安全帶原理_安全帶是什么原理？

上一篇文章講了汽車安全帶的重要性，現(xiàn)在我們就從技術(shù)角度來看一下汽車安全帶是如何保護(hù)我們的。

汽車安全帶的發(fā)展歷史汽車安全帶出現(xiàn)于1885年，用于車廂，防止乘客從車廂墜落。

1902年5月20日在紐約舉行的一場(chǎng)汽車比賽中，一名賽車手為了防止在高速行駛時(shí)被甩出車外，用幾根安全帶將自己和同伴綁在座位上。比賽中，他們駕駛的汽車不慎沖入觀眾人群，造成兩人死亡、數(shù)十人受傷。然而，這些賽車手卻因?yàn)檠鼛Ф览锾由?。這些安全帶也成為了汽車安全帶的雛形。當(dāng)它們首次用于汽車時(shí)，它們挽救了用戶的生命。

1922年，賽道上的跑車開始使用安全帶；

1955 年，福特將安全帶作為選裝件，第一款標(biāo)配安全帶的車型是Saab 93 GT750。

雖然越來越多的汽車配備了安全帶，但當(dāng)時(shí)汽車上安裝的安全帶都是系在腰間的兩點(diǎn)式安全帶。由于設(shè)計(jì)缺陷，該安全帶仍存在安全隱患。剎車或碰撞時(shí)，無法避免駕駛員的頭部撞到方向盤或擋風(fēng)玻璃而造成人員傷亡。

1959年，沃爾沃工程師Nils Bohlin發(fā)明了三點(diǎn)式安全帶。安全測(cè)試結(jié)果表明，使用這種三點(diǎn)式安全帶的車輛在發(fā)生碰撞事故時(shí)，可以大大降低人員傷亡的概率。

這項(xiàng)發(fā)明影響深遠(yuǎn)，從誕生到今天，在數(shù)以萬計(jì)的事故中挽救了人們的生命。而且，它還被德國專利局評(píng)為近100年來最重要的八項(xiàng)發(fā)明之一。

1968年，美國規(guī)定汽車的所有前向座椅都必須配備安全帶。隨后，歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家相繼制定了汽車乘員必須系安全帶的規(guī)定。

1992年，我國公安部于1992年11月15日發(fā)布通知，規(guī)定自1993年7月1日起，所有乘用車（包括轎車、吉普車、面包車、微型車）的駕駛員和前排乘客座位必須使用安全帶。

經(jīng)過40多年的發(fā)展，汽車安全帶已逐漸成熟。目前的安全帶全部采用強(qiáng)度極高的合成纖維制成，帶有帶自鎖功能的卷收器，三點(diǎn)式設(shè)計(jì)同時(shí)約束駕乘人員的肩部和腰部。

安全帶的作用汽車安全帶是重要的被動(dòng)安全部件，起著約束位移和緩沖的作用。

當(dāng)發(fā)生碰撞事故時(shí)，安全帶通過內(nèi)部鎖定機(jī)構(gòu)鎖定，使乘員“束縛”在座椅上，降低乘員二次碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)防止乘員被困車輛翻車等危險(xiǎn)情況。座椅被扔掉是為了保護(hù)和防止乘員受到嚴(yán)重或致命的傷害。

汽車安全帶的分類常見的安全帶根據(jù)固定方式不同可分為兩點(diǎn)式、三點(diǎn)式、四點(diǎn)式和自由式。

兩點(diǎn)式安全帶兩點(diǎn)式安全帶與車身或座架只有兩個(gè)固定點(diǎn)。軟帶自腰部兩側(cè)垂至腹部，呈腰帶狀。被扔出車外。優(yōu)點(diǎn)：易于使用，易于擺脫。

缺點(diǎn)：乘員上半身容易前傾，前排乘員頭部會(huì)撞到儀表盤或擋風(fēng)玻璃，所以這種安全帶主要用在汽車后排座椅上。

三點(diǎn)式安全帶三點(diǎn)式安全帶是彌補(bǔ)兩點(diǎn)式安全帶不足的一種安全帶。它在兩點(diǎn)式安全帶的基礎(chǔ)上增加了一條肩帶。靠近肩部的車身有一個(gè)固定點(diǎn)，可以同時(shí)使用防止乘員身體前傾和上半身前傾，增強(qiáng)了乘員的安全性，是目前最常用的安全帶。

三點(diǎn)式分為帶緊急鎖定機(jī)構(gòu)和不帶緊急鎖定機(jī)構(gòu)（但色帶長度可以手動(dòng)調(diào)節(jié)）

與普通汽車相比，四點(diǎn)式和自由式賽車對(duì)安全帶的要求更高，比賽中制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的慣性力更大、更頻繁。為了更好地保護(hù)車手，幫助車手駕駛，賽車上使用了四點(diǎn)式、五點(diǎn)式甚至六點(diǎn)式安全帶。

三點(diǎn)式安全帶的結(jié)構(gòu)汽車安全帶由織帶、安裝夾具、卷收器等部件組成。

織帶織帶是安全帶的主體。它由錦綸、滌綸、維尼綸等合成纖維原絲織成寬約50毫米、厚約15毫米的帶。具有足夠的強(qiáng)度、伸長率和吸能能力。對(duì)于織帶的技術(shù)性能指標(biāo)，各國都有明確的規(guī)定，必須按規(guī)定使用。

安裝夾具安裝夾具是連接到車身或座椅部件的接線片、嵌件和螺栓。它們的安裝位置和牢固程度直接影響安全帶的保護(hù)效果和乘員的舒適度。

國家對(duì)安全裝置的安裝位置和安裝標(biāo)準(zhǔn)也有明確的規(guī)定，以防止事故的發(fā)生。

卷收器卷收器的作用是存放織帶，防止織帶被拉出。它是安全帶系統(tǒng)中最復(fù)雜的機(jī)械部件。卷收器連接在安全帶織帶的一端，收緊織帶的力矩由內(nèi)部的預(yù)緊彈簧提供，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械式自動(dòng)調(diào)節(jié)安全帶長度的功能。不再需要自己手動(dòng)調(diào)節(jié)安全帶的長度。

與彈簧驅(qū)動(dòng)卷收器不同，電動(dòng)卷收器具有更多實(shí)用功能。奔馳C200L就是應(yīng)用案例之一。

奔馳C200L具有電子自動(dòng)調(diào)節(jié)安全帶長度的功能。當(dāng)你系好安全帶時(shí)，它的卷收器電機(jī)會(huì)自動(dòng)收緊安全帶，消除人與人之間的縫隙，尤其是冬天穿著厚羽絨服時(shí)非常實(shí)用。

奔馳C200L還具有電子鎖止功能。例如在急加速、急減速和高速過彎時(shí)，只要傳感器接收到的信號(hào)達(dá)到系統(tǒng)限制的加速度G值，就會(huì)自動(dòng)鎖止安全帶，從而給駕駛者更多的保護(hù)。

在緊急制動(dòng)或下坡時(shí)，安全帶還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械鎖定功能，利用慣性原理，是對(duì)駕駛員最簡單、最可靠的保護(hù)。此外，更高端的車型還配備了電子鎖功能，相比機(jī)械鎖，能夠在更多的駕駛條件下提供保護(hù)。

預(yù)緊式安全帶預(yù)緊式安全帶也稱為預(yù)縮式安全帶。這種安全帶的特點(diǎn)是，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故，乘員還沒有向前移動(dòng)時(shí)，它會(huì)先將織帶拉緊，立即將乘員緊緊地綁住。座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護(hù)乘員的安全。預(yù)緊式安全帶中起主要作用的卷收器與普通安全帶不同，除了普通卷收器的收放織帶功能外，還具有當(dāng)車速發(fā)生急劇變化時(shí)，能夠在0.1秒左右加強(qiáng)對(duì)乘員的約束力，因此它還有控制裝置和預(yù)拉緊裝置。

基本原理理想的安全帶作用過程是：首先，及時(shí)收緊，在事故發(fā)生的第一時(shí)刻毫不猶豫地把人"按"在座椅上。然后，適度放松，待沖擊力峰值過去，或人已能受到氣囊的保護(hù)時(shí)，即適當(dāng)放松安全帶。避免因拉力過大而使人肋骨受傷。先進(jìn)的安全帶都帶有預(yù)收緊裝置和拉力限制器，讓我們來看看這兩者的功能原理。

安全帶預(yù)收緊裝置當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，人向前，座椅往后，此時(shí)如果安全帶過松.則后果很可能是：乘員從安全帶下面滑出去：或者，人已碰到了氣囊，而此時(shí)安全帶由于張緊余量過大而未能及時(shí)繃緊，即未能像希望的那樣先期吃掉一部分沖力，而是將全部負(fù)擔(dān)都交給了氣囊。這兩種情況都有可能導(dǎo)致乘員嚴(yán)重受傷。但問題是，正確安裝的安全帶。其松動(dòng)余地來自何方？一是由于乘員的衣服本身有一定的厚度，另外在安全帶裝置中也多少隱藏了部分松動(dòng)余地，這種余地?zé)o法消除，但真遇到事故時(shí)，還就應(yīng)該盡量消除。怎么辦？為此出現(xiàn)了這種安全帶預(yù)收緊裝置它負(fù)責(zé)提供瞬間繃緊的安全帶。其作用過程是：首先由一個(gè)探頭負(fù)責(zé)收集撞車信息，然后釋放出電脈沖，該脈沖傳遞到氣體發(fā)生器上，引爆氣體。爆炸產(chǎn)生的氣體在管道內(nèi)迅速膨脹，壓向所謂的球鏈，使球在管內(nèi)往前竄，帶動(dòng)棘瓜盤轉(zhuǎn)。棘爪盤跟鈾連為一體，安全帶就繞在軸上。簡單地講，就是氣體壓力使球動(dòng)，球帶動(dòng)棘爪盤轉(zhuǎn)，棘爪盤帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)--瞬間實(shí)現(xiàn)了安全帶的預(yù)收緊功能。從感知事故到完成安全帶預(yù)收緊的全過程僅持續(xù)千分之幾秒。管道末端是一截空腔，用于容留滾過來的球。

安全帶拉力限制器事故發(fā)生后，安全帶在預(yù)收緊裝置的作用下，已經(jīng)繃緊了。但我們希望在受力峰值過去后，安全帶的張緊力度馬上降低，以減小乘員受力，這份特殊任務(wù)就由安全帶拉力限制器來完成：在安全帶裝置上，有一個(gè)如前所述的預(yù)收緊裝置，底下卷繞著安全帶。軸芯里邊是一根鋼質(zhì)扭轉(zhuǎn)棒。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到預(yù)定情況時(shí)，扭轉(zhuǎn)棒即開始扭曲，這樣就在一定程度上放松了安全帶，實(shí)現(xiàn)了安全帶的拉力限制功能。

汽車安全帶最新技術(shù)

充氣式安全帶充氣式安全帶是一種在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，胸、肩部織帶會(huì)充滿氣體。其結(jié)構(gòu)是在撞車時(shí)在織帶與人體的接觸段設(shè)為充氣段，充氣段的一端有一個(gè)類似氣囊中氣體發(fā)生器的電子式充氣裝置。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，車輛的電子控制單元(ECU)會(huì)進(jìn)行撞車嚴(yán)重度判別，若撞車嚴(yán)重度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，ECU會(huì)發(fā)出指令，即點(diǎn)火電流，給預(yù)拉緊裝置與充氣裝置，兩者先后作用，對(duì)乘員起到一個(gè)更好的保護(hù)作用。

與氣囊一體化安全帶乘員被動(dòng)安全系統(tǒng)通過安裝在汽車前部與中部的電子傳感器來采集汽

車碰撞的強(qiáng)度、減速度與汽車的變形量，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳至電子控制

單元(ECU)．ECU通過分析并與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)照，確定是否需要點(diǎn)火，保證安全帶和安全氣囊的點(diǎn)火時(shí)刻配置達(dá)到最佳。在ECU認(rèn)為需要點(diǎn)火時(shí)即可發(fā)出點(diǎn)火指令，安全帶在接到指令后即可（通過電流）觸發(fā)燃藥，安全帶開始回拉，消除織帶間隙，以減小乘員的前移量，帶感應(yīng)器的安全氣囊在接到點(diǎn)火指令前，通過感應(yīng)器判斷出乘員的體形、重量與乘坐的位置，在接到指令后，根據(jù)乘員的具體狀況調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻與氣囊打開的速度與壓力（目前還在研制開發(fā)之中）達(dá)到最佳的乘員保護(hù)效果

與防碰撞系統(tǒng)結(jié)合把預(yù)緊式安全帶與車輛的自動(dòng)剎車等主動(dòng)安全系統(tǒng)結(jié)合了起來，使安全帶更“聰明”地保護(hù)了車內(nèi)乘員。