两厢轿车后排安全带“尾门框式”安装方式研究

赵二峰+黄远都

摘要： 在两厢轿车及其它MPV车型中，后排车身和三厢车相比，无行李架、长度较短，导致后排安全带布置空间不足。为解决该问题，根据简洁美观、舒适、低成本的原则，采用在尾门边框附近布置外侧安全带、在侧围布置中间安全带的方式，将后排安全带合理的布局在车身结构中。通过安全带固定点仿真分析，并经过实验验证，满足法规GB141662013、GB141672013对安全带的要求，避免了安装在座椅内部的高成本和安装在顶棚人机工程差的问题。

关键词：MPV两厢轿车；后排安全带；布置空间

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.14.112

1引言

近几年随着MPV车型及两厢轿车（例如：掀背车）等车型在中国汽车市场的风靡，随着国家法规、市场、乘客对安全带使用的认知和要求的提高，后排乘客安全越来越受到重视。

但由于CNCAP和法规对安全约束系统的要求主要在前排，在以往的设计中，设计者对后排安全带布置的研究侧重较少，上述车型安全带在后排的设计布局呈现出两个方向：

（1）豪华车型，采用在座椅靠背内部安装安全带的方式固定。该方案舒适度较好，符合人机工程，外观整洁。但是，安全带对座椅骨架的强度要求较高，需要座椅骨架增加强度以满足GB141672013对安全带固定点强度的要求，强化的座椅骨架，使整车成本增高，整车重量增加，降低了整车性价比、同时与整车轻量化的趋势不符。

（2）普通车型，多采用外侧安全带在侧围固定，中间安全带在顶棚固定的方式。该方案成本较低，有效利用车身钣金结构来满足固定点强度的要求。但是，此类安装方式，往往是以牺牲中间安全带舒适度为代价的，后排中间乘客在使用安全带时极其不便，会产生勒脖子，与旁边乘客干涉、拉出回收不顺畅摩擦力大等缺点，影响使用的舒适度。

以上问题，主要是因为在MPV及其它两厢轿车中，后排车身和三厢车相比，无行李架平台、尾部长度较短，这种空间的不足和结构上的无支撑点造成了后排安全带布置感知差、成本高、重量大的特征。

本文方案，独辟蹊径，采用在尾门边框安装安全带卷收器的方式，将后排三个安全带合理的布局在车身钣金上，克服了上述车身空间不足、舒适度差、人机工程不合理的问题。在安装中，充分利用了车身钣金结构强度，以钣金结构为基础，构造了安全带的空间结构。同时将中间安全带布置在侧围钣金上，通过在顶部区域设置导向件，降织带合理布局在中间座位上。

在成本上，该方案不需要座椅加强骨架结构，节约了座椅提升强度的成本。

但强度上，该方案借用车身钣金的基底，超越了座椅强化骨架固定安全带的强度。

在人机工程上，舒适性较高、使用方便，回收顺畅，外表美观。

2基于车身钣金结构的布置方案

2.1固定点的选取

安全带固定点需参照GB14167在有效区域内选择固定点，同时需要求三点式安全带固定点需能够抵抗13500N的实验载荷。

2.1.1后排座椅外侧安全带固定点

如图1所示，在无行李架平台、侧围空间狭窄的局促空间内，本方案选取了尾门门框附近狭长平整的区域作为卷收器固定的基础，用尾门门框的结构强度和拐角空间，将安全带卷收器通过螺栓固定在钣金上。与下固定点配合，织带可平顺的在座椅表面向下铺开，整体设计自然流畅，强度较高。同时也节省了很大的车身内部可使用空间。

鉴于MPV及一般两厢车型尾部流线型的设计，车内尾部顶棚较低，乘客头部空间很难满足安装安全带的卷收器的要求。所以本方案另辟蹊径，将中间安全带固定在侧围上，在顶棚固定导向环，通过导向环的导向作用将织带引向中间乘客。在不使用时，织带可自然回收。手动将锁头插在内饰板的卡槽内。

图2后排座椅中间安全带布置方式2.2织带走向的人机工程校核

2.2.1后排座椅外侧安全带织带走向

卷收器固定在座椅背后的尾门边框上，织带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后排座椅中间安全带织带走向

中间安全带使用时，织带从侧围上的卷收器拉出，经顶棚上导向件的引导作用，达到中间乘客的肩膀上方位置。下拉后束缚在乘客胸前。

收起时，织带回扣在侧围上，整洁美观。

3.1加载载荷方式

加载载荷方式如图6所示。

（2）加载到规定载荷时间为100ms，之后保持至模型收敛。

（3）约束条件：约束车身横截面处六个方向上的自由度。

3.2评价方式

（1）安全带安装固定点及其周围区域允许塑性变形，但不能发生断裂或者损坏。

（2）如果上固定点在座椅上，则试验期间，上有效固定点前移量不能超过R点。

3.3仿真结果分析

仿真结果如下图，结果显示：

（1）车身处最大应变为0.12，失效风险较小。

（2）侧围区域最大焊点力为3.6kN，但由于只有2个焊点大于3.0kN，失效风险较小。

该仿真加载为1.2倍加载，留有一定余量，因此，可基本判定该方案满足法规要求。

5.1固定点强度

通过仿真模拟，该方案固定点强度满足GB141672013要求，且可提升空间很大，尾门边框的强度级别远高于安全带固定点的要求，以该处为基底，通过局部焊接螺栓及加强板，安全带能够牢固地固定在车身钣金上。在实际的固定点实验和碰撞试验中，可以承受假人的冲击力。

5.2舒适度、人机工程

该方案取用安全带方便，使用舒适；回收放置安全带顺畅，不会产生勒颈、滑肩、干涉旁边乘客的现象。在试乘试驾中反应良好。

5.3外观

该方案将安全带巧妙的布局在车身钣金空间内，织带走向顺畅，整体外观整洁。不会对车身内饰造车凸起，占用使用空间极少。

5.4经济性

该方案不需要座椅加强骨架，不需要车身钣金改制；在借用车身自有结构的基础上，规范化布局，不增加过多成本，经济型较好，值得推广。

6应用及推广

随着汽车被动安全系统的发展，驾乘人员对全员安全的理解也越来越深，第二排甚至第三排安全带的布置和使用，作为一个新的安全观念，越来越被大多数安全系统开发企业级汽车厂认同，针对后排乘客的安全保护，也越来越规范化。本文的设计方案，利用现有的车身钣金基底，在不增加整车重量、强度、成本的前提下，通过结构的改变和布置的变化，将后排安全带设计提升到一个既舒适美观，又安全可靠的更高层次。在实际应用中，获得了很好的效果。方案可在现有类似MPV、SUV及其它两厢车型中推广使用。

参考文献

[1]国家标准（GB141672013 ）.汽车安全带固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点[S].

[2]国家标准（GB141662013 ）.机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和ISOFIX儿童约束系统[Z].