Centuri de siguranță și dispozitive de pretensionare a centurii de siguranță

Cel mai comun element structural al sistemului de siguranță pasivă al unui vehicul sunt centurile de siguranță. Utilizarea acestuia reduce probabilitatea și severitatea rănilor din cauza impactului asupra părților dure ale corpului, sticlei și alți pasageri (așa-numitele impacturi secundare). Când centurile de siguranță sunt cuplate, airbag-urile funcționează eficient.

În funcție de numărul de puncte de atașare, se disting următoarele tipuri de centuri de siguranță: două, trei, patru, cinci și șase puncte.

Centurile de siguranță în două puncte (Figura 1) sunt utilizate în prezent ca centură de siguranță centrală pe bancheta din spate a unor mașini mai vechi, precum și pe scaunele pasagerilor din avioane. Centura de siguranță reversibilă este o centură pe poală care se învârte în jurul taliei și se atașează de ambele părți ale scaunului.

Centurile de siguranță în trei puncte (Fig. 2) sunt tipul principal de centuri de siguranță și sunt instalate pe toate mașinile moderne. Centura transversală în diagonală în 3 puncte are un design în formă de V care distribuie uniform energia corpului în mișcare către piept, pelvis și umeri. Volvo a oferit primele centuri de siguranță în trei puncte de producție în 1959. Să considerăm dispozitivul centurilor de siguranță în trei puncte ca fiind cel mai comun.

Centura de siguranță în trei puncte este formată dintr-o curea, o cataramă și un întinzător.

Centura de siguranta este confectionata din material rezistent si este atasata de caroserie cu dispozitive speciale in trei puncte: pe stalp, pe prag si pe o tija speciala cu incuietoare. Pentru a adapta cureaua la înălțimea unei anumite persoane, multe modele prevăd reglarea înălțimii punctului de atașare superior.

Încuietoarea fixează centura de siguranță și este instalată lângă scaunul auto. O limbă metalică mobilă este realizată pentru a se conecta la clema curelei. Pentru a vă reaminti să purtați centura de siguranță, încuietoarea are un comutator inclus în circuitul sistemului de alarmă AV. Avertizarea are loc printr-o lumină de avertizare pe tabloul de bord și un semnal sonor. Algoritmul de operare al acestui sistem diferă între diferiții producători de mașini.

Retractorul asigură derularea forțată și derularea automată a centurii de siguranță. Este atașat de caroseria mașinii. Mulineta este echipată cu un mecanism de blocare inerțială care oprește mișcarea curelei pe mulinet în cazul unui accident. Sunt utilizate două metode de blocare: ca urmare a mișcării (inerției) mașinii și ca urmare a mișcării centurii de siguranță în sine. Banda poate fi scoasă de pe tamburul mulinetei doar încet, fără accelerare.

Mașinile moderne sunt echipate cu centuri de siguranță cu pretensionatoare.

Centurile de siguranță în cinci puncte (Fig. 4) sunt utilizate în mașinile sport și pentru asigurarea copiilor în scaunele auto pentru copii. Include două bretele pentru talie, două bretele pentru umăr și o curea pentru picior.

Orez. 4. Ham cu cinci puncte

Hamul în 6 puncte are două curele între picioare pentru a oferi o poziție mai sigură pentru călăreț.

O dezvoltare promițătoare este centurile de siguranță gonflabile (Fig. 5), care sunt umplute cu gaz în timpul unui accident. Acestea măresc zona de contact cu pasagerul și, în consecință, reduc sarcina asupra persoanei. Secțiunea gonflabilă poate fi o secțiune de umăr sau o secțiune de umăr și talie. Testele arată că această centură de siguranță oferă protecție suplimentară împotriva impactului lateral.

Orez. 5. Centuri de siguranță gonflabile

Ford oferă această opțiune în Europa pe a patra generație Ford Mondeo. Centurile de siguranță gonflabile sunt instalate pentru pasagerii din rândul din spate. Sistemul este conceput pentru a reduce rănile la cap, gât și piept în cazul unui accident pentru ocupanții locurilor din spate, care sunt adesea copii și vârstnici care sunt deosebit de susceptibili la aceste tipuri de leziuni. În utilizarea de zi cu zi, centurile de siguranță gonflabile funcționează în același mod ca centurile de siguranță obișnuite și sunt compatibile cu scaunele pentru copii.

În caz de accident, senzorul de impact trimite un semnal către unitatea de control a sistemului de siguranță, unitatea trimite un semnal pentru deschiderea supapei de închidere a cilindrului de dioxid de carbon situat sub scaun, supapa se deschide și gazul, care a fost anterior într-o stare comprimată, umple perna centurii de siguranță. Centura se desfășoară rapid, distribuind forțele de impact pe corp, de cinci ori mai mult decât centurile de siguranță standard. Timpul de activare al curelelor este mai mic de 40 ms.

Cu noul Mercedes-Benz S-Class W222, compania își extinde opțiunile de protecție pentru pasagerii de pe locurile din spate. Pachetul PRE-SAFE pentru locurile din spate combină dispozitivele de pretensionare a centurilor de siguranță și un sac de centură cu airbag-uri pentru scaunele din față. Utilizarea combinată a acestor dispozitive în accidente rutiere reduce rănile pasagerilor cu 30% față de schema tradițională. Un airbag pentru centura de siguranță este o centură de siguranță care se poate umfla și, prin urmare, poate reduce riscul de rănire a ocupanților în cazul unei coliziuni frontale prin reducerea sarcinii pe piept. Scaunul rabatabil este echipat standard cu un airbag ascuns sub căptușeala pernei scaunului.Acest airbag va împiedica ocupantul aflat în poziție înclinată să alunece sub centura de siguranță în cazul unui accident (așa-numita „scufundare”). În acest fel, Mercedes-Benz a reușit să dezvolte un scaun înclinabil confortabil care, în caz de accident, oferă un nivel de siguranță mai ridicat decât un scaun în care spătarul se înclină prin extinderea pernei scaunului.

Ca măsură împotriva neutilizarii centurilor de siguranță, din 1981 sunt oferite centurile de siguranță automate (Fig. 6), care asigură automat pasagerul la închiderea ușii (pornirea motorului) și îl eliberează la deschiderea ușii (pornirea motorului). ). De regulă, mișcarea curelei de umăr care se deplasează de-a lungul marginilor tocului ușii este automatizată. Cureaua se prinde manual. Datorită complexității designului și inconvenientului de a intra într-o mașină, centurile de siguranță automate nu sunt în prezent folosite practic.

Orez. 6. Centura de siguranta automata

2. Întinzătoare de centură de siguranță

La o viteză de, de exemplu, 56 km/h, durează aproximativ 150 ms din momentul coliziunii cu un obstacol staționar până la oprirea completă a mașinii. Șoferul și pasagerul mașinii nu au timp să efectueze nicio acțiune într-o perioadă atât de scurtă, prin urmare sunt participanți pasivi în situația de urgență. În această perioadă, dispozitivele de pretensionare a centurilor de siguranță, airbag-urile și comutatorul de urgență a bateriei trebuie să fie activate.

În cazul unui accident, centurile de siguranță trebuie să absoarbă un nivel de energie aproximativ egal cu energia cinetică a unei persoane care cade de la etajul patru al unei clădiri cu mai multe etaje. Din cauza posibilei slăbiri a centurii de siguranță, se folosește un întinzător (pretensionator) pentru a compensa această slăbire.

Dispozitivul de pretensionare a centurii de siguranță retrage centura de siguranță în cazul unei coliziuni. Acest lucru ajută la reducerea slăbirii centurii de siguranță (spațiul dintre centura de siguranță și corp). În acest fel, centura de siguranță împiedică în mod proactiv pasagerul să avanseze (față de mișcarea vehiculului).

Mașinile folosesc atât dispozitive de pretensionare diagonale a centurilor de siguranță, cât și dispozitive de pretensionare a centurii cu catarame. Utilizarea ambelor tipuri vă permite să asigurați în mod optim pasagerul, deoarece în acest caz sistemul trage catarama înapoi, tensionând simultan ramurile diagonale și ventrale ale centurii de siguranță. În practică, tensoarele de primul tip sunt instalate în principal.

Întinzătorul centurii de siguranță îmbunătățește tensiunea și mărește protecția împotriva alunecării centurii. Acest lucru se realizează prin declanșarea imediată a dispozitivului de pretensionare a centurii de siguranță în timpul impactului inițial. Mișcarea maximă a șoferului sau pasagerului în direcția înainte ar trebui să fie de aproximativ 1 cm, iar durata procesului de impact mecanic să fie de 5 ms (valoarea maximă 12 ms). Întinzătorul asigură că o secțiune de centură (până la 130 mm lungime) se derulează în aproape 13 ms.

Cele mai comune sunt pretensionatoarele mecanice ale centurilor de siguranță (Fig. 7).

Orez. 7. Întinzător mecanic centură de siguranță: 1 - centură de siguranță; 2 — roată cu clichet; 3 — axa bobinei inerțiale; 4 — zăvor (poziție închis); 5 - dispozitiv pendul

Pe lângă dispozitivele de pretensionare mecanice tradiționale, mulți producători echipează acum vehiculele cu dispozitive de pretensionare pirotehnice (Figura 8).

Orez. 8. Întinzător pirotehnic: 1 — centură de siguranță; 2 - piston; 3 - cartuș pirotehnic

Acestea sunt activate atunci când senzorul încorporat al sistemului detectează că a fost depășit un prag de decelerare prestabilit, indicând declanșarea unei coliziuni. Aceasta aprinde detonatorul cartuşului pirotehnic. Când cartușul explodează, se eliberează gaz, a cărui presiune acționează asupra pistonului conectat la centura de siguranță. Pistonul se mișcă rapid și tensionează cureaua. De obicei, timpul de răspuns al dispozitivului nu depășește 25 ms de la începutul descărcării.

Pentru a preveni încărcarea excesivă pe piept, aceste curele au limitatoare de tensiune care funcționează atingând mai întâi capacitatea maximă de încărcare, după care un dispozitiv mecanic permite ocupantului să avanseze o anumită distanță menținând în același timp constant nivelul de încărcare.

Pe baza designului și principiului lor de funcționare, se disting următoarele tipuri de dispozitive de pretensionare a centurilor de siguranță:

• cablu actionat mecanic;
• minge;
• cotitură;
• raft;
• reversibil.

2.1. Întinzătorul centurii de siguranță cu cablu

Întinzătorul centurii de siguranță 8 și rebobinatorul automat al centurii de siguranță 14 sunt componentele principale ale dispozitivului de întindere a cablului (Fig. 9). Sistemul este montat mobil pe un tub de protecție 3 în capacul rulmentului, similar unui pendul vertical. Un cablu de oţel 1 este fixat de pistonul 17. Cablul este înfăşurat şi instalat pe un tub de protecţie pe tamburul 18 pentru cablu.

Modulul de tensiune este format din următoarele elemente:

• senzori sub forma unui sistem „masă-arvor”;
• generator de gaz 4 cu o încărcătură de propulsor pirotehnic;
• pistonul 1 cu un cablu de oțel în tub.

Dacă decelerația mașinii în timpul unei coliziuni depășește o anumită valoare, atunci arcul senzorului 7 începe să se comprime sub influența masei senzorului. Senzorul este format dintr-un suport 6, un generator de gaz 4 cu o sarcină pirotehnică emisă de acesta, un arc de șoc 5, un piston 1 și un tub 2.

Orez. 9. Întinzător cablu: a — aprindere; b - tensiune; 1, 16 — piston; 2 - tub; 3 - tub de protectie; 4 - generator de gaz; 5, 15 — arc șoc; 6 — suport senzor; 7 — arc senzor; 8 — centura de siguranță; 9 — placă de impact cu știft de impact; 10, 14 — mecanism de înfășurare a centurii de siguranță; 11 — șurub senzor; 12 — inelul dinţat al arborelui; 13 - segment dintat; 17 — cablu de oțel; 18 - tobă

Dacă suportul 6 s-a deplasat pe o distanță mai mare decât în ​​mod normal, generatorul de gaz 4, ținut în repaus de șurubul senzorului 11, este eliberat în direcția verticală. Arcul de impact solicitat 15 îl împinge spre știftul de impact din placa de impact. Când generatorul de gaz lovește percutorul, sarcina de plutire a generatorului de gaz se aprinde (Fig. 9, a).

În acest moment, gazul este pompat în tubul 2 și mișcă pistonul 1 cu cablul de oțel 17 în jos (Fig. 9, b). În timpul primei mișcări a cablului înfășurat în jurul cuplajului, segmentul dințat 13 se deplasează radial spre exterior din tambur sub influența forței de accelerație și se cuplează cu roata dințată a arborelui 12 al înfășurării centurii de siguranță 14.

2.2. Întinzător de centură de siguranță

Este format dintr-un modul compact care, pe lângă recunoașterea curelei, include și un limitator de tensiune a curelei (Fig. 10). Activarea mecanică are loc numai atunci când senzorul de cataramă a centurii de siguranță detectează că centura de siguranță este fixată.

Dispozitivul de pretensionare a centurii de siguranță cu bile este acționat de bile plasate în tubul 9. În cazul unei coliziuni, unitatea de comandă airbag aprinde încărcătura ejectorului 7 (Fig. 10, b). La dispozitivele de pretensionare electrice a centurilor de siguranță, mecanismul de antrenare este activat de unitatea de comandă a airbagului.

Când sarcina ejectată este aprinsă, gazele în expansiune pun bilele în mișcare și le direcționează prin angrenajul 11 ​​în cilindrul 12 pentru colectarea bilelor.

Orez. 10. Întinzător bilă: a - vedere generală; b - aprindere; v - tensiune; 1, 11 - angrenaj; 2, 12 — cilindru pentru bile; 3 — mecanism de antrenare (mecanic sau electric); 4, 7 — sarcină de propulsor pirotehnic; 5, 8 — centura de siguranță; 6, 9 — tub cu bile; 10 — înfășurător centură de siguranță

Deoarece tamburul centurii de siguranță este conectat rigid la pinion, acesta se rotește împreună cu bilele, iar centura se retrage (Fig. 10, c).

2.3. Întinzător rotativ al centurii de siguranță

Funcționează pe principiul rotorului. Întinzătorul constă dintr-un rotor 2, un detonator 1, un mecanism de antrenare 3 (Fig. 11, a)

Primul detonator este acţionat de o acţionare mecanică sau electrică, în timp ce gazul în expansiune roteşte rotorul (Fig. 11, b). Pe măsură ce rotorul este conectat la arborele centurii, centura de siguranță începe să se retragă. Când se atinge un anumit unghi de rotație, rotorul deschide canalul de bypass 7 către cel de-al doilea cartuș. Sub influența presiunii de lucru din camera nr. 1, al doilea cartuş se aprinde, datorită căruia rotorul continuă să se rotească (Fig. 11, c). Gazele de ardere din camera nr. 1 ies prin canalul de evacuare 8.

Orez. 11. Întinzător rotativ: a - vedere generală; b - acţiunea primului detonator; c - acţiunea celui de-al doilea detonator; g - efectul celei de-a treia petarde; 1 - momeală; 2 - rotor; 3 - mecanism de antrenare; 4 — centura de siguranță; 5, 8 — canal de ieșire; 6 - lucrul primei momeale; 7, 9, 10 — canale de ocolire; 11 — activarea celui de-al doilea detonator; 12 — camera nr. 1; 13 — efectuarea celei de-a treia momeli; 14 - camera nr 2

Când se ajunge la cel de-al doilea canal de ocolire 9, al treilea cartuş se aprinde sub acţiunea presiunii de lucru din camera nr. 2 (Fig. 11, d). Rotorul continuă să se rotească și gazele de evacuare din camera nr. 2 ies prin orificiul de evacuare 5.

2.4. Întinzătorul centurii de siguranță cu cremalieră și pinion

Pentru a transfera fără probleme forța către curea, sunt utilizate și diverse dispozitive de transmisie cu cremalieră și pinion (Fig. 12).

Întinzătorul barei funcționează după cum urmează. Pe baza unui semnal de la unitatea de control airbag, încărcarea detonatorului este aprinsă. Sub presiunea gazelor rezultate, pistonul cu cremalieră 8 se mișcă în sus, provocând rotația angrenajului 3, care este în legătură cu acesta. Rotația angrenajului 3 este transmisă angrenajului 2 și 4. Angrenajul 2 este legat rigid la inelul exterior 7 al ambreiajului de rulare, care transmite cuplul arborelui de torsiune 6. Când inelul 7 se rotește, rolele 5 ale ambreiajului sunt prins între ambreiaj și arborele de torsiune. Ca urmare a rotației arborelui de torsiune, centura de siguranță este tensionată. Tensiunea curelei se oprește când pistonul ajunge la amortizor.

Orez. 12. Întinzătorul centurii de siguranță: a — poziția inițială; b - capătul tensiunii curelei; 1 - amortizor; 2, 3, 4 — viteze; 5 - rola; 6 — axa de torsiune; 7 — inelul exterior al ambreiajului de rulare; 8 — piston cu cremalieră; 9 - petardă

Întinzător de centură reversibil 2.5

În sistemele de siguranță pasivă mai complexe, pe lângă dispozitivele de pretensionare a centurilor de siguranță pirotehnice, se utilizează un dispozitiv de pretensionare reversibil al centurii de siguranță (Fig. 13) cu o unitate de control și un limitator adaptiv al forței centurii de siguranță (poate fi dezactivat).

Fiecare dispozitiv de pretensionare reversibil al centurii de siguranță este controlat de o unitate de comandă separată. Pe baza comenzilor magistralei de date, unitățile de control a pretensionatorului centurii de siguranță acţionează motoarele de acţionare conectate.

Dispozitivele de pretensionare reversibile au trei niveluri de forță de acționare:

1. forță scăzută - ridicarea slăbirii centurii de siguranță;
2. forță medie - tensiune parțială;
3. rezistență ridicată - tensiune completă.

Dacă unitatea de control airbag detectează o coliziune frontală minoră în care nu este necesar pretensionătorul pirotehnic, aceasta trimite un semnal către unitățile de comandă a pretensionatorului. Aceștia dau comanda ca centurile de siguranță să fie tensionate complet de motoarele de antrenare.

Orez. 13. Centura de siguranta cu pretensionator reversibil: 1 — treapta de viteza; 2 - cârlig; 3 - unitatea de conducere

Arborele motorului (neprezentat în Fig. 13), care se rotește printr-o transmisie cu roți dințate, rotește discul antrenat conectat la arborele centurii de siguranță prin două cârlige retractabile. Centura de siguranță este înfășurată în jurul osiei și strânsă.

Dacă arborele motorului nu se rotește sau se rotește ușor în direcția opusă, cârligele se pot plia și elibera arborele centurii de siguranță.

Limitatorul de tensiune comutabil al centurii de siguranță este activat după activarea pretensionatoarelor pirotehnice. În acest caz, mecanismul de blocare blochează axa centurii, împiedicând desfășurarea centurii sub influența unei posibile inerții a corpului pasagerilor și a șoferului.