Säkerhetsbälten och bältessträckare

Det vanligaste konstruktionselementet i en bils passiva säkerhetssystem är säkerhetsbälten. Dess användning minskar sannolikheten och svårighetsgraden för skador på grund av stötar på hårda delar av kroppen, glas och andra passagerare (så kallade sekundära stötar). Fastspända säkerhetsbälten säkerställer att krockkuddarna fungerar effektivt.

Beroende på antalet fästpunkter särskiljs följande typer av säkerhetsbälten: två-, tre-, fyra-, fem- och sexpunktsbälten.

Tvåpunktsbälten (fig. 1) används för närvarande som mittbälte i baksätet på vissa äldre bilar, samt i passagerarsäten på flygplan. Det vändbara säkerhetsbältet är ett höftbälte som lindas runt midjan och fästs på båda sidor av sätet.

Trepunktsbälten (fig. 2) är huvudtypen av säkerhetsbälten och monteras på alla moderna bilar. Det 3-punkts diagonala midjebältet har ett V-format arrangemang som jämnt fördelar energin från den rörliga kroppen till bröstet, bäckenet och axlarna. Volvo introducerade de första serietillverkade trepunktsbältena 1959. Betrakta enhetens trepunktsbälten som den vanligaste.

Trepunktsbältet består av ett band, ett spänne och en spännare.

Säkerhetsbältet är tillverkat av slitstarkt material och är fäst på kroppen med speciella anordningar på tre punkter: på pelaren, på tröskeln och på en speciell stång med lås. För att anpassa bältet till höjden på en viss person, ger många konstruktioner möjlighet att justera höjden på den övre fästpunkten.

Låset håller fast säkerhetsbältet och monteras bredvid bilbarnstolen. En rörlig metalltunga är gjord för att kopplas ihop med remspännet. Som en påminnelse om behovet av att bära ett säkerhetsbälte inkluderar låsets design en strömbrytare som ingår i AV-larmsystemets krets. Varning sker med en varningslampa på instrumentbrädan och en ljudsignal. Algoritmen för driften av detta system har skillnader för olika biltillverkare.

Upprullaren ger tvångsupprullning och automatisk upprullning av säkerhetsbältet. Den är fäst på bilens kaross. Rullen är utrustad med en tröghetslåsmekanism som stoppar bältets rörelse på rullen vid en olycka. Två metoder för blockering används: som ett resultat av bilens rörelse (tröghet) och som ett resultat av själva säkerhetsbältets rörelse. Tejpen kan bara dras av spoltrumman långsamt, utan acceleration.

Moderna bilar är utrustade med bältessträckare.

Fempunktsbälten (fig. 4) används i sportbilar och för att säkra barn i bilbarnstolar. Inkluderar två midjeband, två axelband och en benrem.

Ris. 4. Fempunktssele

6-punkts säkerhetsselen har två remmar mellan benen, vilket ger en säkrare passform för föraren.

En av de lovande utvecklingarna är uppblåsbara säkerhetsbälten (fig. 5), som fylls med gas vid en olycka. De ökar kontaktytan med passageraren och minskar följaktligen belastningen på personen. Den uppblåsbara sektionen kan vara en axelsektion eller en axel- och midjesektion. Tester visar att denna säkerhetsbälteskonstruktion ger ytterligare sidokollisionsskydd.

Ris. 5. Uppblåsbara säkerhetsbälten

Ford erbjuder detta alternativ i Europa för fjärde generationens Ford Mondeo. För passagerare på bakre raden är uppblåsbara säkerhetsbälten installerade. Systemet är utformat för att minska huvud-, nack- och bröstskador vid en olycka för passagerare i bakre raden, som ofta är barn och äldre, som är särskilt utsatta för denna typ av skador. I dagligt bruk fungerar uppblåsbara säkerhetsbälten på samma sätt som vanliga och är kompatibla med barnstolar.

I händelse av en olycka skickar stötsensorn en signal till säkerhetssystemets styrenhet, enheten skickar en signal för att öppna avstängningsventilen på koldioxidcylindern som är placerad under sätet, ventilen öppnar och gasen som var tidigare i ett komprimerat tillstånd fyller säkerhetsbältesdynan. Bältet fälls ut snabbt och fördelar slagkraften över kroppens yta, vilket är fem gånger mer än vanliga säkerhetsbälten. Aktiveringstiden för remmarna är mindre än 40ms.

Med nya Mercedes-Benz S-Klass W222 utökar företaget sina alternativ för passagerarskydd i baksätet. Baksätets PRE-SAFE-paket kombinerar bältessträckare och en krockkudde i säkerhetsbältet (Beltbag) med krockkuddar i framsätena. Den kombinerade användningen av dessa enheter under en olycka minskar passagerarnas skador med 30 % jämfört med det traditionella systemet. Säkerhetsbältets krockkudde är ett säkerhetsbälte som kan blåsas upp och därigenom minska risken för skador på passagerare vid en frontalkollision genom att minska belastningen på bröstet. Liggstolen är som standard utrustad med en krockkudde gömd under sittdynans klädsel.En sådan kudde kommer att förhindra att passageraren i liggläge glider under säkerhetsbältet vid en olycka (så kallad "dykning") . Mercedes-Benz har på så sätt kunnat utveckla ett bekvämt fällbart säte som ger en högre säkerhet vid en olycka än ett säte där ryggstödet fälls tillbaka genom att förlänga sittdynan.

Som en åtgärd mot att inte använda säkerhetsbälten har man sedan 1981 föreslagit automatiska säkerhetsbälten (bild 6), som automatiskt säkrar passageraren när dörren stängs (motorstart) och släpper honom när dörren öppnas (motor). start stopp). Som regel är rörelsen hos axelbältet som rör sig längs dörrkarmens kanter automatiserad. Bältet fästs för hand. På grund av designens komplexitet, besväret med att komma in i en bil, används för närvarande praktiskt taget inte automatiska säkerhetsbälten.

Ris. 6. Automatiskt säkerhetsbälte

2. Säkerhetsbältessträckare

Vid en hastighet på till exempel 56 km/h tar det cirka 150 ms från kollisionsögonblicket med ett fast hinder till att bilen stannar helt. Föraren och passageraren i bilen har inte tid att utföra några åtgärder på så kort tid, därför är de passiva deltagare i nödsituationen. Under denna period måste bältessträckarna, krockkuddarna och batteriavstängningsknappen vara aktiverade.

Vid en olycka måste säkerhetsbälten absorbera en energinivå som är ungefär lika med den kinetiska energin hos en person som faller från fjärde våningen i ett höghus. På grund av eventuell försvagning av säkerhetsbältet används en bältessträckare (sträckare) för att kompensera för denna försvagning.

Bältessträckaren drar in säkerhetsbältet vid en kollision. Detta hjälper till att minska säkerhetsbältets slack (utrymmet mellan säkerhetsbältet och kroppen). Säkerhetsbältet hindrar således passageraren från att röra sig framåt (i förhållande till bilens rörelse) i förväg.

Fordon använder både diagonala bältessträckare och bältessträckare. Genom att använda båda typerna kan du fixa passageraren optimalt, eftersom systemet i det här fallet drar tillbaka spännet samtidigt som det drar åt de diagonala och ventrala grenarna av säkerhetsbältet. I praktiken installeras huvudsakligen spännare av den första typen.

Säkerhetsbältessträckaren förbättrar spänningen och förbättrar bältesglidningsskyddet. Detta uppnås genom att omedelbart sätta ut bältesförsträckaren under den första kollisionen. Den maximala rörelsen för föraren eller passageraren i riktning framåt bör vara cirka 1 cm, och varaktigheten av den mekaniska åtgärden bör vara 5 ms (maximalt värde 12 ms). Spännaren ser till att remsektionen (upp till 130 mm lång) lindas upp på nästan 13 ms.

De vanligaste är mekaniska bältessträckare (fig. 7).

Ris. 7. Mekanisk bältessträckare: 1 - säkerhetsbälte; 2 - spärrhjul; 3 - tröghetsspolens axel; 4 - spärr (stängt läge); 5 - pendelanordning

Förutom traditionella mekaniska spännare utrustar många tillverkare nu fordon med pyrotekniska spännare (Figur 8).

Ris. 8. Pyroteknisk spännare: 1 - säkerhetsbälte; 2 - kolv; 3 - pyroteknisk patron

De aktiveras när systemets inbyggda sensor känner av att en förutbestämd retardationströskel har överskridits, vilket indikerar starten på en kollision. Detta tänder sprängkapseln på den pyrotekniska patronen. När patronen exploderar frigörs gas, vars tryck verkar på kolven som är ansluten till säkerhetsbältet. Kolven rör sig snabbt och spänner remmen. Typiskt överstiger inte enhetens svarstid 25 ms från början av urladdningen.

För att undvika att överbelasta bröstet har dessa bälten spänningsbegränsare som fungerar enligt följande: först uppnås den maximala tillåtna belastningen, varefter en mekanisk anordning gör att passageraren kan röra sig ett visst avstånd framåt och hålla laddningsnivån konstant.

Enligt designen och funktionsprincipen särskiljs följande typer av bältessträckare:

• kabel med en mekanisk drivning;
• bollen;
• vändning;
• hylla;
• reversibel.

2.1. Vajersträckare för säkerhetsbälte

Säkerhetsbältessträckaren 8 och den automatiska bältesrullen 14 är huvudkomponenterna i vajersträckaren (fig. 9). Systemet är rörligt fixerat på skyddsröret 3 i lagerkåpan, på samma sätt som en vertikal pendel. En stålkabel 1 är fäst på kolven 17. Kabeln är lindad och installerad på ett skyddsrör på trumman 18 för kabeln.

Spänningsmodulen består av följande delar:

• sensorer i form av ett "fjäder-massa"-system;
• gasgenerator 4 med en pyroteknisk drivmedelsladdning;
• kolv 1 med en stålkabel i röret.

Om inbromsningen av bilen under en kollision överstiger ett visst värde, börjar sensorfjädern 7 att komprimeras under verkan av sensormassan. Sensorn består av ett stöd 6, en gasgenerator 4 med en pyroteknisk laddning som utstöts av den, en stötfjäder 5, en kolv 1 och ett rör 2.

Ris. 9. Kabelsträckare: a - tändning; b - spänning; 1, 16 - kolv; 2 - rör; 3 - skyddsrör; 4 - gasgenerator; 5, 15 - stötfjäder; 6 - sensorfäste; 7 - sensorfjäder; 8 - säkerhetsbälte; 9 - stötplatta med en stötstift; 10, 14 - säkerhetsbälteslindningsmekanism; 11 - sensorbult; 12 - axelns kuggkrans; 13 - tandat segment; 17 - stålkabel; 18 - trumma

Om stödet 6 har rört sig ett avstånd större än normen, frigörs gasgeneratorn 4, som hålls i vila av sensorbulten 11, i vertikal riktning. Den belastade slagfjädern 15 trycker den mot slagtappen i slagplattan. När gasgeneratorn träffar slagkroppen antänds gasgeneratorns flottörladdning (Fig. 9, a).

Vid denna tidpunkt sprutas gasen in i röret 2 och förflyttar kolven 1 med stålkabeln 17 nedåt (fig. 9, b). Under den första rörelsen av kabeln som är lindad runt kopplingen rör sig det tandade segmentet 13 radiellt utåt från trumman under inverkan av accelerationskraften och griper in i den tandade kanten på axeln 12 på säkerhetsbältesupprullaren 14.

2.2. Kulremssträckare

Den består av en kompakt modul som förutom bältesdetektering även inkluderar en bältesspänningsbegränsare (fig. 10). Mekanisk aktivering sker endast när bälteslåssensorn känner av att säkerhetsbältet är fastspänt.

Kulbältesförsträckaren påverkas av kulor placerade i röret 9. Vid en kollision tänder krockkuddestyrenheten den utmatande laddningen 7 (fig. 10, b). I elektriska bältessträckare utförs aktiveringen av drivmekanismen av krockkuddens styrenhet.

När den utskjutna laddningen antänds sätter de expanderande gaserna kulorna i rörelse och riktar dem genom kugghjulet 11 in i ballongen 12 för att samla upp kulorna.

Ris. 10. Kulsträckare: a - allmän vy; b - tändning; c - spänning; 1, 11 - växel; 2, 12 - ballong för bollar; 3 - drivmekanism (mekanisk eller elektrisk); 4, 7 - pyroteknisk drivmedelsladdning; 5, 8 - säkerhetsbälte; 6, 9 - rör med bollar; 10 - bältesupprullare

Eftersom säkerhetsbältesrullen är fast ansluten till kedjehjulet, roterar den med kulor och bältet dras in (fig. 10, c).

2.3. Roterande bältessträckare

Fungerar enligt principen om en rotor. Spännaren består av en rötor 2, en detonator 1, en drivmekanism 3 (fig. 11, a)

Den första detonatorn drivs av en mekanisk eller elektrisk drivning, medan den expanderande gasen roterar rotorn (fig. 11, b). Eftersom rotorn är ansluten till bältesaxeln börjar säkerhetsbältet dras in. När en viss rotationsvinkel har nåtts, öppnar rotorn bypasskanalen 7 till den andra patronen. Under verkan av arbetstryck i kammare nr 1 antänds den andra patronen, på grund av vilken rotorn fortsätter att rotera (fig. 11, c). Rökgaser från kammare nr 1 kommer ut genom utloppskanalen 8.

Ris. 11. Roterande spännare: a - allmän bild; b - verkan av den första detonatorn; c - verkan av den andra detonatorn; g - den tredje smällarens verkan; 1 - bete; 2 - rotor; 3 - drivmekanism; 4 - säkerhetsbälte; 5, 8 - utgångskanal; 6 - arbete med det första betet; 7, 9, 10 - bypass kanaler; 11 - aktivering av den andra detonatorn; 12 - kammare nr 1; 13 - utförandet av det tredje betet; 14 - kamera nummer 2

När den andra bypasskanalen 9 nås, tänds den tredje patronen under inverkan av arbetstrycket i kammare nr 2 (fig. 11, d). Rotorn fortsätter att rotera och avgaserna från kammare nr 2 kommer ut genom utlopp 5.

2.4. Bältesspännare

För en smidig kraftöverföring till bältet används också olika kuggstångsanordningar (fig. 12).

Racksträckare fungerar enligt följande. Vid signal från krockkuddestyrenheten tänds detonatorladdningen. Under trycket från de resulterande gaserna rör sig kolven med kuggstången 8 upp, vilket orsakar rotation av kugghjulet 3, som är i ingrepp med det. Kugghjulets 3 rotation överförs till kugghjulen 2 och 4. Kugghjulet 2 är fast förbundet med den yttre ringen 7 på friloppskopplingen, som överför vridmoment till torsionsaxeln 6. När ringen 7 roterar, är rullarna 5 på kopplingen klämd mellan kopplingen och torsionsaxeln. Som ett resultat av vridningen av torsionsaxeln spänns säkerhetsbältet. Remspänningen släpps när kolven når spjället.

Ris. 12. Bältessträckare: a - utgångsläge; b - änden av bältesspänningen; 1 - stötdämpare; 2, 3, 4 - växlar; 5 - rulle; 6 - torsionsaxel; 7 - den yttre ringen på påloppskopplingen; 8 - kolv med stativ; 9 - smällare

2.5 vändbar bältessträckare

I mer komplexa passiva säkerhetssystem, förutom pyrotekniska bältessträckare, en vändbar bältessträckare (Fig. 13) med en kontrollenhet och en adaptiv bälteskraftbegränsare (omkopplingsbar.

Varje vändbar bältesförsträckare styrs av en separat kontrollenhet. Baserat på databusskommandon aktiverar säkerhetsbältesförsträckarnas styrenheter de anslutna manövermotorerna.

Vändbara spännare har tre nivåer av aktiveringskraft:

1. låg ansträngning - val av slack i säkerhetsbältet;
2. medelkraft - partiell spänning;
3. hög hållfasthet - full spänning.

Om krockkuddestyrenheten upptäcker en mindre frontalkollision som inte kräver den pyrotekniska försträckaren, skickar den en signal till försträckarens styrenheter. De beordrar säkerhetsbältena att spännas helt av drivmotorerna.

Ris. 13. Säkerhetsbälte med vändbar bältessträckare: 1 - växel; 2 - krok; 3 - ledande enhet

Motoraxeln (ej visad i fig. 13), som roterar genom ett kugghjul, roterar en driven skiva som är ansluten till säkerhetsbältets axel med två infällbara krokar. Säkerhetsbältet virar runt axeln och drar åt.

Om motoraxeln inte roterar eller roterar något i motsatt riktning, kan krokarna vikas in och släppa säkerhetsbältets axel.

Den omkopplingsbara säkerhetsbältets kraftbegränsare aktiveras efter att de pyrotekniska bältessträckarna har utlösts. I det här fallet blockerar låsmekanismen bältets axel, vilket förhindrar att bältet lindas av på grund av den möjliga trögheten hos passagerarnas och förarens kroppar.