汽车安全带固定点布局形式优化设计

梁艳来

摘 要：当前民众使用汽车作为代步工具的数量呈现跨越式增长态势，而选择汽车的第一要素即是汽车安全性。对于汽车安全而言，安全带能够极大程度上在事故发生或需要急停过程中依靠紧急锁止保证驾驶员或乘客人身安全。在此背景下，汽车厂商和相关研究人员针对汽车安全带固定点布局展开多向研究，已然形成初步适用的布局形式。然而在不断的发展历程中，民众对于安全带除性能要求以外，开始逐步对系戴安全性产生较大需求，因而汽车安全带固定点布局仍有一定优化空间。就此，文章针对汽车安全带固定点布局形式进行优化设计，希冀对汽车厂商及相关研究人员提供一点启示。

关键词：汽车 安全带固定点 布局形式 优化设计

Optimized Design of Fixed Point Layout of Automobile Seat Belt

Liang Yanlai

Abstract：At present， the number of people using cars as a means of transportation is growing by leaps and bounds， and the first element in choosing cars is car safety. For automobile safety， seat belts can rely on emergency locking to ensure the personal safety of the driver or passenger to a great extent in the event of an accident or emergency stop. In this context， automobile manufacturers and related researchers have carried out multi-directional research on the layout of fixed points of automobile seat belts， and have formed a preliminary applicable layout form. However， in the course of continuous development， in addition to the performance requirements of the seat belt， the public has gradually begun to have a greater demand for the safety of wearing the seat belt， so there is still room for optimization in the layout of the fixed point of the car seat belt. In this regard， the article optimizes the design of the layout of the fixed point of the car seat belt， hoping to provide some enlightenment to car manufacturers and related researchers.

Key words：automobile， seat belt fixing point， layout form， optimized design

1 引言

社會经济快速发展态势下，私家汽车的使用范围愈加广泛、使用数量也愈加增多。据汽车工业协会发布，2019年我国销售汽车数量达2576.9万辆[1]。在如此庞大的销售数量下，汽车的安全性就尤为重要。但由于汽车主动安全性难以进行预测，因而汽车厂商均着手进行被动安全加固，汽车中设置安全带就是被动安全强化的一种重要方式。汽车安全带能够在汽车产生交通意外发生剧烈碰撞或在急打转向过程中，最大幅度保证驾驶员或乘客保持原位，避免因为位置移动产生损伤。现阶段主、副驾驶均使用三点式汽车安全带固定点布局形式，但三点布局不仅需要满足国家的安装规定，亦需要符合对应的安全需求，确保布局合理[2]。在保证安全的情况下，亦要提升驾驶位、乘客的舒适度。由此背景下，对汽车安全带固定点布局形式展开研究，对于汽车强化被动安全具有重要意义。

2 汽车安全带发展现状简析

2.1 汽车安全带结构简介

为充分保障汽车人员安全，提升安全带强度是必然选择。就当前情况来看，国内汽车安全带一句固定方式进行类型划分，一般情况下可划分为两点式安全带、三点式安全带以及全背式安全带。三种类型的安全带结构并不相同，但基础硬件必然包含预紧器、卷收器、限荷器以及安全布带、扣带、高度调节器、自动紧急锁止装置等等[3]。安全带能够最大程度保护人身安全，其中一个重要原因即是安全带的本质为一速度敏感装置，在瞬时速度过大的时候预紧器会瞬间扣紧织带，避免人身产生过大的位置变化。多数时候汽车织带使用的是拉出速度变化敏感式安全带，但部分汽车也会使用汽车速度变化敏感式安全带。拉出速度变化敏感式安全带依靠惯性盘对汽车急刹或产生碰撞时及时感知，并立刻将织带进行锁止操作，进而保障人员人身安全。倘若安全带的安装布局存在问题，则极易导致事故发生时驾驶员头部撞向挡风玻璃，进而威胁人身安全。

2.2 国内外汽车安全带研究现状

当前美德等发达国家已然开始着手应用主动型安全带，较大程度的改善传统被动式安全带的被动性。主动型安全带通过应用智能控制系统和预收紧装置，继而使用探头接收汽车可能发生事故的各类参数，在参数接收并计算结束之后会释放电脉冲信号，对应气体接收到相关信号之后会产生爆炸。气体产生的爆炸冲击将会引发棘爪盘转动，加之棘爪盘与主轴相连，推动汽车安全带实现预收紧[4]。相对而言，国外在安全带装置研究方面略微领先于国内，在三点式汽车安全带固定点布局形式研究也相当到位。但是由于中西人身结构差异，国外的固定点布局形式和国内存在一定差异性。是以，依据国内实际情况结合国外安全带固定点布局形式优势进行重构，对于增强汽车系统安全性具有重要意义。

3 汽车安全带固定点布局形式优化方案

3.1 三点式安全带固定点布局形式优化思路

鉴于国内汽车主驾、副驾均使用三点式安全带，且三点式安全带对于两点式安全带、全背式安全带具有统领作用，因而本文主要针对三点式安全带固定点布局形式进行优化研究。依据三点式固定点安装位置不同，将固定点布局划分为两种形式。第一种是三点均设置于座椅之上。此種布置方式是将安全带与车身脱离，驾驶员或乘客系好安全带之后可以依据自身舒适度适当调整座椅位置，但安全带佩戴形态并不会产生变化。基于此种形式对于座椅骨架强度要求较高，因此在布局形式优化方面主要针对高端轿车和跑车方面进行布局优化。第二种则是一点在汽车、剩余两点布置于座椅。此种形式由于安全带两点在座椅、一点在车身的差异化情况，极有可能在座椅发生位置移动时，产生对应的位置变化。如此致使安全带安全效应与国家安全法规规定区域产生冲突，使得驾驶员或乘客产生舒适度不足的情况、鉴于此种形式在中小型汽车中应用广泛，因而主要针对中小型车进行布局优化设计。

3.2 三点式安全带固定点布局形式具体设计

3.2.1 布置条件

鉴于操作局限性，本文采用ADAMS进行仿真模拟模型优化。在进行固定点布局优化之前首先输入相关数据，具体包括R点位、座椅骨架、座椅移动轨迹以及人员躯干模拟数据、B柱钣金等。这其中B柱是指汽车前后车门中间的柱子。

3.2.2 具体位置

三点式安全带固定点安装位置主要影响因素包括座椅位置及侧围钣金。一是卷收器位置安装。卷收器是安全带闲置时候或佩戴时候剩余布带存放器械，因而需要在安装之前以B柱的角度当做标准，继而明晰卷收器角度。在具体安装的时候需要将卷收器安装于B柱下端位置，并且需要确保卷收器与安全带中心线平行。除此以外，需要在安装之前测算B柱的实际强度，确保有足够的拉扯安全性。在此期间，需要确保卷收器有足够的空间收放安全带，与B柱钣金之间的间隙不得低于5mm。

二是导向环位置布置。首先需要以两点法确定织带中心线，一点作为锁舌与织带的交汇中心，另一点为导向环固定点。以交汇点作为安装参考，持续调整导向环的具体安装位置，确保驾驶人员或其他乘客能够具有相应的舒适度，此外需要进一步确定导向环全部位置，包含安装位置以及后期使用位置，还有在紧急情况下的极限位置，继而确定科学的导向环有效固定点。

三是安全带长度设计及插锁高度布置研究。鉴于男性、女性、儿童的身形差异，在具体设计过程中需要遵循以下原则，确保人员与安全带佩戴匹配。第一则是模拟人员后部与座椅靠背干涉量必须严格到10mm，避免位置过大引发不必要风险。第二则是模拟人员下部需要与坐垫干涉量保持在10mm。在这之后需要依据人身差异确定安全带插锁的计划高度。需要沿着模拟人员布置腰带位置，确保过程中安全带与人员属于紧紧贴合状态。最后需要确定安全带长度设计。在具体设计中选择成年男性参数进行肩带布置，在保证安全带与人身贴合的前提下，测量安全带的具体长度，为保证人群适宜性，增加20cm长度雨量，确保部分神身材宽大的人员也能正常使用安全带。

依据上述方案进行卷收器、插锁位置以及导向环位置确定，进一步研究安全带长度以后，掌握具体设计参数。如此即实现汽车安全带固定点布局优化。

3.3 安全模拟

进行汽车安全带固定点布局形式优化后，需要进行安全模拟实验。为实现安全、便捷测验，提取某品牌车辆中部参数作为实验基础。该品牌车辆固定为主与被测安全带位置不得低于450mm，且后方距离不得低于300mm。为保证设计符合国家产品要求，固定点需与周围部件共同达到强度规定。座椅方面及各项安装工作需要准备到位且符合实际。执行安全模拟命令时需要先行准备10s预加载，随后设定4S达到国际压力标准值，保持此状态压力0.2S。实验结果显示，安全带固定点周边产生塑性变形，即产生裂纹并有断裂现象，但整体来看安全带固定点并未失效。

4 结语

综上所述，文章基于汽车安全带发展现状展开论述，在明晰汽车安全带安装位置之后，对三点式安全带布置形式展开相关探讨，并主要针对位置形式及安全校核进行论述。虽然本文提及的汽车安全带固定点布局形式优化是基于ADAMS进行仿真模拟，但整体而言此方案具有一定理论借鉴性。对于现代汽车而言，三点式安全带布置方式及布置形式均具有一定程度的相似性。加之前文提及的其他布置形式均可以参照三点式安全带布置形式进行固定点安装。但是在理论研究过程中仍然存在一定缺陷，具体包括尚未进行实车安装测验、是否符合消费者需求，这仍然需要相关学者及设计人员不断努力进行完善。

参考文献：

[1]郭鹏程，徐从昌，刘志文，等.基于安全带固定点新法规的座椅结构布置与改进[J].汽车工程，2017（02）：138-144.

[2]刘鑫，吴钢，尹来荣.基于近似模型管理的汽车安全带约束系统优化设计[J].振动与冲击，2016（06）：132-136.

[3]葛如海，赵越，应龙.校车3点式安全带肩带固定点位置优化[J].中国安全科学学报，2016（03）：40-45.

[4]杨挺，杨东，马光辉，等.多行多区域车间的设备布局优化设计方法[J].工业工程与管理，2018（05）：135-143.