Рамяні бяспекі і нацягвальнікі рамянёў бяспекі

Найбольш распаўсюджаным канструктыўным элементам сістэмы пасіўнай бяспекі аўтамабіля з'яўляюцца рамяні бяспекі. Яго выкарыстанне змяншае верагоднасць і цяжар траўмаў з прычыны ўдараў аб цвёрдыя часткі цела, шкла, аб іншых пасажыраў (так званыя другасныя ўдары). Прышпіленыя рамяні бяспекі забяспечваюць эфектыўную працу падушак бяспекі.

Па колькасці кропак мацавання адрозніваюць наступныя віды рамянёў бяспекі: двух-, трох-, чатырох-, пяці-і шасцікропкавыя.

Двухкропкавыя рамяні бяспекі (мал. 1) у наш час выкарыстоўваюцца ў якасці цэнтральнага рамяня бяспекі на заднім сядзенні некаторых старых аўтамабіляў, а таксама на пасажырскіх сядзеннях у самалётах. Двухбаковы рамень бяспекі ўяўляе сабой пасавы рамень, які абхапляе стан і мацуецца да абодвум бакам сядзення.

Трохкропкавыя рамяні бяспекі (мал. 2) з'яўляюцца асноўным тыпам рамянёў бяспекі і ўсталёўваюцца на ўсе сучасныя аўтамабілі. 3-кропкавы дыяганальны пасавы рамень мае V-вобразнае размяшчэнне, якое раўнамерна размяркоўвае энергію які рухаецца цела на грудзі, таз і плечы. Кампанія Volvo прапанавала першыя серыйныя трохкропкавыя рамяні бяспекі ў 1959 году. Разгледзім прыладу трохкропкавых рамянёў бяспекі як найболей распаўсюджанае.

Трохкропкавы рамень бяспекі складаецца з шлейкі, спражкі і нацягвальніка.

Рамень бяспекі выраблены з трывалага матэрыялу і мацуецца да кузава адмысловымі прыладамі ў трох кропках: на стойцы, на парозе і на адмысловай цязе з замкам. Для адаптацыі рамяня пад рост канкрэтнага чалавека ў многіх канструкцыях прадугледжана рэгуляванне вышыні верхняй кропкі мацавання.

Замак фіксуе рамень бяспекі і ўсталёўваецца побач з аўтакрэслам. Для злучэння з зашпількай папружкі зроблены рухомы металічны язычок. У якасці напамінку аб неабходнасці прыфастрыгоўвацца рамянём бяспекі ў канструкцыі замка прадугледжаны выключальнік, уключаны ў ланцуг сістэмы AV-сігналізацыі. Папярэджанне адбываецца з дапамогай сігнальнай лямпы на прыборнай панэлі і гукавога сігналу. Алгарытм працы гэтай сістэмы мае адрозненні ў розных вытворцаў аўтамабіляў.

Уцягваючая прылада забяспечвае прымусовае размотванне і аўтаматычнае змотванне рамяня бяспекі. Ён мацуецца да кузава аўтамабіля. Шпулька абсталявана інэрцыйным стопарным механізмам, які спыняе рух рамяня на шпульцы ў выпадку аварыі. Выкарыстоўваюцца два спосабу блакавання: у выніку руху (інэрцыі) аўтамабіля і ў выніку руху самага рамяня бяспекі. Стужку можна сцягваць з барабана шпулькі толькі павольна, без паскарэння.

Сучасныя аўтамабілі абсталяваны рамянямі бяспекі з праднацягвальнікамі.

Пяцікропкавыя рамяні бяспекі (мал. 4) выкарыстоўваюцца ў спартовых аўтамабілях і для мацавання дзяцей у дзіцячых автокреслах. Уключае ў сябе два пасавых рамяня, два плечавых рамяня і адзін рамень паміж нагамі.

Мал. 4. Пяцікропкавыя рамяні

6-кропкавыя рамяні бяспекі маюць дзве шлейкі паміж ног, што забяспечвае больш надзейную пасадку гоншчыка.

Адной з перспектыўных распрацовак з'яўляюцца надзіманыя рамяні бяспекі (мал. 5), якія напаўняюцца газам падчас аварыі. Яны павялічваюць плошчу кантакту з пасажырам і, адпаведна, змяншаюць нагрузку на чалавека. Надзіманая секцыя можа ўяўляць сабой плечавую секцыю або плечавую і пасавую секцыі. Выпрабаванні паказваюць, што такая канструкцыя рамяня бяспекі забяспечвае дадатковую абарону ад бакавога ўдару.

Мал. 5. Надзіманыя рамяні бяспекі

Ford прапануе гэтую опцыю ў Еўропе для Ford Mondeo чацвёртага пакалення. Для пасажыраў задняга рада ўстаноўлены надзіманыя рамяні бяспекі. Сістэма прызначана для памяншэння траўм галавы, шыі і грудной клеткі ў выпадку аварыі для пасажыраў задняга шэрагу, якія часта з'яўляюцца дзецьмі і пажылымі людзьмі, якія асабліва схільныя да гэтых тыпаў траўмаў. У паўсядзённым выкарыстанні надзіманыя рамяні бяспекі працуюць гэтак жа, як і звычайныя, і сумяшчальныя з дзіцячымі сядзеннямі.

У выпадку аварыі датчык удару падае сігнал на блок кіравання сістэмай бяспекі, блок пасылае сігнал на адкрыццё запорного клапана углекислотного балона, размешчанага пад сядзеннем, клапан адчыняецца і газ, які раней які знаходзіўся ў сціснутым стане, запаўняе падушку рамяня бяспекі. Рэмень хутка разгортваецца, размяркоўваючы сілу ўдару па паверхні цела, што ў пяць разоў больш, чым у стандартных рамянёў бяспекі. Час актывацыі папружак складае менш за 40 мс.

З новым Mercedes-Benz S-Class W222 кампанія пашырае магчымасці абароны пасажыраў на заднім сядзенні. Пакет PRE-SAFE для задніх сядзенняў спалучае ў сабе преднатяжители рамянёў і падушку бяспекі ў рамяні бяспекі (Beltbag) і падушкі бяспекі ў перадпакоях сядзеннях. Камбінаванае выкарыстанне гэтых прыстасаванняў пры ДТЗ зніжае траўматызм пасажыраў на 30 працэнтаў у параўнанні з традыцыйнай схемай. Падушка бяспекі рамяня бяспекі ўяўляе сабой рамень бяспекі, здольны надзімацца і тым самым змяншаць рызыку атрымання траўмаў пасажырамі пры лэбавым сутыкненні за кошт памяншэння нагрузкі на грудную клетку. Адкідальнае сядзенне ў стандартнай камплектацыі абсталявана падушкай бяспекі, схаванай пад абіўкай падушкі сядзення. Такая падушка прадухіліць праслізгванне пасажыра ў полулежачем становішчы пад рамень бяспекі ў выпадку аварыі (так званага "ныранні"). Такім чынам, Mercedes-Benz атрымалася распрацаваць зручнае сядзенне з адкідальнай спінкай, якое ў выпадку аварыі забяспечыць больш высокі ўзровень бяспекі, чым сядзенне, у якім спінка адкідваецца за кошт вылучэння падушкі сядзення.

У якасці меры супраць невыкарыстання рамянёў бяспекі з 1981 г прапануюцца аўтаматычныя рамяні бяспекі (мал. 6), якія аўтаматычна замацоўваюць пасажыра пры зачыненні дзвярэй (запуску рухавіка) і вызваляюць яго пры адкрыцці дзвярэй (запуск рухавіка) ступняў). Як правіла, рух плечавага рамяня, які перамяшчаецца па краях дзвярной скрынкі, аўтаматызавана. Рэмень зашпіляецца ўручную. З-за складанасці канструкцыі, нязручнасці пасадкі ў аўтамабіль аўтаматычныя рамяні бяспекі ў цяперашні час практычна не выкарыстоўваюцца.

Мал. 6. Аўтаматычны рамень бяспекі

2. Нацягвальнікі рамянёў бяспекі

Пры хуткасці, напрыклад, 56 км/ч ад моманту сутыкнення з нерухомай перашкодай да поўнага прыпынку аўтамабіля праходзіць каля 150 мс. Кіроўца і пасажыр аўтамабіля не паспяваюць здзейсніць якія-небудзь дзеянні за такі кароткі прамежак часу, таму з'яўляюцца пасіўнымі ўдзельнікамі аварыйнай сітуацыі. У гэты перыяд павінны быць актываваны преднатяжители рамянёў бяспекі, падушкі бяспекі і аварыйны выключальнік акумулятарнай батарэі.

Пры аварыі рамяні бяспекі павінны паглынаць узровень энергіі, прыкладна роўны кінэтычнай энергіі чалавека, які падае з чацвёртага паверха шматпавярховага дома. З прычыны магчымага паслаблення рамяня бяспекі для кампенсацыі гэтага паслаблення выкарыстоўваецца нацягвальнік (преднатяжитель.

Нацягвальнік рамяня бяспекі змотвае рамень бяспекі ў выпадку сутыкнення. Гэта дапамагае паменшыць правісанне рамяня бяспекі (прастора паміж рамянём бяспекі і целам). Такім чынам, рамень бяспекі загадзя прадухіляе рух пасажыра наперад (у адносінах да руху аўтамабіля).

У аўтамабілях выкарыстоўваюцца як дыяганальныя нацягвальнікі рамянёў бяспекі, так і нацягвальнікі з спражкай. Выкарыстанне абодвух відаў дазваляе аптымальна зафіксаваць пасажыра, бо ў гэтым выпадку сістэма адцягвае спражку назад, адначасова нацягваючы дыяганальную і брушную галіны рамяня бяспекі. На практыцы ў асноўным устанаўліваюцца нацягвальнікі першага тыпу.

Нацягвальнік рамяня бяспекі паляпшае нацяжэнне і павялічвае абарону ад праслізгвання рамяня. Гэта дасягаецца за кошт неадкладнага спрацоўвання нацягвальніка рамяня бяспекі падчас першапачатковага ўдару. Максімальнае перасоўванне кіроўцы ці пасажыра ў прамым кірунку павінна складаць каля 1 гл, а працягласць працэсу механічнага ўздзеяння павінна складаць 5 мс (максімальнае значэнне 12 мс). Нацягвальнік гарантуе, што секцыя рамяня (даўжынёй да 130 мм) зматаецца амаль за 13 мс.

Найбольш распаўсюджаныя механічныя преднатяжители рамянёў бяспекі (мал. 7).

Мал. 7. Механічны нацягвальнік рамяня бяспекі: 1 - рамень бяспекі; 2 - храповое кола; 3 - вось інэрцыйнай шпулькі; 4 - зашчапка (закрытае становішча); 5 — маятнікавая прылада

У дадатак да традыцыйных механічных нацягвальнікам многія вытворцы зараз абсталёўваюць аўтамабілі піратэхнічнымі нацягвальнікамі (мал. 8).

Мал. 8. Піратэхнічны нацягвальнік: 1 - рамень бяспекі; 2 - поршань; 3 — піратэхнічны патрон

Яны актывуюцца, калі ўбудаваны ў сістэму датчык выяўляе перавышэнне зададзенага парога запаволення, што паказвае на пачатак сутыкнення. Пры гэтым запальваецца дэтанатар піратэхнічнага патрона. Пры выбуху патрона выдзяляецца газ, ціск якога ўздзейнічае на поршань, злучаны з рамянём бяспекі. Поршань рухаецца хутка і нацягвае рамень. Звычайна час водгуку прылады не перавышае 25 мс ад пачатку разраду.

У пазбяганне перавышэння нагрузкі на грудную клетку гэтыя рамяні маюць абмежавальнікі нацяжэння, якія працуюць наступным чынам: спачатку дасягаецца максімальна дапушчальная нагрузка, пасля чаго механічная прылада дазваляе пасажыру прасунуцца на пэўную адлегласць наперад, захоўваючы ўзровень зарада сталым.

Па канструкцыі і прынцыпу дзеяння адрозніваюць наступныя выгляды нацягвальнікаў рамянёў бяспекі:

• трос з механічным прывадам;
• мяч;
• паваротны;
• палка;
• зварачальны.

2.1. Тросавы нацягвальнік рамяня бяспекі

Нацягвальнік рамяня бяспекі 8 і аўтаматычны змывальнік рамяня бяспекі 14 з'яўляюцца асноўнымі вузламі нацягвальніка троса (мал. 9). Сістэма рухома замацаваная на ахоўнай трубцы 3 у вечку падшыпніка, аналагічна вертыкальнаму ківачу. На поршні 1 замацаваны сталёвы трос 17. Трос наматаны і ўсталяваны на ахоўнай трубцы на барабане 18 для троса.

Модуль нацяжэння складаецца з наступных элементаў:

• датчыкі ў выглядзе сістэмы "спружына-маса";
• газагенератар 4 з піратэхнічным кідальным зарадам;
• поршань 1 са сталёвым тросам у трубцы.

Калі запаволенне аўтамабіля пры сутыкненні перавышае вызначанае значэнне, то спружына датчыка 7 пачынае сціскацца пад дзеяннем масы датчыка. Датчык складаецца з апоры 6, газагенератара 4 з выкіданым ім піратэхнічным зарадам, ударнай спружыны 5, поршня 1 і трубкі 2.

Мал. 9. Нацягвальнік троса: а - запальванне; бы - напружанне; 1, 16 - поршань; 2 - трубка; 3 - ахоўная трубка; 4 - газагенератар; 5, 15 - ударная спружына; 6 - кранштэйны датчыка; 7 - спружына датчыка; 8 - рамень бяспекі; 9 - ударная пласціна з ударным штыфтам; 10, 14 - механізм намоткі рамяня бяспекі; 11 - ніт датчыка; 12 - зубчасты вянок вала; 13 - зубчасты сегмент; 17 - сталёвы трос; 18 — барабан

Калі апора 6 перамясцілася на адлегласць большую нормы, газагенератар 4, утрымоўваны ў супакоі нітам датчыка 11, вызваляецца ў вертыкальным кірунку. Напружаная ўдарная спружына 15 штурхае яе ў напрамку ўдарнага штыфта ва ўдарнай пласціне. Пры ўдары газагенератара аб ударнік адбываецца ўзгаранне паплаўковага зараду газагенератара (мал. 9, а).

У гэты час газ нагнятаецца ў трубку 2 і перамяшчае поршань 1 са сталёвым тросам 17 уніз (мал. 9, бы). Пры першым руху троса, наматанага на муфту, зубчасты сегмент 13 перамяшчаецца радыяльна вонкі ад барабана пад дзеяннем сілы паскарэння і ўваходзіць у зачапленне з зубчастым вянком вала 12 механізму намоткі рамяня бяспекі 14.

2.2. Шарыкавы нацягвальнік рамяня бяспекі

Ён складаецца з кампактнага модуля, які, акрамя распазнання рамяня, таксама складаецца з абмежавальнік нацяжэння рамяня (мал. 10). Механічнае спрацоўванне адбываецца толькі тады, калі датчык замка рамяня бяспекі вызначае, што рамень бяспекі прышпілены.

Шарыкавы праднацягвальнік рамяня бяспекі прыводзіцца ў дзеянне шарыкамі, змешчанымі ў трубку 9. У выпадку сутыкнення блок кіравання падушкай бяспекі ўзгарае выкідвалы зарад 7 (мал. 10, бы). У электрычных нацягвальніках рамянёў бяспекі актывацыя механізму прывада ажыццяўляецца блокам кіравання падушкамі бяспекі.

Пры ўзгаранні выкінутага зарада якія пашыраюцца газы прыводзяць шары ў рух і накіроўваюць іх праз шасцярню 11 у балон 12 для збору шароў.

Мал. 10. Шаравой нацягвальнік: а - агульны выгляд; бы - запальванне; у - напружанне; 1, 11 - шасцярня; 2, 12 - балон для мячоў; 3 - прывадны механізм (механічны або электрычны); 4, 7 - піратэхнічны кідальны зарад; 5, 8 - рамень бяспекі; 6, 9 - трубка з шарыкамі; 10 - маталка рамяня бяспекі

Паколькі шпулька рамяня бяспекі цвёрда злучаная са зорачкай, яна круціцца з шарыкамі, а рамень уцягваецца (мал. 10, у).

2.3. Ротарны нацягвальнік рамянёў бяспекі

Працуе па прынцыпе ротара. Нацягвальнік складаецца з ротара 2, дэтанатара 1, прываднага механізму 3 (мал. 11, а)

Першы дэтанатар прыводзіцца ў дзеянне механічным ці электрычным прывадам, пры гэтым які пашыраецца газ круціць ротар (мал. 11, бы). Паколькі ротар злучаны з раменным валам, рамень бяспекі пачынае ўцягвацца. Пры дасягненні вызначанага кута павароту ротар адчыняе перепускной канал 7 да другога картрыджа. Пад дзеяннем працоўнага ціску ў камеры № 1 запальваецца другі патрон, дзякуючы чаму ротар працягвае круціцца (мал. 11, у). Дымавыя газы з камеры №1 выходзяць праз выпускны канал 8.

Мал. 11. Ротарны нацягвальнік: а - агульны выгляд; бы - дзеянне першага дэтанатара; у - дзеянне другога дэтанатара; г - дзеянне трэцяй петарды; 1 - прынада; 2 - ротар; 3 - прывадны механізм; 4 - рамень бяспекі; 5, 8 - выходны канал; 6 - праца першай прынады; 7, 9, 10 - абводныя каналы; 11 - спрацоўванне другога дэтанатара; 12 - камера № 1; 13 - выступленне трэцяй прынады; 14 — камера №2

Пры дасягненні другога перепускного канала 9 адбываецца ўзгаранне трэцяга патрона пад дзеяннем працоўнага ціску ў камеры № 2 (мал. 11, г). Ротар працягвае круціцца і адпрацаваны газ з камеры № 2 выходзіць праз выходную адтуліну 5.

2.4. Рэечны нацягвальнік рамянёў бяспекі

Для плыўнай перадачы намаганні на рамень ужываюць таксама розныя прылады рэечнай перадачы (мал. 12).

Нацягвальнік стойкі працуе наступным чынам. Па сігнале блока кіравання падушкамі бяспекі запальваецца зарад-дэтанатар. Пад ціскам якія ўтвараюцца газаў поршань з рэйкай 8 рухаецца ўверх, выклікаючы кручэнне шасцярні 3, змешчанай з ёй у зачапленні. Кручэнне шасцярні 3 перадаецца шасцярням 2 і 4. Шасцярня 2 цвёрда злучана з вонкавым кольцам 7 абгоннай муфты, якая перадае крутоўны момант на тарсіённы вал 6. Пры кручэнні кольца 7 ролікі 5 муфты заціснутыя паміж счапленнем і торс. У выніку кручэння тарсіённага вала адбываецца нацяжэнне рамяня бяспекі. Нацяжэнне рамяня спыняецца, калі поршань дасягае дэмпфера.

Мал. 12. Нацягвальнік рамяня бяспекі: а - зыходнае становішча; бы - канец нацяжэння рамяня; 1 - амартызатар; 2, 3, 4 - шасцярні; 5 - ролік; 6 - вось скрута; 7 - вонкавае кольца абгоннай муфты; 8 - поршань з рэйкай; 9 — петарда

2.5 рэверсіўны нацягвальнік рамяня

У больш складаных сістэмах пасіўнай бяспекі акрамя піратэхнічных преднатяжителей рамянёў бяспекі выкарыстоўваюцца рэверсіўны преднатяжитель рамяня бяспекі (мал. 13) з блокам кіравання і адаптыўны абмежавальнік высілка рамяня бяспекі (адключаны).

Кожны рэверсіўны праднацягвальнік рамяня бяспекі кіруецца асобным блокам кіравання. На аснове каманд шыны дадзеных блокі кіравання преднатяжителями рамянёў бяспекі прыводзяць у дзеянне падлучаныя выканаўчыя рухавікі.

Рэверсіўныя нацягвальнікі маюць тры ўзроўні намаганні спрацоўвання:

1. малы высілак - падбор правісання рамяня бяспекі;
2. сярэдняя сіла - частковае нацяжэнне;
3. высокая трываласць - поўнае нацяжэнне.

Калі блок кіравання падушкамі бяспекі рэгіструе малаважнае лабавое сутыкненне, пры якім піратэхнічны нацягвальнік не патрабуецца, ён пасылае сігнал блокам кіравання нацягвальнікамі. Яны даюць каманду на поўнае нацяжэнне рамянёў бяспекі прываднымі рухавікамі.

Мал. 13. Рэмень бяспекі з рэверсіўным праднацягвальнікам: 1 - шасцярня; 2 - кручок; 3 - вядучы прывад

Вал рухавіка (на мал. 13 не паказаны), круцячыся праз зубчастую перадачу, прыводзіць у кручэнне вядзёная кружэлка, злучаны з валам рамяня бяспекі двума высоўнымі гакамі. Рэмень бяспекі абарочваецца вакол восі і зацягваецца.

Калі вал рухавіка не круціцца ці трохі круціцца ў процілеглым кірунку, гакі могуць скласціся і вызваліць вал рамяня бяспекі.

Пераключаны абмежавальнік нацяжэння рамяня бяспекі спрацоўвае пасля спрацоўвання піратэхнічных преднатяжителей. У гэтым выпадку механізм блакавання блакуе вось рамяня, не даючы рамяню размотвацца пад дзеяннем магчымай інэрцыі тэл пасажыраў і кіроўцы.