УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАТЯЖЕНИЯ РЕМНЯ БЕЗОПАСНОСТИ Российский патент 2000 года по МПК B60R22/46 

Изобретение относится к газодинамическим устройствам, содержащим пиротехнический заряд. Преимущественная область применения - автомобилестроение.

При перевозке людей автомобильным, в основном легковым, транспортом широко используются индивидуальные ремни безопасности. Они предназначены для предупреждения или уменьшения тяжести полученных травм при возникновении на дороге нештатных или аварийных ситуаций, связанных с резким торможением, столкновением и т.п. Конструкции ремней позволяют притянуть водителя или пассажира к сиденью, оставляя для комфорта некоторую свободу перемещения. Однако величина натяжения при этом может оказаться неоптимальной и в аварийных ситуациях повлиять на тяжесть полученных травм.

Для уменьшения тяжести последствий при аварийных ситуациях применяются автоматические системы дополнительного, относительно выбранного, натяжения ремня безопасности, основу которых составляют приводы цилиндропоршневого типа с пиротехническими газогенераторами.

Известен "Натяжитель ремня в системе ремней безопасности автомобиля" /заявка Германии (DE) N 4227822, МПК 5 B 06 R 22/46, 21/26, опубл. 24.02.94/.

Натяжитель содержит приводимый в действие пиротехническим газогенератором цилиндропоршневой линейный привод, расположенный в корпусе с возможностью качания между нерабочим и рабочим положениями. Привод образует с основанием и вставленным в него газогенератором инерционную массу, которая перемещается под действием сил инерции при замедлении автомобиля в положение размыкания. Газогенератор содержит ударный взрыватель. На опорном корпусе шарнирно закреплен нагружаемый пружиной двуплечий рычаг. Пружина выполнена как винтовая и при ходе рычагов создает постоянное нагружающее усилие.

К недостаткам устройства следует отнести:
- недостаточную надежность работы устройства, поскольку в качестве инерционной массы использован непосредственно качающийся цилиндропоршневой привод, имеющий к тому же механические связи с элементами конструкции и ремнем безопасности;
- большие габариты и массу, так как наличие перемещающихся элементов конструкции в салоне транспортного средства требует их размещения в закрытом корпусе;
- недостаточную стабильность горения пиротехнического заряда, а следовательно, и разброс по скорости и усилию натяжения ремня, обусловленные возможным изменением начального объема камеры сгорания вследствие отсутствия фиксации поршня в исходном положении.

Наиболее близким (прототипом) к предлагаемому техническому решению является "Устройство для натяжения ремня безопасности в автомобилях" /заявка Германии (DE) N 4200360, МПК 5 B 06 R 22/46, опубл. 15.07.93/.

Устройство содержит корпус с дном и крышкой, пиротехнический заряд с воспламенителем для его инициирования, тяговое средство (подвижный шток), соединенное с ремнем безопасности и обеспечивающее его натяжение, направляющую трубу, сенсорный узел и ограничитель перемещения поршня.

Пиротехнический заряд и воспламенитель помещены в камеру сгорания с установленным в ней бойком, которая, в свою очередь, размещена в расширительной части направляющей трубы с радиальным смещением относительно ее продольной оси. Тяговое средство соединено с поршнем, перемещающимся в направляющей трубе и приводимым в движение продуктами сгорания пиротехнического заряда. Сенсорный узел, состоящий из стопора, сенсорной пружины и инерционной массы, роль которой выполняет направляющая труба, обеспечивает срабатывание воспламенителя путем деблокировки механизма инициирования при чрезмерном ускорении или торможении автомобиля. Ограничитель перемещения поршня выполнен в форме кольцевого обжатия стенки направляющей трубы и размещен в ее хвостовой части.

Указанному прототипу присущи следующие недостатки:
- пониженная чувствительность, затрудненность регулировки и настройки порога срабатывания устройства на случай аварийной ситуации из-за перпендикулярности направления чувствительной оси сенсорного узла и направления перемещения поршня в направляющей трубе;
- нестабильность горения пиротехнического заряда вплоть до отказа воспламенения, вызванная возможным изменением объема камеры сгорания. Причиной последнего является отсутствие фиксации исходного положения поршня и его произвольное размещение в направляющей трубе в пределах выбранной слабины предварительного натяжения ремня.

Технической задачей является создание устройства, обеспечивающего предупреждение травм или уменьшение их тяжести при дорожно-транспортных происшествиях.

Технический результат заключается в повышении точности задания порога срабатывания и надежности устройства, обеспечивающего дополнительное натяжение ремня безопасности автомобиля при возникновении аварийных ситуаций.

Техническая задача решается следующим образом. Заявляемое устройство содержит корпус с дном и крышкой, расположенные в нем подвижный шток, проходящий герметично через крышку, один конец которого предназначен для соединения с ремнем безопасности, а другой соединен с поршнем, герметично разделяющим внутренний объем корпуса на запоршневое и предпоршневое пространства, пиротехнический заряд с капсюлем-воспламенителем, размещенные в камере сгорания, соединенной с запоршневым пространством, боек, установленный с возможностью взаимодействия с капсюлем-воспламенителем через инерционный сенсорный узел при перегрузке, возникающей вследствие торможения и превышающей заданный уровень, ограничитель перемещения поршня.

Заявляемое устройство отличается от прототипа следующими признаками: ось чувствительности сенсорного узла совмещена с продольной осью подвижного штока, камера сгорания коаксиально размещена в полости поршня, боковая поверхность корпуса снабжена по крайней мере одним сквозным отверстием, обеспечивающим сброс избыточного давления из запоршневого пространства, ограничитель перемещения поршня выполнен в виде кольцевых цилиндроконических канавок, размещенных на внутренней боковой поверхности корпуса с возможностью фиксации исходного и конечного положений поршня лепестками цанги, расположенной на торце поршня со стороны штока.

Торцевая поверхность камеры сгорания со стороны штока выполнена со сквозной перфорацией.

Внутри корпуса перед дном, имеющим сквозное осевое отверстие, установлен демпфер.

Совмещение оси чувствительности сенсорного узла с продольной осью подвижного штока улучшает регулировочные характеристики устройства и повышает точность задания порога чувствительности при аварийной ситуации.

Коаксиальное размещение в полости поршня камеры сгорания с расположенными в ней пиротехническим зарядом и капсюлем-воспламенителем способствует получению стабильных внутрибаллистических параметров при срабатывании пиротехнического заряда и снижает потери при истечении продуктов сгорания из камеры в запоршневое пространство вследствие близости их расположения друг относительно друга.

Снабжение боковой поверхности по крайней мере одним сквозным отверстием обеспечивает стравливание продуктов сгорания заряда, являющихся источником опасности (горячие газы под давлением), из запоршневого пространства в атмосферу по окончании рабочего цикла.

Выполнение ограничителя перемещения поршня в виде кольцевых цилиндроконических канавок, размещенных на внутренней боковой поверхности корпуса, и цанги, расположенной на торце поршня со стороны штока, обеспечивают надежную фиксацию поршня до и после рабочего цикла. Перфорация торцевой поверхности камеры сгорания улучшает газопереток из камеры сгорания в запоршневое пространство и сглаживает пульсации давления в последнем.

Установка демпфера и снабжение дна сквозным осевым отверстием способствуют безударной остановке поршня в корпусе в конце рабочего цикла.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан пример выполнения заявляемого устройства для натяжения ремня безопасности.

В исходном состоянии соединенный с кузовом автомобиля корпус 1 с одной стороны закрыт дном 2, а с другой - герметично крышкой 3.

Подвижный шток 4, проходящий герметично через крышку 3, одним из концов 5 соединен с ремнем безопасности (не показан), а другим 6 - с поршнем 7, герметично разделяющим внутренний объем корпуса 1 на запоршневое 8 и предпоршневое 9 пространства. Пиротехнический заряд 10 с капсюлем-воспламенителем 11 размещены в камере сгорания 12, коаксиально расположенной в полости поршня 7 и соединенной с запоршневым пространством 8 для перетока продуктов горения, причем соединение может быть выполнено с использованием сквозной перфорации 13 на торцевой поверхности камеры сгорания 12 со стороны штока 4. Боек 14, установленный с возможностью взаимодействия с капсюлем-воспламенителем 11 через инерционный сенсорный узел 15 при перегрузке, превышающей заданный уровень при торможении автомобиля, размещен во взведенном состоянии посредством рабочей пружины 16 в направляющем канале 17 сенсорного узла 15. Последний состоит из шарикового стопора 18, блокирующего боек во взведенном состоянии, инерционного груза 19 с кольцевой полостью 20, освобождающего стопор 18, и сенсорной пружины 21, удерживающей груз 19, причем масса инерционного груза 19 и жесткость сенсорной пружины 21 выбраны с учетом обеспечения заданного уровня перегрузки, при которой происходит срабатывание устройства, а ось чувствительности сенсорного узла 15 конструктивно совмещена с продольной осью подвижного штока 4. Ограничитель перемещения поршня выполнен в виде кольцевых цилиндроконических канавок 22 и 23, размещенных на внутренней боковой поверхности корпуса 1 с возможностью фиксации исходного и конечного положений поршня 7 лепестками цанги 24, расположенной на торце поршня 7 со стороны штока 4. Боковая поверхность корпуса 1 снабжена по крайней мере одним сквозным отверстием 25, обеспечивающим сброс избыточного давления из запоршневого пространства 8. Внутри корпуса 1 перед дном 2, выполненным со сквозным осевым отверстием 26, установлен демпфер 27.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении на дороге аварийной ситуации, сопровождающейся резким торможением транспортного средства или столкновением, при которых величина перегрузки превышает заданный уровень и на которую настроен сенсорный узел 15, инерционный груз 19 сжимает сенсорную пружину 21 и перемещается в направлении поршня 7. Шариковый стопор 18 вдвигается в кольцевую полость 20 инерционного груза 19 и деблокирует боек 14, который под действием рабочей пружины 16 накалывает капсюль-воспламенитель 11. Последний инициирует пиротехнический заряд 10, расположенный в камере сгорания 12. Продукты горения по каналам перфорации 13 перетекают в запоршневое пространство 8, при этом постоянство объема камеры сгорания 12 и перфорация 13 обеспечивают стабильные внутрибаллистические параметры работы пиротехнического заряда 10 и плавное (без пульсаций) перетекание продуктов горения. Под действием давления в запоршневом пространстве 8 поршень 7 начинает перемещаться в корпусе 1, обеспечивая через подвижный шток 4 натяжение ремня. Плавный переход поршня 7 из исходного в конечное положение осуществляется за счет перетока воздуха из предпоршневого пространства 9 в атмосферу со скоростью, обеспечиваемой подбором площади сечения сквозного отверстия 26 в дне 2, а его безударная остановка - за счет смятия демпфера 27, установленного перед дном 2. Фиксация поршня 7 в конечном положении производится посредством вхождения лепестков цанги 24 в кольцевую цилиндроконическую канавку 23. После завершения рабочего цикла продукты сгорания пиротехнического заряда 10 стравливаются в атмосферу через по крайней мере одно сквозное отверстие 25 на боковой поверхности корпуса 1.

Результат, который предполагается получить от реализации изобретения, заключается в повышении точности задания порога чувствительности и надежности срабатывания устройства для натяжения ремня безопасности.

Изобретение относится к автомобилестроению, к устройствам газодинамического действия. Устройство содержит корпус с дном и крышкой, расположенные в нем подвижный шток, проходящий герметично через крышку, один конец которого предназначен для соединения с ремнем безопасности, а другой соединен с поршнем, герметично разделяющим объем корпуса на запоршневое и предпоршневое пространства. Пиротехнический заряд с капсюлем-воспламенителем установлен в камере сгорания, коаксиально размещенной в полости поршня и соединенной с запоршневым пространством. Боек установлен с возможностью взаимодействия с капсюлем-воспламенителем через инерционный сенсорный узел при перегрузке, превышающей заданный уровень. Ограничитель перемещения поршня выполнен в виде кольцевых цилиндроконических канавок, размещенных на внутренней боковой поверхности корпуса с возможностью фиксации исходного и конечного положений поршня лепестками цанги, расположенной на торце поршня со стороны штока. Боковая поверхность корпуса снабжена по крайней мере одним сквозным отверстием, обеспечивающим сброс избыточного давления из запоршневого пространства. Ось чувствительности сенсорного устройства совмещена с продольной осью подвижного штока. Технический результат: повышение точности задания порога срабатывания и надежности устройства для натяжения ремня безопасности автомобиля. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для натяжения ремня безопасности, содержащее корпус с дном и крышкой, расположенные в нем подвижный шток, проходящий герметично через крышку, один конец которого предназначен для соединения с ремнем безопасности, а другой соединен с поршнем, герметично разделяющим объем корпуса на запоршневое и предпоршневое пространства, пиротехнический заряд с капсюлем-воспламенителем, размещенными в камере сгорания, соединенной с запоршневым пространством, боек, установленный с возможностью взаимодействия с капсюлем-воспламенителем через инерционный сенсорный узел при перегрузке, превышающей заданный уровень, и ограничитель перемещения поршня, отличающееся тем, что ось чувствительности сенсорного узла совмещена с продольной осью подвижного штока, камера сгорания коаксиально размещена в полости поршня, боковая поверхность корпуса выполнена, по крайней мере, с одним сквозным отверстием, обеспечивающим сброс продуктов сгорания из запоршневого пространства, ограничитель перемещения поршня выполнен в виде кольцевых канавок, размещенных на внутренней боковой поверхности корпуса с возможностью фиксации исходного и конечного положения поршня лепестками цанги, расположенной на торце поршня со стороны штока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торцевая поверхность камеры сгорания со стороны штока выполнена со сквозной перфорацией. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в дне корпуса выполнено сквозное осевое отверстие. 4. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что внутри корпуса перед дном установлен демпфер.