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汽車硬質(zhì)儀表臺(tái)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(duì)儀表臺(tái)的外觀沒有任何影響。但是因?yàn)楦瘪{側(cè)氣囊裝配結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證成本昂貴，需要對(duì)儀表臺(tái)及氣囊安裝框的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布置及設(shè)計(jì)，才能避免后期出現(xiàn)氣囊爆破試驗(yàn)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(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)儀表臺(tái)副駕側(cè)氣囊安裝框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行探討。

圖1 氣囊爆破試驗(yàn)前的狀態(tài)

圖2 氣囊爆破試驗(yàn)后的狀態(tài)

1 氣囊爆破試驗(yàn)的說明

氣囊安裝框的設(shè)計(jì)型式有U 型和H 型兩種，設(shè)計(jì)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(yàn)前的狀態(tài)說明

氣囊爆破試驗(yàn)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(yàn)后的狀態(tài)說明

試驗(yàn)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(tái)上。一般會(huì)設(shè)置3種溫度下的點(diǎn)爆試驗(yàn)，溫度分別為-35℃、25℃和80℃。

2 氣囊安裝框的設(shè)計(jì)

2.1 基本的材料及料厚選擇

圖3 焊接筋的布置

氣囊安裝框的材料要求具有較高的彈性、韌性、強(qiáng)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(jià)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(jì)四周側(cè)壁基本料厚為4 mm。

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(tái)采用的是焊接工藝，氣囊安裝框上的焊接筋經(jīng)過振動(dòng)摩擦焊與本體融合，焊接在儀表臺(tái)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A ＜10 mm。與弱化線最近的焊接筋的布置位置會(huì)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 ≤5 mm。氣囊安裝框邊框的寬度C 為25～30 mm（圖3）。

2.4 氣囊安裝框的焊接筋尺寸設(shè)計(jì)

為保證氣囊安裝框與儀表板焊接后強(qiáng)度足夠，在爆破后不會(huì)從儀表板本體上脫落，焊接筋的寬度D 一般設(shè)計(jì)為2.0～2.5 mm，焊接高度E 為1.0～1.5 mm。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1.0 mm，高度為1.0 mm。

圖4 鉸鏈的設(shè)計(jì)

圖5 弱化線的位置

圖6 前后弱化線的位置

圖7 兩側(cè)弱化線的位置

2.5 氣囊安裝框鉸鏈的設(shè)計(jì)

氣囊安裝框鉸鏈長(zhǎng)度決定了蓋板翻轉(zhuǎn)時(shí)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(zhǎng)度F，所以鉸鏈長(zhǎng)度設(shè)計(jì)理論值為G=2×F，設(shè)計(jì)時(shí)可略大于該值。一般G 設(shè)計(jì)值為16～20 mm。

因氣囊在點(diǎn)爆瞬間，氣囊蓋板打開力約為1 800 N，氣囊安裝框鉸鏈的強(qiáng)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(diǎn)，因此在鉸鏈根部應(yīng)該進(jìn)行局部加厚并進(jìn)行圓角過渡。并且，為保證鉸鏈的韌性，鉸鏈必須設(shè)計(jì)為不等厚結(jié)構(gòu)，鉸鏈中間厚度H ＜兩側(cè)厚度H1，建議H 設(shè)計(jì)值為2.0～2.3 mm，H1 設(shè)計(jì)值為2.3～2.5 mm（圖4）。

3 儀表板弱化線的設(shè)計(jì)

3.1 弱化線的位置設(shè)計(jì)

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 ≤2 mm，且與外側(cè)第一根焊接筋的距離K ≤5 mm。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(huì)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 ～5 mm，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(jì)

弱化線的寬度和弱化加工工藝有密切聯(lián)系，而且針對(duì)不同位置的弱化線，弱化線殘留厚度也不一樣。參照?qǐng)D6及表1。

4 結(jié)束語

儀表臺(tái)副駕側(cè)隱藏式安全氣囊安裝框設(shè)計(jì)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(duì)位置關(guān)系。以鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)鉸鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡特點(diǎn)，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(duì)位置關(guān)系，才能減少氣囊爆破試驗(yàn)的周期和費(fèi)用。