汽车安全带卷收器.pdf

本发明涉及可重复使用的具有预缩紧及拉力限制功能的汽车安全带卷收器。本发明包括卷收筒和预缩紧筒，卷收筒的封闭端位于预缩紧筒内；卷收筒内设有金属杆，金属杆连接安全带；卷收筒内径向上设有密封环，且密封环套在金属杆上；密封环与卷收筒封闭端之间设有剪切增稠流体；预缩紧筒内封闭端设有电磁铁，其开口端内设有触碰式开关，其外壁上设有外置开关，电磁铁通过导线分别连接外置开关和触碰式开关。本发明利用剪切增稠流体的增稠流变特性，并通过结构设计，使汽车安全带卷收器具有预缩紧预拉力限制功能。由于剪切增稠的可逆性，使其可以反复利用，寿命长；其性质稳定，安全可靠，而且可以重复使用，很好地弥补了以前的安全带卷收器的不足之处。

1、  汽车安全带卷收器，其特征在于包括卷收筒(2)和预缩紧筒(3)，卷收筒(2)和预缩紧筒(3)均为轴向一端封闭，另一端开口的筒状，且卷收筒(2)的封闭端位于预缩紧筒(3)内；
所述预缩紧筒(3)内壁上对称设有轴向滑槽(17)，其内封闭端设有电磁铁(11)，其开口端内侧面设有触碰式开关(8)，其外壁上设有外置开关(4)，电磁铁(11)通过导线分别连接着外置开关(4)和触碰式开关(8)；
位于预缩紧筒(3)内的卷收筒(2)外壁中部同一径向上对称设有滑块(16)，所述滑块(16)位于预缩紧筒(3)的滑槽(17)内；与触碰式开关(8)对应的卷收筒(2)外壁上设有凸台，凸台上设有触碰导体(9)，触碰导体(9)上固定安装有弹簧；与电磁铁(11)相对的卷收筒(2)封闭端设有导体块(14)；导体块(14)两侧的卷收筒(2)封闭端分别连接着弹簧(12)，两侧弹簧(12)的另一端分别连接着预缩紧筒(3)；
卷收筒(2)内壁上对称设有轴向滑槽，其内设有金属杆(7)，金属杆(7)的一端连接着安全带(1)；卷收筒(2)内中部径向上设有密封环(13)，且密封环(13)套在金属杆(7)上；密封环(13)内侧与卷收筒(2)封闭端之间的空隙处设有剪切增稠流体(15)；密封环(13)外侧的金属杆(7)上对称设有两块凸卡和两块金属杆滑块(10)，两块凸卡分别连接着两根卷收筒弹簧(6)，两根卷收筒弹簧(6)的另一端分别连接着卷收筒(2)的开口端，两块金属杆滑块(10)分别位于卷收筒(2)内壁的滑槽内。

2、  根据权利要求1所述的汽车安全带卷收器，其特征在于：所述卷收筒的导体块(14)距预缩紧筒(3)的电磁铁(11)之间的距离为15-30毫米。

3、  根据权利要求1所述的汽车安全带卷收器，其特征在于：所述卷收筒(2)和预缩紧筒(3)材料为硬质铝合金。

4、  根据权利要求1所述的汽车安全带卷收器，其特征在于：所述金属杆(7)材料为硬质铝合金。

5、  根据权利要求1所述的汽车安全带卷收器，其特征在于：所述弹簧为轻质铜质弹簧。

汽车安全带卷收器
技术领域
本发明涉及一种汽车安全带卷收器，具体地说是一种可重复使用的具有预缩紧及拉力限制功能的汽车安全带卷收器。
背景技术
目前，汽车上普遍使用的安全带主要由织带、卷收器和安装固定件(附件)等部件组成。而根据其卷收器的不同，又可分为紧急锁止式和预紧式两种。
紧急锁止式卷收器当车辆遇到紧急状态时可将织带自动锁紧，而在正常情况下乘员可以在座椅上自由运动。这是目前在低端车辆上广泛使用的安全带卷收器。紧急锁止式安全带对车内成员起到不错的保护作用，但也有明显的缺点。首先这种纯机械装置虽然能够快速锁止，但在碰撞的一瞬间还是会有小幅度前移，在碰撞事故中车内乘员的生命往往就在一线之间，另外安全带和乘客的身体多少还是会有一点间隙，这也会导致乘客位移加长。
为了更好的保护乘车人的安全开发出预紧式安全带卷收器。预紧式安全带是指在发生撞击的一瞬间，卷收器会自动将安全带往回拉一段距离，以消除安全带与身体之间的间隙，减小乘员的位移。目前预紧式安全带卷收机构中有一套爆炸装置，触发时借助爆炸的能量推动卷收器转动，从而实现收紧的作用。其防护效果要好于紧急锁止式安全带。但是此种安全带也有其不足之处。首先，事故发生后，安全带在预收紧装置的作用下，已经绷紧了；而当人体受惯性力峰值过去后，安全带仍然紧绷，会对人体造成伤害。添加额外的拉力限制器又会增加结构的复杂性与造价。另外，燃爆装置是有“保质期”限制的。而且是一次性的，触发一次以后就不能再次使用，之后就必须去修理厂更换新的。
发明内容
为了解决汽车安全带既要具有预收紧功能，又要实现拉力限制功能的问题，本发明提供一种可重复使用的同时具有预缩紧及拉力限制功能的安全带卷收器。
具体的技术设计方案如下：
汽车安全带卷收器包括卷收筒2和预缩紧筒3，卷收筒2和预缩紧筒3均为轴向一端封闭，另一端开口的筒状，且卷收筒2的封闭端位于预缩紧筒3内；
所述预缩紧筒3内壁上对称设有轴向滑槽17，其内封闭端设有电磁铁11，其开口端内侧面设有触碰式开关8，其外壁上设有外置开关4，电磁铁11通过导线分别连接着外置开关4和触碰式开关8；
位于预缩紧筒3内的卷收筒2外壁中部同一径向上对称设有滑块16，所述滑块16位于预缩紧筒3的滑槽17内；与触碰式开关8对应的卷收筒2外壁上设有凸台，凸台上设有触碰导体9，触碰导体9上固定安装有弹簧；与电磁铁11相对的卷收筒2封闭端设有导体块14；导体块14两侧的卷收筒2封闭端分别连接着弹簧12，两侧弹簧12的另一端分别连接着预缩紧筒3；
卷收筒2内壁上对称设有轴向滑槽，其内设有金属杆7，金属杆7的一端连接着安全带1；卷收筒2内中部径向上设有密封环13，且密封环13套在金属杆7上；密封环13内侧与卷收筒2封闭端之间的空隙处设有剪切增稠流体15；密封环13外侧的金属杆7上对称设有两块凸卡和两块金属杆滑块10，两块凸卡分别连接着两根卷收筒弹簧6，两根卷收筒弹簧6的另一端分别连接着卷收筒2的开口端，两块金属杆滑块10分别位于卷收筒2内壁的滑槽内。
所述卷收筒的导体块14距预缩紧筒3的电磁铁11之间的距离为15-30毫米。
所述卷收筒2和预缩紧筒3材料为硬质铝合金。
所述金属杆7材料为硬质铝合金。
所述弹簧为轻质铜质弹簧。
本发明使用了剪切增稠流体，剪切增稠流体是一种悬浮流体，由分散相和分散介质组成，在承受低应变率时，表观粘度比较小，在承受高应变率载荷时，接触界面的表观粘度发生巨大变化，甚至由流体相转变为固相；载荷撤销后，又能从固相转变为流体相，这种变化是可逆的。利用剪切增稠流体的增稠流变特性，通过本发明的结构设计，可以将其应用于安全带卷收器，使其具有预缩紧预拉力限制功能。由于剪切增稠的可逆性，使其可以反复利用，使用寿命长。
本发明性质稳定，安全可靠，而且可以重复使用，很好地弥补了现有汽车安全带卷收器的不足之处。
附图说明
图1为本发明结构示意图，
图2为正常活动状态，
图3为预缩紧状态。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例：
参见图1，汽车安全带卷收器包括卷收筒2和预缩紧筒3，卷收筒2和预缩紧筒3均为轴向一端封闭，另一端开口的筒状，且卷收筒2的封闭端位于预缩紧筒3内；卷收筒2和预缩紧筒3材料均为硬质铝合金。
预缩紧筒3内壁上对称设有轴向滑槽17，其内封闭端设有电磁铁11，其开口端内侧面设有触碰式开关8，其外壁上设有外置开关4，电磁铁11通过导线分别连接着外置开关4和触碰式开关8；
位于预缩紧筒3内的卷收筒2外壁中部同一径向上对称设有滑块16，滑块16位于预缩紧筒3的滑槽17内，使卷收筒2可相对于预缩紧筒3轴向滑动；与触碰式开关8对应的卷收筒2外壁上设有凸台，凸台上设有触碰导体9，触碰导体9上安装有弹簧；与电磁铁11相对的卷收筒2封闭端设有导体块14；导体块14两侧的卷收筒2封闭端分别连接着弹簧12，两侧弹簧12的另一端分别连接着预缩紧筒3；卷收筒的导体块14距预缩紧筒3的电磁铁11之间的距离为20毫米。
卷收筒2内壁上对称设有轴向滑槽，其内设有金属杆7，金属杆7材料为硬质铝合金；金属杆7的一端通过连接件5连接着安全带1；卷收筒2内中部径向上设有密封环13，且密封环13套在金属杆7上；密封环13内侧与卷收筒2封闭端之间的空隙处设有剪切增稠流体15，密封环13防止剪切增稠流体外泄；密封环13外侧的金属杆7上对称设有两块凸卡和两块金属杆滑块10，两块凸卡分别连接着两根卷收筒弹簧6，两根卷收筒弹簧6的另一端分别连接着卷收筒2的开口端，两块金属杆滑块10分别位于卷收筒2内壁的滑槽内，并可在滑槽内滑动，使金属杆7可相对于卷收筒2轴向滑动。
金属杆7材料为硬质铝合金。
卷收筒弹簧6和弹簧12材料均为轻质铜质弹簧。
使用时，将预缩紧筒3固定安装于车座处即可。在初始状态时，可使金属杆7位于卷收筒2的底部。当乘坐人员系上安全带时，由于体型差异或做小幅运动时可自由拉动金属杆7，卷收筒弹簧6对金属杆7施加温和的力，以便安全带1自由改变长短。
乘客上车后将外置开关4闭合，系上安全带1。正常行驶时，若乘客在车内正常活动，通过安全带带动金属杆7移动，此时，金属杆7移动速度缓慢，剪切增稠流体15承受低应变率时，表观粘度比较小，此时安全带对乘客施加柔和的拉力，使乘客可以舒适乘坐。此时由于剪切增稠流体15表观粘度小，其对卷收筒2所施加的力小于使触碰式开关8与触碰导体9相碰所需的力，预缩紧功能不会启动。
当汽车出现事故时，发生碰撞，车身减速运动，而乘客身体由于惯性会继续向前运动，当乘客相对速度达到一特定值V(如5m/s，剪切增稠流体15承受较高应变率，表观粘度增大，对卷收筒2所施加的力大于使触碰式开关8与触碰导体9相碰所需的力，使触碰式开关8闭合，电磁铁11导通，瞬间产生强大拉力吸引导体块14，迫使卷收筒2反方向运动，此时会使剪切增稠流体15承受应变率瞬间增大，表观粘度迅速增大，产生摩擦力作用于金属杆7，使金属杆7相对于预缩紧筒3右移，由此使安全带及时收紧，在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人″按″在座椅上。此后，随速度增加，剪切增稠流体15表观粘度继续增大，对金属杆7产生巨大作用力，将乘客牢牢固定在座椅上，保护乘客安全。
待冲击力峰值过去后，随着相对速度的减小，剪切增稠流体15表观粘度减小，对金属杆7的作用力减小，即可逐渐放松安全带，避免因拉力过大而使人肋骨受伤。
在安全带预收紧功能和拉力限制功能的共同作用下，安全带的保护能力几乎达到了理想状态。事后，只要打开外置开关4，即可将装置置于初始状态，可再次使用。
卷收器运动过程初始状态见图1，正常活动状态见图2，预缩紧状态见图3。