HU212756B - Energy transformer for safety retaining systems of passengers of motor-cars - Google Patents

Description

(57) KIVONAT

A találmány tárgya energiaátalakító, járműben ülő utasok biztonsági visszatartó rendszeréhez, egy képlékenyen deformálható anyagból készített csőalakú átalakítótesttel és egy ebben elrendezett deformáló szerkezettel, amelyhez egy vonó- vagy tolóelem van csatlakoztatva és amely legalább egy deformáló elemmel rendelkezik, amely a deformáló szerkezetnek az átalakítótestben meghatározott irányba való elmozdításakor behatol az átalakítótest falába és a további elmozdulás során a falat képlékenyen deformálja.

A találmány lényege az, hogy a deformáló szerkezet egy lapkát (30) tartalmaz, amely egy az átalakítótest (10) hossztengelyéhez képest ferde nyugalmi helyzet és egy felegyenesedett munkahelyzet között elfordítható, mely utóbbiban a lapka (30) sugárirányban külső végein kiképzett deformáló elemek az átalakítótest (10) belső oldalába hatolnak.

I.obm a

CQ

HU 212 756

A leírás terjedelme: 6 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HU 212 756 Β

A találmány tárgya energiaátalakíló, járműben ülő utasok biztonsági visszatartó rendszeréhez, egy képlékenyen deformálható anyagból készített csőalakú átalakítótesttel és egy ebben elrendezett deformáló szerkezettel, amelyhez egy vonó- vagy tolóelem van csatlakoztatva és amely legalább egy deformáló elemmel rendelkezik, amely a deformáló szerkezetnek az átalakítótestben meghatározott irányba való elmozdításakor behatol az átalakítótest falába és a további elmozdulás során a falat képlékenyen deformálja.

Az ilyen energiaátalakítók feladata az, hogy járművek ütközésekor csökkentsék az előrebukó bennülő utas biztonsági övén fellépő terhelési csúcsokat. Különösen hatékony egy ilyen energiaátalakító alkalmazása övfeszítővel kombinálva, amely megszünteti az öv lazaságát, még mielőtt a jármű utasának előrebukása, előrezuhanása megkezdődik. Ily módon az utas előremozdulásához és az egyidejűleg bekövetkező energiaátalakításhoz elegendő elmozdulási úthossz áll rendelkezésre.

Egy ilyen erőkorlátozónak is nevezett energiaátalakítót ismertet az EP 0 422 410 A1. Ez az ismert energiaátalakító egy képlékenyen deformálható anyagból készült hengerből áll, amelyhez egy rúd van elhelyezve, amely rúd egyik végével kinyúlik a hengerből, míg másik végével egy szabad teret határol, amelyben több görgőtest van elrendezve. A görgőtestek által képzett gyűrűalakú elrendezés átmérője nagyobb, mint a hengerfurat belső átmérője. A henger és a rúd között fellépő nagy húzóterhelés esetén a görgőtestek behatolnak a hengerfal anyagába, ahol hosszanti vájatok létrehozása mellett deformációs munkát végeznek, miáltal nagy energiamennyiségek alakulnak át és az övrendszer terhelési csúcsai lecsökkennek.

Az övrendszerben fellépő terhelési csúcsok ilyen energiaátalakítókkal elérhető korlátozása lényegesen csökkenti a sérülési kockázatot, ami a próbabábukon (ún. Dummy-kon) végzett terhelési mérésekkel egyértelműen igazolható. Mindazonáltal megállapítást nyert, hogy bár az övrendszerekben fellépő terhelési csúcsok egy ilyen energiaátalakítóval kétségtelenül korlátozhatók, de nem voltak megszüntethetők.

A találmány által megoldandó feladat a bevezetőben ismertetett elven működő energiaátalakító olyan továbbfejlesztett változatának létrehozása, amely az övrendszer terhelési csúcsait tovább csökkenti és csaknem teljesen megszünteti, úgy hogy az övrendszerben egy közel állandó vagy a kívánt mértékben egyenletesen növekvő terhelés lép fel.

A kitűzött feladatot egy a bevezetőben vázolt felépítésű energiaátalakítóból kiindulva a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a deformáló szerkezet egy lapkát tartalmaz, amely egy az átalakítótest hossztengelyéhez képest ferde nyugalmi helyzet és egy felegyenesedett munkahelyzet között elfordítható, mely utóbbiban a lapka sugárirányban külső végein kiképzett deformáló elemek az átalakítótest belső oldalába hatolnak.

Erre a találmány szerinti kialakításra szerkezeti egyszerűség és csekély gyártási költség jellemző. A találmány szerinti szerkezet egyébként elsősorban egy kb. 5000 és 12 000 N közötti tartományba eső nagyságrendű erő korlátozására van méretezve. Az ilyen nagyságrendű erők az övzáron lépnek fel; mivel az övzámál az erők két hevederszakaszon keresztül, nevezetesen a vállhevederen és a medencehevederen keresztül kerülnek bevezetésre, ezért ott az erőszint kétszer akkora, mint például az övterelő szerelvény és az övfelcsévélő közötti hevederszakaszon. A jelen találmány szerinti energiaátalakító ezért főként az övzár és annak a járművön való lehorgonyzási helye közötti tartományban történő beépítésre illetve felhasználásra van előirányozva.

A találmány alapja az a felismerés, hogy az övrendszerben fellépő terhelési csúcsok kiküszöböléséhez biztosítani kell azt, hogy az átalakítótest anyagának képlékeny deformációja által létrejövő energiaátalakítás egyenletesen és rángatásmentesen történjen. Ennek eléréséhez célszerű, ha a deformáló elemek egyértelműen mélyebben hatolnak be az átalakítótest anyagába, mint az ismert energiaátalakítók görgőtestei. Ily módon ugyanis elkerülhető, hogy az alakítótest fala először rugalmasan utánengedjen, majd lényegében sokszögalakúvá deformálódjon, mielőtt a deformáló elemek behatolnának az átalakítótest falának anyagába. Megállapítást nyert, hogy az elmozdulási úttól függő erőváltozás hirtelen ingadozásai messzemenően kiküszöbölhetők, ha túlnyomórészt a csőalakú átalakítótest falának képlékeny deformációja lép fel, ugyanakkor a rugalmas alakváltozásokat messzemenően megakadályozzuk.

A találmány értelmében célszerű, ha a deformáló elemek a lapka mindegyik oldalán két-két szomszédos, sugárirányú végükön lekerekített nyúlványként vannak kialakítva és azon széleiken, amelyekkel az átalakítótest falába hatolnak, leélezéseléssel vannak ellátva.

Célszerű továbbá, ha a lapka egy rugalmasan deformálható vezetőelem által van nyugalmi helyzetben tartva, amelyben a lapka síkja az átalakítótest hossztengelyéhez képest ferdén van beállítva és deformáló elemei az átalakítótest falával érintkezésben állnak, ugyanakkor a lapka két, egymástól adott távolságban a vonó- vagy tolóelemen rögzített dugattyúelem között van elrendezve.

A lapka célszerűen egy központi nyílással van ellátva, amelybe egy az egyik dugattyúelem szomszédos homlokfelületéről kiálló központosító toldat alakzáróan illeszkedik.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakjánál a csőalakú átalakítótestet egy övmegfeszítő pirotechnikai dugattyús-hengeres lineáris hajtásának hengere képezi és a deformáló szerkezet ezen lineáris hajtás dugattyúján van elrendezve, ahol a dugattyú mozgásának iránya a lineáris hajtás aktiválásakor ellentétes a deformáló szerkezet hatásos elmozdulási irányával.

Egy további kiviteli alakra az jellemző, hogy a csőalakú átalakítótest falvastagsága a deformáló szerkezet hatásos elmozdulási irányában olyan mértékben növekszik, amelyet a vonó- vagy tolóelemen keresztül bevezetendő erőknek a deformáló szerkezet átalakító2

HU 212 756 Β test belsejében megtett elmozdulási úthosszának függvényében előre definiált változási görbéje határoz meg.

A csőalakú átalakítótest adott esetben téglalapalakú keresztmetszettel is kialakítható.

A találmányt részletesebben kiviteli példák kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük.

A rajzon az

1. ábra egy találmány szerinti energiaátalakító vázlatos részleges hosszmetszete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti energiaátalakító keresztmetszete a csőalakú átalakítótest bekövetkezett képlékeny deformációja után, a

3. ábra az 1. és 2. ábra szerinti energiaátalakító vázlatos részleges hosszmetszete, a csőalakú átalakítótest képlékeny deformációja után, a

4. ábra egy az 1-3. ábrák szerinti energiaátalakítóhoz tartozó, lapkaként kialakított deformáló szerkezet perspektivikus nézete, a

4a ábra az 1-4. ábrák szerinti energiaátalakító egyik lehetséges kiviteli változata, amelynél egy keresztmetszetét tekintve téglalapalakú átalakítótest kerül alkalmazásra, az

5a-5c ábrák az energiaátalakító három lehetséges kiviteli alakját tüntetik fel, a csőalakú átalakítótest különböző kiképzései mellett, míg a

6a-6c ábrák az 5a-5c ábrák szerinti kiviteli alakoknál bekövetkező erőváltozások diagramjait mutatják az elmozdulási úthossz függvényében.

Amint az az 1-3. ábrákon látható, a találmány szerinti energiaátalakító adott példakénti kiviteli alakjánál egy csőalakú, körkeresztmetszetű 10 átalakítótestben 12 vonóhuzalon egy deformáló szerkezet van elrendezve, amely két, a 12 vonóhuzalon egymás mögött, egymástól adott távolságra rögzített 14, 16 dugattyúelemet, egy 30 lapkát és egy ékalakú 34 vezetőelemet tartalmaz. A 14, 16 dugattyúelemek a csőalakú 10 átalakítótestben eltolhatóak. A 30 lapka egy a közepén kialakított 32 nyílással van ellátva a 12 vonóhuzal áthaladásához, egyúttal azonban egy a 16 dugattyúelem szemközti homlokfelületéről kiálló hengeres 16a központosító toldat befogadására is szolgál. A rugalmas anyagból készült ékalakú 34 vezetőelem a 30 lapkát egy a csőalakú 10 átalakítótest hossztengelyéhez képest kb. 30°-os a szögben ferdén megdöntött nyugalmi helyzetben tartja, miközben a 30 lapka két, egymással szimmetrikusan átellenes végén érintkezésbe kerül a 10 átalakítótest falának belső oldalával. Amint az a 2. és 4. ábrán látható, a 30 lapka ezen szimmetrikusan átellenes végein két-két szomszédos 30a nyúlvány van kialakítva, amelyek a 14 dugattyúelem felé néző oldalukon 36 leélezéseléssel vannak ellátva. A 30a nyúlványok képezik a deformáló elemeket, ahol a 36 leélezéselések a 10 átalakítótest falának anyagába való, forgácsképződés vagy vágási hatás nélküli kíméletes behatolást biztosítják.

Egy biztonsági övrendszerben a csőalakú 10 átalakítótest például a járműben van lehorgonyozva és a 12 vonóhuzalhoz van az övretesz csatlakoztatva. Az 1. ábrán bemutatott dugattyús-hengeres egység egyidejűleg egy, az övzárhoz kapcsolódó övmegfeszítő pirotechnikai lineáris hajtást is képezheti. Egy ilyen kiviteli alaknál a 16 dugattyúelemre a 10 átalakítótest által képzett hengerben egy pirotechnikai gázgenerátor által előállított gázok nyomása fejti ki hatását, aminek következtében a 14, 16 dugattyúelemek az 1. ábrán látható FI nyíl irányában a csőalakú 10 átalakítótest belsejében eltolódnak, miközben a 12 vonóhuzal és következésképpen a hozzá csatlakoztatott övzár is elmozdul. A 14, 16 dugattyúelemeknek az 1. ábra FI nyila irányában történő elmozdulásakor a 30 lapka megmarad ferde nyugalmi helyzetében. A bekövetkezett övmegfeszítés után megkezdődik az övrendszer által biztosított járműutasok előremozdulása, miközben húzóerő hat a 12 vonóhuzalon keresztül az 1. ábra F2 nyila irányában a 14, 16 dugattyúelemekre. Eközben felegyenesedik a 30 lapka, amely eddig 30a nyúlványaival rugalmasan a 10 átalakítótest falának belső oldalához volt szorítva és ezen 30a nyúlványokkal behatol a 10 átalakítótest falának anyagába. A 2. és 3. ábra a 10 átalakítótest bekövetkezett deformáció utáni állapotát mutatja.

A 2. és 3. ábra az energiaátalakítónak a csőalakú 10 átalakítótest bekövetkezett deformációja utáni állapotát mutatja, ahol a 10 átalakítótest köralakú keresztmetszettel rendelkezik.

Egy különlegesen lapos szerkezeti kialakítást érhetünk el a 4a ábrán bemutatott kiviteli alak segítségével. Itt a 10a átalakítótest deformálatlan állapotban keresztmetszetét tekintve téglalapalakú, míg a bekövetkezett deformáció után megközelítőleg ovális.

Ha a csőalakú 10 átalakítótest falvastagsága állandó, amint azt az 5a ábra mutatja, akkor az F erőnek a 6a ábrán látható diagram által jelzett változása lép fel az s úthossz függvényében. Az F erő az az erő, amelyet a 14, 16 dugattyúelemek a 30 lapkával együttes, a csőalakú 10 átalakítótestben való eltolásakor ki kell fejteni, míg az s úthossz ezen 14, 16 dugattyúelemeknek a 10 átalakítótest belsejében a 30 lapkával együttes eltolódásának felel meg. Amint az az 6a ábrából látható, az F erő O-tól kiindulva folyamatosan növekszik egy maximális értékig, amelyet már a teljes rendelkezésünkre álló úthossz egy töredékrésze után elérünk.

Különösen figyelemre méltók, hogy az F erő változása messzemenően mentes a csúcsoktól és a beugrásoktól. Ebben a találmány szerinti energiaátalakító alapvetően különbözik a technika állásától, ahol számos egyedi deformáló elem szerepel, amelyek csak csekély mértékben hatolnak be a 10 átalakítótest anyagába. Az 5a ábrán bemutatott kiviteli alaknál, ahol a 10 átalakítótest állandó falvastagságú, az F erő csaknem állandó marad, amíg el nem érjük a 10 átalakítótest végütközőjét.

Az 5b ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 10 átalakítótest faivastagsága hosszának körülbelül a felén állandó, majd egy 10b szakaszon folyamatosan kb. kétszeres értékűre növekszik, míg végül a 10c szakaszon ismét állandó marad. A 6b ábra mutatja az F erő ennek megfelelő változásait az s úthossz függvényében. Eltérően a 6a ábrától, itt az F erő kb. a fél s úthossz megtétele után nőni kezd és röviddel a 10 átalakítótest vége előtt éri el maximális értékét.

HU 212 756 Β

Az 5c ábra szerinti kiviteli alaknál a 10 átalakítótest falvastagsága az elejétől a végéig folyamatosan nő. A 6c ábra mutatja az F erő ehhez tartozó lefutását (változását) az s úthossz függvényében. Látható, hogy az F erő kezdetben viszonylag meredeken, majd progresszíven nő, hogy azután fokozatosan elérje maximumát a 10 átalakítótest végütközőjének tartományában.

A 10 átalakítótest falvastagságának a hosszúság menti megfelelő méretezésével az F erő csaknem bármely kívánt és valamely adott alkalmazási esethez legmegfelelőbb változási görbéje az s úthossz függvényében beállítható. Valamennyi kiviteli alaknál látható, hogy az erőváltozási függvény teljesen mentes a csúcsoktól vagy beszakadásoktól, ami a sérülésveszélyt döntő mértékben csökkenti.

Claims (10)

1. Energiaátalakító járműben ülő utasok biztonsági visszatartó rendszeréhez, egy képlékeny deformálható anyagból készített cső alakú átalakítótesttel és egy ebben elrendezett deformáló szerkezettel, amelyhez egy vonóvagy tolóelem van csatlakoztatva és amely legalább egy, a deformáló szerkezet meghatározott irányba való elmozdításakor az alakítótest falába behatoló és a további elmozdulás során azt képlékenyen deformáló elemmel rendelkezik, azzal jellemezve, hogy a deformáló szerkezet egy lapkát (30) tartalmaz, amely egy az átalakítótest (10) hossztengelyéhez képest ferde nyugalmi helyzet és egy a hossztengelyre merőleges, felegyenesedett munkahelyzet között elbillenthető, amely utóbbi helyzetben a lapkán (30) kiképzett, sugárirányban kiálló deformáló elemek az átalakítótest (10) belső oldalába beékelődött állapotban vannak elrendezve.

2. Az 1. igénypont szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a deformáló elemek a lapka (30) két, egymással szimmetrikusan átellenes oldalán kétkét szomszédos, sugárirányú végükön lekerekített nyúlványként (30a) vannak kialakítva.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a deformáló elemeknek az átalakítótest (10) falába hatoló szélei leélezéssel (36) vannak ellátva.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a lapka (30) egy sík mentén egy rugalmasan deformálható vezetőelemre (34) támaszkodik nyugalmi helyzetben, amelyben a lapka (30) támaszkodó síkja az átalakítótest (10) hossztengelyéhez képest ferdén van beállítva és deformáló elemei érintkezésben állnak az átalakítótest (10) falával.

5. A 4. igénypont szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a lapka (30) két, egymástól adott távolságban a vonó- vagy tolóelemen rögzített dugatytyúelem (14, 16) között egy az átalakítótest (10) hossztengelyéhez képest ferde nyugalmi helyzetben van elrendezve.

6. Az 5. igénypont szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a lapka (30) egy központi nyílással (32) van ellátva, amelybe egy az egyik dugattyúelem (16) szomszédos homlokfelületéről kiálló központosító toldat (16a) alakzáróan illeszkedik.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a cső alakú átalakítótestet (10) egy övmegfeszítő pirotechnikai dugatytyús-hengeres lineáris hajtásának hengere képezi és a deformáló szerkezet ezen lineáris hajtás dugattyúján van elrendezve, ahol a dugattyú mozgásának iránya (FI) a lineáris hajtás aktiválásakor ellentétes a deformáló szerkezet hatásos elmozdulási irányával (F2).

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a csőalakú átalakítótest (10) falvastagsága a deformáló szerkezet hatásos elmozdulási irányában (F2) olyan mértékben növekszik, amelyet a vonó- vagy tolóelemen keresztül bevezetendő erők (F) előre definiált változási görbéje határoz meg a deformáló szerkezetnek az átalakítótest (10) belsejében megtett elmozdulási úthossza (s) függvényében.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a cső alakú átalakítótestnek (10a) téglalap alakú keresztmetszete van.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a deformáló szerkezetnek a cső alakú átalakítótestben (10) való elmozdulásakor fellépő, 5000-12 000 N tartományba eső nagyságú erőkre van méretezve és főként az övzár és annak járművön való lehorgonyzási helye közé van beépítve.

HU 212 756 Β Int. Cl.⁶; B 60 R 22/28

HU 212 756 Β Int. Cl.⁶: B 60 R 22/28

5 a. ábra 6a. ábra

5 b. ábra 6 b. ábra