Bezpečnostní pásy a napínače bezpečnostních pásů

Nejběžnějším konstrukčním prvkem systému pasivní bezpečnosti automobilu jsou bezpečnostní pásy. Jeho použití snižuje pravděpodobnost a závažnost zranění v důsledku nárazů na tvrdé části těla, skla a dalších cestujících (tzv. sekundární nárazy). Efektivní fungování airbagů zajišťují zapnuté bezpečnostní pásy.

Podle počtu upevňovacích bodů se rozlišují tyto typy bezpečnostních pásů: dvou-, tří-, čtyř-, pěti- a šestibodové.

Dvoubodové bezpečnostní pásy (obr. 1) se v současnosti používají jako středový bezpečnostní pás na zadních sedadlech některých starších automobilů a také na sedadlech pro cestující v letadlech. Oboustranný bezpečnostní pás je břišní pás, který se obepíná kolem pasu a je připevněn k oběma stranám sedadla.

Tříbodové bezpečnostní pásy (obr. 2) jsou hlavním typem bezpečnostních pásů a jsou instalovány na všech moderních automobilech. 3-bodový diagonální bederní pás má uspořádání ve tvaru V, které rovnoměrně rozděluje energii pohybujícího se těla do hrudníku, pánve a ramen. Volvo představilo první sériově vyráběné tříbodové bezpečnostní pásy v roce 1959. Za nejběžnější považujte zařízení tříbodové bezpečnostní pásy.

Tříbodový bezpečnostní pás se skládá z popruhu, přezky a napínače.

Bezpečnostní pás je vyroben z odolného materiálu a je připevněn k tělu pomocí speciálních zařízení ve třech bodech: na sloupku, na prahu a na speciální tyči se zámkem. Aby se pás přizpůsobil výšce konkrétní osoby, mnoho konstrukcí umožňuje nastavení výšky horního upevňovacího bodu.

Zámek zajišťuje bezpečnostní pás a instaluje se vedle autosedačky. Pro spojení se sponou popruhu je vyroben pohyblivý kovový jazýček. Jako připomínka nutnosti použití bezpečnostního pásu je součástí konstrukce zámku spínač zařazený do obvodu AV alarmu. Výstraha probíhá rozsvícením kontrolky na palubní desce a zvukovým signálem. Algoritmus tohoto systému se u různých výrobců automobilů liší.

Navíječ zajišťuje nucené odvíjení a automatické navíjení bezpečnostního pásu. Je připevněn ke karoserii vozu. Naviják je vybaven inerciálním blokovacím mechanismem, který v případě nehody zastaví pohyb pásu na navijáku. Používají se dva způsoby blokování: v důsledku pohybu (setrvačnosti) vozu a v důsledku pohybu samotného bezpečnostního pásu. Pásku lze z bubnu cívky stáhnout pouze pomalu, bez zrychlení.

Moderní vozy jsou vybaveny bezpečnostními pásy s předpínačem.

Pětibodové bezpečnostní pásy (obr. 4) se používají ve sportovních autech a pro zajištění dětí v dětských autosedačkách. Obsahuje dva bederní popruhy, dva ramenní popruhy a jeden popruh na nohy.

Rýže. 4. Pětibodový pás

6-bodový bezpečnostní pás má dva popruhy mezi nohama, které jezdci poskytují bezpečnější uchycení.

Jedním ze slibných pokroků jsou nafukovací bezpečnostní pásy (obr. 5), které se při nehodě naplní plynem. Zvětšují oblast kontaktu s cestujícím, a tím snižují zatížení osoby. Nafukovací sekcí může být ramenní sekce nebo ramenní a pasová sekce. Testy ukazují, že tato konstrukce bezpečnostních pásů poskytuje dodatečnou ochranu při bočním nárazu.

Rýže. 5. Nafukovací bezpečnostní pásy

Ford tuto možnost v Evropě nabízí u čtvrté generace Fordu Mondeo. Pro cestující v zadní řadě jsou instalovány nafukovací bezpečnostní pásy. Systém je navržen tak, aby omezil poranění hlavy, krku a hrudníku v případě nehody pro cestující v zadní řadě, kterými jsou často děti a starší lidé, kteří jsou k těmto typům zranění obzvláště náchylní. Při každodenním používání fungují nafukovací bezpečnostní pásy stejně jako běžné bezpečnostní pásy a jsou kompatibilní s dětskými sedačkami.

V případě nehody vyšle otřesové čidlo signál do řídicí jednotky bezpečnostního systému, jednotka vyšle signál k otevření uzavíracího ventilu tlakové láhve s oxidem uhličitým umístěné pod sedlem, ventil se otevře a plyn, který byl předtím ve stlačeném stavu vyplňuje polštář bezpečnostního pásu. Pás se rychle rozvine a rozloží sílu nárazu na povrch těla, což je pětkrát více než u standardních bezpečnostních pásů. Doba aktivace pásků je méně než 40 ms.

S novým Mercedesem-Benz třídy S W222 společnost rozšiřuje možnosti ochrany cestujících na zadních sedadlech. Paket PRE-SAFE pro zadní sedadla kombinuje předpínače a airbag v bezpečnostním pásu (Beltbag) s airbagy na předních sedadlech. Kombinované použití těchto zařízení při nehodě snižuje zranění cestujících o 30 % ve srovnání s tradičním schématem. Airbag bezpečnostního pásu je bezpečnostní pás, který se může nafouknout a tím snížit riziko zranění cestujících při čelní srážce snížením zatížení hrudníku. Sklopná sedačka je standardně vybavena airbagem skrytým pod čalouněním sedáku.Takový polštář zabrání vklouznutí pasažéra v poloze naklonění pod bezpečnostní pás v případě nehody (tzv. "potápění") . Mercedes-Benz tak dokázal vyvinout pohodlné sklopné sedadlo, které poskytuje vyšší úroveň bezpečnosti v případě nehody než sedadlo, u kterého je opěradlo sklopeno vysunutím sedáku.

Jako opatření proti nepoužívání bezpečnostních pásů jsou od roku 1981 navrhovány automatické bezpečnostní pásy (obr. 6), které cestujícího automaticky zajistí při zavření dveří (start motoru) a uvolní ho při otevření dveří (motor začátek Konec). Pohyb ramenního pásu po hranách zárubně je zpravidla automatizován. Pásek se zapíná ručně. Vzhledem ke složitosti konstrukce, nepohodlnosti nastupování do auta se automatické bezpečnostní pásy v současné době prakticky nepoužívají.

Rýže. 6. Automatický bezpečnostní pás

2. Předpínače bezpečnostních pásů

Při rychlosti např. 56 km/h uplyne od okamžiku střetu s pevnou překážkou do úplného zastavení vozu asi 150 ms. Řidič a spolujezdec vozu nestihnou v tak krátkém čase provést žádné úkony, proto jsou pasivními účastníky mimořádné události. Během této doby musí být aktivovány předpínače bezpečnostních pásů, airbagy a spínač vybití baterie.

Při nehodě musí bezpečnostní pásy absorbovat úroveň energie zhruba rovnající se kinetické energii osoby padající ze čtvrtého patra výškové budovy. Kvůli možnému uvolnění bezpečnostního pásu se používá předpínač (předepínač), který toto uvolnění vyrovná.

Napínač bezpečnostního pásu zatáhne bezpečnostní pás v případě kolize. To pomáhá snížit vůli bezpečnostního pásu (prostor mezi bezpečnostním pásem a tělem). Bezpečnostní pás tak brání cestujícímu v předstihu (vzhledem k pohybu vozu) dopředu.

Vozidla používají jak diagonální předpínače bezpečnostních pásů, tak předpínače spon. Použití obou typů umožňuje optimálně fixovat cestujícího, protože v tomto případě systém stáhne přezku dozadu a současně utáhne diagonální a ventrální větve bezpečnostního pásu. V praxi se instalují především napínače prvního typu.

Napínač bezpečnostního pásu zlepšuje napnutí a zlepšuje ochranu proti sklouznutí pásu. Toho je dosaženo okamžitým aktivováním předpínače bezpečnostního pásu během prvního nárazu. Maximální pohyb řidiče nebo spolujezdce ve směru dopředu by měl být asi 1 cm a doba trvání mechanického působení by měla být 5 ms (maximální hodnota 12 ms). Napínač zajišťuje navinutí části pásu (až 130 mm dlouhé) za téměř 13 ms.

Nejběžnější jsou mechanické předpínače bezpečnostních pásů (obr. 7).

Rýže. 7. Mechanický napínač bezpečnostního pásu: 1 - bezpečnostní pás; 2 - rohatkové kolo; 3 - osa inerciální cívky; 4 - západka (zavřená poloha); 5 - kyvadlové zařízení

Kromě tradičních mechanických napínačů nyní mnoho výrobců vybavuje vozidla pyrotechnickými napínači (obrázek 8).

Rýže. 8. Pyrotechnický napínač: 1 - bezpečnostní pás; 2 - píst; 3 - pyrotechnická patrona

Aktivují se, když vestavěný senzor systému detekuje překročení předem stanoveného prahu zpomalení, což indikuje začátek kolize. Tím se zapálí rozbuška pyrotechnické patrony. Při výbuchu nábojnice se uvolní plyn, jehož tlak působí na píst spojený s bezpečnostním pásem. Píst se rychle pohybuje a napíná řemen. Obvykle doba odezvy zařízení nepřesahuje 25 ms od začátku vybíjení.

Aby nedocházelo k přetěžování hrudníku, mají tyto pásy omezovače tahu, které fungují následovně: nejprve je dosaženo maximálního povoleného zatížení, načež mechanické zařízení umožňuje cestujícímu posunout se o určitou vzdálenost vpřed, přičemž úroveň nabití zůstává konstantní.

Podle konstrukce a principu činnosti se rozlišují následující typy předpínačů bezpečnostních pásů:

• kabel s mechanickým pohonem;
• míč;
• otáčení;
• police;
• reverzibilní.

2.1. Napínač lanka pro bezpečnostní pás

Napínač bezpečnostního pásu 8 a automatický navíječ bezpečnostního pásu 14 jsou hlavní součásti napínače lanka (obr. 9). Systém je pohyblivě upevněn na ochranné trubce 3 v ložiskovém krytu, podobně jako svislé kyvadlo. Na pístu 1 je upevněno ocelové lanko 17. Lano je navinuto a instalováno na ochrannou trubku na bubnu 18 pro lanko.

Napínací modul se skládá z následujících prvků:

• senzory ve formě systému "pružina-hmotnost";
• generátor 4 plynu s pyrotechnickou hnací náplní;
• píst 1 s ocelovým lankem v trubce.

Jestliže zpomalení vozu při srážce překročí určitou hodnotu, začne se senzorová pružina 7 stlačovat působením hmoty senzoru. Snímač se skládá z držáku 6, generátoru 4 plynu s pyrotechnickou náplní, kterou vyhazuje, rázové pružiny 5, pístu 1 a trubky 2.

Rýže. 9. Napínák lanka: a - zapalování; b - napětí; 1, 16 - píst; 2 - trubka; 3 - ochranná trubka; 4 - generátor plynu; 5, 15 - rázová pružina; 6 - držák snímače; 7 - pružina snímače; 8 - bezpečnostní pás; 9 - nárazová deska s nárazovým čepem; 10, 14 - mechanismus navíjení bezpečnostního pásu; 11 - šroub snímače; 12 - ozubený věnec hřídele; 13 - ozubený segment; 17 - ocelové lanko; 18 - buben

Pokud se podpěra 6 posunula o vzdálenost větší, než je norma, vyvíječ 4 plynu, držený v klidu snímacím šroubem 11, se uvolní ve vertikálním směru. Namáhaná nárazová pružina 15 ji tlačí směrem k nárazovému kolíku v nárazové desce. Když generátor plynu narazí na impaktor, plovoucí náplň generátoru plynu se zapálí (obr. 9, a).

V tomto okamžiku je plyn vstřikován do trubky 2 a pohybuje pístem 1 s ocelovým lankem 17 dolů (obr. 9, b). Během prvního pohybu lanka navinutého kolem spojky se ozubený segment 13 pohybuje radiálně ven z bubnu působením zrychlovací síly a zabírá s ozubeným lemem hřídele 12 navíječe 14 bezpečnostního pásu.

2.2. Kulový napínač řemene

Skládá se z kompaktního modulu, který kromě rozpoznávání pásu obsahuje také omezovač napnutí pásu (obr. 10). K mechanickému ovládání dojde pouze tehdy, když snímač spony bezpečnostního pásu detekuje, že je bezpečnostní pás zapnutý.

Předpínač bezpečnostního pásu s kuličkou je ovládán kuličkami umístěnými v trubici 9. V případě nárazu řídicí jednotka airbagu zapálí vystřelovací náplň 7 (obr. 10, b). U elektrických předpínačů bezpečnostních pásů je aktivace hnacího mechanismu prováděna řídicí jednotkou airbagu.

Když je vyvržená náplň zapálena, expandující plyny uvedou kuličky do pohybu a nasměrují je přes ozubené kolo 11 do balónku 12, aby kuličky shromáždily.

Rýže. 10. Kulový napínák: a - celkový pohled; b - zapálení; c - napětí; 1, 11 - ozubené kolo; 2, 12 - balónek na míčky; 3 - hnací mechanismus (mechanický nebo elektrický); 4, 7 - pyrotechnická hnací náplň; 5, 8 - bezpečnostní pás; 6, 9 - trubka s kuličkami; 10 - navíječ bezpečnostního pásu

Protože je naviják bezpečnostního pásu pevně spojen s ozubeným kolem, otáčí se s kuličkami a pás se stahuje (obr. 10, c).

2.3. Otočný napínač řemene

Pracuje na principu rotoru. Napínač se skládá z rotoru 2, rozbušky 1, hnacího mechanismu 3 (obr. 11, a)

První rozbuška je poháněna mechanickým nebo elektrickým pohonem, zatímco expandující plyn otáčí rotorem (obr. 11, b). Protože je rotor připojen k hřídeli pásu, bezpečnostní pás se začne natahovat. Po dosažení určitého úhlu natočení otevře rotor obtokový kanál 7 k druhému zásobníku. Působením pracovního tlaku v komoře č. 1 se zapálí druhá kazeta, díky čemuž se rotor dále otáčí (obr. 11, c). Spaliny z komory č. 1 odcházejí výstupním kanálem 8.

Rýže. 11. Rotační napínač: a - celkový pohled; b - působení první rozbušky; c - působení druhé rozbušky; g - působení třetí petardy; 1 - návnada; 2 - rotor; 3 - hnací mechanismus; 4 - bezpečnostní pás; 5, 8 - výstupní kanál; 6 - práce první návnady; 7, 9, 10 - bypass kanály; 11 - aktivace druhé rozbušky; 12 - komora č. 1; 13 - výkon třetí návnady; 14 - kamera číslo 2

Po dosažení druhého obtokového kanálu 9 dojde působením pracovního tlaku v komoře č. 2 k zapálení třetí patrony (obr. 11, d). Rotor se dále otáčí a výfukové plyny z komory č. 2 vystupují výstupem 5.

2.4. Napínač řemene

Pro plynulý přenos síly na řemen se také používají různá hřebenová zařízení (obr. 12).

Rack napínák funguje následovně. Na signál řídicí jednotky airbagu se zažehne nálož rozbušky. Pod tlakem vznikajících plynů se píst s hřebenem 8 pohybuje nahoru, což způsobuje otáčení ozubeného kola 3, které je s ním v záběru. Otáčení ozubeného kola 3 se přenáší na ozubená kola 2 a 4. Ozubené kolo 2 je pevně spojeno s vnějším kroužkem 7 jednosměrné spojky, který přenáší krouticí moment na torzní hřídel 6. Při otáčení kroužku 7 jsou válečky 5 spojky upnutý mezi spojku a torzní hřídel. V důsledku otáčení torzního hřídele se napíná bezpečnostní pás. Napnutí řemene se uvolní, když píst dosáhne tlumiče.

Rýže. 12. Napínač bezpečnostního pásu: a - výchozí poloha; b - konec napnutí řemene; 1 - tlumič nárazů; 2, 3, 4 - ozubená kola; 5 - váleček; 6 - osa kroucení; 7 - vnější kroužek jednosměrné spojky; 8 - píst s hřebenem; 9 - petarda

2.5 reverzibilní napínač pásu

U složitějších pasivních bezpečnostních systémů se kromě pyrotechnických předpínačů bezpečnostních pásů používá reverzibilní předpínač bezpečnostních pásů (obr. 13) s řídicí jednotkou a adaptivním omezovačem síly bezpečnostních pásů (vypínatelný.

Každý reverzibilní předpínač bezpečnostních pásů je ovládán samostatnou řídicí jednotkou. Na základě příkazů datové sběrnice řídicí jednotky předpínačů bezpečnostních pásů aktivují připojené akční motory.

Reverzibilní napínače mají tři úrovně ovládací síly:

1. malé úsilí - výběr vůle v bezpečnostním pásu;
2. průměrná síla - částečné napětí;
3. vysoká pevnost - plné napětí.

Pokud řídicí jednotka airbagu detekuje menší čelní náraz, který nevyžaduje pyrotechnický předpínač, vyšle signál do řídicích jednotek předpínačů. Řídí, aby byly bezpečnostní pásy plně napnuty hnacími motory.

Rýže. 13. Bezpečnostní pás s reverzibilním předepínačem: 1 - rychlostní stupeň; 2 - háček; 3 - přední pohon

Hřídel motoru (neznázorněno na obr. 13), rotující přes ozubené kolo, otáčí hnaným kotoučem spojeným s hřídelí bezpečnostního pásu dvěma zatahovacími háky. Bezpečnostní pás se omotá kolem nápravy a utáhne se.

Pokud se hřídel motoru neotáčí nebo se otáčí mírně v opačném směru, mohou se háčky sklopit a uvolnit hřídel bezpečnostního pásu.

Zapínatelný omezovač síly bezpečnostních pásů se aktivuje po aktivaci pyrotechnických předpínačů. V tomto případě blokovací mechanismus blokuje osu pásu, čímž zabraňuje odvíjení pásu z důvodu možné setrvačnosti těl cestujících a řidiče.