专利名称：一种车用安全带织带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用安全带，特别是一种车用安全带织带。
背景技术：
目前，乘用汽车广泛采用三点式安全带保护乘员。在汽车发生碰撞时，通过被锁紧的安全带织带将乘员“束缚”在座椅上，限制乘员的前移量，以避免乘员与汽车内饰发生二次碰撞或被甩出车外。作为主要的乘员约束保护装置，安全带是目前最有效的汽车被动安全装置，在减少交通事故死亡人数和减轻乘员伤害程度方面具有极佳效果。 现有的汽车安全带织带主要采用尼龙或聚酯纤维材料编织而成，表面光滑，具有较高的强度、延伸性和良好的能量吸收特性。但是，这种通用安全带织带在被锁止后，在人体较大的冲击加速度作用下，会因纵向拉伸产生横向缩窄变形，使得与人体胸部和腹部发生作用的织带面积减小。在汽车碰撞加速度较大，乘员对织带的冲击压力较高时，织带作用面积的减小会对接触躯干产生过大的压强，有可能造成乘员胸部和腹部过度压缩，严重时会对内脏造成伤害，甚至危及生命。由于传统安全带织带材料的正泊松比特性，使其不能克服以上缺点，降低了安全带装置的整体保护效果。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明设计出一种可以避免受拉变窄后损伤乘员的车用安全带织带。本发明的技术方案如下一种车用安全带织带，由MXN个拉胀单元拼接构成，整体表现为一条连续的、且带有正交凸痕的带状结构；其中，M代表织带所含拉胀单元的列数，N代表织带的一个完整列所含拉胀单元的个数；所述拉胀单元的形状为具有正交凸痕的连续曲面，包括四条正交的凸痕和四个近似三角形的过渡曲面；在笛卡尔直角坐标系中，所述拉胀单元在xoy平面的投影为矩形，尺寸为IXh ;在z方向，其曲面函数表达式为f (x, y)=A(cosm(n n (x+y)) +cosm (n n (x-y)))式中，x、y和f分别表示曲面上的点在笛卡尔直角坐标系中的x、y、z坐标；A为三角函数幅值，直观表现为拉胀单元的凸痕在z轴方向的投影尺寸；m为三角函数幂值，为拉胀单元上正交凸痕宽度控制因子；当111值较大时凸痕宽度减小；n为三角函数周期系数，控制拉胀单元中正交凸痕的密度；所述的l、h的取值范围为f5cm ；A/1的取值范围为0. 05、. 2 ;幂值m的取值范围为4 20;周期系数n取整数。本发明所述的带状结构采用厚度为f3mm的铝合金或其他金属薄片材料，经冲压加工工艺制成。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
I、本发明采用具有拉胀效应的拉胀单元构造车用安全带织带，在车辆发生碰撞时，受到具有加速度的人体上肢躯干的撞击，织带沿纵向被拉伸，因具有负泊松比拉胀特性，织带沿横向发生膨胀变形，使得织带与人体接触面积增大。在相同的撞击力度下，受力面积增大使得人体胸部和腹部所受压强相应减小，从而减小对乘员躯干的挤压，避免肋骨及内脏损伤，以达到避免传统安全带织带受拉变窄可能对乘员造成二次伤害的效果。2、本发明采用具有负泊松比特性的织带，不需要改变安全带装置其他零部件及装置总体结构，简单高效，便于生产。3、包含本发明的负泊松比织带的安全带装置可广泛应用于各种车辆及其他交通运载工具，比如高铁等。其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济利益。
本发明共有附图6张，其中 图I是具有负泊松比特性的车用安全带织带结构示意图。图2是拉胀单元示意图。图3是拉胀单元俯视图。图4是拉胀单元在沿X轴方向拉伸载荷作用下的变形示意图。图5是具有负泊松比特性的安全带织带俯视图。图6是具有负泊松比特性的安全带织带在沿X轴方向拉伸载荷作用下变形后的俯视图。图中1、拉胀单元；2、凸痕；3、过渡曲面。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行进一步说明。本发明的安全带织带的负泊松比特性主要通过累积拉胀单元I的拉胀效应实现。泊松比(Poisson’s ratio) U定义为材料纵向受拉或受压时横向应变与纵向应变的比值，即
SyI ,、M =----( * )其中，ey为材料的横向应变，ex为材料的纵向应变。所谓负泊松比特性，即泊松比U的范围为_广0。当负泊松比材料(或结构)受到拉伸时，会在垂直拉伸方向产生膨胀变形；而当其承受压缩载荷时，会在载荷正交方向产生收缩变形。因此，负泊松比材料又被称为拉胀材料或反直觉材料。图I展示了本发明的一种具有负泊松比特性的车用安全带织带，用于替代传统安全带织带，以避免织带受拉变窄造成的乘员胸部和腹部的过渡挤压。所述具有负泊松比特性的车用安全带织带由MXN个拉胀单元I拼接构成，在不承受载荷时，整体表现为一条连续的，且带有正交凸痕的带状结构。其中，M代表织带所含拉胀单元I的列数，N代表织带的一个完整列所含拉胀单元I的个数。图I示例中，拉胀单元I的排列方式为14X2。图2所示为本发明所采用的拉胀单元，其形状为具有正交凸痕的连续曲面，包括四条正交的凸痕2和四个近似三角形的过渡曲面3。在笛卡尔直角坐标系中，所述拉胀单元I在xoy平面的投影为矩形，尺寸为IXh;在z方向，其曲面函数表达式为f (x, y)=A(cosm(n (x+y))+cosm(n n (x-y))) (2)式中，x、y和f分别表示曲面上的点在笛卡尔直角坐标系中的x、y、z坐标；A为三角函数幅值，直观表现为拉胀单元I的凸痕2在z轴方向的投影尺寸；m为三角函数幂值，控制拉胀单元I上正交凸痕2的宽度 ；当m值较大时凸痕2的宽度减小；n为三角函数周期系数，控制拉胀单元I中正交凸痕2的密度。为获得不同的泊松比值，可在一定范围内改变参数l、h、A、m、n的取值。l、h的取值范围为f 5cm ；A/1的取值范围为0. 05、. 2 ;幂值m的取值范围为4 20 ;周期系数n取整数。图2展示的拉胀单元各参数取值分别为A=0. 6, m=12, n=l, l=h=3cm。此时,表示拉胀单元的曲面函数为f (x, y) =0. 6 (cos12 ( n (x+y)) +cos12 ( n (x-y))) (3)图3为拉胀单元I的俯视图，在xoy平面的投影为矩形，尺寸为lXh。图4所示为拉胀单元I在沿X轴方向的拉伸载荷作用下的变形示意图。当过渡曲面①和②受到沿X轴方向的拉伸载荷时，凸痕2受到的张力使其沿自身垂直方向扩张。由于材料的连续性，推动过渡曲面③和④分别向y轴正、负方向伸展，由此实现拉胀单元I的拉胀效应。图5所示为本发明提出的基于上述拉胀单元1，具有负泊松比特性的安全带织带俯视图。以拉胀单元排列方式为8X2的安全带织带为例，在不承受载荷时，织带在xoy平面的投影为矩形，边长为ItlXhtl,即24cmX6cm。图6所示为具有负泊松比特性的车用安全带织带在沿X轴方向的拉伸载荷作用下的变形后的俯视图。在拉伸载荷作用下，安全带织带通过MXN个拉胀单元I的拉胀效应的累积，实现结构的整体负泊松比特性(即拉胀效应)，变形后的织带在xoy平面的投影为矩形，尺寸为I1Xtv本具体实施例中，经计算机仿真计算，排列方式为8X2的具有负泊松比特性的安全带织带变形后的尺寸为I1 = 30cm, \=1. 32cm。根据式(I)的定义，具有负泊松比特性的车用安全带织带的等效泊松比为
a - ￡>' - (hi-ho)/h (4)
Sx (h-hVh式中，e /和e x’分别为织带整体的横向应变和纵向应变；10> I1分别为织带在拉伸前、后的纵向长度；h0, h:分别为织带在拉伸前、后的横向宽度。根据计算机仿真结果，具有负泊松比特性的车用安全带织带在受到纵向拉伸时，拉胀单元I的横向扩张变形累积最终体现为安全带织带整体的横向变宽效应。本具体实施例中，将 l0=24cm, h0=6cm, I1=SOcm, 1^=7. 32cm 代入(4)式，得 U，=0. 88〈0，即本发明的织带具有负泊松比特性。具有负泊松比特性的安全带织带能够有效束缚乘员，并在承受较大拉伸载荷时，沿横向发生膨胀变形，使得织带与人体接触面积增大。在相同的撞击力度下，织带与人体间作用面积的增加使得人体胸部和腹部所受压强相应减小，有利于避免乘员肋骨及内脏因挤压作用造成的损伤，从而避免传统安全带织带受拉变窄可能对乘员造成的二次伤害。优化拉胀单元I的结构、尺寸及排列组合方式，可以获得具有理想负泊松比值的安全带织带，进一步提闻保护效果。 以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种车用安全带织帯，其特征在于由MXN个拉胀単元(I)拼接构成，整体表现为一条连续的、且带有正交凸痕(2)的帯状结构；其中，M代表织带所含拉胀单元(I)的列数，N代表织带的ー个完整列所含拉胀单元(I)的个数；所述拉胀単元(I)的形状为具有正交凸痕(2)的连续曲面，包括四条正交的凸痕(2)和四个近似三角形的过渡曲面(3);在笛卡尔直角坐标系中，所述拉胀単元(I)在xoy平面的投影为矩形，尺寸为IXh;在z方向，其曲面函数表达式为 f (x, y) = A (cosm (n n (x+y)) +cosm (n n (x-y))) 式中，x、y和f分别表示曲面上的点在笛卡尔直角坐标系中的X、I、z坐标； A为三角函数幅值，直观表现为拉胀単元(I)的凸痕(2)在z轴方向的投影尺寸； m为三角函数幂值，为拉胀单元(I)上正交凸痕(2)宽度控制因子；当m值较大时凸痕(2)宽度减小； n为三角函数周期系数，控制拉胀单元(I)中正交凸痕(2)的密度； 所述的I、h的取值范围为f 5cm ；A/1的取值范围为0. 05^0. 2 ;幂值m的取值范围为4 20;周期系数n取整数。
2.根据权利要求I所述的ー种车用安全带织带，其特征在于所述的带状结构采用厚度为f 3_的铝合金或其他金属薄片材料，经冲压加工エ艺制成。
全文摘要
本发明公开了一种车用安全带织带，由M×N个拉胀单元拼接构成，整体表现为一条连续的、且带有正交凸痕的带状结构；其中，M代表织带所含拉胀单元的列数、N代表织带的一个完整列所含拉胀单元的个数。所述的拉胀单元的形状为具有正交凸痕的连续曲面，包括四条正交的凸痕和四个近似三角形的过渡曲面。本发明在车辆发生碰撞时，受到具有加速度的人体上肢躯干的撞击，织带沿纵向被拉伸，因具有负泊松比拉胀特性，织带沿横向发生膨胀变形，使得织带与人体接触面积增大。在相同的撞击力度下，受力面积增大使得人体胸部和腹部所受压强相应减小，从而减小对乘员躯干的挤压，避免肋骨及内脏损伤，以避免对乘员造成二次伤害。
文档编号B60R22/12GK102729948SQ20121024804
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者亓昌, 安文姿, 杨姝, 王栋 申请人:大连理工大学