磁流变控制的安全带的制作方法
【专利摘要】一种磁流变控制的安全带，包括锁扣、锁舌、织带、锁止器、传感器和电控器。其中的锁止器包括两个端盖、芯轴、电源动力装置和两个磁流变控制器。本发明中的锁止器采用磁流变控制，用于智能控制做回转运动的织带机构，可以根据车速的变化智能地调节芯轴的转动方向和织带的张紧程度，既能保证实现理论上最大限度提供给织带欲锁紧功能，第一时间内将人体“束缚”于座椅上，紧接着可根据人体承受的生理极限，控制织带适度提供约束力来控制人体所需的减速度。本发明机械结构简单，可连续适时控制，可反复使用寿命长，极大降低用户的使用成本，所占空间小，控制系统易于集成，应用范围广，受温度影响较小，制造成本低，易于实现自动化。
【专利说明】磁流变控制的安全带
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车零部件，尤其涉及一种磁流变控制的安全带。
【背景技术】
[0002]自安全带被发明和使用以来，对汽车的被动安全性起到至关重要的作用，各国交通部门几乎都做了行车时佩戴安全带的强制性规定。目前车载安全带的种类有:普通安全带、限力式安全带、预张紧限力式安全带、预卷式预张紧限力式安全带。
[0003]这些安全带的结构都采用机械式结构，其触发方式取决于机械结构的设计值，SP无法根据具体的道路情况、具体的车辆进行合理的调整与设定。且在发生安全带约束作用时，织带有延时工作的特点，造成生存空间的减少，且其织带对人体的约束反力无法控制，无法根据人体的生理承受极限进行智能控制，从而使织带本身对人体造成伤害。
[0004]较先进的预卷式预张紧限力式安全带虽然采用点燃火药产生气体膨胀锁紧的方式对安全带进行预紧，但这样的工作方式存在使用后，其欲张紧限力锁止机构失效而不得不更换，一次性使用的弊端使用户的使用成本增加和资源的浪费。
【发明内容】
[0005]本发明的目的，就是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种磁流变控制的
安全带。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种磁流变控制的安全带，包括锁扣、锁舌和织带，锁扣通过连接板固定在车内地板上，织带的一端固定在汽车的立柱上，中间与锁舌滑套相连；还包括锁止器、传感器、电控器；
[0007]所述锁止器包括两个端盖、芯轴、两个磁流变控制器和电源动力装置，两个端盖通过锁止器固定框架固定在汽车的立柱上，芯轴的两端分别与两个端盖可转动相连，两个磁流变控制器分别连接在芯轴上，电源动力装置套装在芯轴上并控制芯轴的转动方向；所述织带的另一端与芯轴的中部固定连接并缠绕在芯轴上；
[0008]所述传感器包括车体加速度传感器、芯轴角速度传感器和车体倾斜角速度传感器，车体加速度传感器安装在车体上；芯轴角速度传感器安装在锁止器的端盖内与芯轴相连；车体倾斜角速度传感器安装在车体上；各传感器分别与电控器电信号相连；
[0009]所述电控器安装在锁止器固定框架内，电控器的输入连接各传感器的输出，电控器的输出分别连接磁流变控制器和电源动力装置。
[0010]所述磁流变控制器包括壳体、安装在壳体内的定子和转子，以及充装的定子和转子之间的磁流变液，转子轴的两端分别与所述芯轴相连；定子内设有通电励磁线圈，所述的电控器的输出与通电励磁线圈相连向通电励磁线圈提供电力。
[0011]所述锁止器的两个端盖内分别装有盘簧，盘簧一端固定在端盖内，另一端与芯轴固定连接，盘簧在安装时有预变形，通过芯轴向织带提供预紧力。
[0012]所述锁扣和锁舌与所述电控器形成开关连锁，即锁扣和锁舌相连时，电控器启动，锁扣和锁舌脱离时，电控器关闭。
[0013]所述电控器内设有控制程序，可依据人体所需织带约束力编程控制电源动力装置和磁流变控制器。
[0014]磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下磁流变液的颗粒分布是杂乱的，呈现出低粘度的牛顿流体特性；但在磁场的作用下，却是有规则的、且沿磁场方向成链或链束状排列，产生了类固体的特征，由小粘度易流动的牛顿流体变为高粘度难流动的塑性宾汉(Bingham)流体。由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的，而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系。因此，可以通过控制磁场作用力的大小达到控制磁流变液的剪切屈服强度的目的，从而对处于磁流变液中的运动部件产生可变控制力矩，实现适时、可逆的连续力矩控制。
[0015]本发明中的锁止器采用磁流变控制，用于智能控制做回转运动的织带机构，可以根据车速的变化智能地调节芯轴的转动方向和织带的张紧程度，既能保证实现理论上最大限度提供给织带欲锁紧功能，第一时间内将人体“束缚”于座椅上，紧接着可根据人体承受的生理极限，通过电控器控制磁流变控制器中的电流达到控制芯轴转速从而使织带适度提供约束力来控制人体所需的减速度。
[0016]本发明能够实现实时、连续、可逆、低能耗地控制织带锁紧机构，实现智能控制。它采用智能材料实现阻尼力的控制，控制磁路布置简单易行，控制力矩的大小可根据需要来选择。
[0017]本发明机械结构简单，可连续适时控制，可反复使用寿命长，极大降低用户的使用成本，所占空间小，控制系统易于集成，应用范围广，受温度影响较小，制造成本低，易于实现自动化。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明磁流变控制的安全带的结构原理示意图；
[0019]图2是本发明中的磁流变控制器的基本结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]参见图1，本发明的磁流变控制的安全带，包括锁扣1、锁舌2、织带3、锁止器4、传感器5、电控器6。其中的锁扣I通过连接板固定在车内地板上，织带3的一端固定在汽车的立柱上，中间与锁舌2滑套相连。
[0021]锁止器4包括两个端盖41、芯轴42、两个磁流变控制器43、电源动力装置44，两个端盖41通过锁止器固定框架分别固定在汽车的立柱上，芯轴42的两端分别与两个端盖41可转动相连，两个磁流变控制器43分别连接在芯轴42上，电源动力装置44套装在芯轴42上，织带3的另一端与芯轴42的中部固定连接并缠绕在芯轴上。
[0022]传感器5包括车体加速度传感器、芯轴角速度传感器和车体倾斜角速度传感器，车体加速度传感器安装在车体上，芯轴角速度传感器安装在锁止器的端盖41内与芯轴42相连，车体倾斜角速度传感器安装在车体上，各传感器分别与电控器6电信号相连。
[0023]电控器6安装在锁止器固定框架内，电控器的输入连接各传感器的输出，电控器的输出分别连接磁流变控制器43和电源动力装置44。
[0024]电源动力装置44安装在芯轴上，电源动力机构的输入连接电控器的输出，电源动力装置的动力输出连接芯轴42。
[0025]本发明中的磁流变控制器43的基本结构如图2所示，包括壳体431、安装在壳体内的定子432和转子433，以及充装的定子和转子之间的磁流变液434，转子433轴的两端分别与芯轴42相连；定子432内设有通电励磁线圈435，电控器6的输出与通电励磁线圈435相连向通电励磁线圈提供电力。图2中所示，436为磁力线，437为轴承。
[0026]本发明中的锁止器4的两个端盖41内分别装有盘簧(未图示出来)，盘簧一端固定在端盖内，另一端与芯轴固定连接向芯轴提供预紧力。
[0027]本发明中的锁扣I和锁舌2与电控器6形成开关连锁，即锁扣I和锁舌2相连时，电控器启动，锁扣I和锁舌2脱离时，电控器关闭。
[0028]本发明的工作原理是:
[0029]1、安全带正常使用时，拉动锁舌2插入锁扣I中，通过锁扣启动电控器6。传感器5包括车体加速度传感器、芯轴角加度传感器和车体倾斜角速度传感器。这些传感器可随时将车体加速度、织带拉出时的芯轴角加速度和车体倾斜角度进行测量。当传感器测量值与设定的门槛值相比较，未达到一定数值时，不启动电源动力装置44和磁流变控制器43。
[0030]2、安全带紧急锁止时:传感器5测量值超过设定门槛值时，通过电控器6控制电源动力装置44驱动芯轴42转动，使芯轴42的转动方向与织带3收紧方向一致，同时电控器6通过控制程序发出控制电流适时控制磁流变控制器中转子的转矩和转速。磁流变控制器43中的转子433与芯轴42固定连接，因此达到所需的控制织带张紧的目的。在电控器中有控制程序，可根据程序适时控制电源动力装置44和磁流变控制器43的控制参数，使两者协调配合，达到控制芯轴的转动方向、转矩和转速的目的，进而达到根据需要控制织带张紧力和伸长量的目的。
[0031]3、解除安全带的使用状态:按动锁扣I使锁舌2拔出，即可关闭电控器6，解除安全带的使用状态。
[0032]磁流变控制器的工作原理是:
[0033]定子432的筒体内缠绕着通电励磁线圈435,通电励磁线圈435产生的磁力线在定子的内部沿着中心回转轴，通过定子与转子及定子与转子之间的间隙，垂直于定子与转子的径向，形成均匀磁路。励磁线圈435通电后产生的磁场通过定子与转子之间的间隙，使间隙处的磁流变液434中的磁性颗粒沿径向排列成“链”，当转子转动时，其线速度的方向与磁性颗粒沿径向排列成“链”的方向垂直，使磁流变液中的“链”受到剪切，而磁流变液的剪切屈服强度与磁感应强度具有对应关系，磁感应强度的大小则可通过电控器控制励磁线圈中的电流来确定，这样就可通过控制线圈中电流的大小达到控制磁流变液的剪切屈服强度的目的，从而使磁流变液对转子产生双向可变控制力矩，实现适时、可逆连续力矩控制。
【权利要求】
1.一种磁流变控制的安全带，包括锁扣、锁舌和织带，锁扣通过连接板固定在车内地板上，织带的一端固定在汽车的立柱上，中间与锁舌滑套相连；其特征在于:还包括锁止器、传感器、电控器； 所述锁止器包括两个端盖、芯轴、两个磁流变控制器和电源动力装置，两个端盖通过锁止器固定框架固定在汽车的立柱上，芯轴的两端分别与两个端盖可转动相连，两个磁流变控制器分别连接在芯轴上，电源动力装置套装在芯轴上并控制芯轴的转动方向；所述织带的另一端与芯轴的中部固定连接并缠绕在芯轴上； 所述传感器包括车体加速度传感器、芯轴角速度传感器和车体倾斜角速度传感器，车体加速度传感器安装在车体上；芯轴角速度传感器安装在锁止器的端盖内与芯轴相连；车体倾斜角速度传感器安装在车体上；各传感器分别与电控器电信号相连； 所述电控器安装在锁止器固定框架内，电控器的输入连接各传感器的输出，电控器的输出分别连接磁流变控制器和电源动力装置。
2.根据权利要求1所述的磁流变控制的安全带，其特征在于:所述磁流变控制器包括壳体、安装在壳体内的定子和转子，以及充装的定子和转子之间的磁流变液，转子轴的两端分别与所述芯轴相连；定子内设有通电励磁线圈，所述的电控器的输出与通电励磁线圈相连向通电励磁线圈提供电力。
3.根据权利要求1所述的磁流变控制的安全带，其特征在于:所述锁止器的两个端盖内分别装有盘簧，盘簧一端固定在端盖内，另一端与芯轴固定连接，盘簧在安装时有预变形，通过芯轴向织带提供预紧力。
4.根据权利要求1所述的磁流变控制的安全带，其特征在于:所述锁扣和锁舌与所述电控器形成开关连锁，即锁扣和锁舌相连时，电控器启动，锁扣和锁舌脱离时，电控器关闭。
5.根据权利要求1所述的磁流变控制的安全带，其特征在于:所述电控器内设有控制程序，可依据人体所需织带约束力编程控制电源动力装置和磁流变控制器。
【文档编号】B60R22/48GK103802786SQ201210458516
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】赵晓昱 申请人:上海工程技术大学