CN112918426A - 一种三点式自适应安全带和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三点式自适应安全带和方法,包括控制装置、重力传感器、接触传感器、拉力传感器、驱动电机和卷收器芯轴;重力传感器设置在安全带座椅上,重力传感器的输出端连接控制装置的输入端;接触传感器设置在安全带锁扣上,接触传感器的输出端连接控制装置的输入端;拉力传感器设置在安全带锁扣上,拉力传感器的输出端连接控制装置的输入端;驱动电机通过齿轮传动装置与卷收器芯轴传动连接,卷收器芯轴上缠绕安全带的织带,控制装置控制驱动电机带动卷收器芯轴转动,伸出和收回安全带的织带。控制装置依据拉力传感器的检测数据控制驱动电机转动,带动卷收器芯轴伸出和收回安全带的织带,提高乘客佩戴安全带的舒适度。
Description
技术领域
本发明属于客车被动安全技术领域,具体属于一种用于客车座椅的三点式自适应安全带。
背景技术
当前,许多客车座椅已配备了两点式汽车安全带,但这些安全带往往被座椅罩等物品遮盖 而无法正常使用;其次,两点式安全带虽然使用方便,容易解脱,但是也正因为这个原因导致 安全功能的局限性较大,乘员上半身容易前倾,前座乘员头部会撞到仪表板或挡风玻璃上。两 点式安全带最大的威胁就是来自前方的座椅,高速情况下一旦急刹车,前方的座椅靠背像一堵 墙,撞上去,轻则破相,重则脖子折断。两点式安全带唯一的作用就是人不至于甩出车外,安 全性和舒适性有待提高。
对于一些比较智能化的安全带如预紧限力式安全带、预警式安全带等,虽然能够提高一定 的安全性,但是价格过于昂贵,对于低端系列客车不具有普适性,且对于现成的客车来说不易 进行加装或改装。其次,预警式安全带没有在乘客佩戴的舒适性方面有很大改善,仅通过报警 措施强制乘客进行佩戴,没有从根本上提高乘客自主佩戴的意愿,起不到更好的效果。并且现 在客车上所装的两点式安全带安全效能不高,织带拉出困难,且织带较紧,舒适性低以及客车 上所装的三点式安全带造价过高等问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种用于客车座椅的三点式自适应安全带, 结构简单,舒适性高,使用方便,成本较低。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种三点式自适应安全带,包括控制装置、重力传感器、接触传感器、拉力传感器、驱动 电机和卷收器芯轴;
所述重力传感器设置在安全带座椅上,重力传感器的输出端连接控制装置的输入端;
所述接触传感器设置在安全带锁扣上,接触传感器的输出端连接控制装置的输入端;
所述拉力传感器设置在安全带锁扣上,拉力传感器的输出端连接控制装置的输入端;
所述驱动电机通过齿轮传动装置与卷收器芯轴传动连接,卷收器芯轴上缠绕安全带的织带, 控制装置控制驱动电机带动卷收器芯轴转动,伸出和收回安全带的织带。
优选的,还包括蜂鸣器,所述控制装置的输出端连接蜂鸣器的输入端。
优选的,所述齿轮传动装置包括一级齿轮传动主动齿轮,一级齿轮传动从动齿轮,二级齿 轮传动主动齿轮和二级齿轮传动从动齿轮;所述一级齿轮传动主动齿轮设置在驱动电机的输出 轴上,一级齿轮传动从动齿轮和二级齿轮传动主动齿轮同轴设置,二级齿轮传动从动齿轮与卷 收器芯轴同轴设置;一级齿轮传动主动齿轮与一级齿轮传动从动齿轮相啮合,二级齿轮传动主 动齿轮与二级齿轮传动从动齿轮相啮合进行传动。
优选的,所述拉力传感器包括锁扣连接件、弹簧和座椅连接件,所述锁扣连接件用于连接 安全带锁扣,座椅连接件连接座椅,所述座椅连接件上设置有滑槽,滑槽内部设置有弹簧,所 述弹簧的两端分别连接锁扣连接件和座椅连接件,电流仪检测弹簧两端的电流,电流仪的输出 端连接控制装置的输入端。
一种三点式自适应安全带的方法,包括以下步骤,
步骤1,重力传感器测量乘客重量输出重量信号;
步骤2,控制装置控制驱动电机转动,带动卷收器芯轴伸出安全带织带;
步骤3,接触传感器检测锁舌状态,当接触传感器检测锁舌插入锁扣时,执行步骤,当接 触传感器检测锁舌未插入锁扣时,控制装置发出警报;
步骤4,拉力传感器检测安全带受力,当安全带受力小于安全受力值时,收入安全带织带, 然后执行步骤,当安全带受力不小于安全受力值时,直接执行步骤;
步骤5,拉力传感器检测安全带受力,当安全带受力大于受力舒适值时,控制装置控制驱 动电机转动,带动卷收器芯轴伸出安全带织带,拉力传感器继续检测受力,直至安全带受力不 大于受力舒适值;
当安全带受力不大于受力舒适值时,安全带已经系好。
优选的,步骤1中,所述重力传感器的测量范围为40KG-100KG。
优选的,步骤2中,安全带时织带伸出的距离不小于100mm。
优选的,步骤3中,接触传感器1min内未检测到锁舌插入锁扣,控制装置通过蜂鸣器进 行警报。
优选的,步骤4中,安全受力值的范围为10-20N。
优选的,步骤5中,所述受力舒适值为人机工程学第95百分位的人胸腹部受力舒适值, 所述受力舒适值的范围为60-70N。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明一种三点式自适应安全带,通过设置重力传感器测量乘客重量,检测是否有人乘坐, 通过控制装置根据重力传感器的测量数据,接触传感器检测安全带连接状态,通过拉力传感器 检测安全带的受力情况,控制装置依据拉力传感器的检测数据控制驱动电机转动,带动卷收器 芯轴伸出和收回安全带的织带,提高乘客佩戴安全带的舒适度,并且保护乘客的安全,结构简 单,舒适性高,使用方便,成本较低。
进一步的,通过设置蜂鸣器进行提醒乘客未系安全带,减少事故发生。
本发明一种三点式自适应安全带的方法,首先通过重力传感器测量乘客重量输出重量信号, 控制装置根据重力传感器的测量数据控制驱动电机转动,带动卷收器芯轴伸出安全带织带,拉 力传感器检测安全带受力,通过受力数据控制卷收器芯轴伸出和收回安全带织带,使得安全带 处于舒适的受力范围,简化乘员操作流程,对于体型不一的乘员都可以满足乘员舒适度,使用 已经成熟的卷收器的紧急锁止功能,保证了足够的安全性,设置安全带自动伸出功能,提高乘 客上车即带安全带的意识。
附图说明
图1是本发明实施例三点式自适应安全带整体控制结构图;
图2是本发明实施例三点式自适应安全带具体实施流程图;
图3是本发明实施例自适应实现结构图;
图4是本发明实施例测力机构结构图;
图5是本发明实施例测力机构简化原理图;
图6是本发明实施例测力机构工作原理图;
附图中:3-1为一级齿轮传动主动齿轮;3-2为一级齿轮传动从动齿轮;3-3为二级齿轮传 动主动齿轮;3-4为二级齿轮传动从动齿轮;3-5为驱动电机;3-6为卷收器芯轴;4-1为锁扣 连接件;4-2为弹簧;4-3为固定件;4-4为螺栓;4-5为座椅连接件。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种三点式自适应安全带,包括自适应机构和测力机构。自适应机构为驱动电机 3-5控制卷收器芯轴3-6伸缩织带进而实现自适应功能。测力机构可以为拉力传感器,测得安 全带受力。也可以通过原理为一滑动变阻器的弹簧4-2,将力的大小转化成电流的大小的,进 而测得安全带受力。
一种三点式自适应安全带,包括控制装置、重力传感器、接触传感器、拉力传感器、驱动 电机3-5和卷收器芯轴3-6;重力传感器设置在安全带座椅上,重力传感器的输出端连接控制 装置的输入端;接触传感器设置在安全带锁扣上,接触传感器的输出端连接控制装置的输入端; 拉力传感器设置在安全带锁扣上,拉力传感器的输出端连接控制装置的输入端;驱动电机3-5 通过齿轮传动装置与卷收器芯轴3-6传动连接,卷收器芯轴3-6上缠绕安全带的织带,控制装 置控制驱动电机3-5带动卷收器芯轴3-6转动,伸出和收回安全带的织带。
一种三点式自适应安全带的方法,包括以下步骤,
步骤1,重力传感器测量乘客重量输出重量信号;
步骤2,控制装置控制驱动电机3-5转动,带动卷收器芯轴3-6伸出安全带织带;
步骤3,接触传感器检测锁舌状态,当接触传感器检测锁舌插入锁扣时,执行步骤4,当 接触传感器检测锁舌未插入锁扣时,控制装置发出警报;
步骤4,拉力传感器检测安全带受力,当安全带受力小于安全受力值时,收入安全带织带, 然后执行步骤5,当安全带受力不小于安全受力值时,直接执行步骤5;
步骤5,拉力传感器检测安全带受力,当安全带受力大于受力舒适值时,控制装置控制驱 动电机3-5转动,带动卷收器芯轴3-6伸出安全带织带,拉力传感器继续检测受力,直至安全 带受力不大于受力舒适值;
当安全带受力不大于受力舒适值时,安全带已经系好。
实施例
如图1所示,安全带座椅有一重力传感器测量区间为40KG-100KG可测得座椅上是否有 乘员。当重力传感器获得信号后,CPU命令驱动电机3-5输出一固定值为安全带正确佩带的合 适长度。之后通过接触传感器判断安全带锁舌是否插入锁扣。若未插入则报警,若插入则将信 号传给CPU。之后通过测力机构测得安全带上的力,判断受力是否位于95%的舒适区间中, 若不处于舒适区间中,则继续通过驱动电机3-5控制卷收器芯轴3-6收缩织带直到受力位于舒 适区间,在这种情况下则说明安全带正确佩带且可保证舒适性。当安全带佩带好之后,若车辆 发生碰撞,则卷收器起作用进行紧急锁止,进而保证乘客的安全。
如图3所示,是通过电机实现自适应部分的结构原理图。自适应机构包括一级齿轮传动主 动齿轮3-1、一级齿轮传动从动齿轮3-2、二级齿轮传动主动齿轮3-3、二级齿轮传动从动齿轮 3-4、驱动电机3-5和卷收器芯轴3-6。一级齿轮传动主动齿轮3-1设置在驱动电机3-5的输出 轴上,一级齿轮传动从动齿轮3-2和二级齿轮传动主动齿轮3-3同轴设置,二级齿轮传动从动 齿轮3-4与卷收器芯轴3-6同轴设置;一级齿轮传动主动齿轮3-1与一级齿轮传动从动齿轮3-2 相啮合,二级齿轮传动主动齿轮3-3与二级齿轮传动从动齿轮3-4相啮合进行传动。其中,卷 收器芯轴3-6的转动由驱动电机3-5驱动,电机正转织带伸出,电机反转织带收入。由于正确 佩带安全带时伸出的织带较长,所以电机与芯轴之间通过两级齿轮传动增加传动比。
如图2所示,一种三点式自适应安全带的方法,包括以下过程,座椅上有一重力传感器, 该重力传感器测量区间为40KG-100KG。当重力传感器测得信号后将信号传到汽车中央控制器, 本实施例采用CPU,CPU命令驱动电机3-5输出一固定值a,a为正确佩带安全带时织带伸出 的合适距离,本实施例中优选为100mm。在安全带锁舌锁扣之间有一接触传感器,若1min内 未检测到锁舌插入锁扣,则设置一蜂鸣器进行警报;若锁舌插入锁扣,该传感器将信号传给 CPU后,第二部分测力机构测得安全带上的力,判断受力是否小于b值,b值为安全受力值, 保证安全性的最小受力值,安全受力值的范围为10-20N,本实施例中优选15N。,若该值大于 或等于b值,说明安全带的松紧度能够保证足够的安全性不至于太松散,若小于b值,说明织 带伸出过长,则不能够保证必要时的安全性,此时电机控制安全带回收一定的距离,收回织带 后判断受力是否大于c值,c值为受力舒适值,即人机工程学第95百分位的人的胸腹部受力 舒适值。大于c值时放出织带继续判断;当首次判断受力大于b值后也需判断其受力是否大于 c值从而判断舒适度是否合适。若小于c值,说明安全带正确佩带且可保证舒适性。当安全带 佩带好之后,若车辆发生碰撞,卷收器起作用进行紧急锁止,进而保证乘客的安全。
如图4和图5所示,表示了测力机构的结构图以及原理图。测力机构包括与锁扣连接件4-1,弹簧4-2,固定件4-3,螺栓4-4,与座椅连接件4-5。与锁扣连接件4-1装于与座椅连接 件4-5中,通过固定件4-3与螺栓4-4控制与锁扣连接件4-1不让其脱离与座椅连接件4-5。弹 簧4-2固接于与锁扣连接件4-1和与座椅连接件4-5上。当安全带正确佩带时,与锁扣连接件 4-1和与座椅连接件4-5之间接触面由于拉力分开,使弹簧4-2受到压缩。
由于图4中固定件4-3覆盖了与锁扣连接件4-1和与座椅连接件4-5的连接情况,所以附 加图5和图6作为测力机构的原理图来说明其测力原理。在图5中测力机构主要依靠于变阻器 的工作原理。图6中横向为其滑块,纵向为其电阻丝。通过拉动与锁扣连接件4-1向上移动, 将弹簧4-2的拉力大小转化为电阻丝接入电路中电流的大小。通过电流仪测得电流值得大小, 将电流值传送给CPU。通过电流大小知和受力大小的转化关系得到安全带的受力情况,进而 通过CPU进行判断并对电机做出控制。
Claims (10)
1.一种三点式自适应安全带,其特征在于,包括控制装置、重力传感器、接触传感器、拉力传感器、驱动电机(3-5)和卷收器芯轴(3-6);
所述重力传感器设置在安全带座椅上,重力传感器的输出端连接控制装置的输入端;
所述接触传感器设置在安全带锁扣上,接触传感器的输出端连接控制装置的输入端;
所述拉力传感器设置在安全带锁扣上,拉力传感器的输出端连接控制装置的输入端;
所述驱动电机(3-5)通过齿轮传动装置与卷收器芯轴(3-6)传动连接,卷收器芯轴(3-6)上缠绕安全带的织带,控制装置控制驱动电机(3-5)带动卷收器芯轴(3-6)转动,伸出和收回安全带的织带。
2.根据权利要求1所述的一种三点式自适应安全带,其特征在于,还包括蜂鸣器,所述控制装置的输出端连接蜂鸣器的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种三点式自适应安全带,其特征在于,所述齿轮传动装置包括一级齿轮传动主动齿轮(3-1),一级齿轮传动从动齿轮(3-2),二级齿轮传动主动齿轮(3-3)和二级齿轮传动从动齿轮(3-4);所述一级齿轮传动主动齿轮(3-1)设置在驱动电机(3-5)的输出轴上,一级齿轮传动从动齿轮(3-2)和二级齿轮传动主动齿轮(3-3)同轴设置,二级齿轮传动从动齿轮(3-4)与卷收器芯轴(3-6)同轴设置;一级齿轮传动主动齿轮(3-1)与一级齿轮传动从动齿轮(3-2)相啮合,二级齿轮传动主动齿轮(3-3)与二级齿轮传动从动齿轮(3-4)相啮合进行传动。
4.根据权利要求1所述的一种三点式自适应安全带,其特征在于,所述拉力传感器包括锁扣连接件(4-1)、弹簧(4-2)和座椅连接件(4-5),所述锁扣连接件(4-1)用于连接安全带锁扣,座椅连接件(4-5)连接座椅,所述座椅连接件(4-5)上设置有滑槽,滑槽内部设置有弹簧(4-2),所述弹簧(4-2)的两端分别连接锁扣连接件(4-1)和座椅连接件(4-5),电流仪检测弹簧(4-2)两端的电流,电流仪的输出端连接控制装置的输入端。
5.一种三点式自适应安全带的方法,其特征在于,包括以下步骤,
步骤1,重力传感器测量乘客重量输出重量信号;
步骤2,控制装置控制驱动电机(3-5)转动,带动卷收器芯轴(3-6)伸出安全带织带;
步骤3,接触传感器检测锁舌状态,当接触传感器检测锁舌插入锁扣时,执行步骤(4),当接触传感器检测锁舌未插入锁扣时,控制装置发出警报;
步骤4,拉力传感器检测安全带受力,当安全带受力小于安全受力值时,收入安全带织带,然后执行步骤(5),当安全带受力不小于安全受力值时,直接执行步骤(5);
步骤5,拉力传感器检测安全带受力,当安全带受力大于受力舒适值时,控制装置控制驱动电机(3-5)转动,带动卷收器芯轴(3-6)伸出安全带织带,拉力传感器继续检测受力,直至安全带受力不大于受力舒适值;
当安全带受力不大于受力舒适值时,安全带已经系好。
6.根据权利要求5所述的一种三点式自适应安全带的方法,其特征在于,步骤1中,所述重力传感器的测量范围为40KG-100KG。
7.根据权利要求5所述的一种三点式自适应安全带的方法,其特征在于,步骤2中,安全带时织带伸出的距离不小于100mm。
8.根据权利要求5所述的一种三点式自适应安全带的方法,其特征在于,步骤3中,接触传感器1min内未检测到锁舌插入锁扣,控制装置通过蜂鸣器进行警报。
9.根据权利要求5所述的一种三点式自适应安全带的方法,其特征在于,步骤4中,安全受力值的范围为10-20N。
10.根据权利要求5所述的一种三点式自适应安全带的方法,其特征在于,步骤5中,所述受力舒适值为人机工程学第95百分位的人胸腹部受力舒适值,所述受力舒适值的范围为60-70N。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210608 |