为什么汽车安全带慢点能拉长，突然拉就停止？

许昌科普

为什么汽车安全带慢点就能拉长，突然拉就停止？我们这次说说安全带是怎么做到的。

安全带是运用在设备上的安全件，乘坐汽车、飞机或在高空作业与进行技艺表演时，为保障安全所用的带子（我们这篇文章主要讲解汽车的安全带）。安全带一般由纤维织带、卷收器、锁止器、带扣等几个部件构成。

理想的安全带作用过程是：首先，及时收紧，在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人“按”在座椅上。然后，适度放松，待冲击力峰值过去，或人已能受到气囊的保护时，即适当放松安全带，避免因拉力过大而使人肋骨受伤。最先进的安全带都带有预收紧装置和拉力限制器，让我们来看看这两者的功能原理。

安全带预收紧装置它负责提供瞬间绷紧的安全带。其作用过程是：首先由一个探头负责收集撞车信息，然后释放出电脉冲，该脉冲传递到气体发生器上，引爆气体。爆炸产生的气体在管道内迅速膨胀，压向所谓的球链，使球在管内往前窜，带动棘爪盘转。棘爪盘跟铀连为一体，安全带就绕在轴上。

简单地讲，就是气体压力使球动，球带动棘爪盘转，棘爪盘带动轴转--瞬间实现了安全带的预收紧功能。从感知事故到完成安全带预收紧的全过程仅持续千分之几秒。管道末端是一截空腔，用于容留滚过来的球。

安全带拉力限制器是一个预收紧装置，底下卷绕着安全带。轴芯里边是一根钢质扭转棒。当负荷达到预定情况时，扭转棒即开始扭曲，这样就在一定程度上放松了安全带，实现了安全带的拉力限制功能。

在安全带预收紧装置和安全带拉力限制器的共同作用下，安全带的保护能力几乎达到了理想状态。

为什么我们缓慢拉伸安全带几乎没有阻力，那么在碰撞中巨大的惯性作用下为什么能够起到保护作用呢？这就与我们看不见的卷收器有关了。

卷收器的作用是贮存织带和锁止织带拉出，它是安全带系统中最复杂的机械件。卷收器与安全带织带的一端相连，由内部的预紧弹簧来提供收紧织带的力矩，从而实现了安全带机械式自动调整长度的功能。不再需要自己手动来调整安全带的长度。

卷收器通过内部卷轴与安全带连接，通过内部弹簧为卷轴提供反向旋转的扭矩，这也是我们轻拉安全带阻力的来源。而猛拉时锁止的阻力则来源于卷收器内部的锁止机构，一般来说，触发这种锁止机构的方式有两种，一种是汽车运动触发，还有一种是安全带直接触发。

对于汽车运动触发的锁止机构来说，其核心元件是一个类似钟摆的摆锤，当汽车突然急剧减速或停止时，这个摆锤会由于惯性向前摆动，摆锤的运动会触发摆锤上方的棘爪，棘爪上翘则与带齿棘轮接触，通过机械力阻止棘轮的继续转动，从而导致安全带在突然受力时锁止。当这个惯性结束或消失后，摆锤由于重力作用垂直于地面，拉下棘爪，与棘轮分离，所以，在向后收放一小段安全带之后，又可以匀速拉动了。

而由安全带主动触发锁止机构的方式，原理是通过卷轴内部离心式离合器的作用直接锁死卷轴的旋转，利用卷轴本身的旋转提供动力。当卷轴的旋转速度突然加快，也就是安全带突然快速被拉动时，离心力会导致卷轴内离合器摆杆向外伸长，推动卷收器外壳上的凸轮，此凸轮的位移会带动滑动销一起运动，将棘爪拖入卷轴棘轮上的槽口，当棘爪锁入轮齿上时，自然会阻止卷收器转动，安全带也就被锁止了。

以上就是为什么汽车安全带慢慢就能拉长，突然拉就停止的原因了。

来源 | 少年物理学家

责任编辑 | 李梦

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