【9A文】气囊设计指南.docx

MeiWei_81-优质适用文档】编号：SJZN-TM-016四川汽车工业股份有限公司气囊设计指南编制 审核 审定 批准 发布日期 目录第一章 安全气囊系统简介第二章 安全气囊模块试验第三章 安全气囊系统的设计第四章 安全气囊模块装配、搬运、运输、储存的特殊要求第一章 安全气囊系统简介汽车安全气囊系统主要由控制装置、气囊模块组成其中，控制装置又包括传感器、电子控制系统以及触发装置，气囊模块包括气体发生器、气袋、饰盖、支架等其工作过程为：在发生碰撞事故时，传感器感受汽车碰撞强度，电子系统接收并处理传感器的信号；当经计算判断有必要打开气袋时，立即由触发装置发出点火信号触发气体发生器，气体发生器收到信号后迅速产生大量气体并充满气袋，使得乘员与一个较柔软的吸能缓冲物体相接触，而不是与汽车的内饰件猛烈碰撞；当人体与气袋接触时，通过气袋的排气孔节流阻尼来吸收碰撞的能量，从而达到尽量减少伤害、保护乘员的目的。

图1.1安全气囊系统基本构成1.1气囊模块气囊模块按安装位置和作用不同，分为驾驶员正面气囊（DAB）、前排乘员正面气囊(PAB)、座椅侧气囊(SAB)、侧面气帘(CAB)、膝部气囊(KAB)等1.1.1驾驶员安全气囊（DAB），见图1.2前排驾驶员安全气囊是安装在方向盘上的安全气囊，主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对驾驶员的正面辅助保护作用以减少伤害约65%的碰撞事故是前部碰撞,配备前排驾驶员安全气囊的汽车在驾驶员佩带安全带的情况下可以减少驾驶员死亡30%1.1.2前排乘员安全气囊（PAB），见图1.3前排乘员安全气囊是安装在前排乘员侧仪表板上的安全气囊，主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对乘员的正面辅助保护作用以减少伤害前排乘员安全气囊从外观上可以分为可见式和隐藏式图1.2驾驶员安全气囊示意图图1.3乘员气囊（隐藏式）示意图1.1.3座椅侧气囊（SAB），见图1.4主要作用是在发生侧面碰撞时起到对乘员的腹部、胸部的保护，对头部也有一定的保护作用从外观结构形式上可以分为隐藏式和外露式；从保护效果上可以分为胸部气囊和头胸一体式气囊从安装方式上可以安装座椅的侧面，或安装在车门装饰板内。

无论是隐藏式还是外露式，要在安装侧气囊的附近注明“Airbag”字样，以提醒乘员不要在气囊的上面安装外套及装饰件外露式头胸一体式图1.4座椅侧气囊及安装示意图1.1.4侧面气帘（CAB），见图1.5、图1.6、图1.7侧面气帘是安装在从A柱到C柱的上纵梁和顶棚之间，主要作用是在发生侧面碰撞和侧面翻滚时起到对乘员头部的保护作用图1.5侧面气帘侧气帘主要结构：图1.6侧面气帘的主要组成部件图1.7侧气帘的安装方式1.1.5膝部气囊（KAB），见图1.8在正面碰撞过程中，膝部气囊可以达到保护腿部减少受伤害的作用刚性壳体卡环气体发生器星形垫圈气袋上盖图1.8膝部气囊的主要组成部件1.1.6 控制装置控制装置主要是指电子控制单元ECU和碰撞传感器SIS控制装置是安全气囊系统的核心，它可以控制气囊系统的点火，进行系统的故障诊断，同时还可判定要保护的乘员座位是否有乘员及是什么样的乘员、安全带是否佩带等电控单元ECU，一般由中央处理器CPU、存储模块、数/模转换模块、电源模块和点火电路组成工作原理：ECU对由电子传感器产生的能反映车身减速度情况的信号进行分析判断，确定是否点火，见图1.9、图1.20传感器主要有三种类型：机械式、电子式及机电一体式。

图1.9传感器（侧面） 图1.20电控单元ECU1.2 气囊模块简介1.2.1气袋气袋是在碰撞发生时通过充气形成一柔软的气垫来起到缓冲吸能作用，从而减少对乘员的伤害气袋是用具有一定物理力学特性的膜状材料制成的，具有特定结构的袋子，袋子的进口与气体发生器的气体出口相连，气袋要有足够的密封性，气袋内部可设置一定的联接筋，要有一定的透气或节流机制1.2.1.1气袋材料气袋主要用尼龙66的编织物制造，但也有一小部分使用聚酯尼龙66织物的基本性能20年来没有大的变化，但织料的丝种多样，可供多种选择早期的气袋使用的尼龙丝厚度为840d，后来采用420d及315d1.2.1.2气袋的漏气特性气袋的漏气特性主要由气袋材料漏气特性、涂层材料漏气特性及气袋的开孔决定为改善漏气特性，在气袋的背面一般都有数目及直径不等的开孔，具体视情况而定1.2.1.3气袋的排气机构由于气体发生器所释放出的高压气体速度很快，排气机构必须保证气体运动方向不与气袋膨胀方向相同，以保证气袋在打开时不对被保护人造成伤害1.2.2气体发生器气体发生器主要用于汽车发生碰撞时，迅速产生大量气体，并给气袋充足气以下为几种常见的气体发生器：◆火药式（烟火式）气体发生器◆压缩气体式气体发生器◆混合式气体发生器其中火药式（烟火式）气体发生器和混合式气体发生器比较常用。

TRW、AUTOLIV公司等均生产并销售多种型号的气体发生器，可选择使用气体发生器还有单级制及双级制之分，见图1.21、图1.22、图1.23、图1.24图1.21驾驶员气囊双级制气体发生器图1.22驾驶员气囊单级制气体发生器图1.23乘员气囊单级制气体发生器图1.24乘员气囊双级制气体发生器第二章 安全气囊实验对安全气囊主要有两个方面的性能要求：一个是环境试验要求；另一个是机械试验性能要求环境试验要求主要有：高温试验、低温试验、粉尘试验、光照试验、真空试验、振动试验、高低温温度冲击试验、湿热试验、同时进行温度和振动试验、防静电试验、抗电磁干扰试验、噪声试验、烟雾试验、燃烧试验以及有毒残留物检验等机械试验性能要求主要有：跌落试验、压力容器试验、静态展开试验、点火器点火电流测量试验、气袋容积测量试验、气袋织物强度试验、缝线强度试验、织物透磁性及气密性测量试验、爆裂试验以及机械碰撞试验等安全气囊的DV、PV实验主要是根据ISO12097实施的详见实验大纲，如图2.1图2.1为某一成型安全气囊的DVP实验大纲）安全气囊实验大纲图2.1气囊实验大纲第三章 安全气囊系统的设计安全气囊设计应考虑的主要问题为:◆汽车整车碰撞性能；◆整车安全配置；◆安全气囊的布置；◆安全气囊的尺寸；◆气体发生器的特性；◆电控系统的特性；◆气囊的内部结构与折叠方式；◆气囊的安装及外保护装置；◆气囊与安全带的匹配关系。

3.1安全气囊设计原则汽车安全气囊系统的设计依据是道路交通事故的调查分析和安全法规所规定的汽车碰撞试验标准安全气囊系统最重要的要求是要保证系统作用可靠和动作精确，对应的工作就是确定安全气囊的点火条件和点火时刻3.1.1安全气囊的点火条件（即点火阀值）点火时刻是在对车身特性进行分析后，根据电控单元使用的算法对减速度信号进行处理，计算出指标量，再用指标量与设计时预先设定的门槛值进行比较，用以判断是否需要点爆气囊另外，在气囊的开发阶段必须进行恶劣路面试验，保证系统具有抗干扰能力，避免汽车在正常行驶时，驶过凹坑、台阶或严重不平路面引起振动、冲击而产生误爆3.1.2安全气囊的点火时刻气囊的点火准则是，车内乘员在达到最大允许位移量前，气囊必须完全张开，当气囊完全张开时，乘员头部恰好与气囊接触，满足这一要求的点火时刻，称为气囊系统的最佳点火时刻美国采用“127mm—30ms”准则来确定点火时刻，即汽车正面碰撞过程中，乘员胸部向前移动127mm时刻的前30ms为目标点火时刻3.1.3点火控制算法点火控制算法决定了气囊点火时刻和抗粗糙路面干扰特性，目前使用的控制算法主要有：加速度峰值法；速度变化量法；加速度梯度法；比功率法；移动窗法；ARMA模型预报算法等。

3.2安全气囊的开发过程安全气囊系统的开发与车辆结构、总布置、内饰等密不可分，但就其本身的开发过程一般如下,如图3.1安全气囊系统开发流程阶段流程备注概念阶段确定整车安全法规1、该部分工作主要由川汽完成；2、技术开发方案根据川汽的要求，同供应商共同完成定义整车安全开发目标确定整车安全气囊配置完成初步的零部件BOM编制SOR确定供应商确定技术开发方案设计阶段参考样件选择模块类型1、CAS由川汽提供，供应商提供意见；2、零部件3D、2D由供应商完成；3、设计冻结前需进行冻结评审；4、模具及零部件的制作由供应商完成，川汽负责跟踪及确认零部件状态安全总布置建议确定外观件外CAS造型安全分析零部件结构设计及优化3D、2D冻结发放验证阶段模具开发及样件制作ECU、传感器共振实验1、ECU、传感器共振实验由供应商完成，川汽负责提供样车；2、基础实验是对车身结构的碰撞摸底；3、ECU标定实验主要是根据交通事故发生形式，模拟交通事故中的碰撞，采集气囊起爆所需数据，从而对ECU进行初步标定；4、滑台实验是用白车模拟整车碰撞实验，调整气囊气袋参数等信息尺寸匹配基础碰撞实验零部件DV实验ECU标定实验ECU初步标定滑台实验皮纹腐蚀ECU标定优化首件认可验证实验零部件PV实验OTS认可ECU标定确认PPAP完成图3.1安全气囊开发流程3.3ECU（控制器）和传感器位置：u 首选的安装位置在车辆的中央通道上，通常在与驾驶员平行的位置。

安装位置必须与车辆的纵轴相对称u 对于有翻滚功能的ECU，横向安装位置与中心线的偏差不能超过10cmu 特定的子结构上ECU的安装和固定，必须是金属与金属联结其他材料的组合必须要单独测试在计划的车辆奉命内，ECU外壳及子结构之间的压力必须得到保证u 前碰时y/z方向上的加速度以及侧碰时x/z方向上的加速度应该越小越好u 碰撞发生时，加速度信号从碰撞点到传感器位置的正确传送必须得到保证u 误作用发生时，车身中加速度信号的传输要尽可能的弱误作用中发生的加速度信号越小越好，并且要与上述的碰撞信号容易区分u ECU安装位置处的干扰信号（比如手刹传来的误作用信号）要尽可能的小u 实际安装模块感受方向与名义上的感受方向角度偏差不能大于5°（在相应的测量方向上）u 不允许将车辆其他组件放在或者固定在ECU及固定点上u 安装位置周围不能有外部物体，粗糙的毛边以及焊接残留物u 如果一定要用支架，那么不能有20KKHz（不同的ECU要求不同）以下的实质性的机械共振共振一定要用适当的方法衡量如果系统（模块与子结构）存在20KKHz（不同的ECU要求不同）以下的共振，就要独立评估共振对系统的影响u 会产生共振的车辆零件（比如电动机）不能装在离AB-ECU安装位置近的地方（注意不同的车辆配置）u 除了安装点外，模块外壳与车身结构不能接触。

用来表示位置的针脚（如果有的话）也不能与车身结构有接触u 模块/传感器的安装不能在或者靠近碰撞发生时的车身结构破裂点u ECU外壳四周和车辆其他部件之间必须有足够的空间（最小6mm）u 在50-20KKHz的频率范围内，安。