RU2089415C1

RU2089415C1 - Vehicle seat belt damping device

Info

Publication number: RU2089415C1
Application number: RU93020100A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Денисов; А.В. Хиникадзе; Б.П. Курдин; С.Г. Родина; О.Д. Леошкевич; Л.Е. Лейферов; В.Д. Щукин; В.А. Рудницкий
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1997-09-10

Abstract

FIELD: transport engineering; passive safety means for driver and passengers in road accidents. SUBSTANCE: in proposed device each braking member is made in form of lever whose axle is secured on carriage and free end is pointed towards side of operating movement. Cutting edge and chip collecting pocket are located in middle part of lever. Free end of lever is arranged at a distance from housing wall equal to cutting depth and is spring-loaded relative to wall. EFFECT: improved safety. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности пользователя транспортного средства. The invention relates to means of passive safety of a vehicle user.

Известны демпфирующие устройства, в которых торможение ремней безопасности основано на принципе поверхностного трения тормозных элементов (DE, патент 2431249, кл. A 62 B 35/00, 1982). Known damping devices in which braking of seat belts is based on the principle of surface friction of brake elements (DE, patent 2431249, class A 62 B 35/00, 1982).

Недостатком конструкции является неравномерное рассеивание избыточной энергии пользователя тормозными элементами, по причине зависимости усилия торможения от состояния взаимодействующих поверхностей, которые в процессе эксплуатации подвержены окислению, попаданию влаги, смазки, абразива и пр. Вследствие этого возникают значительные колебания усилий торможения, повышающие нагрузку на пользователя и снижающие степень его безопасности. The design drawback is the uneven dispersion of the user's excess energy by the brake elements, due to the dependence of the braking force on the state of the interacting surfaces, which during operation are susceptible to oxidation, moisture, grease, abrasive, etc. As a result of this, significant fluctuations in the braking forces increase the load on the user and reducing its degree of security.

Прототипом изобретения является демпфирующее устройство РБ транспортного средства [1] Повышение стабильности усилий торможения РБ в нем достигнуто за счет использования принципа срезания внутренней поверхности корпуса тормозными элементами. The prototype of the invention is the damping device RB vehicle [1] Improving the stability of the braking force RB in it is achieved through the use of the principle of cutting the inner surface of the housing by brake elements.

Устройство содержит коробчатый корпус, например, выполненный из алюминиевого сплава. Внутри корпуса размещена подвижная каретка с узлом крепления РБ и тормозными элементами клинового типа. Каждый элемент выполнен в виде ползуна с наклонной опорной поверхностью и снабжен режущей кромкой, взаимодействующей с внутренней поверхностью корпуса. The device comprises a box-shaped case, for example, made of aluminum alloy. Inside the housing there is a movable carriage with a mounting unit RB and wedge type brake elements. Each element is made in the form of a slider with an inclined supporting surface and is equipped with a cutting edge interacting with the inner surface of the housing.

Наклонные поверхности на каретке и тормозных элементах обеспечивают поперечное перемещение последних на величину, равную глубине резания, при осевом движении каретки. Глубина резания ограничивается осевым ходом ползуна, перемещающегося одновременно по наклонной плоскости до упора в ограничитель. В корпусе каретки перед каждым ползуном выполнен карман для сбора стружки. Каждый ползун поджимается в передний торец пружиной сжатия, чем достигается постоянное взаимодействие режущей кромки с внутренней поверхностью корпуса. Inclined surfaces on the carriage and brake elements provide lateral movement of the latter by an amount equal to the depth of cut during axial movement of the carriage. The depth of cut is limited by the axial stroke of the slider moving simultaneously on an inclined plane to the stop in the limiter. In the carriage body, a pocket for collecting chips is made in front of each slider. Each slider is pressed into the front end by a compression spring, which ensures constant interaction of the cutting edge with the inner surface of the housing.

Недостаток прототипа заключается в том, что обеспечение стабильности усилия торможения, то есть демпфирования, определяемое постоянством глубины резания, находится в зависимости от целого ряда размеров, составляющих размерную цель, включающую:
взаимные углы наклона плоскости перемещения ползуна и опорной наклонной плоскости на каретке;
расстояние между внутренними поверхностями корпуса, с которыми взаимодействуют режущие кромки ползунов;
расположение упора ползуна;
расстояние от режущей кромки ползуна до его заднего торца, взаимодействующего с упором;
высоту режущей кромки от опорной наклонной поверхности ползуна.The disadvantage of the prototype is that ensuring the stability of the braking force, that is, damping, determined by the constancy of the depth of cut, depends on a number of sizes that make up the dimensional target, including:
mutual angles of inclination of the plane of movement of the slider and the reference inclined plane on the carriage;
the distance between the internal surfaces of the housing with which the cutting edges of the sliders interact;
location of the stop of the slider;
the distance from the cutting edge of the slider to its rear end interacting with the stop;
height of the cutting edge from the supporting inclined surface of the slider.

Вследствие этого при различных вариантах разброса допусков от их промежуточных до крайних значений возникает существенное колебание усилий демпфирования в различных экземплярах изделий, что отражается на степени безопасности пользователя. Ужесточение размеров в целях стабилизации усилия демпфирования повышает стоимость изделий. As a result of this, with different variations in the tolerance range from their intermediate to extreme values, there is a significant fluctuation in the damping forces in different product instances, which affects the degree of user safety. Tightening dimensions to stabilize damping forces increases the cost of products.

Целью изобретения является повышение степени безопасности и снижение стоимости изготовления путем стабилизации усилия торможения РБ за счет постоянства глубины резания и снижения точности изготовления. The aim of the invention is to increase the degree of safety and reduce manufacturing costs by stabilizing the braking force of the Republic of Belarus due to the constancy of the depth of cut and reduce the accuracy of manufacture.

Эта цель достигается за счет того, что каждый тормозной элемент выполнен в виде одноплечевого качающегося рычага, ось которого закреплена на каретке, а свободный конец обращен в сторону рабочего движения. Режущая кромка и карман для сбора стружки размещены в средней части рычага. Ограничитель хода рычага расположен между его свободным концом и карманом и выполнен в виде опорной поверхности, которая отстоит от режущей кромки на расстоянии h, равном глубине резания. Пружина сжатия тормозного элемента установлена в гнезде рычага под ограничителем хода. Угол, образованный плоскостью резания и линией, соединяющей режущую кромку с осью качания рычага, выполнен превышающим угол поверхностного трения материалов резца и внутренней поверхности корпуса. Тормозные элементы установлены попарно в одной плоскости перпендикулярно плоскости резания, а их режущие кромки обращены в противоположные стороны. This goal is achieved due to the fact that each brake element is made in the form of a single-arm swinging lever, the axis of which is fixed to the carriage, and the free end is turned towards the working movement. The cutting edge and the chip collection pocket are located in the middle of the lever. The lever travel limiter is located between its free end and pocket and is made in the form of a supporting surface, which is spaced from the cutting edge at a distance h equal to the depth of cut. The compression spring of the brake element is installed in the lever seat under the travel stop. The angle formed by the cutting plane and the line connecting the cutting edge with the swing axis of the lever is made greater than the angle of surface friction of the materials of the cutter and the inner surface of the body. The brake elements are installed in pairs in the same plane perpendicular to the cutting plane, and their cutting edges are turned in opposite directions.

На фиг. 1 изображена схема демпфирующего устройства; на фиг. 2 то же, разрез; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 схема работы тормозного элемента; на фиг. 5 вид по стрелке Б на фиг. 4. In FIG. 1 shows a diagram of a damping device; in FIG. 2 same cut; in FIG. 3, section AA in FIG. one; in FIG. 4 diagram of the operation of the brake element; in FIG. 5 is a view along arrow B in FIG. 4.

Демпфирующее устройство РБ транспортного средства (фиг. 1-3) содержит коробчатый корпус 1, выполненный, например, из алюминиевого сплава. Внутри корпуса размещен исполнительный механизм в виде пневмоцилиндра 2, шток которого соединен с подвижной кареткой 4. Ветвь РБ 5, перекинутая через ролик 6, установленный на каретке, закрепляется своим концом 7 в корпусе 1 устройства. The damping device RB of the vehicle (Fig. 1-3) contains a box-shaped housing 1 made, for example, of aluminum alloy. Inside the housing there is an actuator in the form of a pneumatic cylinder 2, the rod of which is connected to the movable carriage 4. The branch RB 5, thrown over the roller 6 mounted on the carriage, is fixed with its end 7 in the housing 1 of the device.

По разные стороны ролика 6 размещаются тормозные элементы 8. Каждый тормозной элемент представляет собой резец в форме одноплечевого рычага (фиг. 4, 5), закрепленного на оси 9 на каретке и обращенного свободным концом в сторону ролика 6 с РБ. В средней части рычага выполнена режущая кромка 10, а перед ней карман 11 для сбора стружки. Между карманом и свободным концом рычага имеется опорная поверхность 12, проходящая под углом к продольной оси рычага, построенным из вершины режущей кромки в направлении свободного конца рычага. Опорная поверхность отстоит от режущей кромки резца на величину h, определяющую глубину резания. Под опорной поверхностью каждого рычага имеется цилиндрическое гнездо 13, в которое устанавливается цилиндрическая пружина сжатия 14 (фиг. 3), расширяющая концы рычага и обеспечивающая постоянное взаимодействие режущей кромки резцов с внутренней поверхностью корпуса. The brake elements 8 are placed on different sides of the roller 6. Each brake element is a cutter in the form of a single-arm lever (Fig. 4, 5), mounted on the axis 9 on the carriage and facing the free end towards the roller 6 with RB. In the middle part of the lever there is a cutting edge 10, and in front of it a pocket 11 for collecting chips. Between the pocket and the free end of the lever there is a supporting surface 12 extending at an angle to the longitudinal axis of the lever, constructed from the top of the cutting edge in the direction of the free end of the lever. The supporting surface is separated from the cutting edge of the cutter by an amount h, which determines the depth of cut. Under the supporting surface of each lever there is a cylindrical socket 13 into which a cylindrical compression spring 14 is installed (Fig. 3), which extends the ends of the lever and ensures constant interaction of the cutting edge of the cutters with the inner surface of the housing.

В целях обеспечения гарантированного врезания режущей кромки резца в материал корпуса угол α, образованный плоскостью резания q и линией, соединяющей режущую кромку с осью качания рычага, выбран в пределах α = 15 ÷ 17^°, что значительно превышает угол поверхностного трения материалов резца и корпуса. Для пары сталь-алюминий угол трения Φ составляет Φ = arctgf = 8^° 30', где f=0,15 коэффициент трения стали по алюминию.In order to ensure guaranteed cutting edge cutting into the body material, the angle α formed by the cutting plane q and the line connecting the cutting edge to the swing axis of the lever is selected within the range of α = 15--17 ^° , which significantly exceeds the surface friction angle of the materials of the cutter and the body. For a steel-aluminum pair, the friction angle Φ is Φ = arctgf = 8 ^° 30 ', where f = 0.15 is the coefficient of friction of steel over aluminum.

В целях максимального уменьшения влияния трения каретки о корпус под действием составляющей сил резания на усилие демпфирования ремня безопасности режущие элементы установлены попарно в одной плоскости перпендикулярно плоскости резания, а их режущие кромки обращены в противоположные стороны. В этом случае реакция силы резания на каретку будет компенсироваться действием противоположно установленного другого режущего инструмента. In order to minimize the effect of carriage friction on the housing under the action of a component of the cutting forces on the damping force of the seat belt, the cutting elements are mounted in pairs in the same plane perpendicular to the cutting plane, and their cutting edges are turned in opposite directions. In this case, the reaction of the cutting force to the carriage will be compensated by the action of an oppositely installed other cutting tool.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При столкновении транспортного средства с препятствием, по команде от датчика, каретка 8 перемещается поршнем со штоком в направлении цилиндра и подтягивает РБ, выбирая имеющуюся "слабину". При этом перемещение резцов происходит "по шерсти" без врезания режущей кромки в корпус, что не препятствует перемещению каретки. При обратном ходе каретки, являющемся рабочим движением тормозных элементов, вызванным натяжением РБ инерционными силами массы пользователя, режущие кромки 10 тормозных элементов врезаются во внутреннюю поверхность коробчатого корпуса. При этом резец разворачивается относительно своей оси 9, увеличивая глубину резания до момента, когда опорная поверхность 12 резца не упрется во внутреннюю поверхность корпуса. Дальнейшее движение каретки происходит со стабильной величиной рассеивания избыточной энергии пользователя за счет съема постоянной величины стружки. При этом режущие элементы 8 следует расположить в каретке 4 попарно, одну или несколько пар в плоскости, перпендикулярной плоскости резания, при этом кромки 10 должны быть обращены в противоположные стороны. Такое расположение пары обеспечивает в работе компенсацию реакции силы резания, действующей между кареткой 4 и корпусом 1, и исключает трение каретки 4 о корпус 1, оказывающее влияние на суммарное усилие демпфирования. Таким образом реакции силы резания являются внутренними силами, действующими только на каретку 4. When a vehicle collides with an obstacle, at the command of the sensor, the carriage 8 is moved by the piston with the rod in the direction of the cylinder and pulls up the RB, choosing the existing "slack". In this case, the movement of the cutters occurs "along the wool" without cutting the cutting edge into the body, which does not interfere with the movement of the carriage. During the reverse stroke of the carriage, which is the working movement of the brake elements caused by the tension of the RB by the inertial forces of the user mass, the cutting edges 10 of the brake elements cut into the inner surface of the box body. In this case, the cutter rotates about its axis 9, increasing the depth of cut to the moment when the supporting surface 12 of the cutter does not abut against the inner surface of the housing. Further movement of the carriage occurs with a stable amount of dispersion of the user's excess energy due to the removal of a constant chip value. In this case, the cutting elements 8 should be placed in the carriage 4 in pairs, one or more pairs in a plane perpendicular to the cutting plane, with the edges 10 being turned in opposite directions. This arrangement of the pair provides in operation compensation for the reaction of the cutting force acting between the carriage 4 and the housing 1, and eliminates the friction of the carriage 4 on the housing 1, which affects the total damping force. Thus, the reactions of the cutting force are internal forces acting only on the carriage 4.

Достоинство предложенной конструкции заключается в том, что по сравнению с прототипом она обладает более повышенной стабильностью величины рассеивания избыточной энергии пользователя во всех экземплярах изделий, что повышает степень безопасности пользователя и снижает стоимость изготовления. The advantage of the proposed design is that, in comparison with the prototype, it has a higher stability of the dispersion of the user's excess energy in all copies of the products, which increases the degree of user safety and reduces the cost of manufacture.

Это стало возможным за счет того, что глубина срезаемого слоя стружки при торможении движения каретки практически не зависит от колебания размеров корпуса и других параметров. Размещение упора на самом рычаге свело эту зависимость практически до одного размера расстояния от режущей кромки до опорной поверхности упора, а размещение их попарно исключает влияние трения каретки о корпус под действием составляющей сил резания. This became possible due to the fact that the depth of the cut chip layer when braking the movement of the carriage is practically independent of fluctuations in the dimensions of the body and other parameters. Placing the stop on the lever itself reduced this dependence to almost the same size as the distance from the cutting edge to the abutment support surface, and placing them in pairs eliminates the influence of the carriage friction on the housing under the action of the cutting force component.

Колебания же положения кромки относительно оси качания рычага, выраженное через тангенс малого угла α в пределах разброса допусков в угловой величине составляют не более 0^o33'.The oscillations of the position of the edge relative to the axis of swing of the lever, expressed through the tangent of a small angle α within the tolerance range in the angular value, are not more than 0 ^o 33 '.

Таким образом, колебания глубины резания, а следовательно, и усилия демпфирования, при обычной точности изготовления деталей в пределах 11-13 квалитетов (5 кл. точности) по сравнению с прототипом меньше как минимум на два порядка. Thus, fluctuations in the depth of cut, and consequently, the damping force, with the usual accuracy of manufacturing parts within 11-13 degrees (5 cells accuracy) compared with the prototype is less than at least two orders of magnitude.

Claims

1. The damping device of the vehicle seat belt, comprising a housing, a movable carriage with a seat belt attachment, an actuator, spring-loaded brake elements, characterized in that each brake element is made in the form of a lever, the axis of which is fixed to the carriage, the free end is turned towards the working movement of the belt, a cutting edge and a pocket for collecting chips are made on the lever in the middle part, the free end of the lever is located from the housing wall interacting with the cutting edge which, at a distance equal to the depth of cut, is spring loaded towards the cutting plane, and the angle formed by the cutting plane and the line connecting the cutting edge to the swing axis of the lever exceeds the surface friction angle of the material of the cutting edge and the inner surface of the body.

2. The device according to p. 1, characterized in that the brake elements are mounted in pairs in the same plane perpendicular to the cutting plane, and their cutting edges are turned in opposite directions.