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1、气囊式汽车安全带气囊式汽车安全带 -安全人机工程学产品设计安全人机工程学产品设计院院 系：系： 华北科技学院安全工程学院华北科技学院安全工程学院 班班 级：级： 专专 业：业： 指导老师：指导老师： 设计学生：设计学生： 设计时间：设计时间： 1.技术背景1.1 现有技术1.1.1 国内现有技术我国汽车被动安全性研究经过近二十年的探索，已经有了一个良好的开端。在天津汽车技术研究中心、长春汽车研究所、交通部试验场、清华大学等 5 个地方建立了汽车碰撞试验场所，具备了执行中国汽车碰撞法规的能力，中国汽车被动安全实验技术有了显著的进步和发展。1)我国汽车安全法规2001 年 12 月，我国有关部委出
2、台了中国强制性产品认证制度(CCC)，在强制执行的标准中，包括汽车正面碰撞法规。该法规要求我国 M1 类汽车在 2003年 5 月 1 日后，凡未通过“3C”认证一律不准出厂、出口和销售。2)我国使用安全带的规定中华人民共和国道路交通安全法第五十一条规定，机动车在行驶时，驾驶人、乘坐人员应按照规定使用安全带。 公安部 1992 年 11 月 15 日发布关于驾驶和乘坐小型客车必须使用安全带的通知 ，规定上路行驶的小型客车驾驶人和前排乘车人必须使用安全带，并于 1993 年 7 月 1 日起生效。8 月 1 日后，凡不按规定使用安全带的驾驶人或乘车人，一律处以警告或者 5 元罚款。 北京市实施道
3、路交通安全法办法第八十三条规定，乘车人没有系安全带，可被处以 20 元的罚款。云南省道路交通安全条例第四十六条对机动车驾驶人在 道路上驾驶机动车作了这样的规定：一、使用安全带，并保持齐备、完好；二、提醒乘坐人员使用安全带或者戴安全头盔。我国香港法律规定，乘坐出租车包括后座 如不使用安全带最高罚款 5000 港元及入狱三个月。 3)安全带、绳和金属配件要符合破坏负荷指标。 腰带必须是一整根，其宽度为 4050mm，长度为 13001600mm。护腰带宽度不小于 80mm，长度为 600700mm。带子接触腰部分垫有柔软材料，外层用织带或轻革包好，边缘圆滑无角。带子缝合线的颜色和带颜色一致。围杆带
4、折头缝线方形框中，用直径为4.5mm 以上的金属铆钉一个，下垫皮革和金属的垫圈，铆面要光洁。带子颜色主要采用深绿、草绿、桔红、深黄、其次为白色等。腰带上附加小袋一个。安全绳直径不小于 13mm，捻度为 8.59/100（花/mm） 。吊绳、围杆绳直径不小于 16mm，捻度为 7.5/100（花/mm） 。电焊工使用悬挂绳必须全部加套，其他悬挂绳仅部分加套，吊绳不加套。绳头要编成 34 道加捻压股插花，股绳不准有松紧。金属钩必须有保险装置，铁路专用钩例外。自锁钩的卡齿用在钢丝绳上时，硬度为洛氏 HRC60。金属钩舌弹簧有效复原次数不小于 2 万次，钩体和钩舌的咬口必须平整，不得偏斜。金属配件表面
5、光洁，不得有麻点、裂纹；边缘呈圆弧形；表面必须防锈。金属配件圆环、半圆环、三角环、8 字环、品字环、三道联，不许焊接，边缘成圆弧形。调节环只允许对接焊。1.1.2 国外现有技术安全带作为汽车发生碰撞过程中保护驾乘人员的基本防护装置，它的诞生早于汽车。早在 1885 年，安全带出现并使用在马车上，目的是防止乘客从马车上摔下去。1902 年 5 月 20 日在纽约举行的一场汽车竞赛场上，一名赛车手为防止在高速中被甩出赛车，用几根皮带将自己和同伴拴在座位上。竞赛时，他们驾驶的汽车因意外冲入观众群，造成两人丧生，数十人受伤，而这几名赛车手却由于皮带的缘故死里逃生。这几根皮带也就成为汽车安全带的雏形，在
6、汽车上首次使用，便挽救了使用者的生命。1922 年，赛车场上的跑车开始使用安全带；1955 年，美国福特汽车装用了安全带；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都相继制定了汽车乘员必须要佩带安全带的规定。安全带的技术进步包括预紧器、力道限制器，以及三点式或四点式的组合等。在撞击的时候，预紧器可以把安全带拉紧，防止由于松懈而带来会造成身体伤害的位移。撞击结束后，力道限制器可以使安全带略微松弛以减轻对车内乘员的压力。三点式安全带可束住乘客的胸腔和大腿前部，在微型轿车中可以将对前座乘客的严重伤害减少 44%（与不系安全带的乘客相比） ，对后座乘客的严重伤害可以减
7、少 44%，如果跟横向安全带相比，对后座乘客的严重伤害可以减少 15%。更重要的是，前座乘客使用三点式安全带而不是横向安全带，对乘客腹部和头部的伤害将分别可以减 52%和 47%。典型的四点式安全带包括两条竖向的吊带，可以束住车内乘员的胸腔，并在底部与横向安全带扣接。四点式安全带已经在赛车上使用了很多年，现在一些客气制作厂商，比如沃尔沃，正尝试将其应用到微型轿车上。设计的出发点是在汽车发生滚翻时，四点式安全带可以将撞击力更均匀地分散掉，同时还可以将乘客牢牢地固定在座椅上。预紧式安全带（PRETENSIONER SEAT BELT）也称预缩式安全带。这种安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，
8、乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。预紧式安全带中起主要作用的卷收器与普通安全带不同，除了普通卷收器的收放织带功能外，还具有当车速发生急剧变化时，能够在 0.1秒左右加强对乘员的约束力，因此它还有控制装置和预拉紧装置。预紧式安全带的主要分类控制装置分有两种：一种是电子式控制装置，由电子控制单元（ECU）检测到汽车加速度的不正常变化，经过电脑处理将信号发至卷收器的控制装置，激发预拉紧装置工作，这种预紧式安全带通常与辅助气囊组合使用。另一种是机械式控制装置，由传感器检测到汽车加速度的不正常变化，控制装置激发预拉紧装置工作
9、，这种预紧式安全带可以单独使用。预拉紧装置则有多种形式，常见的预拉紧装置是一种爆燃式的，由气体引发剂、气体发生剂、导管、活塞、绳索和驱动轮组成。当汽车受到碰撞时预拉紧装置受到激发后，密封导管内底部的气体引发剂立即自燃，引爆同一密封导管内的气体发生剂，气体发生剂立即产生大量气体膨胀，迫使活塞向上移动拉动绳索，绳索带动驱动轮旋转号驱动轮使卷收器卷筒转动，织带被卷在卷筒上，使织带被回拉。最后，卷收器会紧急锁止织带，固定乘员身体，防止身体前倾避免与方向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞。1.2.1 国内现有状况安全带被认为是汽车制造历史上最为伟大的发明之一，这种最为简单同时也是最为有效的安全配置，至今已经挽救了
10、上百万人的生命。在一些发达国家，安全带的佩戴率已经达到了 90%以上。那么中国安全带的使用情况又如何呢？2009 年中国汽车安全主题巡展中，我国和著名安全带生产厂家奥托立夫对中国安全带的使用情况进行了一次调查：2009 年中国汽车安全主题巡展共分北京、沈阳、成都、南京、上海和广州6 站。在 6 个城市的巡展中，共有 1081 位体验者参加了调查，其中无论开车或坐车，始终佩戴安全带的有 229 人，占 21.2%；无论开车或坐车，从来不佩戴安全带的有 254 人，占 23.5%，其中有 97 人为驾驶员；无论开车或坐车，有时戴有时不戴的有 598 人，占 55.3%。从中可以看出，有一半以上的人
11、对于安全带的态度是时戴时不戴。这部分人的主要表现是：1.开车时戴，坐车时不戴；2.坐前排时戴，坐后排时不戴；3.开高速时戴，不开高速时不戴；4.有警察时戴，没警察时不戴。这也说明，在中国，安全带的佩戴意识仍很淡薄，大部分人都还没有建立起主动佩戴安全带的意识。这部分人在实际行车中佩戴安全带的情况很少，大部分时间都是没有佩戴安全带的，一旦发生事故，缺乏安全带的有效保护，这部分人将处于非常危险的境地。此外，这部分人有时佩戴安全带也意味着这部分被调查者在一定程度上了解佩戴安全带的好处，只是还没有建立起每次乘车都佩戴的习惯。这意味着，可以提醒乘员佩戴安全带的安全带提醒装置在中国现阶段仍然是一项能发挥巨大
12、作用的安全配置。汽车为什么要有安全带？安全带主要是在紧急情况下，缓冲驾驶员身体与方向盘的冲击力，以降低和避免车上人员受伤，而安全带的有效距离是已经设计好的，人为设置夹子延长安全带，实际上是让安全带失去作用，增加安全隐患。安全带是我们生命的一道防护线，我们必须要重视它！1.22 国外现有状况对大部分人而言，布连(nils bohlin)不是一个家喻户晓的名字，但对不少曾被安全带从鬼门关救回来的人来说，他肯定是伟大的发明家。布连发明的 3点式安全带在 1985 年被德国专利发明注册处评选为跨世纪 8 大发明之一，就是这种汽车安全设备对人类贡献的最佳证明。汽车业的乐土美国，是初期最看不起安全带的地方
13、。早于 1953 年，当地一位汽车生产商已经提供前座安全带作可供选购装备，可惜市场毫无反应，即使数年后，该公司再一次推广安全带，结果还是一样。当时、美国舆论更批评安全带碍手碍脚，令乘客感到不舒服。及至 1963 年，所有沃尔沃出品的汽车的前座都已经配备 3 点式安全带作为标准装置，布连为了打开庞大的美国市场，于是联同负责瑞典国内安全带测试及批核的艾当(bertil aldam)博士到美国讲学，并向公众及车厂讲解安全带的优点，可惜收效仍然不大。3 点式安全带开始为人接受始于 1967 年，布连在美国发表了28000 宗意外报告 ，当中记录了 1966 年瑞典国内所有牵涉沃尔沃汽车的交通意外，数字
14、清楚显示，3 点式安全带不但能够保住性命，更能在超过半数的个案中，减低甚至避免乘客受伤的机会。该报告遂成为世界各地有关汽车安全带立法的重要游说工具，特别是在依然顽固的美国。其时美国国家高速公路安全局(nhtsa)的赫顿(william haddon)，早已积极争取在车厢内安装安全带，及至布连的报告出现，美国第一条关于安全带的规例终于在 1968 年出现。现在，不少国家都已强制规定使用安全带，虽然大部分地区只要求前座乘客佩戴。但是第一条强制佩戴安全带的法规直至 1971 年是才在澳洲的维多利亚省通过，接着陆续有其他国家效法，包括 1975 年的瑞典。然而，美国却一直没有联邦法规规定车中乘客佩戴安
15、全带，目前美国的安全带使用率约为 60%65%，因为部分州政府已订立有关法规。至于欧洲，使用率大概是七成，但由于地理及文化因素，各地的差异颇大。当然，最理想的是达到 100%，但这个目标短期内还是遥不可及。当汽车前进时，车中人也以相同的速度向前推进，假如车子突然停下来，乘客的身体便会继续以高速惯性前冲，要将身体维持在座位上，必须有 30005000kg 的力量，因此，安全带一定要强而有力，但又富弹性及易于佩戴。初期的 2 点式斜式安全带缺乏足够的力量将前冲的身子固定，至于由两名美国空军夏云(hugh de haven)及格斯沃(roger w.griswold)发明的 y 型 3 点式安全带，则由于安全扣位置在乘客的背后，不单未能完全锁紧身子，更会压伤内脏而不能产生应有的保护作用。其实，汽车最初面世时，已经有人发觉只要用一条带，将臀部缚在座椅上，便能令颠簸的身子稳定下来，尤其是当时的马路凹凸不平，经常把车上人颠个半死。可是，即使这种围绕式安全带早于 1907 年已经注册，可是也一直未受重视。直至第二次世界大战，才有人开始认真研究安全带的实际用途，但他们却非汽车业人士，而是当时发展迅速的航空工业从业人员。布连发明的 3 点式横放 v 型安全带出现后，情况才扭转过来，这种简单而安全的设计模式
