Dây an toàn và bộ căng dây an toàn

Yếu tố cấu trúc phổ biến nhất của hệ thống an toàn thụ động của ô tô là dây an toàn. Việc sử dụng nó làm giảm khả năng và mức độ nghiêm trọng của chấn thương do tác động lên các bộ phận cứng của cơ thể, kính và hành khách khác (được gọi là tác động thứ cấp). Đai an toàn được thắt chặt đảm bảo hoạt động hiệu quả của túi khí.

Theo số điểm gắn, các loại dây an toàn sau được phân biệt: hai-, ba-, bốn-, năm- và sáu điểm.

Dây an toàn hai điểm (hình 1) hiện đang được sử dụng làm dây an toàn trung tâm ở ghế sau của một số ô tô cũ hơn, cũng như trên ghế hành khách trên máy bay. Dây đai an toàn có thể đảo ngược là một dây đai vòng qua eo và được gắn vào cả hai bên của ghế.

Dây đai an toàn ba điểm (hình 2) là loại dây đai an toàn chính và được cài đặt trên tất cả các xe ô tô hiện đại. Đai thắt lưng chéo 3 điểm có hình chữ V giúp phân bổ đều năng lượng của cơ thể chuyển động lên vùng ngực, xương chậu và vai. Volvo giới thiệu dây đai an toàn ba điểm sản xuất hàng loạt đầu tiên vào năm 1959. Hãy coi dây đai an toàn ba điểm của thiết bị là phổ biến nhất.

Dây đai an toàn ba điểm bao gồm một dây vải, một khóa và một bộ căng.

Dây an toàn được làm bằng vật liệu bền và được gắn vào cơ thể bằng các thiết bị đặc biệt ở ba điểm: trên cột, trên ngưỡng cửa và trên một thanh đặc biệt có khóa. Để điều chỉnh dây đai phù hợp với chiều cao của một người cụ thể, nhiều thiết kế cung cấp để điều chỉnh chiều cao của điểm gắn phía trên.

Ổ khóa cố định dây an toàn và được lắp bên cạnh ghế xe. Một lưỡi kim loại có thể di chuyển được làm để kết nối với móc cài của dây đeo. Nhắc nhở về việc phải thắt dây an toàn, thiết kế của khóa bao gồm một công tắc có trong mạch của hệ thống cảnh báo AV. Cảnh báo xảy ra với đèn cảnh báo trên bảng điều khiển và tín hiệu âm thanh. Thuật toán của hệ thống này khác nhau đối với các nhà sản xuất xe hơi khác nhau.

Bộ rút dây cung cấp khả năng tự động cuộn dây đai an toàn và tự động tháo cuộn. Nó được gắn vào thùng xe. Trục quay được trang bị cơ cấu khóa quán tính giúp dừng chuyển động của dây đai trên trục quay trong trường hợp xảy ra tai nạn. Hai phương pháp chặn được sử dụng: do chuyển động (quán tính) của ô tô và do chuyển động của chính dây an toàn. Băng chỉ có thể được kéo ra khỏi trống ống từ từ mà không cần tăng tốc.

Những chiếc xe hiện đại được trang bị dây đai an toàn.

Đai an toàn năm điểm (hình 4) được sử dụng trên ô tô thể thao và để giữ trẻ em trên ghế ô tô trẻ em. Bao gồm hai dây thắt lưng, hai dây đeo vai và một dây đeo chân.

Cơm. 4. Dây nịt năm điểm

Dây đai an toàn 6 điểm có hai dây đai giữa hai chân, mang lại cảm giác vừa vặn an toàn hơn cho người lái.

Một trong những phát triển đầy hứa hẹn là dây an toàn bơm hơi (Hình 5), được bơm đầy khí khi xảy ra tai nạn. Chúng tăng diện tích tiếp xúc với hành khách và do đó, giảm tải cho người đó. Phần bơm hơi có thể là phần vai hoặc phần vai và eo. Các thử nghiệm cho thấy thiết kế dây an toàn này cung cấp thêm khả năng bảo vệ chống va đập bên.

Cơm. 5. Dây an toàn bơm hơi

Ford cung cấp tùy chọn này ở châu Âu cho Ford Mondeo thế hệ thứ tư. Đối với hành khách ở hàng ghế sau, dây an toàn bơm hơi được cài đặt. Hệ thống được thiết kế để giảm chấn thương đầu, cổ và ngực trong trường hợp xảy ra tai nạn cho những người ngồi ở hàng ghế sau, những người thường là trẻ em và người già, những người đặc biệt dễ bị các loại chấn thương này. Trong sử dụng hàng ngày, dây an toàn bơm hơi hoạt động giống như dây an toàn thông thường và tương thích với ghế trẻ em.

Trong trường hợp xảy ra tai nạn, cảm biến xung kích sẽ gửi tín hiệu đến bộ phận điều khiển hệ thống an ninh, bộ phận này sẽ gửi tín hiệu để mở van đóng ngắt của xi lanh carbon dioxide nằm dưới yên xe, van sẽ mở ra và khí đã được trước đó ở trạng thái nén làm đầy đệm đai an toàn. Dây đai triển khai nhanh chóng, phân bổ lực tác động lên bề mặt cơ thể, gấp 40 lần so với dây đai an toàn tiêu chuẩn. Thời gian kích hoạt của dây đai nhỏ hơn XNUMXms.

Với Mercedes-Benz S-Class W222 mới, công ty đang mở rộng các tùy chọn bảo vệ hành khách ngồi sau. Gói PRE-SAFE cho hàng ghế sau kết hợp túi khí trong dây đai an toàn (Beltbag) với túi khí ở hàng ghế trước. Việc sử dụng kết hợp các thiết bị này trong một vụ tai nạn giúp giảm thương tích cho hành khách xuống 30% so với phương án truyền thống. Túi khí của dây đai an toàn là một dây đai an toàn có khả năng bung ra và do đó làm giảm nguy cơ chấn thương cho hành khách khi va chạm trực diện bằng cách giảm tải trọng lên ngực. Ghế ngả được trang bị tiêu chuẩn với một túi khí ẩn dưới lớp bọc của đệm ghế. Đệm như vậy sẽ ngăn hành khách ở tư thế ngả lưng bị trượt dưới dây an toàn trong trường hợp xảy ra tai nạn (còn gọi là "lặn") . Bằng cách này, Mercedes-Benz đã có thể phát triển một chiếc ghế ngả lưng thoải mái mang lại mức độ an toàn cao hơn trong trường hợp xảy ra tai nạn so với một chiếc ghế có tựa lưng được ngả ra bằng cách mở rộng đệm ghế.

Như một biện pháp chống lại việc không sử dụng dây an toàn, dây an toàn tự động đã được đề xuất từ ​​năm 1981 (Hình 6), tự động cố định hành khách khi cửa đóng (động cơ khởi động) và thả hành khách khi cửa mở (động cơ băt đâu dưng). Theo quy luật, chuyển động của đai vai di chuyển dọc theo các cạnh của khung cửa được tự động hóa. Đai được buộc chặt bằng tay. Do sự phức tạp của thiết kế, sự bất tiện khi lên xe, dây an toàn tự động hiện nay trên thực tế không được sử dụng nhiều.

Cơm. 6. Dây đai an toàn tự động

2. Bộ căng dây an toàn

Ví dụ, ở tốc độ 56 km / h, mất khoảng 150 ms kể từ thời điểm va chạm với chướng ngại vật cố định để xe dừng hoàn toàn. Người lái xe và hành khách trên xe không có thời gian để thực hiện bất kỳ hành động nào trong thời gian ngắn như vậy nên họ là những người bị động trong trường hợp khẩn cấp. Trong thời gian này, phải kích hoạt công tắc thắt dây an toàn, túi khí và công tắc ngắt ắc quy.

Trong một vụ tai nạn, dây an toàn phải hấp thụ một mức năng lượng gần bằng động năng của một người rơi từ tầng XNUMX của nhà cao tầng xuống. Do dây an toàn có thể bị nới lỏng, một bộ tăng độ cứng (pretensioner) được sử dụng để bù đắp cho sự nới lỏng này.

Bộ căng đai an toàn sẽ rút dây an toàn trong trường hợp va chạm. Điều này giúp giảm độ chùng của dây an toàn (khoảng trống giữa dây an toàn và cơ thể). Do đó, dây an toàn ngăn cản hành khách di chuyển về phía trước (liên quan đến chuyển động của ô tô).

Xe sử dụng cả đai an toàn chéo và đai cài khóa. Sử dụng cả hai loại cho phép bạn cố định hành khách một cách tối ưu, vì trong trường hợp này, hệ thống sẽ kéo khóa lại, đồng thời thắt chặt các nhánh chéo và bụng của dây an toàn. Trong thực tế, bộ căng của loại đầu tiên chủ yếu được lắp đặt.

Bộ căng đai an toàn giúp cải thiện độ căng và cải thiện khả năng chống trượt của dây đai. Điều này đạt được bằng cách triển khai ngay bộ thắt dây an toàn trong lần va chạm ban đầu. Chuyển động tối đa của người lái xe hoặc hành khách theo hướng về phía trước phải là khoảng 1 cm và thời gian tác động cơ học phải là 5 ms (giá trị lớn nhất 12 ms). Bộ căng đảm bảo rằng phần đai (dài tới 130 mm) được quấn trong gần 13 ms.

Phổ biến nhất là máy uốn dây đai an toàn cơ học (Hình 7).

Cơm. 7. Bộ căng đai an toàn cơ khí: 1 - dây đai an toàn; 2 - bánh xe bánh cóc; 3 - trục của cuộn dây quán tính; 4 - chốt (vị trí đóng); 5 - thiết bị con lắc

Ngoài bộ căng cơ truyền thống, nhiều nhà sản xuất hiện nay đang trang bị cho xe bộ căng pháo hoa (Hình 8).

Cơm. 8. Bộ căng pháo hoa: 1 - dây đai an toàn; 2 - pít tông; 3 - hộp mực bắn pháo hoa

Chúng được kích hoạt khi cảm biến tích hợp của hệ thống phát hiện ra rằng ngưỡng giảm tốc định trước đã bị vượt quá, cho biết thời điểm bắt đầu xảy ra va chạm. Điều này kích hoạt ngòi nổ của hộp pháo hoa. Khi hộp mực nổ, khí được giải phóng, áp suất này sẽ tác động lên pít-tông nối với dây an toàn. Piston chuyển động nhanh dần đều và làm căng dây đai. Thông thường, thời gian đáp ứng của thiết bị không vượt quá 25 ms kể từ khi bắt đầu phóng điện.

Để tránh quá tải cho lồng ngực, các đai này có bộ hạn chế lực căng hoạt động như sau: đầu tiên đạt được tải trọng tối đa cho phép, sau đó một thiết bị cơ học cho phép hành khách di chuyển một khoảng nhất định về phía trước, giữ mức sạc không đổi.

Theo thiết kế và nguyên lý hoạt động, người ta phân biệt các loại bộ căng đai an toàn sau:

• cáp với một ổ đĩa cơ học;
• trái bóng;
• quay;
• cái kệ;
• có thể đảo ngược.

2.1. Bộ căng cáp cho dây đai an toàn

Bộ căng đai an toàn 8 và cuộn dây đai an toàn tự động 14 là các thành phần chính của bộ căng cáp (Hình 9). Hệ thống được cố định chuyển động trên ống bảo vệ 3 trong nắp ổ trục, tương tự như một con lắc thẳng đứng. Một sợi cáp thép 1 được cố định trên piston 17. Cáp được quấn và lắp vào ống bảo vệ trên tang 18 cho cáp.

Mô-đun lực căng bao gồm các phần tử sau:

• cảm biến ở dạng hệ thống "khối lượng lò xo";
• bộ tạo khí 4 với một lượng thuốc phóng pháo hoa;
• piston 1 với cáp thép trong ống.

Nếu sự giảm tốc của ô tô khi va chạm vượt quá một giá trị nhất định, thì lò xo cảm biến 7 bắt đầu nén dưới tác dụng của khối lượng cảm biến. Cảm biến bao gồm giá đỡ 6, bộ tạo khí 4 với điện tích pháo hoa do nó phóng ra, lò xo xung kích 5, pít tông 1 và ống 2.

Cơm. 9. Bộ căng cáp: a - bộ đánh lửa; b - điện áp; 1, 16 - pít tông; 2 - ống; 3 - ống bảo vệ; 4 - bộ tạo khí; 5, 15 - lò xo xung kích; 6 - giá đỡ cảm biến; 7 - lò xo cảm biến; 8 - dây an toàn; 9 - đĩa sốc có chốt chống sốc; 10, 14 - cơ cấu quấn dây đai an toàn; 11 - bu lông cảm biến; 12 - vành bánh răng của trục; 13 - đoạn có răng; 17 - cáp thép; 18 - trống

Nếu giá đỡ 6 đã di chuyển một khoảng cách lớn hơn định mức, bộ tạo khí 4, được giữ cố định bởi bu lông cảm biến 11, sẽ được nhả ra theo hướng thẳng đứng. Lò xo tác động căng thẳng 15 đẩy nó về phía chốt tác động trong tấm va chạm. Khi bộ tạo khí chạm vào bộ tác động, điện tích phao của bộ tạo khí bốc cháy (Hình 9, a).

Lúc này, khí được bơm vào ống 2 và chuyển động của piston 1 bằng dây thép 17 đi xuống (Hình 9, b). Trong chuyển động đầu tiên của dây cáp quấn quanh ly hợp, đoạn răng 13 chuyển động hướng tâm ra ngoài tang trống dưới tác dụng của lực gia tốc và tương tác với vành răng của trục 12 của bộ cuốn dây đai an toàn 14.

2.2. Bộ căng đai bi

Nó bao gồm một mô-đun nhỏ gọn, ngoài khả năng nhận dạng dây đai, còn bao gồm một bộ hạn chế độ căng dây đai (hình 10). Hoạt động cơ học chỉ xảy ra khi cảm biến khóa dây an toàn phát hiện rằng dây an toàn đã được thắt chặt.

Bộ điều chỉnh dây đai an toàn bóng được kích hoạt bởi các quả bóng đặt trong ống 9. Trong trường hợp có va chạm, bộ phận điều khiển túi khí sẽ đốt cháy điện tích 7 (Hình 10, b). Trong bộ căng đai an toàn bằng điện, việc kích hoạt cơ cấu truyền động được thực hiện bởi bộ phận điều khiển túi khí.

Khi điện tích phóng ra được đốt cháy, các khí nở ra làm các quả bóng chuyển động và hướng chúng qua bánh răng 11 vào quả bóng 12 để thu các quả bóng.

Cơm. 10. Bộ căng bóng: a - hình chiếu chung; b - đánh lửa; c - điện áp; 1, 11 - bánh răng; 2, 12 - bóng cho quả bóng; 3 - cơ cấu dẫn động (cơ khí hoặc điện); 4, 7 - phí thuốc phóng pháo hoa; 5, 8 - dây đai an toàn; 6, 9 - ống có bóng; 10 - cuộn dây an toàn

Vì cuộn dây đai an toàn được kết nối chặt chẽ với đĩa xích, nó quay theo các quả bóng và dây đai sẽ rút lại (Hình 10, c).

2.3. Bộ căng đai quay

Hoạt động trên nguyên lý của một cánh quạt. Bộ căng bao gồm rôto 2, kíp 1, cơ cấu truyền động 3 (Hình 11, a)

Ngòi nổ thứ nhất được dẫn động bằng bộ truyền động cơ hoặc điện, trong khi khí nở ra làm quay rôto (Hình 11, b). Kể từ khi rôto được kết nối với trục dây đai, dây an toàn bắt đầu rút lại. Khi đạt đến một góc quay nhất định, rôto sẽ mở kênh phụ 7 đến hộp mực thứ hai. Dưới tác dụng của áp suất làm việc trong buồng số 1, hộp mực thứ hai bắt lửa, do đó rôto tiếp tục quay (Hình 11, c). Khí thải từ buồng số 1 thoát ra qua kênh đầu ra 8.

Cơm. 11. Cơ cấu căng quay: a - hình chiếu chung; b - hoạt động của ngòi nổ thứ nhất; c - hoạt động của ngòi nổ thứ hai; g - hoạt động của quả pháo thứ ba; 1 - mồi câu; 2 - rôto; 3 - cơ cấu dẫn động; 4 - dây an toàn; 5, 8 - kênh đầu ra; 6 - công việc của mồi đầu tiên; 7, 9, 10 - kênh bỏ qua; 11 - sự khởi động của ngòi nổ thứ hai; 12 - buồng số 1; 13 - hiệu suất của mồi thứ ba; 14 - camera số 2

Khi đạt đến kênh phụ 9 thứ hai, hộp mực thứ ba được đánh lửa dưới tác động của áp suất làm việc trong buồng số 2 (Hình 11, d). Rôto tiếp tục quay và khí thải từ buồng số 2 thoát ra ngoài qua cửa ra số 5.

2.4. Vành đai tensioner

Để truyền lực trơn tru cho dây đai, các thiết bị thanh răng và bánh răng khác nhau cũng được sử dụng (Hình 12).

Cơ cấu căng giá hoạt động như sau. Theo tín hiệu của bộ phận điều khiển túi khí, bộ phận kích nổ sẽ bắt lửa. Dưới áp suất của khí sinh ra, piston với thanh răng 8 chuyển động lên, gây ra chuyển động quay của bánh răng 3, ăn khớp với nó. Chuyển động quay của bánh răng 3 được truyền tới bánh răng 2 và 4. Bánh răng 2 được nối cứng với vòng ngoài 7 của ly hợp quá tốc, truyền mômen quay tới trục xoắn 6. ​​Khi vòng 7 quay, các con lăn 5 của ly hợp được được kẹp giữa ly hợp và trục xoắn. Kết quả của sự quay của trục xoắn, dây đai an toàn được kéo căng. Sức căng của dây đai được giải phóng khi piston chạm tới van điều tiết.

Cơm. 12. Bộ căng dây an toàn: a - vị trí bắt đầu; b - phần cuối của lực căng đai; 1 - bộ giảm chấn; 2, 3, 4 - bánh răng; 5 - con lăn; 6 - trục xoắn; 7 - vòng ngoài của ly hợp chạy quá tốc; 8 - piston với giá đỡ; 9 - pháo

2.5 bộ căng đai có thể đảo ngược

Trong các hệ thống an toàn thụ động phức tạp hơn, ngoài bộ nắn dây an toàn hình pháo hoa, bộ nắn dây đai an toàn có thể đảo ngược (Hình 13) với bộ điều khiển và bộ giới hạn lực thắt dây an toàn thích ứng (có thể chuyển đổi.

Mỗi dụng cụ uốn dây đai an toàn có thể đảo ngược được điều khiển bởi một bộ phận điều khiển riêng biệt. Dựa trên các lệnh của bus dữ liệu, bộ điều khiển đai an toàn khởi động các động cơ truyền động được kết nối.

Bộ căng đảo ngược có ba mức lực tác động:

1. nỗ lực thấp - lựa chọn dây an toàn bị chùng xuống;
2. lực trung bình - lực căng riêng phần;
3. cường độ cao - căng đầy.

Nếu bộ phận điều khiển túi khí phát hiện một va chạm trực diện nhỏ mà không cần đến bộ phận tạo hình pháo hoa, nó sẽ gửi tín hiệu đến bộ phận điều khiển bộ phận tạo hình. Chúng ra lệnh cho các dây an toàn được căng hoàn toàn bởi các động cơ truyền động.

Cơm. 13. Dây đai an toàn với bộ tăng đơ có thể đảo ngược: 1 - bánh răng; 2 - móc câu; 3 - dẫn động

Trục động cơ (không được hiển thị trong Hình 13), quay qua một bánh răng, làm quay một đĩa dẫn động được nối với trục dây đai an toàn bằng hai móc có thể thu vào. Dây an toàn quấn quanh trục và thắt chặt.

Nếu trục động cơ không quay hoặc quay nhẹ theo hướng ngược lại, các móc có thể gập vào và nhả trục dây đai an toàn.

Bộ giới hạn lực thắt dây an toàn có thể chuyển đổi được kích hoạt sau khi các dụng cụ tạo hình pháo hoa đã được triển khai. Trong trường hợp này, cơ cấu khóa chặn trục của dây đai, ngăn không cho dây đai bị bung ra do quán tính có thể có của cơ thể hành khách và người lái.