硬質儀表臺副駕側氣囊框設計及弱化線調整基本原則

（湖南智點智能新能源汽車有限公司 412000）

汽車硬質儀表臺的副駕側隱藏式安全氣囊提高了車輛的安全性能，而且氣囊設置對儀表臺的外觀沒有任何影響。但是因為副駕側氣囊裝配結構較復雜且產品可靠性驗證成本昂貴，需要對儀表臺及氣囊安裝框的結構進行合理布置及設計，才能避免后期出現氣囊爆破試驗多次失敗反復調整的情況。本文依據多次氣囊爆破試驗的經驗，對儀表臺副駕側氣囊安裝框結構設計的基本原則進行探討。

圖1 氣囊爆破試驗前的狀態

圖2 氣囊爆破試驗后的狀態

1 氣囊爆破試驗的說明

氣囊安裝框的設計型式有U 型和H 型兩種，設計型式由氣囊形式決定，由于H 型應用較廣，本文僅討論H 型。

1.1 氣囊爆破試驗前的狀態說明

氣囊爆破試驗前氣囊處于其安裝框內（圖1），氣囊安裝框鉸鏈的旋轉中心位于鉸鏈的根部。

1.2 氣囊爆破試驗后的狀態說明

試驗開始后由于氣囊袋的迅速彈出（圖2），氣囊安裝框的鉸鏈繞旋轉中心迅速翻轉，最終擊打到儀表臺上。一般會設置3種溫度下的點爆試驗，溫度分別為-35℃、25℃和80℃。

2 氣囊安裝框的設計

2.1 基本的材料及料厚選擇

圖3 焊接筋的布置

氣囊安裝框的材料要求具有較高的彈性、韌性、強度以及低溫性能。目前，熱塑性彈性體是用于汽車氣囊安裝框的主要材料，主要有TPO、TPU、TPV 和TPEE。由于隱藏式安全氣囊安裝框的外觀質量要求不高，所以既能滿足性能要求，價格又比較低廉的TPO 材料成為氣囊框材料的首選。一般設計四周側壁基本料厚為4 mm。

2.2 氣囊安裝框的安裝工藝

硬質儀表板的氣囊安裝框與儀表臺采用的是焊接工藝，氣囊安裝框上的焊接筋經過振動摩擦焊與本體融合，焊接在儀表臺板本體上[1]。

2.3 氣囊安裝框焊接筋的布置

焊接筋焊接密度影響到焊接的牢靠程度，要求橫平豎直,焊接筋布置間距A ＜10 mm。與弱化線最近的焊接筋的布置位置會影響到爆破效果，建議外側第一根焊接筋與旋轉中心的距離B ≤5 mm。氣囊安裝框邊框的寬度C 為25～30 mm（圖3）。

2.4 氣囊安裝框的焊接筋尺寸設計

為保證氣囊安裝框與儀表板焊接后強度足夠，在爆破后不會從儀表板本體上脫落，焊接筋的寬度D 一般設計為2.0～2.5 mm，焊接高度E 為1.0～1.5 mm。在氣囊安裝框的外邊界建議增加一圈防溢筋，防溢筋寬度為1.0 mm，高度為1.0 mm。

圖4 鉸鏈的設計

圖5 弱化線的位置

圖6 前后弱化線的位置

圖7 兩側弱化線的位置

2.5 氣囊安裝框鉸鏈的設計

氣囊安裝框鉸鏈長度決定了蓋板翻轉時是否能夠完全打開，參考圖2及圖4，F 為蓋板第一根焊接筋到弱化線的距離，鉸鏈翻轉后要求能完全包裹長度F，所以鉸鏈長度設計理論值為G=2×F，設計時可略大于該值。一般G 設計值為16～20 mm。

因氣囊在點爆瞬間，氣囊蓋板打開力約為1 800 N，氣囊安裝框鉸鏈的強度要求較高。在鉸鏈旋轉中心位置，不允許出現應力集中點，因此在鉸鏈根部應該進行局部加厚并進行圓角過渡。并且，為保證鉸鏈的韌性，鉸鏈必須設計為不等厚結構，鉸鏈中間厚度H ＜兩側厚度H1，建議H 設計值為2.0～2.3 mm，H1 設計值為2.3～2.5 mm（圖4）。

3 儀表板弱化線的設計

3.1 弱化線的位置設計

中間弱化線B 的位置為氣囊安裝框中間位置，詳見圖5及圖1。前后兩端弱化線A 和C 的位置與鉸鏈旋轉中心盡量保持在同一位置，最大偏差J ≤2 mm，且與外側第一根焊接筋的距離K ≤5 mm。若K 值過大，將導致儀表板沿外側第一根焊接筋斷裂而不會沿弱化線斷裂（圖5和圖6）。左右兩側弱化線D、E 的位置為氣囊安裝框側壁邊緣朝外側偏移，偏移值M 為3 ～5 mm，此結構使氣囊安裝框對儀表板弱化部分能起支撐作用，預防儀表板弱化線區域塌陷，詳見圖5及圖7。

3.2 弱化線的尺寸設計

弱化線的寬度和弱化加工工藝有密切聯系，而且針對不同位置的弱化線，弱化線殘留厚度也不一樣。參照圖6及表1。

4 結束語

儀表臺副駕側隱藏式安全氣囊安裝框設計的關鍵因素是鉸鏈旋轉中心、焊接筋和弱化線三者的相對位置關系。以鉸鏈旋轉中心為基準點，根據鉸鏈的運動軌跡特點，逐步確定焊接筋及弱化線的位置。后續的新車型開發應著重校核上述三者的相對位置關系，才能減少氣囊爆破試驗的周期和費用。