CN108791182A - 一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，在安全带卷收器内设置了安全带状态检测传感器，通过齿轮传动将安全带伸出长度配比传动至电位器，并由PCB电路板输出电阻值至锁紧监控机构。本发明创新地提出了安全带监控系统，通过监控安全带的伸出长度来判定安全带是否虚系，具备精确地监控警报提醒功能，提醒未正常使用安全带用户系好安全带。通过电位器输出电阻值的方式进行监控信息反馈，无需额外供电，防止无电状态下的误报警情况发生。采用齿轮传动方式将安全带伸出位移经配比后转换为电位器的有效行程，满足了电位器的使用需求。空间要求低，能满足植入安全带卷收器的需求。整体设计巧妙、可靠，间接地提高了机动工具的乘驾安全性。

Description

一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统

技术领域

本发明涉及一种安全带监控系统，尤其涉及一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，属于安全驾驶保障监控系统的技术领域。

背景技术

安全带在汽车发明以前就已经存在了，1885年，欧洲普遍使用马车，那时的安全带只是简单的为了防止乘客从马车上摔下来。到了1910年飞机上开始出现安全带。1922年，赛车场上的跑车开始使用安全带，到了1955年，美国福特轿车开始装用安全带，总体来说这个时期的安全带以两点式安全带为主。1955年飞机设计师尼尔斯到沃尔沃汽车公司工作以后发明了三点式安全带。1963年，沃尔沃汽车公司开始把尼尔斯的三点式汽车安全带注册，并在自产的汽车上装配。1968年，美国规定轿车面向前方的座位均要安装安全带，欧洲和日本等发达国家也相继制定了汽车乘员必须佩带安全带的规定。我国公安部于1992年11月15日颁布了通告，规定1993年7月1日起，所有小客车(包括轿车、吉普车、面包车、微型车)驾驶人和前排座乘车人必须使用安全带。《道路交通安全法》第五十一条规定：机动车行驶时，驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带。目前使用最广泛的是三点式安全带。

现有技术中，无论是使用安全带控制器或直接使用车体控制模块（BCM）来控制，均为通过检查座椅压力传感器（SBR）和安全带锁扣（Buckle）状态来判断乘客是否系好安全带。

当驾乘人员使用额外的安全带扣，并将额外的安全带扣插入安全带锁扣后，现有的安全带控制器和车身控制模块均会认为驾乘人员已经系好安全带，从而不进行提醒；

当座椅上没有坐人时，安全带被提前拉出，且安全带扣被直接插入安全带锁扣（Buckle）中，此时如果有人坐上座椅，造成安全带虚系。该虚系的安全带对驾乘人员无任何保护，但安全带控制器和车身控制模块均会认为驾乘人员已经系好安全带，从而不进行提醒。

因此，仅通过传统的座椅压力传感器和安全带锁扣状态来进行安全带系紧监控存在漏洞，并不能确保乘车人员已系紧安全带，从而导致交通事故中的险情发生。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对现有技术中无法监控安全带是否实质性系到位的问题，提出一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，应用于机动工具内，所述机动工具包括座椅和设置在所述座椅上的安全带单元，所述安全带单元包括安全带卷收器、安全带、安全带锁扣机构和锁紧监控机构，所述机动工具内设有警报机构，

所述锁紧监控机构包括安全带控制器、车体控制模块，

所述安全带卷收器内设有用于监控所述安全带伸出长度的安全带状态检测传感器，所述锁紧监控机构分别与安全带状态检测传感器、安全带锁扣机构、警报机构相通讯连接，

所述安全带状态检测传感器包括传感器壳体，所述传感器壳体内设有传动主轴、输出轴和用于对所述锁紧监控机构输出电阻值的PCB电路板，

所述传动主轴与所述安全带卷收器内的转轴相连接，

所述PCB电路板上设有与所述输出轴相干涉的电位器和与所述锁紧监控机构相通讯连接的连接器，

所述传动主轴与所述输出轴之间设有用于调整传动比的传动机构，

所述传动机构包括设置在所述传动主轴上的初端齿轮、设置在所述输出轴上的末端齿轮、及设置在所述初端齿轮与所述末端齿轮之间的至少一个传动齿轮，任意相邻齿轮之间相啮合。

优选地，所述锁紧监控机构内设有用于监控所述PCB电路板输出电阻值的阀值控制器。

优选地，所述输出轴的旋转范围小于360°。

优选地，所述传动机构包括第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，任意所述传动齿轮分别包括传动输入的从动齿盘和传动输出的主动齿盘，并且所述从动齿盘的齿数大于所述主动齿盘的齿数，

所述初端齿轮与所述第一传动齿轮的从动齿盘相啮合、所述第一传动齿轮的主动齿盘与所述第二传动齿轮的从动齿盘相啮合、所述第二传动齿轮的主动齿盘与所述第三传动齿轮的从动齿盘相啮合、所述第三传动齿轮的主动齿盘与所述末端齿轮相啮合。

优选地，所述初端齿轮与所述第一传动齿轮的传动比为2~3；

所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮的传动比为2~3；

所述第二传动齿轮与所述第三传动齿轮的传动比为1.5~2；

所述第三传动齿轮与所述末端齿轮的传动比为1.5~2。

优选地，所述初端齿轮与所述末端齿轮的传动比大于20。

优选地，所述初端齿轮与所述第一传动齿轮的传动比为2.7；

所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮的传动比为2.7；

所述第二传动齿轮与所述第三传动齿轮的传动比为1.84；

所述第三传动齿轮与所述末端齿轮的传动比为1.87。

本发明的有益效果主要体现在：

1.创新地提出了安全带监控系统，通过监控安全带的伸出长度来判定安全带是否虚系，具备精确地监控警报提醒功能，提醒未正常使用安全带用户系好安全带。

2.通过电位器输出电阻值的方式进行监控信息反馈，无需额外供电，防止无电状态下的误报警情况发生。

3.采用齿轮传动方式将安全带伸出位移经配比后转换为电位器的有效行程，满足了电位器的使用需求。

4.空间要求低，能满足植入安全带卷收器的需求。

5.整体设计巧妙、可靠，间接地提高了机动工具的乘驾安全性。

附图说明

图1是本发明中特定齿轮传动机构的结构示意图。

图2是本发明中特定齿轮传动机构的剖视示图。

图3是本发明安全带监控系统的整体结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。

一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，应用于机动工具内，如图3所示，机动工具包括座椅1和设置在座椅1上的安全带单元，安全带单元包括安全带卷收器2、安全带3、安全带锁扣机构4和锁紧监控机构5，机动工具内设有警报机构。

具体地说明，机动工具包括机动车辆、机动船舶、机动飞机等，机动工具均会在座椅1上设置安全带单元，通过安全带系紧驾驶人员、乘坐人员等，当出现紧急事故时，人体对安全带3存在一个瞬间冲击力，在该冲击力作用下，安全带卷收器2锁止安全带，在安全带的保护作用下人体不会惯性冲离作为，此原理属于现有技术。

按照交通法相关规定，在乘坐机动车辆时，是需要系好安全带的，目前是通过安全带搭扣机构4进行监控安全带的安全带搭扣31是否装配到位，从而发出相关监控信息至锁紧监控机构5，通过监控状态选择性启动警报机构，从而提醒人员佩戴好安全带。

另外，也有采用座椅传感器、安全带搭扣机构4协同监控，即当座椅传感器监控到人坐在座椅上时，才会触发安全带搭扣机构4的功能触发。

而一般地，锁紧监控机构包括安全带控制器、车体控制模块，即通过安全带控制器进行监控、或者通过车体控制模块进行监控，此原理属于现有技术。

本案中，在安全带卷收器2内设有用于监控安全带3伸出长度的安全带状态检测传感器6，锁紧监控机构5分别与安全带状态检测传感器6、安全带锁扣机构5、警报机构相通讯连接。

具体地说明，通过该安全带状态检测传感器6能监控到安全带3的伸出长度，从而能确保乘车人员安全带佩戴到位，降低交通事故的伤亡风险。

原理说明，众所周知，目前很多机动车驾驶人员通过购买单体搭扣、或将安全带虚系的方式规避车辆的安全报警，很难进行实质性系紧安全带的监控，本案通过监控安全带被拉伸的长度进行实质性监控。例如，当安全带虚系时，此时安全带伸出长度不在合理范围，因此车辆依然进行警报，提醒人员进行安全带配系到位。

细化地，安全带状态检测传感器6包括传感器壳体61，传感器壳体61内设有传动主轴7、输出轴8和用于对锁紧监控机构5输出电阻值的PCB电路板9，传动主轴7与安全带卷收器2内的转轴21相连接，即传动主轴7与转轴21随动、或者两者合一，PCB电路板9上设有与输出轴8相干涉的电位器91和与锁紧监控机构5相通讯连接的连接器92，输出轴8即能实现电位器91的旋转位移，从而产生电阻值输出，传动主轴7与输出轴8之间设有用于调整传动比的传动机构。

具体实施例如图1和图2所示，传动机构包括设置在传动主轴7上的初端齿轮71、设置在输出轴8上的末端齿轮81、及设置在初端齿轮71与末端齿轮81之间的至少一个传动齿轮，任意相邻齿轮之间相啮合。

原理说明，拉动安全带3，安全带3从安全带卷收器2中伸出，伸出过程中带动安全带卷收器2内的转轴21旋转，传动主轴7与转轴21同轴旋转，其上的初端齿轮71通过传动齿轮10向末端齿轮81输出经过传动配比后的传动，输出轴8驱动电位器91产生电阻值输出。当解开安全带后，安全带自动回位，电位器复位，电阻值输出回位原点。

通过机械式的方式使得电位器91通过电路板9和连接器92向外输出不同的电阻值，锁紧监控机构5通过该电阻值判断安全带伸出是否符合要求从而选择性触发警报。

另外，传动机构的设计易于调节传动比，众所周知，电位器91存在一定的有效行程，而安全带3的伸出长度较长，无法适应电位器91的有效行程，通过传动机构能调整传动比，从而将较长的伸出长度转换为较短的行程，符合电位器91的有效行程需求。

需要说明的是，安全带卷收器全部旋转圈数约15圈，通过传动配比可以使输出轴81的旋转范围小于360°，将最终电位器的旋转圈数控制在0.6圈左右，从而满足电位器有效行程。

更细化地说明，锁紧监控机构5内设有用于监控PCB电路板9输出电阻值的阀值控制器，阀值控制器内设有阀值，当输出电阻值小于该阀值时启动报警。

对传动机构进行细化描述，传动机构包括第一传动齿轮10、第二传动齿轮20和第三传动齿轮30，任意传动齿轮分别包括传动输入的从动齿盘和传动输出的主动齿盘，并且从动齿盘的齿数大于主动齿盘的齿数，即传动齿轮为减速齿轮。

具体地，初端齿轮71与第一传动齿轮10的从动齿盘101相啮合、第一传动齿轮10的主动齿盘102与第二传动齿轮20的从动齿盘201相啮合、第二传动齿轮20的主动齿盘202与第三传动齿轮30的从动齿盘301相啮合、第三传动齿轮30的主动齿盘302与末端齿轮81相啮合。经过三道传动齿轮的传动配比后，能极大地调整传动主轴7与输出轴8的传动比，满足电位器91的有效行程需求。

对传动比进行优化，初端齿轮71与第一传动齿轮10的传动比为2~3；第一传动齿轮10与第二传动齿轮20的传动比为2~3；第二传动齿轮20与第三传动齿轮30的传动比为1.5~2；第三传动齿轮30与末端齿轮81的传动比为1.5~2。

需要说明的是，初端齿轮71与末端齿轮81的传动比大于20，如此能满足在安全带收卷器2内的空间设置需求。

最优实施例中，初端齿轮71与第一传动齿轮10的传动比为2.7；第一传动齿轮10与第二传动齿轮20的传动比为2.7；第二传动齿轮20与第三传动齿轮30的传动比为1.84；第三传动齿轮30与末端齿轮81的传动比为1.87，即传动主轴7与输出轴8的总传动比为25.08，满足了实际需求。

最后，传动采用小模数齿轮形式，齿轮材质采用POM、PA、PBT等高分子材料，材料耐磨且性能稳定，完全可以满足安全带全寿命要求，采用齿轮的形式，齿轮摩擦系数小，不会对卷收器的动作造成影响，齿轮结构可以选择普通直齿轮、斜齿轮、人字齿轮等。

通过以上描述可以发现，本发明安全带监控系统，创新地提出了安全带监控系统，通过监控安全带的伸出长度来判定安全带是否虚系，具备精确地监控警报提醒功能，提醒未正常使用安全带用户系好安全带。通过电位器输出电阻值的方式进行监控信息反馈，无需额外供电，防止无电状态下的误报警情况发生。采用齿轮传动方式将安全带伸出位移经配比后转换为电位器的有效行程，满足了电位器的使用需求。空间要求低，能满足植入安全带卷收器的需求。整体设计巧妙、可靠，间接地提高了机动工具的乘驾安全性。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，应用于机动工具内，所述机动工具包括座椅和设置在所述座椅上的安全带单元，所述安全带单元包括安全带卷收器、安全带、安全带锁扣机构和锁紧监控机构，所述机动工具内设有警报机构，

所述锁紧监控机构包括安全带控制器、车体控制模块，

其特征在于：

所述安全带卷收器内设有用于监控所述安全带伸出长度的安全带状态检测传感器，所述锁紧监控机构分别与安全带状态检测传感器、安全带锁扣机构、警报机构相通讯连接，

所述安全带状态检测传感器包括传感器壳体，所述传感器壳体内设有传动主轴、输出轴和用于对所述锁紧监控机构输出电阻值的PCB电路板，

所述传动主轴与所述安全带卷收器内的转轴相连接，

所述PCB电路板上设有与所述输出轴相干涉的电位器和与所述锁紧监控机构相通讯连接的连接器，

所述传动主轴与所述输出轴之间设有用于调整传动比的传动机构，

所述传动机构包括设置在所述传动主轴上的初端齿轮、设置在所述输出轴上的末端齿轮、及设置在所述初端齿轮与所述末端齿轮之间的至少一个传动齿轮，任意相邻齿轮之间相啮合。

2.根据权利要求1所述一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，其特征在于：所述锁紧监控机构内设有用于监控所述PCB电路板输出电阻值的阀值控制器。

3.根据权利要求1所述一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，其特征在于：所述输出轴的旋转范围小于360°。

4.根据权利要求3所述一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，其特征在于：所述传动机构包括第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，任意所述传动齿轮分别包括传动输入的从动齿盘和传动输出的主动齿盘，并且所述从动齿盘的齿数大于所述主动齿盘的齿数，

所述初端齿轮与所述第一传动齿轮的从动齿盘相啮合、所述第一传动齿轮的主动齿盘与所述第二传动齿轮的从动齿盘相啮合、所述第二传动齿轮的主动齿盘与所述第三传动齿轮的从动齿盘相啮合、所述第三传动齿轮的主动齿盘与所述末端齿轮相啮合。

5.根据权利要求4所述一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，其特征在于：

所述初端齿轮与所述第一传动齿轮的传动比为2~3；

所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮的传动比为2~3；

所述第二传动齿轮与所述第三传动齿轮的传动比为1.5~2；

所述第三传动齿轮与所述末端齿轮的传动比为1.5~2。

6.根据权利要求5所述一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，其特征在于：

所述初端齿轮与所述末端齿轮的传动比大于20。

7.根据权利要求5所述一种采用特定齿轮传动机构的安全带监控系统，其特征在于：

所述初端齿轮与所述第一传动齿轮的传动比为2.7；

所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮的传动比为2.7；

所述第二传动齿轮与所述第三传动齿轮的传动比为1.84；

所述第三传动齿轮与所述末端齿轮的传动比为1.87。