PL170310B1 - Przetwornik energii dla systemu zabezpieczania pasazerów pojazdów PL - Google Patents

Abstract

1. Przetwornik energii dla systemu zabez- pieczania pasazerów pojazdów przed skutkami przyspieszenia ujemnego, skladajacy sie z ruro- wej obudowy z odksztalconego plastycznie materialu oraz z osadzonego w niej urzadzenia odksztalcajacego, polaczonego z elementem napedu liniowego i posiadajacego czlon defor- macyjny wspólpracujacy ze scianka obudowy, znamienny tym, ze urzadzenie odksztalcajace stanowi plytka (30), posiadajaca dwa usytuo- wane na niej przeciwlegle czlony deformacyjne (30a), która w polozeniu spoczynkowym jest pochylona wzgledem osi obudowy (10) przet- wornika, a w polozeniu roboczym ma poloze- nie zblizone do prostopadlego do osi obudowy (10), przy czym zewnetrzny wymiar plytki w obszarze czlonów deformacyjnych (30a) jest wiekszy od srednicy wewnetrzej obudowy (10) przetwornika. Fig. 1 (51) IntCl6 B6GR 22/46 ( 1 2 ) OPIS PATENTOWY ( 1 9 ) PL (11) 170310 ( 1 3 ) B 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik energii dla systemu zabezpieczania pasażerów pojazdów przed skutkami przyśpieszenia ujemnego, składający się z rurowej obudowy przetwornika z odkształcalnego plastycznie materiału oraz z osadzonego w niej urządzenia odkształcającego, połączonego z elementem napędu liniowego i posiadającego człon deformacyjny współpracujący ze ścianką obudowy.

Przetwornik energii tego rodzaju ma za zadanie ograniczenie szczytowych wartości obciążenia w systemie zabezpieczającym podczas przemieszczania się do przodu pasażera pojazdu w przypadku zderzenia pojazdu z przeszkodą. Szczególnie skuteczne jest zastosowanie takiego przetwornika energii w połączeniu z napręzaczem pasowym, który eliminuje luzy pasa przed rozpoczęciem

170 310 przemieszczania się pasażera pojazdu ku przodowi. Dla przemieszczania się pasażera pojazdu ku przodowi i następującego jednocześnie przetwarzania energii pozostaje wówczas do dyspozycji dostateczna droga ruchu.

Tego rodzaju przetwornik energii, nazywany również ogranicznikiem siły, jest opisany w europejskim opisie patentowym nr 0.422.410 Al. Składa się on z cylindra z odkształcalnego plastycznie materiału, w którym osadzony jest drążek, wystający z cylindra na jednym swym końcu oraz ograniczający na swym drugim końcu wolną przestrzeń, w której znajduje się szereg elementów tocznych. Średnica zewnętrzna układu pierścieniowego, utworzonego przez elementy toczne, jest większa od średnicy wewnętrznej otworu cylindra. Przy dużym obciążeniu rozciągającym pomiędzy cylindrem a drążkiem, elementy toczne wchodzą w materiał ścianki cylindra, przy czym wykonywana jest praca odkształcania z jednoczesnym tworzeniem podłużnych rowków, dzięki czemu przetwarzana jest duża energia i ograniczane są szczytowe wartości obciążenia.

Ograniczenie występujących w układzie pasa zabezpieczającego wartości szczytowych obciążenia, osiągane za pomocą takiego przetwornika energii, przyczynia się do znacznego zmniejszenia ryzyka urazów, co można udowodnić na podstawie pomiarów obciążenia na tak zwanych fantomach. Stwierdzono jednak, że szczytowe wartości obciążenia w układzie pasa można wprawdzie ograniczyć za pomocą takiego przetwornika energii, nie da się ich jednak całkowicie wyeliminować.

Celem wynalazku jest takie udoskonalenie przetwornika energii wymienionego na wstępie rodzaju, aby dalej zmniejszyć i niemal całkowicie wyeliminować wartości szczytowe obciążenia, tak, iż w układzie pasa zabezpieczającego występuje obciążenie niemal stałe lub wzrastające w sposób ciągły w żądanym stopniu.

W przetworniku energii według wynalazku urządzenie odkształcające stanowi płytka, posiadająca usytuowane na niej przeciwległe dwa człony deformujące, która to płytka w położeniu spoczynkowym jest pochylona względem osi obudowy przetwornika, a w położeniu roboczym przyjmuje położenie zbliżone do prostopadłego do osi obudowy, przy czym zewnętrzny wymiar płytki w obszarze członów deformacyjnych jest większy od średnicy wewnętrznej obudowy przetwornika.

Korzystnie człony deformacyjne na każdej stronie płytki są utworzone przez dwa sąsiadujące ze sobą występy, zaokrąglone na swych promieniowych końcach i zaopatrzone w skos na swych krawędziach, na których wchodzą one w ściankę obudowy przetwornika.

Korzystnie przetwornik ma odkształcalny sprężyście element prowadniczy, do którego przylega w położeniu spoczynkowym płytka swoją powierzchnią czołową, który to element jest osadzony na elemencie napędu liniowego a jej płaszczyzna zwrócona w stronę płytki jest skośna względem osi obudowy, zaś człony deformacyjne płytki przylegają do ścianki wewnętrznej obudowy.

Płytka urządzenia odkształcającego może być osadzona w pochyłym względem osi obudowy przetwornika położeniu spoczynkowym pomiędzy dwoma elementami tłokowymi, zamocowanymi z wzajemnym odstępem na środku elementu napędu liniowego.

Płytka może być też zaopatrzona w wybranie środkowe, w które wchodzi jako połączenie kształtowe występ centrujący, znajdujący się na sąsiadującej z nim powierzchni czołowej jednego z dwóch elementów tłokowych.

Korzystnie rurową obudowę przetwornika stanowi cylinder pirotechnicznego napędu liniowego tłok-cylinder naprężacza pasa, a urządzenie odkształcające jest umieszczone na tłoku tego napędu liniowego.

Korzystnie grubość ścianki rurowej obudowy przetwornika wzrasta w określonym kierunku w takim stopniu, jaki jest determinowany przez zadany przebieg sił, doprowadzanych za pośrednictwem elementu napędowego, w zależności od drogi ruchu urządzenia odkształcającego wewnątrz obudowy przetwornika.

Korzystnie rurowa obudowa przetwornika ma prostokątny kształt przekroju poprzecznego.

Korzystnie przetwornik energii jest umieszczony pomiędzy zamkiem pasa a jego miejscem zakotwienia w pojeździe.

Rozwiązanie według wynalazku wyróżnia się prostą konstrukcją i niskimi kosztami wytwarzania. Ponadto jest ono zaprojektowane w szczególności do ograniczania siły na poziomie w

170 310 granicach od około 5000 do około 12000 N. Na zamku pasa występują siły w tym zakresie wartości; ponieważ na zamku pasa przyjmowane są siły za pośrednictwem dwóch odcinków pasa, mianowicie odcinka naramiennego i odcinka miednicowego, przeto tam poziom siły jest dwukrotnie większy, niż na przykład na odcinku pasa pomiędzy okuciem w miejscu zmiany kierunku pasa a zwijaczem pasa. Przetwornik energii według wynalazku jest dlatego przeznaczony w szczególności do zastosowania w obszarze pomiędzy zamkiem pasa a jego zakotwieniem w pojeździe.

Wynalazek opiera się na stwierdzeniu, że w celu uniknięcia szczytowych wartości obciążenia w układzie pasa, należy zapewnić, aby przetwarzanie energii następowało w sposób ciągły i wolny od szarpnięć za pomocą plastycznego odkształcania materiału obudowy przetwornika. Aby to osiągnąć, korzystne jest, jeśli człony deformacyjne wnikają w materiał obudowy przetwornika znacznie głębiej niż elementy toczne znanego przetwornika energii. Unika się wówczas tego, ze ścianka obudowy przetwornika cofa się najpierw sprężyście, a następnie odkształca w przybliżeniu wielokątnie, zanim człony deformacyjne wnikną w materiał ścianki obudowy przetwornika. Stwierdzono, ze unika się nagłych wahań zależnego od drogi przebiegu siły, jeśli występuje głównie plastyczne odkształcenie ścianki rurowej obudowy przetwornika, natomiast ograniczane są w dużej mierze odkształcenia sprężyste.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładach wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przetwornik energii w jednej z postaci wykonania, w schematycznym częściowym przekroju podłużnym, fig. 2 - uwidoczniony na fig. 1 przetwornik energii po dokonanym plastycznym odkształceniu jego rurowej obudowy, w przekroju poprzecznym, fig. 3 - uwidoczniony na fig. 1 i 2 przetwornik energii po dokonanym plastycznym odkształceniu jego rurowej obudowy, w schematycznym częściowym przekroju podłużnym, fig. 4 - wykonane w postaci płytki urządzenie odkształcające w postaci wykonania według fig. 1-3, w widoku perspektywicznym, fig. 4a - odmianę postaci wykonania według fig. 1-4, w której stosuje się prostokątną w przekroju poprzecznym obudową przetwornika, fig. 5a-5c przedstawiają trzy postacie wykonania przetwornika energii z różnym ukształtowaniem jego rurowej obudowy, fig. 6a-6c -wykresy, które uwidaczniają przebieg siły w zależności od długości drogi, dla postaci wykonania według fig. 5a-5c.

W rurowej obudowie 10 przetwornika, mającej okrągły przekrój poprzeczny, umieszczone jest na elemencie napędu liniowego 12 w postaci linki urządzenie odkształcające, które zawiera dwa elementy tłokowe 14, 16, zamocowane jeden za drugim na lince elementu napędowego 12 z odstępem wzajemnym. Płytkę 30 oraz klinowy element prowadniczy 34. Elementy tłokowe 14,16 są przesuwne w rurowej obudowie 10 przetwornika. Płytka 30 ma środkowe wybranie 32, przez które przechodzi linka 12, ale także może ono przyjąć walcowy występ centrujący 16a znajdujący się na przeciwległej powierzchni czołowej elementu tłokowego 16. Za pomocą klinowego elementu prowadniczego 34 z materiału sprężystego utrzymuje się płytkę 30 w położeniu spoczynkowym, nachylonym do osi rurowej obudowy 10 przetwornika pod kątem a, równym w przyblizemu 30°, przy czym styka się ona na swych obu symetrycznie wzajemnie przeciwległych końcach z wewnętrzną powierzchnią ścianki obudowy 10 przetwornika. Jak to jest uwidocznione na fig. 2 i 4, płytka 30 zawiera na tych symetrycznie wzajemnie przeciwległych końcach po dwa sąsiadujące ze sobą człony deformacyjne 30a, które są zaopatrzone w skos 36 po stronie, zwróconej ku elementowi tłokowemu 14. Człony deformacyjne 30a tworzą występy, przy czym skosy 36 zapewniają łagodne wnikanie w materiał ścianki obudowy 10 przetwornika bez powstawania zadziorów lub efektu tnącego.

W systemie zabezpieczającym zakotwia się rurową obudową 10 przetwornika np. W pojeździe, a do linki napędowej 12 przyłącza się zamek pasa. Urządzenie tłok-cylinder, uwidocznione na fig. 1, może tworzyć jednocześnie napęd liniowy napinacza pasa, współpracującego z zamkiem pasa. W takim wykonaniu element tłokowy 16 w cylindrze, utworzonym przez rurową obudowę 10 przetwornika, obciąża się ciśnieniem gazów, wytworzonych za pomocą pirotechnicznego generatora gazu, tak, iż elementy tłokowe 14,16 przesuwają się wewnątrz rurowej obudowy 10 przetwornika na fig. 1 w kierunku strzałki F1, przy czym zabierana jest linka napędowa 12, a zatem również przyłączony do niej zamek pasa. Przy ruchu elementów tłokowych 14,16 w kierunku strzałki F1 na fig. 1 płytka 30 pozostaje w swym nachylonym położeniu spoczynkowym. Po osiągnięciu naprężenia pasa zaczyna się przemieszczanie ku przodowi pasażera pojazdu, zabezpieczonego za pomocą układu pasowego, przy czym wywierana jest siła ciągnąca na elementy tłokowe 14,16 w kierunku

170 310 strzałki F2 na fig. 1 za pośrednictwem linki napędowej 12. Płytka 30, która jest utrzymywana swymi występami 30a sprężyście w stanie przylegania do wewnętrznej powierzchni ścianki obudowy przetwornika, wyprostowuje się wówczas i wnika swymi członami deformacyjnymi 30a w materiał ścianki obudowy 10. Fig. 2 i 3 ukazują stan po dokonanym odkształceniu obudowy 10 przetwornika.

Figury 2 i 3 przedstawiają stan przetwornika energii po odkształceniu rurowej obudowy 10 przetwornika, mającej okrągły przekrój poprzeczny.

Szczególnie płaską konstrukcję można uzyskać za pomocą postaci wykonania, uwidocznionej na fig. 4a. Obudowa 10a przetwornika ma tam w stanie nieodkształconym prostokątny kształt przekroju poprzecznego, a po dokonaniu odkształcenia jest w przybliżeniu owalna.

Gdy grubość ścianki rurowej obudowy 10 przetwornika jest stała, jak to jest uwidocznione na fig 5a, wówczas występuje przedstawiony na wykresie według fig. 6a przebieg siły F w zależności od drogi s. Siła F jest tą siłą, jaką należy rozwinąć przy przesuwie elementów tłokowych 14,16 z płytką 30 w rurowej obudowie 10 przetwornika, natomiast droga sjes t drogą preesuwu tyc h elementów tłokowych 14, 16 z płytką 30 wewnątrz obudowy 10 przetwornika. Jak to jest uwidocznione na fig. 6a, siła F wzrasta od wartości zerowej w sposób ciągły do pewnej wartości maksymalnej, którą osiąga się już po przebyciu ułamka całej pozostającej do dyspozycji drogi. Szczególnie godne uwagi jest to, ze przebieg siły F jest w dużym stopniu wolny od wahań. Pod tym względem przetwornik energii według wynalazku różni się znacznie od stanu techniki z dużą liczbą oddzielnych członów deformacyjnych, które jedynie w małym stopniu wnikają w materiał obudowy 10 przetwornika. W przedstawionej na fig. 5 postaci wykonania ze stałą grubością ścianki obudowy 10 przetwornika siła F pozostaje początkowo niemal stała aż do osiągnięcia krańcowego zderzaka obudowy 10.

W postaci wykonania, przedstawionej na fig. 5b, grubość ścianki obudowy 10 przetwornika jest stała na mniej więcej połowie swej długości, a następnie wzrasta na odcinku 10a w sposób ciągły do podwójnej w przybliżeniu wartości, aby wreszcie pozostawać stałą na odcinku 10c. Fig. 6b przedstawia odpowiedni przebieg siły F w zależności od drogi s. W odróżnieniu od fig. 6a siła F wzrasta po przebyciu w przybliżeniu połowy drogi s i osiąga swą wartość maksymalną tuż przed końcem obudowy przetwornika.

W postaci wykonania według fig. 5c grubość ścianki obudowy 10 przetwornika wzrasta w sposób ciągły od jej początku aż do jej końca. Fig. 6c przedstawia odpowiedni przebieg siły F w zależności od drogi s Widoczne jest, ze siła F wzrasta początkowo stosunkowo stromo, a następnie progresywnie, aby przejść stopniowo do wartości maksymalnej w obszarze zderzaka na końcu obudowy 10 przetwornika.

Przez odpowiednie dobranie grubości ścianki obudowy 10 przetwornika wzdłuż jej długości można uzyskać niemal dowolny żądany i przydatny dla określonego przypadku zastosowania przebieg siły F w zależności od drogi s. We wszystkich postaciach wykonania okazuje się, że przebieg siły jest całkowicie wolny od większych wierzchołków lub wcięć, dzięki czemu zmniejszone jest w sposób zasadniczy niebezpieczeństwo urazów pasażerów.

170 31®

170 310 >α

SSSSSSSSsissssssss?

i

Π® 31®

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 2,00 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przetwornik energii dla systemu zabezpieczania pasażerów pojazdów przed skutkami przyśpieszenia ujemnego, składający się z rurowej obudowy z odkształconego plastycznie materiału oraz z osadzonego w niej urządzenia odkształcającego, połączonego z elementem napędu liniowego i posiadającego człon deformacyjny współpracujący ze ścianką obudowy, znamienny tym, ze urządzenie odkształcające stanowi płytka (30), posiadająca dwa usytuowane na niej przeciwległe człony deformacyjne (30a), która w położeniu spoczynkowym jest pochylona względem osi obudowy (10) przetwornika, a w położeniu roboczym ma położenie zbliżone do prostopadłego do osi obudowy (10), przy czym zewnętrzny wymiar płytki w obszarze członów deformacyjnych (30a) jest większy od średnicy wewnętrzej obudowy (10) przetwornika.
2. 2. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że człony deformacyjne (30a) na każdej stronie płytki (30) mają postać dwóch sąsiadujących ze sobą występów, zaokrąglonych na swych promieniowych końcach.
3. 3. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że człony deformacyjne (30a) są zaopatrzone w skos (36) na swych krawędziach, którymi zazębiają się ze ścianką obudowy (10) przetwornika.
4. 4. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka (30) przylega w położeniu spoczynkowym, swoją powierzchnią czołową do odkształcalnego sprężyście elementu prowadniczego (34), osadzonego na elemencie napędu liniowego (12), którego płaszczyzna zwrócona w stronę płytki (30) jest skośna względem osi obudowy (10) przetwornika, przy czym człony deformacyjne (30a) płytki (30) przylegają do ścianki wewnętrznej obudowy (10).
5. 5. Przetwornik według zastrz. 4, znamienny tym, że płytka (30) wraz z elementem prowadniczym (34) jest osadzona pomiędzy dwoma elementami tłokowymi (14, 16), zamocowanymi z odstępem wzajemnym na elemencie napędu liniowego (12).
6. 6. Przetwornik według zastrz. 5, znamienny tym, że płytka (30) jest zaopatrzona w wybranie środkowe (32), jest komplementarne względem występu centrującego (16a) na sąsiadującej z nim powierzchni czołowej jednego z dwóch elementów tłokowych (16).
7. 7. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że rurową obudowę (10) przetwornika stanowi cylinder pirotechnicznego napędu liniowego tłok-cylinder naprężacza pasa, a urządzenie odkształcające jest umieszczone na tłoku tego napędu liniowego.
8. 8. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość ścianki rurowej obudowy (10) przetwornika wzrasta w określonym kierunku (F2).
9. 9. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że rurowa obudowa (10) przetwornika ma prostokątny kształt przekroju poprzecznego.
10. 10. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest umieszczony pomiędzy zamkiem pasa a jego miejscem zakotwienia w pojeździe.