PL170880B1

PL170880B1 - Przetwornik energii dla systemu zabezpieczania pasazerów pojazdów PL

Info

Publication number: PL170880B1
Application number: PL93297816A
Authority: PL
Inventors: Artur Foehl
Original assignee: Trw Repa Gmbh
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1997-01-31
Also published as: HU212756B; US6024383A; DE4206117A1; JPH07121670B2; EP0557864A1; EP0557865A1; EP0557865B1; CN1077425A; CN1080246A; CZ279204B6; RU2062244C1; ES2043586T1; CZ279205B6; HUT70738A; ES2042441T3; HUT68429A; ES2043586T3; DE59300153D1; PL170310B1; CZ28393A3

Abstract

1. Przetwornik energii dla systemu zabezpie czania pasazerów pojazdów przed skutkami przys- pieszenia ujemnego, skladajacy sie z rurowej obu- dowy, która jest wykonana z odksztalcalnego plastycznie materialu i ma w stanie nieodksztalco- nym okragly ksztalt przekroju poprzecznego, oraz z osadzonego w niej urzadzenia odksztalcajacego, polaczonego z elementem napedu liniowego 1 zawie- rajacego dwa, majace postac walków, czlony deformacyjne, które sa osadzone po dwóch wzaje- mnie symetrycznie przeciwleglych stronach obu- dowy swymi osiami prostopadle do osi tej obudowy i sa oparte kazdorazowo po stronie, odwróconej od scianki obudowy przetwornika, na pochylej powierz- chni elementu tlokowego, który polaczony jest z elementem napedu liniowego, znamienny tym, ze kazdy z walków (18) jest wsparty w polozeniu spo- czynkowym na wezszym koncu pochylej powierz- chni (20), przy czym oba walki (18) sa wsparte o plytke (22) z materialu sprezystego, a ich osiowe konce stykaja sie co najmniej czesciowo ze scianka obudowy rurowej (10) przetwornika. Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przetwornik energii dla systemu zabezpieczania pasażerów pojazdów przed skutkami przyspieszenia ujemnego, składający się z rurowej obudowy przetwornika, która jest wykonana z odkształcalnego plastycznie materiału i ma w stanie nieodkształconym okrągły kształt przekroju poprzecznego, oraz z osadzonego w niej urządzenia odkształcającego, połączonego z elementem napędu liniowego i zawierającego dwa, mające postać wałków, człony deformacyjne, które są osadzone po dwóch wzajemnie symetrycznie przeciwległych stronach obudowy swymi osiami prostopadle do osi tej obudowy i są oparte każdorazowo po stronie, odwróconej od ścianki obudowy przetwornika, na pochyłej powierzchni elementu tłokowego, który połączony jest z elementem napędu liniowego.

Przetwornik energii powyższego rodzaju ma za zadanie ograniczanie 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 naprężaczem pasowym, który eliminuje luzy pasa przed rozpoczęciem przemieszczania się pasażera pojazdu ku przodowi. Dla przemieszczania się pasażera pojazdu ku przodowi i następującego jednocześnie przetwarzania energii pozostaje wówczas do dyspozycji dostateczna droga przesuwu.

170 880

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 najednym swym końcu i 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 powstawaniem podłużnych rowków, dzięki czemu przetwarzana jest duża energia i ograniczane są szczytowe wartości obciążenia w układzie pasa zabezpieczającego.

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 manekinach testowych. 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 w układzie pasa zabezpieczającego, tak, aby w układzie tym występowało obciążenie niemal stałe lub wzrastające w sposób ciągły w żądanym stopniu.

W przetwornik energii według wynalazku każdy z wałków jest wsparty w położeniu spoczynkowym na węższym końcu pochyłej powierzchni, przy czym oba wałki są wsparte o płytkę z materiału sprężystego, a ich osiowe końce stykają się co najmniej częściowo ze ścianką obudowy przetwornika.

Korzystnie powierzchnia pochyła ma postać żłobka, uformowanego w elemencie tłokowym, przy czym powierzchnie boczne żłobka stykają się częściowo z osiowymi powierzchniami czołowymi wałków.

Korzystnie wałki mają na swych końcach osiowych zaokrąglone przejście od pobocznicy do powierzchni czołowej, a promień zaokrąglonego przejścia wynosi od około 0,5 do 1 mm, korzystnie od 0,7 do 0,9 mm.

Korzystnie obudowa rurowa przetwornika jest utworzona przez clinder pirotechnicznego napędu liniowego tłok-cylinder naprężacza pasa, a urządzenie odkształcające jest umieszczone przy tłoku tego napędu liniowego.

Korzystnie grubość ścianki obudowy rurowej przetwornika wzrasta w określonym kierunku.

Korzystnie przetwornik według wynalazku jest usytuowany pomiędzy zamkiem pasa a miejscem jego zakotwienia w pojeździe.

Takie wykonanie przetwornika energii jest zaprojektowane w szczególności do ograniczania siły na poziomie w granicach od około 5000 do 12000 N. Na zamku pasa występują siły w tym zakresie wartości; ponieważ na zamku pasa siły są przejmowane 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 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 zabezpieczającego, należy zapewnić to, aby przetwarzanie energii następowało w sposób ciągły i wolny od szarpnięć przy pomocy 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, że ścianka obudowy przetwornika cofa się najpierw sprężyście, a następnie odkształca się zanim człony deformacyjne wgłębią się w materiał ścianki obudowy przetwornika.

170 880

Stwierdzono, że unika się w dużym stopniu nagłych wahań zależnego od drogi przebiegu siły, jeśli występuje plastyczne odkształcanie ścianki obudowy rurowej przetwornika, natomiast ograniczane są w dużej mierze odkształcenia sprężyste.

Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładach wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszą postać wykonania przetwornika w schematycznym częściowym przekroju podłużnym, fig. 2 - uwidoczniony na fig. 1 przetwornik energii po dokonanym plastycznym odkształceniu jego obudowy, w przekroju poprzecznym,, fig. 2a - płytkę według postaci wykonania przetwornika, uwidocznionej na fig. 1 i 2, w schematycznym widoku perspektywicznym , fig. 3a-3c - trzy postacie wykonania przetwornika z rozmaitym ukształtowaniem obudowy rurowej, a fig. 4a-4c - wykresy, uwidaczniające dla postaci wykonania według fig. 3a-3c przebieg siły w zależności od długości drogi.

W obudowie rurowej 10 przetwornika, o okrągłym przekroju poprzecznym, umieszczone jest na lince ciągnącej elementu napędu liniowego 12 urządzenie odkształcające, które zawiera dwa elementy tłokowe 14, 16, zamocowane jeden za drugim na tej lince ciągnącej, oraz dwa wałki 18, spoczywające na dwóch wzajemnie symetrycznych przeciwległych powierzchniach pochyłych 20 elementu tłokowego 14 i przylegające do płytki 22 z materiału sprężystego w położeniu spoczynkowym na dnie powierzchni pochyłych 20, przy czym stykają się one na swych osiowych końcach czołowych z powierzchnią wewnętrzną ścianki obudowy rurowej 10 przetwornika. Elementy tłokowe 14, 16 są przesuwne w obudowie rurowej 10 przetwornika.

W układzie pasa zabezpieczającego zakotwia się obudowę rurową 10 przetwornika, np. w pojeździe, a zamek pasa przyłącza się do linki stanowiącej element napędu liniowego 12. Urządzenie tłok-cylinder, uwidocznione na fig. 1, może tworzyć jednocześnie napęd liniowy naprężacza pasa, współpracująego z zamkiem pasa. W takim wykonaniu element tłokowy 16 obciąża się w cylindrze, utworzonym przez obudowę rurową 10 przetwornika, ciśnieniem gazów, wytworzonych za pomocą pirotechnicznego generatora gazu, tak, iż elementy tłokowe 14, 16 przesuwają się wewnątrz obudowy rurowej 10 przetwornika na fig. 1 w kierunku strzałki F1, przy czym zabierany jest element napędu liniowego 12, a zatem również przyłączony do niej zamek pasa. Po naprężeniu pasa rozpoczyna się przemieszczanie się ku przodowi pasażera pojazdu, zabezpieczonego za pomocą układu pasowego, przy czym na elementy tłokowe 14, 16 wywierana jest siła ciągnąca w kierunku strzałki F2 na fig. 1 za pośrednictwem linki ciągnącej. Wałki 18, dopuszczające swobodny ruch elementów tłokowych 14,16 w kierunku strzałki F1, są utrzymywane przez płytkę 22 w stanie przylegania sprężystego do powierzchni wewnętrznej ścianki obudowy rurowej 10 przetwornika i zaczynają teraz współpracować z tą ścianką, gdy zachodzi ruch w kierunku strzałki F2, ponieważ są one wypierane promieniowo na zewnątrz przez powierzchnie pochyłe 20. Wałki 18 wnikają teraz w coraz większym stopniu w materiał ścianki obudowy rurowej 10 przetwornika, co wywołuje odkształcenie plastyczne tej ścianki. Ten stan odkształcenia plastycznego jest uwidoczniony na fig. 2.

Gdy grubość ścianki obudowy rurowej 10 przetwornika jest stała, jak to jest uwidocznione na fig. 3a, wówczas występuje przebieg siły F w zależności od długości s drogi, uwidoczniony na wykresie na fig. 4a. Siła F jest siłą, jaką należy wytworzyć przy przesuwie elementów tłokowych 14, 16 z wałkami 18 w obudowie rurowej 10 przetwornika, a długość s drogi jest długością drogi przesuwu tych elementów tłokowych z wałkami 18 wewnątrz obudowy przetwornika. Jak to jest uwidocznione na fig. 4a, siła F wzrasta w sposób ciągły od zera do pewnej wartości maksymalnej, która zostaje osiągnięta już po przebyciu małej części drogi, pozostającej do dyspozycji. Na szczególną uwagę zasługuje to, że przebieg siły F jest wolny w dużym stopniu od wahań. Tym właśnie przetwornik energii według wynalazku różni się bardzo znacznie od stanu techniki z dużą liczbą poszczególnych członów deformacyjnych, np. kulek, które tylko nieznacznie wgłębiają się w materiał obudowy przetwornika. W uwidocznionej na fig. 3a postaci wykonania ze stałą grubością ścianki obudowy rurowej 10 przetwornika, siła F pozostaje najpierw niemal stała aż do osiągnięcia końcowej opory tej obudowy.

W postaci wykonania, uwidocznionej na fig. 3b, grubość ścianki obudowy rurowej 10 przetwornika jest stała na mniej więcej połowie swej długości, a następnie wzrasta na odcinku 10a

170 880 w sposób ciągły do podwójnej w przybliżeniu wartości, aby bezpośrednio potem pozostawać stałą na odcinku lOc. Fig. 4b przedstawia odpowiedni przebieg siły F w zależności od długości s drogi. W odróżnieniu od fig. 4a siła F wzrasta po przebyciu mniej więcej połowy długości s drogi i osiąga swą wartość maksymalną tuż przed końcem obudowy przetwornika.

W postaci wykonania według fig. 3c grubość ścianki obudowy ruowej 10 przetwornika wzrasta w sposób ciągły od jej początku do jej końca. Fig. 4c przedstawia odpowiedni przebieg siły F w zależności od długości s drogi. Widoczne jest, że siła F wzrasta najpierw stromo, a następnie progresywnie, aby stopniowo przejść do wartości maksymalnej w obszarze opory na końcu obudowy rurowej 10 przetwornika.

Przez odpowiedni dobór wymiarów grubości ścianki obudowy przetwornika na jej długości można uzyskać niemal dowolny kształt i odpowiadający danemu przypadkowi zastosowania, przebieg siły F w zależności od długości s drogi. We wszystkich wykonaniach okazuje się, osiągnięty zostaje równomierny przebieg siły, dzięki czemu zmniejsza się w sposób zdecydowany ryzyko urazu.

Figura 2a przedstawia płytkę 22 i wałek 18, które są umieszczone na powierzchni pochyłej 20. Żłobek, uformowany w elemencie tłokowym 14, tworzy powierzchnię pochyłą 20. Za pomocą ścianek bocznych żłobka każdy wałek 18 jest utrzymywany w korzystnym, środkowym położeniu spoczynkowym przed początkiem pracy odkształcania. W aspekcie uniknięcia wartości szczytowych obciążenia ważne jest mianowicie to, aby wałki 18 były doprowadzane w sposób równomierny i ciągły do stanu współpracy z powierzchnią wewnętrzną obudowy rurowej 10 przetwornika.

Dalszą optymalizację osiąga się w ten sposób, że wałki 18 są zaopatrzone na swych osiowych końcach czołowych w zaokrąglone przejście w pobocznicę. Promień zaokrąglenia wynosi w zależności od materiału i wielkości obudowy rurowej 10 przetwornika w przybliżeniu od 0,7 do 0,9 mm, korzystnie 0.8 mm. Dzięki temu zaokrągleniu uzyskuje się to, że wałki 18 dochodzą swymi końcami początkowo łagodnie do współpracy z powierzchnią wewnętrzną obudowy rurowej 10 przetwornika zamiast wnikać w materiał tej obudowy rurowej 10 w sposób tnący lub skrawający.

Fig. 3a Fig.4a

Fig. 3b Fig.4b

s

Fig. 3c Fig.4c

s

Fig. 2

ia

Fig. 2a

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Przetwornik energii dla systemu zabezpieczania pasażerów pojazdów przed skutkami przyspieszenia ujemnego, składający się z rurowej obudowy, która jest wykonana z odkształcalnego plastycznie materiału i ma w stanie nieodkształconym okrągły kształt przekroju poprzecznego, oraz z osadzonego w niej urządzenia odkształcającego, połączonego z elementem napędu liniowego i zawierającego dwa, mające postać wałków, człony deformacyjne, które są osadzone po dwóch wzajemnie symetrycznie przeciwległych stronach obudowy swymi osiami prostopadle do osi tej obudowy i są oparte każdorazowo po stronie, odwróconej od ścianki obudowy przetwornika, na pochyłej powierzchni elementu tłokowego, który połączony jest z elementem napędu liniowego, znamienny tym, że każdy z wałków (18) jest wsparty w położeniu spoczynkowym na węższym końcu pochyłej powierzchni (20), przy czym oba wałki (18) są wsparte o płytkę (22) z materiału sprężystego, a ich osiowe końce stykają się co najmniej częściowo ze ścianką obudowy rurowej (10) przetwornika.
2. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia pochyła (20) ma postać żłobka, uformowanego w elemencie tłokowym (14), przy czym powierzchnie boczne żłobka stykają się częściowo z osiowymi powierzchniami czołowymi wałków (18).
3. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że wałki (18) mają na swych końcach osiowych zaokrąglone przejście od pobocznicy do powierzchni czołowej, a promień zaokrąglonego przejścia wynosi od około 0,5 do 1 mm, korzystnie od 0,7 do 0,9 mm.
4. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa rurowa (10) przetwornika jest utworzona przez cylinder pirotechnicznego napędu liniowego tłok-cylinder naprężacza pasa, a urządzenie odkształcające jest umieszczone przy tłoku tego napędu liniowego.
5. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość ścianki obudowy rurowej (10) przetwornika wzrasta w określonym kierunku (F2).
6. Przetwornik według zastrz. 1, znamienny tym, że jest usytuowany pomiędzy zamkiem pasa a miejscem jego zakotwienia w pojeździe.