趙二峰+黃遠(yuǎn)都

摘要： 在兩廂轎車及其它MPV車型中，后排車身和三廂車相比，無(wú)行李架、長(zhǎng)度較短，導(dǎo)致后排安全帶布置空間不足。為解決該問題，根據(jù)簡(jiǎn)潔美觀、舒適、低成本的原則，采用在尾門邊框附近布置外側(cè)安全帶、在側(cè)圍布置中間安全帶的方式，將后排安全帶合理的布局在車身結(jié)構(gòu)中。通過安全帶固定點(diǎn)仿真分析，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，滿足法規(guī)GB141662013、GB141672013對(duì)安全帶的要求，避免了安裝在座椅內(nèi)部的高成本和安裝在頂棚人機(jī)工程差的問題。

關(guān)鍵詞：MPV兩廂轎車；后排安全帶；布置空間

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.14.112

1引言

近幾年隨著MPV車型及兩廂轎車（例如：掀背車）等車型在中國(guó)汽車市場(chǎng)的風(fēng)靡，隨著國(guó)家法規(guī)、市場(chǎng)、乘客對(duì)安全帶使用的認(rèn)知和要求的提高，后排乘客安全越來(lái)越受到重視。

但由于CNCAP和法規(guī)對(duì)安全約束系統(tǒng)的要求主要在前排，在以往的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者對(duì)后排安全帶布置的研究側(cè)重較少，上述車型安全帶在后排的設(shè)計(jì)布局呈現(xiàn)出兩個(gè)方向：

（1）豪華車型，采用在座椅靠背內(nèi)部安裝安全帶的方式固定。該方案舒適度較好，符合人機(jī)工程，外觀整潔。但是，安全帶對(duì)座椅骨架的強(qiáng)度要求較高，需要座椅骨架增加強(qiáng)度以滿足GB141672013對(duì)安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度的要求，強(qiáng)化的座椅骨架，使整車成本增高，整車重量增加，降低了整車性價(jià)比、同時(shí)與整車輕量化的趨勢(shì)不符。

（2）普通車型，多采用外側(cè)安全帶在側(cè)圍固定，中間安全帶在頂棚固定的方式。該方案成本較低，有效利用車身鈑金結(jié)構(gòu)來(lái)滿足固定點(diǎn)強(qiáng)度的要求。但是，此類安裝方式，往往是以犧牲中間安全帶舒適度為代價(jià)的，后排中間乘客在使用安全帶時(shí)極其不便，會(huì)產(chǎn)生勒脖子，與旁邊乘客干涉、拉出回收不順暢摩擦力大等缺點(diǎn)，影響使用的舒適度。

以上問題，主要是因?yàn)樵贛PV及其它兩廂轎車中，后排車身和三廂車相比，無(wú)行李架平臺(tái)、尾部長(zhǎng)度較短，這種空間的不足和結(jié)構(gòu)上的無(wú)支撐點(diǎn)造成了后排安全帶布置感知差、成本高、重量大的特征。

本文方案，獨(dú)辟蹊徑，采用在尾門邊框安裝安全帶卷收器的方式，將后排三個(gè)安全帶合理的布局在車身鈑金上，克服了上述車身空間不足、舒適度差、人機(jī)工程不合理的問題。在安裝中，充分利用了車身鈑金結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以鈑金結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，構(gòu)造了安全帶的空間結(jié)構(gòu)。同時(shí)將中間安全帶布置在側(cè)圍鈑金上，通過在頂部區(qū)域設(shè)置導(dǎo)向件，降織帶合理布局在中間座位上。

在成本上，該方案不需要座椅加強(qiáng)骨架結(jié)構(gòu)，節(jié)約了座椅提升強(qiáng)度的成本。

但強(qiáng)度上，該方案借用車身鈑金的基底，超越了座椅強(qiáng)化骨架固定安全帶的強(qiáng)度。

在人機(jī)工程上，舒適性較高、使用方便，回收順暢，外表美觀。

2基于車身鈑金結(jié)構(gòu)的布置方案

2.1固定點(diǎn)的選取

安全帶固定點(diǎn)需參照GB14167在有效區(qū)域內(nèi)選擇固定點(diǎn)，同時(shí)需要求三點(diǎn)式安全帶固定點(diǎn)需能夠抵抗13500N的實(shí)驗(yàn)載荷。

2.1.1后排座椅外側(cè)安全帶固定點(diǎn)

如圖1所示，在無(wú)行李架平臺(tái)、側(cè)圍空間狹窄的局促空間內(nèi)，本方案選取了尾門門框附近狹長(zhǎng)平整的區(qū)域作為卷收器固定的基礎(chǔ)，用尾門門框的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和拐角空間，將安全帶卷收器通過螺栓固定在鈑金上。與下固定點(diǎn)配合，織帶可平順的在座椅表面向下鋪開，整體設(shè)計(jì)自然流暢，強(qiáng)度較高。同時(shí)也節(jié)省了很大的車身內(nèi)部可使用空間。

鑒于MPV及一般兩廂車型尾部流線型的設(shè)計(jì)，車內(nèi)尾部頂棚較低，乘客頭部空間很難滿足安裝安全帶的卷收器的要求。所以本方案另辟蹊徑，將中間安全帶固定在側(cè)圍上，在頂棚固定導(dǎo)向環(huán)，通過導(dǎo)向環(huán)的導(dǎo)向作用將織帶引向中間乘客。在不使用時(shí)，織帶可自然回收。手動(dòng)將鎖頭插在內(nèi)飾板的卡槽內(nèi)。

圖2后排座椅中間安全帶布置方式2.2織帶走向的人機(jī)工程校核

2.2.1后排座椅外側(cè)安全帶織帶走向

卷收器固定在座椅背后的尾門邊框上，織帶略高于座椅靠背向前拉出，自然落在后排乘客肩部高度位置，取用方便。

2.2.2后排座椅中間安全帶織帶走向

中間安全帶使用時(shí)，織帶從側(cè)圍上的卷收器拉出，經(jīng)頂棚上導(dǎo)向件的引導(dǎo)作用，達(dá)到中間乘客的肩膀上方位置。下拉后束縛在乘客胸前。

收起時(shí)，織帶回扣在側(cè)圍上，整潔美觀。

3.1加載載荷方式

加載載荷方式如圖6所示。

（2）加載到規(guī)定載荷時(shí)間為100ms，之后保持至模型收斂。

（3）約束條件：約束車身橫截面處六個(gè)方向上的自由度。

3.2評(píng)價(jià)方式

（1）安全帶安裝固定點(diǎn)及其周圍區(qū)域允許塑性變形，但不能發(fā)生斷裂或者損壞。

（2）如果上固定點(diǎn)在座椅上，則試驗(yàn)期間，上有效固定點(diǎn)前移量不能超過R點(diǎn)。

3.3仿真結(jié)果分析

仿真結(jié)果如下圖，結(jié)果顯示：

（1）車身處最大應(yīng)變?yōu)?.12，失效風(fēng)險(xiǎn)較小。

（2）側(cè)圍區(qū)域最大焊點(diǎn)力為3.6kN，但由于只有2個(gè)焊點(diǎn)大于3.0kN，失效風(fēng)險(xiǎn)較小。

該仿真加載為1.2倍加載，留有一定余量，因此，可基本判定該方案滿足法規(guī)要求。

5.1固定點(diǎn)強(qiáng)度

通過仿真模擬，該方案固定點(diǎn)強(qiáng)度滿足GB141672013要求，且可提升空間很大，尾門邊框的強(qiáng)度級(jí)別遠(yuǎn)高于安全帶固定點(diǎn)的要求，以該處為基底，通過局部焊接螺栓及加強(qiáng)板，安全帶能夠牢固地固定在車身鈑金上。在實(shí)際的固定點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和碰撞試驗(yàn)中，可以承受假人的沖擊力。

5.2舒適度、人機(jī)工程

該方案取用安全帶方便，使用舒適；回收放置安全帶順暢，不會(huì)產(chǎn)生勒頸、滑肩、干涉旁邊乘客的現(xiàn)象。在試乘試駕中反應(yīng)良好。

5.3外觀

該方案將安全帶巧妙的布局在車身鈑金空間內(nèi)，織帶走向順暢，整體外觀整潔。不會(huì)對(duì)車身內(nèi)飾造車凸起，占用使用空間極少。

5.4經(jīng)濟(jì)性

該方案不需要座椅加強(qiáng)骨架，不需要車身鈑金改制；在借用車身自有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，規(guī)范化布局，不增加過多成本，經(jīng)濟(jì)型較好，值得推廣。

6應(yīng)用及推廣

隨著汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)的發(fā)展，駕乘人員對(duì)全員安全的理解也越來(lái)越深，第二排甚至第三排安全帶的布置和使用，作為一個(gè)新的安全觀念，越來(lái)越被大多數(shù)安全系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)級(jí)汽車廠認(rèn)同，針對(duì)后排乘客的安全保護(hù)，也越來(lái)越規(guī)范化。本文的設(shè)計(jì)方案，利用現(xiàn)有的車身鈑金基底，在不增加整車重量、強(qiáng)度、成本的前提下，通過結(jié)構(gòu)的改變和布置的變化，將后排安全帶設(shè)計(jì)提升到一個(gè)既舒適美觀，又安全可靠的更高層次。在實(shí)際應(yīng)用中，獲得了很好的效果。方案可在現(xiàn)有類似MPV、SUV及其它兩廂車型中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

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