Bezpečnostné pásy a napínače bezpečnostných pásov

Najbežnejším konštrukčným prvkom systému pasívnej bezpečnosti automobilu sú bezpečnostné pásy. Jeho použitie znižuje pravdepodobnosť a závažnosť zranení v dôsledku nárazov na tvrdé časti tela, skla a iných cestujúcich (tzv. sekundárne nárazy). Efektívne fungovanie airbagov zabezpečujú zapnuté bezpečnostné pásy.

Podľa počtu upevňovacích bodov sa rozlišujú tieto typy bezpečnostných pásov: dvoj-, troj-, štvor-, päť- a šesťbodové.

Dvojbodové bezpečnostné pásy (obr. 1) sa v súčasnosti používajú ako stredový bezpečnostný pás na zadných sedadlách niektorých starších automobilov, ako aj na sedadlách pre cestujúcich v lietadlách. Obojstranný bezpečnostný pás je brušný pás, ktorý sa obopína okolo pásu a je pripevnený na obe strany sedadla.

Trojbodové bezpečnostné pásy (obr. 2) sú hlavným typom bezpečnostných pásov a sú inštalované na všetkých moderných automobiloch. 3-bodový diagonálny bedrový pás má usporiadanie v tvare V, ktoré rovnomerne rozdeľuje energiu pohybujúceho sa tela na hrudník, panvu a ramená. Volvo predstavilo prvé sériovo vyrábané trojbodové bezpečnostné pásy v roku 1959. Zvážte zariadenie trojbodové bezpečnostné pásy ako najbežnejšie.

Trojbodový bezpečnostný pás pozostáva z popruhu, spony a napínača.

Bezpečnostný pás je vyrobený z odolného materiálu a je pripevnený k telu pomocou špeciálnych zariadení v troch bodoch: na stĺpiku, na prahu a na špeciálnej tyči so zámkom. Aby sa pás prispôsobil výške konkrétnej osoby, mnohé konštrukcie umožňujú nastavenie výšky horného upevňovacieho bodu.

Zámok zaisťuje bezpečnostný pás a inštaluje sa vedľa autosedačky. Na spojenie s remienkovou sponou je vyrobený pohyblivý kovový jazýček. Pre pripomenutie potreby zapnutia bezpečnostného pásu je súčasťou konštrukcie zámku spínač, ktorý je súčasťou obvodu AV alarm systému. Výstraha prebieha rozsvietením kontrolky na prístrojovej doske a zvukovým signálom. Algoritmus fungovania tohto systému má rozdiely pre rôznych výrobcov automobilov.

Navíjač zabezpečuje nútené odvíjanie a automatické navíjanie bezpečnostného pásu. Je pripevnený ku karosérii auta. Navijak je vybavený inerciálnym blokovacím mechanizmom, ktorý v prípade nehody zastaví pohyb pásu na navijaku. Používajú sa dva spôsoby blokovania: v dôsledku pohybu (zotrvačnosti) auta a v dôsledku pohybu samotného bezpečnostného pásu. Pásku je možné sťahovať z bubna cievky len pomaly, bez zrýchlenia.

Moderné autá sú vybavené bezpečnostnými pásmi s napínačom.

Päťbodové bezpečnostné pásy (obr. 4) sa používajú v športových autách a na pripútanie detí v detských autosedačkách. Obsahuje dva bedrové popruhy, dva ramenné popruhy a jeden popruh na nohy.

Ryža. 4. Päťbodový bezpečnostný pás

6-bodový bezpečnostný pás má dva popruhy medzi nohami, čo poskytuje jazdcovi bezpečnejšie uchytenie.

Jedným zo sľubných pokrokov sú nafukovacie bezpečnostné pásy (obr. 5), ktoré sa pri nehode naplnia plynom. Zväčšujú oblasť kontaktu s cestujúcim, a tým znižujú zaťaženie osoby. Nafukovacia časť môže byť ramenná časť alebo ramenná a pásová časť. Testy ukazujú, že táto konštrukcia bezpečnostných pásov poskytuje dodatočnú ochranu pri bočnom náraze.

Ryža. 5. Nafukovacie bezpečnostné pásy

Ford túto možnosť ponúka v Európe pre štvrtú generáciu Fordu Mondeo. Pre cestujúcich v zadnom rade sú nainštalované nafukovacie bezpečnostné pásy. Systém je navrhnutý tak, aby obmedzil zranenia hlavy, krku a hrudníka v prípade nehody pre cestujúcich v zadnom rade, ktorými sú často deti a starší ľudia, ktorí sú obzvlášť náchylní na tieto typy zranení. Pri každodennom používaní fungujú nafukovacie bezpečnostné pásy rovnako ako bežné bezpečnostné pásy a sú kompatibilné s detskými sedačkami.

V prípade havárie vyšle otrasový senzor signál do riadiacej jednotky zabezpečovacieho systému, jednotka vyšle signál na otvorenie uzatváracieho ventilu tlakovej fľaše s oxidom uhličitým umiestnenej pod sedadlom, ventil sa otvorí a plyn, ktorý bol predtým v stlačenom stave vypĺňa vankúš bezpečnostného pásu. Pás sa rýchlo rozvinie a rozloží nárazovú silu na povrch tela, čo je päťkrát viac ako pri štandardných bezpečnostných pásoch. Čas aktivácie remienkov je menej ako 40 ms.

S novým Mercedesom-Benz triedy S W222 spoločnosť rozširuje možnosti ochrany pasažierov na zadných sedadlách. Balík PRE-SAFE pre zadné sedadlá kombinuje predpínače a airbag v bezpečnostnom páse (Beltbag) a airbagy na predných sedadlách. Kombinované použitie týchto zariadení počas nehody znižuje zranenia cestujúcich o 30 % v porovnaní s tradičnou schémou. Airbag bezpečnostného pásu je bezpečnostný pás, ktorý sa môže nafúknuť a tým znížiť riziko zranenia cestujúcich pri čelnom náraze znížením zaťaženia hrudníka. Polohovacia sedačka je štandardne vybavená airbagom skrytým pod čalúnením sedacieho vankúša.Takýto vankúš v prípade nehody (tzv. "potápanie") zabráni podkĺznutiu pasažiera v ležiacej polohe pod bezpečnostným pásom. . Mercedes-Benz tak dokázal vyvinúť pohodlné sklopné sedadlo, ktoré poskytuje vyššiu úroveň bezpečnosti v prípade nehody ako sedadlo, pri ktorom sa operadlo sklápa vysunutím sedáku.

Ako opatrenie proti nepoužívaniu bezpečnostných pásov sa už od roku 1981 navrhujú automatické bezpečnostné pásy (obr. 6), ktoré automaticky zaistia pasažiera pri zatvorení dverí (štart motora) a uvoľnia ho pri otvorení dverí (motor štart stop). Pohyb ramenného pásu, ktorý sa pohybuje po okrajoch rámu dverí, je spravidla automatizovaný. Opasok sa zapína ručne. Vzhľadom na zložitosť dizajnu, nepohodlie pri nastupovaní do auta sa automatické bezpečnostné pásy v súčasnosti prakticky nepoužívajú.

Ryža. 6. Automatický bezpečnostný pás

2. Napínače bezpečnostných pásov

Pri rýchlosti napríklad 56 km/h trvá od momentu nárazu do pevnej prekážky až po úplné zastavenie auta asi 150 ms. Vodič a spolujazdec auta nestihnú v takom krátkom čase vykonať žiadne úkony, preto sú pasívnymi účastníkmi mimoriadnej udalosti. Počas tejto doby musia byť aktivované predpínače bezpečnostných pásov, airbagy a spínač vybitia batérie.

Pri nehode musia bezpečnostné pásy absorbovať úroveň energie približne rovnú kinetickej energii osoby, ktorá spadne zo štvrtého poschodia výškovej budovy. Kvôli možnému zoslabeniu bezpečnostného pásu sa na kompenzáciu tohto oslabenia používa predpínač (predpínač).

Napínač bezpečnostného pásu zatiahne bezpečnostný pás v prípade kolízie. To pomáha znižovať vôľu bezpečnostného pásu (priestor medzi bezpečnostným pásom a telom). Bezpečnostný pás teda bráni cestujúcemu dopredu (vzhľadom na pohyb auta) dopredu.

Vozidlá používajú ako diagonálne predpínače bezpečnostných pásov, tak aj predpínače praciek. Použitie oboch typov vám umožňuje optimálne upevniť cestujúceho, pretože v tomto prípade systém stiahne pracku dozadu a súčasne utiahne diagonálne a ventrálne vetvy bezpečnostného pásu. V praxi sa inštalujú hlavne napínače prvého typu.

Napínač bezpečnostného pásu zlepšuje napnutie a zlepšuje ochranu proti prešmykovaniu pásu. To sa dosiahne okamžitým aktivovaním predpínača bezpečnostného pásu počas prvého nárazu. Maximálny pohyb vodiča alebo spolujazdca v smere dopredu by mal byť asi 1 cm a trvanie mechanického pôsobenia by malo byť 5 ms (maximálna hodnota 12 ms). Napínač zaisťuje navinutie časti pásu (až 130 mm dlhé) za takmer 13 ms.

Najbežnejšie sú mechanické predpínače bezpečnostných pásov (obr. 7).

Ryža. 7. Mechanický napínač bezpečnostného pásu: 1 - bezpečnostný pás; 2 - rohatkové koleso; 3 - os zotrvačnej cievky; 4 - západka (zatvorená poloha); 5 - kyvadlové zariadenie

Okrem tradičných mechanických napínačov teraz mnohí výrobcovia vybavujú vozidlá pyrotechnickými napínačmi (obrázok 8).

Ryža. 8. Pyrotechnický napínač: 1 - bezpečnostný pás; 2 - piest; 3 - pyrotechnická kazeta

Aktivujú sa, keď vstavaný senzor systému zistí, že bol prekročený vopred stanovený prah spomalenia, čo indikuje začiatok kolízie. Tým sa zapáli rozbuška pyrotechnickej patróny. Pri výbuchu nábojnice sa uvoľní plyn, ktorého tlak pôsobí na piest spojený s bezpečnostným pásom. Piest sa rýchlo pohybuje a napína pás. Doba odozvy zariadenia zvyčajne nepresahuje 25 ms od začiatku vybíjania.

Aby sa predišlo preťaženiu hrudníka, tieto pásy majú obmedzovače napätia, ktoré fungujú nasledovne: najprv sa dosiahne maximálne povolené zaťaženie, po ktorom mechanické zariadenie umožní cestujúcemu posunúť sa o určitú vzdialenosť dopredu, pričom úroveň nabitia je stále konštantná.

Podľa konštrukcie a princípu činnosti sa rozlišujú tieto typy napínačov bezpečnostných pásov:

• kábel s mechanickým pohonom;
• lopta;
• sústruženie;
• polica;
• reverzibilné.

2.1. Napínač lanka pre bezpečnostný pás

Napínač bezpečnostného pásu 8 a automatický navíjač bezpečnostného pásu 14 sú hlavnými komponentmi napínača kábla (obr. 9). Systém je pohyblivo upevnený na ochrannej rúre 3 v kryte ložiska, podobne ako vertikálne kyvadlo. Na pieste 1 je upevnené oceľové lano 17. Lano je navinuté a inštalované na ochrannú rúrku na bubne 18 pre kábel.

Napínací modul pozostáva z nasledujúcich prvkov:

• snímače vo forme systému "pružina-hmotnosť";
• generátor 4 plynu s pyrotechnickou hnacou náplňou;
• piest 1 s oceľovým lankom v rúrke.

Ak spomalenie vozidla počas kolízie prekročí určitú hodnotu, potom sa senzorová pružina 7 začne stláčať pôsobením hmoty senzora. Snímač pozostáva z podpery 6, generátora plynu 4 s pyrotechnickou náložou ním vystreľovanou, rázovej pružiny 5, piestu 1 a trubice 2.

Ryža. 9. Napínač lanka: a - zapaľovanie; b - napätie; 1, 16 - piest; 2 - rúrka; 3 - ochranná trubica; 4 - generátor plynu; 5, 15 - šoková pružina; 6 - držiak snímača; 7 - pružina snímača; 8 - bezpečnostný pás; 9 - nárazová doska s nárazovým kolíkom; 10, 14 - mechanizmus navíjania bezpečnostného pásu; 11 - skrutka snímača; 12 - ozubený veniec hriadeľa; 13 - ozubený segment; 17 - oceľové lano; 18 - bubon

Ak sa podpera 6 posunula o vzdialenosť väčšiu ako je norma, generátor 4 plynu, držaný v kľude snímacou skrutkou 11, sa uvoľní vo vertikálnom smere. Namáhaná nárazová pružina 15 ju tlačí smerom k nárazovému kolíku v nárazovej doske. Keď generátor plynu narazí na nárazovú hlavicu, zapáli sa plavákový náboj generátora plynu (obr. 9, a).

V tomto čase sa plyn vstrekuje do rúrky 2 a pohybuje piestom 1 s oceľovým lankom 17 nadol (obr. 9, b). Počas prvého pohybu lanka navinutého okolo spojky sa ozubený segment 13 pôsobením akceleračnej sily pohybuje radiálne smerom von z bubna a zaberá s ozubeným vencom hriadeľa 12 navíjača 14 bezpečnostného pásu.

2.2. Guľôčkový napínač pásu

Pozostáva z kompaktného modulu, ktorý okrem detekcie pásu obsahuje aj obmedzovač napnutia pásu (obr. 10). K mechanickému spusteniu dôjde iba vtedy, keď snímač spony bezpečnostného pásu zistí, že je bezpečnostný pás zapnutý.

Napínač bezpečnostného pásu s guľôčkou je ovládaný guľôčkami umiestnenými v trubici 9. V prípade kolízie riadiaca jednotka airbagu zapáli vystreľovaciu náplň 7 (obr. 10, b). V elektrických napínačoch bezpečnostných pásov aktiváciu hnacieho mechanizmu vykonáva riadiaca jednotka airbagu.

Keď je vyvrhnutá náplň zapálená, expandujúce plyny uvedú guľôčky do pohybu a nasmerujú ich cez ozubené koleso 11 do balóna 12, aby zhromaždili gule.

Ryža. 10. Guľôčkový napínač: a - celkový pohľad; b - zapaľovanie; c - napätie; 1, 11 - ozubené koleso; 2, 12 - balón na lopty; 3 - mechanizmus pohonu (mechanický alebo elektrický); 4, 7 - pyrotechnická hnacia náplň; 5, 8 - bezpečnostný pás; 6, 9 - rúrka s guľôčkami; 10 - navíjač bezpečnostného pásu

Keďže navijak bezpečnostného pásu je pevne spojený s ozubeným kolesom, otáča sa s guľôčkami a pás sa zasúva (obr. 10, c).

2.3. Otočný napínač pásu

Pracuje na princípe rotora. Napínač sa skladá z rotora 2, rozbušky 1, hnacieho mechanizmu 3 (obr. 11, a)

Prvý rozbuška je poháňaný mechanickým alebo elektrickým pohonom, pričom expandujúci plyn otáča rotor (obr. 11, b). Keďže rotor je pripojený k hriadeľu pásu, bezpečnostný pás sa začne navíjať. Po dosiahnutí určitého uhla natočenia rotor otvorí obtokový kanál 7 k druhej kazete. Pod pôsobením pracovného tlaku v komore č. 1 sa zapáli druhá kazeta, vďaka čomu sa rotor naďalej otáča (obr. 11, c). Spaliny z komory č. 1 odchádzajú výstupným kanálom 8.

Ryža. 11. Rotačný napínač: a - celkový pohľad; b - pôsobenie prvej rozbušky; c - pôsobenie druhej rozbušky; g - pôsobenie tretej petardy; 1 - návnada; 2 - rotor; 3 - mechanizmus pohonu; 4 - bezpečnostný pás; 5, 8 - výstupný kanál; 6 - práca prvej návnady; 7, 9, 10 - obtokové kanály; 11 - aktivácia druhej rozbušky; 12 - komora č.1; 13 - výkon tretej návnady; 14 - kamera číslo 2

Po dosiahnutí druhého obtokového kanála 9 sa pôsobením pracovného tlaku v komore č. 2 zapáli tretia nábojnica (obr. 11, d). Rotor sa ďalej otáča a výfukové plyny z komory č.2 vychádzajú cez výstup 5.

2.4. Napínač pásu

Pre plynulý prenos sily na remeň sa používajú aj rôzne ozubené zariadenia (obr. 12).

Regálový napínač funguje nasledovne. Na signál riadiacej jednotky airbagu sa zapáli nálož rozbušky. Pod tlakom vznikajúcich plynov sa piest s hrebeňom 8 pohybuje nahor, čo spôsobuje otáčanie ozubeného kolesa 3, ktoré je s ním v zábere. Otáčanie ozubeného kolesa 3 sa prenáša na ozubené kolesá 2 a 4. Ozubené koleso 2 je pevne spojené s vonkajším krúžkom 7 jednosmernej spojky, ktorá prenáša krútiaci moment na torzný hriadeľ 6. Pri otáčaní krúžku 7 sú valčeky 5 spojky upnutý medzi spojku a torzný hriadeľ. V dôsledku otáčania torzného hriadeľa sa bezpečnostný pás napína. Napnutie remeňa sa uvoľní, keď piest dosiahne tlmič.

Ryža. 12. Napínač bezpečnostného pásu: a - východisková poloha; b - koniec napnutia remeňa; 1 - tlmič nárazov; 2, 3, 4 - prevody; 5 - valček; 6 - os krútenia; 7 - vonkajší krúžok jednosmernej spojky; 8 - piest s hrebeňom; 9 - petarda

2.5 reverzibilný napínač pásu

V zložitejších pasívnych bezpečnostných systémoch okrem pyrotechnických predpínačov bezpečnostných pásov aj reverzibilný predpínač bezpečnostných pásov (obr. 13) s riadiacou jednotkou a adaptívny obmedzovač sily bezpečnostných pásov (vypínateľný.

Každý reverzibilný predpínač bezpečnostných pásov je ovládaný samostatnou riadiacou jednotkou. Na základe príkazov dátovej zbernice riadiace jednotky predpínačov bezpečnostných pásov aktivujú pripojené ovládacie motory.

Reverzibilné napínače majú tri úrovne ovládacej sily:

1. nízka námaha - výber vôle v bezpečnostnom páse;
2. priemerná sila - čiastočné napätie;
3. vysoká pevnosť - plné napätie.

Ak riadiaca jednotka airbagov zaznamená mierny čelný náraz, ktorý si nevyžaduje pyrotechnický predpínač, vyšle signál do riadiacich jednotiek predpínačov. Hnacím motorom prikazujú úplné napnutie bezpečnostných pásov.

Ryža. 13. Bezpečnostný pás s reverzibilným predpínačom: 1 - prevodový stupeň; 2 - hák; 3 - vedúci pohon

Hriadeľ motora (nie je znázornený na obr. 13), otáčajúci sa cez ozubené koleso, otáča poháňaným kotúčom spojeným s hriadeľom bezpečnostného pásu pomocou dvoch zaťahovacích hákov. Bezpečnostný pás sa ovinie okolo osi a utiahne sa.

Ak sa hriadeľ motora neotáča alebo sa otáča mierne v opačnom smere, háčiky sa môžu zložiť a uvoľniť hriadeľ bezpečnostného pásu.

Zapínateľný obmedzovač sily bezpečnostných pásov sa aktivuje po aktivácii pyrotechnických predpínačov. V tomto prípade blokovací mechanizmus blokuje os pásu, čím zabraňuje odvíjaniu pásu v dôsledku možnej zotrvačnosti tiel cestujúcich a vodiča.