Sabuk pengaman dan tensioner sabuk pengaman

Elemen struktural yang paling umum dari sistem keselamatan pasif mobil adalah sabuk pengaman. Penggunaannya mengurangi kemungkinan dan tingkat keparahan cedera akibat benturan pada bagian keras tubuh, kaca, dan penumpang lainnya (disebut benturan sekunder). Sabuk pengaman yang dikencangkan memastikan pengoperasian airbag yang efektif.

Menurut jumlah titik pemasangan, jenis sabuk pengaman berikut dibedakan: dua, tiga, empat, lima, dan enam titik.

Sabuk pengaman dua titik (gbr. 1) saat ini digunakan sebagai sabuk pengaman tengah di kursi belakang beberapa mobil tua, serta di kursi penumpang di pesawat terbang. Sabuk pengaman reversibel adalah sabuk pangkuan yang melingkari pinggang dan dipasang di kedua sisi tempat duduk.

Sabuk pengaman tiga titik (gbr. 2) adalah jenis sabuk pengaman utama dan dipasang di semua mobil modern. Sabuk pinggang diagonal 3 titik memiliki susunan berbentuk V yang mendistribusikan energi tubuh yang bergerak secara merata ke dada, panggul, dan bahu. Volvo memperkenalkan sabuk pengaman tiga titik pertama yang diproduksi secara massal pada tahun 1959. Pertimbangkan perangkat sabuk pengaman tiga titik sebagai yang paling umum.

Sabuk pengaman tiga titik terdiri dari anyaman, gesper, dan penegang.

Sabuk pengaman terbuat dari bahan yang tahan lama dan dipasang ke tubuh dengan perangkat khusus di tiga titik: di pilar, di ambang pintu dan pada batang khusus dengan kunci. Untuk menyesuaikan sabuk dengan ketinggian orang tertentu, banyak desain menyediakan penyesuaian ketinggian titik pemasangan atas.

Kunci mengamankan sabuk pengaman dan dipasang di samping kursi mobil. Lidah logam yang dapat digerakkan dibuat untuk terhubung dengan gesper tali. Sebagai pengingat perlunya memakai sabuk pengaman, desain kunci menyertakan sakelar yang disertakan dalam rangkaian sistem alarm AV. Peringatan terjadi dengan lampu peringatan di dasbor dan sinyal yang dapat didengar. Algoritma sistem ini berbeda untuk produsen mobil yang berbeda.

Retraktor memberikan pelepasan paksa dan penggulungan otomatis sabuk pengaman. Itu melekat pada bodi mobil. Reel dilengkapi dengan mekanisme penguncian inersia yang menghentikan pergerakan sabuk pada gulungan jika terjadi kecelakaan. Dua metode pemblokiran digunakan: sebagai akibat dari pergerakan (kelembaman) mobil dan sebagai akibat dari pergerakan sabuk pengaman itu sendiri. Pita hanya bisa ditarik dari spool drum secara perlahan, tanpa percepatan.

Mobil modern dilengkapi dengan sabuk pengaman pretensioner.

Sabuk pengaman lima titik (gbr. 4) digunakan di mobil sport dan untuk mengamankan anak-anak di kursi mobil anak. Termasuk dua tali pinggang, dua tali bahu dan satu tali kaki.

Beras. 4. Harness lima titik

Tali pengaman 6 titik memiliki dua tali di antara kedua kaki, yang memberikan kecocokan yang lebih aman bagi pengendara.

Salah satu perkembangan yang menjanjikan adalah sabuk pengaman tiup (Gbr. 5), yang diisi dengan gas saat terjadi kecelakaan. Mereka meningkatkan area kontak dengan penumpang dan, karenanya, mengurangi beban pada orang tersebut. Bagian tiup dapat berupa bagian bahu atau bagian bahu dan pinggang. Pengujian menunjukkan bahwa desain sabuk pengaman ini memberikan perlindungan tambahan dari benturan samping.

Beras. 5. Sabuk pengaman tiup

Ford menawarkan opsi ini di Eropa untuk Ford Mondeo generasi keempat. Untuk penumpang di barisan belakang, sabuk pengaman tiup dipasang. Sistem ini dirancang untuk mengurangi cedera kepala, leher, dan dada jika terjadi kecelakaan bagi penumpang baris belakang, yang sering kali adalah anak-anak dan orang tua, yang sangat rentan terhadap jenis cedera ini. Dalam penggunaan sehari-hari, sabuk pengaman tiup bekerja sama dengan yang biasa dan kompatibel dengan kursi anak.

Jika terjadi kecelakaan, sensor kejut mengirimkan sinyal ke unit kontrol sistem keamanan, unit mengirim sinyal untuk membuka katup penutup silinder karbon dioksida yang terletak di bawah jok, katup terbuka dan gas yang sebelumnya dalam keadaan terkompresi mengisi bantalan sabuk pengaman. Sabuk menyebar dengan cepat, mendistribusikan gaya tumbukan ke permukaan bodi, yang lima kali lebih banyak dari sabuk pengaman standar. Waktu aktivasi tali kurang dari 40ms.

Dengan Mercedes-Benz S-Class W222 baru, perusahaan memperluas opsi perlindungan penumpang kursi belakang. Paket PRE-SAFE kursi belakang menggabungkan pretensioner dan airbag di sabuk pengaman (Beltbag) dengan airbag di kursi depan. Penggunaan gabungan perangkat ini selama kecelakaan mengurangi cedera penumpang sebesar 30% dibandingkan dengan skema tradisional. Sabuk pengaman airbag adalah sabuk pengaman yang mampu menggembungkan dan dengan demikian mengurangi risiko cedera pada penumpang dalam tabrakan dari depan dengan mengurangi beban di dada. Kursi reclining dilengkapi sebagai standar dengan airbag yang tersembunyi di bawah jok bantalan kursi. Bantalan seperti itu akan mencegah penumpang dalam posisi berbaring dari tergelincir di bawah sabuk pengaman jika terjadi kecelakaan (disebut "menyelam") . Dengan cara ini, Mercedes-Benz telah mampu mengembangkan kursi yang dapat direbahkan yang memberikan tingkat keamanan yang lebih tinggi saat terjadi kecelakaan daripada kursi yang sandarannya direbahkan dengan memperpanjang bantalan kursi.

Sebagai tindakan terhadap tidak digunakannya sabuk pengaman, sabuk pengaman otomatis telah diusulkan sejak tahun 1981 (Gbr. 6), yang secara otomatis mengamankan penumpang ketika pintu ditutup (mesin hidup) dan melepaskannya ketika pintu dibuka (mesin mulai berhenti). Sebagai aturan, gerakan sabuk bahu yang bergerak di sepanjang tepi kusen pintu otomatis. Sabuk diikat dengan tangan. Karena kerumitan desain, ketidaknyamanan masuk ke dalam mobil, sabuk pengaman otomatis saat ini praktis tidak digunakan.

Beras. 6. Sabuk pengaman otomatis

2. Pengencang sabuk pengaman

Pada kecepatan, misalnya, 56 km/jam, dibutuhkan sekitar 150 ms dari saat tabrakan dengan rintangan tetap hingga mobil berhenti total. Pengemudi dan penumpang mobil tidak memiliki waktu untuk melakukan tindakan dalam waktu sesingkat itu, oleh karena itu mereka adalah peserta pasif dalam keadaan darurat. Selama periode ini, pretensioner sabuk pengaman, airbag, dan sakelar pemutus baterai harus diaktifkan.

Dalam kecelakaan, sabuk pengaman harus menyerap tingkat energi yang kira-kira sama dengan energi kinetik seseorang yang jatuh dari lantai empat gedung bertingkat. Karena kemungkinan melonggarnya sabuk pengaman, pretensioner (pretensioner) digunakan untuk mengkompensasi kelonggaran ini.

Tensioner sabuk pengaman menarik sabuk pengaman jika terjadi tabrakan. Ini membantu mengurangi kendurnya sabuk pengaman (ruang antara sabuk pengaman dan badan). Dengan demikian, sabuk pengaman mencegah penumpang bergerak maju (berkaitan dengan pergerakan mobil) terlebih dahulu.

Kendaraan menggunakan pretensioner sabuk pengaman diagonal dan pretensioner gesper. Menggunakan kedua jenis memungkinkan Anda untuk memperbaiki penumpang secara optimal, karena dalam hal ini sistem menarik gesper ke belakang, sekaligus mengencangkan cabang diagonal dan ventral dari sabuk pengaman. Dalam praktiknya, tensioner tipe pertama terutama dipasang.

Tensioner sabuk pengaman meningkatkan ketegangan dan meningkatkan perlindungan selip sabuk. Hal ini dicapai dengan segera memasang pretensioner sabuk pengaman selama tumbukan awal. Pergerakan maksimum pengemudi atau penumpang ke arah depan harus sekitar 1 cm, dan durasi aksi mekanis harus 5 ms (nilai maksimum 12 ms). Tensioner memastikan bahwa bagian sabuk (panjang hingga 130 mm) digulung dalam waktu hampir 13 ms.

Yang paling umum adalah pretensioner sabuk pengaman mekanis (Gbr. 7).

Beras. 7. Tensioner sabuk pengaman mekanis: 1 - sabuk pengaman; 2 - roda ratchet; 3 - sumbu koil inersia; 4 - kait (posisi tertutup); 5 - perangkat pendulum

Selain tensioner mekanis tradisional, banyak pabrikan sekarang melengkapi kendaraan dengan tensioner piroteknik (Gambar 8).

Beras. 8. Tensioner kembang api: 1 - sabuk pengaman; 2 - piston; 3 - kartrid piroteknik

Mereka diaktifkan ketika sensor built-in sistem mendeteksi bahwa ambang perlambatan yang telah ditentukan telah terlampaui, menunjukkan awal tabrakan. Ini menyalakan detonator kartrid piroteknik. Ketika kartrid meledak, gas dilepaskan, tekanan yang bekerja pada piston yang terhubung ke sabuk pengaman. Piston bergerak cepat dan mengencangkan sabuk. Biasanya, waktu respons perangkat tidak melebihi 25 ms dari awal pelepasan.

Untuk menghindari beban berlebih di dada, sabuk ini memiliki pembatas tegangan yang berfungsi sebagai berikut: pertama, beban maksimum yang diizinkan tercapai, setelah itu perangkat mekanis memungkinkan penumpang untuk bergerak maju sejauh tertentu, menjaga tingkat muatan tetap konstan.

Menurut desain dan prinsip operasi, jenis tensioner sabuk pengaman berikut dibedakan:

• kabel dengan penggerak mekanis;
• bola;
• berputar;
• rak;
• reversibel.

2.1. Tensioner kabel untuk sabuk pengaman

Tensioner sabuk pengaman 8 dan gulungan sabuk pengaman otomatis 14 adalah komponen utama dari tensioner kabel (Gbr. 9). Sistem ini dipasang secara bergerak pada tabung pelindung 3 di penutup bantalan, mirip dengan pendulum vertikal. Kabel baja 1 dipasang pada piston 17. Kabel dililit dan dipasang pada tabung pelindung pada drum 18 untuk kabel.

Modul tegangan terdiri dari elemen-elemen berikut:

• sensor dalam bentuk sistem "massa pegas";
• generator gas 4 dengan muatan propelan piroteknik;
• piston 1 dengan kabel baja di dalam tabung.

Jika perlambatan mobil selama tabrakan melebihi nilai tertentu, maka pegas sensor 7 mulai terkompresi di bawah aksi massa sensor. Sensor terdiri dari penyangga 6, generator gas 4 dengan muatan piroteknik yang dikeluarkan olehnya, pegas kejut 5, piston 1 dan tabung 2.

Beras. 9. Kabel tensioner: a - pengapian; b - tegangan; 1, 16 - piston; 2 - tabung; 3 - tabung pelindung; 4 - generator gas; 5, 15 - pegas kejut; 6 - braket sensor; 7 - pegas sensor; 8 - sabuk pengaman; 9 - pelat kejut dengan pin kejut; 10, 14 - mekanisme penggulungan sabuk pengaman; 11 - baut sensor; 12 - pelek roda gigi poros; 13 - segmen bergigi; 17 - kabel baja; 18 - drum

Jika penyangga 6 telah bergerak lebih jauh dari jarak normalnya, generator gas 4, yang ditahan oleh baut sensor 11, dilepaskan dalam arah vertikal. Pegas tumbukan 15 yang tertekan mendorongnya ke arah pin tumbukan di pelat tumbukan. Ketika generator gas mengenai penabrak, muatan apung generator gas menyala (Gbr. 9, a).

Pada saat ini, gas diinjeksikan ke dalam tabung 2 dan menggerakkan piston 1 dengan kabel baja 17 ke bawah (Gbr. 9, b). Selama gerakan pertama dari lilitan kabel di sekitar kopling, segmen bergigi 13 bergerak secara radial keluar dari drum di bawah aksi gaya akselerasi dan bergerak dengan pelek bergigi poros 12 dari penggulung sabuk pengaman 14.

2.2. penegang sabuk bola

Ini terdiri dari modul kompak yang, selain pengenalan sabuk, juga termasuk pembatas tegangan sabuk (gbr. 10). Aktuasi mekanis hanya terjadi ketika sensor gesper sabuk pengaman mendeteksi bahwa sabuk pengaman telah dikencangkan.

Pretensioner sabuk pengaman bola digerakkan oleh bola yang ditempatkan di tabung 9. Jika terjadi tabrakan, unit kontrol airbag menyalakan ejecting charge 7 (Gbr. 10, b). Pada tensioner sabuk pengaman listrik, aktivasi mekanisme penggerak dilakukan oleh unit kontrol airbag.

Ketika muatan yang dikeluarkan dinyalakan, gas yang mengembang menggerakkan bola dan mengarahkannya melalui roda gigi 11 ke dalam balon 12 untuk mengumpulkan bola.

Beras. 10. Ball tensioner: a - tampilan umum; b - pengapian; c - tegangan; 1, 11 - gigi; 2, 12 - balon untuk bola; 3 - mekanisme penggerak (mekanik atau listrik); 4, 7 - muatan propelan piroteknik; 5, 8 - sabuk pengaman; 6, 9 - tabung dengan bola; 10 - penggulung sabuk pengaman

Karena gulungan sabuk pengaman terhubung dengan kuat ke sproket, ia berputar dengan bola, dan sabuk ditarik kembali (Gbr. 10, c).

2.3. Pengencang sabuk putar

Bekerja berdasarkan prinsip rotor. Tensioner terdiri dari rotor 2, detonator 1, mekanisme penggerak 3 (Gbr. 11, a)

Detonator pertama digerakkan oleh penggerak mekanis atau elektrik, sedangkan gas yang mengembang memutar rotor (Gbr. 11, b). Karena rotor terhubung ke poros sabuk, sabuk pengaman mulai menarik kembali. Setelah mencapai sudut rotasi tertentu, rotor membuka saluran bypass 7 ke kartrid kedua. Di bawah aksi tekanan kerja di ruang No. 1, kartrid kedua menyala, karena itu rotor terus berputar (Gbr. 11, c). Gas buang dari chamber No 1 keluar melalui saluran outlet 8.

Beras. 11. Rotary tensioner: a - tampilan umum; b - aksi detonator pertama; c - aksi detonator kedua; g - aksi petasan ketiga; 1 - umpan; 2 - rotor; 3 - mekanisme penggerak; 4 - sabuk pengaman; 5, 8 - saluran keluaran; 6 - pekerjaan umpan pertama; 7, 9, 10 - memotong saluran; 11 - aktuasi detonator kedua; 12 - kamar No. 1; 13 - kinerja umpan ketiga; 14 - kamera nomor 2

Ketika saluran bypass kedua 9 tercapai, kartrid ketiga dinyalakan di bawah aksi tekanan kerja di ruang No. 2 (Gbr. 11, d). Rotor terus berputar dan gas buang dari ruang No. 2 keluar melalui outlet 5.

2.4. penegang sabuk

Untuk transfer gaya yang mulus ke belt, berbagai perangkat rak dan pinion juga digunakan (Gbr. 12).

Rack tensioner bekerja sebagai berikut. Pada sinyal unit kontrol airbag, muatan detonator menyala. Di bawah tekanan gas yang dihasilkan, piston dengan rak 8 bergerak ke atas, menyebabkan rotasi roda gigi 3, yang bergerak dengannya. Putaran roda gigi 3 ditransmisikan ke roda gigi 2 dan 4. Roda gigi 2 dihubungkan secara kaku ke cincin luar 7 dari kopling overrunning, yang mentransmisikan torsi ke poros torsi 6. Ketika cincin 7 berputar, rol 5 kopling digerakkan dijepit antara kopling dan poros torsi. Sebagai hasil dari putaran poros torsi, sabuk pengaman dikencangkan. Ketegangan sabuk dilepaskan ketika piston mencapai peredam.

Beras. 12. Penegang sabuk pengaman: a - posisi awal; b - ujung ketegangan sabuk; 1 - peredam kejut; 2, 3, 4 - roda gigi; 5 - rol; 6 - sumbu torsi; 7 - cincin luar dari kopling yang melampaui; 8 - piston dengan rak; 9 - petasan

2.5 tensioner sabuk reversibel

Dalam sistem keselamatan pasif yang lebih kompleks, selain pretensioner sabuk pengaman piroteknik, pretensioner sabuk pengaman reversibel (Gbr. 13) dengan unit kontrol dan pembatas gaya sabuk pengaman adaptif (switchable.

Setiap pretensioner sabuk pengaman reversibel dikendalikan oleh unit kontrol terpisah. Berdasarkan perintah bus data, unit kontrol pretensioner sabuk pengaman menggerakkan motor penggerak yang terhubung.

Tensioner reversibel memiliki tiga tingkat kekuatan aktuasi:

1. upaya rendah - pemilihan sabuk pengaman yang kendur;
2. gaya rata-rata - tegangan parsial;
3. kekuatan tinggi - tegangan penuh.

Jika unit kontrol airbag mendeteksi tabrakan kecil dari depan yang tidak memerlukan pretensioner piroteknik, ia akan mengirimkan sinyal ke unit kontrol pretensioner. Mereka memerintahkan sabuk pengaman untuk dikencangkan sepenuhnya oleh motor penggerak.

Beras. 13. Sabuk pengaman dengan pretensioner reversibel: 1 - gigi; 2 - kait; 3 - penggerak utama

Poros motor (tidak ditunjukkan pada Gambar 13), berputar melalui roda gigi, memutar disk yang digerakkan yang terhubung ke poros sabuk pengaman dengan dua kait yang dapat ditarik. Sabuk pengaman membungkus poros dan mengencang.

Jika poros motor tidak berputar atau berputar sedikit ke arah yang berlawanan, pengait dapat terlipat dan melepaskan poros sabuk pengaman.

Pembatas gaya sabuk pengaman yang dapat diganti diaktifkan setelah pretensioner piroteknik dipasang. Dalam hal ini, mekanisme penguncian memblokir sumbu sabuk, mencegah sabuk terlepas karena kemungkinan inersia tubuh penumpang dan pengemudi.