ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО РЕМНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60R22/28 

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности пользователя транспортного средства.

Известны демпфирующие устройства, в которых торможение ремней безопасности основано на принципе поверхностного трения тормозных элементов (DE, патент 2431249, кл. A 62 B 35/00, 1982).

Недостатком конструкции является неравномерное рассеивание избыточной энергии пользователя тормозными элементами, по причине зависимости усилия торможения от состояния взаимодействующих поверхностей, которые в процессе эксплуатации подвержены окислению, попаданию влаги, смазки, абразива и пр. Вследствие этого возникают значительные колебания усилий торможения, повышающие нагрузку на пользователя и снижающие степень его безопасности.

Прототипом изобретения является демпфирующее устройство РБ транспортного средства [1] Повышение стабильности усилий торможения РБ в нем достигнуто за счет использования принципа срезания внутренней поверхности корпуса тормозными элементами.

Устройство содержит коробчатый корпус, например, выполненный из алюминиевого сплава. Внутри корпуса размещена подвижная каретка с узлом крепления РБ и тормозными элементами клинового типа. Каждый элемент выполнен в виде ползуна с наклонной опорной поверхностью и снабжен режущей кромкой, взаимодействующей с внутренней поверхностью корпуса.

Наклонные поверхности на каретке и тормозных элементах обеспечивают поперечное перемещение последних на величину, равную глубине резания, при осевом движении каретки. Глубина резания ограничивается осевым ходом ползуна, перемещающегося одновременно по наклонной плоскости до упора в ограничитель. В корпусе каретки перед каждым ползуном выполнен карман для сбора стружки. Каждый ползун поджимается в передний торец пружиной сжатия, чем достигается постоянное взаимодействие режущей кромки с внутренней поверхностью корпуса.

Недостаток прототипа заключается в том, что обеспечение стабильности усилия торможения, то есть демпфирования, определяемое постоянством глубины резания, находится в зависимости от целого ряда размеров, составляющих размерную цель, включающую:
взаимные углы наклона плоскости перемещения ползуна и опорной наклонной плоскости на каретке;
расстояние между внутренними поверхностями корпуса, с которыми взаимодействуют режущие кромки ползунов;
расположение упора ползуна;
расстояние от режущей кромки ползуна до его заднего торца, взаимодействующего с упором;
высоту режущей кромки от опорной наклонной поверхности ползуна.

Вследствие этого при различных вариантах разброса допусков от их промежуточных до крайних значений возникает существенное колебание усилий демпфирования в различных экземплярах изделий, что отражается на степени безопасности пользователя. Ужесточение размеров в целях стабилизации усилия демпфирования повышает стоимость изделий.

Целью изобретения является повышение степени безопасности и снижение стоимости изготовления путем стабилизации усилия торможения РБ за счет постоянства глубины резания и снижения точности изготовления.

Эта цель достигается за счет того, что каждый тормозной элемент выполнен в виде одноплечевого качающегося рычага, ось которого закреплена на каретке, а свободный конец обращен в сторону рабочего движения. Режущая кромка и карман для сбора стружки размещены в средней части рычага. Ограничитель хода рычага расположен между его свободным концом и карманом и выполнен в виде опорной поверхности, которая отстоит от режущей кромки на расстоянии h, равном глубине резания. Пружина сжатия тормозного элемента установлена в гнезде рычага под ограничителем хода. Угол, образованный плоскостью резания и линией, соединяющей режущую кромку с осью качания рычага, выполнен превышающим угол поверхностного трения материалов резца и внутренней поверхности корпуса. Тормозные элементы установлены попарно в одной плоскости перпендикулярно плоскости резания, а их режущие кромки обращены в противоположные стороны.

На фиг. 1 изображена схема демпфирующего устройства; на фиг. 2 то же, разрез; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 схема работы тормозного элемента; на фиг. 5 вид по стрелке Б на фиг. 4.

Демпфирующее устройство РБ транспортного средства (фиг. 1-3) содержит коробчатый корпус 1, выполненный, например, из алюминиевого сплава. Внутри корпуса размещен исполнительный механизм в виде пневмоцилиндра 2, шток которого соединен с подвижной кареткой 4. Ветвь РБ 5, перекинутая через ролик 6, установленный на каретке, закрепляется своим концом 7 в корпусе 1 устройства.

По разные стороны ролика 6 размещаются тормозные элементы 8. Каждый тормозной элемент представляет собой резец в форме одноплечевого рычага (фиг. 4, 5), закрепленного на оси 9 на каретке и обращенного свободным концом в сторону ролика 6 с РБ. В средней части рычага выполнена режущая кромка 10, а перед ней карман 11 для сбора стружки. Между карманом и свободным концом рычага имеется опорная поверхность 12, проходящая под углом к продольной оси рычага, построенным из вершины режущей кромки в направлении свободного конца рычага. Опорная поверхность отстоит от режущей кромки резца на величину h, определяющую глубину резания. Под опорной поверхностью каждого рычага имеется цилиндрическое гнездо 13, в которое устанавливается цилиндрическая пружина сжатия 14 (фиг. 3), расширяющая концы рычага и обеспечивающая постоянное взаимодействие режущей кромки резцов с внутренней поверхностью корпуса.

В целях обеспечения гарантированного врезания режущей кромки резца в материал корпуса угол α, образованный плоскостью резания q и линией, соединяющей режущую кромку с осью качания рычага, выбран в пределах α = 15 ÷ 17^°, что значительно превышает угол поверхностного трения материалов резца и корпуса. Для пары сталь-алюминий угол трения Φ составляет Φ = arctgf = 8^° 30', где f=0,15 коэффициент трения стали по алюминию.

В целях максимального уменьшения влияния трения каретки о корпус под действием составляющей сил резания на усилие демпфирования ремня безопасности режущие элементы установлены попарно в одной плоскости перпендикулярно плоскости резания, а их режущие кромки обращены в противоположные стороны. В этом случае реакция силы резания на каретку будет компенсироваться действием противоположно установленного другого режущего инструмента.

Устройство работает следующим образом.

При столкновении транспортного средства с препятствием, по команде от датчика, каретка 8 перемещается поршнем со штоком в направлении цилиндра и подтягивает РБ, выбирая имеющуюся "слабину". При этом перемещение резцов происходит "по шерсти" без врезания режущей кромки в корпус, что не препятствует перемещению каретки. При обратном ходе каретки, являющемся рабочим движением тормозных элементов, вызванным натяжением РБ инерционными силами массы пользователя, режущие кромки 10 тормозных элементов врезаются во внутреннюю поверхность коробчатого корпуса. При этом резец разворачивается относительно своей оси 9, увеличивая глубину резания до момента, когда опорная поверхность 12 резца не упрется во внутреннюю поверхность корпуса. Дальнейшее движение каретки происходит со стабильной величиной рассеивания избыточной энергии пользователя за счет съема постоянной величины стружки. При этом режущие элементы 8 следует расположить в каретке 4 попарно, одну или несколько пар в плоскости, перпендикулярной плоскости резания, при этом кромки 10 должны быть обращены в противоположные стороны. Такое расположение пары обеспечивает в работе компенсацию реакции силы резания, действующей между кареткой 4 и корпусом 1, и исключает трение каретки 4 о корпус 1, оказывающее влияние на суммарное усилие демпфирования. Таким образом реакции силы резания являются внутренними силами, действующими только на каретку 4.

Достоинство предложенной конструкции заключается в том, что по сравнению с прототипом она обладает более повышенной стабильностью величины рассеивания избыточной энергии пользователя во всех экземплярах изделий, что повышает степень безопасности пользователя и снижает стоимость изготовления.

Это стало возможным за счет того, что глубина срезаемого слоя стружки при торможении движения каретки практически не зависит от колебания размеров корпуса и других параметров. Размещение упора на самом рычаге свело эту зависимость практически до одного размера расстояния от режущей кромки до опорной поверхности упора, а размещение их попарно исключает влияние трения каретки о корпус под действием составляющей сил резания.

Колебания же положения кромки относительно оси качания рычага, выраженное через тангенс малого угла α в пределах разброса допусков в угловой величине составляют не более 0^o33'.

Таким образом, колебания глубины резания, а следовательно, и усилия демпфирования, при обычной точности изготовления деталей в пределах 11-13 квалитетов (5 кл. точности) по сравнению с прототипом меньше как минимум на два порядка.

Использование: изобретение относится к демпфирующим устройствам ремня безопасности транспортного средства и представляет собой средство для обеспечения пассивной безопасности водителей и пассажиров автотранспорта в аварийных ситуациях. Сущность изобретения: в устройстве каждый тормозной элемент выполнен в виде рычага, ось которого закреплена на каретке, а свободный конец обращен в сторону рабочего движения. В средней части рычага находятся режущая кромка и карман для сбора стружки, а свободный конец рычага отстоит от стенки корпуса на расстоянии глубины резания и подпружинен в направлении к ней. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Демпфирующее устройство ремня безопасности транспортного средства, содержащее корпус, подвижную каретку с узлом крепления ремня безопасности, исполнительный механизм, подпружиненные тормозные элементы, отличающееся тем, что в нем каждый тормозной элемент выполнен в виде рычага, ось которого закреплена на каретке, свободный конец обращен в сторону рабочего движения ремня, на рычаге в средней части выполнены режущая кромка и карман для сбора стружки, свободный конец рычага расположен от стенки корпуса, взаимодействующей с режущей кромкой, на расстоянии, равном глубине резания, и подпружинен в направлении к плоскости резания, а угол, образованный плоскостью резания и линией, соединяющей режущую кромку с осью качания рычага, превышает угол поверхностного трения материала режущей кромки и внутренней поверхности корпуса. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тормозные элементы установлены попарно в одной плоскости перпендикулярно плоскости резания, а их режущие кромки обращены в противоположные стороны.