低温环境对安全带拉出和回卷性能影响研究

王杰,许俊杰,林涛

广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 511434

0 引言

安全带被称为“生命带”，是用户日常驾乘使用中频繁接触的安全件之一[1-3]。整车安全带使用环境多样[4-5]，其中针对温湿度环境，在-30 ℃低温条件下，整车安全带多表现回收变缓。为提升安全带在低温下的使用品质，本文研究环境温度对织带摩擦因数和安全带总成回卷力衰减的影响。试验研究结果对安全带自身结构参数卷簧参数选取和织带编制类型选择，提供一定设计参考依据。

本文首先利用单一变量试验研究同一织带在不同低温的摩擦因数的影响，以及不同编制方式织带在相同低温下摩擦因数的影响，基于试验研究结果提供织带编制参数选取建议。接着开展低温环境对安全带总成回卷力衰减的影响。基于卷簧衰减结果，不同锁舌整车安全带回收表现，为卷簧参数设计选取提供参考建议。

1 低温下织带摩擦系数试验研究

选取两种不同编制方式织带[6],其试验方案见表1,实物图片如图1和图2所示，开展静摩擦和动摩擦因数测量。摩擦试验机如图3所示，试验测量环境温度为25 ℃，环境湿度为50%，试验样件5条新件，试验速度为100 mm/min，静摩擦时间为6 s,试验滑块质量为500 g。

表1 不同温度、不同织带摩擦因数的试验方案

图1 7条纹织带

图2 乱纹织带

图3 摩擦试验机

在-30 ℃温度下及7条纹单投纬织带摩擦因数的测量结果如图4所示。两种不同编制方式织带在不同温度下静摩擦和动摩擦因数的测量结果如图5所示。由图5的试验结果可得出：织带摩擦因数在不同温度下会有所不同，织带摩擦因数不随温度成正比关系。原因在于织带在不同温度下测量，织带表层上水珠及冰晶有差异，织带自身表现软硬度也有所不同。不同编制方式织带在相同温度下摩擦因数表现：Rukaflex双投纬编制织带较7条纹单投纬编制织带摩擦因数要好。原因是Rukaflex织带带单丝纬线，改进和优化织带锁边和调整中央距，使其变得柔软，易于弯曲，将摩擦阻力降低。

图4 在-30 ℃温度下及7条纹单投纬织带摩擦因数的测量结果

图5 两种不同编制方式织带在不同温度下静摩擦和动摩擦因数的测量结果

2 低温下安全带总成回卷力衰减试验研究

安全带所用卷簧为接触型平面涡卷弹簧[2-3]。试验探究低温条件对安全带总成回卷力衰减影响，将新制作的卷收器样件放置在-30 ℃和+25 ℃环境温度下，此两种温度条件下安全带总成在回卷力测试设备上测试拉出力及回卷力，结果如图6所示。

图6 安全带拉出力及回卷力的测量结果

基于图6回卷力测量曲线，选取织带在安全带卷带筒余量400 mm和1 300 mm，测量-30 ℃回卷力较+25 ℃回卷力有一定程度衰减，回卷力衰减约0.3 N。

基于安全带总成在低温下回卷力衰减研究结果，将DLT锁舌和普通锁舌安全带在-30 ℃整车进行搭载验证，DLT锁舌较普通锁舌质量大56 g。织带沿佩戴45°匀速拉出500 mm和1 000 mm分别测量拉出力，沿锁舌垂直方向拉出300 mm测量锁舌回收时间。如图7所示，安全带拉出力低温环境较常温增加可达3 N。锁舌选取不同，对安全带拉出力无影响，低温环境对安全带回卷影响较大，为兼顾低温使用需求，卷簧规格需区分设计。

图7 DLT锁舌和普通锁舌安全带低温整车回收表现

3 结论

本文研究了低温环境对安全带总成拉出力、回卷力及织带摩擦因数影响，得出了以下结论：

(1)低温条件下，安全带拉出力会增大，安全带回卷力有一定的衰减。基于卷簧低温的衰减表现，依据所选取锁舌类型不同，所选取卷簧规格参数需求差异性设计，以满足整车舒适性使用要求。

(2)在同一温度下，织带编制方式对摩擦因数有影响，Rukaflex双投纬编制织带较普通7条纹单投纬编制织带摩擦因数要低。安全带舒适性匹配设计中，可选用摩擦因数较低的Rukaflex织带作为优化的设计参数。

本文关于低温对安全带拉出及回卷性能影响研究还不够全面和部分要素还未考虑，如织带脏污或耐久后影响，后续需进一步研究。