乘用車內部凸出物動態內凸試驗方法的應用

李潤晗，陳化榮，李燕，王錦濤

（1.東風汽車公司技術中心，湖北 武漢 430058；2.神龍汽車有限公司，湖北 武漢 430058）

乘用車內部凸出物動態內凸試驗方法的應用

李潤晗1，陳化榮1，李燕1，王錦濤2

（1.東風汽車公司技術中心，湖北 武漢 430058；2.神龍汽車有限公司，湖北 武漢 430058）

《GB11552-2009乘用車內部凸出物》是車輛進行公告認證和CCC申報所必須驗證的國家強制性法規之一，對內飾件棱邊凸起高度、圓角及吸能性做出了嚴格的要求。其中，頭部碰撞區域的確定提供了兩種方法供企業選擇：（1）動態方法確定頭部碰撞區（標準附錄B）（2）靜態方法確定頭部碰撞區（標準附錄C）。兩種試驗方法側重的驗證目標不同，需要企業在車型設計開發前期結合產品的實際需要與法規符合性兩方面進行考慮，做出選擇。

法規；凸出物；動態；靜態

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.049

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-155-03

前言

《GB11552-2009乘用車內部凸出物》作為一項汽車被動安全法規，是車輛進行公告認證和CCC申報所必須驗證的國家強制性法規之一，對汽車前排、后排、頂蓋等九個區域的內飾件棱邊凸起高度、圓角和吸能性做出了嚴格要求，以避免或減緩乘員與汽車內飾件發生碰撞所帶來的傷害。其中“前排座椅”H”點之前、儀表板上下分界線以上的乘員艙內部結構”作為最容易發生頭部碰撞的區域，要求最為嚴格?！禛B11552-2009乘用車內部凸出物》相對于 《GB11552-1999乘用車內部凸出物》，增加了動態確定頭部碰撞區域的試驗方法 。在進行法規認證試驗時，廠家可自行選擇進行靜態或者動態的試驗方法。

本文結合汽車產品認證過程中的實際經驗，對靜態和動態兩種試驗方法進行多方面的對比分析，解析兩種試驗方法的適用條件，進而給整車布置及內飾件設計工程師提供開發思路。

1、兩種確定頭部碰撞區域試驗方法的介紹

1.1 靜態方法確定頭部碰撞區域[1]

靜態確定頭部碰撞區域即根據座椅R點坐標，使用球形工具模擬人體頭部與儀表發生接觸，頭部碰撞區上、下分界線與豁免區分界線組成的區域為頭部碰撞區。具體方法如下：

1）測量裝置：長度736～840mm ，直徑165mm的球頭模型。

2）豁免區域：方向盤外緣再加127 mm的環帶水平向前投影的區域，下邊界是與方向盤下緣相切的水平面（方向盤處于直線行駛位置），上述規定的區域邊緣與最近的汽車側壁之間的儀表板表面部分，及前風窗兩側的支柱。

3）測量方法：三維假人確定座椅R點坐標，將測量裝置放置在座椅上使其鉸接點與R點重合，長度調節至736mm，將球頭與儀表板接觸，確定頭部碰撞區下分界線；將座椅位置前移127mm(或鉸接點上移19mm),測量裝置長度調節至840mm，將球頭與儀表板接觸，確定頭部碰撞區上分界線。

1.2 動態方法確定頭部碰撞區域[1]

動態確定頭部碰撞區域即通過模擬實際碰撞，確定碰撞點，劃定碰撞區域。《GB11552-2009乘用車內部凸出物》提供了3種動態確定頭部碰撞區的方法供廠家選擇：

表1 動態確定頭部碰撞區的3種方法

假人頭部是否與儀表板發生接觸的判斷分為兩點：

（1）試驗前將假人頭部加涂顏料，試驗后通過接觸印跡判斷與儀表板發生接觸。

（2）通過假人頭部加速度曲線是否存在尖峰，結合高速錄像判斷尖峰發生時假人頭部是否與儀表板發生接觸。

基于試驗成本考慮，絕大部分廠家都會選擇“模擬碰撞”的試驗方法。提供CAE模擬碰撞視屏，再通過白車身滑車試驗對視屏進行驗證。

1.3 頭部碰撞區域的法規要求

使用靜態方法確定頭部碰撞區域：區域內部件需滿足《GB11552-2009乘用車內部凸出物》中4.1.2-4.1.6條所規定的部件高度、橫截面街、圓角半徑、吸能性等相關要求。

使用動態方法確定頭部碰撞區域，分為兩種情況：

1）若動態試驗確定假人頭部與儀表無接觸，則只需滿足“儀表板分界線以上可接觸直徑165mm球頭部分可被倒圓”的條件即可。

2）若動態試驗確定假人頭部與儀表有接觸，則按接觸點來確定頭部碰撞基準區，對于碰撞區內的零件應滿足按靜態確定頭部碰撞區時的法規要求（《GB11552-2009乘用車內部凸出物》4.1.2-4.1.6），同時儀表板分界線以上可接觸直徑165mm球頭部分可被倒圓。

2、兩種試驗方法的對比

靜態與動態確定頭部碰撞區域，除了試驗方法不同，其最終劃定的頭部碰撞區域、相關法規要求，及試驗資源等也都存在差異。

表2 靜態方法與動態方法的對比

從表2可以看出，動態內凸方法的產生是以CAE技術的不斷成熟作為基礎的。CAE技術可以在產品設計階段對汽車的結構和性能做出預先評估，因而大大降低了新產品開發的風險，對提高汽車產品質量及縮短開發周期和成本意義重大。動態內凸“模擬碰撞”試驗方法的實施，正是基于不斷成熟的汽車CAE開發技術。企業在選擇 “模擬碰撞”的同時，需要考慮自身的CAE技術水平，評價體系是否成熟，最終可以通過白車身試驗的驗證。

3、動態內凸試驗方法的應用

3.1 儀表區部件開發的新趨勢

觸摸式中控臺、抬頭顯示功能的興起，人機互動模塊日益成為各大汽車企業研究開發的重點項目，同時升降屏幕和懸浮屏幕也開始出現。這些趨勢都對儀表區域的功能性提出了新的需求。而這些新的功能需求也帶來了儀表區部件造型上新的變化：大屏幕的液晶顯示屏、直立在儀表板上的投影屏幕等等。

如果僅按照靜態確定頭部碰撞區域的方法來進行法規符合性的判斷，這些造型的部件是很難滿足內部凸出物限值要求的。這時就可以考慮選擇使用動態內凸的試驗方法來進行驗證。而目前，基于國外對應的ECE法規已經實施多年，且CAE技術的應用已經十分成熟，幾乎滲透到了汽車開發的各個環節，同時國內的碰撞法規不斷加嚴，車輛被動安全性能也不斷提升，許多合資車輛企業在新的內部凸出物法規實施后就已經開始選擇進行動態內凸驗證試驗，且成功率（即證明無頭部碰撞區域）較高。

3.2 產品設計開發流程的引入

結合車型產品的定位、儀表板部件功能和造型的需求，設計師在產品設計初期，若判斷產品無法完全滿足靜態內凸頭部碰撞區域的法規要求，則可聯合被動安全系統的設計師對動態內凸法規的要求進行評估，利用CAE模擬動態內凸法規要求條件下的碰撞，驗證動態內凸法規的符合性，決定設計方案是否可行。

相對于靜態內凸法規，動態內凸法規需要儀表板部件設計師在專注本專業設計開發的同時，了解車輛被動安全系統的性能指標，相關專業協同合作，考慮法規的符合性。

4、結論

原有的靜態內凸法規，在保護車輛乘員安全的同時，也限制了儀表區部件的創新和發展。同時，隨著車輛被動安全技術的進步，越來越多的車輛能夠通過安全帶、氣囊等措施保護乘員頭部在法規限定的條件下不與儀表區域發生碰撞。動態內凸試驗方法通過對車輛安全性能的驗證，給產品設計開發以更多的自由度，解決了法規對產品設計的限制問題。

汽車產品認證試驗是對車輛產品法規符合性的檢驗，也是法規要求最直接的體現，通過對試驗方法的比對研究，明晰不同試驗方法對產品要求的差異，進而分析對產品設計開發產生的影響，對企業來說是一項十分有意義的工作。

[1] GB11552-2009.乘用車內部凸出物[S].

The interior fittings of passenger car Determination of a dynamically determined head impact zone

Li Runhan1, Chen Huarong1, Li Yan1, Wang Jintao2
( 1.Technical Center of Dongfeng Motor Corporation, Hubei Wuhan 430058; 2. Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company LTD, Hubei Wuhan 430058 )

《GB11552-2009 The interior fittings of passenger car》is a vehicle mandatory regulation for Announcement and CCC declare,which made a strict requirements of the inner decoration edge bump height, rounded corners and suction. The determination of head collision area provides two ways for enterprises to choose: (1) the dynamic method to determine the head collision zone (standard appendix B) (2) the static method to determine the head (standard appendix C) collision zone. The two methods focus on validation of the target is different, need to enterprise combining the actual requirement of the product at the early stage of the model design and development and regulatory compliance, considering two aspects to make a choice.

regulation; fittings; dynamically; static

U467.3

A

1671-7988(2016)10-155-03

李潤晗，（1985-），畢業于湖北汽車工業學院，現于東風汽車技術中心標準法規部負責車輛產品認證工作。