汽車(chē)安全帶產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀的分析研究

曹建驍，于 婧，張立雄，顧海明

(中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心 天津300300)

汽車(chē)安全帶產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀的分析研究

曹建驍，于 婧，張立雄，顧海明

(中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心 天津300300)

隨著汽車(chē)碰撞安全性能要求的不斷提高，整個(gè)社會(huì)對(duì)安全帶產(chǎn)品的質(zhì)量和性能日益重視。闡述了國(guó)內(nèi)安全帶產(chǎn)品的市場(chǎng)情況，以?xún)纱伟踩珟?guó)家抽查的試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)各檢測(cè)項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，查找并研究目前安全帶產(chǎn)品存在的共性問(wèn)題。結(jié)果顯示，除兩批次產(chǎn)品不合格外，市場(chǎng)上的安全帶產(chǎn)品總體質(zhì)量較好，且某些檢測(cè)項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)要遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)限值，此研究對(duì)分析安全帶產(chǎn)品的質(zhì)量狀況具有現(xiàn)實(shí)意義。

安全帶 產(chǎn)品質(zhì)量 數(shù)據(jù)分析

汽車(chē)乘員約束系統(tǒng)包括安全帶、安全氣囊、座椅、轉(zhuǎn)向盤(pán)、吸能管柱等，其中最重要的部件是安全帶。[1]在汽車(chē)發(fā)生碰撞事故時(shí)，安全帶可將乘員約束在座椅上，防止乘員身體沖出與轉(zhuǎn)向盤(pán)、儀表板發(fā)生二次碰撞，并且將乘員的胸部加速度和胸部壓縮量控制到最低限值。

隨著汽車(chē)碰撞安全性能要求的不斷提高，整個(gè)社會(huì)對(duì)安全帶產(chǎn)品的質(zhì)量和性能也日益重視。國(guó)家于2003年發(fā)布了安全帶新標(biāo)準(zhǔn) GB 14166-2003《道路車(chē)輛成年乘員用安全帶和約束系統(tǒng)》，并于同年對(duì)安全帶公告新產(chǎn)品實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)。[2]鑒于汽車(chē)安全帶產(chǎn)品的重要性及其國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際情況，《全國(guó)重點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管指南(2010年版)》將其列為重點(diǎn)監(jiān)管產(chǎn)品。國(guó)家質(zhì)檢總局于 2011年、2012年對(duì)汽車(chē)安全帶產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了國(guó)家監(jiān)督抽查，其中國(guó)家轎車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心共承接了 49批產(chǎn)品的抽查試驗(yàn)。本文對(duì)此 49批安全帶產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，匯總試驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)限值的差值，進(jìn)而分析了當(dāng)今市場(chǎng)上安全帶產(chǎn)品的質(zhì)量現(xiàn)狀。

1 國(guó)內(nèi)安全帶市場(chǎng)情況分析

我國(guó)汽車(chē)安全帶生產(chǎn)和使用始于 1990年，目前全國(guó)汽車(chē)安全帶生產(chǎn)企業(yè)共有約 57家，分布在全國(guó)19個(gè)省市，主要集中在天津、北京、上海、吉林、江蘇、浙江、湖北、廣東等8個(gè)地區(qū)，約占全國(guó)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量的70%。

經(jīng)過(guò) 20多年的發(fā)展，安全帶企業(yè)不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，如今生產(chǎn)企業(yè)基本能保證產(chǎn)品的生產(chǎn)一致性。經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)優(yōu)勝劣汰，幾乎不再有過(guò)去小作坊式的生產(chǎn)企業(yè)。但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模較大的汽車(chē)安全帶企業(yè)多為外資企業(yè)，借助國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和雄厚的資金，占據(jù)高端市場(chǎng)，利潤(rùn)高、產(chǎn)銷(xiāo)量大、生產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備精良、產(chǎn)品性能優(yōu)越。規(guī)模小的企業(yè)多為有限責(zé)任公司或私營(yíng)企業(yè)(含個(gè)體)，生產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備較簡(jiǎn)易，產(chǎn)品質(zhì)量較差。[3]

2 安全帶抽查試驗(yàn)方案

安全帶產(chǎn)品國(guó)家抽查試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)主要為GB 14166-2003《機(jī)動(dòng)車(chē)成年乘員用安全帶和約束系統(tǒng)》與 GB 8410-2006《汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性》。其中，《機(jī)動(dòng)車(chē)成年乘員用安全帶和約束系統(tǒng)》對(duì)安全帶產(chǎn)品尺寸和物理性能的限值進(jìn)行了規(guī)定；《汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性》規(guī)定了汽車(chē)內(nèi)飾材料水平燃燒特性的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法，以減少汽車(chē)發(fā)生起火事故時(shí)，內(nèi)飾材料燃燒對(duì)乘員的損傷。[4]

試驗(yàn)前，先由抽樣人員去安全帶工廠抽取4套安全帶總成及安全帶織帶 10,m，其中 2套為檢驗(yàn)用樣品，2套為備樣。根據(jù)上述 2個(gè)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選取檢驗(yàn)項(xiàng)目 10項(xiàng)，具體檢驗(yàn)項(xiàng)目如表 1所示。其中帶扣尺寸和帶扣強(qiáng)度是對(duì)帶扣特性的考察，卷收器車(chē)感、卷收器帶感、卷收器傾斜角度及卷收力檢測(cè)是對(duì)卷收器物理特性的考察，織帶寬度、織帶載荷與織帶燃燒特性是對(duì)織帶特性的檢驗(yàn)，這些檢驗(yàn)包含了安全帶各部件的主要性能。

其中，極重要質(zhì)量項(xiàng)目(A類(lèi)項(xiàng)目)是指直接涉及人體健康、使用安全的指標(biāo)；重要質(zhì)量項(xiàng)目(B類(lèi)項(xiàng)目)是指產(chǎn)品涉及環(huán)保、能效、關(guān)鍵性能或特征值的指標(biāo)。所檢項(xiàng)目全部合格，判定被抽查產(chǎn)品合格。檢驗(yàn)項(xiàng)目中任一項(xiàng)或一項(xiàng)以上不合格，判定被抽查產(chǎn)品不合格。當(dāng)產(chǎn)品存在A類(lèi)項(xiàng)目不合格時(shí)，屬于嚴(yán)重不合格；當(dāng)產(chǎn)品僅存在B類(lèi)項(xiàng)目不合格時(shí)，屬于一般不合格。

3 安全帶產(chǎn)品物理性能分析

兩次國(guó)家抽查的安全帶產(chǎn)品均為三點(diǎn)緊急鎖止式汽車(chē)安全帶。這 49批安全帶的卷收器除一種為具有較高響應(yīng)極限值的緊急鎖止式卷收器(4,N型)外，其余產(chǎn)品均配備為緊急鎖止式卷收器(4型)，可見(jiàn)緊急鎖止式卷收器為市場(chǎng)上安全帶的主流配置。分析抽查試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2011年國(guó)家轎車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心抽取安全帶產(chǎn)品共 22批，有 2個(gè)批次的產(chǎn)品不合格，合格率為 90.9%，主要涉及到的質(zhì)量問(wèn)題為連接件強(qiáng)度不合格、卷收器帶感不合格；2012年抽取安全帶產(chǎn)品共 27批，所檢各項(xiàng)目均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，合格率為 100%?？梢?jiàn)國(guó)家抽查試驗(yàn)可以促進(jìn)安全帶產(chǎn)品質(zhì)量的提高。以下將對(duì)各檢測(cè)項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，查找并分析目前安全帶產(chǎn)品存在的共性問(wèn)題。

3.1 帶扣性能

封閉環(huán)式帶扣按鈕是指用直徑 40,mm的球體不可能使帶扣開(kāi)鎖的帶扣按鈕，而非封閉環(huán)式帶扣按鈕是指用直徑 40,mm的球體能夠使帶扣開(kāi)鎖的帶扣按鈕。《機(jī)動(dòng)車(chē)成年乘員用安全帶和約束系統(tǒng)》規(guī)定，對(duì)于封閉式帶扣，開(kāi)啟面面積應(yīng)≥450,mm2，寬度≥15,mm；對(duì)于非封閉式帶扣，開(kāi)啟面面積應(yīng)≥250,mm2，寬度≥10,mm。[5]兩次抽查的 49批安全帶產(chǎn)品所配備的均為封閉環(huán)式帶扣按鈕，可見(jiàn)封閉環(huán)式帶扣按鈕為當(dāng)前三點(diǎn)式安全帶的主流配置。對(duì)所抽安全帶的帶扣檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值、極值及標(biāo)準(zhǔn)差，如表 2所示。其中標(biāo)準(zhǔn)差在概率統(tǒng)計(jì)中常作為統(tǒng)計(jì)分布程度上的測(cè)量，它反映組內(nèi)個(gè)體間的離散程度。一個(gè)較大的標(biāo)準(zhǔn)差，代表大部分?jǐn)?shù)值和其平均值之間差異較大。標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式如下：

式中：σ為均方差，N為數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，xi代表數(shù)據(jù)組中的某個(gè)數(shù)值， 為數(shù)據(jù)的平均值。

表2 帶扣檢測(cè)數(shù)據(jù)分析Tab.2 Test data of belt buckles

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，49批安全帶均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中開(kāi)啟面面積的平均值為 652.89,mm，遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)限值，但標(biāo)準(zhǔn)差較大，表示各安全帶產(chǎn)品帶扣開(kāi)啟面面積相差較大。帶扣寬度測(cè)試中，標(biāo)準(zhǔn)差為1.21，數(shù)值較小，表明各產(chǎn)品的帶扣寬度在 16.69,mm左右浮動(dòng)。

帶扣強(qiáng)度試驗(yàn)為對(duì)帶扣施加 9,800,N時(shí)，帶扣不得斷裂、嚴(yán)重變形或自行開(kāi)啟，若帶扣為兩套安全帶共用時(shí)，該載荷為 14,700,N。在該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，所有批次安全帶均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定強(qiáng)度，可見(jiàn)市場(chǎng)上安全帶帶扣在強(qiáng)度方面表現(xiàn)較好。

3.2 卷收器性能

卷收器是用于收卷、貯存部分或全部織帶，起特定鎖止功能的裝置，是安全帶系統(tǒng)中最重要的部件，也是最復(fù)雜的機(jī)械構(gòu)件，占安全帶成本的 60%～95%，故安全帶的產(chǎn)品質(zhì)量很大程度取決于卷收器的質(zhì)量。

對(duì)于緊急鎖止式卷收器，國(guó)標(biāo)中涉及卷收器性能的試驗(yàn)項(xiàng)目包括卷收力、卷收器傾斜角度、卷收器車(chē)感與卷收器帶感。卷收器車(chē)感考察緊急鎖止式卷收器在車(chē)輛減速時(shí)的鎖止性能，國(guó)標(biāo)規(guī)定卷收器減速度為0.45,g(4,N型為0.85,g)時(shí)，50,mm內(nèi)必須鎖止。卷收器帶感考察織帶被乘員拉出來(lái)時(shí)卷收器的鎖止性能，國(guó)標(biāo)規(guī)定若敏感性與織帶拉出有關(guān)，應(yīng)保證織帶拉出加速度不小于2.0,g時(shí)，50,mm內(nèi)必須鎖止。

匯總各批次安全帶產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)4項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表3所示。

表3 卷收器檢測(cè)數(shù)據(jù)分析Tab.3 Test data of retractors

由表 3可以看出，卷收力、傾斜角度與卷收器車(chē)感試驗(yàn)數(shù)值均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且卷收器車(chē)感平均值為24.46,mm，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)值。雖然有一種安全帶樣品卷收器帶感檢測(cè)不合格，但其余 97個(gè)安全帶樣品卷收器帶感試驗(yàn)的平均值為22.52,mm，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)限值，可見(jiàn)大部分安全帶產(chǎn)品在“卷收器帶感”檢測(cè)中質(zhì)量較好。

3.3 織帶性能

織帶性能主要包括織帶寬度和織帶抗拉載荷兩項(xiàng)測(cè)試，這兩項(xiàng)測(cè)試應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。試驗(yàn)前織帶應(yīng)在溫度為 20±5,℃，相對(duì)濕度為 65%±5%的環(huán)境中至少保存24,h，抗拉載荷應(yīng)在織帶從處理環(huán)境中或從容器中取出后5,min內(nèi)測(cè)量。每條織帶應(yīng)夾在拉力試驗(yàn)機(jī)夾具之間。加載速度大約為 100,mm/min，當(dāng)載荷達(dá)到 9,800,N時(shí)，不停機(jī)測(cè)量織帶的寬度。繼續(xù)增加載荷值，直到織帶拉斷，測(cè)量拉斷載荷值。

匯總 98條安全帶樣品的國(guó)抽試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如表 4所示?？棊挾鹊钠骄禐?7.73,mm，標(biāo)準(zhǔn)差為 0.48，說(shuō)明所抽查的安全帶產(chǎn)品織帶寬度分布在 47.73,mm左右，均略大于標(biāo)準(zhǔn)限值，這樣既滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的要求，又可以滿(mǎn)足佩戴的舒適性，且能節(jié)約安全帶的生產(chǎn)成本。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定織帶的抗拉載荷不得小于14,700,N，兩件樣品拉斷載荷值的差別不得超過(guò)較大抗拉載荷值的 10%。所檢測(cè)的樣品均符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，根據(jù)分析數(shù)值可知，織帶載荷的平均值為 28,313.4,N，遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)限值，最小值為 23,540,N，也比標(biāo)準(zhǔn)限值大8,840,N，可見(jiàn)市場(chǎng)上安全帶織帶的抗拉載荷遠(yuǎn)大于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)限值。

表4 織帶檢測(cè)數(shù)據(jù)分析Tab.4 Test data of ribbons

3.4 連接件和高度調(diào)節(jié)器強(qiáng)度

連接件是將安全帶固定到車(chē)身的部件，其強(qiáng)度決定了安全帶固定的穩(wěn)固程度。安全帶高度調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，用來(lái)調(diào)節(jié)安全帶高度，一般由導(dǎo)軌、滑塊、飾蓋等配件組成。國(guó)標(biāo)規(guī)定，以安全帶正確裝于車(chē)內(nèi)時(shí)所可能出現(xiàn)的最不利的條件施加載荷14,700,N時(shí)，不得破裂和脫開(kāi)。所抽的 49批安全帶產(chǎn)品中，除一批安全帶樣品的連接件在載荷施加到12,400,N時(shí)織帶被割破斷裂外，其他批次安全帶產(chǎn)品均合格。分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在49批產(chǎn)品中僅有5批全帶總成配備有高度調(diào)節(jié)器，可見(jiàn)如今市場(chǎng)上，高度調(diào)節(jié)器大部分由整車(chē)廠配備到車(chē)身上，由安全帶廠商配套的較少。

4 織帶燃燒特性分析

當(dāng)汽車(chē)發(fā)生起火事故時(shí)，內(nèi)飾材料的燃燒特性對(duì)乘員傷害的影響很大，故織帶的燃燒特性也是考察安全帶產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。GB 8410-2006《汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性》規(guī)定了內(nèi)飾件材料燃燒特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。試驗(yàn)原理為將試樣水平地夾持在 U形支架上，在燃燒箱中用規(guī)定高度火焰點(diǎn)燃試樣的自由端15,s后，確定試樣上火焰是否熄滅，或何時(shí)熄滅，以及試樣燃燒的距離和燃燒該距離所用時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)飾材料的燃燒速度不應(yīng)大于 100,mm/min。試驗(yàn)結(jié)果分為A、B、C、D、E 5個(gè)等級(jí)，A為最優(yōu)，燃燒特性依次變差。5種級(jí)別對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)狀況如表5所示。

表5 燃燒特性試驗(yàn)結(jié)果一覽表Tab.5 List of combustion characteristics test results

對(duì)49批安全帶織帶燃燒特性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并與標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行對(duì)比，如表6所示。

表6 織帶燃燒特性數(shù)據(jù)分析Tab.6 Test data of combustion characteristics of ribbons

觀察國(guó)抽試驗(yàn)結(jié)果，各批產(chǎn)品燃燒特性的平均值為 31.67,mm，最大值為 70.9,mm，均遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)限值，且試驗(yàn)結(jié)果為A的產(chǎn)品有6個(gè)，試驗(yàn)結(jié)果為C的產(chǎn)品為31個(gè)，A和C的產(chǎn)品占產(chǎn)品總數(shù)的75.5%，可見(jiàn)所抽查產(chǎn)品的燃燒特性總體較好，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值。

5 結(jié) 語(yǔ)

兩次安全帶國(guó)抽試驗(yàn)主要涉及到的質(zhì)量問(wèn)題為連接件強(qiáng)度不合格、卷收器帶感不合格，但每項(xiàng)只涉及到一種產(chǎn)品，可見(jiàn)市場(chǎng)上的安全帶產(chǎn)品總體質(zhì)量較好。對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)抽檢測(cè)中帶扣開(kāi)啟面積、卷收器車(chē)感、織帶抗拉載荷與織帶燃燒特性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)要遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)限值。對(duì)大量市場(chǎng)流通產(chǎn)品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有助于研究此類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量現(xiàn)狀，并可為相關(guān)政府部門(mén)制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

［1］唐波.汽車(chē)安全帶的性能研究以及相關(guān)探討[J].技術(shù)與應(yīng)用，2011(14)：32-35.

［2］王寧.汽車(chē)安全帶卷收力試驗(yàn)臺(tái)的分析與設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2011(12)：34-38.

［3］李三紅，楊斌，王長(zhǎng)江.汽車(chē)安全帶新老標(biāo)準(zhǔn)差異比較[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2004(5)：17-20.

［4］Kevin Jost.Teaming for adaptive restraints[J].Automotive Engineering，2007(5)：99-100.

［5］道路車(chē)輛成年乘員用安全帶和約束系統(tǒng)[S].GB,14166-2003.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

Current Quality Status of Automotive Safety Belts

CAO Jianxiao，YU Jing，ZHANG Lixiong，GU Haiming
(China Automotive Technology and Research Center，Tianjin 300300，China)

With increasing demands on crash safety performance of automobiles，the public is attaching closer attention on the quality and performance of safety belts.This paper，on the basis of safety belt testing results from two national sampling tests，explored the domestic market of safety belts and carried out statistical analysis on various testing items respectively.Through comparison with the prevailing national standard，co-existing problems in safety belt products were found and studied.The results showed that expect for two batches of products，most of the safety belts in the domestic market were good and the data of some test items far exceeded standard values.This research has an important practical significance on the analysis of safety belt quality.

safety belt；product quality；data analysis

U463.83＋6

A

1006-8945(2014)12-0030-04

2014-11-09