汽车安全气囊系统设计指南
汽车安全气囊系统设计指南
1、简要说明
1.1 该部分综述
该部分主要介绍安全气囊系统的开发流程、开发过程中应该注意的问题以及与其他相关零部件的关联性等。尤其是在国内国外安全法规方面，安全气囊系统所扮演的角色，以及为了发展的趋势。通过该设计指南的介绍，为安全气囊系统的开发提供指导，并规范安全气囊系统的开发工作。
1.2 设计该产品的目的
安全气囊是汽车的辅助约束系统，不能在保护乘员方面起主要作要，只能配合主约束系统（安全带）降低乘员的伤害值。因此，安全气囊的使用，只能减少或降低乘客的伤害程度。且在某种意义上说，如不和主约束系统配合使用，会导致乘客更大的伤害。
因此，安全气囊系统在整车中的应用，其目的是为了降低在事故发生时对乘员的伤害，且必须与主动约束系统相匹配才可以达到保护的目的。
1.3 适用范围
该设计指南适用于所有车型的安全气囊系统开发。但是，对于不同的安全气囊开发商，在开发程序上有所区别。
1.4 零件构成图
安全气囊系统的系统图如下图所示：
2、设计构想（思想、理念）
2.1设计原则
2.1.1 该零件系统的功能要求
安全气囊系统属于被动安全约束系统，其功能是在车辆发生碰撞是对乘员进行保护。但是，其保护功能相对于主动约束系统，如车身、ABS等，是次要的。相反，如果使用不当，会对乘员造成更大的伤害。
开发安全气囊系统，其要求之一（也是最重要的要求）是满足安全法规。如，在中国国内目前需要满足GB 11551-2003（正面碰撞法规要求）。法规中主要规定了发生碰撞时，乘员头部、胸部、大腿部等的伤害指标。如，头部伤害指标要求小于1000HIC 等。
对于系统中的零部件，如方向盘、passenger airbag，需要满足相关的头部冲击、气味性等国家强检要求，以及相关的标准要求。
零部件材料方面，也需要满足相关的规定和要求。如材料的机械特性，物理特性等等。
2.1.2 该零件系统的顾客要求
汽车的安全性一直都是消费者关注的，ABS、气囊、安全舱结构等装置成为人们津津乐道的时髦名词，似乎只有配上这些装置的汽车才上档次。其实在发生交通事故时，对人们安全起最主要保障作用的却是我们最常见的安全装置——安全带。
不过，随着科技的进步，安全气囊的应用基本普及。一般乘用车都会考虑使用安全气囊系统。消费者也希望自己的车配备这些安全措施，希望在发生事故是，安全气囊系统可以提供最大、最好的保护。但是，安全气囊系统对乘员的保护是有限的。
2.2 设计参数
2.2.1 决定尺寸的因素
安全气囊系统的组成如上述结构图所示，包含很多零件：方向盘，Driver Airbag，Passenger Airbag，ECU，Clockspring，（这只是一种非常简单的气囊系统配置情况），等等。
对于方向盘的设计，决定其尺寸的因素主要是造型及布置。方向盘周边的环境很多，主要包括：转向柱、DAB、时钟弹簧、组合开关、组合开关护罩。对于方向盘的设计，还要注意前方视野（主要针对对于组合仪表的视野校核）
对于DAB的设计，主要考虑DAB模块的布置空间。影响DAB模块的大小的主要因素是气袋容积和气体发生器。所以，设计DAB时要注意转向柱、时钟弹簧及方向盘骨架对设计空间的影响。
2.2.2 决定重量的因素
对于方向盘，其决定因素是方向盘骨架的材料。对于气囊模块主要是气袋、发生器及骨架。
2.2.3 决定零件测试程序的因素
2.3 环境条件
2.3.1 零件的工作温度范围
根据国际标准ISO 12097，工作温度在-35～+85。方向盘执行相关的行业标准及企业标准。
2.3.2 零件工作的压力范围
根据国际标准ISO 12097。
2.3.3 其他注意事项
气囊系统模块执行国际标准ISO 12097。对于时钟弹簧，目前公司还没有成文的企业标准。
2.4 设计基本因素
2.4.1 组装大致设计
如上图所示，这是一个四气囊系统，包括DAB、PAB、SAB。方向盘上安装了电话和音响控制开关。时钟弹簧和方向盘安装在转向柱上，时钟弹簧一般装在组合开关上。
时钟弹簧的上表面到方向盘下底面的间隙至少保证在3～5mm，其目的是考虑到制造及装配误差，防止时钟弹簧在转动是与方向盘干涉。时钟弹簧上表面最好与组合开关护罩上表面同平面或者在其之下3mm左右。SDM一般安装在最容易感受碰撞信号的地方，但是安装位置强度和刚度必须足够，不允许在碰撞时发生变形。SIS一般装在B 柱上，且容易接收侧面碰撞信号。PAB安装在仪表板上，有两种方式：带PAB 盖和不带PAB盖。不带PAB盖，整个模块埋在仪表板内。
2.4.2 影响装配位置和一些部件定位的因素
a.对于DAB，着重考虑方向盘给DAB的空间，对于不同的气囊公司，有不同的空
间要求。但是DAB模块下端面与转向柱头端面的距离至少要留出5mm。
b.对于PAB，其配合较多，要考虑与仪表板、横梁、风道的配合关系，有必要时
还要考虑与手套箱的配合关系。PAB与横梁的距离希望在15mm以上。PAB COVER与仪表板PAB开口的配合，其公差范围一般为1±0.5mm，且要保证其配合间隙的均匀，COVER与仪表板的面差控制在0.2mm以下。方向盘与DAB模块、时钟弹簧、组合开关护罩的配合，方向盘下护罩底面与时钟弹簧上表面保持3～5mm间隙，且时钟弹簧上表面与组合开关的上表面最好同一平面或者时钟弹簧上表面底也可以。
2.4.3 装配注意事项
a.DAB、方向盘、及时钟弹簧的装配联系紧密，一般先装时钟弹簧，再装组合开
关及护罩，再到方向盘，到DAB。但是再前面的工位上，一般方向盘和DAB不紧固，因为后续工位要检查（如四轮定位等）。
b.对于PAB，最好的装配工艺是有仪表板分装线，先装好PAB后，再将整个仪表
板装到车身上。
c.对于整个气囊系统的装配，ECU与线束到最好检查时再装配。否则，如果系统
没有装配到位而通电，则ECU会有故障代码。再检查时，系统装配到位，各结构都对接好，并用诊断仪诊断系统。
2.5 测试基本参数
2.5.1 系统
a.正面碰撞需满足CMVDR294，但是2003年国家强检颁布了GB-11551-2003正面
碰撞法规。两个标准基本一致，必须满足；
b.侧面碰撞法规在还没有正式实施，但已经起草
欧洲：
a.正面碰撞标准为ECE R94
b.侧面碰撞ECE R95
c.E－NCAP的要求并非强制性的，但是其测试、评定结果会公布在网上，对于整
车安全性能有很高要求
美国：对于是否系安全带没有要求，因此对于气囊系统的要求相当高，是目前法规最严格的体系
a.正面碰撞FMVSS208，该标准在2002年修订，其法规要求变化较快。2007年，
正面刚性壁碰撞要求可能由48KPH提高到56KPH，且加强了对5％百分位假人及小孩的保护要求
b.侧面碰撞FMVSS214
c.翻滚要求：对于翻滚也有严格要求
在欧洲市场，对于行人保护方面，将分阶段进行实施，预计2010年将全部施行信任保护要求。
考核安全气囊，要联系与其相关的气囊方面，如安全带方面的法规、座椅方面、儿童保护方面、内饰件碰撞保护方面等等。还有对气囊系统有很大影响的电磁兼容、粗糙路面、误操作等试验。
目前，我们的最低要求是所有伤害指标必须在法规值的80％以下，但是期望达到60％。对于正面碰撞，主要考核假人的头部、胸部伤害指标；侧面碰撞考核头部、胸部、大腿部伤害指标。气囊系统的安全性能不仅仅是其本身，更重要的是车身对乘员的保护。
2.5.2 零部件
气囊系统模块执行国际标准ISO 12097。
2.5.3 其他注意事项
a.安全带的配置与气囊系统的配置必须一一对应，一个气囊系统只能有一种安全
带配置；
b.ECU的位置选择要特别注意，一定要选择碰撞后不变形或变形小且能够很好接
收碰撞信号的位置，且其周围没有其他不见干扰，不会有其他不见、物体、液体等的侵入；
c.时钟弹簧、线束与气囊等的接口要对接可靠，且必须要有自锁。
试验车及试验零部件状态一致性要好，最好都是工装状态。特别是车身不能在试验时或者试验后有更改。
2.6 其他标识性的设计
由于气囊系统及其零部件都是安全、法规件，因此必须做好气囊系统及零部件的追溯。目前公司已经建立了关键零部件的追溯机制，并对追溯做了系统的管理。也制定了相应的追溯标准，追溯条码的涉及和管理等等。目前，公司的追溯包括批量追溯和精确追溯，对于气囊系统零部件都建立的精确追溯。