约束系统零部件试验简介

通常来说，汽车安全性能开发是按照开发目标“整车——系统——零部件”逐级分解，性能逐级仿真与验证来进行，零部件级别试验是验证零部件各项性能目标的手段。通常来说，汽车安全性能开发主要包括以下几个部分：结构耐撞性开发，乘员保护性能开发，行人保护性能开发以及主动安全性能开发。其中，乘员约束系统的各个零部件在汽车碰撞过程中直接与乘员发生相互作用，对乘员保护性能起到关键性的作用，因此，对约束系统零部件进行充分的性能测试是相当重要的，下面，将简要介绍一下约束系统零部件的部分关键性能试验。

安全带

相信关注我们公众号的各位朋友一定很熟悉，“安全带就是生命带”。在发生碰撞事故时，安全带可以有效的约束乘员的身体，使其处在一个相对固定的位置，进而其他的辅助约束系统零部件可以对乘员起到有效的“缓冲”作用，达到保护乘员的目的。

安全带的主要试验项目可分为以下几类：织带性能试验、卷收器性能试验与总成性能试验。

1、织带性能试验

与乘员保护性能强相关的织带性能试验主要是其抗拉强度与延伸率，其中抗拉强度测试还包括安全带织带经过各类环境与物理条件处理后的测试，这两个参数直接决定在碰撞过程中，安全带织带断裂失效的可能性与安全带的约束效果；在国家标准《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》中，均有关于织带抗拉强度与延伸率的相关性能规定与详细测试方法。

2、卷收器性能试验

安全带卷收器属于安全带的一个核心部件，目前应用广泛的卷收器类型是预紧限力型卷收器，其性能测试主要包括预紧特性测试与限力特性测试，这两项测试一般不单独进行，而是与安全带总成的动态试验一同进行，使用安全带位移与安全带拉力传感器采集相关数据来进行评估。

不同主机厂对于安全带卷收器预紧与限力特性的要求可能有所不同，但主要参数基本一致，包括预紧距离，预紧力，限力标称值与动态试验实测值的偏差，限力的波动程度等（补充一张图片对应示意一下预紧力、标称值等），这些参数均可以通过对应传感器进行测量。

图1 典型的预紧限力型安全带织带张力曲线示意图

3、安全带总成试验

安全带总成试验是测试安全带各项性能的重要试验项目，其中最重要的是安全带总成的动态试验，这一项试验需要在加速或减速型模拟碰撞设备上进行，试验要求是将试验用假人、安全带按一定的位置安装在工装上，假人佩戴好安全带，对整个系统施加一个按设定曲线变化的加速度惯性载荷来模拟50km/h全正碰的情况。在进行这项试验的同时，可以通过传感器对安全带卷收器的部分性能进行测试与评估。

关于安全带总成动态试验的性能要求，国家标准《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》中，对假人躯干与骨盆的前移量做出了规定。

图2 国家标准中关于假人躯干与骨盆前移量测量参考点的规定

该项试验的试验工装示意图如下：

图3 安全带总成动态试验工装示意图

安全气囊

安全气囊是乘员约束系统的另一个重要组成部分，如下图所示

图4 汽车内安全气囊示意图

安全气囊作为辅助约束系统，配合安全带共同起作用，可以达到更好的乘员保护效果，但值得注意的是，如果在不系安全带的情况下，由于安全气囊气袋展开速率极快，可能达到200~300km/h，此时的安全气囊有可能会成为“伤人气囊”。而安全气囊的性能试验主要有以下几类。

1、气体发生器总成静态点爆试验

安全气囊能够在短时间内充满气体是由于其气体发生器的缘故，气体发生器在接收气囊系统控制器发送的电信号时，会将其中的化学药品引爆发生剧烈化学反应产生大量气体，快速将气袋充满，从而达到在碰撞过程中保护乘员的目的。

气体发生器总成静态点爆试验一般需要在压力容器中进行，压力容器根据气体发生器充装火药量的大小有所不同，根据气体发生器的不同设计相应夹具将其固定在压力容器内，通过设置在压力容器内的压力传感器与温度传感器，测试出气体发生器的压强-时间曲线。其试验装置如图所示。

图5 气体发生器总成静态点爆试验装置示意图

图6 气体发生器总成压力罐试验压强-时间曲线示意图

2、安全气囊总成静态点爆试验

由于汽车使用环境复杂多变，而安全气囊由于其作用机理是小型爆炸，因此更增添了其不确定性。基于以上考虑，安全气囊总成需要在不同环境下进行静态点爆测试，以测试其在不同环境下的静态点爆性能表现。

安全气囊静态点爆试验一般在高温、低温与常温环境下进行，其温度一般为85℃、-30℃与23℃，一般情况下对测试结果的要求为：在静态展开试验中，不应产生可能对乘员造成直接或间接伤害的特征，不能有可能对乘员造成损伤的飞溅物出现；气袋不应破裂或燃烧，气袋撕裂缝处应该保持完好无损等。

安全气囊静态点爆试验一般在专用的试验室中进行，该试验室配备的设备一般有环境舱、气囊点爆测试系统与高速摄像机等，如下图所示。

图7 安全气囊静态点爆试验室示意图

转向管柱

在汽车碰撞过程中，乘员往往会因为瞬间的减速而发生剧烈前倾，其中，驾驶员躯干会与方向盘发生二次碰撞，除了有安全气囊的缓冲外，转向管柱不应对驾驶员产生额外的伤害，国家标准《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》对转向操纵机构（包含转向管柱与方向盘等）的吸能特性做出了详细规定，其中，一项试验为“人体模块试验”，该项试验的示意图如下，其中，人体模块以24.1~25.3km/h的速率对转向操纵机构进行冲击，冲击时，作用在人体模块上的水平力不应超过11123N。

图8 人体模块试验示意图

以上简要介绍了约束系统零部件的部分关键性能试验，在实际工作中可能会涉及到的试验类型远比本文介绍的复杂，希望大家能够通过对本文的阅读，对约束系统零部件试验有初步了解。