前言

世界上各国、各地区对于道路车辆的分类与定义标准不尽相同，但是标准总体架构大致相同，GB/T15089- 2001《机动车辆与挂车分类》对于M1 类车辆定义如下：包括驾驶人座位在内，座位数不超过九座的载客车辆。同时，最大总质量不超过3 500 kg的M1类车辆， 也可以称为轻型汽车。由此可见，日常家用轿车就属于这一范畴。

GB14166-2013《机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和ISOFIX 儿童约束系统》中对各类车辆应配备何种安全带与卷收器，附录 N 中有明确规定（表1）。其中，对于M1类车辆，前向乘坐位置对于安全带型号的最低要求是Ar4 m，见表1描述，即M1类车辆前向乘坐位置应当最低配备复合敏感紧急锁止式卷收器的三点式安全带。

复合敏感紧急锁止式卷收器的工作特点是：触发安全带锁止器工作的信号可以是车感锁止机构（车体变化加速度、车体倾斜的角度），可以是带感锁止机构（织带拉出的加速度），也可以是二者复合触发而锁止。为了实现这个功能，卷收器总成结构中必须配备敏感组件（敏感球、敏感座、敏感爪），如图1所示，可以检测车辆加速度、织带被抽出加速度、车辆行驶状态等，实现车感、带感、角感功能。 

综上GB/T15089-2001、GB14166-2013、复合敏感性的定义，我们得知，M1类车辆必须配备三点式安全带，三点式安全带又必须配备有敏感组件。众多车辆实际调查表明，整车在不同路况下，敏感组件发出的异响带给人的主观感受却不一致。但为了满足法规要求，敏感组件又是不可或缺的部件。因此，探究汽车安全带敏感组件的异响优化方法就显得尤为重要。

导致敏感组件异响的各种动态路况

在整车项目开发实际过程中，车辆下线后，需要经过一系列的静态、动态检测过程。除了大型试车场对车辆性能和舒适性做综合验证评估外，在整车制造厂，通常也会设置一些快速检测路况。其中，小坏路动态检测路况有GDS Bump Track（面包路）、GDS Rope Track（绳子路）、Rumble Strips （搓板路）、Belgian Pave（比利时路）、Twist Ditches（扭曲路），长度分别为15 m、15 m、48 m、54 m和30 m，对应驾驶速度分别为 10 km/h、15 km/h、20 km/h、20 km/h和10 km/h。例如，检测过程为：一辆车从一处进入，依次驶入A-B-C路段，C路段结束后，驶入右侧拐弯掉头区域，然后驶入 D-E路段，结束后从另一处驶出。另外，还有大段高速路、碎石路等距离更长的路况。这些路况检测对整车新项目启动性能验证、量产车型性能评估都起着至关重要的作用。 

实践调查分析表明，汽车敏感组件异响在以上小坏路路况中均有出现，而在大段碎石路（长度约200 m、速度约40 km/h）路况下更为明显，究其原因是碎石路距离长、速度快和胎噪大，敏感球在敏感座内部晃动量较大，与车身钣金空腔产生共振，从而导致传到人耳的噪声更大，听起来格外刺耳敏感。 

汽车安全带敏感组件异响优化方法研究

整车销售市场是面对世界所有区域、所有驾驶工况的，安全带卷收器敏感组件异响声音的大小直接关系到乘车舒适性，甚至影响到客户再次购车的选择倾向。通过整车2 款车型的敏感组件异响对比分析验证、安全带子系统改进前后噪声试验验证、噪声改进方案成本/有效性实车对比验证，得出三种优化方法：调整优化安全带安装位置、增加 damper arm 零件匹配卷收器敏感组件、粘贴隔声材料隔绝安全带敏感组件噪声以降低与车身钣金空腔产生共振的频率。这三种方法， 可以说从不同的角度，减少或避免敏感组件晃动产生的异响，从而降低项目启动风险，保证工程质量，提高客户满意度，为乘客带来更舒适的出行体验。

1.调整优化安全带安装位置

大客车、轿车和SUV 等不同类型的车辆，前排、二排及三排等不同位置的安全带，其安装位置也各不相同，而 M1 类车辆在工厂生产启动阶段，会分多个造车节点来验证前期开发是否有缺陷，也正是在这个环节， 安全带卷收器敏感组件异响问题会得到充分验证和讨论。此时，其安装位置通常已经布置完毕，有关整车碰撞试验也已完成，迫于上市时间的压力，已不可能再进行调整安全带安装位置的任何操作。 

在某整车厂中存在同是三厢轿车的2款车型（图2、图 3）。因后排安全带安装位置不同，在项目PPV、Non-Salable、Salable 开发造车这3个过程中，各收集了60辆车的碎石路路况检测数据，来进行对比分析。其分析过程为： 

1）每组人员共4人（驾驶人1人、前排乘员1人、后排乘员2人），共需6组人员，每组人员分别评价每款车型的10辆车。

2）驾驶每辆车行驶在大段碎石路（长度约200 m、速度约 40 km/h）路面上，来回共计4次，动态测试中，驾驶人负责开车并给出驾驶人对后排敏感组件异响的感受评分，后排左右每人负责仔细甄别所在一侧敏感组件噪声的大小并给出感受评分，负责记录并给出前排乘员对于后排敏感组件异响的感受评分。

3）评分标准：数字1～10，逐级递减；10级—无异响；9级—轻微能听到异响；8级—能听到的异响；7级—明显但不令人反感的异响；6级—明显但可以忍受的异响；5级—不可接受的异响；4级—令人反感的异响；3级—令人讨厌的异响；2级—极其令人讨厌的异响；1级—无法忍受的异响；6 级即为当前项目开发定义的可接受状态。 

4）汇总这2款车型各60辆车的评分总和，计算每款车型的平均分，并根据不同位置判断对于安全带敏感组件异响的接受程度，最终得出一个相对公正合理的结论。 

通过这2款车型60辆车的异响评分可以看出，同一辆车内，前排/后排乘坐位置对后排安全带敏感组件异响的感受程度差约为4个分值，位置越近，感受也越明显，异响分值也就越低。而横向对比来看，因图2、图3示意的这2款车型安全带安装位置不同，高低Z方向上，以安全带安装点的Z向坐标来看，图2相比图3要高190 mm（图4），也就是安全带敏感组件到人耳的距离要近190 mm，显然，图2这款车型的异响带给人的主观感受要比图3更为强烈，约差2～2.5个分值。

图4  安全带安装点位置对比图

这 2 款车型的异响对比分析充分表明：在车辆开发的前期阶段，进行整车布置时，通过调整优化安全带的安装位置，数模模拟敏感组件距离人耳的距离，再经CAE分析，以预测评估异响带给客户的主观感受程度。在距离较近时，做到在不影响整车性能的前提下， 通过调整安全带安装位置，使得敏感组件远离人耳，可以有效地降低安全带敏感器组件异响带给人的主观抱怨。 

2.增加 Damper arm 匹配安全带敏感组件

GB14166-2013《机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和 ISOFIX 儿童约束系统》中明确提到： M1类车辆必须配备复合敏感型的紧急锁止式（也称为4型）卷收器，而对于这种卷收器，必须满足以下条件： 

1）当车辆减速度达到 0.45 g

(g = 9.81 m/s2)时， 卷收器应锁止。 

2）在织带拉出方向上测量织带的加速度值小于0.8  g，卷收器不得锁止；加速度不小于 2.0 g 时，卷收器应锁止。 

3）当敏感装置在其制造厂规定的安装位置向任意方向倾斜 12°或以下时，卷收器不得锁止；而倾斜大于27 °时，卷收器应锁止。

随着安全带技术的发展，工程开发人员在满足国标对于4 型卷收器要求的前提下，也在逐步研发新产品以更好地匹配敏感组件以解决异响问题。Damper arm下端安装在卷带筒轴头上，上端臂位于敏感爪和分离轮中间（分离轮为安全带内部组成零件之一）。 

其工作原理为：在车辆正常行驶、安全带正常佩戴使用的情况下，Damper arm 向下与敏感爪接触，敏感爪处于闭合状态，敏感球停止运动。这时，既没有敏感球晃动的声音，也没有敏感爪与分离轮啮合的声音，整个敏感组件都不会产生异响；而在织带快速拉出、车辆急加速或减速、车辆倾斜等突发情况下，Damper arm 向上脱离敏感爪，敏感爪处于打开状态，敏感球实现自由运动。这时，敏感组件必须起作用，以满足 GB14166 要求的带感、车感和角感功能。

接下来，对增加Damper arm 的安全带零件进行完整的振动噪声试验，来实践验证Damper arm对敏感组件异响所起的作用。 

（1）振动噪声试验准备及方法

准备6 组某项目的复合敏感型紧急锁止式安全带，并对其样品编号为1～6。准备噪声试验所需仪器夹具： 传声器前置放大器、工作标准传声单元、动态信号分析仪、噪声振动台、加速度传感器等设备。 

振动噪声试验方法，按照GMW14831（Specification for the Seat Belt Component）-3.7.3.1.13-Retractor Vibration Noise 的规范要求，开始振动噪声试验。 

1）使用 ISO532（Acoustics-Method for calculating loudness level） 标准中提到的一种声学评价方法——响度（单位为：sone），作为声音大小的衡量单位；对于安装在钣金上的安全带噪声基本要求为≤ 6.0 sone。 

2）根据 GMW14011（Objective Subsystem/Component Squeak and Rattle Test）提到的吱吱声和嘎嘎声测试方法，使用“Instationary Zwicker Loudness” 方法来检测响度随时间的变化， 然后用“ N10 Zwicker Loudness”方法来对前面得到的时域上的 响度进行取值计算，按照数值从小到大进行排列， 取 90%分位的数值。

3）首先根据振动试验台设备参数，完成试验台可以被加载的区间范围设置，然后使用“断点谱”输入振动试验台。

（2）振动噪声试验过程

1）试验环境温湿度记录: 20.7 ℃，47.1% RH。

2）将编号的6个安全带按照实车角度通过夹具安装到振动台上。

3）用“断点谱”输入频率和加速度，开始测试。

4）整个测试分X、Y、Z三个方向，每个方向分为两个织带预留（保留800 ms和1 700 ms的织带在卷带筒上），传声器放置在距离织带出口约150 mm的位置，测试15 s的响度。

5）用“N10 Zwicker Loudness”方法来对前面得到的15 s上的响度进行从小到大排列，取N10（90%分位的数值）作为评价结果，并分析记录。 

（3） 振动噪声试验结果

增加Damper arm 前，测得 6 组安全带振动噪声值，均小于7 sone。增加Damper arm 后，测得6组安全带振动噪声值，均小于5 sone。 

通过试验数据可以看出，增加Damper arm 后，X、Y、Z 三个方向上均降噪明显。X方向上，噪声相对下降约55%～65%；Y 方向上， 噪声相对下降约

68%～82%；Z方向上，噪声相对下降约28%～45%。

（4）应用总结 

通过试验结果可以得出，Damper arm 以改变声音来源的方式解决了敏感组件异响问题，可以消除约50%的噪声，这是一种直接了当、非常有效的方法。但Damper arm 受卷收器型号、安装角度、安装位置等条件的诸多限制，要想整车项目普及使用还需要依据工程开发实际情况，并做出更多的实践验证。 

 3.粘贴隔声材料以隔绝安全带敏感组件噪声

在整车开发过程中，有很多为了解决异响而增加的隔声措施，例如，在前围设置一块一定厚度/克重的隔声垫，在车身翼子板增加一片隔声垫，以减少发动机舱的噪声传到驾驶座舱，从而提升客户的驾驶体验。对于安全带来说，项目开发前期的各个造车阶段，也会根据实车状态下，敏感组件的异响严重程度、整车共振频率等因素，以改变声音传播介质的方式，在敏感组件周边局部粘贴消声棉、毛毡条、丁基胶片，或者是大包围的海绵块，来隔绝敏感组件发出的声音。各种方案示意、描述如图5所示。 

图5  隔音材料选择方案表述

图5所示的隔声材料选择方案描述了多个新开发项目的实车验证，表明以上方案成本排序为：方案1>方案2>方案3>方案4/方案5/方案6。方案1成本最高，方案2、方案3原理基本一致，但通常成本上，方案 2>方案 3，方案4、方案5和方案6原理基本一致，成本上相对其他方案最低，不同方案间的悬殊较小。而从降低异响效果来看，其排序也基本一致：方案1>方案2/方案 3>方案4/方案5/方案 6，方案2、方案3原理基本一致，降低异响效果差异不大，但丁基胶容易产生污染， 报废率比较高，因此，通常会选择外观较好的方案 2， 方案4、方案5和方案6由于使用面积小，对于改善异响效果并不明显。 

综上，考虑到成本及降低异响效果，方案1可以完全隔绝噪声，应用至高端车型，方案2、方案3可以单独使用，或者和方案4、方案5和方案6搭配使用，来降低直至消除异响抱怨。在探讨敏感组件异响优化措施时，可根据项目成本及方案的有效性选择最佳方案。 

结束语

本文基于现有M1类车辆必须配备复合敏感紧急锁止式卷收器的三点式安全带这一要求，介绍了导致安全带敏感组件异响的各种动态路况，引出汽车安全带敏感组件异响这一课题存在很大研究优化的价值，然后以某整车厂项目开发实践为契机，通过不同车型对比分析、安全带零件自身性能改进、改变噪声传播介质等方式来研究改善。试验和实车验证结果表明，调整安全带安装位置、增加 Damper arm 匹配安全带敏感组件、粘贴隔声材料隔绝安全带敏感组件噪声这三种方法能够充分改善异响带给客户的主观感受，进一步提高客户满意度。后续将根据整车工程开发实际情况，进一步开展实车对比验证，并从噪声感受、成本及有效性等角度，建立更完善的分析评价机制，以更具创新的汽车产品和服务，引领智慧出行，开创美好生活。