汽车安全带设计指南

汽车安全带设计指南

1简要说明

安全带是汽车被动安全系统中关键的组成部分，也是乘员获得安全保障的基本要素，本节将给大家介绍一下安全带的基本知识。

1.1设计该产品的目的

安全带是车辆被动安全的重要组成部分，当车辆紧急制动或发生碰撞时，能够将乘员约束在座椅上，减轻伤害，保护乘员。因此安全带要能达到上述的要求，必须布置在合适的位置，同时满足法规和人机工程的要求。

1.2适用范围

本设计指南适用于M1类车辆的安全带布置及校核。

1.3零件构成图

下图是典型的前排三点式安全带示意图：

一般三点式安全带均包括以下部分：卷收器，织带，导向环，锁舌，端片，子母扣，锁扣，高度调节器（根据配置不同，可能没有），导向件（根据实际布置需要而定）及螺栓，螺母

等。卷收器导向环

锁舌

子母扣导向片

下固定端片织带导向环盖高度调节器锁扣

护盖

下图是双头扣环和两点式的安全带，也称两点式腰带。

2设计构想（思想、理念）

2.1设计原则

2.1.1该零件的功能要求

安全带要求在车辆发生紧急制动或倾斜，碰撞等情况时能够将乘员约束在座椅上。这项功能在法规中有相应的要求。

2.1.2该零件的顾客要求

一般驾驶员或乘员配戴安全带时，要求安全带能适当约束乘员而不致于驾驶员或乘员产生被绑的感觉，并能方便乘员的活动。

2.1.3该零件的性能要求

安全带是安全件，它的性能直接影响乘员的安全。安全带的性能主要是产品本身的性能决定的，安全带的布置也影响安全的性能。

我们在设计新车时，通常会从供应商提供的现有产品中选择一种合适的型号的产品，来进行布置，使之符合整车的要求从而满足法规和其它的性能要求，因此我们在做安全带的布置时首先应该从法规入手，只有法规要求满足了，才可以继续进行下一步的工作。

为满足产品的法规规定的锁止条件时的锁止要求，首先应该满足安全带卷收器的角度要求，一般安全带卷收器都是有一定的角度要求的，这个角度的误差（包括制造误差）是±3°，法规规定当车辆倾斜≤12°时，车辆不得锁止，＞27°时车辆必须锁止。因此如安全带布置的不合适，布置的角度不在卷收器本身的角度公差范围内时，就会产生车辆倾斜时安全带不符合法规要求，通常安全带卷收器的角度是系列化的，也就是说同一型号的卷收器有一系列的角度，这个角度通常是通过卷收器风部的钢球座来实现的，（也有其它的方式），一般安全带供应商都会有系列钢球座，从而满足不同的角度要求，但是并不是所有的角度都能满足，所以在设计时必须根据整车布置情况选用合适的角度的卷收器。

安全带的其它性能主要是靠安全带本身来保证的，所以在此就不再细说，但动态性能与整车中安全带的布置有关，这就要求安全带布置合理，与织带接触的件不能有尖锐的棱边，在受力时不能被破坏产生尖锐的物体等。如果织带与尖锐物体接触的话，当碰撞时安全带受力时，很小的一个毛刺都会将织带割断，从而不能将乘员约束在适当的位置。

双头扣环腰带

2.1.4零部件标识要求

安全带上应有产品零件号制造厂等标识的标签和3C认证标签。

安全带为精确追溯件，产品上就带有条形码，具体要求见Q/SQR·04·346确追溯件物料条形码编制规则及条形码标签要求（试行）。

2.2设计参数

安全带设计过程中，我们同样要考虑尺寸，重量，成本等方面的因素。

2.2.1安全带的尺寸控制

安全带在设计过程中，一般卷收器，导向环等件都是采用现有的供应商的产品，因此，选用合适的安全带产品进行布置就能解决尺寸方面的问题，但毕竟产品的尺寸也不可能太小，这样就要求我们在做设计时要合理的布置，通过其它办法来解决安全带产品尺寸的影响，如在布置前排安全带时，B柱下部空间有限，而卷收器又比较大时，我们就可以考虑将卷收器往下移，或者使卷收器旋转，与B柱的倾斜趋势一致，这样就有可能避免或减小安全带产品本身尺寸的影响，一般安全带卷收器等都是成熟产品，大小基本都已经确定，但是不同的安全带供应商的产品大小是不一样的，如TRW的就要比AUTOLIV的稍大。

安全带总成在设计时有一个重要尺寸需要考虑，这就是织带的长度，这是根据车型布置确定的，一般的车型的安全带织带长度为3500mm，但是如果座椅可以向前滑动，而且行程比较长的话，安全带织带的尺寸就要适当增长，这样才能保证在座椅滑到前部时乘员仍能佩带安全带，但是，安全带的长度是不能随意增长的，每个卷收器本身的容量都是有限的，具体的卷收器容量不同的供应商的不同型号的卷收器会有所不同，因此，当遇到车型需要长距离滑动的座椅（如S22第二排座椅）时，我们就要与供应商讨论卷收器的容量是否够大，当座椅滑到离安全带最近时，如容量不够大，安全带将无法收回剩余的部分。这时就要选择适当的卷收器，并加长织带，如果织带不加长的话，当座椅滑到前部时，乘员将无法佩带安全带。

2.2.2安全带的重量控制

一般安全供应商都有现成的成熟的卷收器产品,这此产品一般都是优化过的,重量都已经很轻，我们在做新车设计的时候,最好直接选用这些产品，而不是借用现有的某些车型的安全带，因为我们现有的很多车型的卷收器都是在供应商的原始产品的基础上增加了支架和其它固定辅助结构，这使得安全带的重量增加。如下图一中为现在的B11，S12的预紧式安全带卷收器，图二是供应商的原始卷收器，图三为供应商为适应我们的车型要求而加的转接板，因为供应商在设计安全带卷收器产品时已经考虑重量及成本方面的因素，所以如图二中的卷收器是最优化的，加上图三中的转接板，重量及成本都有所增加，所以我们在设计新车型的时候，尽量采用供应商的原始卷收器进行布置设计，这样既能减轻重量也能节约成本。

图一图二图三

3安全带总成

3.1材料

安全带材料主要是供应商确定，为确保安全带的性能，安全带供应商已经经过严格的测试等来确定零件的材料。

3.2装配的注意事项

安全带为关键件，直接影响乘员的安全，因此，安装时应该严格按照装配调整说明操作，一般安全带的固定点螺栓为7/16〞，力矩为（50±5）N.M，装配时应保护好安全带各部件不被损伤。否则很小的损伤也有可能造成整个安全带的隐患。

3.3卷收器的布置设计

首先应该选择一个合适的卷收器，然后根据法规和人机工程进行初步的布置，确定卷收器有足够的空间，角度合适即可。选用卷收器时应选用小的，以方便布置。卷收器的周围一般应保留10mm左右的空间。

3.4锁扣的布置设计

前排锁扣一般布置在座椅上，布置时需要根据H点，座椅护板、泡沫等选择合适的锁扣支架的长度和锁扣的角度。锁扣是安全带的固定点之一，因此锁扣布置时需根据法规要求进行。在布置完成后就根据产品市场法规要求进行全面的校核。

3.5调整滑道的设计

调整滑道布置也要注意两个方面的问题，第一个就是法规要求，调整滑道上固定的导向环属安全带固定点之一，应符合相应市场的法规要求。因此布置时首先应考虑法规的布置区域。第二个是人机工程要求，调整滑道是为了方便不同体形的乘员要求面设计的，在布置时要在满足法规的情况下，尽量满足更多的体形的人群的要求。

4造型

一般来说，安全带的造型主要考虑外露部分，也就是乘员能够看到的部分，如导向环。其它被遮蔽的件可以不考虑。导向环也可以采用隐藏式的，这样的话安全带影响外观的部分主要就是高调器的调节按钮了，所以根据护板的造型、高调器的形式设计适当的按钮就比较重要了。如下是其它车型的高调器调节按钮参考图片。

5专利

安全带的发明专利一般都被零部件公司申请，作为主机厂，我们现在还不具备研发安全带的能力，如果我们采用一些新的结构来布置或安装安全带，那么我们还是可以就这些方面申请一些实用新型或发明专利，我们在做设计时也同样需要考虑是否会侵犯别人的专利权。如采用一些新的结构就要进行相关的专利查询。

6人机工程及舒适性

安全带是约束系统的重要组成部分，因此当使用安全带时，安全带将人约束在座椅上，这样就会对乘员的操作及舒适性产生一定的影响，因此，为使乘员能够使用方便、安全、舒适，在进行安全带的设计时我们必须考虑人机工程和舒适性。

6.1人机工程

安全带布置时要充分考虑人机工程因素，采用上固定点的高度调节器来对上固定点进行相应的高度调节从而适应不同的身高的人，使不同身高的人在佩带安全带后都能保持一个合适的斜度，不会接触乘员颈部，产生安全隐患和影响舒适性。因此在安全带设计时尽量使用高度调节器。

安全带上的锁舌位置（采用子母扣定位）必须布置在合适的高度，使乘员方便使用。6.2舒适性

除了布置会影响使用的舒适性外，安全带卷收器的回收力也会直接影响舒适性。

回收力影响舒适性和外观，如回收力过大，安全带在不使用时会很快回收并拉紧安全带使安全带外观很挺，比较美观，但是当乘员使用安全带时，安全带作用在乘员胸部的力将会比较大，产生压力感，不利于乘员的舒适性和驾驶员的操作，当乘员感到不舒服时将可能不使用，这样也间接影响安全；如回收力过小，将导致安全带回收慢，影响美观。所以在布置安全带时要尽量减少安全带织带与其它件的摩擦，充分利用卷收器的回收力，如卷收力不合适，可以通过改变卷簧来改变回收力。

7法规

安全带是直接影响乘员的安全，因此，一般地区都对安全带作了强制性的规定。其中主要有欧洲法规、美国法规、中国法规、日本法规、澳大利亚法规等。考虑公司目前的市场，以下主要介绍中、欧、美法规。

7.1中国法规

对安全带本身，中国法规有：GB14166-2003（机动车成年乘员用安全带和约束系统）、GB14167-1993（汽车安全带安装固定点）。其它碰撞法规对安全带的要求在此不一一列出。

GB14166-2003主要是对安全带的性能要求，这个法规为强检标准，主要是安全带供应商保证，安全带生产厂申请强检，获得强检报告和3C认证并在零件上附3C标签。

GB14167-1993是对安全带的固定点的要求，这个由汽车生产厂家申请强检，本法规主要是结安全带的各固定点的布置位置、强度等提出的要求，由汽车生产厂保证。对于安全带工程师，主要保证安全带的固定点在法规规定的区域内。固定点范围见下图：

在试验后法规要求安全带不得从固定点脱落，但允许安装固定点及其周围区域产生永久变形或裂纹。

7.2欧洲法规

欧洲法规有ECE R16、ECE R14。具体内容参见法规文件。

同中国法规一样，欧洲的安全带法规也是强检法规，ECE R16是指安全带本身的系统性能要求。ECE R14是安全带固定点的要求。固定点区域如下图：

试验后所有安装固定点必须承受6.3和6.4条中要求的试验。在经受规定的负荷后，任何安装固定点及其周围区域允许形成永久变形，部分断裂或损坏；试验过程中，应满足5.4.2.5条中对实际下部安装固定点的最小距离要求和5.4.3.6条中对实际上部安装固定点的要求。

对整车整备质量不超过2.5t的M1类车辆，如果上部安装固定点固定在座椅上，则实验中固定点不能在过座椅R点和点C的横向平面的前方有位移。

卸载后，座椅位置调节装置和锁止装置能够用手打开，让乘员离开车辆。

7.3美国法规

美国法规分别为FMVSS209，FMVSS210。具体内容见法规文件。

FMVSS209为安全带系统的性能要求，FMVSS210为安全带固定点要求。安全带固定点区域见下图：