安全带的作用及工作原理解析

理想的安全带过程是短暂而有序的:首先，及时拉紧安全带，并在事故发生的第一时间毫不犹豫地“压”在座位上的人。然后，适度放松，当最大冲击力过去或人已经被安全气囊保护时，适当松开安全带。避免过度紧张造成的肋骨损伤。然而，许多人怀疑安全带的重要性。我们可以看看下面的数据。

安全带的功能和工作原理

根据NHTSA的一份研究报告，在美国，安全带平均每年可以挽救13000人的生命。与此同时，NHTSA还估计，如果系好安全带，7000人可能会幸存。尽管安全带在某些情况下确实会导致严重的伤害或死亡，但几乎所有的安全专家都认为，佩戴安全带可以大大增加你在事故中的生还机会。NHTSA估计，安全带可以将前排乘客的死亡风险降低50%。

汽车中的所有物体(包括驾驶员和乘客)都有自己的惯性，并且独立于汽车的惯性。汽车把乘客加速到汽车的速度。假设你以每小时80公里的速度巡航。你的速度和速度几乎相等，所以你觉得你和车辆作为一个整体在一起移动。

但是如果汽车撞到电线杆，显然你的惯性将完全独立于汽车的惯性。电线杆的阻力会导致汽车突然停止，但你的速度将保持不变。如果没有安全带，你会以每小时80公里的速度撞到方向盘或飞出挡风玻璃。就像电线杆使汽车减速一样，仪表板、挡风玻璃或路面会对你施加巨大的力量，使你减速。有一件事是肯定的，那就是，不管在碰撞中发生了什么，你都需要一些物体对你施加力来阻止你。然而，根据施加力量的位置和方法，它可能会立即杀死你或让你安然无恙。如果你的头撞到挡风玻璃，停止力将集中在你身体最脆弱的部分。它还会让你很快停下来，因为玻璃表面非常坚硬。但它很容易导致一个人严重受伤或死亡。

安全带对人体能长时间承受压力的部位施加制动力。典型的安全带由环绕骨盆的腰带和横跨胸部的肩带组成。这两条安全带紧紧地固定在车架上，让乘客坐在座位上。

安全带系好之后，它可以将大部分的制动力施加到胸部和骨盆，这两个部位相对来说比较结实。由于座椅安全带横跨身体的较宽部分，作用力不会集中在较小的区域，因此不会造成过度伤害。此外，用于安全带的材料比仪表板或挡风玻璃软得多。它可以稍微拉伸，这意味着停止过程不会太突然。但是，安全带不能拉得太长，否则会撞到方向盘或侧窗。安全带只允许你稍微向前移动。

安全带的功能及工作原理分析

螺旋弹簧转动卷轴以保持安全带拉紧。

汽车的折痕区域是一个能有效发挥缓冲作用的区域。汽车前部和后部的褶皱区域相对容易折叠。当汽车遇到障碍物时，它不会突然停下来，而是通过塌陷吸收部分冲击力(就像一个空罐子)。车厢相对结实，所以不会挤压乘客。它将继续短暂移动，导致汽车前部撞到障碍物。当然，只有当你随着汽车移动时(也就是说，当安全带将你固定在座位上时)，折痕区域才能为你提供保护。一些过山车使用的最简单的安全带是由一条用螺栓固定在车身上的长带组成的。这种安全带会一直把你紧紧地系在座位上，这样会很安全，但不会特别舒服。

汽车的安全带可以拉伸和收缩——当安全带收紧时，你的身体可以很容易地向前倾斜。然而，在撞击过程中，安全带会突然收紧并紧紧地抓住你。在典型的座椅安全带系统中，座椅安全带连接到卷收器，卷收器的核心元件是卷轴，卷轴连接到座椅安全带的一端。在卷收器内部，弹簧向线轴提供旋转力(或扭矩)。它将转动卷轴，卷起任何松弛的安全带。当您拉出安全带时，卷轴将逆时针旋转，连接的弹簧也将向相同的方向旋转。这样，旋转的卷轴使弹簧反转。因为弹簧想要回到它的原始状态，它将抵抗这种扭转运动。如果松开安全带，弹簧将会拧紧，并顺时针转动卷轴，直到安全带拧紧。当汽车相撞时，卷收器有一个锁定机构来停止卷轴的转动。今天，有两种常用的锁定系统:由汽车运动触发的系统和由安全带运动触发的系统。

当汽车快速减速时，第一个系统锁定卷轴。

当汽车快速减速时(例如，当汽车撞到物体时)，第一个系统锁定卷轴。这种机构的核心元件是一个配重摆。当汽车突然停止时，惯性会导致钟摆向前摆动。摆的另一端的棘爪抓住固定在卷轴上的带齿棘轮。因为棘爪卡住了一个齿轮齿，齿轮不能逆时针转动，因此与其相连的卷轴不能转动。当安全带在碰撞后再次松开时，齿轮将顺时针旋转并与棘轮分离。

拉动安全带时，第二个系统锁定卷轴。大多数设计使用阀芯的转速作为启动动力。这种设计的核心元件是离心离合器，一种安装在旋转卷轴上的加重摆杆。当卷轴缓慢旋转时，摆动杆不会摆动。弹簧使它保持在原来的位置。然而，当拉动安全带时，卷轴将快速旋转，离心力将驱动摆杆的加重端向外摆动。

拉动安全带时，第二个系统锁定卷轴

伸出的回转杆推动卷收器壳体上的凸轮。凸轮通过滑动销连接到枢转棘爪。当凸轮向左移动时，滑动销沿着棘爪的槽口移动。这将把棘爪拖进与卷轴相连的旋转棘轮中。棘爪锁定在齿轮齿中，禁止逆时针旋转。

在一些新的安全带系统中，预张紧器也用于拉紧安全带。预张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。卷收器的传统锁定机构防止安全带进一步拉伸，而预张紧器的功能是拉回安全带。这种拉回力可以将乘客移动到座椅的最佳碰撞位置。预张紧器通常与传统的锁定机构一起使用，而不是替换它们。

市场上有许多不同的预紧器系统。一些预张紧器将整个卷收器向后拉，而另一些预张紧器则自行旋转卷轴。通常，预张紧器连接到激活汽车安全气囊的*控制处理器。处理器监控机械或电子运动传感器，这些传感器会对因碰撞而导致的突然减速做出响应。当检测到碰撞时，处理器将启动预张紧器，然后启动安全气囊。一些预张紧器使用电动机或螺线管，但是今天的大多数设计使用点火来拉动安全带。当气体被点燃时，压力将向上推动活塞，从而旋转牵引器。

当气体被点燃时，压力将向上推动活塞，从而旋转牵引器。

该预紧器的核心部件是气室。在气室中，还有一个小燃烧室，里面装有爆炸性点火材料。这个小燃烧室有两个电极，与*处理器相连。当处理器检测到撞击时，它会立即向电极施加电流。电极产生的火花将点燃点火材料，从而点燃气室中的气体。燃烧的气体会产生巨大的外部推力。这个压力推动气室中的活塞高速向上移动。活塞的一侧固定有齿条。当活塞弹起时，齿条将与连接在卷收器卷轴上的齿轮啮合。高速移动的齿条将快速转动卷轴，从而卷起安全带。

在严重碰撞中(例如，当汽车高速碰撞障碍物时)，安全带会造成严重伤害。随着乘客惯性速度的增加，需要更多的力来阻止乘客。换句话说，在碰撞中你移动得越快，安全带施加在你身上的力就越大。

一些座椅安全带系统使用负载限制器来减少座椅安全带造成的伤害。负载限制器的设计理念是，当一个很大的力施加在安全带上时，释放更多的安全带。最简单的载荷限制器是缝在安全带中的折叠带。当施加在安全带上的力达到一定值时，用于固定折叠带的缝线将会断裂。当缝线断裂时，安全带的折叠部分会立即展开，从而使安全带可以拉伸更多。

更先进的负载限制器在卷收器中使用扭杆。扭杆是一种长金属杆，当有足够的力作用在它上面时，它会扭曲。在负载限制器中，扭杆的一端固定在锁定机构上，另一端固定在旋转卷轴上。在一个小事故中，扭杆的形状将保持不变，线轴将使用锁定机构锁定。然而，当一个很大的力施加在安全带上(因此也施加在卷轴上)时，扭力杆会轻微扭转。这将使安全带延伸得更远。

从某种意义上说，安全带比安全气囊更重要，所以现在大多数汽车都要求司机佩戴安全带。如果安全带系统有问题，被动安全的效果将损失一半以上。重要性不言而喻。当然，真正的安全不能仅仅依靠安全带。司机也应该保持良好的驾驶习惯。