專利名稱：一種車用安全帶織帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用安全帶，特別是一種車用安全帶織帶。
背景技術(shù)：
目前，乘用汽車廣泛采用三點式安全帶保護(hù)乘員。在汽車發(fā)生碰撞時，通過被鎖緊的安全帶織帶將乘員“束縛”在座椅上，限制乘員的前移量，以避免乘員與汽車內(nèi)飾發(fā)生二次碰撞或被甩出車外。作為主要的乘員約束保護(hù)裝置，安全帶是目前最有效的汽車被動安全裝置，在減少交通事故死亡人數(shù)和減輕乘員傷害程度方面具有極佳效果。 現(xiàn)有的汽車安全帶織帶主要采用尼龍或聚酯纖維材料編織而成，表面光滑，具有較高的強度、延伸性和良好的能量吸收特性。但是，這種通用安全帶織帶在被鎖止后，在人體較大的沖擊加速度作用下，會因縱向拉伸產(chǎn)生橫向縮窄變形，使得與人體胸部和腹部發(fā)生作用的織帶面積減小。在汽車碰撞加速度較大，乘員對織帶的沖擊壓力較高時，織帶作用面積的減小會對接觸軀干產(chǎn)生過大的壓強，有可能造成乘員胸部和腹部過度壓縮，嚴(yán)重時會對內(nèi)臟造成傷害，甚至危及生命。由于傳統(tǒng)安全帶織帶材料的正泊松比特性，使其不能克服以上缺點，降低了安全帶裝置的整體保護(hù)效果。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明設(shè)計出一種可以避免受拉變窄后損傷乘員的車用安全帶織帶。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種車用安全帶織帶，由MXN個拉脹單元拼接構(gòu)成，整體表現(xiàn)為一條連續(xù)的、且?guī)в姓煌购鄣膸罱Y(jié)構(gòu)；其中，M代表織帶所含拉脹單元的列數(shù)，N代表織帶的一個完整列所含拉脹單元的個數(shù)；所述拉脹單元的形狀為具有正交凸痕的連續(xù)曲面，包括四條正交的凸痕和四個近似三角形的過渡曲面；在笛卡爾直角坐標(biāo)系中，所述拉脹單元在xoy平面的投影為矩形，尺寸為IXh ;在z方向，其曲面函數(shù)表達(dá)式為f (x, y)=A(cosm(n n (x+y)) +cosm (n n (x-y)))式中，x、y和f分別表示曲面上的點在笛卡爾直角坐標(biāo)系中的x、y、z坐標(biāo)；A為三角函數(shù)幅值，直觀表現(xiàn)為拉脹單元的凸痕在z軸方向的投影尺寸；m為三角函數(shù)冪值，為拉脹單元上正交凸痕寬度控制因子；當(dāng)111值較大時凸痕寬度減??；n為三角函數(shù)周期系數(shù)，控制拉脹單元中正交凸痕的密度；所述的l、h的取值范圍為f5cm ；A/1的取值范圍為0. 05、. 2 ;冪值m的取值范圍為4 20;周期系數(shù)n取整數(shù)。本發(fā)明所述的帶狀結(jié)構(gòu)采用厚度為f3mm的鋁合金或其他金屬薄片材料，經(jīng)沖壓加工工藝制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
I、本發(fā)明采用具有拉脹效應(yīng)的拉脹單元構(gòu)造車用安全帶織帶，在車輛發(fā)生碰撞時，受到具有加速度的人體上肢軀干的撞擊，織帶沿縱向被拉伸，因具有負(fù)泊松比拉脹特性，織帶沿橫向發(fā)生膨脹變形，使得織帶與人體接觸面積增大。在相同的撞擊力度下，受力面積增大使得人體胸部和腹部所受壓強相應(yīng)減小，從而減小對乘員軀干的擠壓，避免肋骨及內(nèi)臟損傷，以達(dá)到避免傳統(tǒng)安全帶織帶受拉變窄可能對乘員造成二次傷害的效果。2、本發(fā)明采用具有負(fù)泊松比特性的織帶，不需要改變安全帶裝置其他零部件及裝置總體結(jié)構(gòu)，簡單高效，便于生產(chǎn)。3、包含本發(fā)明的負(fù)泊松比織帶的安全帶裝置可廣泛應(yīng)用于各種車輛及其他交通運載工具，比如高鐵等。其大批量投入市場必將產(chǎn)生積極的社會效益和顯著的經(jīng)濟利益。


本發(fā)明共有附圖6張，其中 圖I是具有負(fù)泊松比特性的車用安全帶織帶結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是拉脹單元示意圖。圖3是拉脹單元俯視圖。圖4是拉脹單元在沿X軸方向拉伸載荷作用下的變形示意圖。圖5是具有負(fù)泊松比特性的安全帶織帶俯視圖。圖6是具有負(fù)泊松比特性的安全帶織帶在沿X軸方向拉伸載荷作用下變形后的俯視圖。圖中1、拉脹單元；2、凸痕；3、過渡曲面。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行進(jìn)一步說明。本發(fā)明的安全帶織帶的負(fù)泊松比特性主要通過累積拉脹單元I的拉脹效應(yīng)實現(xiàn)。泊松比(Poisson’s ratio) U定義為材料縱向受拉或受壓時橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值，即
SyI ,、M =----( * )其中，ey為材料的橫向應(yīng)變，ex為材料的縱向應(yīng)變。所謂負(fù)泊松比特性，即泊松比U的范圍為_廣0。當(dāng)負(fù)泊松比材料(或結(jié)構(gòu))受到拉伸時，會在垂直拉伸方向產(chǎn)生膨脹變形；而當(dāng)其承受壓縮載荷時，會在載荷正交方向產(chǎn)生收縮變形。因此，負(fù)泊松比材料又被稱為拉脹材料或反直覺材料。圖I展示了本發(fā)明的一種具有負(fù)泊松比特性的車用安全帶織帶，用于替代傳統(tǒng)安全帶織帶，以避免織帶受拉變窄造成的乘員胸部和腹部的過渡擠壓。所述具有負(fù)泊松比特性的車用安全帶織帶由MXN個拉脹單元I拼接構(gòu)成，在不承受載荷時，整體表現(xiàn)為一條連續(xù)的，且?guī)в姓煌购鄣膸罱Y(jié)構(gòu)。其中，M代表織帶所含拉脹單元I的列數(shù)，N代表織帶的一個完整列所含拉脹單元I的個數(shù)。圖I示例中，拉脹單元I的排列方式為14X2。圖2所示為本發(fā)明所采用的拉脹單元，其形狀為具有正交凸痕的連續(xù)曲面，包括四條正交的凸痕2和四個近似三角形的過渡曲面3。在笛卡爾直角坐標(biāo)系中，所述拉脹單元I在xoy平面的投影為矩形，尺寸為IXh;在z方向，其曲面函數(shù)表達(dá)式為f (x, y)=A(cosm(n (x+y))+cosm(n n (x-y))) (2)式中，x、y和f分別表示曲面上的點在笛卡爾直角坐標(biāo)系中的x、y、z坐標(biāo)；A為三角函數(shù)幅值，直觀表現(xiàn)為拉脹單元I的凸痕2在z軸方向的投影尺寸；m為三角函數(shù)冪值，控制拉脹單元I上正交凸痕2的寬度 ；當(dāng)m值較大時凸痕2的寬度減小；n為三角函數(shù)周期系數(shù)，控制拉脹單元I中正交凸痕2的密度。為獲得不同的泊松比值，可在一定范圍內(nèi)改變參數(shù)l、h、A、m、n的取值。l、h的取值范圍為f 5cm ；A/1的取值范圍為0. 05、. 2 ;冪值m的取值范圍為4 20 ;周期系數(shù)n取整數(shù)。圖2展示的拉脹單元各參數(shù)取值分別為A=0. 6, m=12, n=l, l=h=3cm。此時,表示拉脹單元的曲面函數(shù)為f (x, y) =0. 6 (cos12 ( n (x+y)) +cos12 ( n (x-y))) (3)圖3為拉脹單元I的俯視圖，在xoy平面的投影為矩形，尺寸為lXh。圖4所示為拉脹單元I在沿X軸方向的拉伸載荷作用下的變形示意圖。當(dāng)過渡曲面①和②受到沿X軸方向的拉伸載荷時，凸痕2受到的張力使其沿自身垂直方向擴張。由于材料的連續(xù)性，推動過渡曲面③和④分別向y軸正、負(fù)方向伸展，由此實現(xiàn)拉脹單元I的拉脹效應(yīng)。圖5所示為本發(fā)明提出的基于上述拉脹單元1，具有負(fù)泊松比特性的安全帶織帶俯視圖。以拉脹單元排列方式為8X2的安全帶織帶為例，在不承受載荷時，織帶在xoy平面的投影為矩形，邊長為ItlXhtl,即24cmX6cm。圖6所示為具有負(fù)泊松比特性的車用安全帶織帶在沿X軸方向的拉伸載荷作用下的變形后的俯視圖。在拉伸載荷作用下，安全帶織帶通過MXN個拉脹單元I的拉脹效應(yīng)的累積，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體負(fù)泊松比特性(即拉脹效應(yīng))，變形后的織帶在xoy平面的投影為矩形，尺寸為I1Xtv本具體實施例中，經(jīng)計算機仿真計算，排列方式為8X2的具有負(fù)泊松比特性的安全帶織帶變形后的尺寸為I1 = 30cm, \=1. 32cm。根據(jù)式(I)的定義，具有負(fù)泊松比特性的車用安全帶織帶的等效泊松比為
a - ￡>' - (hi-ho)/h (4)
Sx (h-hVh式中，e /和e x’分別為織帶整體的橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變；10> I1分別為織帶在拉伸前、后的縱向長度；h0, h:分別為織帶在拉伸前、后的橫向?qū)挾取８鶕?jù)計算機仿真結(jié)果，具有負(fù)泊松比特性的車用安全帶織帶在受到縱向拉伸時，拉脹單元I的橫向擴張變形累積最終體現(xiàn)為安全帶織帶整體的橫向變寬效應(yīng)。本具體實施例中，將 l0=24cm, h0=6cm, I1=SOcm, 1^=7. 32cm 代入(4)式，得 U，=0. 88〈0，即本發(fā)明的織帶具有負(fù)泊松比特性。具有負(fù)泊松比特性的安全帶織帶能夠有效束縛乘員，并在承受較大拉伸載荷時，沿橫向發(fā)生膨脹變形，使得織帶與人體接觸面積增大。在相同的撞擊力度下，織帶與人體間作用面積的增加使得人體胸部和腹部所受壓強相應(yīng)減小，有利于避免乘員肋骨及內(nèi)臟因擠壓作用造成的損傷，從而避免傳統(tǒng)安全帶織帶受拉變窄可能對乘員造成的二次傷害。優(yōu)化拉脹單元I的結(jié)構(gòu)、尺寸及排列組合方式，可以獲得具有理想負(fù)泊松比值的安全帶織帶，進(jìn)一步提聞保護(hù)效果。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，所有熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其本發(fā)明的構(gòu)思加以等同替換或改變均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車用安全帶織帯，其特征在于由MXN個拉脹単元(I)拼接構(gòu)成，整體表現(xiàn)為一條連續(xù)的、且?guī)в姓煌购?2)的帯狀結(jié)構(gòu)；其中，M代表織帶所含拉脹單元(I)的列數(shù)，N代表織帶的ー個完整列所含拉脹單元(I)的個數(shù)；所述拉脹単元(I)的形狀為具有正交凸痕(2)的連續(xù)曲面，包括四條正交的凸痕(2)和四個近似三角形的過渡曲面(3);在笛卡爾直角坐標(biāo)系中，所述拉脹単元(I)在xoy平面的投影為矩形，尺寸為IXh;在z方向，其曲面函數(shù)表達(dá)式為 f (x, y) = A (cosm (n n (x+y)) +cosm (n n (x-y))) 式中，x、y和f分別表示曲面上的點在笛卡爾直角坐標(biāo)系中的X、I、z坐標(biāo)； A為三角函數(shù)幅值，直觀表現(xiàn)為拉脹単元(I)的凸痕(2)在z軸方向的投影尺寸； m為三角函數(shù)冪值，為拉脹單元(I)上正交凸痕(2)寬度控制因子；當(dāng)m值較大時凸痕(2)寬度減小； n為三角函數(shù)周期系數(shù)，控制拉脹單元(I)中正交凸痕(2)的密度； 所述的I、h的取值范圍為f 5cm ；A/1的取值范圍為0. 05^0. 2 ;冪值m的取值范圍為4 20;周期系數(shù)n取整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種車用安全帶織帶，其特征在于所述的帶狀結(jié)構(gòu)采用厚度為f 3_的鋁合金或其他金屬薄片材料，經(jīng)沖壓加工エ藝制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用安全帶織帶，由M×N個拉脹單元拼接構(gòu)成，整體表現(xiàn)為一條連續(xù)的、且?guī)в姓煌购鄣膸罱Y(jié)構(gòu)；其中，M代表織帶所含拉脹單元的列數(shù)、N代表織帶的一個完整列所含拉脹單元的個數(shù)。所述的拉脹單元的形狀為具有正交凸痕的連續(xù)曲面，包括四條正交的凸痕和四個近似三角形的過渡曲面。本發(fā)明在車輛發(fā)生碰撞時，受到具有加速度的人體上肢軀干的撞擊，織帶沿縱向被拉伸，因具有負(fù)泊松比拉脹特性，織帶沿橫向發(fā)生膨脹變形，使得織帶與人體接觸面積增大。在相同的撞擊力度下，受力面積增大使得人體胸部和腹部所受壓強相應(yīng)減小，從而減小對乘員軀干的擠壓，避免肋骨及內(nèi)臟損傷，以避免對乘員造成二次傷害。
文檔編號B60R22/12GK102729948SQ20121024804
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者亓昌, 安文姿, 楊姝, 王棟 申請人:大連理工大學(xué)