M1类车辆安全带使用舒适性的研究

M1类车辆安全带舒适性的研究周武建1，冯军杰1，2，夏杰1，2，祝贺1，2，周大永1，2，刘卫国1，2，冯擎峰1，21，浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州萧山3112282，浙江省汽车安全技术研究重点实验室，杭州萧山311228【摘要】结合国内外文献、法规以及本人的工作经验，综合阐述了安全带舒适性的要求，分别讨论了安全带总成、安全带锁扣总成等零部件对驾驶员、乘员舒适性方面的影响。【关键词】安全带，安全带锁扣，舒适性ResearchfortheComfortofSafetyBeltinM1kindVehicleZhouWujian1,FengJunjie1，2,Xiajie1，2,ZhuHe1，2,ZhouDayong1,2,LiuWeiguo1,2,FengQingfeng1,21.GeelyAutomobileResearchInstitute,XiaoshanDistict,Hangzhou,311228,China;2.ZhejiangKeyLaboratoryofAutomobileSafetyTechnology,XiaoshanDistict,Hangzhou,311228,China;Abstract:Withtheinternal/overseasliterature,legalregulation,andownworkingexperience,weexpatiatetherequirementofseatbeltcomfort,anddiscussingtheinfluencefromthecomfortoftheseatbeltassembly,seatbeltbuckleassemblyandothercomponentstothedriverandpassenger.Keywords:seatbelt，saetbeltbuckle，comfort1引言早在2004年我国道路交通安全法规就已强制要求驾驶员以及前排乘员必须佩带安全带，当发生碰撞事故时可以更好的保护驾驶员、前排乘员。随着近年来安全技术的发展以及相应国家法规的不断完善，安全带在性能方面的技术已经比较成熟，为在碰撞事故中对驾驶员、前排乘员提供有效的安全保护。近年来，汽车安全常识不断深入人心，安全带对于开车或者坐车的人的重要性也已广为人知，然而根据实际调查，安全带的使用率并不高。据不完全统计，只有21%的人驾车时佩戴安全带[1]，有学者对不佩戴安全带的原因做过相关调查，有接近一半的人不佩戴安全带的原因为“讨厌佩戴”，故安全带舒适性的提升可以从一定程度上改变安全带佩戴率低的局面，从而更大的发挥安全带的作用，挽救更多人的生命。安全带作为约束系统中最基础且最重要的部件，性能要求一直是各主机厂、安全带供应工程师关注的重点，但是在大比例驾驶员、乘员因为佩戴不舒适的原因而“弃用”安全带的情况下，作为汽车安全零部件开发的我应该更加关注安全带佩戴舒适性方面的研究。另外，当前安全带的佩戴使用舒适性问题已经作为诸多主机厂特别是国内自主研发车企的重要课题。如何攻克这一问题提升安全带佩戴使用舒适性，乃至影响到一个汽车品牌的外在形象。2安全带佩戴使用舒适性概述安全带佩戴使用舒适性：驾驶员、乘员在佩戴和使用安全带时的主观舒适度感受。2013年11月份开始，吉利汽车就对客户进行了大量的感知质量调研，结果显示安全带舒适性问题抱怨率最高的主要有两方面：①、安全带锁扣低，插拔不方便；②、安全带织带拉出不易回卷，回收时容易被门卡主，严重时会导致车门变型。另外，还有拉出力过大；织带拉出、回卷时锁止；锁舌太靠后，拉出织带费力；锁扣插拔声音音质差；长时间佩戴安全带织带对人胸部压力大；锁扣咯臀等原因。目前国内外没有相关文献、法规详细说明安全带舒适性的定义以及处理方法，结合本人工作经验，整理安全带佩戴使用舒适性要求，并罗列佩戴使用舒适性差问题，图1为本次研究的主要内容。舒适性要求：①、安全带锁舌在乘员不转身情况下，单手能拿到并能插入带扣，保证简单动作能够打开。安全带拉出顺畅且在佩戴后，可自动调整以适应佩戴者。②、在保证安装固定点满足有效固定点法规的前提下，不同体型的乘员，不带出现滑肩或割脖子、咯臀，女性不得出现压胸现象。③、保证佩戴状态，织带回收力不得小于1N～7N之间，锁扣插入力在10N～25N之间。故障描述来源于广大吉利汽车客户，客户对象为购买吉利汽车半年内的（自出厂开始算，6个月之内的车辆车主）。图1IQS安全带主要研究内容3安全带佩戴舒适性的研究3.1安全带锁扣与座椅、副仪表板间隙锁扣：一种使佩戴者能够被安全带约束住，且能快速解脱的装置，锁扣可设有调节装置，但全背式安全带除外。锁扣、座椅、副仪表板之间的尺寸要求：①、锁扣与座椅之间的间隙≥８mm，锁头与中控台之间的间隙≥10mm。，转接板与中控台的间隙15mm≥，≤20mm。②、锁头的顶端与座椅最高处表面的间隙＞5mm。锁扣端安全带有效固定点确定[2]，如图２：a)若图2所示锁扣不能绕Ｘ点转动，锁舌不能绕锁扣Ｚ点转动，锁扣和连接件刚性相连（即不能绕Ｐ点转动），则有效固定点为Ｙ点，即织带穿过锁舌刚性构件的几何中心点。b)同ａ）条件中所描述，但锁舌能绕锁扣Ｚ点转动，则有效固定点为Ｚ点，即锁扣锁销的中心。（一般不会存在这种方式，锁舌和锁扣之间的这种小幅度的旋转视为公差）。c)同ａ）条件中所描述，但锁扣能够相对于所述连接件旋转（即能够绕Ｐ点转动），无论是否满足Ｂ）条规定，有效固定点均为锁扣绕连接件旋转的中心（Ｐ点）。d)同ａ）条件中所描述，但连接件可以自由绕点Ｘ旋转（无论是否满足ｂ）条和／或ｃ）条），有效固定点均为Ｘ点。e)钢丝绳铆接点可视为旋转点。f)ａ１侧的有效固定点可以参照ａ２侧锁扣端的有效固定点执行。图２安全带锁扣有效固定点锁舌在插入锁扣以及解开时，使用者的手会接触到座椅或者副仪表板。故控制锁扣与座椅、副仪表板之间的间隙至关重要。并且锁扣需要有一定的刚性支撑以及合适的角度。（钢丝绳锁扣如果总体较长，钢丝绳部分不宜太长。）图３较为舒适的锁扣3.２安全带织带拉出、回卷性能安全带拉出、回卷性能主要考量织带的拉出力、回卷力的大小。本人所在团队前期对市场上的热销车的安全带的拉出性能做了大量的试验验证。结果表明，安全带织带织带拉出量在400ｍｍ～800ｍｍ时，织带拉出力在８N～12N之间的佩戴舒适性更佳，且通过抽样调查，这部分车型客户基本没有对安全带织带拉出性能有任何抱怨。不同车型安全带织带拉出力、回卷力的差异主要是由卷收器本身的拉出力、回卷力，安全带织带的走向，织带与周边件接触产生的摩擦力等因素引起的。而增加拉出力、回卷力会增加安全带对驾驶员、乘员胸部的压力，故增加安全带织带舒适性最有效的办法是减小安全带系统零部件摩擦力。安全带回卷缓慢或者回卷太快都会影响使用舒适性从而引起客户的抱怨。回卷过慢的话可能织带或者锁舌停留在车门与B/C柱之间，从而在关门时织带、锁舌会把门挤变形或者门把织带、锁舌夹坏。但是回卷过快的话会产生锁舌撞击B/C柱内饰板或者卷收器端锁的问题。国标规定安全带卷收器回卷力在1N～7N之间，但是不同车型影响安全带卷收器回卷力的因素不一样，而卷收器回卷力更多的是在设备上单独对卷收器进行检测，暂时无法准确的在实车上进行测试。试验证明，不同车型的回卷力也不一样，如图4。图4抽样各车型回卷力优化系统摩擦力是提高安全带使用舒适性较为可靠的方法，通过优化安全带布置、采用诸如POM材质的低摩擦系数导向件、低摩擦力的织带可以减少安全带摩擦力，从而提高舒适性。3.3安全带织带与人体相对位置织带经过人体的位置由安全带固定点的位置决定。GB14167-2013《汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》详细规定说明了安全带的固定点位置、数量，一定程度上规范了安全带布置，并且为提高安全带安全性能、佩戴使用舒适性提供了最有效的保障。调查表明，肩带经过人体的位置对人体的舒适性影响最大，“勒脖子”问题为典型的肩带经过人体位置的影响。肩带离脖子太远，会导致织带脱肩。但是又不能勒脖子，诸多车企在解决该问题时，很多会用到安全带高度调节器，尽可能的将肩带通过锁骨、肩峰、脖子这块区域。试验证明，肩带经过该区域能提供佩戴使用舒适性。3.4安全带锁扣与人体相对位置GB14167-2013《汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点》规定了安全带锁扣的安装位置、高度、角度。但是不通车型安全带锁扣差别很大。安全带锁扣影响人体舒适性主要问题为“咯臀”现象。GB14167、ECER14等法规都有对车型左右下固定点之间距离的规定。GB14167-20134.3.2.5规定“分别通过同一安全带的两个下固定点L1、L2且平行于车辆纵向中心平面的两个垂直平面间的距离不得小于350mm。对M1和N1类车辆的后排中间乘坐位置，若中间座椅与其他座椅不可交换，则上述距离不可小于240mm。座椅的纵向中心平面应在L1和L2点之间，且距离至少为120mm。”[3]，如图5。对于50百分位的假人来说，锁扣和人的中心距离大于150mm时舒适性较好，不易引起客户抱怨。图5左右下固定点位置3.5安全带卷收器端锁欧标、国标规定当车体加速度达到0.45g或者织带加速度达到1～2g之间安全带必须锁止[4]。安全带供应商为了满足法规要求在设计时将织带拉出加速度设定在1.2～1.5g之间，从而保障卷收器高敏感度。但是这样的设计当织带快速拉出时容易导致卷收器锁止从而织带无法拉出或回卷。另外，当车感加速度设计在下限值时，若正常振动传递到卷收器车感组件上的减速度达到规定的锁止加速度则会导致卷收器端锁，影响驾驶员、乘员佩戴舒适性。当卷收器意外端锁的时候，必须用50N左右的力拉拽织带，卷收器才能正常使用。综上所述，在设计开发安全带过程中，在满足法规规定要求的情况下，适当调整卷收器加速度锁止参数可以提高安全带佩戴使用舒适性，但是各个车型情况不一样，需要有针对性的分析研究。3.6安全带锁扣开启力安全带锁扣开启力是指按下锁扣红色按钮后使锁舌能够弹出的力值。ECE、GB规定锁扣开启力应在10N～60N之间，锁扣耐久次数为5000次[5]。如果开启力过小，虽然操作更加便捷但是容易导致锁舌脱锁，存在安全风险。对锁扣开启力的要求，美标只规定了开启力小于134N[6]。吉利企标规定锁扣开启力：在不受力的情况下，10N≤F≤35N；7500次耐久试验后，10N≤F≤35N；加载300N时，10N≤F≤50N；加载600N时，10N≤F≤60N。试验方式，如图6、图7、图8。图6测力计接触点图7钢性支架带扣固定方式图8织带式带扣固定方式经过前期试验验证以及主观评价，锁扣开启力在10N～25N之间对人体佩戴使用舒适性最佳。3.７安全带噪声控制及评价目前，国内外对整车NVH噪声控制越来越重视，随着整车噪声的质量提升，安全带噪声也逐渐成为各车企、安全带供应商深入研究的课题。安全带振动噪声主要在卷收器本体上，当卷收器快速拉出或者回卷的时候，织带与卷轴接触、卷轴与齿轮接触、齿轮与卷簧以及卷簧罩盖接触产生的噪声最为明显。大众汽车将卷收器噪声规定在小于55分贝，但是国标以及欧标、美标都没有具体规定。解决卷收器噪声有如下控制方法：①、将卷收器本体安装在远离耳朵的区域。②、对卷收器卷簧、卷簧罩盖进行有针对的优化改进。③、安全带与内饰件之间增加隔音垫等。另外，锁舌插入、锁扣开启时产生的声音也逐渐被各车企重视，被列为质量提升的重点。但是锁舌插入、锁扣开启产生的“咔嗒声”的目的就是提醒驾驶员、乘员安全带已经锁止在锁扣上，避免因为误锁或者假锁的情况下在发生交通碰撞事故时产生安全风险。但是目前，国内外没有相关文献有对锁扣音质作出细化说明或者要求。这方面内容需要各相关工程师、专家逐步摸索、分析、验证。4结语目前针对安全带舒适性方面的资料很少，但是安全带佩戴使用舒适性的需求日益增加，这就要求作为安全带开发工程师的我们需要针对安全带佩戴使用舒适性这一课题展开研究和探讨。安全带佩戴使用舒适性目前很多内容只能靠主观感受来评价，我们可以邀请不