Ремень безопасности для пользователей транспортных средств

Ремень безопасности для пользователей транспортных средств

Реферат

 

Использование: на транспорте, в составе средств пассивной безопасности в автомобилях и на самолетах. Сущность изобретения: в ремне безопасности, представляющем собой гибкую ленту, у которой один конец намотан на инерционную катушку подмотки и стопорения, второй конец пропущен через стыковочный замок. Со стороны любого из концов установлено механическое устройство принудительного натяжения, содержащее корпус, рабочую пружину, кинематически соединенную с гибкой лентой, фиксатор исходного состояния рабочей пружины и механизм ее спуска, срабатывающий при воздействии перегрузки. В устройстве принудительного натяжения выполнено дополнительное кинематическое соединение гибкой ленты с фиксатором исходного состояния рабочей пружины. Устройство принудительного натяжения может быть снабжено элементами возврата рабочей пружины в исходное состояние для его повторного использования. Устройство принудительного натяжения может быть выполнено с возможностью коллективного пользования и установлено со стороны стыковочного замка. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области средств обеспечения безопасности пользователей на транспорте, и прежде всего к средствам пассивной безопасности пользователей в автомобилях, а также повышения безопасности полетов авиапассажиров.

Автомобиль и самолет остаются не только самыми распространенными, но и довольно опасными транспортными средствами. Во всем мире активно стремятся уменьшить наносимый ими урон, для чего изыскиваются любые возможности повышения эффективности работы используемых средств обеспечения безопасности.

Известен ремень безопасности, включающий гибкую ленту, инерционную катушку подмотки и стопорения, стыковочный замок и устройство принудительного натяжения, кинематически соединенное с гибкой лентой в инерционной катушке или через стыковочный замок и содержащее корпус, рабочий поршень и пиротехнический заряд с электровоспламенителем. Для обеспечения возможности срабатывания устройства принудительного натяжения в момент аварии транспортного средства этот ремень безопасности эксплуатируется совместно с датчиком аварийной ситуации и источником электрического питания. Датчик аварийной ситуации обязательно должен включать в себя высокочувствительную систему, реагирующую на определенный уровень механической перегрузки. В качестве источника электрического питания может использоваться бортовая аккумуляторная батарея или дополнительный источник электрического тока [1-3] Несмотря на то, что такой ремень безопасности широко эксплуатируется на автомобилях в западных странах, США и Японии, его конструкция имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, наличие в конструкции пиротехнического заряда делает ее не совсем безопасной в служебном обращении и при эксплуатации, особенно в случае разборки механизма неквалифицированными пользователями или детьми. Кроме того, производство пиротехнических зарядов требует больших затрат на обеспечение должного уровня техники безопасности и экологической чистоты.

Во-вторых, необходимость эксплуатации такого ремня безопасности с высокочувствительным датчиком аварийной ситуации не исключает вероятности ложного срабатывания устройства принудительного натяжения при наезде транспортным средством на неровности дорожного покрытия, которые часто имеют место в условиях передвижения по территории России.

В-третьих, этот ремень безопасности не может эксплуатироваться без источника электрического питания. При этом любой используемый источник может существенно влиять на надежность срабатывания ремня безопасности. Если это бортовая аккумуляторная батарея, то она вообще может выйти из строя в момент аварии, не обеспечив ремень безопасности электрическим питанием. В случае применения дополнительного источника электропитания для его размещения на транспортном средстве потребуется наличие соответствующих мест и свободных объемов для проведения монтажных работ.

Известен ремень безопасности, включающий гибкую ленту, инерционную катушку подмотки и стопорения, стыковочный замок и механическое устройство принудительного натяжения, установленное со стороны инерционной катушки или через стыковочный замок и содержащее корпус, рабочую пружину, кинематически соединенную с гибкой лентой, фиксатор исходного состояния рабочей пружины и механизм ее спуска. Фиксатор исходного состояния рабочей пружины в этом устройстве принудительного натяжения кинематически соединен с высокочувствительной механической системой датчика аварийной ситуации, размещенного внутри корпуса устройства принудительного натяжения. Соединение выпол- нено с возможностью автоматического срабатывания механизма спуска рабочей пружины устройства принудительного натяжения в случае воздействия на чувствительную систему датчика аварийной ситуации опасного уровня механической перегрузки. Конструкция этого ремня безопасности выбрана за прототип. Она не содержит пиротехнического заряда и не требует в эксплуатации наличия какого либо источника электрического питания, что придает ей ряд преимуществ по сравнению с конструкцией, упомянутой ранее.

Однако наличие в конструкции устройства принудительного натяжения высокочувствительного датчика аварийной ситуации не исключает вероятности ложного срабатывания такого ремня безопасности при передвижении по неровной дороге. Для условий России комплектовать автомобиль этим ремнем безопасности не целесообразно, так как после ложного срабатывания он не может быть использован повторно с целью обеспечения безопасности в случае реальной аварийной ситуации. По этой же причине он не пригоден для комплектации салонов самолетов с целью повышения безопасности полетов авиапассажиров. В самолетах и автомобилях, эксплуатируемых в условиях бездорожья или с плохим качеством дорожного покрытия, целесообразно устанавливать ремни безопасности с устройством принудительного натяжения многоразового действия, для чего в устройстве должны быть элементы возврата рабочей пружины в исходное состояние.

Кроме того, совместно с ремнями безопасности уже сегодня в ряде стран эксплуатируются надувные подушки безопасности, ложное срабатывание которых недопустимо даже в большей степени. Надувная подушка и ремень безопасности эффективно защищают пользователя при фронтальных и близких к ним столкновениях транспортного средства с препятствием. При боковых ударах и при ударе сзади практически нет смысла задействовать надувную подушку и ремень безопасности, так как в этих случаях под воздействием инерционных сил тело пользователя перемещается в противоположную сторону и указанные средства обеспечения безопасности механически не нагружаются. Для снижения вероятности ложного срабатывания средств обеспечения безопасности при движении транспортного средства по неровной дороге, а также для исключения возможности их задействования при боковых ударах или при ударе сзади широко используется электронная система идентификации аварийной ситуации. Однако в условиях бездорожья и на дорогах с грубым твердым покрытием эта система также малоэффективна. Она приводит к увеличению стоимости транспортного средства, к усложнению и удорожанию его гарантийного обслуживания в связи с необходимостью дорогостоящего оборудования для диагностики текущего состояния используемых средств обеспечения безопасности.

Цель изобретения повышение надежности, исключение возможности ложного срабатывания, снижение себестоимости, обеспечение повторного использования.

Сущность изобретения заключается в том, что в ремне безопасности для пользователей транспортных средств, представляющем собой гибкую ленту, у которой один конец намотан на инерционную катушку подмотки и стопорения, второй конец пропущен через стыковочный замок и со стороны любого из концов установлено механическое устройство принудительного натяжения, содержащее корпус, кинематически соединенную с гибкой лентой рабочую пружину, фиксатор исходного состояния рабочей пружины и механизм ее спуска, срабатывающий при воздействии перегрузки, в устройстве принудительного натяжения выполнено дополнительное кинематическое соединение гибкой ленты с фиксатором исходного состояния рабочей пружины. Устройство принудительного натяжения может быть снабжено элементами возврата рабочей пружины в исходное состояние для его повторного использования. Оно может быть выполнено с возможностью коллективного пользования, при этом оно должно быть установлено со стороны стыковочного замка.

Наличие отличительных от прототипа признаков говорит о соответствии критерию новизны. Благодаря дополнительному кинематическому соединению гибкой ленты с фиксатором исходного состояния рабочей пружины, выполненному в устройстве принудительного натяжения, обеспечивается возможность автоматического срабатывания механизма спуска рабочей пружины при появлении тяги за конец ленты от давления тела пользователя на ремень безопасности в начале процесса воздействия на транспортное средство механической перегрузки, за счет этого достигается надежная работа ремня безопасности именно в тот момент времени, когда этого требует реальная ситуация. В процессе аварии, например при фронтальном ударе транспортного средства о преграду, тело пользователя под действием инерционных сил будет стремиться сохранить направление и скорость движения транспортного средства, имевшие место до удара. Под действием этих сил тело пользователя отклоняется вперед от сиденья. В этом случае требуется срабатывание ремня безопасности. При боковом ударе или при ударе сзади тело пользователя может удерживаться сиденьем. Для этой ситуации срабатывание ремня безопасности не требуется. Однако и в этом случае, особенно при боковом ударе, тело пользователя будет стремиться уйти в какую-либо сторону от сиденья, в результате чего появляется тяга в виде резкого рывка за конец гибкой ленты, кинематически соединенной в устройстве принудительного натяжения с фиксатором исходного состояния рабочей пружины. От этого рывка происходит автоматическое срабатывание механизма спуска рабочей пружины. Если по ходу аварии под действием инерционных сил тело пользователя поджимается к сиденью без какого-либо дополнительного перемещения в ту или иную сторону, то в этом случае тяги за конец гибкой ленты не будет, а значит, и не будет срабатывания механизма спуска рабочей пружины. Из приведенного выше анализа видно, что в этой ситуации срабатывания ремня безопасности как раз и не требуется. Отпадает необходимость в сложной и дорогостоящей системе идентификации аварийной ситуации, так как конструкция данного ремня безопасности сама автоматически обеспечивает его надежную работу в требуемый момент.

Дополнительные элементы возврата рабочей пружины в исходное состояние, выполненные в устройстве принудительного натяжения для его повторного использования, позволяют в процессе изготовления контролировать на срабатывание каждый ремень безопасности, что также обеспечивает повышение надежности работы его конструкции в процессе эксплуатации. Это позволяет использовать данную конструкцию на самолетах для повышения безопасности полетов авиапассажиров. Предполагается в устройстве принудительного натяжения возвращать рабочую пружину в исходное состояние перед каждым взлетом самолета и перед каждой его посадкой.

В самолетах и автомобилях, предназначенных для перевозки не одного, а нескольких пассажиров сразу, целесообразно в составе ремней безопасности иметь устройства принудительного натяжения, выполненные с возможностью коллективного пользования. В устройстве принудительного натяжения рабочая пружина может выполняться усиленной, а корпус снабжается дополнительными элементами подстыковки к одному устройству двух и более пользователей ремнями безопасности. Применение такого устройства принудительного натяжения в ряде случаев позволяет более свободно и рационально разместить ремни безопасности на транспортном средстве.

Совокупность перечисленных отличительных особенностей обеспечивает повышение надежности работы, исключение возможности ложного срабатывания, снижение себестоимости и многократное использование ремней безопасности.

На фиг. 1 изображен ремень безопасности, включающий устройство принудительного натяжения, у которого подстыковка пользователя реализована через жесткие элементы, выполненные сбоку корпуса; на фиг. 2 то же, жесткие элементы подстыковки пользователя выполнены на корпусе, содержащем две части, соединенные между собой при помощи подвижного шарнира; на фиг. 3 то же, подстыковка пользователя выполнена через гибкий трос с дополнительной направляющей опорой.

Ремень безопасности содержит гибкую ленту 1, инерционную катушку 2, стыковочный замок 3 и устройство 4 принудительного натяжения, включающее корпус 5, рабочую пружину 6, фиксатор 7 исходного состояния и механизм 8 спуска. Конец гибкой ленты 1, идущий к стыковочному замку 3, с помощью болта 9 и шайбы 10 жестко соединен с механизмом 8 спуска и через конусную поверхность А имеет кинематическое соединение с фиксатором 7 исходного состояния. Дополнительно в данном устройстве принудительного натяжения под рабочей пружиной 6 установлено опорное кольцо 11, через которое обеспечивается кинематическое соединение пружины 6 с лентой 1, а болтом 9 с шайбой 10 к механизму 8 спуска одновременно закреплен запорный механизм 12. Кроме того через резьбовое отверстие Б в устройстве имеется возможность установки второго стыковочного замка. На транспортном средстве ремень безопасности устанавливается при помощи элементов В, Г, Д.

В составе ремня безопасности могут использоваться гибкая лента 1, инерционная катушка 2 и стыковочный замок 3 любых типов, имеющих соответствующий сертификат. Корпус 5 устройства 4 принудительного натяжения может быть выполнен из легкого металлического сплава или из пластмассы. Рабочая пружина 6 изготавливается из стали, например из проволоки 60 С2А ГОСТ 14963-78. В данном устройстве пружина обеспечивает перемещение стыковочного замка до 80 мм и усилие на начальном участке 2,5-3 кН, а на конечном 1-1,2 кН. Фиксатор исходного состояния 7, механизм спуска 8, болт 9, шайба 10, опорное кольцо 11 и запорный механизм 12, изготавливаются из стальных сплавов.

Ремень безопасности, изображенный на фиг. 2, отличается тем, что корпус входящего в его состав устройства принудительного натяжения 4 выполнен из частей Е и Ж, которые соединены между собой подвижным шарниром И. За счет этого части Е и Ж для удобства пользователя могут быть повернуты под разным углом друг к другу.

Ремень безопасности, изображенный на фиг. 3, отличается тем, что здесь используется гибкий трос К и дополнительная направляющая опора Л, за счет которых упрощается компоновка ремня на транспортном средстве. Трос К выполнен из стальной проволоки, например, из каната ГОСТ 2172-80, опора Л из стальных сплавов.

Предлагаемый ремень безопасности (фиг. 1) работает следующим образом.

После того, как ремень безопасности надет на пользователя, инерционная катушка 2 автоматически следит за прилеганием гибкой ленты 1 к телу пользователя, позволяет выполнять наклоны тела в ту или иную сторону и выбирает слабину прилегания гибкой ленты к телу после выполнения наклонов таким же образом, как это делается в случае применения любых известных конструкций ремней безопасности, имеющих в своем составе инерционную катушку подмотки и стопорения. Точно так же в аварийной ситуации, когда тело пользователя стремится резко уйти в сторону от сиденья, в инерционной катушке 2 происходит стопорение конца гибкой ленты 1. Начиная с этого момента появляется тяга за конец ленты 1, соединенный с устройством принудительного натяжения 4 через стыковочный замок 3 при помощи болта 9 и шайбы 10. По мере увеличения тяги механизм спуска 8 обжимает конусную поверхность А фиксатора 7 исходного состояния. После достижения тяги в пределах 0,05-0,1 кН конусная поверхность А обжимается до такой степени, что освобождается опорное кольцо 11 и рабочая пружина 6 в течение 5-10 мс перемещает стыковочный замок 3 на величину хода до 80 мм. При этом обеспечивается натяжение гибкой ленты 1 с усилием в пределах 0,5-1,5 кН, что соответствует общепринятым нормам. После перемещения стыковочного замка 3 на величину указанного выше хода срабатывает запорный механизм 12, который исключает возможность обратного хода стыковочного замка 3 даже в том случае, если на конце гибкой ленты 1, идущей к устройству принудительного натяжения 4, величина тяги достигает 20 кН.

При аварийных ситуациях, когда тело пользователя удерживается спинкой сиденья и не уходит в какую-либо сторону, на конце ленты 1, соединенном с устройством 4 принудительного натяжения, тяга практически отсутствует, поэтому конусная поверхность А фиксатора 7 исходного состояния механизмом 8 спуска не обжимается. Опорное кольцо 11 не освобождается, и рабочая пружина 6 остается в исходном сжатом состоянии. В этой ситуации срабатывание ремня безопасности не требуется и предложенная конструкция автоматически обеспечивает выполнение этого условия.

Ремни безопасности, представленные на фиг. 2 и 3, работают таким же образом, как изложено выше.

Элементы возврата рабочей пружины в исходное состояние автоматически, например с использованием пневмо- или гидросистемы, или вручную, например с использованием приспособления типа струбцины, расфиксируют запорный механизм 12, после чего под усилием в пределах 3-3,5 кН рабочая пружина 6 может быть возвращена в исходное сжатое состояние.

Ремень безопасности, изображенный на фиг. 1, снабжен устройством принудительного натяжения, у которого через резьбовое отверстие В имеется возможность установки второго стыковочного замка. Такое устройство целесообразно устанавливать на транспортном средстве между двумя сиденьями, расположенными в одном ряду. Это позволяет обслуживать двух пассажиров одним устройством принудительного натяжения.

Ремень безопасности, изображенный на фиг. 2, таким же образом на части Е корпуса устройства 4 принудительного натяжения может иметь два стыковочных замка соответственно для двух соседних пользователей.

У ремня безопасности, изображенного на фиг. 3, через дополнительные гибкие тросы К и направляющие опоры Л имеется возможность подстыковки к одному устройству принудительного натяжения 4 неограниченного количества пользователей.

Формула изобретения

1. РЕМЕНЬ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, представляющий собой гибкую ленту, у которой один конец намотан на инерционную катушку подмотки и стопорения, второй конец пропущен через стыковочный замок и со стороны любого из концов установлено механическое устройство принудительного натяжения, содержащее корпус, рабочую пружину, кинематически соединенную с гибкой лентой, фиксатор исходного состояния рабочей пружины и механизм ее спуска, срабатывающий при воздействии перегрузки, отличающийся тем, что в устройстве принудительного натяжения выполнено дополнительное кинематическое соединение гибкой ленты с фиксатором исходного состояния рабочей пружины.

2. Ремень безопасности по п.1, отличающийся тем, что устройство принудительного натяжения снабжено элементами возврата рабочей пружины в исходное состояние для его повторного использования.

3. Ремень безопасности по пп.1 и 2, отличающийся тем, что устройство принудительного натяжения выполнено с возможностью коллективного пользования и установлено со стороны стыковочного замка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3