安全带工作原理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
在典型的安全带系统中,安全带与一个卷收器相连。卷收器中的核心元件是卷轴,它与安全带的一端相连。在卷收器内部,一个弹簧为卷轴提供旋转作用力(或扭矩)。它会旋转卷轴,以便卷起任何松弛的安全带。
螺旋形的弹簧会旋转卷轴以使安全带保持紧绷
当您拉出安全带时,卷轴将逆时针旋转,并使相连的弹簧也沿相同方向旋转。这样,旋转的卷轴就反扭了弹簧。因为弹簧想要恢复到原状,因此它会抗拒这一扭转运动。如果您松开安全带,弹簧将收紧,并顺时针旋转卷轴,直至使安全带张紧。
卷收器有一个锁定机构,可在汽车发生碰撞时停止卷轴的旋转。如今,有两种常用的锁定系统:
由汽车运动触发的系统
由安全带运动触发的系统
第一种系统在汽车迅速减速(例如,当汽车撞上某物体)时锁定卷轴。下面是这种设计的示意图。
这种机构中的核心元件是一个加重摆锤。当汽车突然停止时,惯性会导致摆锤向前摆动。摆锤另一端的棘爪会抓住固定在卷轴上的一个带齿棘轮。由于棘爪卡住了其中一个轮齿,因而齿轮便无法逆时针旋转,从而使与之相连的卷轴也无法旋转。当撞击后再次松开安全带时,齿轮会顺时针旋转,并与棘轮分开。
第二种系统在猛拉安全带时锁定卷轴。多数设计利用卷轴
旋转的速度作为激活动力。图中所示为一种常见配置方
式。
这种设计的核心元件是一个离心式离合器——一种安装在旋
转卷轴上的加重摆杆。当卷轴缓慢旋转时,摆杆并不摆
动。一个弹簧使它保持在原来的位置。但当猛拉安全带
时,卷轴将快速旋转,离心力驱使摆杆的加重端向外摆动。
伸长的摆杆会推动卷收器壳上的凸轮。凸轮通过滑动销与
一个枢转棘爪相连。当凸轮移到左侧时,滑动销会沿棘爪
的槽口移动。这会将棘爪拖入与卷轴相连的旋转棘轮。棘
爪锁入轮齿中,禁止逆时针旋转。
在某些新型安全带系统中,还会使用预紧器来收紧安全带。
在下一节中,我们将介绍这些装置的工作原理。
预紧器的设计理念是:在发生碰撞时收紧安全带的任何松弛
部分。卷收器的传统锁定机构使安全带无法进一步拉伸,
而预紧器的作用则是拉回安全带。这种拉回力可将乘客移
到座位中的最佳撞击位置。预紧器通常与传统锁定机构一
起使用,而不是代替它们。
市场上有多种不同的预紧器系统。某些预紧器会将整个卷收器向后拉,某些则会旋转卷轴本身。通常,预紧器会连接到激活汽车安全气囊的中央控制处理器。处理器监控机械或电子运动传感器,这些传感器可响应因撞击产生的突然减速。当探测到撞击时,处理器将激活预紧器,然后激活安全气囊。
某些预紧器采用了电动机或螺线管,但当今的多数设计采用点火方式来拉入安全带。下图显示了一个具有代表性的模型。
当燃气点燃时,压力会推动活塞上行,从而旋转卷收器。
这种预紧器中的核心元件是一个燃气室。在燃气室内,还有一个包含易爆点火材料的小燃烧室。这个小燃烧室带有两个电极,并连接至中央处理器。
当处理器探测到撞击时,它会立即在电极上施加一个电流。电极产生的火花将点燃点火材料,从而将燃气室中的燃气点燃。燃烧的气体会产生很大的外推力。该压力推动位于燃气室内的活塞,使其高速向上运动。
活塞的一侧固定有一个齿条。当活塞弹起时,齿条将与一个连接到卷收器卷轴的齿轮啮合。高速运动的齿条会快速旋转卷轴,从而卷起安全带。