[发明专利]一种利用剪切增稠液驱动的安全带制动方法和制动器

说明书

本发明公开一种利用剪切增稠液驱动的新型安全带制动方法和制动器。如附图所示缸体充满剪切增稠液，转轴的一端在缸体内带动转盘绕轴转动，另一端伸出缸体与安全带相连。缸体内的转轴上固定有密封轴承和转盘，转盘中开有常通液道，常通液道将有效连通转盘间的剪切增稠液，均衡腔体内的压力；转盘侧面与腔体壁间留有微小间隙，充满液体，转盘侧面与腔体壁做相对转动。修改剪切增稠液的配置参数可以调控制动器的阻尼力。本发明优点：1、结构简单可靠；2、智能被动制动提高安全性；3、具有可调节制动阻尼的作用；4、制动阻尼力大；5、舒适度高；6、成本低。

技术领域

本发明涉及一种实用被动制动技术，具体说是一种满足交通工具用安全带制动需求且更可靠、更舒适、成本低的剪切增稠液制动器

背景技术

剪切增稠制动器是一种以智能材料剪切增稠液为工作介质的制动器。剪切增稠液是一种性能优良的智能材料，其粘度特性取决于其剪切应变率，在承受高应变率荷载时，液体粘度由稀变稠，极短时间内可由液相转变为固相，即发生剪切增稠行为，并且这种变化是可逆的，当荷载撤销时，能瞬间由固相恢复为液相。剪切增稠制动器利用剪切增稠液的这种特性表现出超过临界速度阻尼力急剧上升的特点，起到制动保护的作用。传统的交通工具的安全带制动器需要依靠复杂的机械联动，成本高，可靠性相对较低。相较于传统安全带制动器，剪切增稠安全带制动器具有被动制动、可靠性高、成本低、舒适度强的特点，有利于交通工具安全带制动器的成本控制，由于成本低，也可推广至传统低成本安全带领域。

发明内容

本发明针对传统安全带制动器复杂度高、特殊条件安全性下降，成本高的问题，提出一种新型安全带制动方法及其剪切增稠制动器。

本发明的技术方案为：

一种新型安全带制动方法，腔体内充满剪切增稠液，转盘与转轴同腔体以轴承相连，在安全带受到外力拉伸时，带动转轴及转盘旋转，转盘与转盘间和转盘与腔体间的剪切增稠液受到剪切作用，粘度增大甚至固化，产生阻力。上述剪切增稠液随着安全带拉伸而固化，固化程度随剪切速度的增大而增强，从而起到制动作用。

本发明进一步公开了一种实现所述方法的可调限速剪切增稠制动器，包括转轴、缸壁、转盘、外螺纹、进液孔、键槽帽、端盖、内螺纹、剪切增稠液、密封轴承和密封件；缸体充满剪切增稠液，转轴的一端在两个密封轴承的支持下在缸体内转动，另一端伸出缸体，与键槽帽相连；缸体内的转轴上固连有数个转盘，转盘为实心刚性圆柱体，转盘侧面与缸壁留有狭小间隙，转盘当中开一圆柱形通孔，作为常通液道；转轴一端设有键槽，通过方形销与外部传动装置相连。

通过转轴带动转盘旋转与缸体剪切不同浓度的剪切增稠液来实现不同的临界增稠速率和制动效率；即：改变分散质的粒径尺寸和有机溶剂的分子量可以改变临界增稠速率和增稠规律，根据不同场景下所需的临界增稠制动速率和制动效率来调整分散质和分散剂尺寸及配比，以实现了有效的的制动，灵活适用于多种工作场合。

转盘在转动时，转盘底面之间也会产生剪切增稠效果，提供部分制动力的补充和分散剪切应力，防止转盘侧面剪切固化时应力过大。

当安全带伸缩带动转轴转动，剪切增稠液便受到机件相对转动剪切，当速度或应力小于一定阈值范围内，剪切增稠液处于流态，转轴转动和安全带伸缩自如；当速度或应力大于一定阈值，剪切增稠液粘度激增，制动器的输出阻尼力急剧升高，剪切增稠液完全固化，锁住转轴转动，使安全带制动。

本发明与现有技术相比，其有益效果如下：

1、本发明结构简单可靠，安全带制动器的主要功能部件仅为转轴、转盘和缸体。其中转盘与转轴是固连在一起的刚体，极大避免了装配的难度。

2、本发明具有被动制动作用，自动根据转速变化起到相应的制动效果，具有智能可靠的优点。