集成在后排座椅的兒童座椅固定點設計研究

肖光，徐凱，朱小麗（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

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集成在后排座椅的兒童座椅固定點設計研究

肖光，徐凱，朱小麗
（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

GB14167-2013中增加了ISOFIX位置及強度要求，其目的是在車輛發生碰撞過程中ISOFIX對兒童座椅起到有效固定，從而降低對兒童的傷害。文章主要通過某項目的設計,介紹相關的設計內容。同時結合CAE分析結果，進一步優化設計。

后排座椅；兒童座椅固定點；設計研究

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.036

CLC NO.: U463Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-115-02

前言

由于研究表明,使用兒童專用的安全裝置可以將車禍中寶寶的受傷幾率降低約70%左右，我國已推出有關兒童乘員安全的法規。其中ISOFIX（International Standards Organiza tion FIX）是指一種兒童約束系統與車輛連接的一種剛性連接裝置，為國際上專門針對兒童安全座椅的標準接口。在GB14167-2013(汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX固定點系統及上拉帶固定點)中特別針對ISOFIX固定系統定義了設計及強度要求，以保證在碰撞過程中對兒童座椅的有效固定，降低對兒童的傷害。

本文結合法規要求，在初始環境下，設計布置在座椅上的ISOFIX，并通過CAE分析，進一步優化設計，滿足相關要求，從而介紹項目相關的設計經驗。

1、布置定義

初始環境為后排采用分體式-4/6分體結構，靠背下端轉軸固定在側圍鈑金上，靠背上端采用靠背鎖結構，骨架初步完成布置。

根據GB14167中定義所有M1類車輛至少ISOFIX，同時兼顧ADR 34/02中后排每個座位有一個兒童座椅上部固定點，在此次設計中采用后排座椅設計3組ISOFIX，其中二組布置在左側（60%側靠背），另一組布置在右側（40%側靠背）。

2、上、下部固定點設計

每組ISOFIX包括一個上部固定點，二個下部固定點。

2.1上部固定點設計

上部固定點為一個剛性桿件，采用直徑 6mm桿件，考慮為二廂車，布置在座椅靠背后面。

2.1.1布置位置在法規GB14167 內有明確的區域規定，選定法規區域內的綠色區。上固定點的周邊安裝空間在ADR

34/02 中有明確要求，需滿足以下空間：

2.2下部固定點設計

下部固定點為橫向水平剛性兩個桿件，一般位于靠背和座墊的連接處。

2.2.1桿件尺寸有法規要求

表1　法規對比表

2.2.2桿件沿 Y向布置：同組的二個桿件之間的中心線位置沒有法規要求，建議其位于乘座位置的中心線±10mm范圍內，選定與H點對稱。

2.2.3桿件沿X向布置：兩桿件同軸,且每個桿件的中心應位于距H點之后不小于120mm處（水平測量至桿件中心）。同時桿件的中心到Z點（兒童座椅檢測模塊）的距離＜ 70 mm，設計建議＜ 60 mm，選定距離為60mm。

2.2.4桿件的設計位置任需結合座椅A面，考慮法規的3個角度要求及安裝的操作方便性。

3、強度分析

在布置及設計好相關數據后，應用CAE分析的強度情況。

3.1法規要求

3.1.1GB14167內考核ISOFIX的強度試驗：前向力（二點拉和三點拉）和斜向力試驗。

3.1.2試驗方法：對ISOFIX 上的SFAD 施加靜態載荷，施加分別為8KN±0.25kN的水平前向力及5kN±0.25kN的斜向力。其中對ISOFIX布置在座椅的需額外施加座椅慣性力（座椅20倍質量的力）。

3.1.3試驗要求：加載期間SFAD上X點的位移應不大于 125 mm，允許永久變形和部分開裂。對同一排座椅上的同時使用的所有ISOFIX位置應同時試驗。為了提高設計系數，分析目標定義為100mm。

3.2CAE分析

3.2.1運行環境：Ls-Dyna ls971s NCPU=4，假設：分析中材料屬性選最小值，不考慮焊接熱影響區材料失效。

3.2.2運算目的：考察整車環境下系統試驗是否滿足標準要求。

3.2.3分析結果：左側側向拉位移量169mm和兩下固定點前拉位移量120mm超標，有較大風險。

3.3分析及修改方案

3.3.1首先分析受力及變形均最惡劣的左側靠背，其二點前向的位移量主要的組成：

1）坐墊的預壓量，試驗前對SFAD施加500N預載荷，坐墊發泡向下塌下，導致SFAD上X點的向前位移，即CAE結果需減去此位移量（修正值），在此次設定18mm。通過對比的座椅單件的CAE及DV試驗，修正值合理；

2）ISOFIX桿件自身變形較大，整個轉動90°；

3）座椅轉軸 L型固定支架變形較大，導致靠背整體向前向上偏移；

4）輪罩鈑金在Y方向剛度不足，在X向拉力下產生Y向較大變形。

3.3.2整改方案

整改方案：在ISOFIX桿件上增加加強板，L型支架后方增加焊接板控制彎曲變形，同時縮短力臂，在輪罩支架上增加焊點及修改形狀，改善輪罩受力集中情況。

3.3.3再次驗證

再次分析CAE及結合DV試驗，最終變形量為79mm，滿足≤100mm的要求。

4、結論

ISOFIX 設計首先尺寸及布置需要滿足GB14167要求，周邊安裝空間需滿足ADR 34/02要求，本文給出相應的設計建議。同時強度需要滿足 GB14167要求，文章通過建立ISOFIX的系統模型，提出設計風險點，并針對存在的問題，提出有效地改進方案，建議如下：

1）ISOFIX設計布置位置、設計尺寸等考慮因數見上文詳細說明；

2）坐墊的預壓量問題，針對試驗標準中提及的施加500N預載荷，需在CAE結果需減此位移量（修正值），在可以考慮設定18mm，通過對比的座椅單件的CAE及DV試驗，修正值合理；

3）X點的位移應不大于100 mm，提高設計質量。

[1]GB14167-2013.關于車輛座椅、座椅固定裝置及頭枕方面認證的統一規定.

[2]曹兆友.ISOFIX 固定系統的安全性分析,汽車工程師,2010(1): 46-47.

[3]王培中.ISOFIX固定點強度試驗的影響因素研究.中國機械.2014,(23).

The Design study of ISOFIX in the rear seat

Xiao Guang,Xu Kai,Zhu Xiaoli
(Chery automobile Co.,Ltd,Anhui Wuhu 241009)

GB14167-2013 increased the ISOFIX position and strength requirements,The purpose is to effectively fix the ISOFIX to the child seat during the collision of the vehicle.,so as to reduce the damage to the child.This paper mainly through the design of a project,introduces the related design content.At the same time,combined with the results of CAE analysis,further optimization design.

Rear seat; Child seat fixed point; design

U463

A

1671-7988（2016）08-115-02

肖光（1980），男，工程師，就職于奇瑞汽車股份有限公司，從事汽車研發工作。