周曉玲、劉靈祥、華鑫維、周鴻滔、楊燦

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007；2.湖南湖大艾盛汽車技術開發(fā)有限公司柳州分公司，柳州 545007；3.廣西鉑展科技服務有限公司柳州分公司，柳州 545007）

0 引言

隨著全球汽車安全技術的發(fā)展，兒童乘車安全問題得到各國政府、車企及用戶的廣泛關注。為解決碰撞中出現(xiàn)的兒童乘員安全性問題，降低兒童乘員在汽車碰撞事故中受傷的概率，歐盟以及美國、日本等發(fā)達國家都出臺了各自的法規(guī)及碰撞標準。比如大家熟知的歐盟新車安全評價組織（Euro NCAP）早在1997 年就對兒童保護進行了細化，提出了自己的評分準則[1-2]。

拉丁美洲也于2010 年成立了Latin NCAP，制定了拉丁美洲及加勒比地區(qū)的新車評價規(guī)程。該規(guī)程主要對拉丁美洲和加勒比市場上銷售的車輛進行安全性評價，推進當?shù)仄囍圃焐谈纳破嚢踩阅?，推動政府強制所有車輛滿足國際汽車安全法規(guī)。Latin NCAP 主要覆蓋中拉丁美洲和加勒比海區(qū)域九個國家[3]。

Latin NCAP 總體評估包含成人乘員保護、兒童乘員保護、行人保護以及安全輔助。其中兒童乘員保護包含偏置碰中的動態(tài)評估、側(cè)面碰撞動態(tài)評估、兒童座椅安裝評估以及車輛基礎配置評估。

Latin NCAP 從第一次測試開始就進行了兒童乘員安全評估，以確保汽車制造商對乘坐車輛的兒童安全問題負責。作為評估的一部分，Latin NCAP 將模擬18 個月大和3 歲大的假人放在推薦的兒童座椅中進行正面碰撞測試。在研究碰撞測試結(jié)果的同時，Latin NCAP 將繼續(xù)驗證兒童座椅和車輛及座椅安裝的便利性，以確保兒童座椅可以安全、可靠以及便捷地安裝[4]。

1 背景描述

某乘用車整車出口項目開發(fā)階段在進行后排座椅的Latin NCAP 評估時，被判定兒童座椅安裝便利性不滿足要求。檢測方提出以下2 個問題：第一，兒童座椅在裝配過程中，探頭與ISOFIX 固定系統(tǒng)上下方向（Z 向）不對齊，兒童座椅只有被抬起后探頭才能對準ISOFIX 固定系統(tǒng)（圖1）；第二，兒童座椅裝配后底座與座椅坐墊面離空、不貼合，離空區(qū)域可以塞進一個手指（圖2）。

圖1 兒童座椅探頭與固定點不對齊

圖2 底座與坐墊面不貼合

該車型為首款出口車型，也是首次進行Latin NCAP 兒童座椅安裝便利性評估，項目開發(fā)團隊對此經(jīng)驗不足。加之項目開發(fā)之初也未收到客戶的相關標準輸入，導致團隊對相關標準解讀不充分，問題在正式工裝造車階段才暴露。經(jīng)確認，Latin NCAP 評估規(guī)定，車輛如有下列情況之一，即屬不符合安裝便利性規(guī)定[5]。

（1）如果不采取進一步行動就無法使用ISOFIX 固定系統(tǒng)。例如座椅靠墊必須用手掰開，兒童座椅探頭才方便進入固定點。

（2）兒童座椅必須從坐墊上抬起，才可以方便與固定點接觸。允許吊裝單獨的支撐框架。

（3）座椅或坐墊的任何部分都可以防止連接兒童座椅。

（4）兒童座椅探頭與ISOFIX 固定系統(tǒng)明顯錯位。

（5）在需要物理引導的地方，如塑料漏斗，它們不會永久附著在車輛上。

通過對比可以明確，該車型不符合上述條款中第2 條和第4條的要求，必須整改。

2 更改方案設計

兒童座椅是通過一個上拉帶固定點及下部ISOFIX 固定系統(tǒng)固定到車身后地板和座椅上，本文主要討論下部ISOFIX 固定系統(tǒng)結(jié)構（圖3）。其中座椅坐墊起支撐和導向作用，ISOFIX 固定系統(tǒng)起固定作用。ISOFIX 固定系統(tǒng)是由2 個直徑6.0±0.1 mm的橫向水平剛性桿件組成，2 根桿件同軸，且最小有效長度為25.0 mm，通過焊接固定在車身后地板上。安裝時，將先把兒童座椅放置在座椅坐墊上，再向后推，兒童座椅探頭穿過座椅坐墊上方后鎖止在ISOFIX 固定系統(tǒng)上。

圖3 ISOFIX 固定系統(tǒng)結(jié)構示意圖

2.1 車身ISOFIX 固定系統(tǒng)高度更改

由于ISOFIX 固定系統(tǒng)Z 方向高度偏高，導致兒童座椅探頭與其接合后，兒童座椅后端被架空，與坐墊離空（圖4）。要做到兒童座椅與坐墊貼合，可以選擇把ISOFIX 固定系統(tǒng)往下降約10.0 mm 或者抬高坐墊表面兩種方案。抬高坐墊表面的方案更改范圍比較大，影響到座椅R 點變更、乘坐舒適性以及SBR 重新標定等，并且涉及全車系高低配置共3 套坐墊的發(fā)泡模具修模，更改周期約35 天。而降低ISOFIX 固定系統(tǒng)高度的方案相對簡單，只涉及桿件成型模具修改及復測ISOFIX 固定系統(tǒng)強度，更改周期約30 天。綜合對比兩2 種更改方案的周期及成本后，決策采用降低ISOFIX 固定系統(tǒng)高度的方案。

圖4 ISOFIX 固定系統(tǒng)結(jié)構剖面圖

2.2 座椅坐墊開避讓孔

2.2.1 坐墊發(fā)泡在ISOFIX 固定系統(tǒng)處開避讓孔

更改前此車型的ISOFIX 固定系統(tǒng)布置在座椅坐墊后部，被座椅坐墊遮擋，為了達到方便裝配兒童座椅的要求，在正常使用時ISOFIX 固定系統(tǒng)需清晰可見。這就需要座椅坐墊開避讓孔以外露ISOFIX 固定系統(tǒng)，便于兒童座椅的探頭直接穿過坐墊避讓孔，與ISOFIX 固定系統(tǒng)接合（圖5a）。

圖5 坐墊避讓孔結(jié)構示意圖

ECE R14《關于批準車輛安全帶固定點，ISOFIX 固定點系統(tǒng)及上拉帶固定點的統(tǒng)一規(guī)定》中規(guī)定了，M1 類車輛內(nèi)安裝的ISOFIX 兒童約束系統(tǒng)中，ISOFIX 固定點系統(tǒng)以及上拉帶固定點的技術要求（包含設計、制造和布置要求）及試驗要求。其中的條款5.2.3.1 要求，ISOFIX 固定系統(tǒng)應有2 個直徑6.0 mm±0.1 mm 的橫向水平剛性桿件，2 個桿件最小有效長度為25.0 mm，且兩桿件同軸。因此該車型外露的ISOFIX 有效長度至少為25.0 mm，考慮到制造公差，設定發(fā)泡避讓孔長度（Y向尺寸）為35.0 mm，同時兼顧到避讓孔處坐墊面套不塌陷，在避讓孔周邊增加XPE 硬發(fā)泡支撐塊以防反復拆卸兒童座椅時發(fā)泡被撕裂。因此該更改方案涉及坐墊模具修模，修模周期約30 天。

2.2.2 座椅坐墊面套在ISOFIX 固定系統(tǒng)處開縫

考慮到不裝配兒童座椅時座椅的美觀性，ISOFIX 固定系統(tǒng)及坐墊發(fā)泡避讓孔均不能外露，故避讓孔處需要增加面套裝飾。而當需要裝配兒童座椅時，面套又不能阻礙裝配，因此選擇把面套做成活動門簾式（圖5b）。這樣在裝配兒童座椅時，可以先把面套掀開，不使用時，用尼龍搭扣帶將面套固定。

在歐洲經(jīng)濟委員會汽車標準法規(guī)第14 條法規(guī)，即ECE R14《關于汽車安全帶安裝固定點認證的統(tǒng)一規(guī)定》中的條款5.2.3.4要求，定義兒童座椅模塊的底面相對于車輛參考面所測得的方位角符合以下限制和角度要求：前后傾斜角度為15±10°，左右偏離角度0±5°，翻轉(zhuǎn)角度0±10°。上述更改方案經(jīng)過數(shù)模裝配，兒童座椅布置居中，前后傾斜角度、左右偏離角度以及翻轉(zhuǎn)角度均符合ECE R14 中條款5.2.3.4 的要求，可以進行下一步手工樣件驗證[5]。

2.3 改進后手工樣件裝配效果

供應商按照上述措施制作了座椅坐墊及ISOFIX 固定系統(tǒng)手工樣件。經(jīng)實車試裝，兒童座椅在裝配過程中探頭與ISOFIX 固定系統(tǒng)上下方向（Z 向）可以對齊，無需抬起兒童座椅；兒童座椅安裝路徑即可順著坐墊面平推到位與ISOFIX 固定系統(tǒng)接合，并且兒童座椅安裝后底座和座椅坐墊表面貼合（圖6）。經(jīng)與檢測方確認，此狀態(tài)符合Latin NCAP 要求，以上更改方案有效。

圖6 手工樣件裝配效果

3 CAE 模擬分析更改后的ISOFIX 固定系統(tǒng)強度

由于車身ISOFIX 固定系統(tǒng)高度發(fā)生了更改，需要重新測試ISOFIX 固定系統(tǒng)強度。為了減少物理樣件試驗時間及費用，優(yōu)先進行CAE 模擬分析。

3.1 法規(guī)要求

根據(jù)法規(guī)ECE R14 中條款6.6 靜態(tài)試驗要求，在ISOFIX 處于連接狀態(tài)時，對靜態(tài)加載裝置施加載荷，對ISOFIX 固定系統(tǒng)強度進行試驗，壓力、方向以及偏移限制要求如表1 所示。

表1 ISOFIX 固定系統(tǒng)強度試驗參數(shù)表

3.2 加載方法

兒童座椅加載裝置施加力值如下。

（1）前向加載：F1=8×1.2 kN；方向：與水平面夾角成10°（圖7a）。

圖7 兒童座椅加載試驗

（2）斜向加載：F2=5×1.2 kN；方向：左/右兩側(cè)水平加載，正前向夾角75°（圖7b）。

（3）加載到規(guī)定載荷時間為100 ms，之后保持50 ms。

（4）約束條件：約束車身橫截面處6 個方向上的自由度。

3.3 CAE 模擬分析結(jié)果

兒童座椅加載試驗并經(jīng)CAE 模擬分析（表2），判定ISOFIX固定系統(tǒng)往下降約10.0 mm 后強度達標，位移與更改前變化差異較小，車身、座椅坐墊可以開始修模。

表2 兒童座椅加載試驗結(jié)果

4 正式手工樣件裝配兒童座椅效果

經(jīng)過為期30 天修改，ISOFIX 固定系統(tǒng)、坐墊模具及其他關聯(lián)工裝均修改完成，工裝樣件首次打樣，全部尺寸符合圖紙要求。項目團隊立即開展兩臺白車身測試ISOFIX 固定系統(tǒng)強度，X 點位移與CAE 模擬分析結(jié)果相近，均小于125.0 mm，ISOFIX 固定系統(tǒng)強度合格。同時，實車試裝兒童座椅，與手工樣件驗證效果相同，裝配過程及裝配后效果符合Latin NCAP 要求。至此，此問題趕在公告前順利解決，全部更改周期約45 天。

5 結(jié)束語

眾所周知兒童座椅在汽車發(fā)生碰撞或突然減速的情況下，可以減緩對兒童的沖擊力和限制兒童的身體移動來減少對他們的傷害，確保孩子的乘車安全。汽車廠商有責任改善汽車安全性能，提高兒童座椅安裝的便利性。對于本文所述的問題，其癥結(jié)已經(jīng)很清晰，即對出口國家法規(guī)解讀不透徹，不清晰客戶的具體需求。為了避免相同問題再次出現(xiàn)，可以從以下兩方面改進。

第一，標準對標方面，國外標準與國標存在差異，因此在項目立項之初，必收集到出口國家的所有法規(guī)文檔。汽車廠商和座椅供應商應通力合作充分解讀這些標準，總結(jié)差異點，進行針對性開發(fā)，寫入checklist（數(shù)據(jù)檢查清單），并在前期開發(fā)及T2 開發(fā)階段逐一確認，避免后期更改拖延項目開發(fā)節(jié)點，浪費開發(fā)經(jīng)費。

第二，國外法規(guī)大多為英語或者本地語言，難免與中文產(chǎn)生歧義。當文字理解有疑義時，適當增加工程語言來確認，例如零件照片、結(jié)構截圖等。