Turvavyöt ja turvavyönkiristimet

Auton passiivisen turvajärjestelmän yleisin rakenneosa on turvavyöt. Sen käyttö vähentää koviin kehon osiin, lasiin ja muihin matkustajiin kohdistuvien iskujen aiheuttamien vammojen todennäköisyyttä ja vakavuutta (ns. toissijaiset törmäykset). Kiinnitetyt turvavyöt varmistavat turvatyynyjen tehokkaan toiminnan.

Kiinnityspisteiden lukumäärän mukaan erotetaan seuraavat turvavyöt: kaksi-, kolmi-, neli-, viisi- ja kuusipiste.

Kaksipisteturvavöitä (kuva 1) käytetään tällä hetkellä keskiturvavyönä joidenkin vanhempien autojen takapenkillä sekä lentokoneiden matkustajien istuimilla. Käännettävä turvavyö on lantiovyö, joka kiertyy vyötärön ympärille ja on kiinnitetty istuimen molemmille puolille.

Kolmipisteturvavyöt (kuva 2) ovat tärkein turvavöiden tyyppi, ja ne asennetaan kaikkiin nykyaikaisiin autoihin. 3-pisteinen vino vyötäröhihna on V-muotoinen, joka jakaa liikkuvan kehon energian tasaisesti rintaan, lantioon ja hartioihin. Volvo esitteli ensimmäiset sarjavalmisteiset kolmipisteturvavyöt vuonna 1959. Pidä laitteen kolmipisteturvavöitä yleisimpana.

Kolmipisteturvavyö koostuu nauhasta, soljesta ja kiristimestä.

Turvavyö on valmistettu kestävästä materiaalista ja kiinnitetään vartaloon erityisillä laitteilla kolmesta kohdasta: pilarissa, kynnyksessä ja erityisessä lukolla varustetussa tankossa. Vyön sovittamiseksi tietyn henkilön pituuteen monissa malleissa on mahdollista säätää ylemmän kiinnityskohdan korkeutta.

Lukko kiinnittää turvavyön ja asennetaan auton istuimen viereen. Liikuteltava metallikieleke on tehty hihnan lukon yhdistämiseksi. Muistutuksena turvavyön käyttötarpeesta lukon suunnittelussa on AV-hälytysjärjestelmän piiriin kuuluva kytkin. Varoitus tapahtuu kojelaudassa olevalla varoitusvalolla ja äänimerkillä. Tämän järjestelmän algoritmi on erilainen eri autonvalmistajilla.

Kelauslaite mahdollistaa turvavyön pakotetun aukikelauksen ja automaattisen takaisinkelauksen. Se on kiinnitetty auton runkoon. Kela on varustettu inertiaalisella lukitusmekanismilla, joka pysäyttää hihnan liikkeen kelalla onnettomuuden sattuessa. Käytetään kahta lukitusmenetelmää: auton liikkeen (inertian) seurauksena ja itse turvavyön liikkeen seurauksena. Nauha voidaan vetää irti kelarummusta vain hitaasti, ilman kiihdytystä.

Nykyaikaiset autot on varustettu esikiristimellä.

Viisipisteturvavöitä (kuva 4) käytetään urheiluautoissa ja lasten turvaistuimissa. Sisältää kaksi vyötärönauhaa, kaksi olkahihnaa ja yhden jalkahihnan.

Riisi. 4. Viisipistevaljaat

6-pisteturvavaljaissa on kaksi hihnaa jalkojen välissä, mikä takaa ratsastajan turvallisemman istuvuuden.

Yksi lupaavista kehityshankkeista on puhallettavat turvavyöt (kuva 5), ​​jotka täyttyvät kaasulla onnettomuuden aikana. Ne lisäävät kosketusaluetta matkustajan kanssa ja vähentävät vastaavasti henkilön kuormitusta. Ilmatäytteinen osa voi olla olkapääosa tai olka- ja vyötäröosa. Testit osoittavat, että tämä turvavyön rakenne tarjoaa lisäsuojaa sivutörmäyksille.

Riisi. 5. Ilmatäytteiset turvavyöt

Ford tarjoaa tämän vaihtoehdon Euroopassa neljännen sukupolven Ford Mondeolle. Takarivin matkustajille on asennettu puhallettavat turvavyöt. Järjestelmä on suunniteltu vähentämään pään, niska- ja rintakehän vammoja onnettomuuden sattuessa takarivin matkustajille, jotka ovat usein lapsia ja vanhuksia, jotka ovat erityisen alttiita tämäntyyppisille vammoille. Jokapäiväisessä käytössä puhallettavat turvavyöt toimivat samalla tavalla kuin tavalliset turvavyöt ja ovat yhteensopivia lastenistuinten kanssa.

Iskutunnistin lähettää onnettomuuden sattuessa signaalin turvajärjestelmän ohjausyksikköön, yksikkö lähettää signaalin avata istuimen alla sijaitsevan hiilidioksidisylinterin sulkuventtiili, venttiili avautuu ja poistunut kaasu aiemmin puristetussa tilassa täyttää turvavyön tyynyn. Vyö laukeaa nopeasti ja jakaa iskuvoiman kehon pinnalle, mikä on viisi kertaa enemmän kuin tavallisissa turvavöissä. Hihnojen aktivointiaika on alle 40ms.

Uudella Mercedes-Benz S-sarjan W222:lla yhtiö laajentaa takaistuimen matkustajien suojausvaihtoehtoja. Takaistuimen PRE-SAFE-paketti yhdistää esikiristimet ja turvavyön (Beltbag) turvatyynyn etuistuinten turvatyynyihin. Näiden laitteiden yhdistetty käyttö onnettomuuden aikana vähentää matkustajien loukkaantumisia 30 % perinteiseen järjestelmään verrattuna. Turvavyön turvatyyny on turvavyö, joka voi täyttyä ja vähentää siten matkustajien loukkaantumisriskiä etutörmäyksessä vähentämällä rintakehän kuormitusta. Kallistava istuin on varustettu vakiona istuintyynyn verhoilun alle piilotetulla turvatyynyllä, joka estää makuuasennossa olevaa matkustajaa liukumasta turvavyön alle onnettomuuden sattuessa (ns. "sukellus") . Tällä tavoin Mercedes-Benz on pystynyt kehittämään mukavan kallistettavan istuimen, joka tarjoaa paremman turvallisuuden onnettomuuden sattuessa kuin istuin, jonka selkänoja on kallistettu istuintyynyä pidentämällä.

Turvavöiden käyttämättä jättämisen estämiseksi on ehdotettu automaattisia turvavöitä vuodesta 1981 lähtien (kuva 6), jotka kiinnittävät matkustajan automaattisesti, kun ovi suljetaan (moottorin käynnistys) ja vapauttavat hänet, kun ovi avataan (moottori). aloituspysäkki). Oven karmin reunoja pitkin liikkuvan olkahihnan liike on pääsääntöisesti automatisoitu. Vyö kiinnitetään käsin. Suunnittelun monimutkaisuuden, autoon pääsyn haitan vuoksi automaattisia turvavöitä ei tällä hetkellä käytännössä käytetä.

Riisi. 6. Automaattinen turvavyö

2. Turvavyön kiristimet

Esimerkiksi nopeudella 56 km/h kestää noin 150 ms törmäyksestä kiinteään esteeseen auton täydelliseen pysähtymiseen. Auton kuljettajalla ja matkustajalla ei ole aikaa tehdä mitään toimia näin lyhyessä ajassa, joten he ovat passiivisia osallistujia hätätilanteessa. Tänä aikana turvavyön esikiristimet, turvatyynyt ja akun sammutuskytkin on aktivoitava.

Onnettomuudessa turvavöiden tulee absorboida energiataso, joka on suunnilleen sama kuin korkean rakennuksen neljännestä kerroksesta putoavan henkilön liike-energia. Turvavyön mahdollisen löystymisen vuoksi käytetään esikiristintä (esikiristintä) kompensoimaan tätä löystymistä.

Turvavyönkiristin vetää turvavyön sisään törmäyksen sattuessa. Tämä auttaa vähentämään turvavyön löysyyttä (turvavyön ja rungon välistä tilaa). Siten turvavyö estää matkustajaa liikkumasta eteenpäin (suhteessa auton liikkeeseen) etukäteen.

Ajoneuvoissa käytetään sekä diagonaalisia turvavyön esikiristimiä että soljen esikiristimiä. Molempia tyyppejä käyttämällä voit kiinnittää matkustajan optimaalisesti, koska tässä tapauksessa järjestelmä vetää vyölukon taaksepäin ja samalla kiristää turvavyön diagonaalisia ja ventraalisia haaroja. Käytännössä ensimmäisen tyypin kiristimet asennetaan pääasiassa.

Turvavyön kiristin parantaa kireyttä ja parantaa vyön luistamista. Tämä saavutetaan vapauttamalla turvavyön esikiristin välittömästi ensimmäisen törmäyksen aikana. Kuljettajan tai matkustajan enimmäisliikkeen eteenpäin suunnassa tulee olla noin 1 cm ja mekaanisen toiminnan keston tulee olla 5 ms (maksimiarvo 12 ms). Kiristin varmistaa, että hihnaosa (jopa 130 mm pitkä) kelautuu lähes 13 ms:ssa.

Yleisimmät ovat mekaaniset turvavyön esikiristimet (kuva 7).

Riisi. 7. Mekaaninen turvavyön kiristin: 1 - turvavyö; 2 - räikkäpyörä; 3 - inertiakelan akseli; 4 - salpa (suljettu asento); 5 - heilurilaite

Perinteisten mekaanisten kiristimien lisäksi monet valmistajat varustavat nyt ajoneuvoja pyroteknisillä kiristimillä (kuva 8).

Riisi. 8. Pyrotekninen kiristin: 1 - turvavyö; 2 - mäntä; 3 - pyrotekninen patruuna

Ne aktivoituvat, kun järjestelmän sisäänrakennettu anturi havaitsee, että ennalta määrätty hidastuskynnys on ylitetty, mikä osoittaa törmäyksen alkamisen. Tämä sytyttää pyroteknisen patruunan sytyttimen. Kun patruuna räjähtää, vapautuu kaasua, jonka paine vaikuttaa turvavyöhön yhdistettyyn mäntään. Mäntä liikkuu nopeasti ja kiristää hihnaa. Tyypillisesti laitteen vasteaika ei ylitä 25 ms purkamisen alkamisesta.

Rintakehän ylikuormituksen välttämiseksi näissä hihnoissa on jännityksen rajoittimet, jotka toimivat seuraavasti: Ensin saavutetaan suurin sallittu kuormitus, jonka jälkeen mekaaninen laite sallii matkustajan liikkua tietyn matkan eteenpäin pitäen lataustason vakiona.

Suunnittelun ja toimintaperiaatteen mukaan erotetaan seuraavat turvavyönkiristimet:

• kaapeli mekaanisella käyttölaitteella;
• pallo;
• kääntäminen;
• hylly;
• käännettävä.

2.1. Turvavyön kaapelinkiristin

Turvavyön kiristin 8 ja automaattinen turvavyön kela 14 ovat kaapelinkiristimen pääkomponentteja (kuva 9). Järjestelmä on kiinnitetty liikkuvasti laakerin kannessa olevaan suojaputkeen 3 pystysuoran heilurin tavoin. Mäntään 1 on kiinnitetty teräsvaijeri 17. Kaapeli kierretään ja asennetaan rummun 18 suojaputkeen kaapelia varten.

Jännitysmoduuli koostuu seuraavista elementeistä:

• anturit "jousimassa"-järjestelmän muodossa;
• kaasugeneraattori 4 pyroteknisellä ponneainepanoksella;
• mäntä 1 teräskaapelilla putkessa.

Jos auton hidastuvuus törmäyksen aikana ylittää tietyn arvon, anturin jousi 7 alkaa puristua anturin massan vaikutuksesta. Anturi koostuu tuesta 6, kaasugeneraattorista 4, jonka pyrotekninen panos purkaa, iskunjousesta 5, männästä 1 ja putkesta 2.

Riisi. 9. Kaapelinkiristin: a - sytytys; b - jännite; 1, 16 - mäntä; 2 - putki; 3 - suojaputki; 4 - kaasugeneraattori; 5, 15 - iskunjousi; 6 - anturin kiinnike; 7 - anturin jousi; 8 - turvavyö; 9 - iskunvaimennin, jossa on iskutappi; 10, 14 - turvavyön käämitysmekanismi; 11 - anturin pultti; 12 - akselin hammaspyöräreuna; 13 - hammastettu segmentti; 17 - teräskaapeli; 18 - rumpu

Jos tuki 6 on siirtynyt normaalia suuremman matkan, vapautuu anturipultin 4 levossa oleva kaasugeneraattori 11 pystysuunnassa. Jännitetty iskujousi 15 työntää sitä kohti iskulevyssä olevaa iskutappia. Kun kaasugeneraattori osuu iskulaitteeseen, kaasugeneraattorin kelluva panos syttyy (kuva 9, a).

Tässä vaiheessa kaasua ruiskutetaan putkeen 2 ja se siirtää mäntää 1 teräsvaijerin 17 kanssa alaspäin (kuva 9, b). Kytkimen ympärille kierretyn vaijerin ensimmäisen liikkeen aikana hammastettu segmentti 13 liikkuu säteittäisesti ulospäin rummusta kiihdytysvoiman vaikutuksesta ja kytkeytyy turvavyön rullan 12 akselin 14 hammastettuun reunaan.

2.2. Pallohihnan kiristin

Se koostuu kompaktista moduulista, joka sisältää hihnantunnistuksen lisäksi myös hihnan kireyden rajoittimen (kuva 10). Mekaaninen aktivointi tapahtuu vain, kun turvavyön lukkotunnistin havaitsee, että turvavyö on kiinnitetty.

Palloturvavyön esikiristin aktivoituu putkeen 9 sijoitetuilla palloilla. Törmäyksen sattuessa turvatyynyn ohjausyksikkö sytyttää ulos työntävän panoksen 7 (kuva 10, b). Sähköisissä turvavyönkiristimissä käyttömekanismin aktivointi suorittaa turvatyynyn ohjausyksikkö.

Kun sytytetty panos sytytetään, laajenevat kaasut panevat pallot liikkeelle ja ohjaavat ne vaihteen 11 kautta ilmapalloon 12 keräämään pallot.

Riisi. 10. Pallonkiristin: a - yleiskuva; b - sytytys; c - jännite; 1, 11 - vaihde; 2, 12 - ilmapallo palloille; 3 - käyttömekanismi (mekaaninen tai sähköinen); 4, 7 - pyrotekninen ajoainepanos; 5, 8 - turvavyö; 6, 9 - putki palloilla; 10 - turvavyön kelaus

Koska turvavyön kela on liitetty jäykästi ketjupyörään, se pyörii palloilla ja vyö vetäytyy sisään (kuva 10, c).

2.3. Pyörivä hihnankiristin

Toimii roottorin periaatteella. Kiristin koostuu roottorista 2, sytyttimestä 1, käyttömekanismista 3 (kuva 11, a)

Ensimmäinen sytytin toimii mekaanisella tai sähköisellä käyttövoimalla, kun taas laajeneva kaasu pyörittää roottoria (kuva 11, b). Koska roottori on kytketty hihnan akseliin, turvavyö alkaa vetäytyä. Saavutettuaan tietyn pyörimiskulman roottori avaa ohituskanavan 7 toiselle patruunalle. Kammiossa nro 1 olevan työpaineen vaikutuksesta toinen patruuna syttyy, minkä vuoksi roottori jatkaa pyörimistä (kuva 11, c). Savukaasut kammiosta nro 1 poistuvat poistokanavan 8 kautta.

Riisi. 11. Pyörivä kiristin: a - yleiskuva; b - ensimmäisen detonaattorin toiminta; c - toisen sytyttimen toiminta; g - kolmannen sähinkäisen toiminta; 1 - syötti; 2 - roottori; 3 - käyttömekanismi; 4 - turvavyö; 5, 8 - lähtökanava; 6 - ensimmäisen syötin työ; 7, 9, 10 - ohituskanavat; 11 - toisen sytyttimen laukaisu; 12 - kammio nro 1; 13 - kolmannen syötin suorituskyky; 14 - kamera numero 2

Kun toinen ohituskanava 9 saavutetaan, kolmas patruuna sytytetään työpaineen vaikutuksesta kammiossa nro 2 (kuva 11, d). Roottori jatkaa pyörimistään ja pakokaasu kammiosta nro 2 poistuu ulostulon 5 kautta.

2.4. Hihnankiristin

Voiman sujuvaan siirtoon hihnaan käytetään myös erilaisia ​​hammastanko- ja hammaspyörälaitteita (kuva 12).

Telineen kiristin toimii seuraavasti. Turvatyynyn ohjausyksikön signaalista sytytinpanos syttyy. Syntyvien kaasujen paineen alaisena mäntä hammastankoineen 8 liikkuu ylöspäin aiheuttaen siihen kytkeytyvän hammaspyörän 3 pyörimisen. Vaihteen 3 pyöriminen välittyy hammaspyörille 2 ja 4. Vaihde 2 on liitetty jäykästi kiertokytkimen ulkorenkaaseen 7, joka välittää vääntömomentin vääntöakselille 6. Renkaan 7 pyöriessä kytkimen rullat 5 ovat kiinnitetty kytkimen ja vääntöakselin väliin. Vääntöakselin pyörimisen seurauksena turvavyö kiristyy. Hihnan jännitys vapautuu, kun mäntä saavuttaa vaimentimen.

Riisi. 12. Turvavyön kiristin: a - aloitusasento; b - hihnan kireyden pää; 1 - iskunvaimennin; 2, 3, 4 - vaihteet; 5 - rulla; 6 - vääntöakseli; 7 - ylivirtakytkimen ulkorengas; 8 - mäntä telineellä; 9 - sähinkäinen

2.5 käännettävä hihnankiristin

Monimutkaisemmissa passiivisissa turvajärjestelmissä pyroteknisten turvavöiden esikiristimien lisäksi käännettävä turvavyön esikiristin (Kuva 13) ohjausyksiköllä ja mukautuva turvavyön voimanrajoitin (kytkettävä.

Jokaista käännettävää turvavyön esikiristintä ohjaa erillinen ohjausyksikkö. Tietoväylän komentojen perusteella turvavyön esikiristimen ohjausyksiköt käyttävät kytkettyjä käyttömoottoreita.

Käännettävillä kiristimillä on kolme käyttövoimatasoa:

1. pieni vaiva - turvavyön löysyyden valinta;
2. keskimääräinen voima - osittainen jännitys;
3. korkea lujuus - täysi jännitys.

Jos turvatyynyn ohjausyksikkö havaitsee pienen etutörmäyksen, joka ei vaadi pyroteknistä esikiristintä, se lähettää signaalin esikiristimen ohjausyksiköille. Ne määräävät, että käyttömoottorit kiristävät turvavyöt täysin.

Riisi. 13. Turvavyö käännettävällä esikiristimellä: 1 - vaihde; 2 - koukku; 3 - johtava veto

Moottorin akseli (ei esitetty kuvassa 13), joka pyörii hammaspyörän kautta, pyörittää käytettävää kiekkoa, joka on yhdistetty turvavyön akseliin kahdella sisään vedettävällä koukulla. Turvavyö kiertyy akselin ympärille ja kiristyy.

Jos moottorin akseli ei pyöri tai pyörii hieman vastakkaiseen suuntaan, koukut voivat taittua sisään ja vapauttaa turvavyön akselin.

Kytkettävä turvavyön voimanrajoitin aktivoituu, kun pyrotekniset esikiristimet on aktivoitu. Tässä tapauksessa lukitusmekanismi tukkii vyön akselin, mikä estää vyön avautumisen matkustajien ja kuljettajan ruumiiden mahdollisen inertian vuoksi.