汽
车
工
程
２１ ０ ２年（ ３ ） ５期 第 ４卷 第
Ａｕｔｍｏ ｉｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ｔｖ ｇ ｎ ｅｉ ｇ
２ ２９ ０１ ０ ０
集 成 式 儿 童 约束 系统 的研 发 木
张君 媛 周 剑 李幸福 邱 少波 李红建。唐 洪斌 ， ， ， ， ，
（ ．吉林 大学， １ 汽车仿 真与控制 国家重点实验 室， 长春 １０ ２ ； ２ ３０５ ．第一汽车集 团技术 中心， 长春 １０ １ ） ３０ １
束系统使用方便 ， 可有效避免误用 ， 具有较好 的保护性能 。
关 键词 ： 集成 式儿 童约束 系统 ； Ｃ Ｒ ４； Ｕ Ｅ Ｅ ４ Ｅ ＲＯ－ Ａ ＮＣ Ｐ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｎｅ ｒ ｔｄ Ｃｈｌ ｓｒ ｉ ｔＳ ｓｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ｆＩ ｔｇ ａｅ ｉｄ Ｒｅ ｔａｎ ｙ ｔｍ
为安全起见 ， 分体式儿童座椅都要求安装 在汽
车后排 （ 婴儿 座 椅 可 以安 装 在前 排 ， 须 反 向安 装 ， 但 并要 求乘员 侧 的安全气 囊处 于不触 发状 态 ）本 文 中 ， 选择 某轿 车后排 座椅 中间位 置安装 嵌 入式 儿童 约 束 系统 ， 由于 １５岁 以下 的儿 童乘 员 需 要 使 用 后 向 式 ．
结 构如 图 １ ｂ 所 示 。 （）
出来 ， 放在成人座椅的坐垫上 ， 露出隐藏在座椅靠背 中的五点式安全带供 ２～ ５岁的儿 童乘员使用 。该 工 作模 式通 过靠 背 可 翻折 结 构来 实 现 ， 折结 构 与 翻
后 排座 椅 的靠背 骨架 柔性连 接 。安全 带 肩带 可 调 机 构 设计 有穿 槽 和穿 孔 的机 构 ， 部 安 全 带从 穿 孔 中 肩 穿过 ， 机构 可上下 滑 动实现 肩带 位置 的调节 ， 点 式 五 安 全带 的肩 带 与卷 收器 相 连 ， 根 据 不 同 身 高 和 体 可
教育部博士点基金项 目（０ ００ １１０ ２ 和长春市科技支撑项 目（８ Ｚ ３ 资助。 ２ １０ ６ １０ ８ ） ０ Ｋ １）
原稿收到 日期为 ２ １ ５月 ２ ０ １年 ５日， 修改稿收到 日期为 ２ １ ０ １年 ６月 １ ７日。
２ １ （ ｏ ３ ） ｏ５ ０２ Ｖ １ ４ Ｎ ． ．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图 １ 两种初始 结构 与工作模 式示 意图
始结 构进 行 动 态 强 度 和儿 童 假 人 伤 害 响应 的 Ｃ Ｅ Ａ
２ 集成式儿童约束系统 的 Ｃ Ｅ分析 Ａ
本 文 中以 Ｂ级 轿 车作 为约 束 系 统 的搭 载 车 型 。 考 虑 该 轿 车 以 Ｅ Ｒ Ｎ Ａ 四星 级 安 全 评 价 为 目 Ｕ Ｏ－Ｃ Ｐ 标， 故集 成 式 儿 童 约 束 系 统 动 态 性 能 在 满 足 Ｅ ． Ｃ Ｅ ４ 规 的基础 上 ， Ｅ Ｒ —Ｃ Ｐ整 车正 面 碰撞 Ｒ ４法 按 Ｕ ＯＮ Ａ 四星级 儿 童 保 护 性 能 的 相 应 要 求 进 行 设 计 开 发 。
Ｅ Ｒ — Ｃ Ｐ要求在整车碰撞过程中， Ｕ ＯＮ Ａ 儿童约束系统
自身结 构没 有大 的变 形 与 破坏 ， 时 儿 童假 人 的 头 同 部综 合加 速度 、 胸部 综 合 加 速 度 和 胸部 ｚ 向加 速 度 的限定值 分别 设 置 为 ７ ｇ一 ８ 、１ ５ ｇ和 ２ ｇ～ ２ ８ｇ ４ ｇ～ ５ ３ ３ｇ ０ 。小 于最 小 限值 可 获得相 应评 分 项 的满 分 ， 于 大
减 速度 在 ３ ｇ左右 。欧洲研究 机构 对儿 童 相关 的交 ０
最早 将儿 童保护 与整 车碰撞 联 系到一 起 ， ２０ 在 ０９年 开 始执行 的新 方 案 中 ， 要求 整 车 进 行碰 撞 安 全 性 星
级 评价 时 ， 童保护 ｌ 儿 生能成 为整 车必 检项 目 。 Ｊ
１ 工作模式和初始结构设计
所设计 的集成式 儿 童保护 系统 嵌 入 于整 车后 排 座椅 之 中 ， 垫 和靠 背 的 型 面均 受 到 已有 的 目标 车 坐 整 车后排 座椅 结 构 和后 排空 间 的限 制 ， 了能 在 不 为
质量的儿童乘员， 进行 肩带位置的高度和长度 的调
节 。安 全 带 锁扣 设 计 在 可 翻折 的机 构 中 ， 通 过 机 并
通事 故数据 调 查 也 表 明 ， 足 Ｅ Ｅ ４ 满 Ｃ Ｒ ４法 规 标 准 的
日 舌 Ｊ ｌ
儿 童安全 座椅 ， 实 际交 通 事故 中体 现 的保 护 性 能 在
并 不理 想 ¨ Ｊ 。欧 洲 新 车 评 价 规 程 （ Ｕ Ｏ Ｎ Ａ ） Ｅ Ｒ ． Ｃ Ｐ
目前 广泛使 用 的分体式 儿 童安全 座 椅是 一种 儿 童 乘车 时需要 使 用 的独 立 装 置 ， 种 类 和 固定 方 式 其 多 样 ， 操作 过程 较为 复杂 ， 安装 使用 时存 在很 高 的误 用 风险 ， 是 造 成 儿 童座 椅 使 用 率 低 的 主 要 原 因。 这 此 外 ， 有 的儿 童乘 员 法 规仅 对 儿 童 座 椅本 身进 行 现 考量 ， 缺少 对 整 车碰 撞 工 况 和 与 整 车 匹 配 的考 虑 。 欧￣ｌＬ ｂ 童乘 员法 规 （ Ｃ Ｒ ４） 只是 对儿 童 座 椅 本 Ｊ Ｅ Ｅ４ 也 身 的性 能进 行考 核 ， 考 虑 其在 整 车 碰 撞 过 程 中 的 未 表 现 ， 台车正 面碰撞试 验 中 ， 冲加 速度 峰值 平 均 在 脉 不 超 过 ２ｇ， 据 统 计 实 际 交 通 事 故 中汽 车 的 平 均 ５ 而
构 与座椅靠背相连 ， 工作模式 和结 构如 图 １ａ 所示 。 （） （ ）将 后排 座椅 中 问位 置 的坐垫 部 分 向上抬 起 ２ 至 锁止 位置 ， 配合 成 人 安 全 带 供 ６～１ ０岁 的儿 童 乘 员 使用 。坐 垫举 升 机构 采 用 四连 杆 的机 构 原 理 ， 通 过 锁止 钩卡住 滑动 杆进 行锁止 。坐垫举 升机 构与 整 车 后排 座椅 下方 的地 板 通 过螺 栓 固紧 ， 作 模 式 和 工
Ｓ ｒ ｃｕ ａ ａ ａ ｅｅ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓ ｃ ｎ ｕ ｔｄ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｏ ｄ ｔｒ ｉ ｅ ｅｆ ｃｉ ｅ ｏ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｌｐ ｒｍ ｔｒ ｏ ｔｍｉａｉ ｎ ｉ ｏ ｄ ｃｅ ｎ ｔｅ ｓ ｓｅ ｔ ｅ ｅｍ ｎ ｆ ｔｖ ｐｔ ｅ ｍｕｍ ｔ ｃｕ ａ ｃ ｅ ｅ Ｂｙ ｓｒ ｔ ｒ ｌｓ ｈ ｍ ． ｕ
张君媛 ， ： 等 集成式儿童 约束 系统 的研发
・４ ３・ ５
儿 童 安全 座 椅 ， 考虑 到 结构 设计 的复 杂程 度 ， ２— 将 １ Ｏ岁年 龄范 围 内的儿 童 乘 员作 为 保 护对 象 ， 发 两 开 种 工 作模式 。 （ ）将 后排 座椅 中间位置 的靠 背部 分 向下 翻 折 １
ｔ ａ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｆｏ ｔｌｓｅ ｍｐ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉｎ ｅｆ ｃｉ ｅ ｅ ｓｉ ｅ ｆｅ ．Ｔ ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｃ ｉｄ ｒ ｓｒ ｉ ｔｓ ｓｅ ｉ ｒ ｌｐ ｏ ｕ ｔｏ ｎ ｒ ｎ ａ ｌ ｄ ｉ ａ ｔｔｓ ，ｔｅ ｄ ｓｇ ｆｅ ｔｖ ｎ ｓ ｓｖ ｒｉ ｄ ｈｅｉ ｔｇ ａ ｅ ｈ ｌ ｅ ｔａｎ ｙ ｔｍ ｉ ｄｅ ｅｏ ｄ ｉ ｎ ｙ ｉ ｅ ｗｉ ｏ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔｏ ｒｏ ａ ｃ ｎ ａ ｆｅ ｔｖ ｌ ｖ ｉ ｓ ｓ ． ｖ ｌｐｅ ｓｈａ ｄ ｎ ｕｓ ｔ ｇ ｏ ｒ ｔｃｉ ｎ ｐｅｆ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｅｆ ｃｉ ｅｙ ａ ｏ ｄ ｍｉｕ ｅ ｈ ｍ Ｋｅ ｗｏｒ ：ｉ ｅ ｒ ｔ ｄ ｈ ｌ ｒ ｓｒ ｉ ｙ ｔ ｍ ； ｙ ｄｓ ｎｔ ｇ ａ ｅ ｃ ｉｄ ｅ ｔ ａｎｔｓ ｓｅ ＥＣＥＲ４ ＥＵＲＯ－ ４； ＮＣＡＰ
２ ＡＷ ｒ ｕ ｒ ｏ ａ ｉｎ Ｒ ＆ Ｄ ｅ ｔｒ ｈ ｎ ｃ ｕ １ ０ １ ．Ｆ Ｇ ｏ ｐ Ｃｏｐ ｒ ｔｏ Ｃ ｎ ｅ ．Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ ３０１
［ ｂｔａｔ Ａ ｔｇａ ｄｃｉ ｓａ ｔ ｙｔ ｒ ｌ ｓｃｒｉｄｖｌｐｄｆ ｅ ｇｅ ｂｄｙｉｓ ｌ Ａ ｓ ｃ］ ｎｉ ｅｒｔ ｈｌ ｒ ｔ ｉ ｓ ｍ ｆ Ｂｃａ ａ ｅｅ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅｌ ｎｔ ｅ ｉ ｒ ｎ ｅ ｄ ｅ ｒｎ ｓ ｅ ｏ ａ ｓ ｓ ｏ ｏｂ ｎ ａ ｄｎ ｌ
［ 摘要 ］ 为某 Ｂ级轿车开发了一款嵌 人到后排 座椅 中间的儿童约束 系统 ， 可供不 同年 龄段 的儿童 乘员使用 。
针对整车正面碰撞 工况 ， 在不同的开发阶段 ， 运用 Ｃ Ｅ等技术 ， Ａ 进行 虚拟设计 和强度分 析 ， 系统 进行结构 参数优 对 化， 得到有效 的优化结构方案 。通过生产试 制与正面台车碰撞试验 ， 验证 了设计 的有效性 。所开发的集 成式儿童约
４ ％ Ｏ Ｂ， 碰 撞 波 形 如 图 ２ 所 示 。 其 中 由 于 ０ Ｄ 其 ５ｋ ／ ０ ｍ ｈ一刚性 墙 碰撞 波形 的峰值 最 大 ， 载荷 条 件 最
为苛刻 ， 故选取该碰撞脉冲作为集成式儿童约束系
统 的强度分 析 和儿 童假人 伤 害分析 的 目标工 况 。
２ １ 系统 的 结构 强度分 析与 改进 ．
分析 ， 对初 始设 计 的集 成 式儿 童 约 束 系统 的结 构 和 系统 参数进 行 相应改 进 和优化 。考 虑该 车型 以下 面
的 ４种 正 面碰撞 工况 ： Ｃ Ｒ ４法规 、 Ｅ Ｅ４ 某轿 车 ５ ｋ ｈ ０ ｍ／ 刚性 墙 碰撞 、 ６ ｒ ｈ一４ ％ Ｏ Ｂ碰 撞 和 ６ ｋ ／ ５ ｋｎ ／ ０ Ｄ ４ ｍ ｈ一
ｔ ｅ ｍｉ ｌ ｆｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｉａｅ ｏ ｈ ｌ ｃ ｕ ａ ｔ ｆｄｆｅ ｅ ｔａ ｅ ． Ａｉ ｎ ｔｖ ｈ ｃｅ ｆｏ ｔｌｃ ａ ｈ ｃ ｎｄｔｏ ｈ ｄｄ ｅ ｏ ｅ ｒ ｓ ａ ，ｄ ｄ ｃ ｔｄ ｆｒ ｃ ｉｄ ｏ ｃ ｐ ｎ ｓｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｓ ｆ ｍｉ ｇ ａ ｅ ｉｌ ｒ ｎ ａ ｒ ｓ ｏ ｉ ｎ， ｉ ＣＡＥ ｎ ｔ ｅ ｅ ｈ ｌ ｇｅ ｒ ｓ ｄ ｎ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｓａ ｅ ｆ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｖｒｕ ｌ ｄ ｓｇ ｎ ｔｅ ｇ ｈ ｎａｙ ｉ ． ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｔ ｃ ｎｏｏ ｉ ｓ ａ ｅ ｕ ｅ ｉ ｉｆｒ ｎ ｔｇ ｓ ｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｆ ｉｔ ａ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｓｒｎ ｔ ａ ｌ ｓｓ ｏ