李新起

智己汽車科技有限公司，上海 201804

0 引言

隨著汽車保有量的提升，車輛發(fā)生安全碰撞事故的概率也越來(lái)越高。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2020年我國(guó)機(jī)動(dòng)車交通事故發(fā)生數(shù)量超過21萬(wàn)件，其中汽車交通事故發(fā)生數(shù)達(dá)到15.69萬(wàn)起，汽車交通事故導(dǎo)致死亡人數(shù)超過4萬(wàn)。汽車安全碰撞事故中，車輛側(cè)面碰撞占有很大的比重，所以，如何提升汽車的側(cè)面安全性能成為行業(yè)的一個(gè)研究重點(diǎn)。

據(jù)研究，在汽車側(cè)面碰撞安全事故中，配置側(cè)氣簾的車輛可以有效降低車內(nèi)乘員頭部受傷害的程度。所以，研究如何設(shè)計(jì)開發(fā)性能更好的側(cè)氣簾子系統(tǒng)成為研究人員關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。

在車輛側(cè)面碰撞事故中，側(cè)氣簾能否順利展開是影響其保護(hù)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，其中，A柱區(qū)域的設(shè)計(jì)對(duì)側(cè)氣簾的展開性能具有重要影響。A柱區(qū)域的側(cè)氣簾子系統(tǒng)點(diǎn)爆試驗(yàn)失效形式一般有側(cè)氣簾氣袋展開不到位、側(cè)氣簾氣袋破損、A柱飾板碎裂飛濺等形式。

針對(duì)過往項(xiàng)目側(cè)氣簾子系統(tǒng)點(diǎn)爆試驗(yàn)問題，本文將基于某乘用車型重點(diǎn)研究側(cè)氣簾模塊的優(yōu)化及拉帶導(dǎo)向支架的設(shè)計(jì)方案對(duì)側(cè)氣簾展開性能的影響。

1 方案與驗(yàn)證

1.1 設(shè)計(jì)方案

表1為5種不同的側(cè)氣簾子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。側(cè)氣簾子系統(tǒng)的整體布置方案如圖1所示，其中A柱飾板、頂棚、A柱鈑金和密封條為不變因子。

表1 5種不同的側(cè)氣簾子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖1 側(cè)氣簾子系統(tǒng)的整體布置方案

1.1.1 側(cè)氣簾模塊設(shè)計(jì)方案

側(cè)氣簾模塊的優(yōu)化方案與初始方案相比，主要涉及氣袋花型優(yōu)化與氣袋最后一折的寬度調(diào)整。詳細(xì)優(yōu)化方案如下：①氣袋前端上邊縫線降低10 mm，即氣道減小10 mm。②縫紉線走向優(yōu)化，更有利于向氣袋下方充氣。③縫紉線布局優(yōu)化，保持氣袋整體充氣均勻。④氣袋前端的拉帶連接位置增高75 mm，拉帶長(zhǎng)度適應(yīng)性調(diào)整。側(cè)氣簾的氣袋花型優(yōu)化方案重點(diǎn)優(yōu)化了氣袋前腔的縫線布局,如圖2和圖3所示。主要目的是在試驗(yàn)開始時(shí)使氣袋能更快地向下展開，減小側(cè)氣簾對(duì)A柱的沖擊。

圖2 優(yōu)化前后側(cè)氣簾前腔上邊線位置對(duì)比

圖3 優(yōu)化前后側(cè)氣簾氣袋前腔方案對(duì)比

參考行業(yè)研究，本文側(cè)氣簾的氣袋折疊方式為混合型折疊(卷繞+兩端Z折)?；诖?，側(cè)氣簾優(yōu)化方案中減小了氣袋最后一折的寬度，如圖4所示，從而可以減小氣袋展開時(shí)向車內(nèi)的角度，進(jìn)而降低對(duì)A柱的沖擊。

圖4 側(cè)氣簾氣袋折疊方案

1.1.2 拉帶導(dǎo)向支架設(shè)計(jì)方案

本文首次研究了用于側(cè)氣簾拉帶導(dǎo)向的金屬支架的設(shè)計(jì)方案，拉帶導(dǎo)向支架為一種高強(qiáng)度冷軋鍍鋅鋼板，尺寸為60 mm×50 mm×8 mm，料厚為1 mm，如圖5所示。

圖5 拉帶導(dǎo)向支架

拉帶導(dǎo)向支架布置在A柱飾板與頂棚搭接處，拉帶導(dǎo)向支架的兩種布置方案如圖6所示。與布置位置1相比，布置位置2主要調(diào)整了拉帶導(dǎo)向支架與A柱飾板的向配合關(guān)系，具體為拉帶導(dǎo)向支架基于其安裝面沿垂直于A柱飾板方向向下移動(dòng)5.5 mm。

圖6 拉帶導(dǎo)向支架的兩種布置方案

兩種布置方案中拉帶導(dǎo)向支架與A柱飾板的向配合關(guān)系如圖7所示，拉帶導(dǎo)向支架超過A柱飾板后端10 mm。

圖7 拉帶導(dǎo)向支架與A柱飾板的X向配合關(guān)系

1.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)開始前，將所有用于側(cè)氣簾子系統(tǒng)試驗(yàn)的零部件按照整車實(shí)際設(shè)計(jì)狀態(tài)安裝到位，包括安裝位置、螺栓扭矩、配合關(guān)系等。然后，采用安全氣囊點(diǎn)爆測(cè)試系統(tǒng)，點(diǎn)火電流為1.2 A，電流持續(xù)時(shí)間為2 ms，將含側(cè)氣簾模塊的待試驗(yàn)工裝按照規(guī)定的溫度(本文試驗(yàn)溫度為-30 ℃)在環(huán)境箱內(nèi)保溫4 h，然后在箱內(nèi)進(jìn)行側(cè)氣簾點(diǎn)爆。

側(cè)氣簾子系統(tǒng)點(diǎn)爆試驗(yàn)需要滿足一定的測(cè)試要求：①不應(yīng)出現(xiàn)鉤掛、破裂及卡位等現(xiàn)象。②內(nèi)飾件發(fā)生脫落或斷裂后，不應(yīng)產(chǎn)生銳邊、尖角及毛刺等會(huì)傷及乘員的特征。③不應(yīng)出現(xiàn)硬質(zhì)飛濺物(如硬塑料碎片、金屬碎片等)，軟質(zhì)飛濺物(如立柱間隔泡塊等)單片最大允許質(zhì)量為3 g，最大允許質(zhì)量為5 g。④側(cè)氣簾的氣袋必須能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照設(shè)計(jì)要求的形狀展開到位，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的保護(hù)區(qū)域。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

基于第1節(jié)的技術(shù)方案和試驗(yàn)條件，對(duì)每種技術(shù)方案進(jìn)行3次試驗(yàn)驗(yàn)證，側(cè)氣簾子系統(tǒng)點(diǎn)爆試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 側(cè)氣簾子系統(tǒng)點(diǎn)爆試驗(yàn)結(jié)果

注：√表示試驗(yàn)成功；×表示試驗(yàn)失效。

側(cè)氣簾展開試驗(yàn)失效圖片如圖8所示，側(cè)氣簾展開試驗(yàn)成功圖片如圖9所示。

圖8 側(cè)氣簾展開試驗(yàn)失效圖片

圖9 側(cè)氣簾展開試驗(yàn)成功圖片

分析方案1和方案2的試驗(yàn)結(jié)果可知，基于布置位置1的拉帶導(dǎo)向支架對(duì)側(cè)氣簾展開性能沒有提升。分析拉帶導(dǎo)向支架的兩種布置方案，發(fā)現(xiàn)布置位置1的拉帶導(dǎo)向支架與A柱立柱之間存在6 mm的向間隙，如圖10所示。在側(cè)氣簾展開過程中，由于氣袋對(duì)拉帶有一個(gè)很強(qiáng)的向車內(nèi)的帶動(dòng)作用力，拉帶很可能會(huì)掛在A柱飾板上，而沒有及時(shí)脫出，對(duì)A柱飾板產(chǎn)生沖擊，從而引起A柱飾板碎裂飛濺，造成試驗(yàn)失效。

圖10 基于布置位置1的拉帶導(dǎo)向支架分析

分析方案2和方案3的結(jié)果可知，氣袋的花型優(yōu)化和折疊調(diào)整對(duì)側(cè)氣簾正常展開具有積極意義，但不是造成試驗(yàn)失效的最主要的影響因素。分析方案3中3次試驗(yàn)沒有完全成功的原因是側(cè)氣簾模塊本身的優(yōu)化，雖然降低了氣袋對(duì)拉帶向車內(nèi)的帶動(dòng)作用力，但由于存在拉帶導(dǎo)向支架與A柱飾板間的間隙，拉帶還是會(huì)對(duì)A柱飾板產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的沖擊拉拽力，從而極大可能會(huì)引起A柱飾板碎裂。

方案4的試驗(yàn)結(jié)果都是成功的，可以證明方案4是有效的，對(duì)比方案3可知，拉帶導(dǎo)向支架的布置設(shè)計(jì)是本側(cè)氣簾子系統(tǒng)方案中A柱區(qū)域側(cè)氣簾氣袋能夠正常展開的主要影響因素。拉帶導(dǎo)向支架的布置位置2相比于布置位置1，主要是在保證拉帶導(dǎo)向支架與A柱飾板的向配合關(guān)系前提下，布置位置2消除了拉帶導(dǎo)向支架與A柱飾板間的向間隙，從而避免了側(cè)氣簾展開過程中拉帶拉拽A柱飾板尖角的可能，使拉帶可以順利從A柱飾板中滑出，保證試驗(yàn)成功。

從分析結(jié)果可知，方案5的試驗(yàn)也都是成功的，結(jié)合方案4的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步可以證明，在本研究方案中，拉帶導(dǎo)向支架的布置設(shè)計(jì)是A柱區(qū)域側(cè)氣簾正常展開的主要影響因素，而側(cè)氣簾氣袋的設(shè)計(jì)是次要因素。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過上述的研究分析，得出了以下結(jié)論：

(1)基于本研究的側(cè)氣簾子系統(tǒng)方案，側(cè)氣簾模塊的設(shè)計(jì)方案是影響A柱區(qū)域側(cè)氣簾展開性能的次要因素，而拉帶導(dǎo)向支架的設(shè)計(jì)方案是影響A柱區(qū)域側(cè)氣簾展開性能的主要因素;

(2)側(cè)氣簾模塊的氣袋花型優(yōu)化及氣袋最后一折寬度減小，可以使側(cè)氣簾更快地向下展開，并減小對(duì)A柱的沖擊，有利于提升A柱區(qū)域側(cè)氣簾的展開性能;

(3)新增拉帶導(dǎo)向支架，并布置其在合適的整車位置，可以顯著提升A柱區(qū)域側(cè)氣簾的展開性能。

本文研究的A柱區(qū)域側(cè)氣簾展開性能的影響因素還不是很系統(tǒng)，后續(xù)還需進(jìn)一步研究不同因子的組合對(duì)側(cè)氣簾展開性能的影響以及不同影響因子的理論作用機(jī)制，期望可以獲得一個(gè)最優(yōu)化的側(cè)氣簾子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。