汽车安全带系统的诊断与修复

学习单元3．5　汽车安全带系统的诊断与修复

学习目标

认识汽车安全带系统的组成及工作原理，掌握安全带系统的诊断与修复方法，能够正确地进行安全带系统的功能检查、汽车安全带收紧器的故障诊断、安全带系统碰撞后的检查和修复、汽车安全带系统元件的更换以及安全带收紧器的报废处理，能够排除汽车安全带系统的故障。

汽车安全带系统是最重要的安全保护设施之一。安全带出现在19世纪后期，最早应用于马车乘员的保护。1964年以后，美国、日本等国家强制在轿车、轻型客车的驾驶座位装备二点式安全带。由于安全带系统具有安全可靠、价格低廉、安装方便等优点，使用范围逐渐扩大，从客车到货车，从轻型车到中型车，从前排座椅到后排座椅，从外侧座椅到中间座椅。发展至今，安全带的结构也越来越复杂，功能越来越强大，保护作用越来越明显，使用安全带可以使碰撞中事故伤亡率降低15%～30%。我国1989年开始试制安全带，1993年7月开始强制使用安全带，目前规定轿车和旅行车的前排乘员必须使用安全带。

3．5．1　汽车安全带系统的认识

汽车安全带系统主要由安全带、安全带收紧器、安全带限力器等组成，与安全气囊系统协同工作。为了进一步提高安全带的保护作用，在一些高级轿车上使用了将安全带和座椅集成在一起的座椅集成式安全带系统（SGS）。安全气囊与安全带、安全带收紧器、安全带限力器配合使用，可以使乘员得到最大保护。

1．安全带

当汽车发生碰撞时，安全带将乘员束缚在座椅上，避免或减轻乘员与车辆之间的二次碰撞，从而减轻人体的伤害程度。

汽车安全带可以分为二点式安全带、三点式安全带和四点式安全带（或称为全背带式安全带），如图3－5－1所示。二点式安全带主要用于轿车后排乘员和货车、大客车乘员，有腰带式和肩带式两种，腰带式安全带绕过胯部，可以限制乘员下躯体的前移；肩带式安全带斜跨前胸，可以限制乘员上躯体的前移。三点式安全带主要用于轿车驾驶员和前排乘员，目前应用最为广泛。四点式安全带主要用于赛车，在汽车发生滚翻时，可以将撞击力更均匀地分散掉，同时还可以将乘客牢牢地固定在座椅上，是保护效果最好的安全带。

图3－5－1　汽车安全带的分类

（a）二点式安全带 （b）三点式安全带 （c）四点式安全带

图3－5－2　汽车安全带的结构

安全带主要由织带、带扣、滑移导向件、卷收器和安装附件等组成，安全带具有肩带和腰带，可以限制乘员下躯体和上躯体的前移。三点式安全带的结构如图3－5－2所示。

安全带与车身骨架之间有3个固定点：即座椅外侧地板固定点、座椅内侧地板固定点和座椅外侧车身支柱上部固定点。肩带和腰带绕过上方固定点的导向板，伸入车身支柱内腔并卷在支柱下端的卷收器内。

1）织带

织带用于固定乘员，并有一定的延伸适应人体运动的变化。织带采用合成纤维织成，宽度约为48mm，厚度1．1～1．2mm，具有足够的强度和良好的耐热、耐磨和阻燃等性能。

2）卷收器

卷收器用于将织带收回并存储，必要时锁紧织带。按其作用不同可以分为无锁式卷收器、自锁式卷收器和紧急锁止式卷收器三种，现在普遍采用紧急锁止式卷收器。

（1）无锁式卷收器：只有在织带全部拉出时才能保持束紧力。

（2）自锁式卷收器：在任意停止拉出位置能够自动锁紧。

（3）紧急锁止式卷收器：正常情况下，织带可以随乘员身体的移动自由伸缩也不松弛，对乘员不起约束作用。当发生碰撞、织带拉出速度达到一定程度时，卷收器通过敏感元件驱动锁止机构锁住卷轴，使织带锁紧，从而将乘员束缚在座椅上。

3）带扣

乘员胯部内侧有一个带扣，带扣用于束缚和解脱安全带。带扣由锁扣和锁舌组成，锁扣与内侧地板固定点相连，锁舌松套在织带上。带扣上有一红色按钮，按下按钮就能解除约束。

4）高度调节器

高度调节器安装在肩部位置，调节安全带以适应不同身高乘员的需要。最新研究表明，坐姿正确时（车顶与乘员头部之间的距离约为一个拳头宽）即可达到最佳安全带高度。宝马BMW车从E65起不再安装安全带高度调节装置。

2．安全带收紧器

在高强度的碰撞中，安全带会被拉长，乘员可能会碰撞车内物件从而造成伤害。此时安全带收紧器立即起作用，通过快速拉紧，使安全带在乘员前移之前回缩一定的长度，减少前移量。与常规的安全带系统相比，拉紧后安全带上的作用力提前提高，而最大作用力则保持在较低的水平，安全带收紧器可显著降低乘员负荷。安全带收紧器安装在座椅左右两侧或左右车门立柱旁边。

安全带收紧器按控制方式不同可以分为电子式和机械式。机械式（M型）安全带收紧器有自己单独的收紧传感器，自成系统，还可以通过安全装置锁定收紧传感器。安全带收紧器与安全气囊可能不同时动作，左右收紧器也可能不同时动作。电子式（E型）安全带收紧器组合在安全气囊系统中，由气囊电控单元控制，与安全气囊协同动作。现在普遍采用电子式安全带收紧器。

安全带收紧器按收紧方式不同可以分为滚珠式、拉索式和转子式。

1）滚珠式收紧器

滚珠式收紧器的结构如图3－5－3所示。当汽车发生碰撞时，气囊电控单元接通收紧器的点火器，引爆气体发生器。气体在管道内迅速膨胀压向钢珠链，钢珠往前窜，带动棘爪盘转动。棘爪盘与轴连为一体，安全带绕在轴上，棘爪盘通过轴收紧安全带。管道末端是一截空腔，用于容留钢珠，当所有的钢珠不能在空腔中移动时，棘爪盘停止转动，安全带停止收紧。

图3－5－3　滚珠式收紧器

2）拉索式收紧器

拉索式收紧器的结构如图3－5－4所示。拉索一端缠绕在鼓轮上，不与轴外表面接触，另一端固定在活塞上。安全带卷绕在轴上。当汽车发生碰撞时，气囊电控单元接通收紧器的点火器，引爆气体发生器。气体在缸筒内迅速膨胀压向活塞，活塞下移，拉动拉索，使鼓轮夹紧轴，轴转动收紧安全带。

图3－5－4　拉索式收紧器

（a）未收紧 （b）收紧

3）转子式收紧器

转子式收紧器的结构如图3－5－5所示。当汽车发生碰撞时，气囊电控单元接通收紧器的点火器，引爆气体发生器。气体推动离合键啮入离合齿轮，使得转子与离合齿轮一起转动，将安全带收紧，当转子转动到尽头时气体从释放孔排出。收紧器作用后，离合键和齿轮得以分离，安全带可以拉出或收回。

图3－5－5　转子式收紧器

（a）未收紧 （b）收紧

注意：安全带收紧器只能工作一次，引爆后必须更换安全带总成。安全带收紧器引爆三次后必须更换安全气囊电控单元。有些车辆座椅上无乘员时，安全带收紧器也会工作。

3．安全带限力器

当安全带收紧器收紧时，安全带施加于乘员身上的拉力会因过大而伤害乘员。当安全带拉力达到预定值时，安全带限力器可限制这一拉力，以此控制施加的拉力，避免拉力过大。安全带限力器按照结构不同可以分为机械式和燃爆式两种。

图3－5－6　安全带限力器

（a）未动作 （b）动作 （c）动作结束

1）机械式安全带限力器

机械式安全带限力器的结构如图3－5－6所示。当汽车发生碰撞时，由于乘员瞬间前移而使安全带张力超过限定值，限力板开始变形，卷筒立即旋转，绕在其上的安全带得以拉出。同时限力板由于变形增大了安全带拉出的阻力。当卷筒转过1．25圈时，限力板两端接触，卷筒停止转动。

2）燃爆式安全带限力器

燃爆式安全带限力器用于驾驶员和前乘员，其结构和工作原理如图3－5－7所示，是一种带有自适应带力限制功能的安全带自动收卷器，借助气体发生器可将高作用力转换为低作用力。与安全气囊以最佳方式配合时，在整个碰撞持续期间可以均匀吸收乘员身体的冲击动能。这样即可使乘员所承受的负荷较低。

图3－5－7　燃爆式安全带限力器

（a）作用力较高时力的走向（第1个阶梯轴） （b）引爆过程 （c）作用力较低时力的走向（第2个阶梯轴）

自适应带力限制装置以一个双级扭力杆（阶梯式轴）为基础。扭力杆由两个左右凸出端、阶梯轴和中部凸出端组成。安全带力通过带身传递到安全带卷轴上。安全带卷轴与一个套管连接，扭力杆位于该套管内。套管上有一个带卡爪的轴环，这些卡爪将扭转力矩传递到扭力杆上。

在第1个阶梯轴内，从带身传递到安全带卷轴的安全带力通过卡爪传递到扭力杆的中部凸出端。如果安全带卷轴相对固定安装的扭力杆扭转，那么其作用力将传递到扭力杆较粗的部分（左侧）。这样即可自动调节较高的作用力。

发生碰撞时将引爆气体发生器并使一个活塞移出，该活塞使控制环转动并借此沿轴向推移轴环。卡爪不再由套管支撑，因此不再将扭转力矩传递到扭力杆的中部凸出端上，而安全带力通过右侧凸出端传递到阶梯轴内，因此带力经过整个扭力杆。由于右侧轴的直径较小，因此扭力杆进一步扭转，从而将作用力降低到较低的水平。

4．座椅集成式安全带系统（SGS）

座椅集成式安全带系统SGS具有以下特征：

（1）所有安全带元件，包括导向点都转移到座椅内，在不带B柱的汽车上，发生碰撞时所有作用力都传递到地板总成内。安全带固定点都连接在座椅框架上，并随座椅调节过程一起移动。头枕和上部安全带导向点依据座椅纵向调节情况自动进行调节。无论座椅位于何处和乘员身材大小，安全带几何尺寸都能自动保证安全带以最佳方式围在乘员身体上。

（2）通过附加的安全带收紧器限制乘员前移，整个布置方案使安全带自由长度降至最低，没有身体下移作用，因此乘员将尽可能早地与车辆同时减速，进一步降低了头部撞击车内部件的危险。

（3）发生碰撞时通过靠背框架和地板总成有目的的变形来提供较大的行程，以预定方式吸收能量，使得碰撞时作用在乘员身体上的加速力通过较长的变形行程降至最低。

因此SGS提供了最安全且最舒适的安全带固定装置，针对尾部和侧面碰撞提供了更好的保护，针对不带B柱的汽车提供了理想解决方案。

3．5．2　别克林荫大道汽车安全带系统的诊断与修复

1．别克林荫大道汽车安全带系统的认识

别克林荫大道汽车安全带系统包括所有座椅的跨肩式惯性卷收型安全带总成、驾驶员和前乘员座椅安全带收紧器、驾驶员安全带开关和安全带警告灯等，驾驶员和前乘员座椅安全带收紧器电路如图3－5－8所示，驾驶员安全带开关电路如图3－5－9所示。

图3－5－8　驾驶员和前乘员的座椅安全带收紧器电路

驾驶员安全带开关位于驾驶员安全带锁扣内，能检测驾驶员安全带的状态，并送至安全气囊系统传感和诊断模块，控制仪表板组合仪表中的安全带警告灯和声音警报器。如果安全带未系紧，仪表板组合仪表将使安全带警告灯点亮约20s或者一直点亮直到安全带系紧为止。如果在灯泡检查后8s内未系紧安全带，则仪表板组合仪表将发出5声蜂鸣声。

2．汽车安全带系统的功能检查

（1）点火开关置于“ON”，在系好以及未系好安全带的情况下，检查并确认安全带警告灯工作正常。

图3－5－9　驾驶员的安全带开关电路

（2）检查肩带导向器，确保安全带平整地位于导向器槽中，安全带不卡滞。

（3）检查并确认安全带锁扣面向内侧且能接近；扣上锁扣，用力拉动安全带检查并确认安全带锁扣保持锁紧；按下锁扣按钮，检查并确认安全带锁扣能够轻易释放，按钮能够正常复位。

（4）将安全带完全拉出，检查并确认安全带未扭绞或扯裂；使安全带缩回，检查并确认安全带能顺畅并完全缩回到卷收器中。

图3－5－10　紧急锁紧式卷收器的功能检查

（5）检查并确认安全带及收紧器的固定连接可靠。

（6）检查紧急锁紧式卷收器的功能：系紧安全带，将车辆缓慢加速到16km／h，然后踩紧制动器，检查并确认在踩紧制动踏板时安全带是否锁紧；如果安全带没有锁紧，拆下安全带卷收器总成，缓慢倾斜安全带卷收器，如图3－5－10所示。检查并确认倾斜度小于或等于15°时安全带可从卷收器中拉出，倾斜度大于或等于30°时则不能从卷收器中拉出；如果安全带卷收器的操作未达到如上所述，则应更换卷收器总成。

3．汽车安全带收紧器的故障诊断

安全带收紧器点火器电路有故障会形成故障码DTC B0015，有关故障码诊断和数据流诊断的方法可以参见别克林荫大道汽车安全气囊系统的故障码诊断方法。

4．安全带系统碰撞后的检查和修复

如果发生了轻微碰撞，且自动保护装置（气囊和安全带收紧器）未展开，保护系统在碰撞中未遭到损坏，则无需更换安全带系统。如果保护系统在碰撞中可能遭到损坏，应进行以下检查和修复：

在碰撞中自动保护装置展开，应更换所有使用过的安全带系统：成人座椅安全带系统、儿童保护装置、婴儿托架、辅助座椅的安全带系统以及儿童保护装置固定接头和上箍带固定装置。

更换任何有扯裂、磨损或损坏部件的安全带系统：成人座椅安全带系统、儿童保护装置以及儿童保护装置固定接头部件。

更换怀疑有故障的安全带系统：成人座椅安全带系统、儿童保护装置、儿童保护装置固定接头部件以及用来固定婴儿托架、儿童保护装置和辅助座椅的任何保护系统。

注意：更换安全带时，务必连同锁扣、导向环和卷收器总成一起更换整个安全带系统。

5．安全带收紧器的报废处理

安全带收紧器的报废处理与安全气囊系统的报废处理方法相同。

案例分析

案例：安全带线束短路，致使安全带警告灯点亮。

车型：2003款庞蒂克Grand Am车。

症状：安全带扣好后，仪表板上的座椅安全带警告灯有时会持续点亮或闪烁。

诊断：据庞蒂克汽车公司介绍，这种故障很可能是因座椅前后移动时，座椅安全带线束与座椅底部基座附近的金属带摩擦，引起线路短路。顺着导线和线束仔细检查，重点检查距锁扣塑料护套约25mm的位置处，发现导线有损坏迹象。

修复：在导线损坏部位用电工胶布进行保护。为避免再次出现相同故障，重新布置线束，避免线束受挤压和摩擦。

分析：由于安全带线束布置不合理，在移动座椅时线束受到了摩擦，造成安全带线束短路，致使安全带警告灯点亮。

测试习题

一、填空题

1．安全气囊与___________、___________、___________配合使用，可以使乘员得到最大保护。

2．汽车安全带可以分为___________、___________、___________，其中___________主要用于轿车驾驶员和前排乘员，目前应用最为广泛。

3．安全带收紧器引爆___________次后必须更换安全气囊电控单元。

4．安全带限力器的作用是：_________________________________。

5．别克林荫大道汽车驾驶员安全带开关位于___________，检测驾驶员安全带的状态，并送至安全气囊系统传感和诊断模块、控制仪表板组合仪表中的_________________________________。

二、判断题

1．腰带式安全带绕过胯部，可以限制乘员下躯体的前移；肩带式安全带斜跨前胸，可以限制乘员上躯体的前移。　　　　（　）

2．紧急锁止式卷收器只有在织带全部拉出时才能保持束紧力。　　　　　（　）

3．最新研究表明，坐姿正确时（车顶与乘员头部之间的距离约为一个拳头宽）即可达到最佳安全带高度，无需安装安全带高度调节装置。　　　　（　）

4．安全带收紧器只能工作一次，引爆后必须更换安全带总成。　　　　　（　）

5．车辆座椅上无乘员时，安全带收紧器不会工作。　　　　（　）

三、问答题

1．什么是座椅集成式安全带系统？

2．请说明别克林荫大道汽车安全带系统的功能检查。

3．请说明别克林荫大道汽车安全带系统碰撞后的检查和修复。

4．请说明别克林荫大道汽车汽车安全带系统元件的更换步骤。