汽车烟火式端片预紧器的布置
韦光陆磊吴钧（泛亚汽车技术中心有限公司，上海201208）
[摘要】对于配置有双预紧式安全带的车辆，端片预紧器是其乘员约束系统的关键部件。文章通过对常见的烟火式端片预紧器的布置进行研究，阐述了需满足的布置要求，分析了不同布置位置的影响。针对布置过程中的常见问题，给出了优化对策，为后续车型开发提供了借鉴。
[Abstract]For vehicles equipped with double pretensioner seat belts,the lap pretensioner is the key of the passenger restraint system.In this paper,the package of common pyrotechnic lap pretensioner is studied.The package requirements to be met are expounded,and the effects of different package positions are discussed.In view of the common problems in the package process,the optimization countermeasures are given,which can provide a reference for the subsequent vehicle development.
【关键词】预紧器安全带布置汽车
doi:10.3969/j.issn.10074554.2020.01.08
0引言
随着整车安全性能要求的不断提高，越来越多的车型采用双预紧式安全带（端片预紧+卷收器预紧）。在发生严重碰撞时，预紧装置可回卷部分长度织带，消除安全带佩戴时织带的松弛，以有效降低车内乘员的伤害3】，其中，端片预紧可以有效收紧腰部安全带，目前普遍采用的是烟火式端片预紧器（PLP）o
PLP属于架构件，需要在架构开发阶段进行布置。因PLP布置在十分局促的座椅与B柱饰板之间的区域，其位置不仅影响座椅、车身主线束和卷收器等架构件的布置，还会因B柱饰板、地毯等上车体零件的设计，影响安全带佩戴的舒适性、安全性、人机以及进出方便性等关键指标，所以PLP 的布置存在一定的挑战。
本文主要阐述PLP布置时的注意事项以及相应的策略，以期在对其他零件影响最小的情况下
实现PLP的优化布置。
1PLP的组成及原理
PLP主要由端片、基座、气体发生器（MGG）、活塞、拉索、护套和线束接插器等组成，如图1所示。当车身上的碰撞传感器检测到撞车信号时，释放电脉冲并传递到PLP的MGG，引爆气体。爆炸产生的气体在管道内迅速膨胀，推动活塞带动拉索向前，瞬间实现对腰部安全带的预收紧功能。从感知事故到完成安全带预收紧的全过程仅持续
收稿日期:2019-10-22
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千分之几秒。
图1 PLP 主要零件组成以及有效固定点的法规区域
2 PLP 布置位置
PLP 通常有两种布置位置：（1）座椅上，PLP
通过支架固定在座椅滑轨的动轨上，如图2所示；
（2）车身上,PLP 直接或通过支架固定在车身纵梁
的侧面，如图3所示。
图2 PLP 布置在座椅上
3 PLP 布置要求
3.1 PLP 有效固定点的法规要求
为适应市场要求，设计安全带系统时应满足
相应市场的法规要求。PLP 有效固定点为拉索与 基座的连接点，必须将其布置在相关法规对非带
扣侧下固定点的要求区域内（见图1）。考虑到制 造及装配公差，一般要求PLP 有效固定点到法规 区域边界的距离最小为5 mm 。
图3 PLP 布置在车身上
有关PLP 有效固定点的布置位置，在国内市 场，应满足国家标准《GB 14167汽车安全带安装 固定点》；在欧洲市场，应满足欧盟法规＜ECE R14
关于机动车安全带固定点认证的统一规定》；在美
国市场，应满足美国标准《SAE J 383机动车安全
带固定装置设计推荐规程》以及美国联邦法规 《FMVSS210座椅安全带总成安装固定点》。其 中,GB 14167与ECE R14法规要求相同，建议参
考 ECE R14；SAE J 383 与 FMVSS 210 法规要求相
同，建议参考FMVSS 210法规。
3.2 PLP 与周边零件的间隙要求
一般PLP 需要和周边相对静止的零件（PLP
布置在座椅上时，如PLP 饰板和动轨;PLP 布置在
车身上时，如纵梁、地板横梁、地毯、B 柱饰板和车
的动态间隙。此外，因PLP 是通过点燃烟火物产
生动力收紧安全带，为避免燃烧风险，一般要求在
PLP 燃烧风险控制区域（MGG 头部前方、尾部后方
以及下方的周边25 mm 范围）内不宜有其他零件, 如图4所示。
图4 PLP 燃烧风险控制区域
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3.3安全带佩戴舒适性要求
当PLP 布置在座椅上时，乘员系好安全带后， 在根据自身的舒适情况调整座椅位置的过程中，
能确保腰部安全带佩戴的形态不发生改变；当PLP 布置在车身上时，在上述过程中，如PLP 有效固定 点与座椅有相对位移，腰部安全带佩戴的形态会 发生改变。因此,PLP 布置在座椅上有利于提高
安全带佩戴的舒适性。
3.4 PLP 耐久性能要求
当PLP 布置在座椅上时，PLP 端片位于座垫
旁。乘员入座时，可能会导致PLP 拉索受压而弯 折，如长期发生拉索被反复压弯的极端情况，可能 导致拉索性疲劳损伤，存在安全隐患，如图5
所示。
(a)PLP 拉索弯折(b)PLP 拉索损伤
图5 PLP 拉索受压弯折导致损伤
3.5 PLP 及相关零件的安装要求
PLP 布置应保证PLP.PLP 支架及相关零件的
安装要求，一般要求PLP 以及PLP 支架的安装工 具与周边零件的间隙最小为5 mm,PLP 支架与卷 收器的安装工具以及车身主线束安装包络的间隙
最小为5 mm 。
当PLP 布置在车身上时，车身主线束装配空 间不足是PLP 布置的典型问题之一。
3.6 人机对PLP 布置的要求
PLP 布置应满足人机对座椅调节手操空间的
要求。以手操空间要求更苛刻的手动调节座椅为
例，在调节座椅以及手柄转动的全行程内，一般要 求调节手柄的手操空间在左右方向最小为50 mm,
在上下方向最小为25 mm 。
座椅调节手操空间不足也是PLP 布置的典型
问题之一。
3.7感知质量对PLP 布置的要求
感知质量对PLP 布置的要求体现在以下3方面：
(1) PLP 有效固定点应尽量布置在B 柱上部
导向环或高度调节器固定点的正下方，以使织带
竖直。
(2) PLP 的MGG 、基座和线束接插器的外部
应有饰板遮盖。当PLP 布置在车身上时，此处如
用座椅的旁侧饰板或采用固定在座椅滑轨上的
PLP 饰板遮盖，将导致座椅下部形成鼓包，如图6
汽车安全带所示；当PLP 布置在车身上时，此处如用B 柱饰板 遮盖，可能导致B 柱饰板下部形成鼓包，如图7所
示。为降低上述鼓包对感知质量的影响，一般要 求鼓包尺寸不大于300 mm x 60 mm x 100 mm (长 x 宽x 高)，同时鼓包的形面应尽量规整。
图6座椅下部鼓包
图7 B 柱饰板下部鼓包
(3)当PLP 布置在车身上时,B 柱饰板下部鼓
包的前端不宜超岀前门门洞，否则会影响前门区 域的感知质量。
B 柱饰板下部鼓包的感知质量差也是PLP 布
置的典型问题之一。
3.8进出方便性对PLP 布置的要求
当PLP 布置在车身上时，B 柱饰板下部鼓包
不能影响后排脚部的进出方便性(指标为L19，后
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车门最大开度时的下部通道宽度)。
4 PLP 布置的典型问题及优化措施
综前所述，鉴于PLP 布置在座椅上有拉索损
伤的风险，推荐将PLP 布置在车身上(多数车型采 用此种形式)。但是，这种布置形式可能会出现以
下问题：
(1)车身主线束装配空间不足；(2)座椅调节
手操空间不足(PLP 布置在座椅上时也可能存 在);(3)B 柱饰板下部鼓包的感知质量差。
根据不同的项目需求，PLP 布置需要综合考
虑并平衡空间、安全、安装、人机、感知质量、进出
方便性等多方面要求来选择合适的布置方案。下
面针对上述3项布置问题进行分析，并给出优化 措施。
4.1车身主线束装配空间不足
当PLP 布置在车身上时，通常情况下PLP 与
PLP 支架通过螺栓连接，PLP 支架焊接在纵梁侧
面,B 柱饭金上有支架位于纵梁中间位置用来固 定卷收器，而车身主线束卡接在PLP 支架与卷收 器支架之间的纵梁上表面。在装配车身主线束
时，需要将线束通过PLP 支架与卷收器支架间的 空隙。为追求乘坐空间最大化以及B 柱饰板下部 鼓包最小化，要求PLP 尽量靠车外布置，即靠近卷 收器，这就可能导致车身主线束的装配空间不足，
如图8所示。
卷收器支架一_
线束装配空间车身主线束一T
PLP 支“
纵梁
卷收器、
图8车身主线束装配空间
针对此问题，可以考虑以下解决方案：
(1)增加线束导槽，使线束布线扁平化，保证
线束通过两个支架间的空隙时，两个支架间的线
束截面尺寸最小，如图9所示，但会增加线束 成本。
图9线束布线扁平化
(2)将PLP 支架与纵梁的连接方式由焊接改
为螺接，并要求车身主线束先于PLP 及其支架总
成装配，这样PLP 支架就不会影响车身主线束的
装配空间。同时，为降低总装工作量,PLP 与PLP 支架的连接方式可由螺接改为钏接，如图10所
示。但需要注意纵梁上是否有足够空间提供给螺
母或螺柱，以及PLP 支架螺栓或螺母的安装工具 的空间是否足够，并需评估PLP 支架的螺接强度。
(a)PLP 支架与纵梁焊接 (b)PLP 支架与纵梁螺接
PLP 与PLP 支架螺接 PLP 与PLP 支架柳接
图10 PLP 支架与纵梁焊接与螺接方案
(3 )上移或外移卷收器，从而增加PLP 支架与
卷收器的间隙，具体有以下措施:①减小卷收器与
门洞线之间的B 柱飯金宽度，但需评估是否影响 立柱强度；②增大前、后门洞线间的距离，但需评
估立柱宽度，以及前排臀部的进出方便性(指标为
L70-1，前排H 点到前门后门洞线的前后距离)和
后排臀部的进出方便性(指标为L71-2，后排H 点 到后门前门洞线的前后距离)；③上移后门下钱
链，使后门較链安装螺栓与卷收器在上下方向错 开布置，如图11所示，但需评估门的性能。
(4)PLP 通常位于地板横梁上方，地毯以及吸
音棉平铺在地板横梁上,MGG 与地毯间保留一定 的静态间隙，这时可以考虑以下措施来降低PLP 的布置高度:①降低地板横梁高度，但需评估对整 车侧碰安全性能的影响;②减小吸音棉的厚度，一
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图11较链安装螺栓与卷收器错开布置
般工艺要求最薄为8 m 叫但需评估对NVH 的影
响;③更改地毯与饰板的搭接方向，为保证脚踏时 地毯不会从饰板中滑出，一般要求饰板在左右方
向压住地毯至少15 mm，可以考虑将地毯贴着饰 板内侧向上翻折，即将地毯与饰板的重叠方向改
为上下方向，因MGG 下方仅为地板横梁，PLP 便 可下移地毯以及吸音棉，如图12所示，但需评估
对NVH 性能以及对周边零件的影响，同时可能会
加宽饰板鼓包。
4.2.2高度调节手柄的手操空间不足
PLP 布置在车身上时，当手动调节座椅调整
到最低，并且高度调节手柄向下转动到极限时，B
柱饰板下部鼓包处的手操空间可能会不足。
针对此问题，除了前述的降低PLP 布置高度
外，还可以考虑以下解决途径：
(1)更改高度调节手柄，具体措施如图14所
示:①减小手柄下转行程，但涉及手柄核心件的技 术和成本问题;②缩短手柄长度，但需评估手柄操
作力;③增大手柄在设计位置的角度，但手柄末端 的高度不应超过座垫，否则会影响乘员的上下方 便性。
一饰板
PLP MGG
地毯及吸音棉^PLP MGG
地板横梁地毯及吸音棉地板横梁
饰板
图12地毯与饰板的搭接方向优化
(5)在PLP 端片位于座椅侧的侧面增加软质
材料，如毛毡，从而减小PLP 端片与座椅的间隙
(一般要求最小为5 mm)，以使PLP 得以内移。
4.2座椅调节手操空间不足
4.2. 1 靠背调节手柄的手操空间不足
因PLP 端片在座椅靠背转轴附近，所以PLP
端片经常会与手动调节座椅的靠背调节手柄发生 冲突，造成靠背调节的手操空间不足。此时可考
虑加长靠背调节手柄，使手柄握持区域与PLP 端 片在前后方向错开，如图13所示，但需评估手柄
的操作力。
图14更改高度调节手柄
(2)将PLP 绕其固定点向下旋转，使MGG 前
低后高，饰板形面也相应设计为前低后高的斜面, 以与手柄处于下极限位置时的轮廓一致，如图15 所示，但会影响感知质量。
图15 PLP 绕其固定点向下旋转
图13 PLP 端片与靠背调节手柄握持区域错开
(3)使PLP 位置外移，措施有:①在PLP 端片
位于B 柱饰板侧的侧面增加软质材料，如毛毡，从
而减小PLP 端片与B 柱饰板的间隙(一般要求最 小为5 mm)；②B 柱饰板做局部凹陷特征以避让
PLP，但会影响感知质量;③当PLP 布置在车身上
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