安全带设计指南

奇瑞汽车有限企业商研院车身部设计指南编制：校对：审核：同意：商用车工程研究院1.概述1.1定义：安全带--具有织带、带扣、调整件以及将其固定在车内的附件，用于在车辆骤然减速或撞车时通过限制佩戴者身体的运动以减轻其伤害程度的总成，该总成一般称为安全带总成，它包括吸能或卷收织带的装置。1.2简要阐明轿车上使用的安全带，按固定方式分为两点式安全带和三点式安全带两种。两点式安全带与车体或座椅构架仅有两个固定点，软带从腰的两侧挂到腹部，形似腰带，在碰撞事故中可以防止乘员身体前移或从车内甩出，长处是使用以便，轻易解脱，缺陷是乘员上体轻易前倾，前座乘员头部会撞到仪表板或挡风玻璃上，因此这种安全带重要用在轿车后排中间座位上。三点式安全带是弥补两点式安全带缺陷的一种安全带，它在两点式安全带的基础上增长了肩带，在靠近肩部的车体上有一种固定点，可同步防止乘员躯体前移和防止上半身前倾，增强了乘员的安全性，是目前使用最普遍的一种安全带。1.3安全带的基本构造和功能1.3.1安全带的基本构造：轿车安全带一般由织带、安装固定件和卷收器等部件构成，详细构造见下图(三点紧急锁止式)：⑩⑩⑤④③②⑤④③②①①⑧⑧⑥⑦⑨⑥⑦⑨①安全带固定螺栓②织带③锁舌④导向环⑤卷收器固定螺栓⑥卷收器⑦预张紧器⑧锁扣⑨高调器⑩导向片1.3.2安全带的构成部分：1.3.2.1织带：织带是构成安全带的主体，多用尼龙、聚脂、维尼纶等合成纤维原丝纺编织成宽约50毫米，厚约1.5毫米的带子。织带应保证作用在佩带者身体上的压力沿其所有宽度尽量均匀分布，并且在负荷下不发生扭曲。织带的重要性能指标有抗拉强度、伸长率、能量吸取性、宽度、厚度、耐磨性、耐高温性、耐低温性、抗水性、耐磨色劳度、耐水色劳度、耐光色劳度、横向刚度、纵向刚度、燃烧性、气味性等。织带的抗拉强度（GB14166－1993）：类别抗拉强度（N）腰带26700肩带17700腰肩持续带22300织带的宽度（GB14166－1993）：在拉伸载荷为9810N的拉力时，织带宽度不不不小于46mm。织带伸长率（GB14166－1993）：在拉伸载荷到达196N状态下，在式样中间部位向两端各100mm处标明初始点，测定拉伸载荷为11100N时两端点之间的距离。伸长率不得不小于下表规定：类别伸长率腰带20％肩带40％腰肩持续带30％织带的其他性能规定详见有关原则。1.3.2.2安装固定件：安装固定件是与车体或座椅构件相连接的耳片、插件和螺栓等，它们的安装位置和牢固性，直接影响到安全带的保护效果和乘员的舒适感。尤其注意的是，与织带直接接触的金属件应当通过合适的工艺处理消除锐边，可在锐边喷涂塑料，也可增长金属或塑料制的保护垫。1.3.2.3卷收器：织带卷收机构一般由卷带筒和卷簧组件构成。卷带筒是用于收卷和储存织带的零件。它可以由金属冲压件组合而成，也可用铝合金压铸件。尚有仅用于收卷作用的注塑件卷带筒。为了使卷带筒在卷绕织带时均衡，其中心缠绕织带的部分截面最佳设计成螺旋曲线，其截面螺旋曲线的螺距应等于或略不小于缠绕织带的厚度。卷簧组件的重要零件是卷簧，目前卷簧多为弹簧钢制成的螺旋式平卷簧，其作用是平稳地将拉出的织带卷回卷带筒。卷收力大小取决于卷簧转矩的大小。①敏感机构：卷收器敏感机构分为织带拉出加速度敏感型、车辆加速度敏感型和复合敏感型。织带敏感型构造：它用织带轴上装配的惯性板感应织带的拉出加速度。当织带正常拉出和卷入时，惯性板和中心轴等是同步运动的，当织带拉出加速度到达一定值后，惯性板相对感应织带加速度用的棘爪有一滞后量，使棘爪被推进而与棘轮相啮合，以到达锁止的目的。车体敏感型构造：它使用钢球来感应车辆加速度和车体倾斜角度。当车辆加速度或车体倾斜角度到达一定值时，钢球滚动以推进棘爪与棘轮相啮合，从而到达锁止的目的。复合敏感型机构：复合敏感型机构是将上述两种敏感机构组合成一体的机构，可起双重保护作用，是目前普遍使用的构造。②锁止机构：包括收卷机构锁止式、织带锁止式和预张紧机构。收卷机构锁止式：无论是通过车感和带感锁止，还是直接锁止卷轴或通过棘爪、棘轮来锁止卷带筒，都称为收卷机构锁止式。织带锁止式：是一种在卷收器上对织带进行架夹紧锁止的卷收器。可以减小卷收器在紧急锁止时织带的拉出长度，一般用于装有安全气囊的前排座椅。当敏感机构作用时，首先锁止卷轴，织带继续拉出时，只能向拉出方向拉动卷带筒，而不能使卷带筒旋转，此时浮动的卷带筒推进织带锁止机构夹紧织带，减少织带在卷带筒里拉出的长度。预张紧机构：预张紧机构一般由敏感机构和回拉机构构成。由于其制导致本高，一般仅用于装有安全气囊的前排座椅。敏感机构是触发回拉机构工作的一种装置，分机械式和电子式两种。回拉机构常用爆燃发生器产生高压气体作为回拉动力，实现织带的预张紧。一般预张紧织带长度为80～150mm。1.3.2.4导向件导向件是用来变化织带方向的零件，便于安全带卷收器的布置，使安全带能紧贴乘员身体，有效地约束乘员身体运动，提高乘员佩带安全带的舒适性。但由于织带在通过导向件时弯曲变形并产生滑动阻力，规定导向件表面光滑、摩擦系数小、圆弧面曲率适中、减小织带在滑动时的变形和阻力。导向件的织带滑动表面一般有光滑的镀铬表面、包涂尼龙层表面、镶嵌式光滑金属环表面及包塑成型表面等。由于镶嵌金属环和包塑成型的导向件与织带接触的圆弧面大，因此织带拉出和回卷时阻力小。但在制造包塑成型的表面时，应使合模棱角处平滑，有时合模分型面处设计成凹陷状，以减小织带拉动时的阻力，防止拉毛织带。1.3.2.5锁扣：锁扣是既能把乘员约束在安全带内，又能迅速释放的连接装置。①锁扣的分类及特点按按钮位置可分为两种：一是侧按式，二是顶按式。侧按式构造简朴，但因按钮在锁体的外测，易于接触异物而导致误开锁，一般启动力较大。顶按式构造复杂，但强度较高，其启动性能稳定，并且在锁体内易于安装安全开关或警告灯开关，强制驾驶员使用安全带，若驾驶员不使用安全带，则车辆无法启动或警告灯告警。按连接方式可分为两种：刚性连接式和柔性连接式。柔性连接式又分为钢丝杆连接式和柔性织带连接式。织带型锁扣钢丝型锁扣刚性型锁扣织带型锁扣钢丝型锁扣刚性型锁扣刚性型锁扣：一般用于前座椅带扣。有时为了保护座椅，在与座椅面料接触处贴上保护塑料垫，或在刚性支架外面包塑料管或热塑管。钢丝型锁扣：钢丝外套塑料管或热塑管，一般用于后座连接较短的锁扣。织带型锁扣：一般用于后座的锁扣，当连接部分搁在座垫上不使用时，也便于将锁头移至合适的地方。由于带扣锁系统在动态碰撞时，受力非常大，因此当柔性织带于任何金属体连接时，要防止与金属锐边接触，可在锐边喷涂塑料，也可增长金属或塑料制的保护垫。②锁舌分类及特点锁舌可分为两类：平板型锁舌和折湾型锁舌。平板型锁舌在闭锁时锁扣受力状况很好，在受力时不产生侧向力矩，且制造简朴。折湾型锁舌在闭锁时按钮处空间增大，因此在迅速解脱时操作以便。③锁扣系统设计要点锁扣的设计应能排除任何不对的使用的也许性，例如后排中主座与边坐安全带锁舌应能防止误插，同步要尤其保证锁扣不能处在部分啮合的位置，因此在带扣闭锁或打开的过程中感觉必须明确。锁扣与佩带者身体接触的区域其接触面积应不不不小于20cm2，宽度不不不小于46mm，以保证发生事故时不伤害乘客。在锁头按钮设计时，对于包围式锁扣按钮，其外露表面面积不不不小于4.5cm2，宽度不不不小于15mm；对于非包围式锁扣按钮，其外露面积不不不小于2.5cm2，宽度不不不小于10mm。按钮的表面应为红色，以示醒目警示。④带锁扣材料：带扣体、锁止部件、锁舌等受力部件一般都采用高强度钢板，不能使用脆性材料，热处理后的金相组织是强度高、韧性大的金相组织；外罩及按钮多采用热塑性树脂，如ABS塑料、聚丙烯等；内部功能部件多用聚甲醛等。1.3.3安全带先进技术（仅供参照）1.3.3.1折叠式安全带在碰撞事故中，佩带一般三点式安全带的乘员其下躯体移动量小，肩部和头部的移动量大。为获得腰部和头部恰当的移动关系，产生了腰带部分折叠缝合一段的安全带。织带折叠部分断开力控制在2940～4900N之间，长度一般为50mm，拉开长度为100mm。1.3.3.2预紧式带扣：预紧式带扣目前重要有两种：一种是机械预张紧式：运用预压过的弹性元件来张紧；此外一种是气体发生器式:运用火药爆炸产生的高压气体推进活塞来预紧。两种方式都是通过将带扣锁迅速下拉，到达减小乘员向前移动的目的。如下图所示：1.3.3.3充气织带因车辆碰撞而获得触发信号后，使中空的织带在瞬间充斥压缩气体，由此减少织带对人体压力的峰值，减少对乘员的伤害程度。1.3.3.4织带卷轴限力杆当车辆发生碰撞时，织带对人体产生很大压力。为限制这一压力，将织带作用在卷收器上的拉力转换成卷带筒内部的转矩，即在到达一定值时，限力杆发生扭转变形。常见力矩为50～100N•m。1.3.3.5高度调整器高度调整器是一种用于调整安全带上固定点高度的调整装置，有手动和电动之分。高度调整器可使佩带者获得较舒适的肩带佩带位置。1.3.3.6自动佩带安全带其固定方式一般是，一种下端点固定在座椅上或者地板上，上端点和另一种下端点固定在车门上的三点式安全带。只要车门一关上，安全带就自动处在约束乘员的位置。1.3.3.7双卷簧卷收器双卷簧卷收器可减少安全带的卷收力。它装有两个转矩不一样的卷簧，乘员在佩带安全带后，只有小转矩卷簧工作，其他状况下，大小卷簧一起工作。2.原则安全带原则序号序号原则号原则名称1GB14166-汽车安全带性能规定和试验措施中国2GB14167-1993汽车安全带安装固定点中国3GB8410-汽车内饰材料的燃烧特性中国4QC244-1997汽车安全带动态性能规定和试验措施中国5FMVSS209安全带美国6ECER16安全带及成人约束系统欧洲7Q/SQR.04.139A11型车用安全带奇瑞企标3.安全带的配置定义和构造选择3.1产品的配置定义①根据有关规定，针对不一样车型和座椅在整车中的位置，选择对应的安全带。②在新车型开发的时候，对竞争车型进行分析，结合车子的价位和销售对象，以及销售区域合理确实定产品的配置和产品定义。3.2安全带的构造选择尽量在既有的产品构造中选择需要的产品。例如：卷收器、锁舌、锁扣、导向件、高度调整器、紧固件（螺栓、螺母、螺钉、调整滚子）。其他紧固件用垫圈、螺钉等尽量采用

原则件。尤其注意的是，同一种零件布置不一样的供应商时一定要保证产品的互换性。3.3安装固定点螺孔尺寸按照GB14167-93的规定：安装固定点螺孔尺寸为7/16″-20UNF2A或2B。一般状况：螺栓7/16″-20UNF2A8.8级螺母7/16″-20UNF2B8级规定螺栓和螺母的头部能用17方的套筒或扳手紧固。注：按美国ANSIB1.1-1982《统一螺纹》原则规定，该尺寸表达螺纹规格为7/16英寸，细牙，每英寸内20牙，2A或2B级精度。4.开发周期设计周期：1~3个月手工样件：15天工装样件：3个月与安全气囊的匹配试验：3~5个月5.产品成本一套一般安全带（5个安全带总成）350元左右两根限力式安全带总成约200元左右两根预张紧安全带总成大概450元左右6.加工工艺重要是产品组装。关键件（卷收器、插锁）采用进口件。连接件、导向件、固定片等金属件采用冲压成型。尤其注意的是，与织带直接接触的金属件应当通过合适的工艺处理消除锐边，可采用精冲工艺，也可在锐边喷涂塑料以及增长金属或塑料制的保护垫等。护盖等装饰件(塑料件)采用注塑成型。螺栓采用冷镦、滚压和锉丝成型。7、产品的3C认证产品用于新车型，安全带需要做3C认证，需要安全带供应商提供在国家检测中心做的符合GB14166和GB8410的试验汇报原件，以及有关的3C认证证书的副本复印件及包括该产品的清单。主机厂需要提供所有安全带固定点的三维数据。主机厂需要按照GB14167做白车身的强度试验。座椅厂需要按照GB14167做座椅的强度试验（若安全带有固定点在座椅上），主机厂提供安全带总成给座椅厂进行有关的试验。8.安全带开发中需要注意的问题：8.1安全带设计时应满足不一样市场的法规规定：8.1.1对于欧洲市场，安全带应满足欧洲法规：ECER16等；8.1.2对于国内市场应满足国标：GB14166-、GB14167-1993等；8.1.3对于美国市场应满足美国法规：FMVSS209等。8.2安全带装配及布置应注意的问题8.2.1安全带布置1.1.α1、α2应在20°~75°之间。α1、α2角过小，则碰撞时腰带也许在骨盆上滑动，易发生人体腹部下沉平移的现象。但α1、α2角过大，则碰撞初期安全带负荷的响应不好，必须按不一样的车型选择最佳值。这个角度规定在20°～75°之间，但一般在35°～60°之间比很好。2.L1、L2与H点Y坐标差，即L1、L2距座椅中心面的距离，应不小于120mm。3.上安装点与座椅中心面距离，即S应不小于140mm。4.安全带上部安装固定点位置应当在下列各平面所围成的D-E-F-G范围内，各平面均垂直于汽车纵向中心面，且S(安全带上安装点与座椅中心面距离)不得不不小于140mm。ED平面——通过躯干基准线上A点的水平面，且AR=315mm+1.8S。EF平面——通过躯干基准线上B点，与躯干基准线成120°角，且BR=260mm+SFG平面——通过R点铅垂上方450mm处的C点与水平面成20°角。但由于汽车构造所限，上部安装固定点位置可以在下列两平面围成的H-I-D范围内。HI平面——通过B点的铅垂平面。ID平面——即ED平面。假如上部安装固定点在通过C点的水平面CY下方，则座椅靠背上端与织带切点应在CY平面上方，且必须装导向件，使安全带不会从组员肩部滑落。SL1到座椅中心面距离α2α1DESL1到座椅中心面距离α2α1DEFFGG上固定电位置上固定电位置8.2.1.固定点（包括高度调整器固定点、安全带上下固定点、锁扣固定点和卷收器固定点）1.凸焊螺母1.凸焊螺母尺寸规格为7/16″，钣金孔径应在φ12.5mm~φ13mm之间；2.螺栓尺寸规格为7/16″，调整滚子内径应在φ12mm~φ12.5mm之间，调整滚子外径在φ18.5mm~φ19mm之间，护板孔径φ21mm~φ22mm之间，螺栓台阶直径应在φ12.5mm~φ13mm之间；3.导向环孔径应在φ13mm~φ13.5mm之间；4.在螺栓打紧的状况下，调整滚子应高出立柱护板1.5mm~2mm,螺栓台阶长度应不小于导向环端片厚度2mm~3mm，以保证导向环不与立柱护板干涉。侧围钣金C柱上护板侧围钣金C柱上护板高度调整器立柱护板1.高度调整器与立柱护板间隙≥5mm；2.高度调整器与钣金间隙≥3mm；钣金高度调整器立柱护板1.高度调整器与立柱护板间隙≥5mm；2.高度调整器与钣金间隙≥3mm；钣金 1.导向环纵向与护板间隙在2mm~4mm之间；2.导向环横向与护板间隙在2mm~4mm之间。立柱护板导向环8.2.3.导向环1.导向环纵向与护板间隙在2mm~4mm之间；2.导向环横向与护板间隙在2mm~4mm之间。立柱护板导向环1.导向环包角应能保证安全带在导向环内不被卡死，最小半径应不不不小于1.3mm。P11导向环A11导向环8.2.4.导向环包角1.导向环包角应能保证安全带在导向环内不被卡死，最小半径应不不不小于1.3mm。P11导向环A11导向环 1.织带不与立柱上下护板干涉，间隙应在2mm~5mm之间；2.织带与座椅不干涉，间隙应不小于10mm。织带立柱护板座椅8.2.5.织带与护板、座椅间隙1.织带不与立柱上下护板干涉，间隙应在2mm~5mm之间；2.织带与座椅不干涉，间隙应不小于10mm。织带立柱护板座椅1.导向片固定螺钉直径应不不小于导向件孔径，导向片有一孔应为腰形孔，便于安装；2.导向片固定螺钉一般应采用Q2714816,钣金孔径为3.2mm1.导向片固定螺钉直径应不不小于导向件孔径，导向片有一孔应为腰形孔，便于安装；2.导向片固定螺钉一般应采用Q2714816,钣金孔径为3.2mm。导向片固定螺钉钣金 限位孔限位爪卷收器1.锁扣与座椅之间应当保持间隙≥5mm。锁扣坐椅8.2.7.锁扣与座椅的配合尺寸限位孔限位爪卷