汽车安全带分类结构与基本原理
发布时间：2021-07-01
等按智能程度：主动式安全带(如RGS安全带)和被动式安全带按卷收器功能：无锁式安全带、自锁式安全带和紧急锁止式安全带等二、安全带的基本结构三点式安全带发明至今，已经装入20亿辆车中，其总长度可绕赤道500圈，往返月球25次。下图描述了基本的汽车安全带系统零件组成，包含安全带组成，安全带锁组成，高调器组成
根据美国公路交通安全管理局NHTSA统计，若系了安全带，在正/侧面碰撞以及翻车时死亡率均会大幅减少：
同样据美国公路交通安全管理局NHTSA统计，若系了安全带，不仅在正/侧面碰撞以及翻车时死亡率均会大幅减少，同样会减少损伤率：
将乘客拦截下来，并将乘客受力时间拉长，分散瞬间的受力
将乘客约束在一定空间，降低乘客碰撞车内其他装置的可能性
可以根据不同的维度对安全带进行分类，常见的分类方式主要有按照固定方式，智能程度和卷收器功能等三种方式：
按固定方式：两点式腰带、两点式肩带、三点式安全带、全背式安全带，五六七点式安全带等
按智能程度：主动式安全带(如RGS安全带)和被动式安全带
按卷收器功能：无锁式安全带、自锁式安全带和紧急锁止式安全带等
三点式安全带发明至今，已经装入20亿辆车中，其总长度可绕赤道500圈，往返月球25次。
下图描述了基本的汽车安全带系统零件组成，包含安全带组成，安全带锁组成，高调器组成，安全带系统附件（导向件等），其中安全带组成是安全带功能的主要承载机构，也是安全带设计和开发的重中之重。
通常来讲，两排座的轿车共含有5根安全带，分别是前排司机和乘员侧安全带，后排左右中安全带。以及与安全带配合实现乘员约束的安全带锁扣，导向件，高调器等等。下图四典型的轿车中安全带系统零件组成及其大概的位置。
无论是整个安全带系统还是安全带总成中，最核心关键的部件是卷收器，通常卷收器成本占安全带成本的60%以上，对新型电机安全带，这个比例会更高，甚至可达80%以上。卷收器按照其功能可以分为紧急锁止式，限力式，预紧限力式，电机预紧式等等。
安全带总成除了核心部件卷收器之外，还包含织带，导向环，端片，锁舌，锁舌限位装置等。下图描述的就是典型的汽车前排安全带总成的结构。
下表为AUDI/VW安全带织带的基本特征和结构。AUDI和VW采用的都是标准化的五条纹织带。最典型的就是rukaflex织带和ecotec织带。
Rukaflex织带的结构型式如下图，由复丝主经线，边经线，单丝纬线，复丝纬线，锁边线构成：
Ecotec织带的结构型式如下图，由复丝经线，复丝纬线和锁边线三部分构成
安全带系统中与钣金相连接的元件，一般为承载件，有强度要求。下图汇总了笔者接触过的项目中安全带端片结构。
安全带端片与安全带下固定点密切相关，其在车身上位置如图示
一般包括：①司机侧安全带下固定；②司机侧安全带锁固定；③副司机安全带锁固定；④副司机安全带下固定；⑤左后侧安全带下固定；⑥右后侧安全带下固定；⑦后中间安全带下固定；⑧后排单安全带锁固定；⑨后排双安全带锁固定
前排安全带的肩部导向环，因其形状酷似英文字母D,所以也被称为D环。其主要作用是改变织带方向，同时作为三点式安全带的上固定点承受部分载荷。
安全带总成中与安全带锁扣，特别是锁头配合实现锁紧功能的组件。通常有两部分组成：包塑部分和金属基座。
安全带高度调节器可以通过调整位于座椅旁的安全带上固定点位置，来适应不同身材的驾乘人员的肩部高度，从而为各种身材的人提供有效的保护。系好安全带后一定要将安全带高度调节好，正确的方式是：安全带从乘员一侧锁骨而不是颈部或者肩侧部通过。
对矮身材乘员 高度不可调安全带的作用位置将靠近人的颈部，安全带作用于颈部易造成颈椎骨折和窒息。
对高身材乘员 高度不可调安全带的作用位置将靠近人的肩侧，容易使人头部撞向车顶或者是前风挡玻璃。
最早的安全带高调器专利如下图，是Britax 于1976年申请的。
高调器根据其驱动方式的不同可以分为电动式高调器和机械式高调器，前者由于价格较昂贵一般仅用于部分豪华车型，如大众辉腾等。
机械式高调器按照是否带舒适性弹簧分为：舒适性（带卷簧）和基本型（不带卷簧）
高调器一般用于前排，通过螺栓与安全带总成中的导向环（D环）连接在一起。
高调器（Audi、VW）一般安装在B柱内钣金上：通过螺栓连接（上）和卡接方式（下）固定在B柱内钣金上。
高调器与B柱上护板上可调节位置的滑板配合实现高度调节功能。乘员可以通过调节B柱上护板滑板按来钮实现调节安全带上固定点高度的目的。
安全带锁扣是安全带系统中另一重要核心部件，对三点式安全带来说，锁扣端是其最重要的一点，整个安全带功能的实现在很大程度上取决于锁扣位置的稳定性。
安全带锁扣总成主要包含核心组件锁头，以及支架支撑结构和线束等。锁头是安全带锁扣总成的核心部件，它包含弓弹组件，罩壳，卡簧舌锁销等组件，典型的锁头结构如下图所示。
安全带锁扣总成按照支架类型不同可以分为刚性锁，钢丝绳式半柔性锁，回位簧式半柔性锁，织带锁等。
安全带在拉出后可以自动回收，这主要通过卷收器内部的卷簧来实现：
所谓紧急锁止功能就是安全带在紧急情况下的锁止功能，具有ELR的安全带仅在紧急状态下将安全带锁死，拘束乘客运动，平时并不妨碍乘客运动。
ELR一般有三种形式：一种是织带加速度锁止，又称带敏WS；一种是汽车加速度锁止，又称车体敏感CS；还有一种是倾斜角度锁止，又称角敏AS。
车体敏感（车敏CS）：车体超过一定加速度时锁止安全带，感应件有钢球式或摆锤式等。在车辆加速度和钢球或摆锤本身的惯性作用下，钢球或摆锤离开钢球或摆锤座的最低点，托起敏感机构杆，顶起棘爪锁住棘轮，从而使卷收器锁止。
倾斜锁定（角敏AS）：车体倾斜超过一定角度时锁止安全带，一般与车敏共用一个感应件，钢球式或摆锤式等。正常时钢球或摆锤落在钢球座的最低点，车身的任何倾斜都将导致钢球或摆锤离开钢球或摆锤座的最低点，当车身倾斜超过一定角度时，被钢球或摆锤托起的敏感机构杆顶起棘爪，锁住棘轮，从而使卷收器锁止。
④移动后的棘爪与卷收器框架内棘轮齿啮合后锁死芯轴，织带无法继续拉出
织带感应（带敏WS）：当织带拉出/回收超过一定加速度时锁止安全带，感应原件一般为带敏惯性快，遵循牛顿第一定律。在迅速拉出织带或者织带迅速回收时，带敏惯性块在惯性作用下锁止车敏棘轮盘，之后芯轴带动棘爪继续沿车敏棘轮盘导向槽移动后与卷收器框架上的内棘轮齿啮合，芯轴锁死，织带无法继续拉出。
⑥移动后的棘爪与卷收器框架内棘轮齿啮合后锁死芯轴，织带无法继续拉出
早期的带敏紧急锁止式安全带
烟火预紧式安全带是汽车安全带的一种，在车祸发生时，利用火药将多余的织带及卷收器锁死后织带的伸出量拉紧从而限制乘客活动。
基本原理：发生碰撞时，碰撞传感器一旦检测到前方碰撞信号即被传送到安全带烟火式气体发生器MGG，完成预紧安全带的点火启动。MGG点火后产生的气体膨胀推动钢球、齿条或snake，钢球、齿条或snake推小齿轮使芯轴倒转，实现织带收紧，在乘客因碰撞向前方移动之前，将乘客向后拉向座椅，从而更可靠地保护乘客的人身安全。安全带的预紧负荷一般设置在不会伤害乘客的程度。预紧式安全带一般都会装有限力器。
在车辆行驶的过程中，安全带织带和人体之间有一定量的间隙，这个间隙的大小由安全带卷收力控制，但是卷收力过大会造成人体不舒适。当事故发生时，人相对于座椅向前移动，此时如果安全带过松，乘员易从安全带下滑出产生下潜；或者，人碰到气囊，安全带却由于余量过大而未能及时绷紧，而是将全部负担都交给了气囊，此时气囊也易对乘员造成严重损伤。在碰撞当中需要将安全带上的这个间隙或松弛量消除，减少人体胸部向前的位移量，这有利于增加乘客生存空间，降低伤亡。
目前烟火式预紧器的结构主要分为钢珠式、钢丝式、齿轮齿条式，其原理都是将化学能转化为动能，但是执行机构有很大的区别。由于钢珠式预紧器结构紧凑、体积小巧、重量轻等优点，任何车型都可以匹配，因此目前的市场份额在95%左右。由于生产量大，因此其价格相对便宜，一致性控制较好。
除卷收器预紧外，还有端片预紧和锁扣预紧。端片预紧和安全带锁预紧就是将预紧单元安装在端片或安全带锁上从而实现预紧。
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