側(cè)安全氣囊汽車內(nèi)飾件設(shè)計研究*

韓小偉

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽蕪湖 241000)

側(cè)安全氣囊(curtain airbag，CAB)是汽車在受到側(cè)面撞擊或者翻滾事故中提供給乘員輔助保護的裝置，目前中高檔汽車中均配備有側(cè)安全氣囊[1]。在側(cè)安全氣囊子系統(tǒng)試驗(側(cè)安全氣囊爆破試驗)中，汽車內(nèi)飾件如何設(shè)計才能保證側(cè)安全氣囊子系統(tǒng)安全試驗的順利通過，文章對與側(cè)安全氣囊爆破試驗有關(guān)的汽車內(nèi)飾件設(shè)計原則和技巧進行了研究。與側(cè)安全氣囊子系統(tǒng)爆破試驗有關(guān)的主要汽車內(nèi)飾件有：A柱上飾板、B柱上飾板、C柱上飾板、頂棚、把手及把手支架等，如圖1所示。

圖1 與側(cè)安全氣囊爆破有關(guān)的汽車內(nèi)飾件

1相關(guān)法規(guī)要求

在側(cè)安全氣囊子系統(tǒng)爆破試驗中，需要防止與側(cè)安全氣囊爆破有關(guān)的汽車內(nèi)飾件在側(cè)安全氣囊爆破時有塑料碎屑或者其他物體飛出， 此部分設(shè)計要滿足《GB20071-2006 汽車側(cè)面碰撞乘員保護》和《ECE R95 關(guān)于就側(cè)碰撞鐘乘員防護方面的統(tǒng)一規(guī)定》兩項主要法規(guī)的要求[2]。

2側(cè)安全氣囊子系統(tǒng)爆破的試驗結(jié)果要求

依據(jù)法規(guī)要求，側(cè)安全氣囊子系統(tǒng)試驗需要在高溫85℃，常溫23℃和低溫-35℃的條件下均滿足測試要求，試驗結(jié)果要求簡述如下：

2.1飛濺物

(1)試驗過程中及試驗后，不得有因側(cè)安全氣囊展開而引起的硬質(zhì)飛濺物，諸如硬塑料碎片、金屬碎片等。

(2)試驗過程中及試驗后，軟質(zhì)飛濺物諸如氣袋纖維，飾件織物層等軟質(zhì)飛濺物，在滿足下述條件前提下可以接受。單片軟質(zhì)飛濺物最大允許重量為 1g ，軟質(zhì)飛濺物的最大允許總中為3g，任何軟質(zhì)飛濺物不允許有任何銳邊、尖角、毛刺等會傷及乘員的特征。

(3)頂棚總成，立柱飾板等較大的零件，不允許有非設(shè)計意圖的脫落、分離以及有可能會傷及乘員的變形形態(tài)[3]。

2.2氣囊展開性能

(1)側(cè)安全氣囊在展開過程中，氣袋或氣囊導(dǎo)引線(使用氣囊導(dǎo)引線的側(cè)安全氣簾)不得與其它零件發(fā)生干涉，從而影響氣袋的展開。

(2)試驗過程中及試驗后，氣袋不應(yīng)被自身或其它零件所破壞，諸如穿孔，劃破或開裂。

2.3立柱飾板

(1)所有立柱飾板需滿足2.2節(jié)第⑴條中描述的要求。

(2)如果立柱飾板為塑料件，所有立柱飾板在側(cè)安全氣囊爆破試驗后不允許產(chǎn)生裂紋或碎片；如果立柱飾板為塑料件加面料包覆，則允許塑料件有裂紋產(chǎn)生但不允許有塑料碎片飛出。

(3)如果立柱飾板的上固定點有螺釘蓋板，則螺釘蓋板可以因振動脫落并沿重力方向掉落，但不允許出現(xiàn)飛濺情況[4]。

2.4頂棚

頂棚如有弱化線，需按設(shè)計位置打開，使側(cè)安全氣囊展開到位，且滿足2.1節(jié)飛濺物的試驗要求。

2.5拉手

拉手在側(cè)安全氣囊試驗展開試驗后不得有裂紋產(chǎn)生，且滿足2.1節(jié)中飛濺物的試驗要求。

3汽車內(nèi)飾件對應(yīng)側(cè)安全氣囊爆破實驗要求的相關(guān)設(shè)計原則和技巧

3.1 A柱上飾板的設(shè)計原則和技巧

(1)材料選擇。由于側(cè)安全氣囊爆破產(chǎn)生的爆破力很大，要保證飾板不被炸飛或者炸裂，故需要選用韌性較好的原材料，一般采用PP-EPDM-TD20或者PP-PE-TD20的塑料粒子；或者硬質(zhì)的塑料件表面包覆面料。

(2)A柱上飾板的固定方式。為了防止A柱上飾板在側(cè)安全氣囊在爆破過程中被炸飛，所以A柱上飾板在設(shè)計時靠近上部的固定點要設(shè)計為剛性固定或者采用氣囊專用卡扣(卡扣在受到很大的爆破力沖擊時，卡扣可以分成連接車身鈑金和連接A柱上飾板兩部分，并靠卡扣自身的塑料帶片將兩者連系在一起)固定[5]。

(3)防止A柱上飾板阻滯側(cè)安全氣囊的順利展開。①對于A柱上飾板上固定點為剛性固定方式的設(shè)計，因為上固定點為剛性固定，氣囊爆破時立柱飾板的邊緣距離密封條的距離不變，氣囊的爆破力不一定能夠使氣囊拉帶從立柱和密封條之間順利拉出，故設(shè)計時應(yīng)使立柱的邊緣與密封條根部的距離盡量大，密封條唇邊與A柱上飾板的重疊量一般在8mm左右，A柱上飾板上固定點為剛性固定，見圖2。②對于A柱上飾板上固定點為專用氣囊卡扣固定方式的設(shè)計相對自由一些，因為氣囊爆破時，這種卡扣會從自身之間的嚙合部位脫開，卡扣之間的連接拉帶有一定的長度距離可以釋放，從而A柱上飾板可以向車內(nèi)方向移動一定距離，故氣囊拉帶可以順利的從立柱和密封條之間拉出。但這種設(shè)計方式存在一個缺點就是維修性較差，因為立柱飾板如果要拆卸下來的話，卡扣基本上就被破壞掉了，所以要盡量不要將一些易損件(如揚聲器)布置在A柱上飾板上。③A柱上飾板導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計：側(cè)安全氣囊在設(shè)計時，氣囊導(dǎo)引線中段一般會添加導(dǎo)向裝置如圖3所示，如果A柱上飾板背部結(jié)構(gòu)上再增加一些導(dǎo)向加強筋效果會更好。

圖2 A柱上飾板與密封條的配合斷面

圖3 氣囊導(dǎo)引線的導(dǎo)向裝置

3.2 B柱上飾板的設(shè)計原則和技巧

(1)材料選擇與A柱上飾板的選材原理一致。

(2)柱上飾板的固定方式一般靠近上部的固定方式為剛性固定，多采用螺釘固定。

(3)防止B柱上飾板阻滯側(cè)安全氣囊的順利展開。側(cè)安全氣囊在B柱爆破展開時，如果氣囊自身沒有導(dǎo)向裝置且B柱上飾板沒有爆破導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的話，氣囊的氣袋很容易被阻滯在B柱上飾板和車身鈑金之間的空腔內(nèi)而導(dǎo)致試驗結(jié)果失敗。圖4中所示的安全氣囊的導(dǎo)向件就可以規(guī)范氣袋的走向，從而不被阻滯在B柱飾板和鈑金之間。需要注意的是氣袋沿著箭頭方向爆破，從而避免阻滯在B柱上飾板和側(cè)圍鈑金形成的的空腔內(nèi)。

如果能在B柱上飾板上部增加相應(yīng)的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)來配合氣囊固有的導(dǎo)向裝置，如圖5所示會使氣囊爆破的試驗結(jié)果更好。

圖4 側(cè)安全氣囊安裝的導(dǎo)向支架

圖5 B柱上飾板增加導(dǎo)向結(jié)構(gòu)

(4)B柱飾板上部結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)盡量避免薄弱結(jié)構(gòu)，以免產(chǎn)生飛濺；衣帽架掛鉤等附件應(yīng)盡量避免布置在B柱上飾板上，以免阻滯氣囊展開。

3.3 C柱上飾板的設(shè)計原則和技巧

(1)材料選擇與A柱上飾板的選材原理一致，可參考3.1中第(1)節(jié)所述。

(2)C柱上飾板的固定方式一般在靠近前上方與頂棚搭接的位置，固定方式為剛性固定，多采用螺釘固定。

(3)C柱飾板背部需要增加加強筋，防止氣囊爆破時(氣體發(fā)生器布置在C柱位置)，C柱飾板的薄弱部位產(chǎn)生裂紋，如圖6所示。

(4)C柱飾板與頂棚搭接配合處要有緊固連接結(jié)構(gòu)如圖6所示連接結(jié)構(gòu)，防止氣囊爆破時頂棚掀起角度過大，誤傷乘員頭部。

圖6 C柱上飾板背部加強筋以及和頂棚的配合方式

3.4頂棚的設(shè)計原則和技巧

(1)頂棚設(shè)計時在對應(yīng)側(cè)安全氣囊區(qū)域增加弱化槽，頂棚弱化槽采用如圖7所示的斷面以保證頂棚在氣囊爆破時可以規(guī)則翻折，從而避免頂棚掀起角度過大的問題產(chǎn)生。

圖7 頂棚弱化線斷面

(2)頂棚與C柱飾板搭接配合處要有緊固連接結(jié)構(gòu)，具體見3.3中的要求(4)。

3.5 把手及把手支架的設(shè)計原則和技巧

(1)把手和把手支架設(shè)計時應(yīng)避免阻滯側(cè)安全氣囊的展開，前期總布置時需考慮把手支架和氣袋的安全間隙，一般不小于5mm。

(2)把手底座設(shè)計時應(yīng)盡量減少和頂棚的壓邊面積，并盡量加強底座的強度以承受氣囊爆破時的沖擊力，避免飛濺。不推薦使用眼鏡盒等附件。

4 小結(jié)

汽車速度越來越高，因此對汽車的穩(wěn)定性和碰撞安全性的研究顯得尤為重要，文章在設(shè)計與側(cè)安全氣囊爆破試驗有關(guān)的汽車A、B、C柱內(nèi)飾件，頂棚、把手及把手支架時，從材料選擇、安裝固定方式、導(dǎo)向機構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面進行優(yōu)化，對提高碰撞安全性，滿足碰撞法規(guī)要求具有很大的幫助。