HU213281B - Energy transformer for safety retaining systems of passengers of motor-cars - Google Patents

Description

A találmány tárgya energiaátalakító, járműben ülő utasok biztonsági visszatartó rendszeréhez, egy képlékenyen deformálható anyagból készített csőszerű átalakítótesttel és egy ebben elrendezett deformáló szerkezettel, amely egy vonó vagy toló elemmel kapcsolt dugattyúelem kúp- vagy lejtőfelületein szimmetrikusan elrendezett, forgástestekből vagy ékelődő betétekből álló deformáló elemekkel rendelkezik, amelyek a deformáló szerkezetnek a csőszerű átalakítótest hosszirányában való elmozdításakor az átalakítótest falát képlékenyen deformálják.

Az ilyen energiaátalakítók feladata az, hogy járművek ütközésekor csökkentsék az előrebukó bennülő utas biztonsági övén fellépő terhelési csúcsokat. Különösen hatékony egy ilyen energiaátalakító alkalmazása övmegfeszítővel kombinálva, amely megszünteti az öv lazaságát, még mielőtt a jármű utasának előrebukása, előrelendülése 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 A2. Ez az ismert energiaátalakító egy képlékenyen deformálható anyagból készült üreges hengerből áll, amelyben egy rúd van elhelyezve, amely rúd egyik végével kinyúlik a hengerből, míg másik végével egy szabad teret határol, amelyben több gömb alakú görgőtest van elrendezve. A görgőtestek által képzett gyűrű alakú elrendezés átmérője nagyobb, mint a hengerfurat belső átmérője. A henger és a rúd között fellépő nagy húzóterhelés esetén a deformáló elemként szolgáló görgőtestek behatolnak a hengerfal anyagába, ahol hosszanti váj átok létrehozása mellett deformációs munkát végeznek, miáltal nagy energiamennyiségek alakulnak át és az övrendszer terhelési csúcsai lecsökkennek.

Egy ehhez hasonló energiaátalakító ismerhető meg az US-A-5 069 482 számú szabadalmi leírás alapján, ahol deformáló elemként zárógolyókat alkalmaznak egy húzórúd és egy átalakítótestet képező hengeres cső között. Itt is tehát olyan deformáló elemek kerülnek alkalmazásra, amelyek külső alakja részlegesen az átalakítótest alakjához igazodik.

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 megszüntethetek, mivel a deformáló elemek és a hengeres cső közötti érintkezéskor jelentős mértékben lengéseket kiváltó rugalmas deformációk következnek be képlékeny deformációk helyett annak következtében, hogy a deformáló elemek külső alakja jelentős mértékben igazodik a csőszerű átalakítótest belső alakjához.

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 a csőszerű átalakítótestben a deformáló elemeket két hengeres görgő képezi, amelyek a dugattyúelem két, egymáshoz képest szimmetrikusan átellenes oldalán kialakított egy-egy lejtőfelületen hossztengelyeikkel a csőszerű átalakítótest hossztengelyére merőlegesen vannak elrendezve, ahol a hengeres görgőket befogadó csőszerű átalakítótestnek deformálatlan állapotban kör keresztmetszete van.

A kitűzött feladatot egy a bevezetőben vázolt felépítésű energiaátalakítóból kiindulva a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a csőszerű átalakítótestben a deformáló elemeket két hengeres görgő képezi, amelyek a dugattyúelem két, egymáshoz képest szimmetrikusan átellenes oldalán kialakított egy-egy lejtőfelületen hossztengelyeikkel a csőszerű átalakítótest hossztengelyére merőlegesen vannak elrendezve, ahol a hengeres görgőket befogadó csőszerű átalakítótestnek deformálatlan állapotban kör keresztmetszete van.

A találmány szerinti energiaátalakító ezen kiviteli alakja elsősorban egy kb. 5000 és 12000 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 gömb alakú görgötestei. Ily módon ugyanis elkerülhető, hogy az átalakítótest fala először rugalmasan utánengedjen, majd lényegében sokszög alakúvá deformálódj on, mielőtt a deformáló elemek behatolnának az átalakítótest falának anyagába. Megállapítást nyert, hogy az elmozdulási úttól függő erőváltozás hirtelen ingadozásai messzemenően kiküszöbölhetők, ha túlnyomórészt a csőszerű átalakítótest falának képlékeny deformációja lép fel a keresztirányban elrendezett hengeres görgők egyre erősebb beszorulásának hatására, ugyanakkor a rugalmas alakváltozásokat messzemenően megakadályozzuk.

A találmány értelmében célszerű, ha a hengeres görgők mindegyike nyugalmi helyzetben egy a lejtőfelület végén elrendezett, rugalmas anyagból levő lapkán van megtámasztva, ugyanakkor tengelyirányú végeikkel érintkezésben állnak az átalakítótest falával. Ezen kialakítás különösen előnyös kiviteli változata értelmében a lejtőfelületet egy a dugattyúelembe beformázott horony képezi, ahol a horony oldalfelületei a hengeres görgő tengelyirányú homlokfelületeivel a hengeres görgőket a

HU 213 281 Β csőszerű átalakítótest tengelyére keresztirányban központosító módon állnak érintkezésben.

A találmány értelmében előnyös továbbá, ha a hengeres görgők tengelyirányú végeiken palástfelületüktől a homlokfelületükig vezető legömbölyített átmenettel rendelkeznek, ahol ezen lekerekített átmenet sugara kb. 0,5 és 1 mm, előnyösen 0,7 és 0,9 mm.

A találmány egyik további célszerű kiviteli alakjára az jellemző, hogy a csőszerű 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.

Végül ugyancsak célszerű a találmány szerinti energiaátalakító olyan kialakítása, ahol a csőszerű átalakítótest falvastagsága a deformáló szerkezet hatásos elmozdulási irányában olyan mértékben növekszik, amelyet a vonó- vagy tolóelemen keresztül bevezetendő erőknek a deformáló szerkezetátalakítótest belsejében megtett elmozdulási úthosszának függvényében előre definiált változási görbéje határoz meg.

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

A rajzon az 1. ábra egy találmány szerinti energiaátalakító egyik kiviteli alakjának vázlatos részleges hosszmetszete, a 2. ábra az 1. ábra szerinti energiaátalakító keresztmetszete a csőszerű átalakítótest bekövetkezett képlékeny deformációja után, a 2a ábra az 1. és 2. ábra szerinti energiaátalakítóhoz tartozó deformáló szerkezet támlapkájának és hengeres görgőjének perspektivikus nézete, az 3a-3c ábrák az energiaátalakító három lehetséges kiviteli alakját tüntetik fel, a csőszerű átalakítótest különböző kiképzései mellett, míg a 4a-4c ábrák az 3a-3c ábrák szerinti kiviteli alakoknál bekövetkező erőváltozások diagramjait mutatják az elmozdulási úthossz függvényében.

Amint az az 1. és 2. ábrán látható, a találmány szerinti energiaátalakító adott példakénti kiviteli alakjánál egy csőszerű, kör keresztmetszetű 10 átalakítótestben 12 vonóhuzalon egy deformáló szerkezet van elrendezve, amely két, a 12 vonóhuzalon egymás mögött, egymástól adott távolságra rögzített 14, 16 dugattyúelemet, és két 18 hengeres görgőt tartalmaz, amelyek a 14 dugattyúelem két egymással szimmetrikusan átellenben húzódó 20 lejtőfelületére fekszenek fel és nyugalmi helyzetben egy rugalmas anyagból készült 22 támlapkára támaszkodnak a 20 lejtőfelületek végén, miközben tengelyirányú homlokvégeikkel a cső alakú 10 átalakítótest falának belső oldalával érintkeznek. A 14, 16 dugattyúelemek a csőszerű 10 átalakítótestben eltolhatóak.

Egy biztonsági övrendszerben a csőszerű 10 átalakítótest például a járművön van lehorgonyozva és a 12 vonóhuzalhoz van az övzár csatlakoztatva. Az 1. ábrán bemutatott dugattyús-hengeres egység egyidejűleg egy, az övzárhoz kapcsolódó övmegfeszítő pirotechnikai lineáris hajtását 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 csőszerű 10 átalakítótest belsejében eltolódnak, miközben a 12 vonóhuzal és következésképpen a hozzá csatlakoztatott övzár is elmozdul. A bekövetkezett övmegfeszítés után megkezdődik az övrendszer által biztosított jármüutasok előremozdulása, miközben húzóerő hat a 12 vonóhuzalon keresztül az 1. ábra F2 nyila irányában a 14, 16 dugattyúelemekre.

A 18 hengeres görgők, amelyek egyébként az 1. ábrán látható F1 nyíl irányában megengedik a 14,16 dugattyúelemek szabad mozgását, a 22 támlapka által rugalmas felfekvési helyzetben vannak tartva a csőszerű 10 átalakítótest falának belső felületén, viszont kapcsolódásba lépnek ezen fallal, ha az F2 nyíl irányában történik elmozdulás, mivel ilyenkor a 20 lejtőfelületek által kifelé nyomódnak. Ekkor a 18 hengeres görgők folyamatosan növekvő mértékben hatolnak a csőszerű 10 átalakítótest falának anyagába, ami ezen fal képlékeny deformációjához vezet. Ezen képlékeny deformáció utáni állapot látható a 2. ábrán.

Ha a csőszerű 10 átalakítótest falvastagsága állandó, amint azt a 3a ábra mutatja, akkor az F erőnek a 4a ábrán látható diagram által jelzett változása lép fel az s úthossz függvényében. Az F erő az az erő, amelyet a 14, 16 dugattyúelemeknek a 18 hengeres görgőkkel együttes, a csőszerű 10 átalakítótestben való eltolásakor ki kell fejteni, míg az s úthossz ezen 14,16 dugattyúelemeknek a 10 átalakítótest belsejében a 18 hengeres görgőkkel együttes eltolódásának felel meg. Amint az a 4a 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 méltó, hogy az F erő változása messzemenően mentes a csúcsoktól és a mélypontoktól. Ebben a találmány szerinti energiaátalakító alapvetően különbözik a technika állásától, ahol számos egyedi deformáló elem szerepel, amelyek csak csekély mértékben hatolnak be az átalakítótest anyagába. A 3a ábrán bemutatott kiviteli alaknál, ahol a 10 átalakítótest állandó falvastagságú, az F erő csaknem állandó marad, amíg el nem érjük a 10 átalakítótest végütközőjét.

A 3b ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 10 átalakítótest falvastagsága hosszának körülbelül a felén állandó, majd egy 10a szakaszon folyamatosan kb. kétszeres értékűre növekszik, míg végül a 10c szakaszon ismét állandó marad. A 4b ábra mutatja az F erő ennek megfelelő változásait az s úthossz függvényében. Eltérően a 4a 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.

A 3c ábra szerinti kiviteli alaknál a 10 átalakítótest falvastagsága az elejétől a végéig folyamatosan nő. A 4c 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.

HU 213 281 Β

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.

A 2a ábra egy 22 támlapkát és egy 18 hengeres görgőt mutat, amelyek mindegyike a 20 lejtőfelületen van elrendezve. A 20 lejtőfelületet egy a 14 dugattyúelembe beformázott horony képezi. A horony oldalfalai a 18 hengeres görgők mindegyikét egy kedvező, központos nyugalmi helyzetben tartják a deformációs munka kezdetéhez. A terhelési csúcsok kiküszöböléséhez ugyanis fontos, hogy a 18 hengeres görgők egyenletesen és folyamatosan kerüljenek kapcsolódásba a csőszerű 10 átalakítótest belső oldalával.

Egy további optimalizálást azáltal érünk el, hogy a 18 hengeres görgők tengelyirányú homlokvégeiken a palástfelület felé legömbölyített átmenettel vannak ellátva. A legömbölyítési sugár a 10 átalakítótest anyától és méretétől függően kb. 0,7-6,9 mm, előnyösen 0,8 mm. Ezen legömbölyítéssel azt érjük el, hogy a 18 hengeres görgők végeikkel először kíméletesen kerülnek kapcsolódásba a 10 átalakítótest belső oldalával, ahelyett, hogy vágva vagy forgácsolva hatolnának a 10 átalakítótest anyagába.

Claims (7)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Energiaátalakító, járműben ülő utasok biztonsági visszatartó rendszeréhez, egy képlékenyen deformálható anyagból készített csőszerű átalakítótesttel és egy ebben elrendezett deformáló szerkezettel, amely egy vonó- vagy tolóelemmel kapcsolt dugattyúelem kúp- vagy lejtőfelületein szimmetrikusan elrendezett, forgástestekből vagy ékelődő betétekből álló deformáló elemekkel rendelkezik, amelyek a deformáló szerkezetnek a csőszerű átalakítótest hosszirányában való elmozdításakor az átalakítótest falát képlékenyen deformálják, azzal jellemezve, hogy a csőszerű átalakítótestben (10) a deformáló elemeket két hengeres görgő (18) képezi, amelyek a dugattyúelem (14) két, egymáshoz képest szimmetrikusan átellenes oldalán kialakított egy-egy lejtőfelületen (20) hossztengelyeikkel a csőszerű átalakítótest (10) hossztengelyére merőlegesen vannak elrendezve, ahol a hengeres görgőket (18) befogadó csőszerű átalakítótestnek (10) deformálatlan állapotban kör keresztmetszete van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a hengeres görgő (18) mindegyike nyugalmi helyzetben egy a lejtőfelületek (20) végén elrendezett, rugalmas anyagból levő támlapkán (22) van megtámasztva, ugyanakkor tengelyirányú végeikkel érintkezésben állnak az átalakítótest (10) falával.
3. 3. A 2. igénypont szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a lejtőfelületet (20) egy a dugattyúelembe (14) beformázott horony képezi, ahol a horony oldalfelületei a hengeres görgők (18) tengelyirányú homlokfelületeivel a hengeres görgőket (18) a csőszerű átalakítótest (10) tengelyére keresztirányban központosító módon állnak érintkezésben.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a hengeres görgők (18) tengelyirányú végeiken palástfelületüktől a homlokfelületükig vezető legömbölyített átmenettel rendelkeznek, ahol ezen lekerekített átmenet sugara kb. 0,5 és 1 mm, előnyösen 0,7 és 0,9 mm között van.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a csőszerű átalakítótestet (10) egy övmegfeszítő pirotechnikai dugattyús-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).
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a csőszerű átalakítótest (10) falvastagsága a deformáló szerkezet hatásos elmozdulási irányában (F2) olyan mértékben növekszik, amelyet a vonó- vagy tolóelemen keresztül bevezetendő erőnek (F) a deformáló szerkezet átalakítótest (10) belsejében megtett elmozdulási úthosszának (s) függvényében előre definiált változási görbéje határoz meg.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti energiaátalakító, azzal jellemezve, hogy a deformáló szerkezetnek a csőszerű átalakítótestben (10) való elmozdulásakor fellépő, 5000-12000 N tartományba eső nagyságú erők számára van méretezve és főként az övzár és annak a járművön való lehorgonyzási helye közé van beépítve.