חגורות בטיחות ומותחי חגורות בטיחות

האלמנט המבני הנפוץ ביותר במערכת הבטיחות הפסיבית של המכונית הם חגורות בטיחות. השימוש בו מפחית את הסבירות ואת חומרת הפציעות עקב פגיעות על חלקים קשים של הגוף, הזכוכית ונוסעים אחרים (מה שנקרא פגיעות משניות). חגורות בטיחות מהודקות מבטיחות פעולה יעילה של כריות האוויר.

לפי מספר נקודות החיבור, מבחינים בין סוגי חגורות הבטיחות הבאים: שתיים, שלוש, ארבע, חמש ושש נקודות.

חגורות בטיחות דו-נקודתיות (איור 1) משמשות כיום כחגורת הבטיחות המרכזית במושב האחורי של כמה מכוניות ישנות יותר, וכן במושבי נוסעים במטוסים. חגורת הבטיחות ההפיכה היא חגורת ברכיים העוטפת את המותניים ומוצמדת לשני צידי המושב.

חגורות בטיחות שלוש נקודות (איור 2) הן הסוג העיקרי של חגורות בטיחות ומותקנות בכל המכוניות המודרניות. לחגורת המותניים באלכסון 3 נקודות סידור בצורת V המחלק באופן שווה את האנרגיה של הגוף הנע אל החזה, האגן והכתפיים. וולוו הציגה את חגורות הבטיחות שלוש הנקודות הראשונות בייצור המוני בשנת 1959. שקול את מכשיר חגורות בטיחות שלוש נקודות כמו הנפוצות ביותר.

חגורת הבטיחות שלוש נקודות מורכבת מרצועה, אבזם ומותחן.

חגורת הבטיחות עשויה מחומר עמיד ומוצמדת לגוף בעזרת מכשירים מיוחדים בשלוש נקודות: על העמוד, על הסף ועל מוט מיוחד עם נעילה. כדי להתאים את החגורה לגובה של אדם מסוים, עיצובים רבים מספקים התאמת גובה נקודת ההתקשרות העליונה.

המנעול מאבטח את חגורת הבטיחות ומותקן ליד מושב הבטיחות. לשון מתכת ניתנת להזזה עשויה להתחבר עם סוגר הרצועה. כזכור לצורך בחגורת חגורת בטיחות, עיצוב המנעול כולל מתג הכלול במעגל של מערכת האזעקה AV. אזהרה מתרחשת עם נורית אזהרה על לוח המחוונים ואות קולי. לאלגוריתם הפעולה של מערכת זו יש הבדלים עבור יצרני רכב שונים.

המפשק מספק שחרור מאולץ ופיתול אוטומטי של חגורת הבטיחות. הוא מחובר לגוף המכונית. הסליל מצויד במנגנון נעילה אינרציאלי שעוצר את תנועת החגורה על הסליל במקרה של תאונה. נעשה שימוש בשתי שיטות חסימה: כתוצאה מתנועה (אינרציה) של המכונית וכתוצאה מתנועת חגורת הבטיחות עצמה. ניתן למשוך את הקלטת מתוף הסליל רק לאט, ללא האצה.

מכוניות מודרניות מצוידות בחגורות בטיחות מותחן.

חגורות בטיחות חמש נקודות (איור 4) משמשות במכוניות ספורט ולאבטחת ילדים במושבי ילדים. כולל שתי רצועות מותן, שתי רצועות כתף ורצועת רגל אחת.

אורז. 4. רתמת חמש נקודות

רתמת הבטיחות בעלת 6 הנקודות כוללת שתי רצועות בין הרגליים, המספקות התאמה בטוחה יותר לרוכב.

אחד הפיתוחים המבטיחים הוא חגורות בטיחות מתנפחות (איור 5), שמתמלאות בגז בעת תאונה. הם מגדילים את אזור המגע עם הנוסע ובהתאם מפחיתים את העומס על האדם. החלק המתנפח עשוי להיות חלק כתף או חלק כתף ומותניים. בדיקות מראות שעיצוב חגורת בטיחות זה מספק הגנה נוספת מפני פגיעות צד.

אורז. 5. חגורות בטיחות מתנפחות

פורד מציעה אופציה זו באירופה לדור הרביעי של פורד מונדיאו. לנוסעים בשורה האחורית מותקנות חגורות בטיחות מתנפחות. המערכת נועדה להפחית פציעות ראש, צוואר וחזה במקרה של תאונה עבור נוסעים בשורה האחורית, שהם לרוב ילדים וקשישים, המועדים במיוחד לפציעות מסוג זה. בשימוש יומיומי, חגורות בטיחות מתנפחות פועלות כמו חגורות בטיחות רגילות ומתאימות למושבי ילדים.

במקרה של תאונה, חיישן ההלם שולח אות ליחידת הבקרה של מערכת האבטחה, היחידה שולחת אות לפתיחת שסתום הסגירה של גליל הפחמן הדו חמצני שנמצא מתחת למושב, השסתום נפתח והגז שהיה בעבר במצב דחוס ממלא את כרית חגורת הבטיחות. החגורה מתפרסת במהירות, ומפיצה את כוח הפגיעה על פני הגוף, שהוא פי חמישה יותר מחגורות בטיחות רגילות. זמן ההפעלה של הרצועות הוא פחות מ-40ms.

עם מרצדס בנץ S-Class W222 החדש, החברה מרחיבה את אפשרויות ההגנה על הנוסעים במושב האחורי. חבילת המושב האחורי PRE-SAFE משלבת מותחנים וכרית אוויר בחגורת הבטיחות (Beltbag) עם כריות אוויר במושבים הקדמיים. השימוש המשולב במכשירים אלו בתאונה מפחית את פציעות הנוסעים ב-30% בהשוואה לתכנית המסורתית. כרית האוויר בחגורת הבטיחות היא חגורת בטיחות המסוגלת להתנפח ובכך להפחית את הסיכון לפציעה של נוסעים בהתנגשות חזיתית על ידי הפחתת העומס על החזה. מושב השכיבה מצויד כסטנדרט בכרית אוויר המוסתרת מתחת לריפוד כרית המושב, כרית כזו תמנע מהנוסע בשכיבה להחליק מתחת לחגורת הבטיחות במקרה של תאונה (מה שנקרא "צלילה") . בדרך זו הצליחה מרצדס בנץ לפתח מושב שכיבה נוח המעניק רמת בטיחות גבוהה יותר במקרה של תאונה מאשר מושב שבו משענת הגב על ידי הארכת כרית המושב.

כאמצעי נגד אי שימוש בחגורות בטיחות, מוצעות מאז 1981 חגורות בטיחות אוטומטיות (איור 6), המאבטחות את הנוסע באופן אוטומטי בעת סגירת הדלת (התנעת מנוע) ומשחררות אותו עם פתיחת הדלת (מנוע). התחל הפסק). ככלל, התנועה של חגורת הכתף הנעה לאורך הקצוות של מסגרת הדלת היא אוטומטית. החגורה מהודקת ביד. בשל מורכבות העיצוב, אי הנוחות של כניסה לרכב, חגורות בטיחות אוטומטיות אינן בשימוש כיום.

אורז. 6. חגורת בטיחות אוטומטית

2. מותחני חגורות בטיחות

במהירות של, למשל, 56 קמ"ש, לוקח כ-150 שניות מרגע ההתנגשות במכשול קבוע ועד לעצירה מוחלטת של המכונית. לנהג ולנוסע המכונית אין זמן לבצע פעולות כל כך בפרק זמן כה קצר, ולכן הם משתתפים פסיביים במצב החירום. במהלך תקופה זו, יש להפעיל את מותחני חגורות הבטיחות, כריות האוויר ומתג ביטול הסוללה.

בתאונה, חגורות בטיחות חייבות לספוג רמת אנרגיה השווה בערך לאנרגיה הקינטית של אדם הנופל מהקומה הרביעית של בניין רב קומות. עקב התרופפות אפשרית של חגורת הבטיחות, נעשה שימוש במותחן (מותחן) כדי לפצות על התרופפות זו.

מותחן חגורות הבטיחות מחזיר את חגורת הבטיחות במקרה של התנגשות. זה עוזר להפחית את רפיון חגורת הבטיחות (הרווח בין חגורת הבטיחות לגוף). כך, חגורת הבטיחות מונעת מראש מהנוסע להתקדם (ביחס לתנועת המכונית).

כלי רכב משתמשים גם במותחני חגורות בטיחות באלכסוניים וגם במותחני אבזם. השימוש בשני הסוגים מאפשר לתקן בצורה אופטימלית את הנוסע, שכן במקרה זה המערכת מושכת את האבזם לאחור, ובו זמנית מהדקת את הענפים האלכסוניים והגחונים של חגורת הבטיחות. בפועל מותקנים בעיקר מותחים מהסוג הראשון.

מותחן חגורות הבטיחות משפר את המתח ומשפר את ההגנה מפני החלקת החגורה. הדבר מושג על ידי פריסה מיידית של מותחן חגורות הבטיחות במהלך הפגיעה הראשונית. התנועה המקסימלית של הנהג או הנוסע בכיוון קדימה צריכה להיות כ-1 ס"מ, ומשך הפעולה המכנית צריך להיות 5 ms (ערך מקסימלי 12 ms). המותחן מבטיח שחלק החגורה (עד 130 מ"מ אורך) מתפתל תוך כמעט 13 שניות.

הנפוצים ביותר הם מותחני חגורות בטיחות מכניים (איור 7).

אורז. 7. מותחן חגורות בטיחות מכני: 1 - חגורת בטיחות; 2 - גלגל מחגר; 3 - ציר של סליל האינרציה; 4 - בריח (מצב סגור); 5 - מכשיר מטוטלת

בנוסף למותחנים מכניים מסורתיים, יצרנים רבים מציידים כעת כלי רכב במותחנים פירוטכניים (איור 8).

אורז. 8. מותחן פירוטכני: 1 - חגורת בטיחות; 2 - בוכנה; 3 - מחסנית פירוטכנית

הם מופעלים כאשר החיישן המובנה של המערכת מזהה שחרג מסף האטה שנקבע מראש, מה שמצביע על תחילתה של התנגשות. זה מצית את הנפץ של המחסנית הפירוטכנית. כאשר המחסנית מתפוצצת, משתחרר גז שלחץ שלו פועל על הבוכנה המחוברת לחגורת הבטיחות. הבוכנה זזה במהירות ומתיחה את החגורה. בדרך כלל, זמן התגובה של המכשיר אינו עולה על 25 אלפיות השנייה מתחילת הפריקה.

כדי למנוע עומס יתר על החזה, לחגורות אלו יש מגבילי מתח הפועלים באופן הבא: ראשית, מגיעים לעומס המרבי המותר, ולאחר מכן מכשיר מכני מאפשר לנוסע לנוע מרחק מסוים קדימה, תוך שמירה על רמת הטעינה קבועה.

על פי העיצוב ועקרון הפעולה, נבדלים הסוגים הבאים של מותחני חגורות בטיחות:

• כבל עם כונן מכני;
• כַּדוּר;
• חֲרִיטָה;
• מַדָף;
• הָפִיך.

2.1. מותחן כבלים לחגורת בטיחות

מותחן חגורות הבטיחות 8 וסליל חגורת הבטיחות האוטומטי 14 הם המרכיבים העיקריים של מותחן הכבלים (איור 9). המערכת מקובעת בצורה נעה על צינור המגן 3 בכיסוי המיסב, בדומה למטוטלת אנכית. כבל פלדה 1 קבוע על הבוכנה 17. הכבל מלופף ומותקן על צינור מגן על התוף 18 עבור הכבל.

מודול המתח מורכב מהאלמנטים הבאים:

• חיישנים בצורת מערכת "מסה אביבית";
• מחולל גז 4 עם מטען הנעה פירוטכני;
• בוכנה 1 עם כבל פלדה בצינור.

אם ההאטה של ​​המכונית במהלך התנגשות עולה על ערך מסוים, אז קפיץ החיישן 7 מתחיל להידחס תחת פעולת מסת החיישן. החיישן מורכב מתמיכה 6, מחולל גז 4 עם מטען פירוטכני שנפלט ממנו, קפיץ זעזועים 5, בוכנה 1 וצינור 2.

אורז. 9. מותחן כבלים: א - הצתה; b - מתח; 1, 16 - בוכנה; 2 - צינור; 3 - צינור מגן; 4 - מחולל גז; 5, 15 - קפיץ הלם; 6 - תושבת חיישן; 7 - קפיץ חיישן; 8 - חגורת בטיחות; 9 - צלחת הלם עם סיכת הלם; 10, 14 - מנגנון סלילה של חגורת בטיחות; 11 - בורג חיישן; 12 - שפת הילוכים של הפיר; 13 - קטע שיניים; 17 - כבל פלדה; 18 - תוף

אם התמיכה 6 זזה למרחק גדול מהנורמה, מחולל הגז 4, המוחזק במנוחה על ידי בורג החיישן 11, משתחרר בכיוון האנכי. קפיץ הפגיעה 15 דוחף אותו לעבר סיכת הפגיעה בפלטת הפגיעה. כאשר מחולל הגז פוגע במפגע, מטען המצוף של מחולל הגז מתלקח (איור 9, א).

בשלב זה, הגז מוזרק לצינור 2 ומניע את הבוכנה 1 עם כבל הפלדה 17 למטה (איור 9, ב). במהלך התנועה הראשונה של הכבל הכרוך סביב המצמד, מקטע השיניים 13 נע בצורה רדיאלית החוצה מהתוף תחת פעולת כוח ההאצה ומתחבר עם שפת השיניים של הפיר 12 של מתפתל חגורת הבטיחות 14.

2.2. מותחן חגורת כדור

הוא מורכב ממודול קומפקטי אשר בנוסף לזיהוי חגורה, כולל גם מגביל מתח חגורה (איור 10). הפעלה מכנית מתרחשת רק כאשר חיישן אבזם חגורת הבטיחות מזהה שחגורת הבטיחות מהודקת.

מותחן חגורת הבטיחות הכדורי מופעל על ידי כדורים הממוקמים בצינור 9. במקרה של התנגשות, יחידת בקרת כרית האוויר מציתה את המטען הפולט 7 (איור 10, ב). במותחני חגורות בטיחות חשמליים, הפעלת מנגנון ההנעה מתבצעת על ידי יחידת בקרת כריות האוויר.

כאשר המטען הנפלט מוצת, הגזים המתרחבים מפעילים את הכדורים ומכוונים אותם דרך גלגל השיניים 11 לתוך הבלון 12 כדי לאסוף את הכדורים.

אורז. 10. מותחן כדורים: א - מבט כללי; ב - הצתה; c - מתח; 1, 11 - ציוד; 2, 12 - בלון לכדורים; 3 - מנגנון הנעה (מכני או חשמלי); 4, 7 - מטען דחף פירוטכני; 5, 8 - חגורת בטיחות; 6, 9 - צינור עם כדורים; 10 - מתפתל חגורות בטיחות

מכיוון שגלגלת חגורת הבטיחות מחוברת בצורה נוקשה לגלגל השיניים, היא מסתובבת עם כדורים, והחגורה נסוגה (איור 10, ג).

2.3. מותחן חגורות רוטרי

עובד על העיקרון של רוטור. המותחן מורכב מרוטור 2, נפץ 1, מנגנון הנעה 3 (איור 11, א)

הנפץ הראשון מונע על ידי כונן מכני או חשמלי, בעוד הגז המתפשט מסובב את הרוטור (איור 11, ב). מכיוון שהרוטור מחובר לציר החגורה, חגורת הבטיחות מתחילה להיסוג. בהגיעו לזווית סיבוב מסוימת, הרוטור פותח את תעלת העוקף 7 למחסנית השנייה. תחת פעולת לחץ העבודה בתא מס' 1, המחסנית השנייה נדלקת, שבגללה הרוטור ממשיך להסתובב (איור 11, ג). גזי הפליטה מתא מס' 1 יוצאים דרך תעלת היציאה 8.

אורז. 11. מותחן רוטרי: א - מבט כללי; ב - פעולת הנפץ הראשון; c - פעולת הנפץ השני; ז - פעולת החזיז השלישי; 1 - פיתיון; 2 - רוטור; 3 - מנגנון הנעה; 4 - חגורת בטיחות; 5, 8 - ערוץ פלט; 6 - עבודה של הפיתיון הראשון; 7, 9, 10 - עוקפים ערוצים; 11 - הפעלת הנפץ השני; 12 - תא מס' 1; 13 - ביצוע של הפיתיון השלישי; 14 - מצלמה מספר 2

כאשר מגיעים לערוץ העוקף השני 9, המחסנית השלישית נדלקת תחת פעולת לחץ העבודה בתא מס' 2 (איור 11, ד). הרוטור ממשיך להסתובב וגז הפליטה מתא מס' 2 יוצא דרך יציאה 5.

2.4. מותחן חגורות

להעברת כוח חלקה לחגורה, נעשה שימוש גם במכשירי מתלה שונים (איור 12).

מותחן מתלה פועל באופן הבא. עם האות של יחידת בקרת כריות האוויר, מטען הנפץ נדלק. תחת לחץ הגזים המתקבלים, הבוכנה עם המתלה 8 נעה למעלה, וגורמת לסיבוב של גלגל השיניים 3, המעורב בו. הסיבוב של גלגל השיניים 3 מועבר לגלגלי שיניים 2 ו-4. גלגל השיניים 2 מחובר בצורה נוקשה לטבעת החיצונית 7 של מצמד המעבר, אשר מעבירה מומנט לציר הפיתול 6. כאשר הטבעת 7 מסתובבת, הגלילים 5 של המצמד הם מהודק בין המצמד לציר הפיתול. כתוצאה מסיבוב ציר הפיתול, חגורת הבטיחות מתוחה. מתח הרצועה משתחרר כאשר הבוכנה מגיעה לבולם.

אורז. 12. מותחן חגורות בטיחות: a - עמדת מוצא; ב - סוף מתח החגורה; 1 - בולם זעזועים; 2, 3, 4 - הילוכים; 5 - רולר; 6 - ציר פיתול; 7 - הטבעת החיצונית של מצמד הדריסה; 8 - בוכנה עם מתלה; 9 - חזיז

מותחן חגורות 2.5 הפיך

במערכות בטיחות פסיביות מורכבות יותר, בנוסף למתוחי חגורות בטיחות פירוטכניים, מותחן חגורות בטיחות הפיך (איור 13) עם יחידת בקרה ומגביל כוח חגורת בטיחות אדפטיבי (ניתן להחלפה.

כל מותחן חגורות בטיחות הפיך נשלט על ידי יחידת בקרה נפרדת. בהתבסס על פקודות אפיק נתונים, יחידות הבקרה של מותחן חגורות הבטיחות מפעילות את מנועי ההפעלה המחוברים.

למתחים הפיכים יש שלוש רמות של כוח הפעלה:

1. מאמץ נמוך - בחירת רפיון בחגורת הבטיחות;
2. כוח ממוצע - מתח חלקי;
3. חוזק גבוה - מתח מלא.

אם יחידת בקרת כרית האוויר מזהה התנגשות חזיתית קלה שאינה מצריכה את מותחן הפירוטכני, היא שולחת אות ליחידות הבקרה של מותחן. הם מצווים על חגורות הבטיחות להיות מתוחות במלואן על ידי מנועי ההינע.

אורז. 13. חגורת בטיחות עם מותחן הפיך: 1 - הילוך; 2 - וו; 3 - כונן מוביל

ציר המנוע (לא מוצג באיור 13), מסתובב דרך גלגל שיניים, מסובב דיסק מונע המחובר לציר חגורת הבטיחות על ידי שני ווים נשלפים. חגורת הבטיחות עוטפת את הציר ומתהדקת.

אם גל המנוע אינו מסתובב או מסתובב מעט בכיוון ההפוך, הווים עלולים להתקפל פנימה ולשחרר את מוט חגורת הבטיחות.

מגביל כוח חגורות הבטיחות הניתן להחלפה פועל לאחר הפעלת מותחני הפירוטכניים. במקרה זה, מנגנון הנעילה חוסם את ציר החגורה, ומונע מהחגורה להתפרק עקב האינרציה האפשרית של גופם של הנוסעים והנהג.