某轎車乘客安全氣囊和側氣簾靜態起爆試驗失效問題分析

中圖分類號：U467 收稿日期：2025-03-04 DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.05.018

Analysis of a Car Passenger Airbag and Side Curtain Airbag Static Detonation Experiments’ Failure Phenomenon

Niu Jiaying Xu Lanqing Wang Gaoyang Wuhan Institute of Shipbuilding Technology，Wuhan 430050，China

Abstract：Staticairbagdetonationexperimentisusedforairbagdevelopmentandbatchmonitoring.Itmakeshighdemands forairbagdetonationfoandenvironmentalinteriorpartstoensuretheefectiveworkofteairbag.Thepaperanalyzesthefaiurepenome nonofacarpassengerairbagandsidecurtainairbagstaticdetonationexperiments，andproposesimprovementsforeachisue，tostudy andummarizethekeypointsofirbagparameters’andinteriorpartsparameters’desigthatareinvolvedinthestaticdetonatioexper iments.

Key Words：Passenger airbag;Side curtain airbag;Static airbag detonation experiment;Failures

1氣囊靜態起爆試驗的功能

氣囊靜態起爆試驗是指在靜態條件下，給氣囊以符合起爆條件的電信號，從而使其起爆。該試驗主要用于氣囊開發和批量監控之中[1]，試驗要求在高溫、常溫、低溫三種溫度條件下進行。試驗后通過觀察錄像和環境件的損壞程度，來評價安全氣囊的保護效果、選型參數以及環境件的設計。本文針對某轎車乘客安全氣囊和側氣簾靜態起爆試驗開展研究。

2乘客安全氣囊靜態起爆試驗的失效問題

2.1失效問題描述

靜態起爆試驗中，出現如圖1所示的失效：a.前風擋玻璃被擊碎；b.氣袋上出現很大的裂口和多處小孔。

2.2原因分析

a.乘客安全氣囊起爆時，前風窗玻璃的受力大小會受到以下2個布置參數的影響[2]： ① 氣囊門撕裂線到前風窗玻璃的距離； ② 氣囊展開方向與前風窗玻璃的夾角。目前的布置情況如圖2a所示，氣囊與前風窗玻璃的距離偏小。

b.發生器初期壓力高，氣袋折疊方式為卷折（圖2b），氣流走向如箭頭所示，產生很大的沖擊力，擊碎前風窗玻璃同時刮傷氣袋，產生很大的裂口。

c.發生器出口無過濾網，產氣藥劑燃燒產生的碎渣燙傷氣袋，產生小孔。

2.3改善措施

a.增大前風窗玻璃的角度，使其遠離氣囊。

b.改進折疊方式，由卷折折疊改為卷折 +Z 字形（圖2c），使氣流走向平行于前風窗玻璃，減小對玻璃的沖擊力[3]。

c.增加發生器濾網，降低發生器壓力 6% ，避免打破前風窗玻璃；同時過濾掉細小殘渣，避免燙破氣袋。

3側氣簾靜態起爆試驗的失效問題

3.1失效問題描述

靜態起爆試驗中，出現如圖3所示的失效：a.B柱處側氣簾未展開;b.乘客扶手整體脫落。

3.2B柱氣簾未展開的失效原因分析和改善措施

3.2.1原因分析[4]

氣簾的展開路徑主要受到以下2個參數的影響：a.導向支架最內端與搭接線水平距離（圖4b中 A 所示）。b.導向支架最內端與搭接線垂直距離（圖4b中 B 所示）。

本車型采用B柱護板導向，預設的展開效果如圖4a所示，氣簾推開頂棚，展開于B柱護板外側。但是導向寬度不足，如圖4b所示，導向支架最內端與搭接線水平距離大于經驗值，氣簾展開時鉆入B柱護板中，被護板上端的花冠結構掛住。

b.改進折疊方式，由Z字型改為Z字形 + 卷折，從而減小氣簾展開時氣流所受的阻力，使氣簾容易展開。c.增加導向布，引導氣簾沿著如圖4c所示的路徑展開。

3.3乘客扶手整體脫落的失效原因分析和改善措施

3.3.1原因分析[5]

a.扶手布置問題：如圖5a所示，當側氣簾向著車內方向展開時，展開路徑與乘客扶手部分重疊，形成如圖5a所示的沖擊區域，使扶手底座受到垂向沖擊力和翻轉力矩。

b.扶手材料問題：扶手材料為PP塑料，力學強度偏低，拉伸強度僅能達到 30MPa ，缺口沖擊強度僅為5kJ/m² ，在低溫下韌性差，耐沖擊性差。

c.扶手結構問題：扶手底座結構強度不足[6]。

綜上，在靜態起爆試驗時，特別是低溫條件下，扶手所受的沖擊力和力矩會擊碎底座及固定點，導致扶手失效，整體脫落。

3.3.2改善措施

a.扶手材料改用 PA6+GF30 塑料，尼龍6含 30% 玻璃纖維，在低溫下的韌性和抗沖擊性明顯優于PP，拉伸強度可達到 115MPa ，缺口沖擊強度可達 30kJ/m² ，可以有效地抵抗側氣簾起爆時對扶手產生的沖擊力。

b.如圖5c所示，在扶手螺栓上增加一個平墊圈，增加螺栓與底座上螺栓通孔的接觸面積，從而增大了固定點的受力范圍，減小了剪切應力。

c.底座上螺栓通孔周邊增加對角線加強筋，同時將該處的加強筋加粗 1mm ，增加結構強度。

a.增加導向筋的數量和導向寬度，減小導向支架最內端與搭接線的水平距離。

3.2.2改善措施

4改善效果

按照上述確認的改善措施進行更改，并制成樣件。在氣囊靜態起爆的常溫、高溫、低溫試驗中，所有爆破結果均沒有發現氣囊未展開或周邊內飾件的失效現象，爆破試驗合格。同時在整車碰撞實驗中，氣囊展開保護效果良好，在CNCAP安全碰撞測試中，本車型獲得五星安全評價[7]。

5結語

乘客安全氣囊和側氣簾靜態起爆試驗的失效形式眾多，根據具體的失效現象，找出相關的失效原因和應對措施[8]，得出結論如下：

a.失效原因可分為兩類：氣囊參數和內飾件參數的問題。

b.針對氣囊參數的問題： ① 氣囊折疊方式，選用卷折折疊時氣囊展開對環境件的沖擊力較大，選用Z字型折疊時氣囊展開過程中氣流所受的阻力較大，在后期車型中可以優先考慮綜合性能較好的Z字形 + 卷折； ② 結構設計中，氣囊發生器出口應帶過濾網； ③ 氣囊布置中，側氣簾布置時，應嚴格控制導向支架最內端與搭接線水平距離；乘客安全氣囊布置時，應嚴格控制氣囊與前風窗玻璃之間的距離。

c.針對內飾件參數的問題： ① 針對乘客扶手，布置時應盡量避開側氣簾的展開區域，底座的螺栓固定點料厚建議 ?3mm ② 使用護板對側氣簾導向時應保證足夠的導向寬度； ③ 針對材料選擇問題，結合溫度對材料性能的影響，建議內飾件的材料選用抗拉強度較大，低溫時抗沖擊強度較大的塑料，如TPO、改性PP、 PA6+ GF30等。

參考文獻：

[1]李傳濤，漆岸凌，張曉.汽車被動安全的問題及對策探討[J].專用汽車，2023（12）：74-76.

[2]陳家起.安全氣囊裝置在汽車上的應用及前景[J].專用汽車，1993（3）：7-9.

[3]江偉.儀表板氣囊爆破失敗的工藝改善[J].機電技術，2013，36（1）：67-69.

[4]張健，李建財.某轎車簾式氣囊子系統試驗失效問題分析[J].中國機械，2014（15）：259

[5]周淑淵，向良明，樓劫等.側氣簾展開對內飾影響的仿真研究[J].上海汽車，2012（3）：26-29.

[6]陳立新.汽車駕駛員的被動安全防護技術[J].專用汽車，1995（3）：55-59.

[7]何建勇，顧國微，龍玉全.汽車側面碰撞法規的研究與分析[J].專用汽車，2024（2）：1-3.

[8]姜強，段敏，孫宇菲，等.汽車側面碰撞簾式氣囊仿真與優化[J].遼寧工業大學學報（自然科學版），2019，39（5）：307-311.

作者簡介：

鈕嘉穎，女，1988年生，講師，研究方向為機電一體化技術。王高陽（通訊作者），男，1986年生，高級工程師，研究方向為智能電氣控制。