Cintos de seguridade e tensores de cintos de seguridade

O elemento estrutural máis común do sistema de seguridade pasiva dun coche son os cintos de seguridade. O seu uso reduce a probabilidade e a gravidade de lesións por impactos en partes duras do corpo, cristais e outros pasaxeiros (os chamados impactos secundarios). Os cintos de seguridade abrochados garanten o funcionamento eficaz dos airbags.

Segundo o número de puntos de suxeición, distínguense os seguintes tipos de cintos de seguridade: dous, tres, catro, cinco e seis puntos.

Os cintos de seguridade de dous puntos (fig. 1) utilízanse actualmente como cinto de seguridade central no asento traseiro dalgúns coches máis antigos, así como os asentos dos pasaxeiros dos avións. O cinto de seguridade reversible é un cinto de colo que envolve a cintura e está unido a ambos os dous lados do asento.

Os cintos de seguridade de tres puntos (fig. 2) son o principal tipo de cintos de seguridade e están instalados en todos os coches modernos. O cinto diagonal de 3 puntos ten unha disposición en forma de V que distribúe uniformemente a enerxía do corpo en movemento ao peito, a pelve e os ombreiros. Volvo presentou os primeiros cintos de seguridade de tres puntos producidos en serie en 1959. Considere o cinto de seguridade de tres puntos do dispositivo como o máis común.

O cinto de seguridade de tres puntos consta dunha correa, unha fibela e un tensor.

O cinto de seguridade está feito de material duradeiro e está unido ao corpo con dispositivos especiais en tres puntos: no piar, no limiar e nunha vara especial con bloqueo. Para adaptar o cinto á altura dunha persoa en particular, moitos deseños prevén axustar a altura do punto de suxeición superior.

O bloqueo asegura o cinto de seguridade e está instalado xunto ao asento do coche. Unha lingua metálica móbil está feita para conectar co peche da correa. Como recordatorio da necesidade de levar o cinto de seguridade, o deseño da pechadura inclúe un interruptor incluído no circuíto do sistema de alarma AV. O aviso prodúcese cunha luz de aviso no cadro de mandos e un sinal sonoro. O algoritmo deste sistema é diferente para os diferentes fabricantes de coches.

O retractor proporciona o desenrolamento forzado e o rebobinado automático do cinto de seguridade. Está unido á carrocería do coche. O carrete está equipado cun mecanismo de bloqueo inercial que detén o movemento do cinto no carrete en caso de accidente. Empréganse dous métodos de bloqueo: como resultado do movemento (inercia) do coche e como resultado do movemento do propio cinto de seguridade. A cinta só se pode tirar do tambor da bobina lentamente, sen aceleración.

Os coches modernos están equipados con cintos de seguridade pretensores.

Os cintos de seguridade de cinco puntos (fig. 4) utilízanse nos automóbiles deportivos e para asegurar aos nenos nas cadeiras de coche. Inclúe dúas correas de cintura, dúas de ombreiro e unha de perna.

Arroz. 4. Arnés de cinco puntos

O arnés de seguridade de 6 puntos ten dúas correas entre as pernas, o que proporciona un axuste máis seguro ao piloto.

Un dos desenvolvementos prometedores son os cintos de seguridade inchables (Fig. 5), que se enchen de gas durante un accidente. Aumentan a área de contacto co pasaxeiro e, en consecuencia, reducen a carga sobre a persoa. A sección inflável pode ser unha sección de ombreiros ou unha sección de ombreiros e cintura. As probas demostran que este deseño do cinto de seguridade proporciona protección adicional contra impactos laterais.

Arroz. 5. Cintos de seguridade inchables

Ford ofrece esta opción en Europa para a cuarta xeración do Ford Mondeo. Para os pasaxeiros da fila traseira, están instalados cintos de seguridade infláveis. O sistema está deseñado para reducir as lesións na cabeza, pescozo e tórax en caso de accidente para os pasaxeiros da fila traseira, que adoitan ser nenos e anciáns, que son especialmente propensos a este tipo de lesións. No uso diario, os cintos de seguridade inchables funcionan igual que os habituais e son compatibles cos asentos para nenos.

En caso de accidente, o sensor de choque envía un sinal á unidade de control do sistema de seguridade, a unidade envía un sinal para abrir a chave de peche da bombona de dióxido de carbono situada debaixo do asento, a chave ábrese e o gas que estaba previamente en estado comprimido enche o coxín do cinto de seguridade. O cinto desprégase rapidamente, distribuíndo a forza de impacto sobre a superficie do corpo, que é cinco veces máis que os cintos de seguridade estándar. O tempo de activación das correas é inferior a 40 ms.

Co novo Mercedes-Benz Clase S W222, a compañía amplía as súas opcións de protección para os pasaxeiros dos asentos traseiros. O paquete PRE-SAFE do asento traseiro combina pretensores e un airbag no cinto de seguridade (Beltbag) e airbags nos asentos dianteiros. O uso combinado destes dispositivos durante un accidente reduce as lesións dos pasaxeiros nun 30% en comparación co esquema tradicional. O airbag do cinto de seguridade é un cinto de seguridade capaz de inflarse e reducir así o risco de lesións dos pasaxeiros nunha colisión frontal ao reducir a carga no peito. O asento reclinable está equipado de serie cun airbag oculto baixo o tapizado da almofada do asento, que evitará que o pasaxeiro en posición reclinada se deslice debaixo do cinto de seguridade en caso de accidente (o chamado "mergullo"). . Deste xeito, Mercedes-Benz foi quen de desenvolver un asento reclinable cómodo, que en caso de accidente proporcionará un maior nivel de seguridade que un asento no que o respaldo está reclinado mediante a extensión do coxín do asento.

Como medida contra o non uso do cinto de seguridade, propóñense desde 1981 os cintos de seguridade automáticos (fig. 6), que aseguran automaticamente ao pasaxeiro cando se pecha a porta (arranque do motor) e o soltan cando se abre (motor inicio parada). Como regra xeral, o movemento do cinto do ombreiro que se move ao longo dos bordos do marco da porta está automatizado. O cinto atópase a man. Debido á complexidade do deseño, o inconveniente de entrar nun coche, os cintos de seguridade automáticos non se usan actualmente.

Arroz. 6. Cinto de seguridade automático

2. Tensores do cinto de seguridade

A unha velocidade de, por exemplo, 56 km/h, son necesarios uns 150 ms desde o momento da colisión cun obstáculo fixo ata a parada completa do coche. O condutor e o pasaxeiro do coche non teñen tempo para realizar ningunha acción nun período de tempo tan curto, polo que son participantes pasivos na emerxencia. Durante este período, os pretensores do cinto de seguridade, as bolsas de aire e o interruptor de parada da batería deben estar activados.

Nun accidente, os cintos de seguridade deben absorber un nivel de enerxía aproximadamente igual á enerxía cinética dunha persoa que cae dende o cuarto piso dun edificio de gran altura. Debido ao posible afrouxamento do cinto de seguridade, utilízase un pretensor (pretensor) para compensar este afrouxamento.

O tensor do cinto de seguridade retrae o cinto de seguridade en caso de colisión. Isto axuda a reducir a folga do cinto de seguridade (o espazo entre o cinto de seguridade e o corpo). Así, o cinto de seguridade impide que o pasaxeiro avance (en relación ao movemento do coche) con antelación.

Os vehículos usan tanto pretensores diagonais do cinto de seguridade como pretensores de fibela. Usar ambos tipos permítelle fixar de forma óptima o pasaxeiro, xa que neste caso o sistema tira a fibela cara atrás, ao tempo que aperta as ramas diagonais e ventrais do cinto de seguridade. Na práctica, os tensores do primeiro tipo instálanse principalmente.

O tensor do cinto de seguridade mellora a tensión e mellora a protección contra o escorregamento do cinto. Isto conséguese despregando inmediatamente o pretensor do cinto de seguridade durante o impacto inicial. O movemento máximo do condutor ou do pasaxeiro na dirección cara adiante debe ser de aproximadamente 1 cm e a duración da acción mecánica debe ser de 5 ms (valor máximo de 12 ms). O tensor asegura que a sección do cinto (ata 130 mm de lonxitude) estea enrollada en case 13 ms.

Os máis habituais son os pretensores mecánicos do cinto de seguridade (Fig. 7).

Arroz. 7. Tensor mecánico do cinto de seguridade: 1 - cinto de seguridade; 2 - roda de trinquete; 3 - eixe da bobina inercial; 4 - pestillo (posición pechada); 5 - dispositivo de péndulo

Ademais dos tensores mecánicos tradicionais, moitos fabricantes equipan agora os vehículos con tensores pirotécnicos (Figura 8).

Arroz. 8. Tensor pirotécnico: 1 - cinto de seguridade; 2 - pistón; 3 - cartucho pirotécnico

Actívanse cando o sensor incorporado do sistema detecta que se superou un limiar de desaceleración predeterminado, indicando o inicio dunha colisión. Isto acende o detonador do cartucho pirotécnico. Cando o cartucho explota, lánzase gas, cuxa presión actúa sobre o pistón conectado ao cinto de seguridade. O pistón móvese rapidamente e tensa a correa. Normalmente, o tempo de resposta do dispositivo non supera os 25 ms desde o inicio da descarga.

Para non sobrecargar o peito, estes cintos dispoñen de limitadores de tensión que funcionan do seguinte xeito: en primeiro lugar, chégase á carga máxima permitida, tras o cal un dispositivo mecánico permite que o pasaxeiro avance unha certa distancia, mantendo o nivel de carga constante.

Segundo o deseño e o principio de funcionamento, distínguense os seguintes tipos de tensores de cinto de seguridade:

• cable con accionamento mecánico;
• balón;
• xirando;
• andel;
• reversible.

2.1. Tensor de cable para cinto de seguridade

O tensor do cinto de seguridade 8 e o carrete automático do cinto de seguridade 14 son os compoñentes principais do tensor do cable (fig. 9). O sistema está fixado de xeito móbil no tubo protector 3 da tapa do rodamento, de forma similar a un péndulo vertical. No pistón 1 fíxase un cable de aceiro 17. O cable enróllase e instálase nun tubo protector no tambor 18 para o cable.

O módulo de tensión consta dos seguintes elementos:

• sensores en forma de sistema de "masa de resorte";
• xerador de gas 4 cunha carga propulsora pirotécnica;
• pistón 1 cun cable de aceiro no tubo.

Se a desaceleración do coche durante unha colisión supera un determinado valor, entón o resorte do sensor 7 comeza a comprimirse baixo a acción da masa do sensor. O sensor consta dun soporte 6, un xerador de gas 4 cunha carga pirotécnica expulsada por el, un resorte de choque 5, un pistón 1 e un tubo 2.

Arroz. 9. Tensor de cable: a - ignición; b - tensión; 1, 16 - pistón; 2 - tubo; 3 - tubo protector; 4 - xerador de gas; 5, 15 - resorte de choque; 6 - soporte do sensor; 7 - resorte do sensor; 8 - cinto de seguridade; 9 - placa de choque cun pin de choque; 10, 14 - mecanismo de enrolamento do cinto de seguridade; 11 - parafuso do sensor; 12 - bordo de engrenaxe do eixe; 13 - segmento dentado; 17 - cable de aceiro; 18 - tambor

Se o soporte 6 se moveu unha distancia maior que a norma, o xerador de gas 4, mantido en repouso polo parafuso sensor 11, deséxase en dirección vertical. O resorte de impacto tensado 15 empúxao cara ao pasador de impacto na placa de impacto. Cando o xerador de gas golpea o impactador, a carga flotante do xerador de gas acende (Fig. 9, a).

Neste momento, o gas inxéctase no tubo 2 e move o pistón 1 co cable de aceiro 17 cara abaixo (fig. 9, b). Durante o primeiro movemento do cable enrolado no embrague, o segmento dentado 13 móvese radialmente cara a fóra do tambor baixo a acción da forza de aceleración e engancha coa corona dentada do eixe 12 do enrolador do cinto de seguridade 14.

2.2. Tensor de correa de bola

Consta dun módulo compacto que, ademais do recoñecemento da correa, inclúe tamén un limitador de tensión da correa (fig. 10). O accionamento mecánico só ocorre cando o sensor da fibela do cinto de seguridade detecta que o cinto de seguridade está abrochado.

O pretensor do cinto de seguridade de bólas acciona-se mediante bólas colocadas no tubo 9. En caso de colisión, a unidade de control do airbag acende a carga expulsada 7 (Fig. 10, b). Nos tensores eléctricos do cinto de seguridade, a activación do mecanismo de tracción realízase pola unidade de control do airbag.

Cando se acende a carga expulsada, os gases en expansión poñen as bolas en movemento e diríxenas a través da engrenaxe 11 cara ao globo 12 para recollelas.

Arroz. 10. Tensor de bola: a - vista xeral; b - ignición; c - tensión; 1, 11 - engrenaxe; 2, 12 - globo para bólas; 3 - mecanismo de accionamento (mecánico ou eléctrico); 4, 7 - carga propulsora pirotécnica; 5, 8 - cinto de seguridade; 6, 9 - tubo con bólas; 10 - enrolador do cinto de seguridade

Dado que o carrete do cinto de seguridade está conectado de forma ríxida ao piñón, este xira con bólas e o cinto retrae (Fig. 10, c).

2.3. Tensor de correa rotativa

Funciona segundo o principio dun rotor. O tensor consta dun rotor 2, un detonador 1, un mecanismo de accionamento 3 (Fig. 11, a)

O primeiro detonador é accionado por un accionamento mecánico ou eléctrico, mentres que o gas en expansión fai xirar o rotor (Fig. 11, b). Dado que o rotor está conectado ao eixe do cinto, o cinto de seguridade comeza a retraerse. Ao alcanzar un certo ángulo de rotación, o rotor abre a canle de derivación 7 ao segundo cartucho. Baixo a acción da presión de traballo na cámara número 1, o segundo cartucho acendese, polo que o rotor segue xirando (Fig. 11, c). Os gases de combustión da cámara no 1 saen pola canle de saída 8.

Arroz. 11. Tensor rotativo: a - vista xeral; b - a acción do primeiro detonador; c - acción do segundo detonador; g - a acción do terceiro petardo; 1 - cebo; 2 - rotor; 3 - mecanismo de accionamento; 4 - cinto de seguridade; 5, 8 - canle de saída; 6 - traballo do primeiro isco; 7, 9, 10 - canles de derivación; 11 - actuación do segundo detonador; 12 - cámara no 1; 13 - realización do terceiro cebo; 14 - cámara número 2

Cando se chega á segunda canle de derivación 9, o terceiro cartucho acendese baixo a acción da presión de traballo na cámara no 2 (Fig. 11, d). O rotor segue xirando e o gas de escape da cámara no 2 sae pola saída 5.

2.4. Tensor de correa

Para unha transferencia suave da forza ao cinto, tamén se utilizan varios dispositivos de cremalleira e piñón (Fig. 12).

O tensor de rack funciona do seguinte xeito. Ao sinal da unidade de control do airbag, a carga do detonador acende. Baixo a presión dos gases resultantes, o pistón coa cremalleira 8 móvese cara arriba, provocando a rotación da engrenaxe 3, que se engancha con ela. A rotación da engrenaxe 3 transmítese ás engrenaxes 2 e 4. A engrenaxe 2 está conectada rixidamente ao anel exterior 7 do embrague de inercia, que transmite o par ao eixe de torsión 6. Cando o anel 7 xira, os rolos 5 do embrague están fixado entre o embrague e o eixe de torsión. Como resultado da rotación do eixe de torsión, o cinto de seguridade tense. A tensión da correa é liberada cando o pistón chega ao amortecedor.

Arroz. 12. Tensor do cinto de seguridade: a - posición inicial; b - o final da tensión do cinto; 1 - amortecedor; 2, 3, 4 - engrenaxes; 5 - rolo; 6 - eixe de torsión; 7 - o anel exterior do embrague de inercia; 8 - pistón con cremallera; 9 - petardo

Tensor de correa reversible 2.5

En sistemas de seguridade pasiva máis complexos, ademais dos pretensores de cintos de seguridade pirotécnicos, un pretensor de cintos de seguridade reversible (Fig. 13) cunha unidade de control e un limitador de forza adaptativo do cinto de seguridade (conmutable).

Cada pretensor do cinto de seguridade reversible está controlado por unha unidade de control separada. En función dos comandos do bus de datos, as unidades de control do pretensor do cinto de seguridade accionan os motores de accionamento conectados.

Os tensores reversibles teñen tres niveis de forza de accionamento:

1. baixo esforzo - selección de soltura no cinto de seguridade;
2. forza media - tensión parcial;
3. alta resistencia - tensión total.

Se a unidade de control do airbag detecta unha colisión frontal leve que non precisa do pretensor pirotécnico, envía un sinal ás unidades de control do pretensor. Ordenan que os cintos de seguridade estean totalmente tensados ​​polos motores de tracción.

Arroz. 13. Cinto de seguridade con pretensor reversible: 1 - marcha; 2 - gancho; 3 - condución principal

O eixe do motor (non mostrado na figura 13), xirando a través dunha engrenaxe, fai xirar un disco impulsado conectado ao eixe do cinto de seguridade mediante dous ganchos retráctiles. O cinto de seguridade envólvese ao eixe e tense.

Se o eixe do motor non xira ou xira lixeiramente na dirección oposta, os ganchos poden dobrarse e soltar o eixe do cinto de seguridade.

O limitador de forza do cinto de seguridade conmutable actívase despois de que se despregan os pretensores pirotécnicos. Neste caso, o mecanismo de bloqueo bloquea o eixe do cinto, evitando que o cinto se desenrole debido á posible inercia dos corpos dos pasaxeiros e do condutor.