客观测试下的汽车安全带收卷器异响问题优化

引言

汽车安全带收卷器作为保障驾乘人员生命安全的核心部件，其异响问题近年来愈发受到关注。在日常使用中，收卷器产生的摩擦、撞击等异常声响不仅破坏驾乘舒适性，还可能引发用户对产品可靠性的质疑。随着汽车消费市场对品质要求的不断升级，有效解决异响问题已成为提升汽车品牌竞争力的重要环节。客观测试凭借其数据化、标准化的优势，能够精确捕捉异响特征，量化分析问题根源，为针对性优化提供可靠支撑。开展基于客观测试的异响问题研究，对推动汽车安全部件技术升级、满足消费者需求具有重要现实意义。

1. 汽车安全带收卷器结构与工作原理

1.1 基本结构

汽车安全带收卷器由外壳、卷簧、锁止机构、棘轮、棘爪、织带导向装置等构成。其中，外壳提供装置的支撑与保护作用；卷簧用于存储和释放织带的回收力；锁止机构可在车辆碰撞或剧烈加减速时将织带锁定，以防驾驶人员大幅度前倾；棘轮和棘爪可触发安全带的锁止功能；织带导向装置可保证织带收放的平稳性。

1.2 工作原理

在驾乘人员佩戴安全带的过程中，用手拉动织带时，卷簧被拉伸，存储弹性势能。将织带松开后，卷簧释放弹性势能，带动卷轴转动，实现织带的收回。车辆正常平稳行驶期间，锁止机构不产生明显作用，织带能自由缩放；一旦车辆碰撞或紧急刹车，加速度传感器检测到异常数据后棘轮、棘爪自动啮合，触发锁止机构，阻止织带释放，限制驾乘人员向前位移，进而起到相应的保护作用[1]。

2. 客观·测试方法与异响分析

2.1 客观测试设备与环境

客观测试主要在半消声室或整车环境舱内开展，用于降低外界噪声干扰。测试设备主要有高精度麦克风、数据采集系统、振动传感器等。其中，麦克风布置在安全带收卷器附近以及驾乘人员耳部位置，负责采集异响信号；振动传感器在收卷器外壳以及关键部件上安装，用于部件振动状况监测。数据采集系统可将传感器采集的声学、振动信号转化成数据信号，由专业软件对其处理分析。

2.2 异响类型与特征

通过实际客观测试发现，汽车安全带收卷器异响主要包括摩擦异响、撞击异响、振动异响 3 个方面。其中，摩擦异响主要是因为部件相对滑动产生，如织带与导向装置、卷簧与外壳内壁等摩擦。在频谱特征上以宽频带噪声为主，频率范围在 100-5000Hz ，可听到“沙沙”的声音。在实际测试当中，出现摩擦异响时，在 1000-3000Hz 频段声压级相比正常状态高 10dB（A）以上。撞击异响主要出现在锁止机构动作或存在松动部件时，主要为内部零件脱落撞击外壳、棘爪与棘轮撞击。此类异响有明显的脉冲特性，频谱中主要为窄带峰值，频率普遍处于 500-2000Hz 之间，可听到“咔嗒”声。实测数据表明，在发生撞击异响时，峰值频率处声压级可达 70dB（A）以上。振动异响主要是因为部件共振或不平衡造成的结果，包括电机运转振动、卷簧振动等。振动异响频率和部件频率有关，频谱上呈现明显的共振峰，可听到“嗡嗡”声。在测试中可以发现，在车速达到一定值时，就开始产生异响，会随着车速、路况等变化[2]。

3. 异响产生的原因与优化措施

3.1 异响产生的原因

3.1.1 材料因素

材料因素主要包括摩擦系数不稳定、材料阻尼性差。在摩擦系数方面，织带与导向装置、卷簧与外壳接触材料摩擦系数波动，会降低摩擦均匀度，进而产生摩擦异响。部分塑料导向装置在不同温湿度条件下，摩擦系数变化波动可达 0.2 以上，容易产生不稳定的摩擦噪声。阻尼性方面，收卷器外壳、内部部件如若采用的材料阻尼性能较差，吸收振动能量性能有限，就会加剧振动传递，产生异响。而使用传统金属外壳的阻尼损耗因子不到

0.03，新型复合材料阻尼损耗因子可达 0.1 以上。

3.1.2 结构设计因素

结构设计因素主要包括装配间隙不合理、共振频率匹配不当。在装配方面，部件间装配间隙过大、过小均会造成异响情况。棘轮、棘爪装配间隙一旦超过 0.5mm ，在锁止期间就可能产生撞击异响；间隙过小则会增大摩擦力造成摩擦异响。在共振频率方面，收卷器内部部件固有频率如若与车辆行驶中的激励频率相近，就会形成共振状况。

3.1.3 制造工艺因素

制造工艺主要包括加工精度低、装配工艺缺陷。在加工精度方面，由于零部件加工尺寸精度误差超标，如导向装置内孔面轮廓度误差达到 0.1以上，织带和导向装置接触不均，造成摩擦异响。在装配工艺方面，若部件安装不到位，例如压铆连接操作时，压铆变形量不足，造成已固定的假象，随着车辆振动导致零件松动产生异响。

3.2 优化措施

3.2.1 结构设计优化

改进部件形状与尺寸，对织带导向装置内表面形状进行优化，采取流线型设计方案，降低织带的摩擦阻力；合理调节棘爪、棘轮的配合间隙，控制在 0.05-0.1mm 之间，这样既能确保有良好的锁止功能，也可降低产生撞击异响的概率。另外，在卷簧、外壳间增设橡胶减振垫，减少振动力传递；收卷器内增设阻尼块，改善部件频率，以免出现共振问题。通常情况下，增设减振装置后，振动异响声压可降低 10dB（A）以上[3]。

3.2.2 改进制造工艺

在制造期间，采用高精度加工设备，严格控制导向装置内孔面轮廓度误差量，最大不得超过 0.02mm ，表面粗糙度 Ra 值控制在 0.8μm 以内，可减少织带摩擦异响。保障装配工艺的规范性、标准性，使用自动压铆设备控制压铆进给量，最大误差控制在 5% 以内；增加装配后的在线检测环节，及时找出装配缺陷问题，并针对性采取整改措施。

3.2.3 提升材料性能

在织带导向装置生产中，可选用新型聚四氟乙烯（PTFE）涂层材料制作，该材料的摩擦系数稳定在 0.1-0.15 之间，有助于降低摩擦异响。将塑料、传统金属的收卷器外壳材料更换为玻璃纤维增强尼龙（GF-PA），该材料的阻尼损耗因子可达到 0.2，有助于降低振动噪声[4]。

3.3 优化效果测试

在采用上述优化方法后，对安全带收卷器进行客观测试，测试条件与优化前方法一致，包括测试工况、测试环境、测试设备等。分别在静态拉伸、动态收放、模拟碰撞锁止等工况下，借助传感器收集声学、振动数据参数，与优化前的数据对比分析，判断优化效果。

结束语

综上所述，汽车安全带收卷器异响问题的解决需综合考量材料、结构、工艺等多方面因素，客观测试是实现精准优化的关键手段。通过优化结构设计、改进制造工艺、选用新型材料等措施，可显著降低异响水平，有效提升产品品质与用户体验。面向未来，应持续探索智能化监测技术在异响实时检测中的应用，结合仿真分析深化异响机理研究，不断完善产品设计与制造体系，推动汽车安全带产品向更高安全性、舒适性方向发展，为汽车行业高质量发展提供有力保障。

参考文献

[1] 汪珊,孔令霞.基于客观测试的汽车安全带收卷器异响问题优化[J].北京汽车, 2021(6):223-225.

[2] 张浩,饶刚,高小清,等.某车型关门时安全带卷收器异响问题分析和优化[J].应用声学, 2024, 43(6):1230-1235.

[3] 王宗稳.某 SUV 安全带支架异响问题研究与优化[J].汽车实用技术,2024, 49(11):60-64.

[4] 朱文斌,许翔,田林,等.汽车安全带卷收器异响问题的研究[J].汽车零部件, 2019(5):88-91.