Устройство для преднатяга замка ремня безопасности с универсальным креплением к сидению автомобиля - RU2200100C2
Код документа: RU2200100C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к устройствам для пиротехнического натяжения ремня безопасности и применяется в автомобилях и других транспортных средствах. Предлагаемое устройство является составной частью ремня и удерживает лямку ремня вокруг тела водителя или пассажира транспортного средства.
Известные устройства аналогичного назначения хорошо встраиваются в автомобили при достаточно свободном пространстве вокруг сидения внутри салона. Однако в компактных моделях автомобилей часто возникают значительные трудности при необходимости монтажа и закрепления известных устройств на сидении. Устройство закрепляется на каркасе сидения и содержит несущую обойму, замок с тягой, пиротехнический цилиндр с поршнем и газогенератором для разгона и последующего торможения поршня с тягой в аварийной ситуации автомобиля. Посредством быстрого перемещения замка в направлении, противоположном действию на него нагрузки растяжения возможно осуществить предварительный натяг и плотное прилегание лямки ремня за счет своевременности ввода его в действие уже в начальной стадии столкновения автомобиля с препятствием. Тормоз поршня может быть одновременно и демпфером, сглаживающим пик нагрузки на ремне.
Известно устройство (1) для преднатяга замка, в котором газогенератор расположен внутри поршня, а в хвостовике поршня образовано наклонное отверстие для эллипсовидного наклонного элемента, входящего в зацепление с рифленой внутренней поверхностью цилиндра, осуществляющего торможение поршня при обратной нагрузке. Такой механизм торможения может осуществлять роль жесткого тормоза, но не демпфера. Такое торможение имеет большой "паразитный" холостой ход зацепления. Известно устройство (2) для предварительного натяжения, содержащее стопорный орган и силовой орган, связанные гибкой тягой с замком ремня, запускаемые в действие сенсорным приспособлением при возникновении критических величин замедления в условиях фронтального столкновения автомобиля. Стопорный орган, выполненный в виде храпового колеса с собачкой совместно с силовым органом устройства смонтированы под подушкой сидения. Указанное устройство неудобно для монтажа к сидению и не имеет функции демпфирования пиковых нагрузок ремня. Из описания (3) известно техническое решение, в котором в качестве эффективного демпфера применен клиновый зажим с шариками. Аналогичное техническое решение предложено в 1989 г. (4), то есть, пятью годами позднее. В аналогичном устройстве (5), которое неудобно для сборки, осуществлено крепление тяги к хвостовику поршня и также нетехнологично выполнение сложного по конфигурации поршня в виде длинной цельной детали. Известно также устройство (6), в котором заклинивающие шарики расположены только с одной стороны относительно стенки цилиндра. Однако такое техническое решение не может принести положительный результат из-за несимметричной деформации цилиндра и неустойчивости показателей демпфирования. Кроме того, во всех известных устройствах конструкция несущей обоймы не позволяет осуществлять крепление устройства к сидениям, имеющим ширину, заметно превышающую ширину полозьев и салазок сидения.
Задачей представленного изобретения является создание комплексного технического решения устройства для преднатяга ремня безопасности с универсальным креплением к сидениям автомобилей, имеющим стесненное пространство между сидениями и из-за превышающей ширины сидения относительно ширины полозьев и салазок, а также усовершенствования конструкции пиротехнической части устройства и демпфера для повышения степени безопасности пользователя транспортного средства.
Техническое решение задачи достигается тем, что в устройстве для преднатяга замка ремня безопасности, содержащем несущую обойму, замок с гибкой тягой, взаимодействующей с поршнем в пироцилиндре, аккумулятор энергии для натяжения тяги в виде газогенератора, встроенного в камеру сгорания, тормоз обратного хода замка в виде смонтированного в поршне конического элемента с шариками, несущая обойма выполнена из двух косоизогнутых пластин: основной и накладной. Пластины соединены между собой центральной дистанционной осью-заклепкой и образуют полость для прохода тяги, огибающей ролик на оси-заклепке. Несущая обойма имеет три концевые части, первая из которых является направляющей полостью для выхода тяги к замку, вторая часть выполнена для закрепления днища пироцилиндра и соединения тяги с поршнем, а третья часть выполнена в виде хвостовика для закрепления обоймы к элементу каркаса сидения автомобиля, при этом внутренняя полость обоймы имеет наклон, выполненный относительно продольной вертикальной плоскости и соответственно плоскости хвостовика, благодаря которому тяга замка выводится за край подушки сидения.
Кроме того, накладная пластина пристыковывается к основной пластине посредством дистанционных отбортовок, входящих в пазы, образованные в основной пластине, а наклон внутренней полости несущей обоймы выполнен в пределах 10-20 градусов.
Целесообразно тягу замка, выполненную в виде петли из двух ветвей стального троса, для придания гибкой тяге продольной жесткости, обработать на участке между замком и обоймой эпоксидным или аналогичным порошковым покрытием, а круглые упорные наконечники на обоих концах троса напрессовать при монтаже.
В конце направляющей части несущей обоймы вставлены и закреплены пластмассовые планки для поворота на 90 градусов плоскости обеих ветвей гибкой тяги замка. Для прохода обеих ветвей троса тяги к поршню в днище пироцилиндра выполняют два параллельных отверстия, расстояние между которыми равно 6-8 мм.
Аккумулятор энергии смонтирован в пироцилиндре в виде отдельного поршня, в наружной оболочке которого заделан газогенератор и конусный сердечник, а юбка оболочки выполнена в виде сепаратора с вырезами для симметричного распределения шариков на конусной части сердечника, при этом оболочка поршня имеет диаметр, соответствующий внутреннему диаметру пироцилиндра.
Кроме того, в хвостовике сердечника поршня выполнено поперечное сквозное окно и продольные канавки для монтажа и размещения в нем упорных наконечников гибкой тяги. Целесообразно угол наклона образующей конусной части сердечника сделать равным 8 градусам, а продольный заклинивающий ход шариков ограничить длиной 5-6 мм.
Целесообразно также выполнение устройства для преднатяга замка ремня безопасности (вариант 1), в котором камера сгорания прикрепляется к несущей обойме и содержит закрытое гнездо для установки газогенератора, а также выходную часть с резьбой для присоединения пироцилиндра, при этом в днище камеры, совмещенном с плоскостью разъема пироцилиндра просверлены два параллельных отверстия для прохода обеих ветвей гибкой тяги к поршню, расстояние между которыми выполнено равным 6-8 мм.
В стенке камеры сгорания, примыкающей к пироцилиндру, выполнено калиброванное отверстие для прохода газов из камеры в пироцилиндр. В данном исполнении поршень состоит из конусного сердечника с шариками, скрепленного с короткой наружной оболочкой, в юбке которой также выполнены вырезы, выполняющие роль сепаратора для симметричного распределения шариков на конусной части сердечника, а в хвостовике сердечника поршня выполнено поперечное сквозное окно и канавки для монтажа и размещения в окне упорных наконечников гибкой тяги. При этом наружную оболочку и переднюю часть конусного сердечника выполняют с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пироцилиндра.
Возможно также выполнение устройства (вариант 2), в котором существуют два аккумулятора энергии, один из которых находится внутри отделяемого поршня в пироцилиндре, а второй - в камере сгорания, прикрепленной непосредственно к третьей концевой части несущей обоймы. Газогенератор в камере сгорания выполняют самовозгорающимся при наперед заданном уровне температур в пироцилиндре.
Устройство (вариант 3) содержит поршень из конусного сердечника с шариками, скрепленного с короткой наружной оболочкой, в юбке которой выполнены вырезы, играющие роль сепаратора для симметричного распределения шариков на конусной части сердечника, в котором просверлены два параллельных аксиальных отверстия для прохода через них ветвей гибкой тяги с последующим закреплением упорных наконечников на концах ветвей. Необходимо в последнем исполнении выполнить наружную оболочку и переднюю часть конусного сердечника с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пироцилиндра.
На фиг.1 представлен первый вариант выполнения устройства для преднатяга замка (схематичный общий вид); фиг.2 - пространственное изображение состыкованных между собой основной и накладной пластин несущей обоймы; фиг.3 - фрагмент сборки несущей обоймы в разрезе; фиг.4 и 5 - основная пластина в двух проекциях; фиг. 6 - пространственное изображение накладной пластины; фиг.7 - трос (заготовка гибкой тяги); фиг.8, 9, 10 - пластинка для разворота гибкой тяги, в трех проекциях; фиг.11, 12 - поршень в сборе в виде "реактивного двигателя" (для первого варианта выполнения устройства); фиг. 13, 14, 15 - сепаратор - оболочка поршня, в трех проекциях; фиг.16, 17 - сердечник поршня в трех проекциях (для первого варианта выполнения устройства); фиг.18 - второй вариант выполнения устройства (схематичный общий вид); фиг. 19 - поршень в сборе (для второго варианта выполнения устройства); фиг. 20, 21 - фрагменты сборки устройства (в двух разрезах по пироцилиндру); фиг. 22, 23 - возможный вариант исполнения пиротехнической части устройства как синтеза двух предыдущих; фиг. 24 - третий вариант выполнения устройства (схематичный общий вид); фиг.25, 26, 27, 28 - поршень в сборе (два варианта выполнения); 1 - несущая обойма; 2 - замок ремня безопасности; 3 - гибкая тяга; 4 - пиротехнический цилиндр; 5 - поршень с газогенератором ГГ; 6 - основная косоизогнутая пластина; 7 - накладная пластина; 8, 8а - заклепка и отверстия под нее; 9 - опорный ролик; 10 - полость между пластинами; 11, 12 - хвостовик с отверстием для крепления устройства к сидению автомобиля; 13, 14 - отбортовки; 15 - стальной трос; 16 - опорные наконечники; 17 - днище; 18, 19 - отверстия; 20 - пластины для поворота обеих ветвей тяги; 21 - выступы для поддержания пластин; 22 - отверстия пластин несущей обоймы; 23 - выемки пластин; 24 - комбинированный поршень; 25 - сердечник; 26 - оболочка; 27 - просечки; 28 - канавка; 29 - средняя часть сердечника; 30 - выемка; 31 - хвостовая часть сердечника; 32 - овальные отверстия; 33 - канавки; 34 - сепаратор стальных шариков; 35 - вырезы; 36 штепсель; 37 - термосжимающаяся трубка; 38 - раздельная камера сгорания; 39 - днище; 40 - отверстия; 41 - поршень; 42 - сердечник; 43 - трубчатая оболочка; 44 - конусная часть сердечника; 45 - поршень; 46 - каналы; 47 - передняя часть поршня; 48 - штампованный сепаратор; 49 - вырезы; 50 - дно сепаратора; 51, 52 - кольцо; 53 - сепаратор; 54 - гайка.
Первый вариант выполнения устройства (фиг.1) содержит несущую обойму 1, соединенную с замком 2 ремня безопасности, гибкую тягу 3, пиротехнический цилиндр 4, смонтированный в цилиндре поршень 5 с газогенератором ГГ. Несущая обойма (фиг. 2) содержит две косоизогнутые пластины: основная 6 и накладная 7, соединенные между собой (фиг.3) при помощи дистанционной втулки осью-заклепкой 8 с опорным роликом 9 для направления и опоры гибкой тяги 3 внутри полости 10 между пластинами. Отверстия 8а под заклепку 8 выполнены в обеих пластинах соосно. Несущая обойма выполнена с тремя ответвлениями: А - горловина для выхода тяги 3 к замку 2; Б - место закрепления пироцилиндра 4; В - хвостовик 11 с отверстием 12 для крепления устройства к сидению автомобиля. Основная пластина (фиг.4 и 5) выполнена с косым изгибом в двух плоскостях и с радиусом изгибов R. Угол α отгиба хвостовика В выбран в пределах 10-20 градусов. Образованный таким образом наклон внутренней полости обоймы по отношению к продольной вертикальной плоскости салона автомобиля дает возможность вывести тягу 3 замка 2 за край подушки такого сидения, у которого ширина подушки превышает ширину салазок. Вырезы а и c (фиг.4) предусмотрены для стыковки с выступами а' и с' (фиг.6) отбортовок 13 и 14 накладной пластины 7.
Гибкая тяга 3 (фиг. 7) выполнена из стального троса 15 с диаметром, равным 4 мм. Обе ветви L тяги от изгиба для крепления с замком 2 на участке L1 обработаны эпоксидным порошковым покрытием для повышения продольной устойчивости. На концах каждой ветви L предусмотрено при монтаже напрессовать опорные наконечники 16. Пироцилиндр 4 навинчивается или наклепывается на днище 17, которое прикреплено к участку Б при помощи заклепок в отверстиях 18. В днище 17 пироцилиндра 4 выполнены два параллельных отверстия 19, через которые пропущены оба конца троса 15 и на них напрессованы опорные наконечники 16. На выходе гибкой тяги из несущей обоймы 1 к замку 2 в горловине А смонтированы две пластинки 20 (фиг.8, 9 и 10) для поворота обеих ветвей тяги 3 в продольную плоскость автомобиля, примерно на 90 градусов. Пластинки удерживаются при помощи выступов 21, вставляемых в отверстия 22 пластин 6 и 7 несущей обоймы. Оба троса располагаются в выемках 23 обеих пластинок 20. На участке, обращенном к замку 2, гибкая тяга покрыта термоснижающейся трубкой 37. Внутри пироцилиндра 4 смонтирован комплект комбинированного поршня 24 (фиг. 11, 12), состоящий из сердечника 25 (фиг.16, 17) и оболочки 26, внутри которой заделан газогенератор ГГ. Оболочка 26 (фиг.15) закреплена на сердечнике 25 при помощи просечек 27 в канавку 28 или в выемки 28 (фиг.16). Сердечник 25 в своей средней части 29 выполнен конусным, с углом образующей γ, равным преимущественно 8 град, а в передней его части выполнена выемка 30, являющаяся камерой сгорания, которая переходит в выхлопной канал е. Для соединения комплекта поршня 24 с наконечниками 16 концов обеих ветвей гибкой тяги 3 хвостовая часть 31 сердечника 25 выполнена с поперечным сквозным овальным отверстием 32 и с двумя, расположенными с противоположных сторон канавками 33. Ширина овального отверстия 32 соответствует диаметру напрессованных на трос гибкой тяги наконечников, а ширина канавок 33 - толщине троса 15. Юбка 26а оболочки 26, располагающаяся над конусным участком 29 сердечника 2 выполнена в виде сепаратора стальных шариков 34, для чего в юбке образованы вырезы 35, расположенные по периферии симметрично. Ширина каждого выреза d1 соответствует размеру диаметра шарика. Возможно также исполнение вырезов с двойной шириной d2 для установки шариков 34 попарно. Ход защемления шариков составляет не более 6 мм. Отбортовки 26в на оболочке 26 прочно удерживают газогенератор ГГ внутри оболочки. Раздельная установка шариков позволяет сильно повысить эффективность работы шариков в качестве демпфера нагрузок на ремни безопасности. Зажигание газогенератора ГГ предусмотрено электротоком. Соответственный штепсель 36 показан на фиг.1 с электрокабелем, выведенным из пироцилиндра 4 наружу.
Второй вариант выполнения устройства для преднатяга замка ремня безопасности выполнено с раздельной камерой сгорания 38, прикрепляемой к несущей обойме тем же способом, что и в первом варианте. В днище 39 камеры сгорания, совмещенном с продольной осью пироцилиндра 4а, просверлены два параллельных отверстия 40, через которые конец гибкой тяги 3 входит в цилиндр и после напрессовки наконечников 16 соединяется с хвостовиком 31 поршня 41 (фиг.21). Расстояние S (фиг.23) между просверленными отверстиями 40 выбрано в пределах 6-7 мм. В гнезде под газогенератором ГГ имеется достаточное пространство М (фиг. 22) для сгорания заряда, а в боковой стенке камеры сгорания выполнено калиброванное отверстие С для прохода сжатых газов вовнутрь цилиндра 4. Поршень 41 (фиг.19) выполнен с сердечником 42 и трубчатой оболочкой 43, которая имеет аналогичное назначение сепаратора шариков 34. Для этого на юбке оболочки 43 выполнены симметричные вырезы 35. На фиг.30 и 21 показаны фрагменты продольного размера пироцилиндра, поясняющий способ соединения наконечников 16 гибкой тяги 3 с хвостовиком 31 поршня 41 (показан также несколько видоизмененный вариант поршня). Конусная часть 44 сердечника поршня выполнена аналогично первому варианту выполнения устройства. Возможно также комбинированное выполнение устройства (фиг. 22, 23), в котором пиротехнические части первого и второго вариантов выполнения устройства объединены. В комбинированнном варианте целесообразен вариант второго газогенератора ГГ (в отдельно выполненной камере сгорания), который воспламеняется при достижении заданной температуры, развиваемой первым газогенератором ГГ, который поджигается электротоком.
Третий вариант выполнения устройства (фиг.24) аналогичен второму варианту выполнения в части конструкции камеры сгорания 38, которая прикреплена к несущей обойме таким же способом, как и в первых двух вариантах. Поршень 45 (фиг. 25, 26) выполнен с двумя продольными каналами 46, через которые пропущены обе ветви троса 15 гибкой тяги 3, после чего на их концы надеты и запрессованы наконечники 16. Поэтому поршень 45 (или его сердечник) выполнен без хвостовика, как в предыдущих исполнениях. Передняя часть 47 поршня 45 выполнена конусной с уклоном 8 град и на нее надет штампованный сепаратор 48, выполненный в виде чашки с вырезами 49 для сепарации шариков. Дно 50 сепаратора выполнено с двумя соосными каналами 46 отверстиями для прохода через них концевых участков троса 15. Таким образом, сепаратор удерживается в нужном положении наконечниками 16. Для подпорки шариков 34 за ними смонтировано кольцо 51 из пористой резины, а на кольцевой точке в поршне может быть установлено уплотнительное кольцо. Целесообразен также вариант (фиг.27, 28) изготовления сепаратора 53 из композитных материалов. Для удержания газогенератора ГГ в гнезде камеры сгорания 38 как возможный вариант предусмотрена кольцевая гайка 54 с резьбовым соединением. Перечисленные варианты выполнения устройства выполняются с длиной Т тяги замка в соответствии с марками автомобилей. Длина хода Н (максимальное перемещение поршня в цилиндре) может быть достигнута 80-90 мм, в зависимости от состояния ремня безопасности в условиях эксплуатации.
Предложенное устройство для преднатяга замка ремня безопасности технологично в изготовлении и особенно эффективно в аварийной ситуации автомобиля. Применение устройства в составе ремня безопасности обеспечивает создание идеальной системы для спасения жизни и здоровья потребителей.
Использованные источники
1. Патент ЕР 0827882 А1, 1996 г.
2. Патент РФ 2116907, 1997 г.
3. Патент СССР 10935582, 1984 г.
4. Заявка DE 4020600 A1, 1989 г.
5. Патент США 5863009, 1997 г.
6. Заявка ЕР 0557863 А2, 1993 г.
Реферат
Изобретение относится к ремням безопасности, является его составной частью, удерживающей лямку ремня вокруг тела водителя или пассажира транспортного средства. Оно содержит несущую обойму, замок с тягой, пиротехнический цилиндр с поршнем и газогенератором для разгона и последующего торможения поршня с тягой в аварийной ситуации. При быстром перемещении замка в направлении, противоположном действию на него нагрузки растяжения, возможно осуществить предварительный натяг и плотное прилегание лямки ремня за счет своевременности ввода его в действие в начальной стадии столкновения автомобиля с препятствием. Тормоз поршня может быть одновременно демпфером, сглаживающим пик нагрузки на ремне. Поршень выполняют из конусного сердечника с шариками, скрепленного с короткой наружной оболочкой, в юбке которой имеются вырезы, выполняющие роль сепаратора для симметричного распределения шариков. Представлены три варианта выполнения заявляемого устройства. Технический результат заключается в повышении степени безопасности пользователя. 23 з.п. ф-лы, 28 ил.
