兩廂轎車后排安全帶“尾門框式”安裝方式研究

趙二峰+黃遠都

摘要： 在兩廂轎車及其它MPV車型中，后排車身和三廂車相比，無行李架、長度較短，導致后排安全帶布置空間不足。為解決該問題，根據簡潔美觀、舒適、低成本的原則，采用在尾門邊框附近布置外側安全帶、在側圍布置中間安全帶的方式，將后排安全帶合理的布局在車身結構中。通過安全帶固定點仿真分析，并經過實驗驗證，滿足法規GB141662013、GB141672013對安全帶的要求，避免了安裝在座椅內部的高成本和安裝在頂棚人機工程差的問題。

關鍵詞：MPV兩廂轎車；后排安全帶；布置空間

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.14.112

1引言

近幾年隨著MPV車型及兩廂轎車（例如：掀背車）等車型在中國汽車市場的風靡，隨著國家法規、市場、乘客對安全帶使用的認知和要求的提高，后排乘客安全越來越受到重視。

但由于CNCAP和法規對安全約束系統的要求主要在前排，在以往的設計中，設計者對后排安全帶布置的研究側重較少，上述車型安全帶在后排的設計布局呈現出兩個方向：

（1）豪華車型，采用在座椅靠背內部安裝安全帶的方式固定。該方案舒適度較好，符合人機工程，外觀整潔。但是，安全帶對座椅骨架的強度要求較高，需要座椅骨架增加強度以滿足GB141672013對安全帶固定點強度的要求，強化的座椅骨架，使整車成本增高，整車重量增加，降低了整車性價比、同時與整車輕量化的趨勢不符。

（2）普通車型，多采用外側安全帶在側圍固定，中間安全帶在頂棚固定的方式。該方案成本較低，有效利用車身鈑金結構來滿足固定點強度的要求。但是，此類安裝方式，往往是以犧牲中間安全帶舒適度為代價的，后排中間乘客在使用安全帶時極其不便，會產生勒脖子，與旁邊乘客干涉、拉出回收不順暢摩擦力大等缺點，影響使用的舒適度。

以上問題，主要是因為在MPV及其它兩廂轎車中，后排車身和三廂車相比，無行李架平臺、尾部長度較短，這種空間的不足和結構上的無支撐點造成了后排安全帶布置感知差、成本高、重量大的特征。

本文方案，獨辟蹊徑，采用在尾門邊框安裝安全帶卷收器的方式，將后排三個安全帶合理的布局在車身鈑金上，克服了上述車身空間不足、舒適度差、人機工程不合理的問題。在安裝中，充分利用了車身鈑金結構強度，以鈑金結構為基礎，構造了安全帶的空間結構。同時將中間安全帶布置在側圍鈑金上，通過在頂部區域設置導向件，降織帶合理布局在中間座位上。

在成本上，該方案不需要座椅加強骨架結構，節約了座椅提升強度的成本。

但強度上，該方案借用車身鈑金的基底，超越了座椅強化骨架固定安全帶的強度。

在人機工程上，舒適性較高、使用方便，回收順暢，外表美觀。

2基于車身鈑金結構的布置方案

2.1固定點的選取

安全帶固定點需參照GB14167在有效區域內選擇固定點，同時需要求三點式安全帶固定點需能夠抵抗13500N的實驗載荷。

2.1.1后排座椅外側安全帶固定點

如圖1所示，在無行李架平臺、側圍空間狹窄的局促空間內，本方案選取了尾門門框附近狹長平整的區域作為卷收器固定的基礎，用尾門門框的結構強度和拐角空間，將安全帶卷收器通過螺栓固定在鈑金上。與下固定點配合，織帶可平順的在座椅表面向下鋪開，整體設計自然流暢，強度較高。同時也節省了很大的車身內部可使用空間。

鑒于MPV及一般兩廂車型尾部流線型的設計，車內尾部頂棚較低，乘客頭部空間很難滿足安裝安全帶的卷收器的要求。所以本方案另辟蹊徑，將中間安全帶固定在側圍上，在頂棚固定導向環，通過導向環的導向作用將織帶引向中間乘客。在不使用時，織帶可自然回收。手動將鎖頭插在內飾板的卡槽內。

圖2后排座椅中間安全帶布置方式2.2織帶走向的人機工程校核

2.2.1后排座椅外側安全帶織帶走向

卷收器固定在座椅背后的尾門邊框上，織帶略高于座椅靠背向前拉出，自然落在后排乘客肩部高度位置，取用方便。

2.2.2后排座椅中間安全帶織帶走向

中間安全帶使用時，織帶從側圍上的卷收器拉出，經頂棚上導向件的引導作用，達到中間乘客的肩膀上方位置。下拉后束縛在乘客胸前。

收起時，織帶回扣在側圍上，整潔美觀。

3.1加載載荷方式

加載載荷方式如圖6所示。

（2）加載到規定載荷時間為100ms，之后保持至模型收斂。

（3）約束條件：約束車身橫截面處六個方向上的自由度。

3.2評價方式

（1）安全帶安裝固定點及其周圍區域允許塑性變形，但不能發生斷裂或者損壞。

（2）如果上固定點在座椅上，則試驗期間，上有效固定點前移量不能超過R點。

3.3仿真結果分析

仿真結果如下圖，結果顯示：

（1）車身處最大應變為0.12，失效風險較小。

（2）側圍區域最大焊點力為3.6kN，但由于只有2個焊點大于3.0kN，失效風險較小。

該仿真加載為1.2倍加載，留有一定余量，因此，可基本判定該方案滿足法規要求。

5.1固定點強度

通過仿真模擬，該方案固定點強度滿足GB141672013要求，且可提升空間很大，尾門邊框的強度級別遠高于安全帶固定點的要求，以該處為基底，通過局部焊接螺栓及加強板，安全帶能夠牢固地固定在車身鈑金上。在實際的固定點實驗和碰撞試驗中，可以承受假人的沖擊力。

5.2舒適度、人機工程

該方案取用安全帶方便，使用舒適；回收放置安全帶順暢，不會產生勒頸、滑肩、干涉旁邊乘客的現象。在試乘試駕中反應良好。

5.3外觀

該方案將安全帶巧妙的布局在車身鈑金空間內，織帶走向順暢，整體外觀整潔。不會對車身內飾造車凸起，占用使用空間極少。

5.4經濟性

該方案不需要座椅加強骨架，不需要車身鈑金改制；在借用車身自有結構的基礎上，規范化布局，不增加過多成本，經濟型較好，值得推廣。

6應用及推廣

隨著汽車被動安全系統的發展，駕乘人員對全員安全的理解也越來越深，第二排甚至第三排安全帶的布置和使用，作為一個新的安全觀念，越來越被大多數安全系統開發企業級汽車廠認同，針對后排乘客的安全保護，也越來越規范化。本文的設計方案，利用現有的車身鈑金基底，在不增加整車重量、強度、成本的前提下，通過結構的改變和布置的變化，將后排安全帶設計提升到一個既舒適美觀，又安全可靠的更高層次。在實際應用中，獲得了很好的效果。方案可在現有類似MPV、SUV及其它兩廂車型中推廣使用。

參考文獻

[1]國家標準（GB141672013 ）.汽車安全帶固定點、ISOFIX固定點系統及上拉帶固定點[S].

[2]國家標準（GB141662013 ）.機動車乘員用安全帶、約束系統、兒童約束系統和ISOFIX兒童約束系統[Z].