专利名称：电磁感应式防撞安全帽带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车安全装置，属于交通安全设备领域。
背景技术：
行车安全是汽车驾驶首先考虑的因素。对于汽车的安全装置而言，分为主动安全 装置和被动安全装置。目前所有汽车都已配置安全带和座椅头枕，通常在座椅上配置的是 三点式安全带，用来将人的身体定位在座椅上。现有汽车虽然配置了安全带，但当车祸发生 时，头部受惯性力作用仍然会受到重创，为此部分汽车设置了安全气囊。但安全气囊存在如 下缺陷1.安全气囊由于某些产品质量不过关，在车祸发生时，无法及时打开；2.高速撞车 时，安全气囊即使打开，驾驶员的头部仍然会重重的撞击到安全气囊上，然后弹回，在这一 过程会造成颈椎受损，医学上称之为颈椎挥鞭性损伤，严重的造成高位截瘫。因此在交通事 故中影响驾乘人员日后康复最大的因素是颈椎挥鞭性损伤。如何解决汽车安全气囊存在的缺陷，在车祸发生时，能够提高保护效果；同时，能 够主动实时监测驾驶员的驾驶行为的装置是极其重要的课题。该安全装置应具有以下特 点1.能够及时主动发现驾驶员行为异常，并及时进行提示或刹车；2.能够保护驾驶员和 其他乘车人员头部安全，防止车祸时驾乘人员颈椎发生挥鞭性损伤；3.成本低，可靠性好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电磁感应式防撞安全帽带，可以替代安全 气囊，能够及时发现驾驶员行为异常，并及时提示或刹车；能够保护驾驶员和其他乘车人员 头部安全，防止车祸时驾乘人员颈椎发生挥鞭性损伤；成本低，可靠性好。解决本发明的技术问题所采用的技术方案是在座椅头枕的位置装有安全带收紧 装置，安全带的外露端通过锁扣和插销连接安全帽，在安全带收紧装置上还附加配置了电 磁铁和电磁铁线圈控制的制动机构，安全带收紧装置的安全带卷轴位置装有电磁传感器并 通过信号线连接到微电脑的输入端，微电脑的输出连接汽车的发动机转速电控机构、刹车 电控机构和安全带收紧装置的电磁铁线圈。本发明的具体技术方案还包括安全带收紧装置的外壳为圆柱形铁磁体，其内壁设置有棘齿齿槽，安全带卷轴上 装有滑移副连接的铁磁体棘齿，安全带收紧装置外壳安装与其表面贴合在一起的弧形的电 磁铁。安全带收紧装置的安全带卷轴外周通过弧形的缓冲弹片连接同轴心的外层缓冲 卷轴套，安全带的内置固定端连接在缓冲卷轴套上所设的安全带固定卡槽上。安全带收紧装置的安全带卷轴端部装有凸凹间隔分布的扇形铁磁齿板，所述的电 磁传感器的铁芯正对着扇形铁磁齿板。安全带收紧装置采用在安全带卷轴上安装回卷弹簧的复位机构；安全带卷轴的两 端装有安全带收紧装置滚轮，其外圆周设有径向的棘齿孔，棘齿以动配合装入棘齿孔中，棘齿孔中装入的棘齿弹簧将棘齿压向安全带收紧装置滚轮，安全带收紧装置外壳内腔设所的 棘齿齿槽位于正对安全带收紧装置滚轮的位置。座椅头枕内设有收藏腔，安全带收紧装置的整体安装在收藏腔内与椅靠背的钢架 固定；安全帽的帽檐设置有调节扣，帽檐后方通过连接带来连接锁扣，再连接于安全带外露 端的插销；在座椅头枕的后侧设置有安全帽存放袋。驾驶汽车之前，可以根据使用者头部大小调节帽檐的松紧调节扣，然后将插销可 以插入锁扣内固紧，戴上安全帽。汽车行驶后，随着头部较低速度的运动，安全带可以自由 伸长，在回卷弹簧的作用下，会回位收缩。座椅头枕中央中缝位置设有收藏孔，安全帽上的 连接带、锁扣及插销可以全部回缩至收藏腔内，使头部感觉舒适。安全带收紧装置外壳与固 定板焊接，安全带收紧装置设有固定孔，可通过螺栓与座椅钢架固定在一起。在正常行驶 时，头部的运动有一定的活动范围和活动规律。安全带缠绕在缓冲卷轴套上，缓冲卷轴套通 过缓冲弹片与安全带卷轴相连接，安全带卷轴固定连接着回卷弹簧。由于与安全带卷轴相 连的安全带收紧装置滚轮的一侧设有的扇形铁磁齿板正对着电磁传感器，该传感器连接有 头部运动的电磁传感器的信号线，信号可传输至微电脑中并在显示装置显示出来，可以监 测驾驶员的驾驶状态。驾乘人员的头在运动时，拉动安全带使安全带收紧装置滚轮转动，上 面装的扇形铁磁齿板与电磁传感器的铁芯发生相对运动，在电磁传感器的线圈中产生感生 电动势，该电信号输入到微电脑中与储存的正常驾驶状态电信号进行对比，并根据对比情 况向发动机转速电控机构、刹车电控机构和安全带收紧装置的电磁铁线圈发出相应的动作 指令。主动安全保护功能如果驾驶员处于疲劳驾驶状态，那么头部会慢慢下垂，然后又 突然惊醒，周而复始。这样的运动规律转变为电信号，送入控制微电脑进行分析。发现处 于疲劳驾驶后，微电脑给出声光提示和语音警示，提示无效后(头部运动规律电信号无改 变)，则控制微电脑发出指令，降低发动机转速，如果情况仍无改变则强行停机。被动安全保护功能当突然发生车祸时，驾驶员的整个身体向前抛出，座椅安全带 和安全帽的安全带同时起作用，拉紧人的身体和头部，避免头部撞击到方向盘或玻璃上。由 于人体的头部和身体被同步拉紧，停止向前运动，使得头部与身体几乎无相对运动，这样就 彻底地避免了颈椎发生挥鞭性损伤。该功能与安全气囊的功能一致，但造价远低于安全气 囊。安全气囊的工作过程是在打开后又要立刻放气，用于尽量避免颈椎发生挥鞭性损伤，而 这种复杂的工作过程对于安全气囊的生产质量、可靠性、工艺提出了极高的要求，因此无法 降低生产成本。本电磁感应式安全帽带的保护工作过程为①机械保护。头部处于高速运动时， 安全带收紧装置滚轮会高速转动，这时两个滚轮上的棘齿在离心力的作用下向外运动，克 服棘齿弹簧的回位弹力，进入安全带收紧装置外壳上的棘齿齿槽，处于锁紧状态。锁紧后， 缓冲卷轴套内设置的缓冲弹片还允许缓冲卷轴套少量转动，安全带还可以再做少量缓冲运 动，避免了头部受到猛烈冲击；②电磁保护。头部处于高速运动时，安全带收紧装置滚轮高 速转动，电磁传感器将信号传到微电脑，控制微电脑发出指令，安全带收紧装置外壳上的电 磁铁线圈通电，使得弧形电磁铁产生磁力，吸引安全带收紧装置滚轮上的棘齿克服棘齿弹 簧的弹力，进入棘齿齿槽，处于锁紧状态，起到双重保护作用，使得安全帽带更为可靠。不使用安全帽带时，可将锁扣内的插销拔除，其结构可参照传统的三点式安全带锁扣，再将安全帽放入到座椅背的后的安全帽存放袋内即可。本发明的有益效果是解决了汽车安全气囊存在的缺陷，成本极低。具有1.能够 及时发现驾驶员行为异常，并及时提示或刹车；2.能够保护驾驶员和其他乘车人员头部安 全，防止车祸时驾乘人员颈椎发生挥鞭性损伤。
图1为本发明的外观使用状态图；图2为本发明的安全帽与安全带的外观示意图；图3为本发明安全带收紧装置外观示意图；图4为本发明安全带收紧装置主视剖面图；图5为本发明安全带收紧装置侧视剖面图；图6为本发明安全带卷轴与缓冲卷轴套间的缓冲连接示意图；图7为本发明整体结构示意图；图8为本发明的电控原理示意图。图1 8中1.遮阳，2.帽檐，3.传感器，4.座椅头枕，5.安全带收紧装置，6.调 节扣，7.连接带，8.锁扣，9.插销，10.固定板，11.安全带收紧装置外壳，12.安全带出口， 13.安全带，14.固定孔，15.缓冲卷轴套，16.棘齿底座，17.棘齿弹簧，18.棘齿齿槽，19.棘 齿，20.电磁传感器，21.扇形铁磁齿板，22.缓冲弹片，23.安全带卷轴，24.信号线，25.回 卷弹簧，26.回卷弹簧固定端，27.安全带收紧装置滚轮，28.缓弹片焊点，29.安全带固定卡 槽，30.安全帽存放袋，31.收藏腔，32.微电脑及显示器，33.弧形电磁铁，34.电磁铁线圈。
具体实施例方式参见各图，遮阳1可由不透光材料做成，为了扩大视野，也可采用透明防紫外线的 材料制作，帽檐2可安装传感器，帽檐2设有松紧调节扣6，可以根据使用者头部大小进行 调节，帽檐2后方设有连接带7，连接带7尾端安装锁扣8，与之对应的插销9可以方便地插 入和取出，插销9与安全带13的外露端连接。根据头部后脑勺位置座椅头枕4的内腔设置 收藏腔31，座椅头枕4中央中缝位置设有安全带出口 12，在回卷弹簧25的作用下，连接带 7、锁扣8及插销9可以全部回缩至收藏腔31内，使头部感觉舒适。安全带收紧装置5安装 在B形座椅头枕4的后下方，安全带收紧装置外壳11与固定板10焊接，安全带收紧装置5 设有固定孔14，可通过螺栓与座椅钢架固定在一起。安全带13的内置末端固定于缓冲卷 轴套15上的安全带固定卡槽29内，安全带13缠绕在缓冲卷轴套15上。缓冲卷轴套15通 过弧形的缓冲弹片22与安全带卷轴23连接。安全带卷轴23两侧为安全带收紧装置滚轮 27，滚轮的外圆周设有径向的棘齿孔，其中安装有棘齿19，棘齿底座16上安装有棘齿弹簧 17，安全带收紧装置外壳11内壁对应棘齿19的位置设有棘齿齿槽18。在安全带收紧装置 滚轮27的其中一侧设有铁磁材料制作的扇形铁磁齿板21，其表面带有凸凹交错的扇形齿， 对应的收紧装置外壳11上安装有电磁传感器20，该传感器的输出端连接信号线24，信号传 输至控制微电脑及显示器32内。回卷弹簧25与安全带卷轴23固定连接，作为安全带的回 位机构。安全带收紧装置外壳11设有电磁铁线圈34和弧形电磁铁33，当得电时弧形电磁 铁33会吸引棘齿19卡主棘齿齿槽18，使安全带不能再运动。座椅背后设有安全帽存放袋30。具体操作步骤为驾驶汽车之前，可以根据使用者头部大小调节帽檐松紧调节扣 6，将插销9可以插入锁扣8内固紧，然后戴上安全帽。戴上安全帽后便可以驾驶汽车了。驾 乘人员的头在正常运动时，拉动安全带收紧装置滚轮27转动，滚轮上的扇形铁磁齿板21与 电磁传感器20发生相对运动，电磁传感器线圈会产生感生电动势，由于扇形铁磁齿板21具 有凸凹交错斜面结构，与之对应的感生电压会产生对应的齿形波。通过判断波形，并对波形 计数，我们可以知道运动方向和运动距离。运动越快，感生电压越高，通过分析波形大小可 以知道运动速度，对前后波形大小的比对分析可以知道运动加速度。①如果驾驶员处于疲劳驾驶状态，那么头部会慢慢下垂，然后又突然惊醒，周而复 始。这样的运动规律转变为电信号，送入微电脑结合车速情况进行分析。当发现驾驶员处 于疲劳驾驶后，微电脑给出声光提示及语音警示，提示无效后(头部运动规律电信号无改 变)，则控制微电脑发出指令，降低发动机转速，情况若仍无改变则强行停机，工作原理参 见图8所示；②对于头部运动距离过远的情况，例如驾驶过程中，弯下腰捡物品，判断出驾 驶员头部已无法看到前方，那么微电脑也立刻发出刹车指令，防止意外发生；③对于酒后驾 车，醉酒后的驾驶员的头部运动和清醒状态驾驶的头部运动是有差异的，通常发呆，通过在 微电脑预选设置的判断程序分析，也可以发出警示及停车指令。被动安全保护功能当突然发生车祸时，驾驶员的整个身体向前抛出，座椅安全带 和安全帽带同时起作用，拉紧人的身体和头部，避免头部撞击到方向盘或玻璃上。由于人体 的头部和身体被同步拉紧，停止向前运动，使得头部与身体几乎无相对运动，这样就彻底地 避免了颈椎发生挥鞭性损伤。本电磁感应式安全帽带的保护工作过程为①机械保护。头部处于高速运动时，安 全带收紧装置滚轮27会高速转动，这时两个滚轮上的棘齿19在离心力的作用下向外运动， 克服棘齿弹簧17的回位弹力，进入安全带收紧装置外壳11上的棘齿齿槽18中，处于锁紧 状态。锁紧后，缓冲卷轴套15内设置的缓冲弹片22还允许缓冲卷轴套15少量转动，安全 带13也还可以再做少量缓冲运动，避免了头部受到猛烈冲击；②电磁保护。头部处于高速 运动时，安全带收紧装置滚轮27高速转动，电磁传感器20将信号传到微电脑及显示器32， 控制微电脑发出指令，安全带收紧装置外壳11上的电磁铁线圈34通电，使得弧形电磁铁33 产生磁力，吸引安全带收紧装置滚轮27上的棘齿19克服棘齿弹簧17的弹力，进入棘齿齿 槽18，处于锁紧状态，这样就起到了双重保护作用，使得安全帽带更为可靠。不使用安全帽带时，可将锁扣8内的插销9拔除，其结构可参照传统的三点式安全 带锁扣，再将安全帽放入到座椅背的后的安全帽存放袋30内即可。
权利要求
1.一种电磁感应式防撞安全帽带，其特征在于在座椅头枕的位置装有安全带收紧装 置，安全带的外露端通过锁扣和插销连接安全帽，在安全带收紧装置上还附加配置了电磁 铁和电磁铁线圈控制的制动机构，安全带收紧装置的安全带卷轴位置装有电磁传感器并通 过信号线连接到微电脑的输入端，微电脑的输出连接汽车的发动机转速电控机构、刹车电 控机构和安全带收紧装置的电磁铁线圈。
2.根据权利要求1所述的电磁感应式防撞安全帽带，其特征在于安全带收紧装置的 外壳为圆柱形铁磁体，其内壁设置有棘齿齿槽，安全带卷轴上装有滑移副连接的铁磁体棘 齿，安全带收紧装置外壳安装与其表面贴合在一起的弧形的电磁铁。
3.根据权利要求1所述的电磁感应式防撞安全帽带，其特征在于安全带收紧装置的 安全带卷轴外周通过弧形的缓冲弹片连接同轴心的外层缓冲卷轴套，安全带的内置固定端 连接在缓冲卷轴套上所设的安全带固定卡槽上。
4.根据权利要求1所述的电磁感应式防撞安全帽带，其特征在于安全带收紧装置的 安全带卷轴端部装有凸凹间隔分布的扇形铁磁齿板，所述的电磁传感器的铁芯正对着扇形 铁磁齿板。
5.根据权利要求2、3或4所述的电磁感应式防撞安全帽带，其特征在于安全带收紧 装置采用在安全带卷轴上安装回卷弹簧的复位机构；安全带卷轴的两端装有安全带收紧装 置滚轮，其外圆周设有径向的棘齿孔，棘齿以动配合装入棘齿孔中，棘齿孔中装入的棘齿弹 簧将棘齿压向安全带收紧装置滚轮，安全带收紧装置外壳内腔设所的棘齿齿槽位于正对安 全带收紧装置滚轮的位置。
6.根据权利要求2、3或4所述的电磁感应式防撞安全帽带，其特征在于座椅头枕内 设有收藏腔，安全带收紧装置的整体安装在收藏腔内与椅靠背的钢架固定；安全帽的帽檐 设置有调节扣，帽檐后方通过连接带来连接锁扣，再连接于安全带外露端的插销；在座椅头 枕的后侧设置有安全帽存放袋。
全文摘要
本发明涉及一种兼具主动、被动特性的汽车安全装置，属于交通安全设备领域。本安全装置在座椅头枕的位置装有安全带收紧装置，安全带的外露端通过锁扣和插销连接安全帽，在安全带收紧装置上还附加配置了电磁铁和电磁铁线圈控制的制动机构，安全带收紧装置的安全带卷轴位置装有电磁传感器并通过信号线连接到微电脑的输入端，微电脑的输出连接汽车的发动机转速电控机构、刹车电控机构和安全带收紧装置的电磁铁线圈。本发明可以替代安全气囊，能够及时发现驾驶员行为异常，并及时提示或刹车；能够保护驾驶员和其他乘车人员头部安全，防止车祸时驾乘人员颈椎发生挥鞭性损伤；成本低，可靠性好。
文档编号B60R22/46GK102114824SQ201110029128
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者陈蜀乔 申请人:昆明理工大学