低溫環(huán)境對(duì)安全帶拉出和回卷性能影響研究

王杰,許俊杰,林濤

廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434

0 引言

安全帶被稱為“生命帶”，是用戶日常駕乘使用中頻繁接觸的安全件之一[1-3]。整車安全帶使用環(huán)境多樣[4-5]，其中針對(duì)溫濕度環(huán)境，在-30 ℃低溫條件下，整車安全帶多表現(xiàn)回收變緩。為提升安全帶在低溫下的使用品質(zhì)，本文研究環(huán)境溫度對(duì)織帶摩擦因數(shù)和安全帶總成回卷力衰減的影響。試驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)安全帶自身結(jié)構(gòu)參數(shù)卷簧參數(shù)選取和織帶編制類型選擇，提供一定設(shè)計(jì)參考依據(jù)。

本文首先利用單一變量試驗(yàn)研究同一織帶在不同低溫的摩擦因數(shù)的影響，以及不同編制方式織帶在相同低溫下摩擦因數(shù)的影響，基于試驗(yàn)研究結(jié)果提供織帶編制參數(shù)選取建議。接著開展低溫環(huán)境對(duì)安全帶總成回卷力衰減的影響。基于卷簧衰減結(jié)果，不同鎖舌整車安全帶回收表現(xiàn)，為卷簧參數(shù)設(shè)計(jì)選取提供參考建議。

1 低溫下織帶摩擦系數(shù)試驗(yàn)研究

選取兩種不同編制方式織帶[6],其試驗(yàn)方案見表1,實(shí)物圖片如圖1和圖2所示，開展靜摩擦和動(dòng)摩擦因數(shù)測(cè)量。摩擦試驗(yàn)機(jī)如圖3所示，試驗(yàn)測(cè)量環(huán)境溫度為25 ℃，環(huán)境濕度為50%，試驗(yàn)樣件5條新件，試驗(yàn)速度為100 mm/min，靜摩擦?xí)r間為6 s,試驗(yàn)滑塊質(zhì)量為500 g。

表1 不同溫度、不同織帶摩擦因數(shù)的試驗(yàn)方案

圖1 7條紋織帶

圖2 亂紋織帶

圖3 摩擦試驗(yàn)機(jī)

在-30 ℃溫度下及7條紋單投緯織帶摩擦因數(shù)的測(cè)量結(jié)果如圖4所示。兩種不同編制方式織帶在不同溫度下靜摩擦和動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量結(jié)果如圖5所示。由圖5的試驗(yàn)結(jié)果可得出：織帶摩擦因數(shù)在不同溫度下會(huì)有所不同，織帶摩擦因數(shù)不隨溫度成正比關(guān)系。原因在于織帶在不同溫度下測(cè)量，織帶表層上水珠及冰晶有差異，織帶自身表現(xiàn)軟硬度也有所不同。不同編制方式織帶在相同溫度下摩擦因數(shù)表現(xiàn)：Rukaflex雙投緯編制織帶較7條紋單投緯編制織帶摩擦因數(shù)要好。原因是Rukaflex織帶帶單絲緯線，改進(jìn)和優(yōu)化織帶鎖邊和調(diào)整中央距，使其變得柔軟，易于彎曲，將摩擦阻力降低。

圖4 在-30 ℃溫度下及7條紋單投緯織帶摩擦因數(shù)的測(cè)量結(jié)果

圖5 兩種不同編制方式織帶在不同溫度下靜摩擦和動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量結(jié)果

2 低溫下安全帶總成回卷力衰減試驗(yàn)研究

安全帶所用卷簧為接觸型平面渦卷彈簧[2-3]。試驗(yàn)探究低溫條件對(duì)安全帶總成回卷力衰減影響，將新制作的卷收器樣件放置在-30 ℃和+25 ℃環(huán)境溫度下，此兩種溫度條件下安全帶總成在回卷力測(cè)試設(shè)備上測(cè)試?yán)隽盎鼐砹?，結(jié)果如圖6所示。

圖6 安全帶拉出力及回卷力的測(cè)量結(jié)果

基于圖6回卷力測(cè)量曲線，選取織帶在安全帶卷帶筒余量400 mm和1 300 mm，測(cè)量-30 ℃回卷力較+25 ℃回卷力有一定程度衰減，回卷力衰減約0.3 N。

基于安全帶總成在低溫下回卷力衰減研究結(jié)果，將DLT鎖舌和普通鎖舌安全帶在-30 ℃整車進(jìn)行搭載驗(yàn)證，DLT鎖舌較普通鎖舌質(zhì)量大56 g?？棊а嘏宕?5°勻速拉出500 mm和1 000 mm分別測(cè)量拉出力，沿鎖舌垂直方向拉出300 mm測(cè)量鎖舌回收時(shí)間。如圖7所示，安全帶拉出力低溫環(huán)境較常溫增加可達(dá)3 N。鎖舌選取不同，對(duì)安全帶拉出力無影響，低溫環(huán)境對(duì)安全帶回卷影響較大，為兼顧低溫使用需求，卷簧規(guī)格需區(qū)分設(shè)計(jì)。

圖7 DLT鎖舌和普通鎖舌安全帶低溫整車回收表現(xiàn)

3 結(jié)論

本文研究了低溫環(huán)境對(duì)安全帶總成拉出力、回卷力及織帶摩擦因數(shù)影響，得出了以下結(jié)論：

(1)低溫條件下，安全帶拉出力會(huì)增大，安全帶回卷力有一定的衰減?；诰砘傻蜏氐乃p表現(xiàn)，依據(jù)所選取鎖舌類型不同，所選取卷簧規(guī)格參數(shù)需求差異性設(shè)計(jì)，以滿足整車舒適性使用要求。

(2)在同一溫度下，織帶編制方式對(duì)摩擦因數(shù)有影響，Rukaflex雙投緯編制織帶較普通7條紋單投緯編制織帶摩擦因數(shù)要低。安全帶舒適性匹配設(shè)計(jì)中，可選用摩擦因數(shù)較低的Rukaflex織帶作為優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)。

本文關(guān)于低溫對(duì)安全帶拉出及回卷性能影響研究還不夠全面和部分要素還未考慮，如織帶臟污或耐久后影響，后續(xù)需進(jìn)一步研究。