本實(shí)用新型涉及一種主動(dòng)式預(yù)緊安全帶綜合試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
：當(dāng)今，安全帶已作為成員約束系統(tǒng)中的重要組成部分，是被事實(shí)證明了的最重要且最有效的安全裝置。汽車的安全性能由預(yù)知和規(guī)避危險(xiǎn)、并防止事故于未然的汽車主動(dòng)安全和當(dāng)事故發(fā)生時(shí)防范駕乘人員受到傷害的被動(dòng)安全組成。安全帶主要用來當(dāng)汽車遇到意外情況緊急制動(dòng)時(shí)，將駕乘人員束縛在座椅上，從而保護(hù)駕乘人員免受二次沖撞造成傷害。據(jù)國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究表明，駕駛?cè)说钠隈{駛和違規(guī)操作是導(dǎo)致交通事故的主要原因，占到交通事故總數(shù)的75％。通過對(duì)駕駛?cè)诵熊嚑顟B(tài)的檢測(cè)和及時(shí)向駕駛?cè)颂峁┫嚓P(guān)信息，可以有效地減少交通事故的發(fā)生。因此，對(duì)于安全帶的研究對(duì)汽車行車安全具有重要意義。特別的，對(duì)于安全帶在主動(dòng)安全方面的研究，是具有前瞻性和啟迪性的。傳統(tǒng)的三點(diǎn)式安全帶和現(xiàn)有的預(yù)緊式安全帶均屬于被動(dòng)安全的范疇，又由于現(xiàn)有的預(yù)緊式安全帶是通過內(nèi)置的爆燃?xì)怏w發(fā)生劑在碰撞發(fā)生后才能起到預(yù)緊的目的且發(fā)生碰撞后裝置中的氣體發(fā)生劑需要及時(shí)更換，不能滿足主動(dòng)安全的要求，這樣不僅沒有很好的起到預(yù)知危險(xiǎn)、降低危險(xiǎn)的功能還大大增加了后期成本。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種主動(dòng)式預(yù)緊安全帶綜合試驗(yàn)裝置，該裝置通過試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)式預(yù)緊安全帶控制系統(tǒng)預(yù)定的預(yù)警機(jī)制和安全帶主動(dòng)預(yù)緊的功能，且工作穩(wěn)定可靠。如上構(gòu)思，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種主動(dòng)式預(yù)緊安全帶綜合試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)支撐板、位于該試驗(yàn)支撐板一側(cè)的方形框架和位于該試驗(yàn)支撐板另一側(cè)的U形框架；所述方形框架上靠近U形框架的一側(cè)固定安裝有座椅，所述方形框架上固定安裝有豎直L形支架，該豎直L形支架通過固定板與座椅后部一側(cè)固接，所述座椅后部的另一側(cè)安裝安全帶張力傳感器，所述固定板上設(shè)置有預(yù)緊安全帶卷收器及安全帶卷收控制器，所述U形框架上固定安裝有超聲波測(cè)距傳感器，在所述試驗(yàn)支撐板上安裝制動(dòng)踏板，制動(dòng)踏板上設(shè)置有制動(dòng)踏板力傳感器；所述安全帶卷收控制器分別與預(yù)緊安全帶卷收器、制動(dòng)踏板力傳感器和超聲波測(cè)距傳感器連接，安全帶卷收控制器接收制動(dòng)踏板力傳感器和超聲波測(cè)距傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)并處理，根據(jù)處理結(jié)果輸出控制指令至所述預(yù)緊安全帶卷收器。所述預(yù)緊安全帶卷收器包括安全帶卷收機(jī)構(gòu)和與該安全帶卷收機(jī)構(gòu)連接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和與電機(jī)連接的電磁離合器。所述安全帶卷收控制器包括單片機(jī)MC9S12DP256、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33886和電磁離合器驅(qū)動(dòng)電路；電磁離合器驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管S8050和繼電器SRD-05VDC-SL-C；其中，NPN型三極管S8050和繼電器SRD-05VDC-SL-C串聯(lián)與電磁離合器連接控制電磁離合器的開合，在繼電器線圈兩引腳DCLH+和PGND之間并聯(lián)了二極管1N4007，NPN型三極管S8050的基極引腳直接與單片機(jī)的I/O口相連，通過控制I/O口高低電平的變化來控制電磁離合器的接通與斷開。所述超聲波測(cè)距傳感器采用KS-103。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33886上串聯(lián)電流傳感器，該電流傳感器的輸出端與單片機(jī)MC9S12DP256連接。本實(shí)用新型具有如下有益效果：1、本實(shí)用新型接收并解析車輛行駛預(yù)警傳感器(超聲波測(cè)距傳感器)、駕駛員對(duì)車輛的操縱狀況傳感器(制動(dòng)踏板力傳感器)輸送的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)碰撞事故發(fā)生的可能性，在必要情況下將安全帶預(yù)先收緊，以消除汽車安全織帶與乘員身體之間的間隙，從而防止或降低碰撞帶來的沖擊傷害。2、本實(shí)用新型采用非破壞性的工作方式可重復(fù)使用實(shí)現(xiàn)多次預(yù)緊，滿足了安全帶主動(dòng)安全的要求，旨在實(shí)現(xiàn)集預(yù)警、預(yù)緊、限力于一體的集成式安全功能。3、本實(shí)用新型可對(duì)參數(shù)條件設(shè)定完成的主動(dòng)式預(yù)緊安全帶系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，以便進(jìn)行修正，當(dāng)通過試驗(yàn)測(cè)試后再安裝于汽車上進(jìn)行實(shí)體試驗(yàn)，以降低試驗(yàn)成本及提高試驗(yàn)的效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。附圖說明圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是安全帶卷收控制器的電原理圖；圖3是電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33886的電路圖；圖4是電磁離合器驅(qū)動(dòng)電路的電路圖；圖5是電流傳感器的電路圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型還提供了一種主動(dòng)式預(yù)緊安全帶綜合試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)支撐板1、位于該試驗(yàn)支撐板1一側(cè)的方形框架2和位于該試驗(yàn)支撐板另一側(cè)的U形框架3，所述方形框架2上靠近U形框架3的一側(cè)固定安裝有座椅4，所述方形框架2上位于所述座椅4右后側(cè)固定安裝有豎直L形支架5和安裝在該L形支架5上的固定板6。在所述座椅4的左側(cè)設(shè)置有安全帶張力傳感器，在固定板6上設(shè)置有預(yù)緊安全帶卷收器9及安全帶卷收控制器10，在U形框架3上固定安裝有超聲波測(cè)距傳感器7。在所述試驗(yàn)支撐板1上的制動(dòng)踏板8，制動(dòng)踏板8上設(shè)置有制動(dòng)踏板力傳感器。所述安全帶卷收控制器10分別與預(yù)緊安全帶卷收器9、制動(dòng)踏板力傳感器和超聲波測(cè)距傳感器7連接，安全帶卷收控制器用于接收所述制動(dòng)踏板力傳感器和超聲波測(cè)距傳感器7發(fā)送的數(shù)據(jù)并處理，根據(jù)處理結(jié)果輸出控制指令至所述預(yù)緊安全帶卷收器9。本實(shí)用新型采用KS-103超聲波測(cè)距傳感器7和制動(dòng)踏板力傳感器8，即綜合行車與前方障礙物的距離和駕駛員踩制動(dòng)踏板力的大小確定3個(gè)安全級(jí)別，達(dá)到對(duì)駕駛?cè)藛T提醒和安全帶提前預(yù)緊的目的。所述預(yù)緊安全帶卷收器9包括安全帶卷收機(jī)構(gòu)和與該安全帶卷收機(jī)構(gòu)連接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括小功率直流永磁電機(jī)和與該電機(jī)連接的電磁離合器。該預(yù)緊安全帶卷收器9利用小功率直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，依靠電磁離合器，并通過齒輪的等比傳動(dòng)控制安全帶的卷收。本實(shí)用新型經(jīng)過大量的試驗(yàn)，預(yù)緊安全帶卷收器設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示，安全帶卷軸直徑(含部分織帶)Ds＝40mm設(shè)計(jì)最大卷收拉緊力Fdmax＝100N設(shè)計(jì)額定卷收拉緊力Fd＝30N設(shè)計(jì)卷收量Sd＝100mm設(shè)計(jì)卷收時(shí)間t＝0.15s安全帶卷軸收直徑是通過測(cè)量帶有部分織帶的現(xiàn)有安全帶得到。設(shè)計(jì)最大卷收拉緊力Fdmax是通過彈簧測(cè)力計(jì)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)在一輛豐田系列轎車上得到的。一般安全帶與乘員身體之間留有間隙，拉緊力遠(yuǎn)小于100N，因此額定卷收拉緊力初步定在30N。設(shè)計(jì)卷收量Sd是根據(jù)火藥式預(yù)緊安全帶卷收量確定的。卷收時(shí)間t是根據(jù)電機(jī)響應(yīng)時(shí)間、碰撞過程等的量級(jí)確定的。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)采用小功率直流永磁電機(jī)。根據(jù)上述參數(shù)具體計(jì)算如下：1)計(jì)算卷收線速度：Vd=Sdt=100mm0.15s=667mm/s---(1-1)]]>2)計(jì)算卷收角速度：Wd=2·VdDs=2×667mm/s40mm=33.3rad/s---(1-2)]]>3)計(jì)算卷收轉(zhuǎn)速：nd=Wd2π·60=33.3×60rad/s2π=318r/min---(1-3)]]>4)計(jì)算拉緊力矩：Td=FdDs2=30N×40mm2=0.6N·m---(1-4)]]>5)計(jì)算拉緊功率：Pd＝FdVd＝30N×0.667m/s＝20W(1-5)為節(jié)省空間減速速裝置全部在減速器內(nèi)，即外部傳動(dòng)比為1。6)計(jì)算電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速：nr＝nd＝318r/min(1-6)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算數(shù)據(jù)，本實(shí)用新型優(yōu)選一款具有減速器的直流永磁型電機(jī)，具體參數(shù)如下表所示。型號(hào)45ZY24-25-D/60JB7.5額定電壓U＝24V額定電流I＝1.8A空載轉(zhuǎn)速ne＝3200r/min額定轉(zhuǎn)矩Tr＝80N·m額定轉(zhuǎn)速nr＝3000r/min額定功率25W減速比7.5根據(jù)選定的電機(jī)，確定最終設(shè)計(jì)參數(shù)，具體如下：7)電機(jī)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速：n=nri=3000r/min7.5=400r/min---(1-7)]]>8)實(shí)際卷收線速度：Vr=NrπDs60=400r/min×π×40mm60=838mm/s---(1-8)]]>9)實(shí)際卷收時(shí)間：tr=DsVr=100mm838mm/s=0.12s---(1-9)]]>由于該設(shè)計(jì)采用等比齒輪傳動(dòng)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(作者：殷國(guó)富，趙汝嘉；機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新編軟件版)2008[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008)查得的傳動(dòng)效率范圍在0.93到0.98之間，所以取η＝0.95，則實(shí)際輸出的拉緊力矩如下：10)電機(jī)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩：Tt＝T·η＝0.6N/m×0.95＝0.57N/m(1-10)11)實(shí)際卷收拉力：Ff=2TfDs=2×0.57N/m0.04m=28.5N---(1-11)]]>如圖2、3、4所示：所述安全帶卷收控制器采用Freescale公司的MC9S12DP256和MC33886作為控制器的邏輯主控芯片和電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，電磁離合器驅(qū)動(dòng)電路利用NPN型三極管S8050和繼電器SRD-05VDC-SL-C串聯(lián)控制電磁離合器的開合，在繼電器線圈兩引腳DCLH+和PGND之間并聯(lián)了二極管1N4007，NPN型三極管S8050的基極引腳直接與單片機(jī)的I/O口相連，通過控制I/O口高低電平的變化來控制電磁離合器的接通與斷開。本實(shí)用新型對(duì)織帶拉緊力的控制采用衡力矩控制，其本質(zhì)是對(duì)電機(jī)的衡扭矩控制，直流電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)會(huì)有電流流過電樞繞組，通電導(dǎo)體位于磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用，作用在直流電機(jī)電樞上的電磁力形成電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩公式如下：T＝CT·φ·Ia(1-12)式中，式直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，φ是主磁極的每級(jí)有效磁通的平均值。一臺(tái)制造完成的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)是一定的，有效磁通量波動(dòng)量很小，可以近似為常數(shù)。因此直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與通過電樞的電流成正比關(guān)系。因此對(duì)于電機(jī)的恒扭矩控制可以轉(zhuǎn)變成電機(jī)的恒電流控制。因此設(shè)計(jì)中利用采用了霍爾式的電流傳感器TBC-5PS5對(duì)電流進(jìn)行采樣并和設(shè)定值進(jìn)行比較采用數(shù)字PI控制以達(dá)到對(duì)電機(jī)的恒電流控制。該電流傳感器的采樣電流為5A，傳感器內(nèi)部自帶采樣電阻，芯片輸出的為電壓量，輸出端1引腳直接與單片機(jī)MC9S12DP256的ADC引腳，電流傳感器串聯(lián)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33886上。如圖5所示。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3