Устройство для натяжения ремней безопасности - RU2085419C1
Код документа: RU2085419C1
Чертежи
Описание
Изобретение касается устройства для натяжения ремней безопасности, в частности в автомобилях, в которых пружина натяжения посредством тягового органа соединена через стопор с какой-то частью ремня безопасности, например, с его замком. Срабатывающий при замедлении автомобиля расцепной механизм освобождает пружину натяжения посредством системы рычагов при достижении автомобилем заданных величин замедления, в результате происходит втягивание подсоединенной части ремня безопасности и натяжение последнего, при этом стопор блокирует обратное движение.
Такие устройства для натяжения ремней безопасности должны обеспечить в самое короткое время натяжение недостаточно натянутого ремня безопасности при величинах замедления движения автомобиля, характерных непосредственно перед дорожно-транспортным происшествием, в результате предохраняемое лицо уже самим ремнем безопасности прочно удерживается на своем месте до того, как он начнет затягивать ремень безопасности или выберет зазор последнего, вследствие инерционных сил своего тела.
В результате натяжения ремня при аварии предохраняемое лицо остается как бы привязанным к своему месту, вследствие чего оно уже с самого начала участвует в замедлении автомобиля. Благодаря устранению свободного хода ремня укорачивается путь движения вперед предохраняемого лица внутри автомобиля при его аварии, вследствие чего исключается или во всяком случае существенно уменьшается опасность удара головой или другими частями туловища о рулевое колесо или переднее защитное стекло.
Особенно эффективным оказалось натяжение в результате подтягивания замка ремня безопасности, поскольку при таком способе натяжения одновременно туго натягиваются ремни в районе таза и плеч.
В устройствах натяжения ремней безопасности известных конструкций крепежный элемент замка ремня совершает движение при срабатывании пружины натяжения внутри зубчатого паза стопора (заявка ФРГ N 4020600, кл. B 60 R 22/46, 1985). При таких конструкциях недостатком является жесткость устройства, что может иметь своим следствием неблагоприятное направление действия сил на замок и ремень.
Кроме того, важно, чтобы при первых признаках серьезной аварии без задержки срабатывала пружина натяжения и происходило натяжение ремня безопасности. Если это происходит с запаздыванием, то устройство натяжения ремня безопасности не обеспечивает эффект спасения.
В известных устройствах натяжения ремней безопасности (заявка ФРГ N 3925570, кл. B 60 R 22/46, 1982) расцепное устройство устроено таким образом, что рычаг, противодействующий усилию пружины натяжения обеспечивает разблокирование непосредственно при движении через мертвую точку, причем преодолеваемое сопротивление очень большое. Возникающие при этом большие силы трения способны существенно замедлить время срабатывания, которое может быть еще более увеличено наличием разных допущенных при изготовлении дефектов.
В основу изобретения положена задача создания устройства для натяжения ремня безопасности, которое при отсутствии в нем приведенных выше недостатков срабатывало бы быстро и надежно и было бы относительно недорого при изготовлении.
Кроме того, такое устройство для натяжения должно характеризоваться гибкость, в различных случаях его применения.
Решение поставленной задачи, включая преимущественные варианты исполнения, приведено в формуле изобретения.
Базируясь на устройстве для натяжения ремней безопасности для автомобилей, содержащем установленный на опорной раме основания аккумулятор энергии, выполненный преимущественно в виде пружины натяжения, срабатывающей в случае превышения определенной величины замедления автомобиля, благодаря расцепному механизму и системе рычагов, и связанной посредством тягового органа через стопор с ремнем безопасности, преимущественно с его замком, расцепной механизм согласно изобретению включает в себя узел крепления с двумя телами вращения, выполненным преимущественно в виде двух роликов с параллельными осями, между которыми подвижно расположен стопорный элемент с преимущественно плоскопараллельными боковыми поверхностями, являющийся частью толкателя и противодействующий усилию управляющей пружины, при этом первый ролик оперт своей наружной образующей в неподвижную, располагающуюся параллельно боковым поверхностям стопорного элемента упорную поверхность, а второй ролик расположен в углублении, выполненным на конце контактного плеча конечного рычага системы рычагов для восприятия на себя воздействия усилия пружины натяжения, поверхность углубления контактного плеча расположена параллельно боковым поверхностям стопорного элемента и упорной поверхности для передачи усилия пружины натяжения на упорную поверхность по оси через второй ролик, стопорный элемент и первый ролик, при этом инерционная масса при замедлении автомобиля установлена с возможностью воздействия на толкатель противоположно действию управляющей пружины, и, в случае превышения определенной величины замедления перемещения стопорного элемента, между роликами для освобождения пружины натяжения.
Согласно оптимальному варианту толкатель выполнен в виде С-образной скобы, тыльная часть которой подвижно расположена в канале, выполненном в узле крепления, один конец которой представляет собой стопорный элемент, а второй конец ножку, нагруженную управляющей пружиной, причем второй конец управляющей пружины оперт на выступ, размещенный на узле крепления. При этом ролики предпочтительно удерживаются в направлении их осей посредством изогнутой на некоторый угол ограничительной скобы, связанной с толкателем и охватывающей ролики сверху и по передним торцам для удержания их.
Особенно оптимальным вариантом является тот, где устройство снабжено ограничительной пластиной, стопорный элемент выполнен в виде стержня прямоугольного сечения, а толкатель в виде U-образной скобы, на концах симметричных лапок которой выполнены расположенные друг против друга прямоугольные отверстия для монтажа стопорного элемента, ограничительная пластина расположена над стопорным элементом, а лапки U-образной скобы установлены с возможностью перекрывания торцов роликов и удерживания их.
Целесообразно, чтобы в нижней части ролики опирались таким образом, чтобы на нижнюю поверхность углубления контактного плеча.
Целесообразно также, чтобы управляющая пружина одним своим концом упиралась в выступ узла крепления, имеющий палец, удерживающий конец пружины в этом положении, а своим вторым концом упиралась в толкатель.
Целесообразно, чтобы реагирующая на замедление автомобиля инерционная масса была расположена на опоре, представляющей собой одно плечо поворотного вокруг оси рычага, второе плечо которого размещено с возможностью постоянного контакта с толкателем, а опора с инерционной массой расположена около узла крепления.
Для того, чтобы при изменениях среднего положения толкателя расположенный между стопорным элементом и контактным плечом ролик после превышения критической величины замедления и, следовательно, пути перемещения сначала прекращает упираться в стопорный элемент, верхняя кромка углубления контактного плеча расположена на более удаленном расстоянии от оси воздействия усилия в ее начальном положении, чем расстояние между нижней поверхностью стопорного элемента и осью воздействия усилия в ее начальном положении.
Целесообразно, чтобы взаимодействующий с тяговым органом стопор может быть выполнен в виде канатного шкива, на котором соосно неподвижно закреплен по меньшей мере один зубчатый диск, установленный с возможностью вращения на оси на опорной раме.
Целесообразно, чтобы тяговый орган представлял собой канат, состоящий из двух участков, а именно, образующей петлю двойной канатной тяги на стороне пружины натяжения, переходящей в месте разветвления в простой приводной канат, конец которого взаимодействует с пружиной натяжения, причем данный тяговый орган охватывает канатный шкив по меньшей мере один раз. Для дополнительного размещения тягового органа на канатном шкиве по его периметру выполнена выемка, в которую заведено стальное кольцо, насаженное на тяговый орган в месте его разветвления.
Рычаг рычажной системы, принимающей на себя в состоянии покоя устройства натяжения ремня безопасности усилие пружины натяжения, имеет крючковое плечо, крючковый зуб которого может входить в выемку фиксирующей втулки, насаженной на тяговый канат. Особенно гибкое исполнение устройства натяжения ремня безопасности достигается в том случае, когда зуб крючкового плеча взаимодействует с упорным элементом, расположенным по периметру канатного шкива или зубчатого диска.
На фиг. 1 изображен вид сбоку (в направлении поперечной оси автомобиля) первый вариант осуществления устройства для натяжения ремня безопасности (некоторые детали и крышка корпуса не показаны); на фиг. 2 расцепной механизм в состоянии покоя, вид сбоку, в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - сечение M-N на фиг. 2; на фиг. 4 расцепной механизм в положении срабатывания, вид сбоку, в увеличенном масштабе; на фиг. 5 схематически показано положение стопорного элемента для пояснения работы расцепного механизма; на фиг. 6 расцепной механизм, аналогичный изображенному на фиг. 2, выполненный согласно второму варианту осуществления изобретения, вид сбоку, в увеличенном масштабе; на фиг. 7 изображен стопор, выполненный согласно фиг. 6 при срабатывании; на фиг. 8 сечение узла толкателя расцепного механизма, выполненного согласно дополнительному варианту исполнения аналогично сечению на фиг. 3; на фиг. 9 расцепной механизм, выполненный согласно второму варианту осуществления изобретения, находящийся в промежуточном положении в начале срабатывания, вид сбоку, в увеличенном масштабе.
Несущее основание 1 устройства для натяжения ремня безопасности (фиг. 1
5), представляет собой опорную раму 2, в которой установлен с
возможностью вращения на оси 3, выполненной в виде болта, канатный шкив 4. По меньшей мере с одной стороны этого шкива 4 приклепан зубчатый диск 5 с пилообразными стопорными зубьями. С зубьями
зубчатого диска 5 взаимодействует поворотная блокировочная защелка 7, удерживаемая плоской пружиной 8 в положении зацепления с зубьями таким образом, что канатный шкив 3 способен поворачиваться лишь
против часовой стрелки.
На переднем конце опорной рамы 2 (по направлению движения автомобиля) выполнена отогнутая в сторону лапка 9 с закрепленной на ней направляющей трубой 10, на которую насажена съемная пружина 11 натяжения.
В состав устройства натяжения ремня безопасности входит замок 12 обычной конструкции, связанный с предварительно напряженной пружиной натяжения 11 через тяговый орган, причем тяговый орган охватывает стопор 14, состоящий из канатного шкива 4 с зубчатым диском 5, примерно на 500o, т.е. дополнительно к огибной части обеспечивается полный охват.
Тяговый орган включает в себя канат, выполненный в виде простого тягового каната 16, связанного с пружиной 11 натяжения, и разветвляющийся на определенном участке в направлении к замку 12 ремня на двойную канатную тягу 15, образующую петлю 24, которая охватывает болт 25 на замке 12 ремня.
На месте разветвления тягового каната 16 насажено стальное кольцо 17, вложенное в выемку 18, выполненную по периметру канатного шкива 4. За счет этого обеспечивается плотная укладка тягового каната 16 на шкиве 4.
Установленное на конце тягового каната 16 стальное кольцо 19 удерживает через упорный диск 20 пружину 11 натяжения в ее предварительно напряженном состоянии.
В зону расположения лапки 9 на тяговый канат 16 насажена фиксирующая втулка 21, на наружной цилиндрической поверхности которой выполнена выемка 23 (фиг. 2) образованием упорной поверхности 22.
Усилие напряжения P пружины 11 натяжения воздействует на крюкообразное плечо 26 установленного на опорной раме 2 с возможностью поворота первого рычага 27 рычажной системы, причем зуб 28 крюкообразного плеча 26 воздействует на упорную поверхность 22 фиксирующей втулки 21. Другое более длинное плечо 29 первого рычага 27 образует кулачок 29', взаимодействующий с кулачковым плечом 30 рычага 31 рычажной системы, обеспечивающего снижение усилия.
Другое более длинное плечо второго рычага 31, выступая в качестве контактного плеча 32, взаимодействует с расцепным механизмом 33, при этом оно имеет на своем конце углубление 34 с ориентированными по отношению друг к другу под прямым углом поверхностями, а именно поверхностью давления 35 (фиг. 5) и опорной поверхностью 36. Ось 37 первого рычага 27 и ось 38 второго рычага 31 выступают под прямым углом на опорной рамой 2.
Геометрия рычажной системы, состоящей из первого рычага 27 и второго рычага 31, выбрана таким образом, что усилие F, с которым поверхность давления 35 контактного плеча 32 воздействует на ролик 40, составляло 1/10 от усилия P пружины натяжения 11.
Расцепной механизм 33 закреплен на опорной раме 2 посредством узла крепления 39. Узел крепления 39 содержит первый ролик 41, прилегающий наружной поверхностью к ровной упорной поверхности 42, выступающей под прямым углом опоры 43, а также уже упоминавшейся другой ролик 40, свободно расположенный в углублении 34 контактного плеча 32. Снизу ролик 41 поддерживается выступом 44, расположенным на узле крепления 39 и предохраняющим его выпадение.
Между роликами 40 и 41 располагается стопорный элемент 45 толкателя 46, причем создаваемое контактным плечом 32 пониженное усилие пружины натяжения передается на стойку 43 по прямой линии X-X силового воздействия через ролик 40 на стопорный элемент 45 и ролик 41.
Предпочтительно, чтобы поверхность давления 35 углубления 34, боковые поверхности A и B стопорного элемента 45 и упорная поверхность 42 стойки 43 (фиг. 2) были расположены параллельно по отношению друг к другу. Указанные поверхности и оси роликов 40 и 41 ориентированы под прямым углом к опорной раме 2.
Стопорный элемент 45 является составной частью толкателя 46, имеющего форму С-образной скобы, и представляет собой его верхнюю лапку. Нижний конец образует ножку 50. Тыльная часть 49 толкателя подвижно расположена в удлинительной надставке 47 узла крепления 39, образующей канал 48, внутри которого скользит тыльная часть 49 толкателя 46.
Расположенный на удлинительной надставке 47 выступ 51 с выступающим пальцем 52 служит для упора и фиксации управляющей пружины 53, нижний конец которой прижимается к внутренней поверхности ножки 50 толкателя 46 и стремится переместить последний вниз.
С толкателем 46 связана ограничительная скоба 54, перекрывающая ролики 40 и 41 по их передним торцам и предупреждающая их выпадение в осевом направлении, а также посредством изогнутой на некоторый угол накладки 55, ограничивающей сверху ролики 40, 41 и движения толкателя 46 вниз.
В нерабочем положении расцепного механизма ролики 40, 41 занимают свое нижнее положение, в котором они покоятся на опорной поверхности 36 или на выступе 44, усилие F контактного плеча 32 действует по линии X-X (фиг. 2 и 5). От этой линии верхняя кромка 56 углубления 34 контактного плеча 32 удалена на расстояние E1, превышающее расстояние E2 между нижней поверхностью 57 стопорного элемента 45 и линией X-X воздействия усилия, проходящей по осям роликов 40 и 41.
Сбоку или если смотреть в направлении движения автомобиля перед узлом крепления 39 расположена с возможностью поворота вокруг оси 59 стойка 58 для размещения инерционной массы, выполненная в виде двухплечевого рычага, причем на конце одного из плеч расположена инерционная масса M, а другое короткое плечо выполнено в виде щупа 60, взаимодействующего с ножкой 50 толкателя 46.
Показан (фиг. 6) предпочтительный вариант исполнения устройства натяжения ремня безопасности, при котором пружина натяжения может располагаться в автомобиле на более удаленном расстоянии и усилие которой может передаваться на механизм натяжения ремня безопасности, например, через трос управления.
Отличие такого исполнения заключается в том, что усилие P пружины натяжения в нерабочем положении принимает на себя крючковое плечо 83 рычага 82, установленного с возможностью поворота вокруг оси 37' на опорной раме вблизи стопора 14 и взаимодействующего посредством зуба 84 с упорным элементом 85, выполненным по периметру стопора 14, преимущественно по периметру зубчатого диска 5. Упомянутый упорный элемент 85 может быть выполнен в виде штока выступа или зуба.
При таком варианте исполнения контактное плечо 80 конечного рычага 81 рычажной системы также имеет аналогично контактному плечу 32 второго рычага 31 прямоугольное углубление 34. На обратной стороне плеча 80 предусмотрено наличие скользящей поверхности, взаимодействующей с кулачком 87 на обратной стороне крючкового плеча 83 (фиг. 9).
На фиг. 8 изображен другой вариант исполнения толкателя расцепляющего механизма с использованием принципа изображения (фиг. 3). В данном варианте исполнения толкатель 46' имеет U-образную скобу, на концах лапок 88 которой предусмотрено наличие двух противолежащих прямоугольных отверстий 89 с заведенным в них стопорным элементом 45' в виде короткого прямоугольного стержня. После того, как стопорный элемент 45 заведен в указанные отверстия, его закрепляют посредством пластинчатого ограничителя 90, причем эта пластина ограничивает ролики 40, 41 сверху и удерживает их в заданном положении. Такой вариант исполнения менее подвержен погрешностям при изготовлении.
Описываемое устройство натяжения ремня безопасности может закрепляться на раме или сиденье автомобиля с использованием для этого крепежного отверстия 61. Другой возможностью является крепление посредством оси болта 3 канатного шкива 4 на раме или сиденье, который также пригоден для этого.
Описываемое устройство натяжения ремня безопасности работает следующим образом.
При нормальных условиях езды происходящие замедления движения и толчка не достигают величины, при которой происходит срабатывание. Опора 58 с инерционной массой не поворачивается совсем либо поворачивается лишь на незначительный угол, что соответственно вызывает незначительные смещения толкателя 46. Такие колебания не сопровождаются значительным сопротивлением, поскольку возле стопорного элемента 45 имеет место только трение качения и ролики 40, 41 перекатываются взад-вперед между боковой поверхностью A и поверхностью давления 35 или боковой поверхностью B и боковой поверхностью 42 опоры 43. Расстояние перемещения роликов составляет при этом половину пути перемещения стопорного элемента 45.
Выведение из среднего положения опоры 58 с инерционной массой и смещение толкателя 46 в случае замедления движения автомобиля происходят в зависимости от массы M, усилия и характеристики управляющей пружины 53, а также геометрии кинематики. Они выбираются таким образом, чтобы происходящие при нормальном режиме езды замедления последней вызывали смещение толкателя не более чем на величину E2. Такое положение показано на фиг. 5 сплошными линиями; начальное положение стопорного элемента 45 и роликов 40, 41 изображено штриховыми линиями. Здесь можно видеть, что при вибрации в пределах данного диапазона ролики 40, 41 остаются упертыми между поверхностями A, 35 или B 42 и удерживают контактное плечо 32 в состоянии покоя. Усилие F, вызываемое усилием Р пружины натяжения и прижимающее поверхность давления 35 к ролику 40, сохраняется над стопорным элементом и обеспечивает прижатие ролика 41 к стойке 43. При каждом уменьшении или прекращении заземления движения автомобиля управляющая пружина 53 своим усилием T возвращает в исходное состояние покоя толкатель 46 и ролики, при этом опора 58 с инерционной массой также занимает исходное положение.
Если при аварии автомобиль замедляет свое движение на величину, превышающую заданную предельную величину, например, вследствие лобового соударения, то опора 58 с инерционной массой поворачивается на больший угол α (фиг. 4) и путь смещения стопорного элемента 45 превысит величину, равную 2 E2. При этом ролики 40, 41 не удерживаются более боковыми поверхностями A, B стопорного элемента 45, а контактное плечо 32 подает ролик 40, все еще сохраняющий контакт с поверхностью давления 35, в пространство над стопорным элементом 45. Происходит это в результате поворота контактного плеча 32, вследствие чего кулачковое плечо 30 освобождает кулачок 29 первого рычага 27, благодаря этому последний может поворачиваться также против часовой стрелки и его зуб 28 деблокирует фиксирующую втулку 21. Пружина натяжения 11 растягивается и через тяговый канал 16, 15 при вращении стопора 14 в направлении против часовой стрелки увлекается вниз на величину H, в результате чего ремень безопасности оказывается натянутым.
Если теперь вызываемое предохраняемым лицом тяговое усилие, воздействующее на замок 12 ремня безопасности, превысит усилие пружины натяжения 11, то начинает действовать стопор 14, исключающий повторное подтягивание замка 12. Стопор 14, включающий в себя зубчатый диск 5 и блокировочную защелку 7, имеет такие размеры, что выдерживает возникающие тяговые усилия.
Устройство натяжения ремня безопасности, изображенное на фиг. 6 9, работает аналогично. В случае превышения критической величины замедления движения автомобиля стойка 58 с инерционной массой аналогично поворачивается вокруг оси 59 и приподнимает толкатель 46' со стопорным элементом 45' на большую величину чем 2 E2, вследствие чего ролики 40, 41 перемещаются на расстояние, превышающее E2, и ролик 40 не имеет более опоры возле стопорного элемента 45'. Конечным рычагом 81 ролик 40 подается под стопорный элемент 45', а рычаг 82 поворачивается при этом по часовой стрелке, причем его кулачок 87 скользит по тыльной части конечного рычага 81. Зуб 84 рычага 82 освобождает упорный элемент 85, в результате чего пружина натяжения может втягивать замок ремня через стопор на величину H.
Реферат
Использование: изобретение касается устройства для натяжения ремней безопасности, в частности в автомобилях, в которых пружина натяжения посредством тягового органа соединена через стопор с частью ремня безопасности, например с его замком. Сущность изобретения: устройство для натяжения ремней безопасности включает пружину натяжения, усилие которой при нормальном режиме езды воспринимает на себя рычаг. Дополнительным конечным рычагом указанное усилие уменьшается, оно воздействует на ролик, после него на стопорный элемент, затем на ролик и наконец на поддерживающую опору. Стопорный элемент входит в состав толкателя, который при замедлениях движения автомобиля инерционной массой выводится, преодолевая воздействие управляющей пружины, из зоны между роликами, в результате чего в случае превышения заданной величины замедления движения ролик перемещается от боковой поверхности стопорного элемента, а система рычагов поворачивается и освобождает приводной канат пружины натяжения. Через обводной стопор пружина натяжения увлекает вниз замок ремня безопасности и обеспечивает тем самым натяжение последнего. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.
