摘要：為探究汽車硬質(zhì)儀表臺的副駕側(cè)隱藏式安全氣囊在儀表板上的安裝結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)中的弱化線、氣囊安裝框焊接筋和翻轉(zhuǎn)鉸鏈等結(jié)構(gòu)進行了分析，為提高新開發(fā)車型副駕側(cè)氣囊爆破試驗成功率提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：儀表板弱化;副氣囊;結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：U463

文獻標(biāo)識碼：A

汽車硬質(zhì)儀表臺的副駕側(cè)隱藏式安全氣囊提高了車輛的安全性能，而且氣囊設(shè)置對儀表臺的外觀沒有任何影響。但是因為副駕側(cè)氣囊裝配結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且產(chǎn)品可靠性驗證成本昂貴，需要對儀表臺及氣囊安裝框的結(jié)構(gòu)進行合理布置及設(shè)計，才能避免后期出現(xiàn)氣囊爆破試驗多次失敗反復(fù)調(diào)整的情況。本文依據(jù)多次氣囊爆破試驗的經(jīng)驗，對儀表臺副駕側(cè)氣囊安裝框結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則進行探討。

1氣囊爆破試驗的說明

氣囊安裝框的設(shè)計型式有U型和H型兩種，設(shè)計型式由氣囊形式?jīng)Q定，由于H型應(yīng)用較廣，本文僅討論H型。

1.1氣囊爆破試驗前的狀態(tài)說明

氣囊爆破試驗前氣囊處于其安裝框內(nèi)（圖1），氣囊安裝框鉸鏈的旋轉(zhuǎn)中心位于鉸鏈的根部。

1.2氣囊爆破試驗后的狀態(tài)說明

試驗開始后由于氣囊袋的迅速彈出（圖2），氣囊安裝框的鉸鏈繞旋轉(zhuǎn)中心迅速翻轉(zhuǎn)，最終擊打到儀表臺上。一般會設(shè)置3種溫度下的點爆試驗，溫度分別為-35°C、25°C和80°C。

2氣囊安裝框的設(shè)計

2.1基本的材料及料厚選擇

氣囊安裝框的材料要求具有較高的彈性、韌性、強度以及低溫性能。目前，熱塑性彈性體是用于汽車氣囊安裝框的主要材料，主要有TPO、TPU、TPV和TPEE。由于隱藏式安全氣囊安裝框的外觀質(zhì)量要求不高，所以既能滿足性能要求，價格又比較低廉的TPO材料成為氣囊框材料的首選。一般設(shè)計四周側(cè)壁基本料厚為4mm。

2.2氣囊安裝框的安裝工藝

硬質(zhì)儀表板的氣囊安裝框與儀表臺采用的是焊接工藝，氣囊安裝框上的焊接筋經(jīng)過振動摩擦焊與本體融合，焊接在儀表臺板本體上[1]。

2.3氣囊安裝框焊接筋的布置

焊接筋焊接密度影響到焊接的牢靠程度，要求橫平豎直，焊接筋布置間距Alt;10mm。與弱化線最近的焊接筋的布置位置會影響到爆破效果，建議外側(cè)第一根焊接筋與旋轉(zhuǎn)中心的距離B≤5mm。氣囊安裝框邊框的寬度C為25～30mm（圖3）。

2.4氣囊安裝框的焊接筋尺寸設(shè)計

為保證氣囊安裝框與儀表板焊接后強度足夠，在爆破后不會從儀表板本體上脫落，焊接筋的寬度D一般設(shè)計為2.0～2.5mm，焊接高度E為1.0～1.5mm。在氣囊安裝框的外邊界建議增加一圈防溢筋，防溢筋寬度為1.0mm，高度為1.0mm。

2.5氣囊安裝框鉸鏈的設(shè)計

氣囊安裝框鉸鏈長度決定了蓋板翻轉(zhuǎn)時是否能夠完全打開，參考圖2及圖4，F(xiàn)為蓋板第一根焊接筋到弱化線的距離，鉸鏈翻轉(zhuǎn)后要求能完全包裹長度F，所以鉸鏈長度設(shè)計理論值為G=2×F，設(shè)計時可略大于該值。一般G設(shè)計值為16～20mm。

因氣囊在點爆瞬間，氣囊蓋板打開力約為1800N，氣囊安裝框鉸鏈的強度要求較高。在鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心位置，不允許出現(xiàn)應(yīng)力集中點，因此在鉸鏈根部應(yīng)該進行局部加厚并進行圓角過渡。并且，為保證鉸鏈的韌性，鉸鏈必須設(shè)計為不等厚結(jié)構(gòu)，鉸鏈中間厚度Hlt;兩側(cè)厚度H1，建議H設(shè)計值為2.0～2.3mm，H1設(shè)計值為2.3～2.5mm（圖4）。

3儀表板弱化線的設(shè)計3.1弱化線的位置設(shè)計

中間弱化線B的位置為氣囊安裝框中間位置，詳見圖5及圖1。前后兩端弱化線A和C的位置與鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心盡量保持在同一位置，最大偏差J≤2mm，且與外側(cè)第一根焊接筋的距離K≤5mm。若K值過大，將導(dǎo)致儀表板沿外側(cè)第一根焊接筋斷裂而不會沿弱化線斷裂（圖5和圖6）。左右兩側(cè)弱化線D、E的位置為氣囊安裝框側(cè)壁邊緣朝外側(cè)偏移，偏移值M為3～5mm，此結(jié)構(gòu)使氣囊安裝框?qū)x表板弱化部分能起支撐作用，預(yù)防儀表板弱化線區(qū)域塌陷，詳見圖5及圖7。

3.2弱化線的尺寸設(shè)計

弱化線的寬度和弱化加工工藝有密切聯(lián)系，而且針對不同位置的弱化線，弱化線殘留厚度也不一樣。參照圖6及表1。

4結(jié)束語

儀表臺副駕側(cè)隱藏式安全氣囊安裝框設(shè)計的關(guān)鍵因素是鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心、焊接筋和弱化線三者的相對位置關(guān)系。以鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)點，根據(jù)鉸鏈的運動軌跡特點，逐步確定焊接筋及弱化線的位置。后續(xù)的新車型開發(fā)應(yīng)著重校核上述三者的相對位置關(guān)系，才能減少氣囊爆破試驗的周期和費用。

【參考文獻】

[1]陳文彬.淺談汽車硬質(zhì)儀表板乘員側(cè)氣囊框設(shè)計[J].內(nèi)燃機與配件，2019（11）：192-194.

左子良，本科，助理工程師，研究方向為汽車內(nèi)飾儀表板設(shè)計開發(fā)工作。