RU2043224C1

RU2043224C1 - Pickup of protective device of vehicle passive safety system

Info

Publication number: RU2043224C1
Application number: RU92002531A
Authority: RU
Inventors: В.А. Вознюк; Ю.В. Филиппов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: transport; protection of driver and passengers in case of road accidents. SUBSTANCE: installed in pickup body 1 is equalizing washer engaging with electric contact flexible members 10; pneumatic damper is formed by spring-loaded support 3, end face of inertial mass 2, flexible diaphragm 4 and is furnished with valve 7. Support 3 has hole 5 with relatively little hydraulic resistance. Throttling hole of damper is formed by radial groove on end face of support 3 and is limited by walls of groove 4 and plane of valve 7 when valve is pressed to support. EFFECT: enhanced functional characteristics and manufacturability of pickup, and reliability of protection against false operation. 5 dwg

Description

Изобретение относится к обеспечению пассивной безопасности водителей и пассажиров автотранспортных средств при дорожно-транспортных происшествиях (ДТП). The invention relates to the provision of passive safety of drivers and passengers of vehicles in road traffic accidents (traffic accidents).

Известен датчик столкновения, предназначенный для приведения в действие защитных средств при определенных, ранее заданных условиях, т.е. скорости столкновения, упруго-пластических характеристик транспортного средства и объекта, с которым происходит столкновение, площади их контакта и т.д. [1]
Недостатком указанных конструкций является неоднозначность порогового значения замедления, при котором срабатывает датчик, и невысокая стабильность сохранения функциональных характеристик.A collision sensor is known for actuating protective equipment under certain, previously specified conditions, i.e. collision speed, elastic-plastic characteristics of the vehicle and the object with which the collision occurs, their contact area, etc. [1]
The disadvantage of these designs is the ambiguity of the threshold value of the deceleration at which the sensor is triggered, and the low stability of the preservation of functional characteristics.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является датчик устройства пассивной безопасности, который выбран в качестве прототипа, в котором имеются электроконтактные упругие элементы с режущими кромками и предусмотрено функциональное звено, снижающее вероятность его срабатывания при вибрационных возбуждениях в широком спектре частот и при ударах с большой амплитудой, но малой длительности. В то же время при возникновении аварии он обеспечивает срабатывание защитных средств через определенный промежуток времени. Решение этой задачи осуществляется устройством типа демпфирующего звена (пневматический демпфер) [2]
Эта конструкция лучше указанных выше, но и она имеет недостатки.Closest to the proposed technical solution is the sensor of the passive safety device, which is selected as a prototype, in which there are electrical contact elastic elements with cutting edges and a functional link is provided that reduces the likelihood of its triggering during vibrational excitations in a wide range of frequencies and with impacts with a large amplitude, but short duration. At the same time, when an accident occurs, it ensures that protective equipment is activated after a certain period of time. The solution to this problem is carried out by a device such as a damping element (pneumatic damper) [2]
This design is better than the above, but it also has disadvantages.

Известный датчик может сработать при воздействии на него серии последовательных ударов с небольшими промежутками между ними, так как демпфер затормаживает быстрое перемещение инерционной массы как при движении ее к упругим контактным элементам, так и в обратном направлении. Скорость возврата инерционной массы очень мала, так как движение происходит под действием относительно небольшой силы от упругой опоры. The known sensor can work when exposed to a series of successive strokes with small gaps between them, since the damper inhibits the rapid movement of the inertial mass both when it moves to the elastic contact elements and in the opposite direction. The rate of return of the inertial mass is very small, since the movement occurs under the action of a relatively small force from the elastic support.

Кроме того, конструкция датчика не исключает возникновения резонансных колебаний второй упругой опоры (на ней укреплен цилиндр поршня демпфера) и электроконтактных упругих элементов, что может привести к ложным срабатываниям датчиков. В рассматриваемой конструкции датчика демпфер, выполненный в виде притертых поршня и цилиндра, весьма критичен к величине кольцевого зазора между ними, трудоемок и дорог при изготовлении и будет выходить из строя при попадании в зазор пыли и мелких частиц различного происхождения. In addition, the design of the sensor does not exclude the occurrence of resonant vibrations of the second elastic support (the damper piston cylinder is mounted on it) and electrocontact elastic elements, which can lead to false responses of the sensors. In the sensor design under consideration, the damper, made in the form of a ground piston and cylinder, is very critical to the size of the annular gap between them, it is laborious and expensive to manufacture and will fail if dust and small particles of various origin fall into the gap.

Целью изобретения является улучшение функциональных характеристик и технологичности конструкции датчика столкновения при обеспечении надежной защиты от случайных срабатываний. The aim of the invention is to improve the functional characteristics and manufacturability of the design of the collision sensor while providing reliable protection against accidental operations.

Отличие изобретения заключается в том, что в предлагаемом датчике для снижения вероятности случайного срабатывания в корпусе датчика установлена выравнивающая шайба, c которой взаимодейcтвуют электроконтактные упругие элементы, а пневматический демпфер образован подпружиненной опорой, торцем инерционной массы, эластичной мембраной и снабжен клапаном. Подпружиненная опора снабжена отверстием с относительно малым гидравлическим сопротивлением, а дросселирующее отверстие демпфера образовано радиальной канавкой на торце подпружиненной опоры и ограничено стенками указанной канавки и плоскостью клапана, когда он прижат к опоре. The difference of the invention lies in the fact that in the proposed sensor, in order to reduce the likelihood of accidental operation, a leveling washer is installed in the sensor body, with which electrocontact elastic elements interact, and the pneumatic damper is formed by a spring-loaded support, an end of the inertial mass, an elastic membrane and is equipped with a valve. The spring-loaded bearing is provided with an opening with a relatively low hydraulic resistance, and the throttle opening of the damper is formed by a radial groove at the end of the spring-loaded bearing and is limited by the walls of this groove and the plane of the valve when it is pressed against the bearing.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика, все элементы которого находятся в исходном состоянии (действующее на датчик замедление а меньше порогового значения а < а_пор); на фиг. 2 элементы датчика при его срабатывании под действием замедления большой величины и достаточно большой длительности (а > а_пор); на фиг. 3 элементы датчика при его срабатывании под действием замедления, величина которого значительно превышает порог срабатывания и носит импульсный характер (а >> а_пор); на фиг. 4 элементы датчика при движении инерционной массы в исходное состояние под действием ускорения обратного знака и силы пружины упругой опоры; на фиг. 5 разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows the design of the sensor, all elements of which are in the initial state (the deceleration acting on the sensor is a less than the threshold value a <a _pore ); in FIG. 2 sensor elements when it is triggered by a slowdown of a large magnitude and a sufficiently long duration (a> a _pore ); in FIG. 3 elements of the sensor when it is triggered by the action of deceleration, the value of which significantly exceeds the threshold and is pulsed (a >> _then ); in FIG. 4 sensor elements when the inertial mass moves to its original state under the action of acceleration of the opposite sign and spring force of the elastic support; in FIG. 5, section AA in FIG. 1.

Датчик включает в себя корпус 1, инерционную массу 2, подпружиненную опору 3. Подпружиненная опора 3 выполнена с радиальной канавкой 4 небольшого поперечного сечения и с отверстием 5 большого диаметра с малым гидравлическим сопротивлением, эластичную мембрану 6, клапан 7, упругий элемент 8 (пружину) и пружину 9 подпружиненной опоры 3, сила предварительного поджатия которой выбрана существенно больше чем сила поджатия пружины 8, которая определяет порог срабатывания датчика, электроконтактные упругие элементы 10, выравнивающую шайбу 11, шунтирующее сопротивление 12, электрические провода 13 и мягкую подвеску 14. Эластичная мембрана 6 по наружному контуру заделана в подпружиненную опору 3, а по внутреннему контуру в инерционную массу 2. The sensor includes a housing 1, an inertial mass 2, a spring-loaded support 3. The spring-loaded support 3 is made with a radial groove 4 of small cross section and with a hole 5 of a large diameter with low hydraulic resistance, an elastic membrane 6, a valve 7, an elastic element 8 (spring) and a spring 9 of a spring-loaded support 3, the preload force of which is selected significantly more than the preload force of the spring 8, which determines the threshold of the sensor, electrical contact elastic elements 10, the aligning washer 11, I shunt the resistance 12, the electric wires 13 and a soft suspension 14. The elastic membrane 6 on the outer contour is embedded in the spring-loaded support 3 and the internal contour in the inertial mass 2.

Направление движения транспортного средства, на котором установлен датчик, показано стрелкой Б. V_и скорость инерционной маccы 2 отноcительно корпуcа 1. V_п cкороcть подпружиненной опоры 3 относительно корпуса 1.The direction of movement of the vehicle on which the sensor is shown by arrow B. inertial velocity V _and Be relative massif korpuca 1. 2 V _n ckoroct sprung support 3 relative to the housing 1.

При аварии в момент удара транспортного средства о неподвижное препятствие а > а_пор и в течение достаточно длительного периода времени (например более 10 м/с) корпус 1 затормаживается, а инерционная масса 2, преодолевая силу пружины 8, движется в сторону электроконтактных упругих элементов 10. При этом клапан 7 прижимается к торцу опоры 3 инерционными силами и перепадом давления, после чего воздух имеет возможность перетекать в полость демпфера только через небольшое дроссельное отверстие 4, что приводит к ограничению скорости движения инерционной массы 2 по направлению к электроконтактным упругим элементам 10. Такие параметры демпфера как площадь торца инерционной массы 2, размеры диафрагмы 6 и размер дросселирующего отверстия 4 выбраны такими, чтобы при ударах средней интенсивности (200-250 м/с²) возникающая сила не превышает 20-30% силы поджатия пружины 8. В результате при значительной длительности импульса замедления (более 10 м/с) происходит замыкание электрической цепи и приведение в действие защитного устройства (фиг. 2).In the event of an accident at the time of the vehicle’s collision with a fixed obstacle a> a _then and for a sufficiently long period of time (for example, more than 10 m / s), the housing 1 is braked, and the inertial mass 2, overcoming the force of the spring 8, moves towards the contact elements 10 In this case, the valve 7 is pressed against the end of the support 3 by inertial forces and a pressure differential, after which the air can flow into the damper cavity only through a small throttle hole 4, which leads to a limitation of the inertia speed mass 2 in the direction of the electrical contact elastic elements 10. Such parameters of the damper as the area of the end face of the inertial mass 2, the size of the diaphragm 6 and the size of the throttling hole 4 are selected so that when the impact is medium intensity (200-250 m / s ² ), the resulting force does not exceed 20-30% of the spring preload force 8. As a result, with a significant duration of the deceleration pulse (more than 10 m / s), the electric circuit is closed and the protective device is activated (Fig. 2).

В случае воздействия на датчик ударов такой же или большей (300-350 м/с²) амплитуды, но малой длительности например менее 5 м/с (такие возмущения могут возникать при преодолении железнодорожных переездов, наезде на бордюр, попадании колеса в открытый колодец и т.д.) взаимодействие деталей датчика происходит аналогичным образом). Инерционная масса 2 начинает двигаться, но за время действия импульса не успевает дойти до упругих элементов 10, а приобретенная ею скорость после прекращения действия замедления быстро гасится усилием пружины 8 и главным образом демпфера. После прекращения действия кратковременных ударных перегрузок инерционная масса 2 под действием ускорений обратного знака и силы пружины 8 движется к своему исходному положению, уже не преодолевая сопротивление демпфера, поскольку клапан 7 отходит от торца опоры 3 также под действием ускорений обратного знака и избыточного давления в демпфере (фиг. 4). При этом воздух выходит из полости демпфера практически без сопротивления через отверстие 5 и образовавшуюся кольцевую щель под клапаном 7. Вследствие этого возвращение инерционной массы 2 в исходное положение происходит быстрее. Т.о. датчик не склонен к срабатыванию при воздействии на него серии последовательных ударов или вибрационных возмущений с амплитудами, близкими к порогу срабатывания датчика, даже если он расположен упругими контактными элементами вниз, т.е. при действии на него постоянного замедления в 10 м/с.In the case of impact on the shock sensor of the same or greater (300-350 m / s ² ) amplitude, but short duration, for example, less than 5 m / s (such disturbances may occur when crossing railroad crossings, running over a curb, getting a wheel into an open well and etc.) the interaction of the sensor parts occurs in a similar way). The inertial mass 2 begins to move, but during the action of the pulse does not have time to reach the elastic elements 10, and the speed it acquired after the cessation of the deceleration is quickly extinguished by the force of the spring 8 and mainly the damper. After the termination of short-term shock overloads, the inertial mass 2 under the action of accelerations of the opposite sign and the force of the spring 8 moves to its original position, already not overcoming the resistance of the damper, since the valve 7 moves away from the end of the support 3 also under the influence of accelerations of the opposite sign and excess pressure in the damper ( Fig. 4). When this air leaves the cavity of the damper almost without resistance through the hole 5 and the formed annular gap under the valve 7. As a result, the return of the inertial mass 2 to its original position is faster. T.O. the sensor is not prone to triggering when exposed to a series of successive shocks or vibration disturbances with amplitudes close to the threshold of the sensor, even if it is located downward by elastic contact elements, i.e. under the action of a constant deceleration of 10 m / s.

При воздействии на датчик замедления высокой интенсивности (а > 300-350 м/с²), характерного для наезда автотранспортного средства на жесткие препятствия при большой начальной скорости, защитные средства должны приводиться в действие как можно быстрее. В то же время из-за повышенной начальной относительной скорости движения инерционной массы в демпфере возникает большое разрежение, отчего на инерционную массу действует значительное тормозное усилие, что могло бы привести к увеличению времени приведения в действие защитного устройства. Такое явление исключается в силу того, что тормозящее усилие демпфера передается подпружиненной опоре 3, которая начинает двигаться совместно с инерционной массой, преодолевая удерживающую силу пружины 9 (фиг. 3). В этом случае инерционная масса замыкает электроцепь значительно быстрее, чем если бы ей пришлось преодолевать полное сопротивление демпфера, сила которого, как известно, пропорциональна скорости движения инерционной массы.When exposed to a high-intensity deceleration sensor (a> 300-350 m / s ² ), characteristic of a vehicle hitting hard obstacles at a high initial speed, protective equipment should be activated as soon as possible. At the same time, due to the increased initial relative velocity of the inertial mass in the damper, there is a large vacuum, which causes a significant braking force on the inertial mass, which could lead to an increase in the time the protective device is actuated. This phenomenon is excluded due to the fact that the braking force of the damper is transmitted to the spring-loaded support 3, which begins to move together with the inertial mass, overcoming the holding force of the spring 9 (Fig. 3). In this case, the inertial mass closes the circuit much faster than if it had to overcome the impedance of the damper, the strength of which, as you know, is proportional to the speed of the inertial mass.

Электроконтактные упругие элементы 10 при сборке прижимают к выравнивающей шайбе 11. Предварительное их поджатие устраняет дребезжание при эксплуатации датчика на транспортном средстве, вибрационно-ударные возмущения которого возникают в широком спектре частот. В свою очередь, шайба 11 не допускает деформации электроконтактных упругих элементов 10 в сторону инерционной массы 2, что может привести к ложным срабатываниям, выравнивает расстояние их до инерционной массы при возникновении разницы в угле загиба в процессе изготовления. Последнее обстоятельство позволяет обеспечить одновременность касания инерционной массы электроконтактных элементов 10, что значительно повышает стабильность порога срабатывания датчика. When assembling, the elastic contact elements 10 are pressed against the leveling washer 11. Preloading them eliminates rattling during operation of the sensor on a vehicle, vibration-shock disturbances of which occur in a wide range of frequencies. In turn, the washer 11 does not allow deformation of the electrical contact elastic elements 10 towards the inertial mass 2, which can lead to false positives, evens out their distance to the inertial mass when there is a difference in the bending angle during the manufacturing process. The latter circumstance makes it possible to ensure simultaneous contact of the inertial mass of the contact elements 10, which significantly increases the stability of the sensor threshold.

Датчик подвергался лабораторно-стендовым испытаниям с оценкой его функциональных свойств. В результате проведенных исследований показаны следующие его преимущества: достигнуто повышение стабильности порога срабатывания; обеспечено сохранение функциональных характеристик датчика при воздействии кратковременных ударов высокой интенсивности и вибрационных возмущений с амплитудой, близкой к порогу срабатывания; исключена возможность возникновения резонансных колебаний электроконтактных упругих элементов, что снижает вероятность ложных срабатываний; повышена технологичность изготовления датчиков при его серийном производстве. The sensor was subjected to laboratory bench tests with an assessment of its functional properties. As a result of the studies, the following advantages are shown: an increase in the stability of the response threshold is achieved; the functional characteristics of the sensor are maintained under the influence of short-term high-intensity shocks and vibration disturbances with an amplitude close to the threshold; excluded the possibility of resonant oscillations of electrical contact elastic elements, which reduces the likelihood of false positives; the manufacturability of the manufacture of sensors in its mass production is increased.

Claims

SECURITY DEVICE SYSTEM SENSOR FOR A VEHICLE, comprising a housing, a spring-loaded inertial mass, electrical contact elastic elements with cutting edges and a pneumatic damper, characterized in that it is provided with a leveling washer installed with the possibility of interaction with electrical contact and elastic contact elements a hole of small hydraulic resistance, an end of the inertial mass, an elastic membrane and is equipped with a valve, while dross iruyuschee damper opening is formed at least one groove on the end of a spring-loaded support and the plane of said valve.