安全帶設(shè)計(jì)指南

1、奇瑞汽車有限公司商研院車身部設(shè)計(jì)指南編制：校對(duì)：審核：批準(zhǔn)：商用車工程研究院1.概述1.1定義：安全帶-具有織帶、帶扣、調(diào)節(jié)件以及將其固定在車內(nèi)的附件，用于在車輛驟然減速或撞車時(shí)通過限制佩戴者身體的運(yùn)動(dòng)以減輕其傷害程度的總成，該總成一般稱為安全帶總成，它包括吸能或卷收織帶的裝置。1.2簡要說明轎車上使用的安全帶，按固定方式分為兩點(diǎn)式安全帶和三點(diǎn)式安全帶兩種。兩點(diǎn)式安全帶與車體或座椅構(gòu)架僅有兩個(gè)固定點(diǎn)，軟帶從腰的兩側(cè)掛到腹部，形似腰帶，在碰撞事故中可以防止乘員身體前移或從車內(nèi)甩出，優(yōu)點(diǎn)是使用方便，容易解脫，缺點(diǎn)是乘員上體容易前傾，前座乘員頭部會(huì)撞到儀表板或擋風(fēng)玻璃上，所以這種安全帶主要用在轎車后

2、排中間座位上。三點(diǎn)式安全帶是彌補(bǔ)兩點(diǎn)式安全帶缺點(diǎn)的一種安全帶，它在兩點(diǎn)式安全帶的基礎(chǔ)上增加了肩帶，在靠近肩部的車體上有一個(gè)固定點(diǎn)，可同時(shí)防止乘員軀體前移和防止上半身前傾，增強(qiáng)了乘員的安全性，是目前使用最普遍的一種安全帶。1.3安全帶的基本結(jié)構(gòu)和功能安全帶的基本結(jié)構(gòu)：轎車安全帶一般由織帶、安裝固定件和卷收器等部件組成，具體結(jié)構(gòu)見下圖(三點(diǎn)緊急鎖止式)：安全帶固定螺栓 織帶 鎖舌 導(dǎo)向環(huán) 卷收器固定螺栓 卷收器 預(yù)張緊器 鎖扣 高調(diào)器 導(dǎo)向片安全帶的組成部分：織帶：織帶是構(gòu)成安全帶的主體，多用尼龍、聚脂、維尼綸等合成纖維原絲紡編織成寬約50毫米，厚約1.5毫米的帶子?？棊?yīng)保證作用在佩帶者身體上的

3、壓力沿其全部寬度盡可能均勻分布，而且在負(fù)荷下不發(fā)生扭曲?？棊У闹饕阅苤笜?biāo)有抗拉強(qiáng)度、伸長率、能量吸收性、寬度、厚度、耐磨性、耐高溫性、耐低溫性、抗水性、耐磨色勞度、耐水色勞度、耐光色勞度、橫向剛度、縱向剛度、燃燒性、氣味性等。織帶的抗拉強(qiáng)度（GB141661993）：類別抗拉強(qiáng)度（N）腰帶26700肩帶17700腰肩連續(xù)帶22300織帶的寬度（GB141661993）：在拉伸載荷為9810N的拉力時(shí)，織帶寬度不小于46mm。織帶伸長率（GB141661993）：在拉伸載荷達(dá)到196N狀態(tài)下，在式樣中間部位向兩端各100mm處標(biāo)明初始點(diǎn)，測(cè)定拉伸載荷為11100N時(shí)兩端點(diǎn)之間的距離。伸長率不得

4、大于下表要求：類別伸長率腰帶20肩帶40腰肩連續(xù)帶30織帶的其他性能要求詳見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。安裝固定件：安裝固定件是與車體或座椅構(gòu)件相連接的耳片、插件和螺栓等，它們的安裝位置和牢固性，直接影響到安全帶的保護(hù)效果和乘員的舒適感。特別注意的是，與織帶直接接觸的金屬件應(yīng)當(dāng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囂幚硐J邊，可在銳邊噴涂塑料，也可增加金屬或塑料制的保護(hù)墊。卷收器：織帶卷收機(jī)構(gòu)一般由卷帶筒和卷簧組件組成。卷帶筒是用于收卷和儲(chǔ)存織帶的零件。它可以由金屬?zèng)_壓件組合而成，也可用鋁合金壓鑄件。還有僅用于收卷作用的注塑件卷帶筒。為了使卷帶筒在卷繞織帶時(shí)均衡，其中心纏繞織帶的部分截面最好設(shè)計(jì)成螺旋曲線，其截面螺旋曲線的螺距應(yīng)等于

5、或略大于纏繞織帶的厚度。卷簧組件的主要零件是卷簧，目前卷簧多為彈簧鋼制成的螺旋式平卷簧，其作用是平穩(wěn)地將拉出的織帶卷回卷帶筒。卷收力大小取決于卷簧轉(zhuǎn)矩的大小。敏感機(jī)構(gòu)：卷收器敏感機(jī)構(gòu)分為織帶拉出加速度敏感型、車輛加速度敏感型和復(fù)合敏感型?？棊舾行徒Y(jié)構(gòu)：它用織帶軸上裝配的慣性板感應(yīng)織帶的拉出加速度。當(dāng)織帶正常拉出和卷入時(shí)，慣性板和中心軸等是同步運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)織帶拉出加速度達(dá)到一定值后，慣性板相對(duì)感應(yīng)織帶加速度用的棘爪有一滯后量，使棘爪被推動(dòng)而與棘輪相嚙合，以達(dá)到鎖止的目的。車體敏感型結(jié)構(gòu)：它使用鋼球來感應(yīng)車輛加速度和車體傾斜角度。當(dāng)車輛加速度或車體傾斜角度達(dá)到一定值時(shí)，鋼球滾動(dòng)以推動(dòng)棘爪與棘輪相嚙

6、合，從而達(dá)到鎖止的目的。復(fù)合敏感型機(jī)構(gòu)：復(fù)合敏感型機(jī)構(gòu)是將上述兩種敏感機(jī)構(gòu)組合成一體的機(jī)構(gòu)，可起雙重保護(hù)作用，是目前普遍使用的結(jié)構(gòu)。鎖止機(jī)構(gòu)：包括收卷機(jī)構(gòu)鎖止式、織帶鎖止式和預(yù)張緊機(jī)構(gòu)。收卷機(jī)構(gòu)鎖止式：無論是通過車感和帶感鎖止，還是直接鎖止卷軸或通過棘爪、棘輪來鎖止卷帶筒，都稱為收卷機(jī)構(gòu)鎖止式?？棊фi止式：是一種在卷收器上對(duì)織帶進(jìn)行架夾緊鎖止的卷收器?？梢詼p小卷收器在緊急鎖止時(shí)織帶的拉出長度，一般用于裝有安全氣囊的前排座椅。當(dāng)敏感機(jī)構(gòu)作用時(shí)，首先鎖止卷軸，織帶繼續(xù)拉出時(shí)，只能向拉出方向拉動(dòng)卷帶筒，而不能使卷帶筒旋轉(zhuǎn)，此時(shí)浮動(dòng)的卷帶筒推動(dòng)織帶鎖止機(jī)構(gòu)夾緊織帶，減少織帶在卷帶筒里拉出的長度。預(yù)張緊

7、機(jī)構(gòu)：預(yù)張緊機(jī)構(gòu)一般由敏感機(jī)構(gòu)和回拉機(jī)構(gòu)組成。由于其制造成本高，一般僅用于裝有安全氣囊的前排座椅。敏感機(jī)構(gòu)是觸發(fā)回拉機(jī)構(gòu)工作的一種裝置，分機(jī)械式和電子式兩種。回拉機(jī)構(gòu)常用爆燃發(fā)生器產(chǎn)生高壓氣體作為回拉動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)織帶的預(yù)張緊。一般預(yù)張緊織帶長度為80150mm。導(dǎo)向件導(dǎo)向件是用來改變織帶方向的零件，便于安全帶卷收器的布置，使安全帶能緊貼乘員身體，有效地約束乘員身體運(yùn)動(dòng)，提高乘員佩帶安全帶的舒適性。但由于織帶在通過導(dǎo)向件時(shí)彎曲變形并產(chǎn)生滑動(dòng)阻力，要求導(dǎo)向件表面光滑、摩擦系數(shù)小、圓弧面曲率適中、減小織帶在滑動(dòng)時(shí)的變形和阻力。導(dǎo)向件的織帶滑動(dòng)表面通常有光滑的鍍鉻表面、包涂尼龍層表面、鑲嵌式光滑金屬環(huán)表

8、面及包塑成型表面等。由于鑲嵌金屬環(huán)和包塑成型的導(dǎo)向件與織帶接觸的圓弧面大，因此織帶拉出和回卷時(shí)阻力小。但在制造包塑成型的表面時(shí)，應(yīng)使合模棱角處平滑，有時(shí)合模分型面處設(shè)計(jì)成凹陷狀，以減小織帶拉動(dòng)時(shí)的阻力，避免拉毛織帶。鎖扣：鎖扣是既能把乘員約束在安全帶內(nèi)，又能快速釋放的連接裝置。鎖扣的分類及特點(diǎn)按按鈕位置可分為兩種：一是側(cè)按式，二是頂按式。側(cè)按式結(jié)構(gòu)簡單，但因按鈕在鎖體的外測(cè)，易于接觸異物而造成誤開鎖，一般開啟力較大。頂按式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但強(qiáng)度較高，其開啟性能穩(wěn)定，而且在鎖體內(nèi)易于安裝安全開關(guān)或警告燈開關(guān)，強(qiáng)制駕駛員使用安全帶，若駕駛員不使用安全帶，則車輛無法啟動(dòng)或警告燈告警。按連接方式可分為兩種：

9、剛性連接式和柔性連接式。柔性連接式又分為鋼絲桿連接式和柔性織帶連接式。織帶型鎖扣鋼絲型鎖扣剛性型鎖扣剛性型鎖扣：一般用于前座椅帶扣。有時(shí)為了保護(hù)座椅，在與座椅面料接觸處貼上保護(hù)塑料墊，或在剛性支架外面包塑料管或熱塑管。鋼絲型鎖扣：鋼絲外套塑料管或熱塑管，一般用于后座連接較短的鎖扣。織帶型鎖扣：一般用于后座的鎖扣，當(dāng)連接部分?jǐn)R在座墊上不使用時(shí)，也便于將鎖頭移至合適的地方。由于帶扣鎖系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)碰撞時(shí)，受力非常大，因此當(dāng)柔性織帶于任何金屬體連接時(shí)，要避免與金屬銳邊接觸，可在銳邊噴涂塑料，也可增加金屬或塑料制的保護(hù)墊。鎖舌分類及特點(diǎn)鎖舌可分為兩類：平板型鎖舌和折灣型鎖舌。平板型鎖舌在閉鎖時(shí)鎖扣受力情況

10、較好，在受力時(shí)不產(chǎn)生側(cè)向力矩，且制造簡單。折灣型鎖舌在閉鎖時(shí)按鈕處空間增大，因此在快速解脫時(shí)操作方便。鎖扣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)鎖扣的設(shè)計(jì)應(yīng)能排除任何不正確使用的可能性，例如后排中主座與邊坐安全帶鎖舌應(yīng)能防止誤插，同時(shí)要特別保證鎖扣不能處于部分嚙合的位置，因此在帶扣閉鎖或打開的過程中感覺必須明確。鎖扣與佩帶者身體接觸的區(qū)域其接觸面積應(yīng)不小于20cm2，寬度不小于46mm，以保證發(fā)生事故時(shí)不傷害乘客。在鎖頭按鈕設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于包圍式鎖扣按鈕，其外露表面面積不小于4.5 cm2，寬度不小于15mm；對(duì)于非包圍式鎖扣按鈕，其外露面積不小于2.5 cm2，寬度不小于10mm。按鈕的表面應(yīng)為紅色，以示醒目警示。帶鎖扣

11、材料：帶扣體、鎖止部件、鎖舌等受力部件一般都采用高強(qiáng)度鋼板，不能使用脆性材料，熱處理后的金相組織是強(qiáng)度高、韌性大的金相組織；外罩及按鈕多采用熱塑性樹脂，如ABS塑料、聚丙烯等；內(nèi)部功能部件多用聚甲醛等。安全帶先進(jìn)技術(shù)（僅供參考）折疊式安全帶在碰撞事故中，佩帶普通三點(diǎn)式安全帶的乘員其下軀體移動(dòng)量小，肩部和頭部的移動(dòng)量大。為獲得腰部和頭部恰當(dāng)?shù)囊苿?dòng)關(guān)系，產(chǎn)生了腰帶部分折疊縫合一段的安全帶。織帶折疊部分?jǐn)嚅_力控制在29404900N之間，長度一般為50mm，拉開長度為100mm。預(yù)緊式帶扣：預(yù)緊式帶扣目前主要有兩種：一種是機(jī)械預(yù)張緊式：利用預(yù)壓過的彈性元件來張緊；另外一種是氣體發(fā)生器式:利用火藥爆炸

12、產(chǎn)生的高壓氣體推動(dòng)活塞來預(yù)緊。兩種方式都是通過將帶扣鎖快速下拉，達(dá)到減小乘員向前移動(dòng)的目的。如下圖所示：充氣織帶因車輛碰撞而獲得觸發(fā)信號(hào)后，使中空的織帶在瞬間充滿壓縮氣體，由此降低織帶對(duì)人體壓力的峰值，減少對(duì)乘員的傷害程度。1.3.3.4織帶卷軸限力桿當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，織帶對(duì)人體產(chǎn)生很大壓力。為限制這一壓力，將織帶作用在卷收器上的拉力轉(zhuǎn)換成卷帶筒內(nèi)部的轉(zhuǎn)矩，即在達(dá)到一定值時(shí)，限力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。常見力矩為50100Nm。1.3.3.5高度調(diào)節(jié)器高度調(diào)節(jié)器是一種用于調(diào)節(jié)安全帶上固定點(diǎn)高度的調(diào)節(jié)裝置，有手動(dòng)和電動(dòng)之分。高度調(diào)節(jié)器可使佩帶者獲得較舒適的肩帶佩帶位置。1.3.3.6自動(dòng)佩帶安全帶其固定

13、方式一般是，一個(gè)下端點(diǎn)固定在座椅上或者地板上，上端點(diǎn)和另一個(gè)下端點(diǎn)固定在車門上的三點(diǎn)式安全帶。只要車門一關(guān)上，安全帶就自動(dòng)處于約束乘員的位置。1.3.3.7雙卷簧卷收器雙卷簧卷收器可減少安全帶的卷收力。它裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)矩不同的卷簧，乘員在佩帶安全帶后，只有小轉(zhuǎn)矩卷簧工作，其他情況下，大小卷簧一起工作。2.標(biāo)準(zhǔn) 安全帶標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱1GB 14166-2003汽車安全帶性能要求和試驗(yàn)方法中國2GB 14167-1993汽車安全帶安裝固定點(diǎn)中國3GB 8410-2006汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性中國4QC244-1997汽車安全帶動(dòng)態(tài)性能要求和試驗(yàn)方法中國5FMVSS 209安全帶美國6ECER1

14、6安全帶及成人約束系統(tǒng)歐洲7A11型車用安全帶奇瑞企標(biāo)3.安全帶的配置定義和結(jié)構(gòu)選擇3.1 產(chǎn)品的配置定義依據(jù)有關(guān)規(guī)定，針對(duì)不同車型和座椅在整車中的位置，選擇相應(yīng)的安全帶。在新車型開發(fā)的時(shí)候，對(duì)競爭車型進(jìn)行分析，結(jié)合車子的價(jià)位和銷售對(duì)象，以及銷售區(qū)域合理的確定產(chǎn)品的配置和產(chǎn)品定義。3.2安全帶的結(jié)構(gòu)選擇盡量在現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中選擇需要的產(chǎn)品。比如：卷收器、鎖舌、鎖扣、導(dǎo)向件、高度調(diào)節(jié)器、緊固件（螺栓、螺母、螺釘、調(diào)整滾子）。其他緊固件用墊圈、螺釘?shù)缺M量采用標(biāo)準(zhǔn)件。特別注意的是，同一個(gè)零件布置不同的供應(yīng)商時(shí)一定要保證產(chǎn)品的互換性。3.3安裝固定點(diǎn)螺孔尺寸按照GB14167-93的要求：安裝固定點(diǎn)螺

15、孔尺寸為7/16-20UNF2A或2B。一般情況：螺栓 7/16-20UNF2A 8.8級(jí) 螺母 7/16-20UNF2B 8級(jí) 要求螺栓和螺母的頭部能用17方的套筒或扳手緊固。注：按美國ANSI B1.1-1982統(tǒng)一螺紋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該尺寸表示螺紋規(guī)格為7/16英寸，細(xì)牙，每英寸內(nèi)20牙，2A或2B級(jí)精度。4.開發(fā)周期設(shè)計(jì)周期：13個(gè)月手工樣件：15天工裝樣件：3個(gè)月與安全氣囊的匹配試驗(yàn)：35個(gè)月5.產(chǎn)品成本一套普通安全帶（5個(gè)安全帶總成）350元左右兩根限力式安全帶總成約200元左右兩根預(yù)張緊安全帶總成大約450元左右6.加工工藝主要是產(chǎn)品組裝。關(guān)鍵件（卷收器、插鎖）采用進(jìn)口件。連接件、導(dǎo)向

16、件、固定片等金屬件采用沖壓成型。特別注意的是，與織帶直接接觸的金屬件應(yīng)當(dāng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囂幚硐J邊，可采用精沖工藝，也可在銳邊噴涂塑料以及增加金屬或塑料制的保護(hù)墊等。護(hù)蓋等裝飾件(塑料件)采用注塑成型。螺栓采用冷鐓、滾壓和銼絲成型。7、產(chǎn)品的3C認(rèn)證產(chǎn)品用于新車型，安全帶需要做3C認(rèn)證，需要安全帶供應(yīng)商提供在國家檢測(cè)中心做的符合GB14166和GB8410的試驗(yàn)報(bào)告原件，以及相關(guān)的3C認(rèn)證證書的副本復(fù)印件及包含該產(chǎn)品的清單。主機(jī)廠需要提供所有安全帶固定點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)。主機(jī)廠需要按照GB14167做白車身的強(qiáng)度試驗(yàn)。座椅廠需要按照GB14167做座椅的強(qiáng)度試驗(yàn)（若安全帶有固定點(diǎn)在座椅上），主機(jī)廠提

17、供安全帶總成給座椅廠進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。8.安全帶開發(fā)中需要注意的問題：8.1安全帶設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足不同市場的法規(guī)要求：對(duì)于歐洲市場，安全帶應(yīng)滿足歐洲法規(guī)：ECER16等；對(duì)于國內(nèi)市場應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)：GB 14166-2003、GB 14167-1993等；對(duì)于美國市場應(yīng)滿足美國法規(guī)：FMVSS 209等。8.2安全帶裝配及布置應(yīng)注意的問題安全帶布置1. 1、2應(yīng)在20°75°之間。1、2角過小，則碰撞時(shí)腰帶可能在骨盆上滑動(dòng)，易發(fā)生人體腹部下沉平移的現(xiàn)象。但1、2角過大，則碰撞初期安全帶負(fù)荷的響應(yīng)不好，必須按不同的車型選擇最佳值。這個(gè)角度規(guī)定在20°75°之間，

18、但一般在35°60°之間比較好。2.L1、L2與H點(diǎn)Y坐標(biāo)差，即L1、L2距座椅中心面的距離，應(yīng)大于120mm。3.上安裝點(diǎn)與座椅中心面距離，即S應(yīng)大于140mm。4. 安全帶上部安裝固定點(diǎn)位置應(yīng)該在下列各平面所圍成的D-E-F-G范圍內(nèi)，各平面均垂直于汽車縱向中心面，且S(安全帶上安裝點(diǎn)與座椅中心面距離)不得小于140mm。ED平面通過軀干基準(zhǔn)線上A點(diǎn)的水平面，且AR=315mm+1.8S。 EF平面通過軀干基準(zhǔn)線上B點(diǎn)，與軀干基準(zhǔn)線成120°角，且BR=260mm+SFG平面通過R點(diǎn)鉛垂上方450 mm處的C點(diǎn)與水平面成20°角。但由于汽車結(jié)構(gòu)所限，

19、上部安裝固定點(diǎn)位置可以在下列兩平面圍成的H-I-D范圍內(nèi)。HI平面通過B點(diǎn)的鉛垂平面。ID平面即ED平面。如果上部安裝固定點(diǎn)在通過C點(diǎn)的水平面CY下方，則座椅靠背上端與織帶切點(diǎn)應(yīng)在CY平面上方，且必須裝導(dǎo)向件，使安全帶不會(huì)從成員肩部滑落。SL1到座椅中心面距離21DEFG上固定電位置8.2.1.固定點(diǎn)（包括高度調(diào)節(jié)器固定點(diǎn)、安全帶上下固定點(diǎn)、鎖扣固定點(diǎn)和卷收器固定點(diǎn)）1. 凸焊螺母尺寸規(guī)格為7/16，鈑金孔徑應(yīng)在12.5mm13mm之間；2. 螺栓尺寸規(guī)格為7/16，調(diào)整滾子內(nèi)徑應(yīng)在12mm12.5mm之間，調(diào)整滾子外徑在18.5mm19mm之間，護(hù)板孔徑21mm22mm之間，螺栓臺(tái)階直徑應(yīng)在12.5mm13mm之間；3.導(dǎo)向環(huán)孔徑應(yīng)在13mm13.5mm之間；4.在螺栓打緊的情況下，調(diào)整滾子應(yīng)高出立柱護(hù)板1.5mm2mm, 螺栓臺(tái)階長度應(yīng)大于導(dǎo)向環(huán)端片厚度2mm3mm，以保證導(dǎo)向環(huán)不與立柱護(hù)板干涉。以安全帶固定點(diǎn)為例：側(cè)圍鈑金C柱上護(hù)板高度調(diào)節(jié)器立柱護(hù)板1.高度調(diào)節(jié)器與立柱護(hù)板間隙5mm；2.高度調(diào)節(jié)器與鈑金間隙3mm；鈑金8.2.2.高度調(diào)節(jié)器裝配空間1.導(dǎo)向環(huán)縱向與護(hù)板間隙在2mm4mm之間；2.導(dǎo)向環(huán)橫向與護(hù)板間隙在2mm4mm之間。立柱護(hù)板導(dǎo)向環(huán)8.2.3.導(dǎo)向環(huán)1.導(dǎo)向環(huán)包角應(yīng)能保