RO120766B1 - Element dinamometric pentru măsurarea forţei de tracţiune din centura care acţionează asupra broaştei centurii - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un element dinamometric, destinat măsurării forţei de tracţiune care acţionează asupra broaştei centurii de siguranţă a unui autovehicul. Elementul dinamometric este alcătuit dintr-o carcasă (4) prevăzută cu un orificiu (6) practicat într-un perete (7) frontal al carcasei (4) în care este dispusă o ancoră (5) având o eclisă (8) care pătrunde prin orificiul (6) carcasei (4) şi prezintă un limitator de cursă (9). Ancora (5) are posibilitatea de a se deplasa în carcasa (4), sub acţiunea forţei de tracţiune ce apare în centura de siguranţă împotriva unei rezemări elastice, realizată prin intermediul unui arc (12), supus la încovoiere, care se sprijină atât pe ancora (5), cât şi pe carcasa (4), de o parte şi de alta a ancorei (5). Pe ancora (5), este fixat un magnet (11), a cărui deplasare este sesizată de un senzor (18), elementul dinamometric fiind montat între o broască (2) de centură de siguranţă şi un element de ancorare (3), legat, de exemplu, de caroseria unuiautovehicul.

Description

Invenția se referă la un element dinamometric, pentru măsurarea forței de tracțiune care acționează asupra broaștei centurii de siguranță a unui autovehicul.

Pentru o mai bună protecție a călătorilorîntr-un autoturism, este necesară măsurarea forței din centura cu care se leagă persoana respectivă. Datele sunt prelucrate și sunt folosite în timpul unui accident, pentru calcularea acționării optime a elementelor de întindere a centurii și a air-bag-urilor.

Dispozitivul de măsurare ar trebui, în consecință, să măsoare forțele din centură cu o precizie de circa + 2,5% în domeniul 0 -150 N. La o folosire normală pot să apară în centură forțe de până la 10,000 N. Acestea nu trebuie să ducă la deteriorarea dispozitivului de măsurare sau a broaștei centurii. în cursul unui accident, forța din centură poate să crească până la 20,000 N. în acest caz, broasca centurii și dispozitivul de măsurare pot suferi deformări remanente, însă nu trebuie să cedeze.

Un principiu care s-a dovedit corespunzător pentru măsurarea forței constă în măsurarea drumului parcurs de către niște elemente elastice supuse acțiunii unei forțe (de exemplu, arcuri supuse la încovoiere, arcuri elicoidale sau arcuri spiralate). O suprasarcină poate fi ușor preluată în acest caz, prin aceea că elementul elastic parcurge o cale stabilită constructiv sau un unghi până la un opritor mecanic.

Descrierea brevetului de invenție US 6230088 B1 prezintă un element de măsurare a forței, amplasat între o broască a centurii și un element de ancorare legat de caroseria vehiculului.

Elementul de măsurare este alcătuit dintr-un suport culisant, îndoit în forma literei “U”, și care, pe două părți opuse, prezintă niște șlițuri cu ajutorul cărora este ghidat într-o decupare practicată într-un element de ancorare de formă plană, deplasare prin care niște arcuri spirale sunt comprimate sub acțiunea forțelor de tracțiune exercitate de o buclă a centurii de siguranță propriu-zise. Mărimea deplasării și implicit a forței care acționează, este sesizată și măsurată cu ajutorul interacțiunii dintre un magnet permanent, solidar cu suportul culisant și un senzor al variației câmpului magnetic, încorporat într-un circuit integrat, fixat pe axa magnetului permanent, în elementul de ancorare, considerat fix, senzorul fiind conectat electric la un microprocesor.

Acest element dinamometric cunoscut, pentru măsurarea forței unei centuri, prezintă dezavantajul că are o structură complicată și este greu de montat.

Problema pe care o rezolvă invenția de față este punerea la dispoziție a unui element dinamometric cu o construcție simplă și ușor de montat, care să prezinte o precizie suficientă la măsurarea unor forțe de valoare mică.

Elementul dinamometric, conform invenției, rezolvă problema de mai sus, prin aceea că elementul dinamometric pentru măsurarea forței de tracțiune din centură, care acționează asupra broaștei centurii, este prevăzut cu o carcasă cu un orificiu realizat într-un perete frontal, o ancoră mobilă fiind dispusă în carcasă, cu posibilitatea de a se mișca, și care pătrunde prin orificiu și prezintă un limitatorde cursă care limitează posibilitatea de deplasare a eclisei în carcasă, împotriva unei rezemări elastice, precum și cu un senzor pentru sesizarea poziției ancorei mobile, carcasa putând fi amplasată între broasca de centură și un element de ancorare, iar rezemarea elastică se face prin intermediul unui arc supus la încovoiere, care reazemă pe ancoră și pe carcasă, de ambele părți ale ancorei.

Elementul dinamometric, conform invenției, prezintă avantajul că poate fi realizat din subansambluri standardizate și este ușor de montat. Arcul supus la încovoiere reprezintă un subansamblu simplu, care furnizează la încovoierea sa în limitele domeniului elastic niște valori care pot fi bine reproduse. O variantă de execuție, în care arcul supus la încovoiere este constituit din două brațe, formând în mod avantajos o singură piesă cu ancora, poate

RO 120766 Β1 fi realizată în mod deosebit de avantajos din punctul de vedere al costurilor. Afară de 1 aceasta, după producerea unui accident, poate fi văzut ușor dacă senzorul prezintă un “punct zero” conform cu așteptările, astfel încât să nu fie necesară înlocuirea acestuia, ceea 3 ce permite economisirea costurilor pentru reparații. în cazul în care punctul zero” este deplasat, adică fără aplicarea unei forțe se măsoară de exemplu o valoare de peste 5N, ele- 5 mentul dinamometric trebuie înlocuit. Totodată, elementul dinamometric poate fi fixat ușor pe broasca unei centuri. Elementul dinamometric poate fi confecționat separat, urmând a fi 7 integrat abia la producătorul broaștei de centură. Astfel, este, de asemenea posibilă realizarea unei calibrări parțiale sau totale a senzorului, înaintea montării pe broasca centurii sau 9 înainte de livrarea către producătorul broaștelor de centură, ceea ce ușurează confecționarea acestora, datorită faptului că producătorul broaștelor de centură nu are nevoie de 11 instalații electronice de calibrare sau are nevoie de astfel de instalații doar în mică măsură.

Un alt avantaj al invenției constă în aceea că elementul dinamometric poate fi ușor 13 introdus ulterior, fixarea acestuia pe o broască de centură tradițională putând fi realizată întrun mod simplu.15

Elementul dinamometric, conform invenției, poate fi folosit, de exemplu, pentru acționarea optimă a unui element de întindere a centurii și/sau a unui air-bag.17 în cele ce urmează, este descris un exemplu preferat al invenției, cu referire și la desenele alăturate, care prezintă următoarele:19

- fig. 1, o vedere în perspectivă a unui element dinamometric, conform unui exemplu preferat de realizare a invenției, în stare montată și fără capacul carcasei;21

- fig. 2a, o vedere de sus a elementului dinamometric, conform fig. 1;

- fig. 2b, o vedere laterală a elementului dinamometric, conform fig. 1;23

- fig. 3, o reprezentare explodată a elementului dinamometric, conform fig. 1;

- fig. 4, o vedere în secțiune transversală a ancorei reprezentate în fig. 1 la 3.25 în cele ce urmează, pentru aceleași elemente reprezentate în fig. 1 la 4 vor fi folosite aceleași semne de referință.27

Fig. 1 reprezintă un element dinamometric 1 fără capacul carcasei, care este amplasat între o broască de centură 2, cunoscută, și un element de ancorare 3. Elementul de an- 29 corare 3 este legat, de exemplu, de caroseria unui vehicul într-un mod, de asemenea, cunoscut. 31

Elementul dinamometric 1 prezintă o carcasă 4, în care este amplasată mobil o ancoră 5. Acea parte a ancorei 5, care este orientată în stare asamblată spre broasca 2 a 33 centurii, este introdusă într-un orificiu 6 realizat în peretele frontal 7 dinspre broasca de centură 2 a carcasei 4, prin care pătrunde o eclisă 8 care este prevăzută cu un limitator de 35 cursă 9 în formă de eclisă de cuplare și care limitează posibilitatea de mișcare a ancorei 5 în afara carcasei 4, în sensul spre broasca 2 de centură, după cum se poate vedea cel mai 37 bine în fig. 4.

De la limitatorul de cursă 9 se extinde înspre interiorul carcasei 4 un fus 10, la extre- 39 mitatea căruia este montat un magnet 11, după cum se vede cel mai bine în fig. 2a. De la fusul 10 se extind de ambele părți, înspre fețele laterale ale carcasei 4, niște brațe care se 41 pot încovoia elastic ale unui arc 12 supus la încovoiere. Limitatorul de cursă 9, fusul 10 și arcul 12 supus la încovoiere sunt realizate, de preferință, dintr-o singură bucată. Este însă 43 de asemenea posibil ca arcul 12 supus la încovoiere să fie realizat ca element separat, care trece printr-un orificiu realizat în fusul 10. 45

RO 120766 Β1 în zonele extreme ale arcului 12 supus la încovoiere sunt montate cu posibilitatea de a se roti niște role de ghidare 13a și 13b. Ca soluție alternativă, rolele de ghidare 13a și 13b pot fi înlocuite prin niște piese de ghidare amplasate rigid, constituite dintr-un material cu un coeficient de frecare mic sau pot să lipsească cu desăvârșire. Rolele de ghidare 13a și 13b sunt ghidate în niște ghidaje 14a și 14b, care sunt formate în pereții laterali 15a și 15b, opuși, ai carcasei 4, și se termină cu niște suprafețe de rezemare pentru rolele de ghidare 13a și 13b, după cum se arată în fig. 1 la 3. Ghidajele 14a și 14b sunt alcătuite, de preferință, sub forma unor șlițuri deschise înspre elementul de ancorare 3, astfel încât rolele de ghidare 13a și 13b ale arcului 12 supus la încovoiere să poată fi ușor introduse în carcasa 4.

Eclisa 8 a ancorei 5 prezintă, de preferință, o gaură 16, după cum se vede, de exemplu, în fig. 3, pentru ca în stare asamblată elementul dinamometric 1 să fie legat de broasca 2 a centurii prin intermediul unui nit 17.

După cum se vede cel mai bine în fig. 2a și 2b, în carcasa 4 a elementului dinamometric este montat fix un senzor 18, de exemplu, un senzor Hali. Prin modificarea unui câmp magnetic ca urmare a unei mișcări a magnetului 11 fixat la capătul fusului 10, senzorul Hali 18 generează un semnal electric, care poate fi trimis prin intermediul unui conductor 19, de exemplu, la o instalație de comandă (nereprezentată), pentru comanda unui element de întindere a centurii sau a unui air-bag.

Carcasa 4 mai este prevăzută în partea sa opusă peretelui frontal 7 al carcasei, cu un bolț 20 pentru fixarea unei bucle 21, care este legată nedemontabil cu elementul de ancorare 3.

Pentru montarea elementului dinamometric 1, se introduce mai întâi eclisa 8 a ancorei 5 prin orificiul 6 din peretele frontal 7 al carcasei 4 și apoi rolele de ghidare 13a și 13b se introduc în ghidajele 14a și 14b. Senzorul 18, conductorul 19 și capacul carcasei 4 sunt elemente prefabricate și se amplasează pe elementul dinamometric 1. Eclisa 8, care iese pronunțat în afara carcasei 4, este fixată apoi, de exemplu, prin nituire, înșurubare, sudură etc. pe broasca de centură 2, cunoscută, într-un loc în care elementul de ancorare 3 este fixat în mod uzual, direct de broasca de centură 2, atunci când nu se folosește un element dinamometric 1.

Dimensiunile rolelor de ghidare 13a și 13b și ale limitatorului de cursă 9 sunt de preferință astfel alese, încât ancora 5 să se poată mișca în interiorul unui gol, care într-un sens este limitat prin atingerea cu rolele de ghidare 13a și 13b a suprafețelor de rezemare ale ghidajelor 14a și 14b, iar în celălalt sens, de către un element de oprire nereprezentat, format de exemplu, în cel puțin unul din ghidajele 14a și 14b, pentru a se evita ca magnetul 11 să ajungă să atingă senzorul 18.

Atunci când se pune centura și un mecanism de blocare, prevăzut în carcasa 2 a broaștei centurii și a cărei structură, cunoscută, ajunge în poziția blocat, forța din centură care acționează este mică. Această forță din centură are ca efect un contact constant al rolelor de ghidare 13a și 13b ale arcului 12 supus la încovoiere cu suprafețele de rezemare ale ghidajelor 14a și 14b. Odată cu creșterea în continuare a forței din centură, ca urmare a deformării crescânde a arcului 12 supus la încovoiere, ancora 5 este extrasă din orificiul 6 până ce limitatorul de cursă 9 al ancorei 5 ajunge în contact cu fața interioară a feței frontale 7 a carcasei 4, pentru a se evita deformări inadmisibil de mari, respectiv deteriorări ale arcului 12 supus la încovoiere.

RO 120766 Β1

Cu elementul dinamometric, conform invenției, se poate constata cu precizie dacă 1 centura este aplicată în mod corect, adică dacă rolele de ghidare 13a și 13b sunt în contact cu suprafețele de reazem ale ghidajelor 14a și 14b, precum și absența deformării arcului 12 3 supus la încovoiere sau o valoare redusă a acestei deformări în domeniul de funcționare a elementului dinamometric (domeniul de deformare elastică a arcului supus la încovoiere) și 5 totodată, pot fi măsurate cu precizie forțe până la, de exemplu, circa 10,000 N. Forțe mai mari, așa cum apar la o ciocnire, sunt preluate de către limitatorul de cursă 9. Variația în timp 7 a valorii forței în domeniul de funcționare permite obținerea de informații cu privire la o ciocnire care urmează să aibă loc, care pot fi folosite pentru comanda unui element de 9 întindere a centurii sau a unui air-bag. O deteriorare a elementului dinamometric poate fi de aceea recunoscută, prin deplasarea punctului “zero” al acestuia, respectiv, la contactul 11 rolelor de ghidare 13a și 13b cu suprafețele de reazem, fără exercitare de forță.

Invenția descrisă mai sus în detaliu nu este limitată la exemplul de execuție preferat 13 arătat, ci este prezentată doar cu titlu de exemplu și nu limitează domeniul de protecție a invenției. Astfel, de exemplu, în locul unui senzor Hali poate fi folosit un senzor optic pentru 15 aflarea poziției ancorei 5. în acest caz nu este necesară prevederea magnetului 11.

Claims (5)

1 7. Element dinamometric, conform uneia din revendicările 1 la 6, în care eclisa (8), limitatorul de cursă (9) și fusul (10) formează o singură piesă.

1. Element dinamometric (1), pentru măsurarea forței de tracțiune din centură, care acționează asupra broaștei (2) centurii și este prevăzut cu o carcasă (4) cu un orificiu (6) 21 realizat într-un perete frontal (7), o ancoră (5) fiind dispusă în carcasă (4), cu posibilitatea de a se mișca și care pătrunde prin orificiul (6) și prezintă un limitator de cursă (9) care limitează 23 posibilitatea de deplasare a eclisei (8) în carcasă (4), în contra unei rezemări elastice, precum și cu un senzor (18) pentru sesizarea poziției ancorei mobile (5), carcasa (4) putând 25 fi amplasată între broasca de centură (2) și un element de ancorare (3), iar rezemarea elastică se face prin intermediul unui arc (12) supus la încovoiere, care reazemă pe ancoră (5) 27 și pe carcasă (4), de ambele părți ale ancorei (5).

2. Element dinamometric, conform revendicării 1, în care arcul (12) supus la înco- 29 voiere prezintă două brațe, pornind de la ancoră (5), în sensuri opuse unul altuia, transversal față de direcția de deplasare a ancorei (5), extremitățile opuse ale arcului (12) fiind ghidate 31 în niște ghidaje (14a și 14b) prevăzute în pereții carcasei (4), aproximativ paralel cu direcția posibilă de deplasare a ancorei (5), ghidaje care se termină cu niște suprafețe de rezemare, 33 extremitățile brațelor arcului (12) supus la încovoiere ajungând, la o deplasare a ancorei (5), în contact cu suprafețele de rezemare, iar la o deplasare în continuare a ancorei (5), 35 limitatorul de cursă (9) al ancorei, în urma deformării elastice a brațelor acului (12), ajunge în contact cu fața interioară a carcasei (4).37

3 8. Element dinamometric, conform uneia din revendicările 1 la 7, în care pe ancoră (5) este prevăzut un magnet (11), iar senzorul (18) este un senzor Hali, pentru furnizarea

3. Element dinamometric, conform revendicării 2, în care ghidajele (14a și 14b) sunt niște slițuri, care sunt deschise la o extremitate opusă suprafețelor de reazem.39

4. Element dinamometric, conform revendicării 2 sau 3, în care arcul (12) supus la încovoiere prezintă niște role de ghidare (13a și 13b), care sunt ghidate în respectivele 41 ghidaje (14a și 14b).

5. Element dinamometric, conform uneia din revendicările 1 la 4, în care arcul (12)43 supus la încovoiere, împreună cu ancora (5), formează o singură piesă.

6. Element dinamometric, conform uneia din revendicările 1 la 5, care poate fi fixat 45 pe broasca de centură (2), prin intermediul eclisei (8) care trece prin carcasă (4) și, respectiv, pe un element de ancorare (3), prin intermediul unui bolț (20) fixat pe carcasă (4).47

RO 120766 Β1

5 unui semnal electric corespunzător poziției ancorei (5).