シートベルトとシートベルトテンショナー

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2. シートベルトテンショナー

車の受動的安全システムの最も一般的な構造要素はシートベルトです。これを使用すると、体の硬い部分、ガラス、他の乗員への衝撃（いわゆる二次衝撃）による怪我の可能性と重症度が軽減されます。シートベルトを締めると、エアバッグが効果的に動作します。

シートベルトは、取り付け箇所の数に応じて、XNUMX 点式、XNUMX 点式、XNUMX 点式、XNUMX 点式、XNUMX 点式に区別されます。

1点式シートベルト（図XNUMX）は現在、一部の古い車の後部座席や飛行機の助手席の中央シートベルトとして使用されています。リバーシブルシートベルトは、腰に巻いてシートの両側に取り付ける膝ベルトです。

2 点式シートベルト (図 3) はシートベルトの主要なタイプであり、現代のすべての自動車に取り付けられています。 1959点式斜めウエストベルトはV字型に配置されており、動く体のエネルギーを胸部、骨盤、肩に均等に分散します。ボルボは XNUMX 年に最初の量産型 XNUMX 点式シートベルトを導入しました。デバイスの XNUMX 点式シートベルトが最も一般的であると考えてください。

シートベルトとシートベルトテンショナー

XNUMX点式シートベルトはウェビング、バックル、テンショナーで構成されています。

シートベルトは耐久性のある素材で作られており、柱、敷居、ロック付きの特別なロッドのXNUMX点で特別な装置を使用して体に取り付けられます。ベルトを特定の人の身長に合わせるために、多くの設計では上部取り付けポイントの高さを調整することができます。

ロックはシートベルトを固定し、車のシートの横に取り付けられます。可動式の金属製タングがストラップの留め金と接続できるように作られています。シートベルトの着用の必要性を思い出させるために、ロックの設計には AV 警報システムの回路に含まれるスイッチが含まれています。警告は、ダッシュボードの警告灯と信号音によって発生します。このシステムのアルゴリズムは自動車メーカーごとに異なります。

リトラクターは、シートベルトの強制巻き戻しと自動巻き戻しを行います。車体に取り付けてあります。リールには、事故時にリール上のベルトの動きを止める慣性ロック機構が装備されています。ブロックには XNUMX つの方法が使用されます。車の動き (慣性) によるものと、シートベルト自体の動きによるものです。テープは、加速せずにゆっくりとスプールドラムからのみ引き抜くことができます。

最近の車にはプリテンショナーシートベルトが装備されています。

シートベルトとシートベルトテンショナー

4 点式シートベルト (図 XNUMX) は、スポーツカーやチャイルドシートに子供を固定するために使用されます。ウエストストラップXNUMX本、ショルダーストラップXNUMX本、レッグストラップXNUMX本が付属します。

シートベルトとシートベルトテンショナー

米。 4. XNUMX点式ハーネス

6 点式安全ハーネスには脚の間に XNUMX 本のストラップがあり、ライダーによりしっかりとフィットします。

有望な開発品の 5 つは、事故時にガスが充填される膨張式シートベルト (図 XNUMX) です。乗客との接触面積が増加し、それに応じて人の負担が軽減されます。膨張可能なセクションは、肩セクションまたは肩と腰セクションであってもよい。テストでは、このシートベルトの設計が側面衝撃保護を強化することが示されています。

シートベルトとシートベルトテンショナー

米。 5. インフレータブルシートベルト

フォードはヨーロッパで第 XNUMX 世代フォードモンデオにこのオプションを提供しています。後列の乗客には、膨張式シートベルトが取り付けられています。このシステムは、後列乗員（多くは子供や高齢者であり、特にこうした種類の傷害を負いやすい）の事故の際に、頭、首、胸部の傷害を軽減するように設計されています。日常使用では、膨張式シートベルトは通常のシートベルトと同じように機能し、チャイルドシートと互換性があります。

事故が発生した場合、衝撃センサーがセキュリティシステム制御ユニットに信号を送信し、ユニットがシートの下にある二酸化炭素ボンベの遮断弁を開く信号を送信し、弁が開いてガスが放出されます。あらかじめ圧縮された状態でシートベルトクッションを満たします。ベルトは素早く展開し、標準的なシートベルトの 40 倍以上の衝撃力を体の表面に分散します。ストラップの作動時間は XNUMX ミリ秒未満です。

新型メルセデス・ベンツ Sクラス W222 では、同社は後部座席の乗員保護オプションを拡大しています。後席 PRE-SAFE パッケージは、プリテンショナーとシートベルトのエアバッグ (ベルトバッグ) および前席のエアバッグを組み合わせたパッケージです。事故時にこれらの装置を併用すると、従来のスキームと比較して乗員の負傷が 30% 軽減されます。シートベルトエアバッグは、シートベルトが膨張して胸部への負担を軽減し、前面衝突時の乗員の負傷リスクを軽減するものです。リクライニングシートには、シートクッションの表皮の下にエアバッグを標準装備しており、リクライニング時の乗員のシートベルトの下への滑り込み（いわゆるダイブ）を防止します。。このようにしてメルセデス・ベンツは、シートクッションを伸ばして背もたれを倒すシートよりも、万が一の事故の際に高い安全性を提供する、快適なリクライニングシートの開発に成功しました。

シートベルト不着用対策として、1981年からドアを閉める（エンジン始動）と乗員を自動的に固定し、ドアを開ける（エンジンをかける）と乗員を解放する自動シートベルトが提案されています（図6）。起動停止）。原則として、ドアフレームの端に沿って移動するショルダーベルトの動きは自動化されています。ベルトは手で締めます。設計の複雑さ、車に乗り込む際の不便さのため、自動シートベルトは現在実際には使用されていません。

シートベルトとシートベルトテンショナー

米。 6. 自動シートベルト

2. シートベルトテンショナー

たとえば、時速 56 km の速度では、固定障害物に衝突した瞬間から車が完全に停止するまでに約 150 ミリ秒かかります。車の運転手と同乗者には、そのような短期間に行動を起こす時間がないため、緊急事態には受動的に参加することになります。この期間中は、シートベルトプリテンショナー、エアバッグ、バッテリーキルスイッチを作動させる必要があります。

事故が起きた場合、シートベルトは高層ビルの XNUMX 階から人が転落するときの運動エネルギーとほぼ同じレベルのエネルギーを吸収する必要があります。シートベルトの緩みが発生する可能性があるため、この緩みを補うためにプリテンショナー（プリテンショナー）が使用されます。

シートベルトテンショナーは、衝突時にシートベルトを巻き取ります。シートベルトのたるみ（シートベルトと身体の間の隙間）を軽減します。したがって、シートベルトは、乗員が（自動車の動きに対して）前方に移動することを事前に防止する。

車両には、斜めシートベルトプリテンショナーとバックルプリテンショナーの両方が使用されます。両方のタイプを使用すると、システムがバックルを後方に引きながら、同時にシートベルトの斜め部分と腹側部分を締め付けるため、乗員を最適に固定することができます。実際には、最初のタイプのテンショナーが主に取り付けられます。

シートベルトテンショナーは張力を向上させ、ベルトの滑り防止を向上させます。これは、最初の衝撃時にシートベルトプリテンショナーを即座に展開することによって実現されます。運転者または同乗者の前方への最大移動量は約 1 cm、機械的動作の継続時間は 5 ミリ秒 (最大値 12 ミリ秒) である必要があります。テンショナーにより、ベルト部分 (長さ最大 130 mm) がほぼ 13 ミリ秒で巻き取られます。

最も一般的なのは機械式シートベルトプリテンショナーです (図 7)。

シートベルトとシートベルトテンショナー

米。 7. 機械式シートベルトテンショナー: 1 - シートベルト。 2 - ラチェットホイール; 3 - 慣性コイルの軸。 4 - ラッチ（閉位置）。 5 - 振り子装置

従来の機械式テンショナーに加えて、多くのメーカーは現在、火工品テンショナーを車両に装備しています (図 8)。

シートベルトとシートベルトテンショナー

米。 8. 火工品テンショナー: 1 - シートベルト。 2 - ピストン。 3 - 火工品カートリッジ

これらは、システムの内蔵センサーが、衝突の開始を示す所定の減速度しきい値を超えたことを検出したときに作動します。これにより、火工品カートリッジの起爆装置が点火されます。カートリッジが爆発するとガスが放出され、その圧力がシートベルトに接続されたピストンに作用します。ピストンが素早く動き、ベルトに張力を与えます。通常、デバイスの応答時間は放電開始から 25 ミリ秒を超えません。

胸部への過負荷を避けるために、これらのベルトには次のように機能する張力リミッターが付いています。まず、最大許容荷重に達すると、機械装置により乗客が一定距離前方に移動できるようになり、充電レベルが一定に保たれます。

設計と動作原理に従って、次のタイプのシートベルトテンショナーが区別されます。

機械式ドライブを備えたケーブル。
ボール;
旋回;
棚;
可逆。

2.1. シートベルト用ケーブルテンショナー

シートベルトテンショナー８および自動シートベルトリール１４は、ケーブルテンショナーの主要構成要素である（図９）。このシステムは、垂直振り子と同様に、軸受カバー内の保護チューブ 8 に移動可能に固定されています。ピストン１にはスチールケーブル１７が固定されている。ケーブルはドラム１８上のケーブル保護チューブに巻かれて設置されている。

張力モジュールは次の要素で構成されます。

「バネ質量」システムの形式のセンサー。
ガス発生器４は火工品推進剤を充填する。
ピストン 1 のチューブ内にスチールケーブルが入っています。

衝突中の自動車の減速度が一定の値を超えると、センサースプリング 7 はセンサー質量の作用により圧縮され始めます。センサーはサポート 6、火工品が放出されるガス発生器 4、ショックスプリング 5、ピストン 1、およびチューブ 2 で構成されます。

シートベルトとシートベルトテンショナー

米。 9. ケーブルテンショナー: a - 点火; b - 電圧; 1、16 - ピストン。 2 - チューブ; 3 - 保護チューブ; 4 - ガス発生器。 5、15 - ショックスプリング。 6 - センサーブラケット。 7 - センサースプリング。 8 - シートベルト。 9 - ショックピン付きショックプレート。 10、14 - シートベルト巻き取り機構。 11 - センサーボルト。 12 - シャフトのギアリム。 13 - 歯付きセグメント。 17 - スチールケーブル。 18 - ドラム

サポート６が標準よりも大きな距離を移動すると、センサーボルト１１によって静止状態に保持されていたガス発生器４が垂直方向に解放される。応力がかかった衝撃バネ１５は、衝撃プレート内の衝撃ピンに向かって衝撃バネ１５を押す。ガス発生器が衝突体に衝突すると、ガス発生器のフロート装薬が点火します（図6、a）。

このとき、ガスがチューブ２内に注入され、スチールケーブル１７とともにピストン１を下降させる（図９、ｂ）。クラッチに巻き付けられたケーブルの最初の移動中、歯付きセグメント１３は、加速力の作用を受けてドラムから半径方向外側に移動し、シートベルト巻取り機１４のシャフト１２のリングギアと係合する。

2.2. ボールベルトテンショナー

これは、ベルト認識に加えて、ベルト張力リミッターも備えたコンパクトなモジュールで構成されています (図 10)。機械的作動は、シートベルトバックルセンサーがシートベルトが締め付けられていることを検出した場合にのみ発生します。

ボールシートベルトプリテンショナーは、チューブ 9 内に配置されたボールによって作動します。衝突の場合、エアバッグ制御ユニットは噴射薬 7 に点火します (図 10、b)。電動シートベルトテンショナーでは、駆動機構の作動はエアバッグ制御ユニットによって実行されます。

射出された装薬が点火されると、膨張するガスがボールを動かし、歯車１１を介してボールをバルーン１２内に送り込み、ボールを収集する。

シートベルトとシートベルトテンショナー

米。 10. ボールテンショナー: a - 全体図。 b - 点火; c - 電圧; 1、11 - ギア。 2、12 - ボール用バルーン。 3 - 駆動機構（機械式または電気式）。 4、7 - 火工品推進剤の装入。 5、8 - シートベルト。 6、9 - ボール付きチューブ。 10 - シートベルトワインダー

シートベルトリールはスプロケットに強固に接続されているため、ボールとともに回転し、ベルトが巻き取られます（図10、c）。

2.3. ロータリーベルトテンショナー

ローターの原理で動作します。テンショナーは、ローター 2、起爆装置 1、駆動機構 3 で構成されます (図 11、a)。

最初の起爆装置は機械式または電気駆動装置によって駆動され、膨張するガスがローターを回転させます (図 11、b)。ローターがベルトシャフトに接続されているため、シートベルトが巻き取られ始めます。特定の回転角度に達すると、ローターは第 7 カートリッジへのバイパスチャネル 1 を開きます。チャンバーNo.11内の作動圧力の作用により、1番目のカートリッジが点火し、これによりローターが回転し続けます（図8、c）。チャンバー No. XNUMX からの排ガスは出口チャネル XNUMX を通って出ます。

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米。 11. ロータリーテンショナー: a - 全体図。 b - 最初の起爆装置の動作; c - 1番目の起爆装置の動作; g - 2番目の爆竹の動作。 3 - 餌。 4 - ローター; 5 - 駆動機構。 8 - シートベルト。 6、7 - 出力チャンネル。 9 - 最初の餌の仕事。 10、11、12 - バイパスチャンネル。 1 - 13番目の起爆装置の作動。 14 - チャンバーNo.2。 XNUMX - XNUMX番目の餌のパフォーマンス。 XNUMX - カメラ番号 XNUMX

第２のバイパスチャネル９に到達すると、第２チャンバー内の作動圧力の作用により第３のカートリッジが点火される（図１１、ｄ）。ローターは回転を続け、チャンバー No. 9 からの排気ガスが出口 2 から排出されます。

2.4. ベルトテンショナー

ベルトへの力をスムーズに伝達するために、さまざまなラックアンドピニオン装置も使用されます（図12）。

ラックテンショナーは次のように動作します。エアバッグ制御ユニットの信号により、起爆装置が点火されます。生じたガスの圧力下で、ラック８を備えたピストンが上昇し、それに噛合する歯車３の回転を引き起こす。ギア 8 の回転はギア 3 とギア 3 に伝達されます。ギア 2 はオーバーランニングクラッチの外輪 4 にしっかりと接続されており、トルクがトーションシャフト 2 に伝達されます。リング 7 が回転すると、クラッチのローラ 6 が回転します。クラッチとトーションシャフトの間に挟まれています。トーションシャフトの回転により、シートベルトが張られる。ピストンがダンパーに到達するとベルトの張力が解放されます。

シートベルトとシートベルトテンショナー