乘用車(chē)內(nèi)部凸出物動(dòng)態(tài)內(nèi)凸試驗(yàn)方法的應(yīng)用

李潤(rùn)晗，陳化榮，李燕，王錦濤

（1.東風(fēng)汽車(chē)公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430058；2.神龍汽車(chē)有限公司，湖北 武漢 430058）

乘用車(chē)內(nèi)部凸出物動(dòng)態(tài)內(nèi)凸試驗(yàn)方法的應(yīng)用

李潤(rùn)晗1，陳化榮1，李燕1，王錦濤2

（1.東風(fēng)汽車(chē)公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430058；2.神龍汽車(chē)有限公司，湖北 武漢 430058）

《GB11552-2009乘用車(chē)內(nèi)部凸出物》是車(chē)輛進(jìn)行公告認(rèn)證和CCC申報(bào)所必須驗(yàn)證的國(guó)家強(qiáng)制性法規(guī)之一，對(duì)內(nèi)飾件棱邊凸起高度、圓角及吸能性做出了嚴(yán)格的要求。其中，頭部碰撞區(qū)域的確定提供了兩種方法供企業(yè)選擇：（1）動(dòng)態(tài)方法確定頭部碰撞區(qū)（標(biāo)準(zhǔn)附錄B）（2）靜態(tài)方法確定頭部碰撞區(qū)（標(biāo)準(zhǔn)附錄C）。兩種試驗(yàn)方法側(cè)重的驗(yàn)證目標(biāo)不同，需要企業(yè)在車(chē)型設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)前期結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際需要與法規(guī)符合性?xún)煞矫孢M(jìn)行考慮，做出選擇。

法規(guī)；凸出物；動(dòng)態(tài)；靜態(tài)

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.049

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-155-03

前言

《GB11552-2009乘用車(chē)內(nèi)部凸出物》作為一項(xiàng)汽車(chē)被動(dòng)安全法規(guī)，是車(chē)輛進(jìn)行公告認(rèn)證和CCC申報(bào)所必須驗(yàn)證的國(guó)家強(qiáng)制性法規(guī)之一，對(duì)汽車(chē)前排、后排、頂蓋等九個(gè)區(qū)域的內(nèi)飾件棱邊凸起高度、圓角和吸能性做出了嚴(yán)格要求，以避免或減緩乘員與汽車(chē)內(nèi)飾件發(fā)生碰撞所帶來(lái)的傷害。其中“前排座椅”H”點(diǎn)之前、儀表板上下分界線(xiàn)以上的乘員艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)”作為最容易發(fā)生頭部碰撞的區(qū)域，要求最為嚴(yán)格?！禛B11552-2009乘用車(chē)內(nèi)部凸出物》相對(duì)于 《GB11552-1999乘用車(chē)內(nèi)部凸出物》，增加了動(dòng)態(tài)確定頭部碰撞區(qū)域的試驗(yàn)方法 。在進(jìn)行法規(guī)認(rèn)證試驗(yàn)時(shí)，廠(chǎng)家可自行選擇進(jìn)行靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)的試驗(yàn)方法。

本文結(jié)合汽車(chē)產(chǎn)品認(rèn)證過(guò)程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種試驗(yàn)方法進(jìn)行多方面的對(duì)比分析，解析兩種試驗(yàn)方法的適用條件，進(jìn)而給整車(chē)布置及內(nèi)飾件設(shè)計(jì)工程師提供開(kāi)發(fā)思路。

1、兩種確定頭部碰撞區(qū)域試驗(yàn)方法的介紹

1.1 靜態(tài)方法確定頭部碰撞區(qū)域[1]

靜態(tài)確定頭部碰撞區(qū)域即根據(jù)座椅R點(diǎn)坐標(biāo)，使用球形工具模擬人體頭部與儀表發(fā)生接觸，頭部碰撞區(qū)上、下分界線(xiàn)與豁免區(qū)分界線(xiàn)組成的區(qū)域?yàn)轭^部碰撞區(qū)。具體方法如下：

1）測(cè)量裝置：長(zhǎng)度736～840mm ，直徑165mm的球頭模型。

2）豁免區(qū)域：方向盤(pán)外緣再加127 mm的環(huán)帶水平向前投影的區(qū)域，下邊界是與方向盤(pán)下緣相切的水平面（方向盤(pán)處于直線(xiàn)行駛位置），上述規(guī)定的區(qū)域邊緣與最近的汽車(chē)側(cè)壁之間的儀表板表面部分，及前風(fēng)窗兩側(cè)的支柱。

3）測(cè)量方法：三維假人確定座椅R點(diǎn)坐標(biāo)，將測(cè)量裝置放置在座椅上使其鉸接點(diǎn)與R點(diǎn)重合，長(zhǎng)度調(diào)節(jié)至736mm，將球頭與儀表板接觸，確定頭部碰撞區(qū)下分界線(xiàn)；將座椅位置前移127mm(或鉸接點(diǎn)上移19mm),測(cè)量裝置長(zhǎng)度調(diào)節(jié)至840mm，將球頭與儀表板接觸，確定頭部碰撞區(qū)上分界線(xiàn)。

1.2 動(dòng)態(tài)方法確定頭部碰撞區(qū)域[1]

動(dòng)態(tài)確定頭部碰撞區(qū)域即通過(guò)模擬實(shí)際碰撞，確定碰撞點(diǎn)，劃定碰撞區(qū)域?！禛B11552-2009乘用車(chē)內(nèi)部凸出物》提供了3種動(dòng)態(tài)確定頭部碰撞區(qū)的方法供廠(chǎng)家選擇：

表1 動(dòng)態(tài)確定頭部碰撞區(qū)的3種方法

假人頭部是否與儀表板發(fā)生接觸的判斷分為兩點(diǎn)：

（1）試驗(yàn)前將假人頭部加涂顏料，試驗(yàn)后通過(guò)接觸印跡判斷與儀表板發(fā)生接觸。

（2）通過(guò)假人頭部加速度曲線(xiàn)是否存在尖峰，結(jié)合高速錄像判斷尖峰發(fā)生時(shí)假人頭部是否與儀表板發(fā)生接觸。

基于試驗(yàn)成本考慮，絕大部分廠(chǎng)家都會(huì)選擇“模擬碰撞”的試驗(yàn)方法。提供CAE模擬碰撞視屏，再通過(guò)白車(chē)身滑車(chē)試驗(yàn)對(duì)視屏進(jìn)行驗(yàn)證。

1.3 頭部碰撞區(qū)域的法規(guī)要求

使用靜態(tài)方法確定頭部碰撞區(qū)域：區(qū)域內(nèi)部件需滿(mǎn)足《GB11552-2009乘用車(chē)內(nèi)部凸出物》中4.1.2-4.1.6條所規(guī)定的部件高度、橫截面街、圓角半徑、吸能性等相關(guān)要求。

使用動(dòng)態(tài)方法確定頭部碰撞區(qū)域，分為兩種情況：

1）若動(dòng)態(tài)試驗(yàn)確定假人頭部與儀表無(wú)接觸，則只需滿(mǎn)足“儀表板分界線(xiàn)以上可接觸直徑165mm球頭部分可被倒圓”的條件即可。

2）若動(dòng)態(tài)試驗(yàn)確定假人頭部與儀表有接觸，則按接觸點(diǎn)來(lái)確定頭部碰撞基準(zhǔn)區(qū)，對(duì)于碰撞區(qū)內(nèi)的零件應(yīng)滿(mǎn)足按靜態(tài)確定頭部碰撞區(qū)時(shí)的法規(guī)要求（《GB11552-2009乘用車(chē)內(nèi)部凸出物》4.1.2-4.1.6），同時(shí)儀表板分界線(xiàn)以上可接觸直徑165mm球頭部分可被倒圓。

2、兩種試驗(yàn)方法的對(duì)比

靜態(tài)與動(dòng)態(tài)確定頭部碰撞區(qū)域，除了試驗(yàn)方法不同，其最終劃定的頭部碰撞區(qū)域、相關(guān)法規(guī)要求，及試驗(yàn)資源等也都存在差異。

表2 靜態(tài)方法與動(dòng)態(tài)方法的對(duì)比

從表2可以看出，動(dòng)態(tài)內(nèi)凸方法的產(chǎn)生是以CAE技術(shù)的不斷成熟作為基礎(chǔ)的。CAE技術(shù)可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)和性能做出預(yù)先評(píng)估，因而大大降低了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)提高汽車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量及縮短開(kāi)發(fā)周期和成本意義重大。動(dòng)態(tài)內(nèi)凸“模擬碰撞”試驗(yàn)方法的實(shí)施，正是基于不斷成熟的汽車(chē)CAE開(kāi)發(fā)技術(shù)。企業(yè)在選擇 “模擬碰撞”的同時(shí)，需要考慮自身的CAE技術(shù)水平，評(píng)價(jià)體系是否成熟，最終可以通過(guò)白車(chē)身試驗(yàn)的驗(yàn)證。

3、動(dòng)態(tài)內(nèi)凸試驗(yàn)方法的應(yīng)用

3.1 儀表區(qū)部件開(kāi)發(fā)的新趨勢(shì)

觸摸式中控臺(tái)、抬頭顯示功能的興起，人機(jī)互動(dòng)模塊日益成為各大汽車(chē)企業(yè)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目，同時(shí)升降屏幕和懸浮屏幕也開(kāi)始出現(xiàn)。這些趨勢(shì)都對(duì)儀表區(qū)域的功能性提出了新的需求。而這些新的功能需求也帶來(lái)了儀表區(qū)部件造型上新的變化：大屏幕的液晶顯示屏、直立在儀表板上的投影屏幕等等。

如果僅按照靜態(tài)確定頭部碰撞區(qū)域的方法來(lái)進(jìn)行法規(guī)符合性的判斷，這些造型的部件是很難滿(mǎn)足內(nèi)部凸出物限值要求的。這時(shí)就可以考慮選擇使用動(dòng)態(tài)內(nèi)凸的試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。而目前，基于國(guó)外對(duì)應(yīng)的ECE法規(guī)已經(jīng)實(shí)施多年，且CAE技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，幾乎滲透到了汽車(chē)開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)國(guó)內(nèi)的碰撞法規(guī)不斷加嚴(yán)，車(chē)輛被動(dòng)安全性能也不斷提升，許多合資車(chē)輛企業(yè)在新的內(nèi)部凸出物法規(guī)實(shí)施后就已經(jīng)開(kāi)始選擇進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)凸驗(yàn)證試驗(yàn)，且成功率（即證明無(wú)頭部碰撞區(qū)域）較高。

3.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程的引入

結(jié)合車(chē)型產(chǎn)品的定位、儀表板部件功能和造型的需求，設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，若判斷產(chǎn)品無(wú)法完全滿(mǎn)足靜態(tài)內(nèi)凸頭部碰撞區(qū)域的法規(guī)要求，則可聯(lián)合被動(dòng)安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師對(duì)動(dòng)態(tài)內(nèi)凸法規(guī)的要求進(jìn)行評(píng)估，利用CAE模擬動(dòng)態(tài)內(nèi)凸法規(guī)要求條件下的碰撞，驗(yàn)證動(dòng)態(tài)內(nèi)凸法規(guī)的符合性，決定設(shè)計(jì)方案是否可行。

相對(duì)于靜態(tài)內(nèi)凸法規(guī)，動(dòng)態(tài)內(nèi)凸法規(guī)需要儀表板部件設(shè)計(jì)師在專(zhuān)注本專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，了解車(chē)輛被動(dòng)安全系統(tǒng)的性能指標(biāo)，相關(guān)專(zhuān)業(yè)協(xié)同合作，考慮法規(guī)的符合性。

4、結(jié)論

原有的靜態(tài)內(nèi)凸法規(guī)，在保護(hù)車(chē)輛乘員安全的同時(shí)，也限制了儀表區(qū)部件的創(chuàng)新和發(fā)展。同時(shí)，隨著車(chē)輛被動(dòng)安全技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的車(chē)輛能夠通過(guò)安全帶、氣囊等措施保護(hù)乘員頭部在法規(guī)限定的條件下不與儀表區(qū)域發(fā)生碰撞。動(dòng)態(tài)內(nèi)凸試驗(yàn)方法通過(guò)對(duì)車(chē)輛安全性能的驗(yàn)證，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)以更多的自由度，解決了法規(guī)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的限制問(wèn)題。

汽車(chē)產(chǎn)品認(rèn)證試驗(yàn)是對(duì)車(chē)輛產(chǎn)品法規(guī)符合性的檢驗(yàn)，也是法規(guī)要求最直接的體現(xiàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)方法的比對(duì)研究，明晰不同試驗(yàn)方法對(duì)產(chǎn)品要求的差異，進(jìn)而分析對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的影響，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)十分有意義的工作。

[1] GB11552-2009.乘用車(chē)內(nèi)部凸出物[S].

The interior fittings of passenger car Determination of a dynamically determined head impact zone

Li Runhan1, Chen Huarong1, Li Yan1, Wang Jintao2
( 1.Technical Center of Dongfeng Motor Corporation, Hubei Wuhan 430058; 2. Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company LTD, Hubei Wuhan 430058 )

《GB11552-2009 The interior fittings of passenger car》is a vehicle mandatory regulation for Announcement and CCC declare,which made a strict requirements of the inner decoration edge bump height, rounded corners and suction. The determination of head collision area provides two ways for enterprises to choose: (1) the dynamic method to determine the head collision zone (standard appendix B) (2) the static method to determine the head (standard appendix C) collision zone. The two methods focus on validation of the target is different, need to enterprise combining the actual requirement of the product at the early stage of the model design and development and regulatory compliance, considering two aspects to make a choice.

regulation; fittings; dynamically; static

U467.3

A

1671-7988(2016)10-155-03

李潤(rùn)晗，（1985-），畢業(yè)于湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院，現(xiàn)于東風(fēng)汽車(chē)技術(shù)中心標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)部負(fù)責(zé)車(chē)輛產(chǎn)品認(rèn)證工作。