преобразователь энергии в системе безопасности для пассажиров транспортного средства

Формула изобретения

1. Преобразователь энергии в системе безопасности для пассажиров транспортного средства, содержащий трубчатый корпус из пластично-деформируемого материала с заключенным в нем деформационным устройством, к которому подключен орган тяги или орган, нагружаемый толкающим усилием, включающий по крайней мере один элемент деформации, имеющий возможность при смещении деформационного устройства в корпусе преобразователя в определенном направлении действия усилия обеспечить вхождение в зацепление со стенкой корпуса преобразователя, а при последующем передвижении возможность пластической деформации этой стенки, отличающийся тем, что деформационное устройство снабжено пластиной, выполненной с возможностью отклонения между положением покоя, в котором она наклонена к оси корпуса преобразователя энергии, и распрямленным рабочим положением, в котором она зацеплена элементом деформации, выполненным на ее радиальном внешнем конце, с внутренней поверхностью корпуса преобразователя энергии.

2. Преобразователь энергии по п.1, отличающийся тем, что элементы деформации выполнены на противоположных концах пластины, каждый в виде двух расположенных рядом выступов, закругленных на их радиальных концах.

3. Преобразователь энергии по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что элементы деформации на своих кромках, взаимодействующих со стенкой корпуса преобразователя, выполнены со скосом.

4. Преобразователь энергии по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что пластина установлена с возможностью удерживания в положении покоя посредством эластично-деформируемой направляющей, одна плоскость которой наклонена к оси корпуса преобразователя, при котором элементы деформации пластины размещены с возможностью касания стенки корпуса преобразователя энергии.

5. Преобразователь энергии по п.4, отличающийся тем, что он снабжен закрепленными на расстоянии друг от друга на органе тяги или органе, нагружаемом толкающим усилием, двумя профильными элементами, между которыми размещена пластина в положении покоя под углом к оси корпуса преобразователя энергии.

6. Преобразователь энергии по п.5, отличающийся тем, что пластина выполнена с пазом в центре для размещения в нем в рабочем положений пластины центрирующего выступа, выполненного на торцовой поверхности одного из двух поршневых элементов, соответствующего по форме пазу.

7. Преобразователь энергии по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что трубчатый корпус преобразователя энергии представляет собой цилиндр пиротехнического линейного привода типа "поршень/цилиндр" зажима ремня безопасности, а деформационное устройство расположено на поршне этого привода, причем направление действия усилия движения поршня при активации линейного привода противоположно направлению действия усилия линейного привода.

8. Преобразователь энергии по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что толщина стенки трубчатого корпуса преобразователя энергии выполнена увеличивающейся в направлении действия усилия линейного привода.

9. Преобразователь энергии по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что трубчатый корпус преобразователя выполнен прямоугольной формы в поперечном сечении.

10. Преобразователь энергии по одному из пп.1-2, отличающийся тем, что он размещен между замком ремня безопасности и местом его анкерного крепления на транспортном средстве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается преобразователя энергии в системе безопасности для пассажиров автомобиля, с трубчатым корпусом из пластично деформируемого материала и с заключенным в нем деформационным устройством, к которому подключен орган тяги или орган, нагружаемый толкающим усилием, и которое имеет, по крайней мере, один элемент деформации, который при смещении деформационного устройства в корпусе преобразователя в определенном положении входит в зацепление со стенкой корпуса, а при последующем передвижении эту стенку пластично деформирует.

Такой преобразователь энергии предназначен для снятия пики нагрузки в системе ремня безопасности в момент смещения вперед пассажира автомобиля при его столкновении. Применение такого преобразователя энергии особенно эффективно в комбинации с ременным зажимом, устраняющим люфт ремня, прежде чем произойдет начальное перемещение пассажира автомобиля. Для начального перемещения пассажира и одновременно происходящего преобразования энергии образуется в этом случае достаточный участок движения.

Известен преобразователь энергии, который состоит из цилиндра, выполненного из пластично деформируемого материала, где заключен шток, который выступает из цилиндра одним из своих концов, а другим концом отделяет свободное пространство, в котором помещаются несколько роликов фрикционного останова. Внешний диаметр размещения колец, образованный роликами, больше внутреннего диаметра отверстия цилиндра. Под действием высокой тяговой нагрузки между цилиндром и штоком ролики фрикционного останова входят в материал стенки цилиндра, причем работа деформации происходит с образованием продольных канавок, благодаря которым высокий энергетический номинал распадается, а пики нагрузки в ременной системе безопасности снижаются (1).

Ограничение пиковых нагрузок, возникающих в ременной системе, достигаемое с помощью такого преобразователи энергии, значительно влияет на снижение риска травматизма, что может быть доказано замерами нагрузок с помощью, так называемых, датчиков Дюмье. Было установлено, однако, что пики нагрузок в ременной системе безопасности путем такого преобразователя можно, правда, ограничить, но не избежать.

В основе изобретения лежит задача настолько усовершенствовать преобразователь энергии первоначально указанного вида, чтобы и дальше уменьшать и почти устранить пики нагрузки в ременной системе безопасности, так чтобы в ней возникала почти постоянная или же, в желаемой мере, постоянно растущая нагрузка.

Согласно изобретению для решения этой задачи предложено, что деформационное устройство имеет пластину, которая выполнена отклоняющейся между положением покоя, наклоненным против оси корпуса преобразователя, и распрямленным рабочим положением, в котором она приводит в зацепление элементы деформации, образованные на ее радиально внешнем конце, с внутренней стороной корпуса преобразователя.

Эта конструкция изобретения отличается простотой и малыми производственными затратами. Более того, изобретение рассчитано в особенности на силовое ограничение для уровня в пределах от 5000 до 12000 н. Усилия в этом диапазоне возникают на замке ремня; так как усилия на замок передаются по двум частям ременной полосы, а именно: по плечевому ремню и тазобедренному, то там силовой уровень вдвое больше, чем, например, на части ременной полосы между поворотной обшивкой и намоткой ремня. Преобразователь энергий предназначен поэтому в особенности для использования на участке между ременным замком и его анкерным креплением на машине.

Изобретение основывается на знании того, что во избежании пиковых нагрузок в ременной системе безопасности должно быть гарантировано, что трансформация энергии путем пластичной деформации материала корпуса преобразователя будет происходить постоянно и без рывков. Для достижения этого благоприятным является тот вариант, когда элементы деформации глубже входят в материал корпуса преобразователя, чем ролики фрикционного останова известного преобразователя энергии. Тем самым устраняется затем тот факт, что вначале стенка корпуса преобразователя эластично поддается, а затем деформируется, примерно в форме многоугольника, прежде чем элементы деформации войдут в материал стенки корпуса. Было установлено, что резкие колебания зависимых от расстояния силовых процессов в значительной степени предотвращаются, когда появляется преимущественно пластическая деформация стенки трубчатого корпуса преобразователя, а эластичная деформация в большей степени прекращается.

Различные варианты этих обеих форм исполнения указаны в подпунктах формулы изобретения.

Другие признаки и преимущества изобретения видны из следующего описания нескольких вариантов исполнения и их чертежей. На чертеже показаны:

на фиг. 1 продольный разрез преобразователя энергии в соответствии с формой исполнения изобретения; на фиг.2 поперечное сечение фиг.1 преобразователя энергии после произведенной пластической деформации трубчатого корпуса преобразователя; на фиг.3 продольный разрез преобразователя энергии, показанного на фиг.1 и 2, после произведенной пластической деформации трубчатого корпуса преобразователя; на фиг.4 перспективный вид деформационного устройства, выполненного как пластина, с формой исполнения по фиг.1-3; на фиг.5 вариант формы исполнения в соответствии с фиг.1-4, при котором применяется корпус преобразователя прямоугольной формы в поперечном сечении; на фиг.6 преобразователь энергии по первому варианту выполнения его трубчатого корпуса; на фиг.7 преобразователь энергии по второму варианту выполнения его трубчатого корпуса; на фиг.8 преобразователь энергии по третьему варианту выполнения его трубчатого корпуса; на фиг.9, 10, 11 - изображены соответственно диаграммы изменения усилия в зависимости от участка дистанции для форм выполнения трубчатого корпуса преобразователя энергии, изображенных соответственно на фиг.6, 7 и 8.

В трубчатом корпусе преобразователя 10 круглого поперечного сечения на тяговом тросе 12 расположено деформационное устройство, которое содержит два поршневых элемента 14, 16, закрепленных на тяговом тросе друг за другом на расстоянии, пластину 30 и клинообразную направляющую (деталь) 34. Поршневые элементы 14 и 16 в трубчатом корпусе 10 преобразователя выполнены передвижными.

Пластина 30 имеет сделанный по центру паз для прохождения тягового троса 12, а также для приема цилиндрического центрирующего выступа 16а на противоположное лобовой поверхности поршневого элемента 16. С помощью клинообразной направляющей 34 из эластичного материала пластина 30 удерживается в положении покоя, наклоненном к оси трубчатого корпуса преобразователя 10 под углом "альфа" в пределах 30^o, причем своими концами, симметрично расположенными друг против друга, пластина соприкасается с внутренней стороной стежки корпуса 10 преобразователя.

Как видно из фиг.2 и 4, пластина 30 на этих друг другу противолежащих симметрично концах несет по два, расположенных рядом, выступа 30а, которые снабжены скосами 36 на своей стороне, обращенной к поршневому элементу 14. Выступы 30а образуют элементы деформации, причем скосы 36 обеспечивают плавное проникновение (вхождение в материал стенки корпуса 10 преобразователя, не образуя стружки или эффекта резания).

В ременной системе безопасности трубчатый корпус 10 преобразователя закрепляется на автомобиле, например, анкерным способом, а ременный замок соединяется с тяговым тросом 12. Устройство типа поршень/цилиндр, показанное на фиг.1, может одновременно создавать линейный привод ременного зажима, срабатывающего в его замке.

При подобном варианте исполнения поршневой элемент 16 в цилиндре, образованном трубчатым корпусом 10 преобразователя, воздействует давление газов, возникающих посредством пиротехнического газогенератора, так что поршневые элементы 14, 16 перемещаются на фиг.1 в направлении стрелки F1 внутри трубчатого корпуса 10 преобразователя, причем тяговый трос 12, а следовательно, и подсоединенный к нему замок ремня захватываются вместе. При движении поршневых элементов 14, 16 в направлении стрелки F1 на фиг.1 пластина 30 остается в своем наклонном положении покоя.

После произведенного натяжения ремня начинается начальное перемещение пассажира автомобиля, защищенного ременной системой безопасности, причем тяговое усилие (затяжка) производится через тяговый трос 12 в направлении стрелки F2 на поршневые элементы 14, 16 см. фиг.1. Пластина 30, которая своими выступами ЗОа плавно удерживается в опоре на внутренней стороне стенки корпуса 10 преобразователя, выпрямляется и выступами 30а проникает в материал стенки корпуса 10. Фиг.2 и 3 иллюстрируют состояние после произошедшей деформации корпуса 10 преобразователя.

Фиг. 2 и 3 показывают состояние преобразователя энергии после деформации трубчатого корпуса 10, имеющего круглое по форме поперечное сечение.

Особо плоская форма конструкции получается в варианте исполнения, представленная на фиг.5. В этом варианте корпус 10а преобразователя в недеформированном состоянии с прямоугольной формой поперечного сечения выглядит примерно овальным.

Если толщина стенок трубчатого корпуса 10 остается постоянной, как это отображено на фиг.6, то возникает силовой процесс F, отмеченный в диаграмме фиг. 9, зависимый от отрезка дистанции " S ". Усилие F это то самое, которое должно производиться при перемещении поршневых элементов 14, 16 с пластиной 30 в трубчатом корпусе 10 преобразователя, а отрезок дистанции "S" это отрезок перемещения указанных поршневых элементов 14, 16 с пластиной 30 внутри корпуса 10.

Как видно из фиг.9, усилие F повышается от нуля до максимальной величины, которая достигается уже после небольшого отрезка дистанции, имеющегося в распоряжении.

Особо достойно внимания, что диаграмма силовой нагрузки в значительной степени свободна от пиков и спадов. В этом преобразователь энергии согласно изобретению весьма значительно отличается от уровня техники множеством отдельных элементов деформации, которые только в малой степени проникают в материал корпуса 10 преобразователя. В варианте исполнения, представленном на фиг.6, с постоянной толщиной стенки корпуса 10 усилие F остается почти постоянным, пока не будет достигнут конечный упор корпуса 10.

В варианте исполнения, представленном на фиг.7, толщина стенки корпуса 10 преобразователя остается постоянной почти более половины его длины, а затем она постоянно увеличивается на отрезке 10а примерно в два раза, чтобы потом на отрезок 10с оставаться постоянной.

Фиг. 10 показывает соответствующую диаграмму усилия F в зависимости от отрезка дистанции "S". В отличие от фиг.9 усилие Р после прохождения примерно половины отрезка дистанции "S" увеличивается и достигает своего максимального значения не задолго до конца корпуса преобразователя.

В варианте исполнения, представленном на фиг.8, толщина стенки корпуса 10 постоянно увеличивается от его начала до его конца. Фиг.11 показывает соответствующую диаграмму усилия F в зависимости от отрезка дистанции "S". Можно наблюдать, что усилие F вначале увеличивается относительно круто, а затем прогрессивно, чтобы постепенно перейти в максимальное значение в зоне упора в конце корпуса 10 преобразователя.

Путем соответствующего замера толщины стенки корпуса 10 преобразователя по его длине можно получить почти каждую и применимую в определенном случае диаграмму усилия F в зависимости от отрезка дистанции "S". При всех вариантах исполнения оказывается, что силовой процесс полностью свободен от повышенных пиков и спадов, благодаря чему решающим образом предотвращается риск травматизма. 2 4 6 8