儿童安全座椅与国标中ISOFIX固定点强度试验解析
时间：2022-03-13 阅读：2471
汽车儿童座椅（Child Seat）,又被称为儿童约束系统（Child Restraint System, CRS），是一种专为不同年龄（或体重）儿童设计、安装在汽车内、能有效提高儿童乘车安全性的座椅。
儿童座椅是如何固定在汽车座椅上的呢？一般有两种方式，分别是ISOFIX和LATCH接口形式。ISOFIX（International Standards Organization FIX ）国际通用儿童约束系统固定装置，起源于欧洲，是用来固定儿童座椅的一个标准系统，其目的是为了给儿童座椅提供一个规范而简单的安装方式，另外在儿童座椅或车身间建立一个刚性的连接，减小儿童座椅安装后松脱的风险。包含车辆上的两个刚性固定点、儿童约束系统上两个对应相应的刚性连接装置以及限制儿童约束系统翻转的装置。
LATCH（Lower Anchors and Tethers for Children），儿童使用的下扣件和拴带的接口，起源于美国，在2002年9月1日开始启用，是美标安全座椅的固定方式。它与欧洲标准的ISOFIX固定方式最大的区别是，连接方式并不是硬连接，而是同时软连接，配合挂钩方式形成3个锚点固定。
为了确保儿童座椅可以起到应有的保护效果，各国法规对ISOFIX固定点（或下固定点）和上拉带固定点的标识、位置、强度要求和试验方法进行了规定。本期文章以《GB14167-2013 汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》为基础，介绍ISOFIX固定点系统和上拉带固定点的强度要求和试验方法。ISOFIX固定点系统 ISOFIX anchorages system：由两个ISOFIX下固定点组成，与抗翻转装置配合使用，用于固定ISOFIX儿童约束系统。ISOFIX连接装置 ISOFIX attachment：从ISOFIX儿童约束系统结构中伸出，与ISOFIX的车辆下部固定点配合使用的连接装置。ISOFIX下固定点 ISOFIX low anchorage：一个直径6mm的水平放置的刚性圆杆，从车辆结构或座椅结构中伸出，并与带有ISOFIX连接装置的ISOFIX儿童约束系统相配合使用。ISOFIX上拉带固定点 top tether anchorage：与ISOFIX上拉带连接件相连，并可以把约束力传递到结构上的构件。ISOFIX上连接件 ISOFIX top tether connector：与车辆上的ISOFIX上拉带固定点连接的装置ISOFIX上拉带固定钩 ISOFIX top tether hook：一种典型的ISOFIX上部连接件，用手把ISOFIX上拉带按照附录B图B．3所示，安装到ISOFIX上拉带固定点。SFAD静态加载装置 static force application device：对车辆的ISOFIX固定点系统进行试验的固定模块。用于验证在静态试验下，ISOFIX固定点系统。
2 试验设备
平台主要由台架、横梁、液压站、电液伺服缸、移动装置、数据采集处理系统等组成。9个液压缸分别安装在台架上的三排横梁上，每排横梁3个液压缸。每个液压缸的横向和高度位置均可以调节，以满足加载位置和方向的要求。采用伺服控制器控制液压缸的载荷大小和速度，能够保证9个缸同步加载。
试验法规要求需在车身框架或者整车上进行，车身的固定不得影响ISOFIX固定点及其周围部分起到加强作用，同时也不得减弱结构正常的变形。所有固定车辆的装置应距被测固定点前方不小于500mm或后方不小于300mm处，且不得影响整个宽度范围内的车身结构。建议将构架固定在接近车轮轴线或悬架连接点的支承物上。如果仅为了验证座椅上的安全带固定点强度，可以将座椅直接固定在与车身匹配的刚性夹具上。关于座椅调整，法规要求座椅应在对于强度最为不利的使用位置。靠背按照法规要求调整到设计位置或者躯干角25°的位置。测试载荷并不是直接加载到ISOFIX固定点上，而是用液压缸拉一个刚性模块，通过该模块将载荷传递到ISOFIX固定点上。该模块有个专有名词，叫静态加载装置SFAD，装置的详细图纸可见国标15页附录B。试验前，将SFAD安装到ISOFIX的固定点上，在其前下横梁的中心施加135N±15N的力，以便调整SFAD与支撑装置之间前后位置的松紧。如果验证ISOFIX上拉带固定点，还需要把SFAD通过软织带连接上拉带固定点。
ISOFIX固定点强度的验证一般需要完成三个试验，分别是前向、左斜向，右斜向。如果两侧对称，只需执行其中一侧。如果带有ISOFIX上拉带固定点，则还需要验证上拉带固定点强度。一个座椅的ISOFIX系统，一般要做上述四个强度试验。
1. ISOFX固定点强度前向试验
加载方向：沿水平纵向前0°±5°，与水平面成10°±5°
加载大小：先加预加载500N±25N，然后加载到8kN±0.25kN加载时间：30s内增加至规定值，也可以2s内加载至规定值，至少保持0.2s
2&3. ISOFX固定点强度斜向试验
加载方向：沿水平纵向前75°±5°，与水平面成0°±5°加载大小：先加预加载500N±25N，然后加载到5kN±0.25kN
4. ISOFIX上拉带固定强度试验
加载大小：先加预加载50N±5N，然后加载到8kN±0.25kN
加载时间：与前向试验相同
制造商在固定点结构的设计时，往往会加10%、20%或者55%的余量，最大载荷加载到110%-155%。
此外，如果座椅上布置有ISOFIX固定点，则还应在座椅上增加20倍自身重力的载荷。至于如何加载，加载方法参考安全带固定强度试验，也可以将载荷直接施加在SFAD的X点上。如果上固定点与座椅一体，试验应带ISOFIX上拉带。但是，如果安全带固定点强度验证已完成该试验且满足要求，则不需要再进行该试验。
1. 加载期间纵向水平和斜向方向位移应不大于125mm。
3. 如果在规定时间内保持了所要求的力，ISOFIX下固定点、上拉带固定点和周围区域不应失效。
该试验常见的失效模式，主要有两点。一是加载过程ISOFIX附近区域的钣金件、焊线出现撕裂。二是ISOFIX附件区域骨架、坐盆总成强度不够，导致SFAD测点的位移量超过规定值。
