一種基于形狀記憶合金的緩沖吸能式安全帶預(yù)緊裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車安全領(lǐng)域，具體涉及一種基于形狀記憶合金的緩沖吸能式安全帶 預(yù)緊裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 預(yù)緊式安全帶是汽車安全帶的一種，與其他安全帶所不同的是在預(yù)緊式安全帶上 增加了預(yù)張緊器，預(yù)張緊器在碰撞時(shí)可以感知一定的沖擊，一般多是通過氣體發(fā)生劑等產(chǎn) 生動作，瞬間拉近安全帶的裝置。
[0003] 預(yù)緊式安全帶一般都會裝有限力器，在現(xiàn)有技術(shù)中，多采取兩種預(yù)緊形式:其一為 預(yù)緊限力式安全帶，其二為預(yù)卷式預(yù)緊限力式安全帶;前者的工作原理是過安全氣囊ECU發(fā) 出一個(gè)預(yù)緊點(diǎn)火信號，預(yù)緊器內(nèi)的火藥燃燒產(chǎn)生高壓氣體作為卷曲動力，消除安全帶與人 體之間的間隙，目前預(yù)張緊限力式安全帶已經(jīng)在中高端車型當(dāng)中廣泛使用；后者是通過雷 達(dá)感應(yīng)裝置感應(yīng)車輛與前車的間距，如果間距小于某一設(shè)定值，其ECU發(fā)出信號控制電機(jī)運(yùn) 動，消除安全帶與人體之間的空隙，并且提醒駕駛員緊急制動或者應(yīng)急處理，但這款安全帶 涉及到很多主動安全相關(guān)的裝置(例如探測雷達(dá)、計(jì)算程序等），因此其整體價(jià)格非常昂貴， 目前只在一些高端車型上使用;在現(xiàn)有技術(shù)中，通過這種氣體發(fā)生器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了汽 車的重量，不符合現(xiàn)有市場中對汽車輕量化的要求，并且造價(jià)成本較高，不利于預(yù)緊裝置的 廣泛推廣。
[0004] 并且，在現(xiàn)有市場中絕大多數(shù)的預(yù)緊器為鋼珠式預(yù)緊器，其內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)包含:鋼 珠收集裝置、鋼珠、轉(zhuǎn)子、限力軸、鎖止結(jié)構(gòu)、車感裝置和火藥等。其中限力軸發(fā)揮安全帶限 力的作用，通過中軸扭曲變形產(chǎn)生一個(gè)恒定的安全帶織帶力，但這種預(yù)緊器在使用中鎖止 機(jī)構(gòu)中的鋼球需要沿鋼管內(nèi)壁周向均勻分布，進(jìn)而造成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易裝配、容易漏裝而 產(chǎn)生功能失效的缺陷，并且還存在要求的制造精度高，不易控制等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于形狀記憶合金的緩沖吸能式安全帶預(yù)緊裝置及其控 制方法。
[0006] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)緊裝置多使用氣體發(fā)生器，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，增加了汽車的重量，不符合汽車輕量化的要求的問題。
[0007] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是預(yù)緊裝置的鎖緊機(jī)構(gòu)采用C形環(huán)裝在活塞上的錐形面上或 活塞螺紋配合，控制形狀記憶合金的位移或限位，克服現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易裝配、容 易漏裝而產(chǎn)生功能失效的缺陷。
[0008] 本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好，成本低，控制靈敏，并且通過記憶合金的使用促 進(jìn)了車身輕量化有效實(shí)現(xiàn)。
[0009] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0010] -種基于形狀記憶合金的緩沖吸能式安全帶預(yù)緊裝置，包括：
[0011] 鋼絲繩，其用于連接安全帶的插鎖固定點(diǎn)或者安全帶的織帶；
[0012]活塞，其與所述鋼絲繩固定連接；
[0013] 形狀記憶合金，其一端固定于所述活塞端部，另一端固定不動；
[0014] 處理器，其通過傳感器的檢測結(jié)果，控制對所述形狀記憶合金進(jìn)行通電。
[0015] 優(yōu)選的是，還包括:連接片，其與所述鋼絲繩一端連接；用于與所述安全帶的插鎖 固定點(diǎn)或者安全帶的織帶固定連接。
[0016] 優(yōu)選的是，還包括:支撐板及鋼管；
[0017] 其中，所述支撐板與所述鋼管的一端螺接，所述鋼管的另一端固定于所述安全帶 的下固定點(diǎn)，所述形狀記憶合金的另一端固定連接所述下固定點(diǎn)；以及
[0018] 所述活塞及所述形狀記憶合金安裝于所述鋼管內(nèi)，轉(zhuǎn)軸夾固定在所述支撐板中， 所述鋼絲繩繞過所述轉(zhuǎn)軸夾與所述活塞相壓接。
[0019] 優(yōu)選的是，在所述活塞錐形面上裝配有兩個(gè)C形環(huán)，其用于在預(yù)緊時(shí)，限定所述活 塞的移動距離。
[0020] 優(yōu)選的是，所述形狀記憶合金為多條NiTi形狀記憶合金絲均勻排列，并且兩端還 分別連接金屬片，用于作為形狀記憶合金的電極。
[0021] 優(yōu)選的是，所述活塞和所述鋼管內(nèi)壁螺紋連接，所述活塞能夠在鋼管內(nèi)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生 位移;所述形狀記憶合金絲為多條NiTi形狀記憶合金絲，所述形狀記憶合金絲通過金屬片 與所述活塞連接；當(dāng)對所述NiTi形狀記憶合金絲加熱時(shí)，所述NiTi形狀記憶合金絲扭轉(zhuǎn)形 成多股螺旋狀聚集的NiTi形狀記憶合金束，從而帶動所述活塞旋轉(zhuǎn)移動。
[0022] -種基于形狀記憶合金的緩沖吸能式安全帶預(yù)緊裝置的控制方法，包括如下步 驟：
[0023]步驟一、判斷車輛是否即將發(fā)生碰撞，根據(jù)安全距離S及相對車距L的比值范圍，將 預(yù)緊等級分為初級預(yù)緊、中級預(yù)緊及高級預(yù)緊三個(gè)預(yù)緊等級；
[0024] 步驟二、根據(jù)所述預(yù)緊等級，對形狀記憶合金絲進(jìn)行加熱;其中，初級預(yù)緊時(shí)，將所 述形狀記憶合金絲通電加熱到20°C~35°C;中級預(yù)緊時(shí)，將所述形狀記憶合金絲通電加熱 到50°C~70°C;高級預(yù)緊時(shí)，將所述形狀記憶合金絲通電加熱到85°C~105°C;
[0025] 步驟三、預(yù)緊結(jié)束后，使所述形狀記憶合金停止加熱。
[0026] 優(yōu)選的是，
[0027] 在所述步驟一中，當(dāng)同時(shí)滿足以下任一條件時(shí)，汽車發(fā)生碰撞： /
[0028] 條件一 :L<S，云 V
[0029] 條件二:L<S，〇 < f ^ mVr ； V r + mgf (Y2 、
[0030] 其中，S為安全距離，^ = ^ ^ + ，L為車輛與碰撞物的相對車距，V為車輛 與碰撞物的相對車速，F(xiàn)為車輛制動力，tr為駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，m為車重，g為重力加速度，f 汽車與地面摩擦系數(shù)，μ為路面附著系數(shù)，S為校正系數(shù)，1.08 < δ < 1.17。
[0031] 優(yōu)選的是，
[0032] 根據(jù)安全距離S及車距L的比值范圍，所述預(yù)緊等級判斷如下：
[0033] 當(dāng)1 S f < 1. 12時(shí)，預(yù)判為初級預(yù)緊； Lj
[0034] 當(dāng)1. 12 < f < 06時(shí)，預(yù)判為中級預(yù)緊；
[0035] 當(dāng)1. 36彡f時(shí)，預(yù)判為高級預(yù)緊。 L
[0036]優(yōu)選的是，在所述步驟一中，
[0037] 當(dāng)車輛自身的實(shí)際車速Vo為70 < Vo < 90km/h并且Vo 2 V時(shí)，根據(jù)安全距離S及修正 相對車距1/的比值范圍，所述預(yù)緊等級判斷如下： Q (γ Ν1"0·23·
[0038] 當(dāng)2 <1.12時(shí)，預(yù)判為初級預(yù)緊； L'\ V )
[0039] 當(dāng)1.12<矣么]<1.36時(shí)，預(yù)判為中級預(yù)緊； L \ V) ?* r-γ \1；〇：23：
[0040] ^1.36 <-- 時(shí)，預(yù)判為高級預(yù)緊。
[0041] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果：
[0042] 1、本發(fā)明所述的預(yù)緊裝置能在汽車發(fā)生猛烈碰撞后，迅速拉緊安全帶，實(shí)現(xiàn)預(yù)緊 功能，在活塞產(chǎn)生短暫回拉之后，預(yù)緊裝置中的鎖止機(jī)構(gòu)使安全帶不被拉出，將佩帶者固定 在座椅上，保護(hù)佩帶者的安全；
[0043] 2、在本發(fā)明中所述的預(yù)緊裝置代替諸如氣體發(fā)生器等裝置，形狀記憶合金致動器 的使用使與自動化相關(guān)的復(fù)雜性最小化，此外，形狀記憶合金絲的使用通常提供較輕重量 的代替方案，使封裝空間最小化；
[0044] 3、預(yù)緊裝置中的鎖止機(jī)構(gòu)，采用全新的C形環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖止功能，兩個(gè)C形環(huán)、活塞 錐面與鋼管結(jié)構(gòu)使得活塞可在單方向自鎖，以及和其它零件共同組成汽車安全帶預(yù)緊裝 置，使得零件簡單化，組裝方便、成本較低;并且，緊裝置中的鎖止機(jī)構(gòu)，采用全新的活塞形 狀，在碰撞發(fā)生預(yù)緊結(jié)束后，活塞左行，C形環(huán)由于鋼管的摩擦，先滑過活塞的直管部分，再 進(jìn)入活塞楔形部分，此過程中形狀記憶合金的阻尼作用部分能吸收部分人體的沖擊能量， 減少人體的傷害；
[0045] 4、預(yù)緊裝置中制動力傳感器、車距傳感器、車速傳感器將汽車狀況信號傳輸給ECU 進(jìn)行分析計(jì)算，ECU判斷是否采取預(yù)緊措施，保證了預(yù)緊裝置控制系統(tǒng)能夠提前做出預(yù)判， 滿足形狀記憶合金致動器的響應(yīng)時(shí)間，對于不同的車速、車距及制動力的判斷分析，對形狀 記憶合金進(jìn)行不同溫度的加熱，提高了預(yù)緊裝置工作可靠性。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明所述的預(yù)緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖2為本發(fā)明所述的活塞預(yù)緊時(shí)的運(yùn)動原理示意圖。
[0048]圖3為本發(fā)明所述的預(yù)緊裝置鎖止時(shí)的運(yùn)動原理示意圖。
[0049] 圖4為發(fā)明所述的驅(qū)動結(jié)構(gòu)未預(yù)緊時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 圖5為發(fā)明所述的驅(qū)動結(jié)構(gòu)預(yù)緊時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051 ]圖6為本發(fā)明所述的活塞與C形環(huán)及橡膠圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]圖7為本發(fā)明所述的活塞為直管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]圖8為本發(fā)明所述的活塞為中部凹陷結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖9為本發(fā)明所述的活塞為中部凹陷結(jié)構(gòu)的預(yù)緊時(shí)的運(yùn)動原理示意圖。
[0055] 圖10為本發(fā)明所述的活塞為中部凹陷結(jié)構(gòu)的鎖止時(shí)的運(yùn)動原理示意圖。
[0056] 圖11為本發(fā)明所述的控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
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