ДАТЧИК ЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1995 года по МПК B60R21/32 

Изобретение относится к обеспечению пассивной безопасности водителей и пассажиров автотранспортных средств при дорожно-транспортных происшествиях (ДТП).

Известен датчик столкновения, предназначенный для приведения в действие защитных средств при определенных, ранее заданных условиях, т.е. скорости столкновения, упруго-пластических характеристик транспортного средства и объекта, с которым происходит столкновение, площади их контакта и т.д. [1]
Недостатком указанных конструкций является неоднозначность порогового значения замедления, при котором срабатывает датчик, и невысокая стабильность сохранения функциональных характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является датчик устройства пассивной безопасности, который выбран в качестве прототипа, в котором имеются электроконтактные упругие элементы с режущими кромками и предусмотрено функциональное звено, снижающее вероятность его срабатывания при вибрационных возбуждениях в широком спектре частот и при ударах с большой амплитудой, но малой длительности. В то же время при возникновении аварии он обеспечивает срабатывание защитных средств через определенный промежуток времени. Решение этой задачи осуществляется устройством типа демпфирующего звена (пневматический демпфер) [2]
Эта конструкция лучше указанных выше, но и она имеет недостатки.

Известный датчик может сработать при воздействии на него серии последовательных ударов с небольшими промежутками между ними, так как демпфер затормаживает быстрое перемещение инерционной массы как при движении ее к упругим контактным элементам, так и в обратном направлении. Скорость возврата инерционной массы очень мала, так как движение происходит под действием относительно небольшой силы от упругой опоры.

Кроме того, конструкция датчика не исключает возникновения резонансных колебаний второй упругой опоры (на ней укреплен цилиндр поршня демпфера) и электроконтактных упругих элементов, что может привести к ложным срабатываниям датчиков. В рассматриваемой конструкции датчика демпфер, выполненный в виде притертых поршня и цилиндра, весьма критичен к величине кольцевого зазора между ними, трудоемок и дорог при изготовлении и будет выходить из строя при попадании в зазор пыли и мелких частиц различного происхождения.

Целью изобретения является улучшение функциональных характеристик и технологичности конструкции датчика столкновения при обеспечении надежной защиты от случайных срабатываний.

Отличие изобретения заключается в том, что в предлагаемом датчике для снижения вероятности случайного срабатывания в корпусе датчика установлена выравнивающая шайба, c которой взаимодейcтвуют электроконтактные упругие элементы, а пневматический демпфер образован подпружиненной опорой, торцем инерционной массы, эластичной мембраной и снабжен клапаном. Подпружиненная опора снабжена отверстием с относительно малым гидравлическим сопротивлением, а дросселирующее отверстие демпфера образовано радиальной канавкой на торце подпружиненной опоры и ограничено стенками указанной канавки и плоскостью клапана, когда он прижат к опоре.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика, все элементы которого находятся в исходном состоянии (действующее на датчик замедление а меньше порогового значения а < а_пор); на фиг. 2 элементы датчика при его срабатывании под действием замедления большой величины и достаточно большой длительности (а > а_пор); на фиг. 3 элементы датчика при его срабатывании под действием замедления, величина которого значительно превышает порог срабатывания и носит импульсный характер (а >> а_пор); на фиг. 4 элементы датчика при движении инерционной массы в исходное состояние под действием ускорения обратного знака и силы пружины упругой опоры; на фиг. 5 разрез А-А на фиг. 1.

Датчик включает в себя корпус 1, инерционную массу 2, подпружиненную опору 3. Подпружиненная опора 3 выполнена с радиальной канавкой 4 небольшого поперечного сечения и с отверстием 5 большого диаметра с малым гидравлическим сопротивлением, эластичную мембрану 6, клапан 7, упругий элемент 8 (пружину) и пружину 9 подпружиненной опоры 3, сила предварительного поджатия которой выбрана существенно больше чем сила поджатия пружины 8, которая определяет порог срабатывания датчика, электроконтактные упругие элементы 10, выравнивающую шайбу 11, шунтирующее сопротивление 12, электрические провода 13 и мягкую подвеску 14. Эластичная мембрана 6 по наружному контуру заделана в подпружиненную опору 3, а по внутреннему контуру в инерционную массу 2.

Направление движения транспортного средства, на котором установлен датчик, показано стрелкой Б. V_и скорость инерционной маccы 2 отноcительно корпуcа 1. V_п cкороcть подпружиненной опоры 3 относительно корпуса 1.

При аварии в момент удара транспортного средства о неподвижное препятствие а > а_пор и в течение достаточно длительного периода времени (например более 10 м/с) корпус 1 затормаживается, а инерционная масса 2, преодолевая силу пружины 8, движется в сторону электроконтактных упругих элементов 10. При этом клапан 7 прижимается к торцу опоры 3 инерционными силами и перепадом давления, после чего воздух имеет возможность перетекать в полость демпфера только через небольшое дроссельное отверстие 4, что приводит к ограничению скорости движения инерционной массы 2 по направлению к электроконтактным упругим элементам 10. Такие параметры демпфера как площадь торца инерционной массы 2, размеры диафрагмы 6 и размер дросселирующего отверстия 4 выбраны такими, чтобы при ударах средней интенсивности (200-250 м/с²) возникающая сила не превышает 20-30% силы поджатия пружины 8. В результате при значительной длительности импульса замедления (более 10 м/с) происходит замыкание электрической цепи и приведение в действие защитного устройства (фиг. 2).

В случае воздействия на датчик ударов такой же или большей (300-350 м/с²) амплитуды, но малой длительности например менее 5 м/с (такие возмущения могут возникать при преодолении железнодорожных переездов, наезде на бордюр, попадании колеса в открытый колодец и т.д.) взаимодействие деталей датчика происходит аналогичным образом). Инерционная масса 2 начинает двигаться, но за время действия импульса не успевает дойти до упругих элементов 10, а приобретенная ею скорость после прекращения действия замедления быстро гасится усилием пружины 8 и главным образом демпфера. После прекращения действия кратковременных ударных перегрузок инерционная масса 2 под действием ускорений обратного знака и силы пружины 8 движется к своему исходному положению, уже не преодолевая сопротивление демпфера, поскольку клапан 7 отходит от торца опоры 3 также под действием ускорений обратного знака и избыточного давления в демпфере (фиг. 4). При этом воздух выходит из полости демпфера практически без сопротивления через отверстие 5 и образовавшуюся кольцевую щель под клапаном 7. Вследствие этого возвращение инерционной массы 2 в исходное положение происходит быстрее. Т.о. датчик не склонен к срабатыванию при воздействии на него серии последовательных ударов или вибрационных возмущений с амплитудами, близкими к порогу срабатывания датчика, даже если он расположен упругими контактными элементами вниз, т.е. при действии на него постоянного замедления в 10 м/с.

При воздействии на датчик замедления высокой интенсивности (а > 300-350 м/с²), характерного для наезда автотранспортного средства на жесткие препятствия при большой начальной скорости, защитные средства должны приводиться в действие как можно быстрее. В то же время из-за повышенной начальной относительной скорости движения инерционной массы в демпфере возникает большое разрежение, отчего на инерционную массу действует значительное тормозное усилие, что могло бы привести к увеличению времени приведения в действие защитного устройства. Такое явление исключается в силу того, что тормозящее усилие демпфера передается подпружиненной опоре 3, которая начинает двигаться совместно с инерционной массой, преодолевая удерживающую силу пружины 9 (фиг. 3). В этом случае инерционная масса замыкает электроцепь значительно быстрее, чем если бы ей пришлось преодолевать полное сопротивление демпфера, сила которого, как известно, пропорциональна скорости движения инерционной массы.

Электроконтактные упругие элементы 10 при сборке прижимают к выравнивающей шайбе 11. Предварительное их поджатие устраняет дребезжание при эксплуатации датчика на транспортном средстве, вибрационно-ударные возмущения которого возникают в широком спектре частот. В свою очередь, шайба 11 не допускает деформации электроконтактных упругих элементов 10 в сторону инерционной массы 2, что может привести к ложным срабатываниям, выравнивает расстояние их до инерционной массы при возникновении разницы в угле загиба в процессе изготовления. Последнее обстоятельство позволяет обеспечить одновременность касания инерционной массы электроконтактных элементов 10, что значительно повышает стабильность порога срабатывания датчика.

Датчик подвергался лабораторно-стендовым испытаниям с оценкой его функциональных свойств. В результате проведенных исследований показаны следующие его преимущества: достигнуто повышение стабильности порога срабатывания; обеспечено сохранение функциональных характеристик датчика при воздействии кратковременных ударов высокой интенсивности и вибрационных возмущений с амплитудой, близкой к порогу срабатывания; исключена возможность возникновения резонансных колебаний электроконтактных упругих элементов, что снижает вероятность ложных срабатываний; повышена технологичность изготовления датчиков при его серийном производстве.

Изобретение предназначено для обеспечения пассивной безопасности водителей и пассажиров при дорожно-транспортных происшествиях. С целью улучшения функциональных характеристик и технологичности конструкции датчика, а также надежности защиты от случайных срабатываний в корпусе 1 датчика установлена выравнивающая шайба, с которой взаимодействуют электроконтактные упругие элементы 10, а пневматический демпфер образован подпружиненной опорой 3, торцом инерционной массы 2, эластичной мембраной 6 и снабжен клапаном 7. Опора 3 снабжена отверстием 5 с относительно малым гидравлическим сопротивлением, а дросселирующее отверстие демпфера образовано радиальной канавкой на торце опоры 3 и ограничено стенками канавки 4 и плоскостью клапана 7, когда он прижат к опоре. 5 ил.

ДАТЧИК ЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий корпус, подпружиненную инерционную массу, электроконтактные упругие элементы с режущими кромками и пневматический демпфер, отличающийся тем, что он снабжен выравнивающей шайбой, установленной с возможностью взаимодействия с электроконтактными упругими элементами, а демпфер образован подпружиненной опорой с отверстием малого гидравлического сопротивления, торцом инерционной массы, эластичной мембраной и снабжен клапаном, при этом дросселирующее отверстие демпфера образовано по крайней мере одной канавкой на торце подпружиненной опоры и плоскостью указанного клапана.