集成在后排座椅的儿童座椅固定点设计研究

肖光，徐凯，朱小丽（奇瑞汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241009）



集成在后排座椅的儿童座椅固定点设计研究

肖光，徐凯，朱小丽
（奇瑞汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241009）

GB14167-2013中增加了ISOFIX位置及强度要求，其目的是在车辆发生碰撞过程中ISOFIX对儿童座椅起到有效固定，从而降低对儿童的伤害。文章主要通过某项目的设计,介绍相关的设计内容。同时结合CAE分析结果，进一步优化设计。

后排座椅；儿童座椅固定点；设计研究

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.036

CLC NO.: U463Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-115-02

前言

由于研究表明,使用儿童专用的安全装置可以将车祸中宝宝的受伤几率降低约70%左右，我国已推出有关儿童乘员安全的法规。其中ISOFIX（International Standards Organiza tion FIX）是指一种儿童约束系统与车辆连接的一种刚性连接装置，为国际上专门针对儿童安全座椅的标准接口。在GB14167-2013(汽车安全带安装固定点、ISOFIX固定点系统及上拉带固定点)中特别针对ISOFIX固定系统定义了设计及强度要求，以保证在碰撞过程中对儿童座椅的有效固定，降低对儿童的伤害。

本文结合法规要求，在初始环境下，设计布置在座椅上的ISOFIX，并通过CAE分析，进一步优化设计，满足相关要求，从而介绍项目相关的设计经验。

1、布置定义

初始环境为后排采用分体式-4/6分体结构，靠背下端转轴固定在侧围钣金上，靠背上端采用靠背锁结构，骨架初步完成布置。

根据GB14167中定义所有M1类车辆至少ISOFIX，同时兼顾ADR 34/02中后排每个座位有一个儿童座椅上部固定点，在此次设计中采用后排座椅设计3组ISOFIX，其中二组布置在左侧（60%侧靠背），另一组布置在右侧（40%侧靠背）。

2、上、下部固定点设计

每组ISOFIX包括一个上部固定点，二个下部固定点。

2.1上部固定点设计

上部固定点为一个刚性杆件，采用直径 6mm杆件，考虑为二厢车，布置在座椅靠背后面。

2.1.1布置位置在法规GB14167 内有明确的区域规定，选定法规区域内的绿色区。上固定点的周边安装空间在ADR

34/02 中有明确要求，需满足以下空间：

2.2下部固定点设计

下部固定点为横向水平刚性两个杆件，一般位于靠背和座垫的连接处。

2.2.1杆件尺寸有法规要求

表1　法规对比表

2.2.2杆件沿 Y向布置：同组的二个杆件之间的中心线位置没有法规要求，建议其位于乘座位置的中心线±10mm范围内，选定与H点对称。

2.2.3杆件沿X向布置：两杆件同轴,且每个杆件的中心应位于距H点之后不小于120mm处（水平测量至杆件中心）。同时杆件的中心到Z点（儿童座椅检测模块）的距离＜ 70 mm，设计建议＜ 60 mm，选定距离为60mm。

2.2.4杆件的设计位置任需结合座椅A面，考虑法规的3个角度要求及安装的操作方便性。

3、强度分析

在布置及设计好相关数据后，应用CAE分析的强度情况。

3.1法规要求

3.1.1GB14167内考核ISOFIX的强度试验：前向力（二点拉和三点拉）和斜向力试验。

3.1.2试验方法：对ISOFIX 上的SFAD 施加静态载荷，施加分别为8KN±0.25kN的水平前向力及5kN±0.25kN的斜向力。其中对ISOFIX布置在座椅的需额外施加座椅惯性力（座椅20倍质量的力）。

3.1.3试验要求：加载期间SFAD上X点的位移应不大于 125 mm，允许永久变形和部分开裂。对同一排座椅上的同时使用的所有ISOFIX位置应同时试验。为了提高设计系数，分析目标定义为100mm。

3.2CAE分析

3.2.1运行环境：Ls-Dyna ls971s NCPU=4，假设：分析中材料属性选最小值，不考虑焊接热影响区材料失效。

3.2.2运算目的：考察整车环境下系统试验是否满足标准要求。

3.2.3分析结果：左侧侧向拉位移量169mm和两下固定点前拉位移量120mm超标，有较大风险。

3.3分析及修改方案

3.3.1首先分析受力及变形均最恶劣的左侧靠背，其二点前向的位移量主要的组成：

1）坐垫的预压量，试验前对SFAD施加500N预载荷，坐垫发泡向下塌下，导致SFAD上X点的向前位移，即CAE结果需减去此位移量（修正值），在此次设定18mm。通过对比的座椅单件的CAE及DV试验，修正值合理；

2）ISOFIX杆件自身变形较大，整个转动90°；

3）座椅转轴 L型固定支架变形较大，导致靠背整体向前向上偏移；

4）轮罩钣金在Y方向刚度不足，在X向拉力下产生Y向较大变形。

3.3.2整改方案

整改方案：在ISOFIX杆件上增加加强板，L型支架后方增加焊接板控制弯曲变形，同时缩短力臂，在轮罩支架上增加焊点及修改形状，改善轮罩受力集中情况。

3.3.3再次验证

再次分析CAE及结合DV试验，最终变形量为79mm，满足≤100mm的要求。

4、结论

ISOFIX 设计首先尺寸及布置需要满足GB14167要求，周边安装空间需满足ADR 34/02要求，本文给出相应的设计建议。同时强度需要满足 GB14167要求，文章通过建立ISOFIX的系统模型，提出设计风险点，并针对存在的问题，提出有效地改进方案，建议如下：

1）ISOFIX设计布置位置、设计尺寸等考虑因数见上文详细说明；

2）坐垫的预压量问题，针对试验标准中提及的施加500N预载荷，需在CAE结果需减此位移量（修正值），在可以考虑设定18mm，通过对比的座椅单件的CAE及DV试验，修正值合理；

3）X点的位移应不大于100 mm，提高设计质量。

[1]GB14167-2013.关于车辆座椅、座椅固定装置及头枕方面认证的统一规定.

[2]曹兆友.ISOFIX 固定系统的安全性分析,汽车工程师,2010(1): 46-47.

[3]王培中.ISOFIX固定点强度试验的影响因素研究.中国机械.2014,(23).

The Design study of ISOFIX in the rear seat

Xiao Guang,Xu Kai,Zhu Xiaoli
(Chery automobile Co.,Ltd,Anhui Wuhu 241009)

GB14167-2013 increased the ISOFIX position and strength requirements,The purpose is to effectively fix the ISOFIX to the child seat during the collision of the vehicle.,so as to reduce the damage to the child.This paper mainly through the design of a project,introduces the related design content.At the same time,combined with the results of CAE analysis,further optimization design.

Rear seat; Child seat fixed point; design

U463

A

1671-7988（2016）08-115-02

肖光（1980），男，工程师，就职于奇瑞汽车股份有限公司，从事汽车研发工作。