1、 版本：01第 1 页 共 15 页编号：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 版本：01第 2 页 共 15 页目 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、储存的特殊要求版本：01第 3 页 共 15 页第一章 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
2、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
3、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,配备版本：01第 4 页 共 15 页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
4、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。外露式头胸一体式版本：01第 5 页 共 15 页图 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
5、主要结构：图 1.6 侧面气帘的主要组成部件版本：01第 6 页 共 15 页图 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
6、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）版本：01第 7 页 共 15 页图 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
7、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 315d。1.2.1.2 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
8、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版本：01第 8 页 共 15 页图 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
9、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
10、验大纲）安全气囊实验大纲图 2.1 气囊实验大纲版本：01第 9 页 共 15 页第三章 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
11、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“127mm30ms”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
12、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版本：01第 10 页 共 15 页安全气囊系统开发流程阶段 流程 备注确定整车安全法规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确定供应商概念阶段确定技术开发方案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。参
13、考样件选择模块类型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设计阶段3D、2D 冻结发放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。模具开发及样件制作 ECU、传感器共振实验尺寸匹配 基础碰撞实验ECU 标定实验ECU 初步标定零部件 DV 实验滑台实验皮纹腐蚀 ECU 标定优化首件认可零部件 PV 实验 验证实验OTS 认可 ECU 标定确认验证阶段PPAP 完成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
14、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。图 3.1 安全气囊开发流程3.3 ECU（控制器）和传感器位置： 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。 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10cm。 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。 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。 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。
