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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流安全气囊及安全带工作原理.精品文档.安全气囊工作原理本文包括：1.引言 2.停用安全气囊 3.了解更多信息 4.阅读所有安全保障类文章 停用安全气囊考虑到安全气囊功能失灵或冲击力过强会导致儿童和其他人群（尤其是年龄较小的孩子）遭受重伤或死亡，美国公路交通安全局（NHTSA）于1997年颁布了最终法规，允许汽车制造商使用压力较低的气囊，比原来减压20%-35%。此外，从1998年开始，又允许汽车维修点和经销商安装可以停用安全气囊的通断开关。现在，如果车主（或其他乘客）符合以下一种或多种特殊风险情况，则经过授权（由NHTSA授权）后可为汽车的一个
2、或两个安全气囊安装通断开关： 对于驾驶员和乘客侧安全气囊：限于人员的健康状况，安装气囊的危险比不安装时的撞击危险更大者。 对于驾驶员安全气囊（无论健康状况如何）：在距离驾驶员安全气囊罩中心位置25厘米之外无法正常驾车者。 对于乘客侧安全气囊（无论健康状况如何）：由于汽车没有后排座位、后排座位太小无法容纳后向式儿童座椅或由于要不断照管儿童的健康状况等因素而需要在前排使用后向式儿童座椅来携带婴儿者。 对于乘客侧安全气囊（无论健康状况如何）：由于（a）汽车没有后排座位，（b）车主必须携带多名儿童乃至后座无法容纳或（c）由于必须不断照管儿童的健康状况等因素而需要在前排携带1-12岁儿童者。 如果希望在
3、汽车中安装通断开关，您需要获取一份NHTSA手册安全气囊和通断开关： 知情决策参考以及附带的表格安全气囊通断开关申请表。上述材料可从NHTSA网站以及AAA（美国汽车协会）俱乐部、新车经销商和各州机动车管理局获取。NHTSA将给您发送一封授权函，您可以持此函前往汽车维修点安装通断开关（在您着手办理上述事宜之前，应向您的汽车经销商或维修点咨询，以查明是否有适合您的爱车使用的通断开关）。您可以使用改装过的通断开关，但前提是它必须符合美国联邦政府规定的下列要求：开关必须通过按键操控，并配备指示气囊开关状态的警示灯。显然，即使可以选择停用安全气囊，对于可以坐在远离气囊安放位置至少25厘米之外的驾车者，
4、仍应启用安全气囊。对于无法满足此距离要求的驾车者（以及符合上述停用条件者），可以停用气囊。在“适合于停用安全气囊的医学病症全国会议”（National Conference on Medical Indications for Air Bag Deactivation）中，医生专家组认为在提交给NHTSA的函件中经常提到的健康状况可作为停用安全气囊的正当理由。但是，对于一些常见的情况，医生建议不要停用安全气囊，例如：佩戴心脏起搏器的患者，戴眼镜者；心绞痛、肺气肿、哮喘患者；曾做过乳房切除、背部或颈部外科手术者；老年人；骨质疏松症患者；关节炎患者；孕妇。一般而言，若未安装改装的通断开关，则不能停
5、用安全气囊。但是，如果汽车制造商不提供适合您的爱车的改装型通断开关，NHTSA将按照适用的条件按个案形式单独处理停用安全气囊的授权事宜。切勿尝试自己停用气囊切记，这可不是柔软的坐垫！气囊中蕴藏着巨大的冲击力，如果您不明所以地擅自操作，弄不好会伤了自己。至于原厂型的通断开关，NHTSA允许汽车制造商在新款车型中安装乘客安全气囊通断开关，但必须符合下列限制条件：只有在该车型没有后座或者后座太小无法容纳后向式儿童安全座椅时才允许安装通断开关。而且，对于任何新车型，目前不允许制造商为驾驶员安全气囊安装通断开关。为何要制定这些规定呢？ 这是因为NHTSA想要遏制出厂时即安装通断开关的蔓延势头，以免通断开
6、关成为所有新车（甚至包括不存在此类安全风险的人群购买的汽车）的标准配置。他们也注意到：在新车中装配通断开关（以及之后对仪表板的重新设计）可能会分散资源，从而影响对更安全、更先进的安全气囊系统的开发。未来的安全气囊旨在维护和改善安全气囊救生功能的计划正如火如荼地全面展开。NHTSA发起了新一轮的测试活动，根据相关领域的最新知识和研究成果，采用改进型假人的伤害标准来进行试验。直到最近，汽车安全领域的大多数重大改进都是针对汽车前部和后部撞击来进行的，但所有汽车事故中有30%是侧面撞击引起的，并且汽车事故导致的所有严重伤亡中有40%是来自侧面撞击。许多汽车制造商已经针对这些统计数据（以及由此产生的新标
7、准）做出回应，纷纷加固车门、车门框架、底板和车顶等部分。但当前，提供侧气囊的汽车则代表了乘员保护方面的新潮流。 工程人员表示，有效侧气囊的设计工作远比前部气囊的困难得多。 这是因为正面撞击产生的一部分能量可以被保险杠、发动机盖和发动机吸收，撞击能量大约需要30-40毫秒才能传递到车内乘员身上。而在侧面撞击中，把乘员和另一辆车隔开的只有相对较薄的车门和几厘米的空隙。这意味着车门气囊必须能够在短短的五六毫秒内做出反应！沃尔沃的工程师对几种不同安装方式的侧气囊进行了试验，最终选择了椅背安装方式。这是因为无论座椅位置如何，这种安装方式对各种身高的乘员皆有保护作用。这样，他们可以在驾驶员和前排乘客的坐垫
8、侧面安放机械触发传感器，从而防止汽车未受损害的一侧的安全气囊发生充气膨胀。在椅背上安装整套安全气囊系统还可防止由于与行人或自行车相撞而导致不必要的气囊引爆行为。因为侧气囊在大约19公里/小时的撞击条件下才会打开。宝马的工程师则选择了车门气囊。因为车门的空间更大，可以容纳更大的气囊，从而提供更大的保护面。宝马所有的1999年款车型（活顶跑车除外）中都配备了头部气囊或管状充气结构头部气囊（ITS）。 与其他气囊不同，头部气囊看上去有点像大香肠，可以保持膨胀状态5秒钟，以提供针对二度撞击或三度撞击的防护功能。ITS的设计宗旨是与侧气囊结合使用，以便在某些侧面撞击中提供更佳的保护作用。所有这些无不清晰
9、地昭示出安全气囊技术仍处在日新月异的飞速发展之中。随着设计人员不断从实际的撞击资料中总结经验并积极推陈出新，此领域必将涌现出众多的技术革新。安全气囊是如何发挥作用的？ 自20世纪80年代早期推出以来，安全气囊已挽救了成千上万人的生命。 如果发生碰撞，安全气囊可在不到十分之一秒的时间内迅速充气，从而使您免受正向碰撞所产生作用力的冲击。 安全气囊由三部分组成。 首先是气囊自身，它由薄薄的尼龙纤维制成，折叠在方向盘或仪表盘中。 然后是告知气囊充气的传感器。 传感器可检测到相当于以16-24公里/小时的速度撞击墙壁的冲撞力。 最后是充气系统。 安全气囊实际上由与固体火箭助推器类似的系统进行充气。 叠氮
10、化钠 (NaN3) 和硝酸钾 (KNO3) 迅速发生反应，生成大量的热氮气。 此气体将为气囊充气，气囊在膨胀时将冲出方向盘或仪表盘。 大约在一秒钟后，气囊就会收缩（气囊上有许多小孔），因此不会妨碍我们的行动。 安全带工作原理 作者 Tom Harris本文包括：1.引言 2.碰撞过程 3.安全带如何使您免受重击 4.安全带如何拉伸和收回 5.安全带预紧器 6.安全带负载限制器 7.了解更多信息 8.阅读所有安全保障类文章 引言据美国公路交通安全局(NHTSA)的一份研究报告显示，在美国，安全带平均每年可挽救13000个生命。 同时，NHTSA还估计，如果系好安全带，7000遇难者本可以幸免于难
11、。 虽然某些情况下安全带确实也会造成严重伤害或死亡，但几乎所有安全专家都认为系好安全带可显著增加您在事故中的生存机会。 据NHTSA估计，安全带可将前排乘客的死亡风险降低50%。 考虑到这些情况时，您一定会感到十分惊奇：一条小小的编织带如何就能导致生死之别呢？它到底有什么作用呢？在本文中，我们将探讨安全带的技术，了解为什么在任何汽车上它都是最重要的技术之一。 碰撞过程安全带的设计理念非常简单： 当汽车突然停止时，安全带会防止您飞出挡风玻璃或撞向仪表板。 但为什么首先会发生这种情况呢？ 简而言之，是由于惯性。 惯性是物体在其他物体阻止其运动之前试图保持原有运动的趋势。 换言之，惯性是每个对象对其
12、行进速度和方向进行改变的一种阻抗。 任何事物都具有保持运动的特性。 如果一辆汽车的速度约为80公里/小时，那么惯性会使它保持以约80公里/小时的速度在一个方向上行进。 空气阻力和路面摩擦会不断使其减速，但发动机的动力会补偿这些能量损失。 汽车中的一切物体（包括驾驶员和乘客）都有自己的惯性，且独立于汽车的惯性。 汽车将其乘坐者加速到汽车的速度。 假设您以约80公里/小时的速度巡航。 您的速度和车速几乎相等，因此，您感觉您与车辆就像是一个整体在一起移动。 但如果汽车撞到电话线杆，显然您的惯性将与汽车的惯性彼此完全独立。 电话线杆的阻力会使汽车突然停下，但是您的速度仍保持不变。 如果没有安全带，您将
13、以约80公里/小时的速度撞向方向盘或者飞出挡风玻璃。 就像电话线杆会使汽车减速一样，仪表板、挡风玻璃或路面也会向您施加极大的作用力使您减速。 有一点是必然的，即不管在撞击中发生什么事情，都需要有某些物体在您身上施加作用力才能使您停下来。 但是根据施加力的位置和方式，可能会使您立即毙命，也可能让您毫发无伤地离开。 如果您的头部撞向挡风玻璃，那么这种停止的力量将集中在您身体最脆弱的一个部位上。 它也会令您迅速停下来，因为玻璃表面很硬。 但这可以轻易地让一个人受重伤或丧命。 安全带将停止力施加到人身体能够较长时间承受压力的部分。 在下一节，我们将介绍它是如何减少人体严重受伤的机会的。 安全带如何使您
14、免受重击在上一节中，我们知道了当汽车突然停止时，乘客也会突然停止运动。 安全带的工作就是将这种停止作用力扩散到身体比较强壮的部位上，以尽可能减少伤害。 典型的安全带由一个围在骨盆处的安全腰带和一个跨过胸部的肩带组成。 这两段安全带紧紧固定在汽车框架上，以便将乘客保持在座椅上。 正确系好安全带后，它可以将大部分停止作用力施加到胸腔和骨盆，这些身体部位相对来说比较强壮。 由于安全带在身体上跨越的部分较宽，因而作用力不会集中在一个较小区域，所以不会造成过大伤害。 此外，安全带所用的材料比仪表板或挡风玻璃要柔软得多。 它可以略微拉伸，这意味着停止过程不会过于突然。 但是，安全带不应拉伸过长，否则可能会
15、使您撞向方向盘或侧窗。 安全带只允许您略微前移。 汽车的折皱区是能切实起到缓冲作用的区域。 折皱区是汽车前部和后部相对比较容易压折的区域。 汽车在撞到障碍物时不会突然停止，而是通过溃缩（就像空易拉罐一样）吸收部分撞击力。 汽车的车厢比较坚固，因此不会挤压在乘客身上。 它会继续短暂移动，使汽车的前部撞向障碍物。 当然，只有在您随汽车车厢一起运动时（也就是说，安全带将您固定在座椅上时），折皱区才能为您提供保护。 最简单的安全带（某些过山车就使用了这种安全带）由通过螺栓固定在车身上的一条长带子组成。 这种安全带会始终将您紧紧绑在座椅上，这会很安全，但并不是特别舒适。 汽车的安全带能够拉伸和收回当安全
16、带拉紧时，您的身体可以轻松地前倾。 但是在撞击中，安全带会突然收紧并将您紧紧固定好。 在下一节中，我们将介绍使这一切成为可能的机制。 安全带如何拉伸和收回在典型的安全带系统中，安全带与一个卷收器相连。 卷收器中的核心元件是卷轴，它与安全带的一端相连。 在卷收器内部，一个弹簧为卷轴提供旋转作用力（或扭矩）。 它会旋转卷轴，以便卷起任何松弛的安全带。 螺旋形的弹簧会旋转卷轴以使安全带保持紧绷当您拉出安全带时，卷轴将逆时针旋转，并使相连的弹簧也沿相同方向旋转。 这样，旋转的卷轴就反扭了弹簧。 因为弹簧想要恢复到原状，因此它会抗拒这一扭转运动。 如果您松开安全带，弹簧将收紧，并顺时针旋转卷轴，直至使安
17、全带张紧。 卷收器有一个锁定机构，可在汽车发生碰撞时停止卷轴的旋转。 如今，有两种常用的锁定系统： 由汽车运动触发的系统 由安全带运动触发的系统 第一种系统在汽车迅速减速（例如，当汽车撞上某物体）时锁定卷轴。 下面是这种设计的示意图。 这种机构中的核心元件是一个加重摆锤。 当汽车突然停止时，惯性会导致摆锤向前摆动。 摆锤另一端的棘爪会抓住固定在卷轴上的一个带齿棘轮。 由于棘爪卡住了其中一个轮齿，因而齿轮便无法逆时针旋转，从而使与之相连的卷轴也无法旋转。 当撞击后再次松开安全带时，齿轮会顺时针旋转，并与棘轮分开。 第二种系统在猛拉安全带时锁定卷轴。 多数设计利用卷轴旋转的速度作为激活动力。 图中
18、所示为一种常见配置方式。 这种设计的核心元件是一个离心式离合器一种安装在旋转卷轴上的加重摆杆。 当卷轴缓慢旋转时，摆杆并不摆动。 一个弹簧使它保持在原来的位置。 但当猛拉安全带时，卷轴将快速旋转，离心力驱使摆杆的加重端向外摆动。 伸长的摆杆会推动卷收器壳上的凸轮。 凸轮通过滑动销与一个枢转棘爪相连。 当凸轮移到左侧时，滑动销会沿棘爪的槽口移动。 这会将棘爪拖入与卷轴相连的旋转棘轮。 棘爪锁入轮齿中，禁止逆时针旋转。 在某些新型安全带系统中，还会使用预紧器来收紧安全带。 在下一节中，我们将介绍这些装置的工作原理。 安全带预紧器预紧器的设计理念是：在发生碰撞时收紧安全带的任何松弛部分。 卷收器的传
19、统锁定机构使安全带无法进一步拉伸，而预紧器的作用则是拉回安全带。 这种拉回力可将乘客移到座位中的最佳撞击位置。 预紧器通常与传统锁定机构一起使用，而不是代替它们。 市场上有多种不同的预紧器系统。 某些预紧器会将整个卷收器向后拉，某些则会旋转卷轴本身。 通常，预紧器会连接到激活汽车安全气囊的中央控制处理器。 处理器监控机械或电子运动传感器，这些传感器可响应因撞击产生的突然减速。 当探测到撞击时，处理器将激活预紧器，然后激活安全气囊。 某些预紧器采用了电动机或螺线管，但当今的多数设计采用点火方式来拉入安全带。 下图显示了一个具有代表性的模型。 当燃气点燃时，压力会推动活塞上行，从而旋转卷收器。这种
20、预紧器中的核心元件是一个燃气室。 在燃气室内，还有一个包含易爆点火材料的小燃烧室。 这个小燃烧室带有两个电极，并连接至中央处理器。 当处理器探测到撞击时，它会立即在电极上施加一个电流。 电极产生的火花将点燃点火材料，从而将燃气室中的燃气点燃。 燃烧的气体会产生很大的外推力。 该压力推动位于燃气室内的活塞，使其高速向上运动。 活塞的一侧固定有一个齿条。 当活塞弹起时，齿条将与一个连接到卷收器卷轴的齿轮啮合。 高速运动的齿条会快速旋转卷轴，从而卷起安全带。 安全带负载限制器在剧烈撞击中（如当汽车与某障碍物高速相撞时），安全带会造成严重的伤害。 随着乘客惯性速度的增加，需要更大的力才能使乘客停下来。
21、 换言之，撞击时您的运动速度越快，安全带对您施加的作用力就越大。 某些安全带系统使用负载限制器来尽可能减少安全带造成的伤害。 负载限制器的设计理念是：当有巨大的作用力施加到安全带上时，额外释放更多安全带。 最简单的负载限制器是缝制在安全带中的折叠带束。 当施加到安全带上的作用力达到特定值时，用来固定折叠带束的缝线将会断裂。 当缝线断开时，安全带的折叠部分便随即展开，从而使安全带能够再伸长一些。 更高级的负载限制器在卷收器中采用了一个扭杆。 扭杆就是一个长金属杆，当向其施加足够的作用力时会发生扭曲。 在负载限制器中，扭杆的一端固定在锁定机构上，另一端固定在旋转的卷轴上。 在轻度事故中，扭杆将保持形状不变，卷轴将使用锁定机构进行锁定。 但是当有巨大的作用力施加到安全带上时（因而也施加到卷轴上），扭杆将略微扭曲。 这会使安全带延伸得更多一些。 在过去多年中，安全带已被证明是汽车和卡车中最重要的安全装备。 但是，它们并不总是非常可靠的，今天的汽车安全工程师们在的设计中也发现了许多可以改进的地方。 将来，汽车将装配更好的安全带和气囊，并且更有可能装配全新的安全技术。 当然，政府仍然不得不解决一个与安全设备有关的最大难题让人们使用它们。