CN103318120B - 基于形状记忆合金弹簧的汽车智能安全气囊及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于形状记忆合金弹簧的汽车智能安全气囊及其方法。它包括汽车仪表盘、汽车方向盘、充气模块、气囊、驾驶员座椅，还包括控制单元、排气装置、称重传感器，控制单元位于汽车仪表盘内，充气模块、排气装置及气囊位于同一直线上并置于汽车方向盘内，充气模块与排气装置相连接，排气装置与气囊相连接，称重传感器置于驾驶员座椅下方，排气装置包括基座、滑块、螺栓、螺母、形状记忆合金弹簧、偏置弹簧，螺栓、偏置弹簧、滑块、形状记忆合金弹簧、基座通过螺栓依次连接，并用螺母固定。本发明结构简单有效，所需空间小，不会破坏原有的汽车内部构造，且形状记忆合金弹簧已有商业化产品，可以选型，有效降低成本，便于大规模制造。
Description
技术领域
本发明涉及汽车智能安全气囊，尤其涉及一种基于形状记忆合金弹簧的汽车智能安全气囊及其方法。
背景技术
人们对汽车安全气囊的研究始于上世纪50年代，70年代美国通用汽车有限公司首次将安全气囊装汽车上，根据美国高速公路安全管理局的调查，气囊在正确使用时，可以将汽车事故中的人员死亡率降低11%，至今气囊已被认为是车辆安全装置里最重要一部分。
然而气囊在不恰当使用的情况下，不但对人员的保护能力有限，有时甚至对乘车人员产生极大伤害。气囊的瞬间弹出速度达到300公里/小时，儿童及身材矮小瘦弱的成年人在气囊弹出的瞬间受到几百公斤的冲击力，会对头部及胸腔部位产生致命伤害；而且座位上没有乘客时，若发生事故，气囊同样会弹出，由此带来不必要的维修费用。专利96241579.0公开了一种用于汽车安全气囊的智能控制装置，可以判断是否需要触发气囊，并自动调整气囊的触发时间。专利200710087576提供了一种响应离位乘员调节安全气囊充气机展开的系统和方法。这些专利侧重于研究安全气囊的控制方法，并没有根据乘客的具体特征来智能控制气囊的膨胀程度或者关闭气囊。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于形状记忆合金弹簧的智能汽车安全气囊及其方法。以解决安全气囊不能根据乘客的身体特征自动调节气囊膨胀程度的问题。
基于形状记忆合金弹簧的智能汽车安全气囊包括汽车仪表盘、汽车方向盘、充气模块、气囊、驾驶员座椅，还包括控制单元、排气装置、称重传感器，控制单元位于汽车仪表盘内，充气模块、排气装置及气囊位于同一直线上并置于汽车方向盘内，充气模块与排气装置相连接，排气装置与气囊相连接，称重传感器置于驾驶员座椅下方，排气装置包括基座、滑块、螺栓、螺母、形状记忆合金弹簧、偏置弹簧，螺栓、偏置弹簧、滑块、形状记忆合金弹簧、基座通过螺栓依次连接，并用螺母固定。
基于形状记忆合金弹簧的汽车安全气囊智能充气方法是：称重传感器感知驾驶员的体重信息，将信息反馈给控制单元，控制单元确定气囊的膨胀程度，决定气囊充气过程中排出气量的大小，据此发出电信号给形状记忆合金弹簧，形状记忆合金弹簧弹开并推动滑块转动，滑块侧面上的孔和基座侧面上的孔相对位置发生改变，决定排气阀门大小，排出气体的体积及气囊的膨胀程度，结束时由偏置弹簧将滑块和形状记忆合金弹簧恢复原位。
所述的控制单元根据称重传感器提供的信息，将乘客的体形划分为三等：50公斤以下，50公斤到75公斤，75公斤以上，驾驶体重50公斤以下时，排气阀门全部打开，此时排出的气体量最大；驾驶员体重位于50公斤到75公斤之间，排气阀门打开一半，排出的气体量也减半；驾驶员体重75公斤以上时，排气阀门关闭，此时排出气体量为零。
本发明结构简单有效，所需空间小，不会破坏原有的汽车内部构造，且形状记忆合金弹簧已有商业化产品，可以选型，有效降低成本，便于大规模制造。
附图说明
图1为基于形状记忆合金弹簧驱动的智能汽车安全气囊结构示意图；
图2 为本发明的排气装置结构示意图；
图3(a)为本发明的排气阀中的基座结构示意图；
图3(b)为本发明的排气阀中的滑块结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种调节安全气囊膨胀程度的执行机构，可以针对乘客的身体特征，控制气囊展开。形状记忆合金是一种新型智能材料，其变形基于热弹性马氏体相变理论，应变可以达到8%，在变形过程中可以产生MPa级的应力，且具有上万次的重复记忆变形功能。由形状记忆合金制造的弹簧，集感温与驱动为一体，可以通过电加热的形式控制形状记忆合金弹簧的变形。将形状记忆合金弹簧用于调节安全气囊的膨胀程度，是一个新颖并有效的方法。
下面结合附图具体说明汽车智能安全气囊的工作过程。
如图1～3所示，基于形状记忆合金弹簧的智能汽车安全气囊包括汽车仪表盘1、汽车方向盘3、充气模块4、气囊6、驾驶员座椅7，其特征在于还包括控制单元2、排气装置5、称重传感器8，控制单元2位于汽车仪表盘1内，充气模块4、排气装置5及气囊6位于同一直线上并置于汽车方向盘3内，充气模块4与排气装置5相连接，排气装置5与气囊6相连接，称重传感器8置于驾驶员座椅7下方，排气装置5包括基座5.1、滑块5.2、螺栓5.3、螺母5.4、形状记忆合金弹簧5.5、偏置弹簧5.6，螺栓5.3、偏置弹簧5.6、滑块5.2、形状记忆合金弹簧5.5、基座5.1通过螺栓5.3依次连接，并用螺母5.4固定。
基于形状记忆合金弹簧的汽车安全气囊智能充气方法是：称重传感器1感知驾驶员的体重信息，将信息反馈给控制单元2，控制单元2确定气囊的膨胀程度，决定气囊充气过程中排出气量的大小，据此发出电信号给形状记忆合金弹簧5.5，形状记忆合金弹簧5.5弹开并推动滑块5.2转动，滑块5.2侧面上的孔和基座5.1侧面上的孔相对位置发生改变，决定排气阀门大小，排出气体的体积及气囊6的膨胀程度，结束时由偏置弹簧5.6将滑块5.2和形状记忆合金弹簧5.5恢复原位。
所述的控制单元2根据称重传感器8提供的信息，将乘客的体形划分为三等：50公斤以下，50公斤到75公斤，75公斤以上，驾驶体重50公斤以下时，排气阀门全部打开，此时排出的气体量最大；驾驶员体重位于50公斤到75公斤之间，排气阀门打开一半，排出的气体量也减半；驾驶员体重75公斤以上时，排气阀门关闭，此时排出气体量为零。
Claims (3)
1.一种基于形状记忆合金弹簧的智能汽车安全气囊，包括汽车仪表盘(1)、汽车方向盘(3)、充气模块(4)、气囊(6)、驾驶员座椅(7)，其特征在于还包括控制单元(2)、排气装置(5)、称重传感器(8)，控制单元(2)位于汽车仪表盘(1)内，充气模块(4)、排气装置(5)及气囊(6)位于同一直线上并置于汽车方向盘(3)内，充气模块(4)与排气装置(5)相连接，排气装置(5)与气囊(6)相连接，称重传感器(8)置于驾驶员座椅(7)下方，排气装置(5)包括基座(5.1)、滑块(5.2)、螺栓(5.3)、螺母(5.4)、形状记忆合金弹簧(5.5)、偏置弹簧(5.6)，偏置弹簧(5.6)、滑块(5.2)、形状记忆合金弹簧(5.5)、基座(5.1)通过螺栓(5.3)依次连接，并用螺母(5.4)固定。
2.一种基于形状记忆合金弹簧的汽车安全气囊智能充气方法，其特征在于，称重传感器(8)感知驾驶员的体重信息，将信息反馈给控制单元(2)，控制单元(2)确定气囊的膨胀程度，决定气囊充气过程中排出气量的大小，据此发出电信号给形状记忆合金弹簧(5.5)，形状记忆合金弹簧(5.5)弹开并推动滑块(5.2)转动，滑块(5.2)侧面上的孔和基座(5.1)侧面上的孔相对位置发生改变，决定排气阀门大小、排出气体的体积及气囊(6)的膨胀程度，结束时由偏置弹簧(5.6)将滑块(5.2)和形状记忆合金弹簧(5.5)恢复原位。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的控制单元(2)根据称重传感器(8)提供的信息，将驾驶员的体重划分为三等级：50公斤以下，50公斤到75公斤，75公斤以上，驾驶员体重50公斤以下时，排气阀门全部打开，此时排出的气体量最大；驾驶员体重位于50公斤到75公斤之间，排气阀门打开一半，排出的气体量也减半；驾驶员体重75公斤以上时，排气阀门关闭，此时排出气体量为零。
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