趙自強(qiáng)

（比亞迪汽車工業(yè)有限公司汽車工程研究院 518000）

0 引言

安全帶在佩戴時(shí)，因?yàn)槌藛T的不同身高和體型，主觀感受的差異性較大。因此，在安全帶上固定點(diǎn)的選擇上，想要選擇一個(gè)能滿足所有人體舒適的區(qū)域，難度較大，對(duì)于后排不可調(diào)式安全帶更加困難。

本文論述了一種確定安全帶上固定點(diǎn)的研究方法及設(shè)計(jì)驗(yàn)證流程。在柔性臺(tái)架上制作相應(yīng)轉(zhuǎn)接件，針對(duì)不同人群，綜合不同身型用戶安全帶舒適區(qū)域，最終得出相對(duì)舒適的安全帶上固定點(diǎn)布置區(qū)域。該區(qū)域可以指導(dǎo)后續(xù)車型安全帶的設(shè)計(jì)，保證安全帶在保護(hù)乘員安全的同時(shí)又兼具舒適性。

1 研究背景

安全帶佩戴舒適性一直是公司較為關(guān)注的問(wèn)題，針對(duì)安全帶佩戴舒適性，目前公司還沒(méi)有規(guī)范化解決問(wèn)題的工具及方法。本文總結(jié)了一種安全帶佩戴舒適性的校核方法、工具及驗(yàn)證流程，可指導(dǎo)后續(xù)車型設(shè)計(jì)。

2 研究過(guò)程

2.1 研究對(duì)象選取

三點(diǎn)式安全帶形式如圖1所示，主要由上固定點(diǎn)、下固定點(diǎn)、安全帶鎖扣、帶扣側(cè)固定點(diǎn)、卷收器及織帶組成。

安全帶下固定點(diǎn)在法規(guī)要求限定下，各車型布置位置大致相同。佩戴時(shí)，帶扣會(huì)貼近臀部區(qū)域，對(duì)乘員舒適性影響相對(duì)較小。而上固定點(diǎn)布置形式較多，常見(jiàn)的有3種布置形式：布置在側(cè)圍C柱上護(hù)板，Y向出帶（圖2）；布置在座椅靠背后部，X方向出帶（圖3）；布置在頂棚或者D柱處，Z向出帶。

由于上固定點(diǎn)法規(guī)區(qū)域限定范圍大，布置形式多。在車輛設(shè)計(jì)階段，安全帶布置位置更容易出現(xiàn)滿足法規(guī)區(qū)域，但不滿足乘員佩戴舒適性的要求。目前市面上的車型前排安全帶大多會(huì)配置高低調(diào)節(jié)器，以滿足不同身型佩戴需求。但后排安全帶出帶位置一般是固定的，很少配置高度調(diào)節(jié)裝置，故后排安全帶滿足不同身型乘員的佩戴需求顯得十分困難[1]。

圖1 安全帶組成示意圖

圖2 Y向出帶

圖3 X向出帶

故本文選取安全帶上固定點(diǎn)作為研究對(duì)象，利用柔性臺(tái)架，總結(jié)出滿足各身型乘員舒適性的安全帶上固定點(diǎn)布置位置，指導(dǎo)后續(xù)車型設(shè)計(jì)。

2.2 可調(diào)式安全帶臺(tái)架研究

基于柔性人機(jī)臺(tái)架（圖4），增加轉(zhuǎn)接件，模擬安全帶上出帶口相對(duì)R點(diǎn)的空間距離，以尋找不同身型人體相對(duì)的舒適區(qū)域[2]。

2.2.1 臺(tái)架結(jié)構(gòu)組成

可調(diào)式安全帶臺(tái)架由三向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)接支架（圖5）、主固定支架、安全帶卷收器及手動(dòng)調(diào)節(jié)座椅構(gòu)成，支架材料為ABS。

支架可調(diào)節(jié)區(qū)域間距為20 mm，直徑12 mm定位銷孔，主固定支架固定點(diǎn)采用M10螺栓固定，固定在支架上的安全帶隨定位銷孔移動(dòng)，可三項(xiàng)調(diào)節(jié)（圖6）。

圖4 可調(diào)式安全帶臺(tái)架

圖5 轉(zhuǎn)接支架示意圖

圖6 Y向調(diào)節(jié)支架

X向調(diào)節(jié)支架固定于主定位銷支架上，隨Z向調(diào)節(jié)位置調(diào)整，相對(duì)于H點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍為-15～445 mm。Y向調(diào)節(jié)支架固定于X向調(diào)節(jié)支架上，隨X向調(diào)節(jié)位置而調(diào)整，相對(duì)于H點(diǎn)調(diào)整范圍為-130～-290 mm。Z向調(diào)節(jié)支架相對(duì)于H點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍為430～710 mm（圖7）。

2.2.2 人體模型選取

為確保數(shù)據(jù)的多樣性，隨機(jī)選取公司不同身高和體重的同事，作為本次試驗(yàn)的人體模型。具體參數(shù)如表1所示。

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取及處理

將Z向支架固定在同一高度，調(diào)整X向和Y向支架，記錄每位體驗(yàn)人員反饋的舒適區(qū)域?qū)?yīng)支架上的點(diǎn)，調(diào)整不同的高度值，在表格中記錄數(shù)據(jù)（圖8）。

圖7 三向調(diào)節(jié)支架

表1 實(shí)驗(yàn)人體樣本

將表格記錄舒適區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，分別在對(duì)應(yīng)的X向和Y向平面中標(biāo)出，連接成直線段。并按照安全帶出帶方向隨機(jī)框取60%～80%平面內(nèi)數(shù)據(jù)，作為研究對(duì)象。將選中數(shù)據(jù)用空間平面包覆，作為安全帶舒適區(qū)域（圖9）。根據(jù)體驗(yàn)者對(duì)安全帶X向調(diào)整獲取的體驗(yàn)數(shù)據(jù)，將舒適區(qū)域向車前延伸，作為束縛性較差但不影響乘客舒適性區(qū)域。

3 成果驗(yàn)證

用本文總結(jié)的安全帶舒適區(qū)域，校核公司內(nèi)部車型以及競(jìng)品車型安全帶布置位置，組織不同體型人體實(shí)車體驗(yàn)，驗(yàn)證與校核結(jié)果是否一致。公司某SUV車型A上固定點(diǎn)已超出驗(yàn)證所得舒適區(qū)域，實(shí)車體驗(yàn)人員反饋安全帶偏高，脖子容易出現(xiàn)疲勞。

外部某SUV車型B，安全帶上固定點(diǎn)處于所得出區(qū)域內(nèi)，并處于肩部約束好且舒適區(qū)域，實(shí)際乘坐體驗(yàn)與預(yù)計(jì)值一致。

外部某MPV車型C，安全帶上固定點(diǎn)處于所得出區(qū)域內(nèi)，并處于肩部約束好且舒適區(qū)域，實(shí)際乘坐體驗(yàn)與預(yù)計(jì)值一致。

外部某轎車車型D，安全帶上固定點(diǎn)處于所得區(qū)域內(nèi)，并處于肩部約束好且舒適區(qū)域，實(shí)際乘坐體驗(yàn)與預(yù)計(jì)值一致。

外部某SUV車型E，后排安全帶上固定點(diǎn)處于肩部約束不足但仍然舒適的區(qū)域。實(shí)際乘坐時(shí)肩部約束較少，但對(duì)于舒適性影響較小，實(shí)際乘坐體驗(yàn)與預(yù)計(jì)值一致。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比與實(shí)車驗(yàn)證，本文所得安全帶布置推薦區(qū)域與實(shí)車體現(xiàn)結(jié)果一致，可在車型設(shè)計(jì)階段作為安全帶位置的校核工具。僅需將本文安全帶校核模型工具調(diào)入整車裝配，將人體R點(diǎn)與工具自帶R點(diǎn)對(duì)齊，工具所在區(qū)域即為安全帶帶扣合理布置位置，大大提高了工程師布置安全帶的工作效率。

圖8 體驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

圖9 安全帶舒適性校核模型