一種安全帶預緊裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種安全帶預緊裝置，克服了目前安全帶存在反應時間緊迫，反應遲緩，無法達到很好的緩沖吸能效果的問題；主要由安全帶主體、卷收器、電磁作動裝置和信號采集及控制裝置組成；所述卷收器、電磁作動裝置和信號采集及控制裝置均固定在支撐底板上；所述信號采集及控制裝置通過導線和所述電磁作動裝置中的超級電容相連；所述電磁作動裝置中的大齒輪和所述卷收器中的套筒齒輪嚙合連接；安全帶織帶卷繞在所述卷收器中的卷收套筒上；本實用新型采用測距雷達及單片機控制系統提前檢測并在碰撞之前提前預緊安全帶，從而起到更好緩沖吸能作用并且可重復利用，具有快速響應特性，能最大限度縮短乘員身體空行程距離。
【專利說明】一種安全帶預緊裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種安全帶預緊裝置，具體涉及一種可提前預緊從而起到更好緩沖吸能作用并且可重復利用的安全帶預緊裝置。
【背景技術】
[0002]目前出現的幾種安全帶裝置:爆燃式，汽車發生碰撞時爆炸產生的氣體在管道內迅速膨脹，壓向所謂的球鏈，使球在管內往前竄，帶動棘爪盤轉，棘爪盤跟軸連為一體，安全帶就繞在軸上。日本一公司近期也設計出一種智能安全帶，急打方向盤及發生側滑時，該裝置則會收緊安全帶增強對乘車者的約束。當然還有已普遍使用的三點式機械安全帶和改進的電動安全帶，復合敏感緊急鎖緊式等。但是，縱觀目前這些安全帶，他們的作用過程均如下:首先是汽車碰撞，進而傳感器感知碰撞信號，最后碰撞信號控制執行機構(安全帶)進行動作。目前安全帶主要是在碰撞之后依據較大的加速度感知并判斷碰撞進而控制安全帶動作，而且多采用爆燃式，因此存在兩個明顯的缺點:其一，目前安全帶存在空行程，由于目前安全帶是在碰撞之后感知碰撞信號，從碰撞開始到安全帶預緊需要一段間歇時間，在這段時間內，由于慣性導致乘員前傾及安全帶空行程，因此安全帶不但起不到吸收乘員動能的作用，而且在一些場合會使安全氣囊無法正常發揮作用，從而造成更大的人身傷亡；其二，目前安全帶多采用爆燃式，不但會造成一定程度的環境污染，而且無法重復利用，在誤爆燃之后除非重新更換爆燃劑否則無法繼續利用，因此在多數場合會無法起到適當保護作用，除此危險爆燃劑在多數場合對乘員也是一種安全隱患。由于碰撞時間極短(約200ms)，因此不難發現目前安全帶存在致命的缺點:反應時間緊迫，反應遲緩，無法達到很好的緩沖吸能效果。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是克服了目前安全帶存在反應時間緊迫，反應遲緩，無法達到很好的緩沖吸能效果的問題，提供了一種安全帶預緊裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型是采用如下技術方案實現的，結合附圖做如下說明:
[0005]一種安全帶預緊裝置，主要由安全帶主體、卷收器、電磁作動裝置和信號采集及控制裝置組成，所述電磁作動裝置、信號采集及控制裝置均固定在支撐底板4上；所述電磁作動裝置主要由為電磁線圈供電的超級電容6、電磁線圈通電后運動且帶動連桿7的一端繞連桿支柱5轉動的移動鐵芯13、連桿7的另一端帶動的齒條8、與齒條8嚙合連接的小齒輪9和與小齒輪9 一體的大齒輪10組成；連桿7的一端與所述移動鐵芯13通過I號滾動軸承活動連接，連桿7的另一端與齒條8通過2號滾動軸承活動連接；所述信號采集及控制裝置由固定在汽車車體前保險杠上的毫米波雷達、單片機系統、均固定在汽車儀表盤附近的報警裝置和液晶顯示器組成；所述信號采集及控制裝置通過導線和電磁作動裝置中的超級電容6相連。[0006]技術發案中所述電磁線圈設為I號電磁線圈11和2號電磁線圈12,1號電磁線圈11和2號電磁線圈12均固定在支撐底板4帶階梯的長邊一側；所述連桿支柱5與支撐底板4固定連接，所述連桿7和連桿支柱5之間通過3號滾動軸承活動連接，連桿7以連桿支柱5為中心自由轉動；所述超級電容6固定在連桿7 —側的支撐底板4上,為I號電磁線圈
11、2號電磁線圈12供電；小齒輪9和大齒輪10位于超級電容6對側的支撐底板4上，且通過4號滾動軸承與支撐底板4活動連接；所述齒條8位于I號電磁線圈11和2號電磁線圈12對側的支撐底板4上，支撐底板4上設有導向槽，齒條8沿著導向槽在支撐底板4上滑動。
[0007]技術發案中所述毫米波雷達實時監測本車與前方障礙物的車距，將采集到的距離信號傳遞給單片機系統中的單片機；報警裝置、液晶顯示器均通過導線與單片機相連。
[0008]技術發案中所述卷收器固定在支撐底板4上，卷收器由卷收套筒15和支架14組成；卷收套筒15為圓柱形結構件，兩端各設有高度為15-20_圓柱體；套筒齒輪16是卷收套筒15 —端圓柱體經過滾齒加工出來，且在該端中心處設有IOmm內孔；套筒齒輪16和電磁作動裝置中的大齒輪10嚙合連接；套筒齒輪16中的內孔與5號滾動軸承外圈固定連接，5號滾動軸承內圈與支架14上的支柱23固定連接；卷收套筒15上對應套筒齒輪16的另一端與6號滾動軸承內圈固定連接，6號滾動軸承外圈固定在支架14上。
[0009]技術發案中所述I號電磁線圈11和所述2號電磁線圈12相隔30mm—35mm。
[0010]技術發案中所述安全帶主體包括兩個結構相同的安全帶織帶1、1號織帶固定片20,2號織帶固定片21、3號織帶固定片22、鎖舌2和鎖扣3 ；1號織帶固定片20和2號織帶固定片21 —端分別與安全帶織帶I固定，另一端分別與座椅固定連接；3號織帶固定片22一端與安全帶織帶I固定，另一端固定在卷收套筒15上；鎖舌2和鎖扣3分別與安全帶織帶I固定，鎖舌2和鎖扣3起固定、解脫乘員作用；兩個結構相同的安全帶織帶I的一端通過I號織帶固定片20與2號織帶固定片21與座椅固定連接，2個結構相同的安全帶織帶I的另一端通過3號織帶固定片22固定在卷收套筒15上，當卷收套筒15轉動時安全帶織帶I纏繞在卷收套筒15上。
[0011]與現有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0012]1.本實用新型采用測距雷達及單片機控制系統提前檢測并在碰撞之前提前預緊安全帶，縮小了乘員身體空行程距離，解決了目前安全帶空行程的缺點。
[0013]2.目前應用較多的爆燃式安全帶需要定期更換且不可重復利用，而本實用新型是基于電磁控制的安全帶預緊裝置可以反復使用；誤判之后，在不用更換爆燃劑的情況下可
重復利用。
[0014]3.目前應用較多的爆燃式安全帶需要定期更換且不可重復利用，而本實用新型采用了基于電磁控制的安全帶預緊裝置，其可以反復使用；誤判之后，在不用更換爆燃劑的情況下可重復利用。
[0015]3.本實用新型采用超級電容及電磁鐵作為做動裝置，具有快速響應特性，能最大限度縮短乘員身體空行程距離。
[0016]4.由于本實用新型所述的安全帶預緊裝置在汽車碰撞之前可以將安全帶進行預緊，從而在汽車碰撞時安全帶可以隨乘員慣性稍有前傾，一方面可以增加碰撞時的緩沖吸能行程，更好的避免對乘員的強烈沖擊，另一方面也不會影響安全氣囊的正常發揮。【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0018]圖1是安全帶主體結構的軸測投影圖；
[0019]圖2是卷收器中卷收套筒15的軸測投影圖；
[0020]圖3是電磁作動裝置結構組成的軸側投影圖；
[0021]圖4是所述的安全帶預緊裝置整體結構組成的軸測投影圖；
[0022]圖5是信號采集及控制裝置中的單片機連接關系的示意框圖；
[0023]圖6是所述的安全帶預緊裝置工作原理的流程框圖。
[0024]圖中:1.安全帶織帶，2.鎖舌，3.鎖扣，4.支撐底板，5.連桿支柱，6.超級電容，
7.連桿，8.齒條，9.小齒輪，10.大齒輪，11.1號電磁線圈，12.2號電磁線圈，13.移動鐵芯，14.支架，15.卷收套筒，16.套筒齒輪，17.超級電容接線柱，18.1號電磁線圈接線柱，19.2號電磁線圈接線柱，20.1號織帶固定片，21.2號織帶固定片，22.3號織帶固定片，23.支柱。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型作詳細的描述:
[0026]一種安全帶預緊裝置，主要由安全帶主體、卷收器、電磁作動裝置和信號采集及控制裝置組成。
[0027]參閱圖1，所述的安全帶主體包括有兩根結構相同的安全帶織帶1、1號織帶固定片20、2號織帶固定片21、3號織帶固定片22、鎖舌2與鎖扣3。
[0028]2根結構相同的安全帶織帶I為細扁條狀，為標準件，要有一定的強度和耐磨性。I號織帶固定片20、2號織帶固定片21與3號織帶固定片22為三角形，合金鋼制作，要求具有一定強度。鎖舌2和鎖扣3為方形，合金鋼制作，要求有一定強度。I號織帶固定片20、2號織帶固定片21、3號織帶固定片22、鎖舌2、鎖扣3都與安全帶織帶固定連接，且I號織帶固定片20、2號織帶固定片21另一端與座椅固定連接，3號織帶固定片22另一端固定在卷收套筒15上。鎖舌2、鎖扣3主要作用是在正常駕駛狀態下能夠將乘員固定在座椅的正確位置，而在事故發生之后，可以解開安全帶讓乘員脫離座椅。
[0029]參閱圖2，卷收器包括卷收套筒15與支架14 ；
[0030]所述的卷收套筒15為圓柱形結構件，由一個棒料車削加工成型,每端留有高度為15?20mm圓柱體。套筒齒輪16是其中一端圓柱體經過滾齒加工出來，且在該端面的中心處設置有IOmm深的內孔。安全帶織帶I的一端纏繞在卷收器中卷收套筒15的中間位置處。套筒齒輪16中的內孔與5號滾動軸承外圈固定連接，5號滾動軸承內圈與支架14上的支柱23的上端固定連接，卷收套筒15另一端的圓柱體與6號滾動軸承內圈固定連接，6號滾動軸承外圈鑲嵌在支架14上為固定連接。綜上所述，卷收套筒15通過5號滾動軸承、6號滾動軸承與支架14轉動連接，可在支架14上轉動。
[0031]參閱圖3，電磁作動裝置包括連桿支柱5、超級電容6、連桿7、齒條8、小齒輪9、大齒輪10、1號電磁線圈11、2號電磁線圈12、移動鐵芯13、超級電容接線柱17、1號電磁線圈接線柱18和2號電磁線圈接線柱19。[0032]I號電磁線圈11，2號電磁線圈12，移動鐵芯13，超級電容6為購買的標準件。連桿支柱5和連桿7為45號鋼棒料車削加工。齒條8為45號鋼加工，首先車削成方條、銑出一端的方槽，之后通過滾齒原理加工出齒條。小齒輪9和大齒輪10由同一個45號鋼棒料依據滾齒原理加工，首先車削出階梯狀圓柱，其次滾出齒形。
[0033]I號電磁線圈和2號電磁線圈緊固在支撐底板4帶階梯的長邊一側，且兩個電磁線圈相隔30mm?35mm。豎直設置的連桿支柱5的底端與支撐底板4固定連接,連桿7和連桿支柱5之間是通過3號滾動軸承轉動連接，連桿7以連桿支柱5為中心可以自由轉動。超級電容6固定在連桿7左側的支撐底板4上。小齒輪9和大齒輪10是一個整體，豎直地安裝在連桿7右側的(即位于超級電容6對面的)支撐底板上，且通過4號滾動軸承與支撐底板4轉動連接，連桿7的一端與移動鐵芯13通過I號滾動軸承轉動連接，另一端與齒條8通過2號滾動軸承轉動連接。齒條8安裝于I號電磁線圈11對側的支撐底板4上，支撐底板4上設置有沿支撐底板4縱向的導向槽，齒條8沿著導向槽可在支撐底板4上左右方向滑動。
[0034]超級電容6為I號電磁線圈11與2號電磁線圈12供電，I號電磁線圈11與2號電磁線圈12通電后依據電磁效應原理帶動移動鐵芯13運動，移動鐵芯13將自己的運動轉換為連桿7繞連桿支柱5的轉動，連桿7的另一端則帶動齒條8移動。齒條8與小齒輪9嚙合連接，齒條8將自己的移動轉化為小齒輪9的轉動。
[0035]I號電磁線圈11與2號電磁線圈12是電磁作動裝置的核心部分，由最新的電磁技術及我們的電磁力實驗可知比較小的I號電磁線圈11與2號電磁線圈12就可以產生足夠大的力來預緊安全帶，因此具有較大的可行性。超級電容6具有快速響應瞬間產生大電流等特性，能夠使移動鐵芯13瞬時產生較大的電磁力，及時將安全帶預緊。電磁作動裝置在單片機控制下起到提前預緊安全帶的作用。超級電容接線柱17引出兩根導線，其中一根與I號電磁線圈接線柱18相連，另一個與2號電磁線圈接線柱19相連。從單片機輸出的信號控制超級電容6，當為重度危險時，則單片機控制超級電容6給I號電磁線圈11或2號電磁線圈12提供順時強大電流，進而使移動鐵芯13運動并傳給齒條8與小齒輪9，通過齒條8與小齒輪9放大位移及加快響應之后使卷收器卷收安全帶。
[0036]參閱圖4，卷收器通過支架14上的支柱23的下端固定安裝在支撐底板4上，支柱23的回轉軸線與支撐底板4垂直，電磁作動裝置中大齒輪10與卷收器中的套筒齒輪16相嚙合。2個結構相同的安全帶織帶I的一端通過I號織帶固定片20與2號織帶固定片21與座椅固定連接，兩個結構相同的安全帶織帶I的另一端通過3號織帶固定片22固定在卷收套筒15上，當卷收套筒15轉動時安全帶織帶I可纏繞在卷收套筒15上。
[0037]參閱圖5，信號采集及控制裝置包括毫米波雷達，報警裝置(警鳴器)，單片機系統，液晶顯示器，且以上各零部件均為購買的標準件。毫米波雷達固定在汽車車體前保險杠上，實時監測本車與前方障礙物的車距，并且將采集到的信號傳遞給單片機，毫米波雷達具有采集精度高、時間響應快、抗干擾性強等優點。單片機系統由單片機、電源導線組成，是信號控制部分核心。毫米波雷達將采集到的距離信號實時傳給單片機，單片機通過本身內部的程序將距離信號進行處理，并判斷汽車與前方障礙物是否會發生碰撞，若發生碰撞，則進一步判斷是處于輕度危險還是重度危險范圍之內，如果處于輕度危險范圍內則只進行預警提示；如果處于重度危險范圍之內，則單片機輸出控制信號使電磁作動裝置能夠在汽車發生碰撞之前提前預緊安全帶。信號處理模塊是單片機的核心，主要是根據汽車的最大加速度原理進行編寫程序。當由單片機檢測到的車與前方障礙物距離小于臨界距離(臨界距離是以最大加速度減速時仍然會發生碰撞時的最大距離)時，則判斷會發生碰撞(但不一定必然碰撞)。為了避免誤判，引入危險系數(危險系數是一個大于I的數，且危險系數經過試驗和理論分析得到)的概念，臨界距離除以危險系數得到重度危險臨界距離(也就是必然碰撞的臨界距離)。
[0038]綜合以上介紹的四部分裝置，信號采集及控制裝置通過導線和電磁作動裝置中的超級電容6相連，控制超級電容是否為電磁線圈供電。電磁作動裝置通過大齒輪10和卷收器中的套筒齒輪16嚙合連接。卷收器和安全帶主體通過安全帶織帶I相連，安全帶織帶I卷繞在卷收器中的卷收套筒15上。
[0039]本實用新型所述的一種安全帶預緊裝置的工作原理:
[0040]參閱圖6:毫米波雷達實時監測本車和前方障礙物的距離和本車的車速，當本車和前方障礙物距離處于輕度危險距離之內時，單片機發出輕度危險信號提醒駕駛員進行減速，當本車和前方障礙物距離處于重度危險距離之內時，則單片機發出控制信號使超級電容6為I號電磁線圈11或2號電磁線圈12供電進而使移動鐵芯13產生動作迅速將安全帶主體進行預緊。移動鐵芯13的位移通過連桿7進行放大并且通過齒條8、小齒輪9與大齒輪10轉換成卷收套筒15的轉動，從而使安全帶主體在汽車碰撞之前(提前約1000ms)預緊。在汽車碰撞瞬間(約200ms)，安全帶主體可以隨著乘員本身的強大慣性力稍微前傾，與目前安全帶相比不但不會給乘員相反地巨大約束力反而減小了對乘員的拉力，因此能避免目前安全帶由于拉力過大導致乘員骨折的缺點。預緊信號來自于毫米波雷達和單片機，并且是在汽車碰撞之前完成，因此一方面電磁式代替爆燃式可以解決爆燃式中諸如污染環境、無法重復利用、存在安全隱患等問題，另一方面我們通過毫米波雷達提前感知碰撞信號(在碰撞前感知，比爆燃式提前約1000ms)然后控制安全帶主體在碰撞之前進行預緊，從而安全帶主體可以在碰撞時進行緩沖達到更好的吸能效果。
【權利要求】
1.一種安全帶預緊裝置，主要由安全帶主體、卷收器、電磁作動裝置和信號采集及控制裝置組成，其特征在于: 所述電磁作動裝置、信號采集及控制裝置均固定在支撐底板(4)上；所述電磁作動裝置主要由為電磁線圈供電的超級電容(6)、電磁線圈通電后運動且帶動連桿(7)的一端繞連桿支柱(5)轉動的移動鐵芯(13)、連桿(7)的另一端帶動的齒條(8)、與齒條(8)嚙合連接的小齒輪(9)和與小齒輪(9) 一體的大齒輪(10)組成；連桿(7)的一端與所述移動鐵芯(13)通過1號滾動軸承活動連接，連桿(7)的另一端與齒條(8)通過2號滾動軸承活動連接; 所述信號采集及控制裝置由固定在汽車車體前保險杠上的毫米波雷達、單片機系統、均固定在汽車儀表盤附近的報警裝置和液晶顯示器組成； 所述信號采集及控制裝置通過導線和電磁作動裝置中的超級電容(6 )相連。
2.按照權利要求1所述的一種安全帶預緊裝置，其特征在于: 所述電磁線圈設為I號電磁線圈(11)和2號電磁線圈(12), I號電磁線圈(11)和2號電磁線圈(12 )均固定在支撐底板(4 )上；所述連桿支柱(5 )與支撐底板(4 )固定連接，所述連桿(7 )和連桿支柱(5 )之間通過3號滾動軸承活動連接，連桿(7 )以連桿支柱(5 )為中心自由轉動； 所述超級電容(6)固定在連桿(7) —側的支撐底板(4)上,為I號電磁線圈(11)、2號電磁線圈(12)供電；小齒輪(9)和大齒輪(10)位于超級電容(6)對側的支撐底板(4)上，且通過4號滾動軸承與支撐底板(4)活動連接；所述齒條(8)位于I號電磁線圈(11)和2號電磁線圈(12)對側的支撐底板(4)上，支撐底板(4)上設有導向槽，齒條(8)沿著導向槽在支撐底板(4)上滑動。
3.按照權利要求1所述的一種安全帶預緊裝置，其特征在于: 所述毫米波雷達實時監測本車與前方障礙物的車距，將采集到的距離信號傳遞給單片機系統中的單片機；報警裝置、液晶顯示器均通過導線與單片機相連。
4.按照權利要求1所述的一種安全帶預緊裝置，其特征在于: 所述卷收器固定在支撐底板(4)上，卷收器由卷收套筒(15)和支架(14)組成；卷收套筒(15)為圓柱形結構件，兩端各設有高度為15-20mm圓柱體；套筒齒輪(16)是卷收套筒(15)—端圓柱體經過滾齒加工出來，且在該端中心處設有IOmm內孔；套筒齒輪(16)和電磁作動裝置中的大齒輪(10)嚙合連接； 套筒齒輪(16)中的內孔與5號滾動軸承外圈固定連接，5號滾動軸承內圈與支架(14)上的支柱(23)固定連接；卷收套筒(15)上對應套筒齒輪(16)的另一端與6號滾動軸承內圈固定連接，6號滾動軸承外圈固定在支架(14 )上。
5.按照權利要求2所述的一種安全帶預緊裝置，其特征在于: 所述I號電磁線圈(11)和所述2號電磁線圈(12)相隔30mm—35mm。
6.按照權利要求1所述的一種安全帶預緊裝置，其特征在于: 所述安全帶主體包括兩個結構相同的安全帶織帶(1)、1號織帶固定片(20)、2號織帶固定片(21)、3號織帶固定片(22)、鎖舌(2)和鎖扣(3); 兩個結構相同的安全帶織帶(1)的一端通過I號織帶固定片(20)與2號織帶固定片(21)與座椅固定連接，兩個結構相同的安全帶織帶(1)的另一端通過3號織帶固定片(22)固定在卷收套筒(15)上，當卷收套`筒(15)轉動時安全帶織帶(1)纏繞在卷收套筒(15)上。
【文檔編號】B60R21/0134GK203511569SQ201320526016
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】張光攀, 史紅玉, 楊瓊, 楊宏, 李鵬輝, 董偉, 劉忠石 申請人:張光攀