机动车安全带卷收器的卷收力试验装置和方法与流程

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种机动车安全带卷收器的卷收力试验装置和方法。

背景技术：

随着汽车行业的高速发展，交通安全是世界各国共同面临的共同课题，加强汽车安全的研究，减少我国的道路交通伤害，是全社会共同关注并且努力解决的重要社会问题之一。

对于汽车安全来讲，安全带对于车内人员的安全显得尤为重要。这就需要在生产安全带时，要对安全带的各种指标进行试验。其中，安全带卷收器的卷收力是一个重要的试验指标。

国标汽车安全带强制性标准gb14166-2013《机动车乘员用安全带、约束系统、儿童约束系统和isofix儿童约束系统》中5.6.4.3节要求：“将卷收器按在汽车上的安装状态固定住，把织带全部拉出，然后以约500mm/min的速度将织带卷入卷收器内，当卷入的织带长度为织带有效长度的25％±50mm时，测量卷收器的卷收力。对带有导向件的卷收器，则按实际安装尺寸，并让织带穿过导向件进行测量卷收力测量。”

现有技术中的安全带卷收力试验装置通常在其顶部设有卷收器固定支架，可调式工作台与工作台传动马达之间采用传动丝杆连接；横梁的一端底部设有限位开关，横梁的中部设有转轴，横梁的中部前侧设有角度尺，横梁的另一端后侧设有减速机，传动马达的左端与减速机的右端连接，横梁的另一端底部设有卷收器固定板，原限位开关设于横梁的底部并位于卷收器固定板的右侧，移动滑块设于横梁的底部并位于原限位开关的右侧，移动滑块的底部设有力值传感器，力值传感器的左、右两侧设有固定织带夹具。但该试验机结构复杂，调节不方便，难以适应各种复杂多变的工况环境以及汽车安全带卷收器卷收力试验要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机动车安全带卷收器的卷收力试验装置和方法，以解决现有技术中试验机结构复杂，调节不方便，难以适应各种复杂多变的工况环境、及汽车安全带卷收器卷收力试验要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种机动车安全带卷收器的卷收力试验装置，包括控制器、水平支架、竖直支架、角度调整架、卷收器固定部、织带牵拉机构、和安装在所述织带牵拉机构上的力传感器，所述水平支架的一端与所述竖直支架的下端垂直连接，所述卷收器固定部活动且可锁定地安装在所述竖直支架上，所述角度调整架的一端通过第一驱动机构与所述竖直支架连接，所述角度调整架的另一端通过第二驱动机构与所述水平支架连接；所述织带牵拉机构及所述力传感器通过第三驱动机构安装在所述角度调整架上，所述控制器通过控制所述第一驱动机构或所述第二驱动机构的运动调节所述角度调整架的倾角，所述第三驱动机构在所述控制器的控制下驱动所述织带牵拉机构在所述角度调整架上运动以拉出待测试安全带的织物。

优选地，所述机动车安全带卷收器的卷收力试验装置还包括固定支架，所述固定支架固定地设置在所述水平支架上，且所述固定支架通过转轴滑块机构与所述角度调整架可枢转地滑动连接，且所述固定支架上还安装有用于检测所述角度调整架的倾角的角度编码器，所述角度编码器与所述控制器连接。

优选地，所述角度调整架包括角度调整杆和角度调整滑轨，所述角度调整杆与所述角度调整滑轨平行设置并连接，所述转轴滑块机构的滑块与所述角度调整滑轨滑动连接。

优选地，所述卷收器固定部包括固定杆、调整板、固定板、万向夹具和调整手柄，所述卷收器固定部通过所述调整手柄位置可调地安装在所述竖直支架上，所述固定板固定到所述万向夹具的一端，所述固定杆通过所述万向夹具的另一端与所述调整板连接。

优选地，所述第一驱动机构包括电机、调整块、气缸式插销和减速机，所述调整块可滑动地设置在所述竖直支架上，所述电机安装在所述调整块的一侧，所述电机的输出端与所述减速机连接，所述减速机的输出端的齿轮与所述竖直支架上的齿条啮合，所述第一驱动机构通过所述气缸式插销实现所述第一驱动机构与所述角度调整架之间的锁定或解锁。

优选地，所述第二驱动机构具有与所述第一驱动机构相同的结构。

优选地，所述角度调整架固定地设置有万向夹具，所述万向夹具上安装有安全带的导向环，所述织带牵拉机构上安装有水平夹具,所述水平夹具上安装传感器固定块，所述传感器固定块上安装所述力传感器和气动夹具，所述力传感器上安装织带夹具。。

本发明还提供了一种机动车安全带卷收器的卷收力试验方法，提供上述的机动车安全带卷收器的卷收力试验装置，并按以下步骤进行试验：步骤1，根据安全带的类型和安装角度信息，通过控制器调节角度调整架与地面之间的倾角；步骤2，将待测试安全带的卷收器固定点安装在卷收器固定部上，将所述卷收器固定部调节至预定高度，以使安全带的织带拉出的全长为织带有效长度；步骤3，将安全带的导向环安装在万向夹具上；步骤4，将量好长度的织带通过织带牵拉机构的织带夹具夹住，织带自由端多余的部分通过织带牵拉机构的气动夹具固定；步骤5，通过控制器控制第三驱动机构以设定好的速度将织带全部从卷收器中拉出；步骤6，当力传感器判断出织带全部拉出时，第三驱动机构以预定速度反向运动以使织带回卷进卷收器；步骤7，当卷入的织带长度为织带有效长度的25％±50mm时，记录力传感器测得的卷收力值。

优选地，步骤1中的通过控制器调节角度调整架与地面之间的倾角包括：如果目标倾角在0-45°，则将第一驱动机构与角度调整架锁定连接，同时解除第二驱动机构与角度调整架之间的锁定连接，然后通过第一驱动机构驱动角度调整架绕卷收力试验装置的固定支架运动，待控制器通过角度编码器确定角度调整架已经到达目标倾角后，停止所述第一驱动机构的运动；如果目标倾角在45-90°，则解除第一驱动机构与角度调整架之间的锁定连接，同时将第二驱动机构与角度调整架锁定连接，然后通过第二驱动机构驱动角度调整架绕卷收力试验装置的固定支架运动，待控制器通过角度编码器确定角度调整架已经到达目标倾角后，停止所述第二驱动机构的运动。

优选地，所述方法还包括：根据不同的标准要求，通过控制器控制第三驱动机构的速度、行程以及加减速时间；在测试完成后，控制器控制所述第三驱动机构返回原点。

本发明在性能和精度上完全符合新标准的要求，在试验过程操作上实现自动化和智能化，能够适应各种复杂多变的工况环境以及汽车安全带卷收器卷收力试验要求，具有结构简单、调节方便的特点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的主视图；

图2是第一驱动机构与角度调整架的连接结构示意图；

图3是第一驱动机构与减速机的连接结构示意图；

图4是第三驱动机构与角度调整架的连接结构示意图；

图5是卷收器固定部与竖直支架的连接结构示意图；

图6是角度调整架转动成水平位置时的示意图；

图7是角度调整架转动成垂直位置时的示意图。

图中附图标记：1、水平支架；2、竖直支架；3、角度调整架；4、卷收器固定部；5、织带牵拉机构；6、力传感器；7、第一驱动机构；8、第二驱动机构；10、固定支架；11、角度编码器；12、角度调整杆；13、角度调整滑轨；14、固定杆；15、调整板；16、固定板；17、万向夹具；18、调整手柄；19、电机；20、调整块；21、气缸式插销；22、减速机；23、水平夹具；24、传感器固定块；25、气动夹具；26、万向夹具；27、织带夹具；28、滑块；29、电脑；30、操作台；31、电箱；32、滚轮；33、连接件；34、齿条；35、平衡支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明涉及机动车安全带试验机械设备领域，特别是涉及一种机动车安全带卷收器卷收力智能试验台。

本发明提供了一种机动车安全带卷收器的卷收力试验装置，包括控制器、水平支架1、竖直支架2、角度调整架3、卷收器固定部4、织带牵拉机构5、和安装在所述织带牵拉机构5上的力传感器6，所述水平支架1的一端与所述竖直支架2的下端垂直连接，所述卷收器固定部4活动且可锁定地安装在所述竖直支架2上，所述角度调整架3的一端通过第一驱动机构7与所述竖直支架2连接，所述角度调整架3的另一端通过第二驱动机构8与所述水平支架1连接；所述织带牵拉机构5及所述力传感器6通过第三驱动机构安装在所述角度调整架3上，所述控制器通过控制所述第一驱动机构7或所述第二驱动机构8的运动调节所述角度调整架3的倾角，所述第三驱动机构在所述控制器的控制下驱动所述织带牵拉机构5在所述角度调整架3上运动以拉出待测试安全带的织物。

优选地，水平支架1与竖直支架2的连接处还垂直地设置有平衡支架35，三者两两垂直。在水平支架1及平衡支架35的底部还安装有滚轮32。

测试时，将安全带固定点固定到卷收器固定部4上，将卷收器固定部4调节至合适的高度，然后将通过控制器调节角度调整架3与地面之间的倾角。接着，将量好长度的织带通过织带牵拉机构5夹住。然后，通过控制器控制第三驱动机构以设定好的速度将织带全部从卷收器中拉出；当力传感器6判断出织带全部拉出时，第三驱动机构以预定速度反向运动以使织带回卷进卷收器；当卷入的织带长度为织带有效长度的25％±50mm时，记录力传感器6测得的卷收力值。

可见，由于采用了上述技术方案，本发明在性能和精度上完全符合新标准的要求，在试验过程操作上实现自动化和智能化，能够适应各种复杂多变的工况环境以及汽车安全带卷收器卷收力试验要求，具有结构简单、调节方便的特点。

请参考图1，优选地，所述机动车安全带卷收器的卷收力试验装置还包括固定支架10，所述固定支架10固定地设置在所述水平支架1上，且所述固定支架10通过转轴滑块机构与所述角度调整架3可枢转地滑动连接，且所述固定支架10上还安装有用于检测所述角度调整架3的倾角的角度编码器11，所述角度编码器11与所述控制器连接。调节角度调整架3的倾角时，可将第一驱动机构7或所述第二驱动机构8与角度调整架3的一端的连接件33锁定，而将另一端的连接件解锁，然后驱动被锁定的一端运动，此时，角度调整架3在转轴滑块机构中的滑块28的作用下，进行复合运动，并改变倾角。

如图1所示，优选地，所述角度调整架3包括角度调整杆12和角度调整滑轨13，所述角度调整杆12与所述角度调整滑轨13平行设置并连接，所述转轴滑块机构的滑块28与所述角度调整滑轨13滑动连接。类似地，本申请中的水平支架1、竖直支架2均可包括一个支杆与安装在支杆上的滑轨，第一驱动机构或第二驱动机构分别与相应的滑轨活动连接。此外，水平支架1、竖直支架2还均包括齿条，通过此齿条可使第一驱动机构或第二驱动机构保持在固定的位置，或通过第一驱动机构或第二驱动机构驱动角度调整架3进行倾角调节。

请参考图5，优选地，所述卷收器固定部4包括固定杆14、调整板15、固定板16、万向夹具17和调整手柄18，所述卷收器固定部4通过所述调整手柄18位置可调地安装在所述竖直支架2上，所述固定板16固定到所述万向夹具17的一端，所述万向夹具17的另一端与所述调整板15连接。通过所述调整手柄18，可改变卷收器固定部4的高度，以适应不同长度的织带需求。

使用时，当调整手柄18松开后，卷收器固定部4可在竖直支架2上竖直运动，调整手柄18拧紧后，卷收器固定部4可在竖直支架2上固定住。卷收器固定部4上安装有固定杆14,固定杆14上安装调整板15,调整板15上安装万向夹具17,万向夹具17上安装固定板16。调整调整板15，可使调整板15、固定板16、万向夹具17作为整体，在固定杆14上水平左右滑动；万向夹具17的旋转可带动固定板16旋转；固定板16上安装安全带卷收器固定点；这些可调整的部分，都是为了满足不同安全带的安装要求所设计及制造。

请参考图2，优选地，所述第一驱动机构7包括电机19、调整块20、气缸式插销21和减速机22，所述调整块20可滑动地设置在所述竖直支架2上，所述电机19安装在所述调整块20的一侧，所述电机19的输出端与所述减速机22连接，所述减速机22的输出端的齿轮与所述竖直支架2上的齿条34啮合，所述第一驱动机构7通过所述气缸式插销21实现所述第一驱动机构7与所述角度调整架3之间的锁定或解锁。优选地，所述第二驱动机构8具有与所述第一驱动机构7相同的结构。当气缸式插销21向外伸出时，其输出端可插入角度调整架3的一端的连接件33上的锁定孔中，以实现锁定；反之，则实现解锁。

请参考图4，优选地，所述角度调整架3固定地设置有万向夹具26，万向夹具26上安装有安全带的导向环，织带牵拉机构5上安装有水平夹具23,水平夹具23上安装传感器固定块24,传感器固定块24上安装力传感器6和气动夹具25,力传感器6上安装织带夹具27。安全带的导向环安装在万向夹具26，织带穿过万向夹具26与织带夹具27连接，织带牵拉机构5及其上安装的部件作为整体，在第三驱动机构的作用下，可沿角度调整架3直线运动，从而实现织带的拉出回卷。

力传感器6可沿传感器固定块24移动并锁定位置，以保证经导向环和织带夹具27的织带与角度调整架3平行。

作为本发明的一个创新之处，本发明中各万向夹具的使用，使得本发明可以适应各种安全带安装角度和固定点方向。其中，第一和第二驱动机构上的万向夹具均分别可以实现垂直面180°复合旋转，而第三驱动机构上的万向夹具则可实现水平面360°复合旋转。水平夹具23可实现水平面360°旋转。力传感器6可在传感器固定块24上改变位置，以调节其与角度调整架3之间的间距，以适应卷收器的变化。

更优选地，本发明还包括用作上位机(控制器)的电脑29，其可放置在操作台30上，操作台30下方还可安装电箱31。电脑29中安装有采用labview编写的上位机软件，其中一项功能可实时监测角度调整架3、水平支架1和竖直支架2因角度调整架3角度改变而相对运动的实时动画。根据安全带的类型和安装角度信息，可在上位机labview软件中设置参数以改变角度调整架3与地面形成的角度。

在另一个优选的实施例中，控制器可采用plc实现。plc可实验参数可灵活调整，根据不同标准要求，电机速度任意可调、电机行程距离任意可调，加减速时间可调以适应各种标准变更，对以后标准更新具有深远意义。零点搜索原点工作位，在测试完成后，原点返回程序启动，电机通过光电开关自动回到原点工作位，每次试验都由原点起步，简单方便无需人工调节。加入有效的安全措施，在plc可编程控制器中加入防止误操作指令，设置位置开关量，试验启动需满足所有条件才能触发，参数设有最大值上限，防止参数超过极限。

本发明还提供了一种机动车安全带卷收器的卷收力试验方法，提供上述的机动车安全带卷收器的卷收力试验装置，并按以下步骤进行试验：

步骤1，根据安全带的类型和安装角度信息，通过控制器调节角度调整架3与地面之间的倾角；

步骤2，将待测试安全带的卷收器固定点安装在卷收器固定部4上，将所述卷收器固定部4调节至预定高度，以使安全带的织带拉出的全长为织带有效长度；

步骤3，将安全带的导向环安装在万向夹具26上；

步骤4，将量好长度的织带通过织带牵拉机构5的织带夹具27夹住，织带自由端多余的部分通过织带牵拉机构5的气动夹具25固定；

步骤5，通过控制器控制第三驱动机构以设定好的速度将织带全部从卷收器中拉出；

步骤6，当力传感器6判断出织带全部拉出时，第三驱动机构以预定速度反向运动以使织带回卷进卷收器；

步骤7，当卷入的织带长度为织带有效长度的25％±50mm时，记录力传感器6测得的卷收力值。

优选地，步骤1中的通过控制器调节角度调整架3与地面之间的倾角包括：如果目标倾角在0-45°，则将第一驱动机构7与角度调整架3锁定连接，同时解除第二驱动机构8与角度调整架3之间的锁定连接，然后通过第一驱动机构7驱动角度调整架3绕卷收力试验装置的固定支架10运动，待控制器通过角度编码器11确定角度调整架3已经到达目标倾角后，停止所述第一驱动机构7的运动；如果目标倾角在45-90°，则解除第一驱动机构7与角度调整架3之间的锁定连接，同时将第二驱动机构8与角度调整架3锁定连接，然后通过第二驱动机构8驱动角度调整架3绕卷收力试验装置的固定支架10运动，待控制器通过角度编码器11确定角度调整架3已经到达目标倾角后，停止所述第二驱动机构8的运动。

优选地，所述方法还包括：根据不同的标准要求，通过控制器控制第三驱动机构的速度、行程以及加减速时间；在测试完成后，控制器控制所述第三驱动机构返回原点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。