低溫環境對安全帶拉出和回卷性能影響研究

王杰,許俊杰,林濤

廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434

0 引言

安全帶被稱為“生命帶”，是用戶日常駕乘使用中頻繁接觸的安全件之一[1-3]。整車安全帶使用環境多樣[4-5]，其中針對溫濕度環境，在-30 ℃低溫條件下，整車安全帶多表現回收變緩。為提升安全帶在低溫下的使用品質，本文研究環境溫度對織帶摩擦因數和安全帶總成回卷力衰減的影響。試驗研究結果對安全帶自身結構參數卷簧參數選取和織帶編制類型選擇，提供一定設計參考依據。

本文首先利用單一變量試驗研究同一織帶在不同低溫的摩擦因數的影響，以及不同編制方式織帶在相同低溫下摩擦因數的影響，基于試驗研究結果提供織帶編制參數選取建議。接著開展低溫環境對安全帶總成回卷力衰減的影響。基于卷簧衰減結果，不同鎖舌整車安全帶回收表現，為卷簧參數設計選取提供參考建議。

1 低溫下織帶摩擦系數試驗研究

選取兩種不同編制方式織帶[6],其試驗方案見表1,實物圖片如圖1和圖2所示，開展靜摩擦和動摩擦因數測量。摩擦試驗機如圖3所示，試驗測量環境溫度為25 ℃，環境濕度為50%，試驗樣件5條新件，試驗速度為100 mm/min，靜摩擦時間為6 s,試驗滑塊質量為500 g。

表1 不同溫度、不同織帶摩擦因數的試驗方案

圖1 7條紋織帶

圖2 亂紋織帶

圖3 摩擦試驗機

在-30 ℃溫度下及7條紋單投緯織帶摩擦因數的測量結果如圖4所示。兩種不同編制方式織帶在不同溫度下靜摩擦和動摩擦因數的測量結果如圖5所示。由圖5的試驗結果可得出：織帶摩擦因數在不同溫度下會有所不同，織帶摩擦因數不隨溫度成正比關系。原因在于織帶在不同溫度下測量，織帶表層上水珠及冰晶有差異，織帶自身表現軟硬度也有所不同。不同編制方式織帶在相同溫度下摩擦因數表現：Rukaflex雙投緯編制織帶較7條紋單投緯編制織帶摩擦因數要好。原因是Rukaflex織帶帶單絲緯線，改進和優化織帶鎖邊和調整中央距，使其變得柔軟，易于彎曲，將摩擦阻力降低。

圖4 在-30 ℃溫度下及7條紋單投緯織帶摩擦因數的測量結果

圖5 兩種不同編制方式織帶在不同溫度下靜摩擦和動摩擦因數的測量結果

2 低溫下安全帶總成回卷力衰減試驗研究

安全帶所用卷簧為接觸型平面渦卷彈簧[2-3]。試驗探究低溫條件對安全帶總成回卷力衰減影響，將新制作的卷收器樣件放置在-30 ℃和+25 ℃環境溫度下，此兩種溫度條件下安全帶總成在回卷力測試設備上測試拉出力及回卷力，結果如圖6所示。

圖6 安全帶拉出力及回卷力的測量結果

基于圖6回卷力測量曲線，選取織帶在安全帶卷帶筒余量400 mm和1 300 mm，測量-30 ℃回卷力較+25 ℃回卷力有一定程度衰減，回卷力衰減約0.3 N。

基于安全帶總成在低溫下回卷力衰減研究結果，將DLT鎖舌和普通鎖舌安全帶在-30 ℃整車進行搭載驗證，DLT鎖舌較普通鎖舌質量大56 g。織帶沿佩戴45°勻速拉出500 mm和1 000 mm分別測量拉出力，沿鎖舌垂直方向拉出300 mm測量鎖舌回收時間。如圖7所示，安全帶拉出力低溫環境較常溫增加可達3 N。鎖舌選取不同，對安全帶拉出力無影響，低溫環境對安全帶回卷影響較大，為兼顧低溫使用需求，卷簧規格需區分設計。

圖7 DLT鎖舌和普通鎖舌安全帶低溫整車回收表現

3 結論

本文研究了低溫環境對安全帶總成拉出力、回卷力及織帶摩擦因數影響，得出了以下結論：

(1)低溫條件下，安全帶拉出力會增大，安全帶回卷力有一定的衰減。基于卷簧低溫的衰減表現，依據所選取鎖舌類型不同，所選取卷簧規格參數需求差異性設計，以滿足整車舒適性使用要求。

(2)在同一溫度下，織帶編制方式對摩擦因數有影響，Rukaflex雙投緯編制織帶較普通7條紋單投緯編制織帶摩擦因數要低。安全帶舒適性匹配設計中，可選用摩擦因數較低的Rukaflex織帶作為優化的設計參數。

本文關于低溫對安全帶拉出及回卷性能影響研究還不夠全面和部分要素還未考慮，如織帶臟污或耐久后影響，后續需進一步研究。