[发明专利]用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置

权利要求书

1.一种用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置，其特征在于，所述安全带缓冲、吸能与耗能装置利用柔顺超材料中柔顺单胞体的连续变形对碰撞时安全带给人体的瞬时高压进行缓冲和吸收；所述的柔顺超材料由若干个基础结构相似的柔顺单胞体按照一定顺序串联而成；

所述的柔顺单胞体按照变形功能可以分为刚性杆和柔性片(3)两部分；所述刚性杆包括一个上安全带支撑轴(1)与两个结构相同的下安全带支撑轴(2)，两两之间彼此平行，呈“品”字型排列；所述的刚性杆还包括两个结构相同的稳定连接杆(4)，每个稳定连接杆(4)两端均设有用于连接下安全带支撑轴(2)端部的通孔，两个下安全带支撑轴(2)与两个稳定连接杆(4)装配后形成平行四边形结构；所述柔性片(3)包括四个结构相同的可变形薄片，两两一组将上安全带支撑轴(1)分别和两个下安全带支撑轴(2)固定连接起来，处在同一平面内的两个柔性片(3)与上安全带支撑轴(1)和一个下安全带支撑轴(2)构成一个四边形；从刚性杆的端部视角看来，上安全带支撑轴(1)、下安全带支撑轴(2)、柔性片(3)以及稳定连接杆(4)之间构成三角形；

在柔顺单胞体安装和使用时，安全带需要同时与上安全带支撑轴(1)和下安全带支撑轴(2)之前的面相接触，安全带连续穿过两个柔性片与上下安全带支撑轴分别形成的四边形区域；当安全带受力扯紧时，上安全带支撑轴(1)受到安全带压力后跟随安全带朝着两个下安全带支撑轴(2)所在平面运动，四个柔性片(3)随之发生变形；安全带所受的力通过柔性片(3)的变形得到缓冲、吸收与消耗；柔性片(3)变形时带动与之连接的下安全带支撑轴(2)以其与稳定连接杆(4)接触的通孔为中心旋转。

2.根据权利要求1所述的一种用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置，其特征在于，将具有不同刚度特性和吸能阈值的柔顺单胞体串联起来，形成一种包含多个柔顺单胞体的超材料，应对不同程度的碰撞情况。

3.根据权利要求1所述的一种用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置，其特征在于，所述的串联的实现方式为：两个相邻的柔顺单胞体之间共用一个下安全带支撑轴(2)，两个柔顺单胞体的稳定连接杆(4)均与该共用的下安全带支撑轴(2)连接；或采用一体化制造实现。

4.根据权利要求1所述的一种用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置，其特征在于，所述柔性片(3)的宽度和长度大于其厚度。

5.根据权利要求1所述的一种用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置，其特征在于，所述柔顺单胞体中的上安全带支撑轴(1)、下安全带支撑轴(2)与柔性片(3)可通过一体制造实现，或通过分别制造后组装实现。

6.根据权利要求1所述的一种用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置，其特征在于，所述的柔性片(3)与稳定连接杆(4)之间的夹角θ、柔性片的材料以及柔性片(3)的几何参数作为控制柔顺单胞体缓冲、吸能与耗能效果的调控参数，亦即刚度特性和吸能阈值的调控参数。

7.根据权利要求1所述的一种用于乘员碰撞安全保护的安全带缓冲、吸能与耗能装置，其特征在于，所述的每个柔顺单胞体中柔性片（3）数量为大于四的偶数，对称设于上安全带支撑轴(1)两侧。