接件相連，并可以把約束力傳遞到結構上的構件。ISOFIX上連接件 ISOFIX top tether connector：與車輛上的ISOFIX上拉帶固定點連接的裝置ISOFIX上拉帶固定鉤 ISOFIX top tether hook：一種典型的ISOFIX上部連接件，用手把ISOFIX上拉帶按照附錄B圖B．3所示，安裝到ISOFIX上拉帶固定點。SFAD靜態加載裝置 static force application device：對車輛的ISOFIX固定點系統進行試驗的固定模塊。用于驗證在靜態試驗下，ISOFIX固定點系統。
2 試驗設備
平臺主要由臺架、橫梁、液壓站、電液伺服缸、移動裝置、數據采集處理系統等組成。9個液壓缸分別安裝在臺架上的三排橫梁上，每排橫梁3個液壓缸。每個液壓缸的橫向和高度位置均可以調節，以滿足加載位置和方向的要求。采用伺服控制器控制液壓缸的載荷大小和速度，能夠保證9個缸同步加載。
試驗法規要求需在車身框架或者整車上進行，車身的固定不得影響ISOFIX固定點及其周圍部分起到加強作用，同時也不得減弱結構正常的變形。所有固定車輛的裝置應距被測固定點前方不小于500mm或后方不小于300mm處，且不得影響整個寬度范圍內的車身結構。建議將構架固定在接近車輪軸線或懸架連接點的支承物上。如果僅為了驗證座椅上的安全帶固定點強度，可以將座椅直接固定在與車身匹配的剛性夾具上。關于座椅調整，法規要求座椅應在對于強度最為不利的使用位置。靠背按照法規要求調整到設計位置或者軀干角25°的位置。測試載荷并不是直接加載到ISOFIX固定點上，而是用液壓缸拉一個剛性模塊，通過該模塊將載荷傳遞到ISOFIX固定點上。該模塊有個專有名詞，叫靜態加載裝置SFAD，裝置的詳細圖紙可見國標15頁附錄B。試驗前，將SFAD安裝到ISOFIX的固定點上，在其前下橫梁的中心施加135N±15N的力，以便調整SFAD與支撐裝置之間前后位置的松緊。如果驗證ISOFIX上拉帶固定點，還需要把SFAD通過軟織帶連接上拉帶固定點。
ISOFIX固定點強度的驗證一般需要完成三個試驗，分別是前向、左斜向，右斜向。如果兩側對稱，只需執行其中一側。如果帶有ISOFIX上拉帶固定點，則還需要驗證上拉帶固定點強度。一個座椅的ISOFIX系統，一般要做上述四個強度試驗。
1. ISOFX固定點強度前向試驗
加載方向：沿水平縱向前0°±5°，與水平面成10°±5°
加載大小：先加預加載500N±25N，然后加載到8kN±0.25kN加載時間：30s內增加至規定值，也可以2s內加載至規定值，至少保持0.2s
2&3. ISOFX固定點強度斜向試驗
加載方向：沿水平縱向前75°±5°，與水平面成0°±5°加載大小：先加預加載500N±25N，然后加載到5kN±0.25kN
4. ISOFIX上拉帶固定強度試驗
加載大小：先加預加載50N±5N，然后加載到8kN±0.25kN
加載時間：與前向試驗相同
制造商在固定點結構的設計時，往往會加10%、20%或者55%的余量，最大載荷加載到110%-155%。
此外，如果座椅上布置有ISOFIX固定點，則還應在座椅上增加20倍自身重力的載荷。至于如何加載，加載方法參考安全帶固定強度試驗，也可以將載荷直接施加在SFAD的X點上。如果上固定點與座椅一體，試驗應帶ISOFIX上拉帶。但是，如果安全帶固定點強度驗證已完成該試驗且滿足要求，則不需要再進行該試驗。
1. 加載期間縱向水平和斜向方向位移應不大于125mm。
3. 如果在規定時間內保持了所要求的力，ISOFIX下固定點、上拉帶固定點和周圍區域不應失效。
該試驗常見的失效模式，主要有兩點。一是加載過程ISOFIX附近區域的鈑金件、焊線出現撕裂。二是ISOFIX附件區域骨架、坐盆總成強度不夠，導致SFAD測點的位移量超過規定值。
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