Устройство и виды ремней безопасности

Сейчас автомобили комплектуются значительным количеством систем и средств безопасности. Направлены они на предотвращение потери контроля на авто во время нештатных ситуаций (активные системы) и максимально возможное снижение травмирования пассажиров при ДТП (пассивные средства).

Начиналось же все с ремней безопасности, которые «перекочевали» на автотранспорт с авиации. Первые прототипы ремней появились практически с началом самой автомобильной эры. В 1903 году была предложена первая версия такой системы безопасности на авто, но тогда она не прижилась. Более активно ими стали интересоваться в 50-х годах прошлого века. Причем поначалу ремни предлагались только в качестве опции и лишь немного спустя – как штатное оборудование.

Стоит отметить, что в одно время конструкторы пытались заменить ремни на другую систему – подушки безопасности. Но впоследствии оказалось, что от самостоятельного использования подушек толку мало, а вот в сочетании с ремнями они достаточно серьезно повышают безопасность.

В общем, ремни безопасности – одно из самых «старых», но при этом эффективных средств предотвращения травмирования, то есть они относятся к пассивной системе.

Составные части, используемые в конструкции

Основным элементом этого средства является лента, изготовленная из волокон полиэстера. Этот материал отличается высокими показателями на разрыв и способна выдерживать громадные нагрузки. Из этой ленты формируется лямка, которая удерживает водителя в определенном положении и не дает телу податься вперед при фронтальном столкновении. Это в свою очередь исключает вылет пассажира из авто, столкновение с лобовым стеклом, рулем, передней панелью.

Помимо этого, устройство ремня безопасности современных моделей включает в себя еще ряд элементов:

• регулируемые и нерегулируемые точки крепления ремня;
• замок;
• инерционные катушки;
• ограничители;
• преднатяжители.

Но все эти элементы появились в конструкции ремня безопасности не сразу. История этих средств очень обширна, о чем говорит немалое количество существующих видов.

Виды и их особенности

При этом разница между разными видами сводится только к количеству точек крепления. Но от этого параметра достаточно сильно зависит травмобезопасность.

В целом, ремни безопасности по количеству точек крепления делятся на:

• двух-;
• трех-;
• четырех-;
• пяти-;
• шеститочечные.

Отметим, что помимо травмобезопасности ремней учитывается также и удобство их пользования, поэтому не всегда большее количество точек – лучший вариант.

Двухточечные ремни

Двухточечные – первый вариант, который массово стал использоваться на авто. Но этот тип – самый малоэффективный в плане безопасности.

На автотранспорте применялось две вариации – поясной и грудной. В первом случае ремень проходил поперечно сиденью в поясной зоне. Одна из точек крепления находилась возле порога или внизу на боковой стойке, вторая же устанавливалась между сиденьями на центральном тоннеле, и она включала в себя замок. Этот вариант плох тем, что лямка удерживала только нижнюю часть туловища, а верхняя же в случае удара из-за инерции сильно подавалась вперед, то есть травмы от ударов о переднюю панель и руль были гарантированы.

Грудной вариант двухточечного ремня проходил диагонально по грудной клетке. Такую укладку лямки обеспечивало верхнее расположение точки крепления на боковой стойке. Крепежная точка с замком оставалась на прежнем месте – между сиденьями. В этом варианте верхняя часть туловища при ДТП удерживалась, но из-за отсутствия нижней фиксации существовала вероятность «подныривания» тела под ремень, что опять же наносило серьезные травмы.

Трехточечный тип

Ремни безопасности с тремя точками крепления – один из самых оптимальных вариантов для использования, поскольку они обеспечивают должную фиксацию тела и достаточно удобны в пользовании.

Фиксация лямки в этом типе осуществляется в трех точках – верхней и нижней на боковой стойке и с замком – на центральном тоннеле. Одна из точек на стойке – концевая для лямки (к ней крепиться конец), вторая же оснащается катушкой для сматывания ремня. Что касается язычка, которым ремень фиксируется в замке, то он – подвижен и может перемещаться вдоль лямки.

После протяжки лямки и фиксации ее в замке, одна часть ее располагается диагонально и проходит по грудной клетке, а вторая – поперечно в поясничной зоне. То есть, трехточечный тип совмещает в себе одновременно оба варианта двухточечной версии.

Такое расположение ленты обеспечивает удержание верхней части тела и исключает вероятность «подныривания». Также он удобен в использовании, поскольку для укладки достаточно лишь потянуть ремень и зафиксировать его только в одной точке – с замком.

Конструкция с четырьмя точками

Ремни с четырьмя точками крепления используется по большей части на спортивных автомобилях. Распространение на массовых моделях они не получили из-за неудобства использования.

Примечательно, что точки крепления в этом варианте могут быть разными. Один из вариантов – две вертикальные лямки со статичным неразъемным креплением и одна разъединяющаяся – в поясничной зоне. Особенность этой версии заключается в том, что вертикальные ремни крепятся не к элементам кузова, а непосредственно к сиденью.

Неудобство посадки заключено в том, что сначала необходимо накинуть на плечи вертикальные ленты (по типу надевания рюкзака), а после протянуть и зафиксировать поясничный ремень.

Второй вариант отличается тем, что вертикальные лямки – не статичны и могут отсоединяться. Но для этого на их концах имеются фиксирующие язычки и устанавливаются они на специальный дополнительный замок, расположенный на поясничном ремне.

Пяти- и шеститочечные виды

Пятиточечный вариант также применяется на спортивных авто. Дополнительно она нашел применение в детских автокреслах. По сути, этот тот же самый четырехточечный ремень, но у него имеется еще одна лямка. Тянется она снизу сиденья, укладывается между ног и фиксируется в замке, который используется для крепления вертикальных ремней. Этот вариант обеспечивает надежное удержание тела и улучшенное распределение нагрузки по ремню.

Отличие шеститочечного вида заключается в том, что снизу сиденья у него идет не один, а два ремня. Фиксация тела в пяти- и шеститочечных типах ремней безопасности – очень надежная, что снижает вероятность получения травм. Но вместе с тем, они очень неудобны, поскольку пассажиру приходится сначала протянуть поясничную лямку, затем зафиксировать вертикальные, а после еще и закрепить один или два нижних. Поэтому такие типы ремней на моделях массового производства не используются.

Составные элементы и их назначение

Отметим, что не все составляющие могут входить в конструкцию средств безопасности на тех или иных моделях.

Крепеж

Начнем с точек крепления. Зачастую они устанавливаются на элементах кузова. Обусловлено это тем, что тело человека в момент инерционного смещения вперед создает значительную нагрузку на ремень. В случае использования точки крепления, вмонтированной в сиденье, из-за сильной нагрузки конструкция может не выдержать, и спинка подастся вместе с телом. В случае с креплением к кузову, то этого не произойдет.

Но в устройствах с четырьмя и более точками, некоторые из них все же монтируются в сиденье (вертикальных лямок). При этом отметим, что и конструкция сидений в спортивных авто – значительно жестче и рассчитана на восприятие сильных нагрузок, поэтому и допускается установка в них креплений. А вот что касается крепежа поясничной лямки, то она фиксируется к кузову.

Теперь по поводу удобства точек крепления (касается верхних). Ремни, вмонтированные в сиденье – удобны, поскольку они выходят над плечами. А вот точки на стойке могут вызвать дискомфорт. При высоком ее положении у людей низкого роста диагональная часть ремня будет проходить практически по шее, что не только неудобно, но и небезопасно. А для высоких людей низкое положение верхней точки обеспечит прохождение ремня ниже плеча, что стеснит движения руки. Поэтому верхние точки крепления на стойках производители делают регулируемыми. На крепежах, расположенных на сиденьях регулировка не требуется.

Замок

Замок обеспечивает разъемную точку крепежа. Она и обеспечивает удобство укладки лямок. Работа замка очень проста – на язычке, расположенном на ремне проделывается отверстие, а в замке используется штифт. При установке язычка штифт заходит в отверстие, тем самым обеспечивается надежная фиксация. Для разъединения необходимо лишь нажать на специальную клавишу замка, чтобы втянуть штифт и высвободить язычок.

Инерционные катушки

Эффективность ремней во многом зависит в правильном их натяжении. Ранее для этого необходимо было регулировать длину лямок «под себя» специальными петлями. Это особо не доставляло проблем водителю, поскольку ему достаточно было раз отрегулировать ремень. А вот пассажирам с разной комплекцией приходилось каждый раз проводить регулировку.

Механизм инерционной катушки

Эта проблема отпала с появлением инерционных катушек. Она обеспечивала автоматическое сматывание ленты, чтобы он не мешал. Вытянуть же его обратно можно только плавным движением. Резко размотать лямку при такой катушке не получиться, поскольку механизм при быстром разматывании блокирует ее.

Использование инерционной катушки решило сразу несколько проблемы – при отстегивании лента сама сматывается, что очень удобно. Также катушка самостоятельно регулирует натяжку, выбирая лишнюю часть ремня. Еще одно положительное качество – блокировка катушки при резком разматывании. Она не дает размотаться ремню, поэтому он «ловит» тело, не давая ему сильно уйти вперед. Но есть и негативное качество – она блокируется не сразу, и длина ремня все же немного увеличивается, из-за чего туловище успевает набрать небольшое ускорение. А это повышает вероятность травмирования.

Ограничители

Ограничители позволяют немного увеличить длину ремня, но плавно. Суть вот в чем, тело при инерционном отклонении испытывает значительные перегрузки. Если его резко остановить, что и делает ремень, то возможно получение травмы. Но если лямка немного будет увеличивать свою длину, то это позволит частично погасить энергию и повысить травмобезопасность.

Ограничитель представляет собой торсион, который выступает в роли оси для катушки. При столкновении катушка блокирует разматывание ремня, тело упирается в ремень, что создает нагрузку на ленту. При достижении определенного усилия на лямке, торсион начинает скручиваться, проворачивая катушку и отматывая ремень. Из-за этого и происходит плавное гашение усилия на ремне. Стоит отметить, что тоже самое делает и сама лямка. Полиэстеровая лента может немного растягиваться при создании значительной нагрузки на нее.

Преднатяжители

Преднатяжители появились на авто совсем недавно, но роль их значительна. Как уже отмечено, катушка блокируется не сразу, поэтому тело все же получает ускорение. Чтобы этого не допустить и применяются преднатяжители, которые натягивают ремень еще до того, как тело начинает инерционное движение. То есть он предотвращает получение ускорения. Эти устройства работают на опережение и для этого используются датчики удара, применяемые в конструкции подушек безопасности.

Работают преднатяжители так: в момент удара при столкновении датчики регистрируют его и подают сигнал на блок управления. Тот в свою очередь задействует исполнительные механизмы, и они мгновенно натягивают ленту, исключая даже малейшее смещение тела вперед. Преднатяжители бывают двух типов – пиропатронные и электроприводные.

Как все работает?

Напоследок рассмотрим полный принцип работы ремней безопасности в современных авто. За пример возьмем механизмы трехточечного типа, поскольку они – самые распространенные.

Итак, водитель садится в авто и плавно вытягивает ленту, пока длины его не будет достаточно, чтобы установить и зафиксировать язычок в замке. После этого инерционная катушка выберет излишки, но не полностью, чтобы не сковывать движения водителя. Если устройство безопасности оснащено преднатяжителем, то на этом функция катушки завершена.

В момент столкновения датчики регистрируют удар и задействуют преднатяжители, из-за чего лямка натягивается. По мере возрастания усилия в работу вступает торсион, постепенно повышая длину лямки, чтобы погасить усилие. Дополнительно вытягивается и сам ремень.

Если преднатяжителей нет, то функцию удержания тела выполняет катушка. Резкое ускорение тела приводит к блокированию катушки и лямки «ловят» тело. Далее уже задействуется торсион.

Новые наработки

Разработки для улучшения этого средства безопасности ведутся постоянно. Последним новшеством, массово задействованным на авто, стали преднатяжители. Но они — не последняя технология.

Уже разрабатываются ленты, которые действуют еще и как подушки. Суть сводится к тому, что при ударе она наполняется газом, благодаря чему площадь контакта тела с лямкой увеличивается, что способствует лучшему распределению нагрузки и снижению травмирования.

Также развивают электронную самоадаптирующуюся систему преднатяжителя, в зависимости от пользования и вытягивания лямки она определяет, по заданным алгоритмам, вес пассажира и соответственно необходимое усилие для его удержания в момент аварии.

Ремни безопасности и натяжители ремней безопасности автомобиля

1. Ремни безопасности

Самым распространенным конструктивным элементом системы пассивной безопасности автомобиля являются ремни безопасности. Их использование снижает вероятность и тяжесть травм от ударов о жесткие части кузова, стекла, с другими пассажирами (так называемых вторичных ударов). Пристегнутые ремни безопасности обеспечивают эффективную работу подушек безопасности.

По числу мест крепления различают следующие виды ремней безопасности: двух-, трех-, четырех-, пяти- и шеститочечные.

Двухточечные ремни безопасности (рис. 1) в настоящее время можно встретить в качестве среднего ремня на заднем сиденье некоторых старых автомобилей, а также на пассажирских местах в самолетах. Двухсторонний ремень безопасности представляет собой поясной ремень, проходящий по талии и закрепленный с двух сторон сиденья.

Рис. 1. Двухточечный ремень безопасности

Трехточечные ремни безопасности (рис. 2) являются основным видом ремня безопасности и устанавливаются на всех современных автомобилях. Трехточечный диагонально-поясной ремень безопасности имеет V-образное расположение, которое обеспечивает равномерное распределение энергии движущегося тела на грудь, таз и плечи. Первые серийные трехточечные ремни безопасности были предложены компанией Volvo в 1959 г. Рассмотрим устройство трехточечного ремня как наиболее распространенного.

Рис. 2. Трехточечный ремень безопасности

Трехточечный ремень безопасности включает лямку, замок и втягивающую катушку.

Лямка ремня безопасности изготавливается из прочного материала и крепится к кузову с помощью специальных устройств в трех точках: на стойке, на пороге и на специальной тяге с замком. Для адаптации ремня к росту конкретного человека во многих конструкциях предусматривается регулирование верхней точки крепления по высоте.

Замок обеспечивает запирание ремня безопасности и устанавливается возле сиденья автомобиля. Для соединения с замком на лямке выполнен подвижный металлический язычок. В целях напоминания о необходимости применения ремня безопасности в конструкции замка предусматривается выключатель, который включен в цепь аудиовизуальной сигнальной системы. Предупреждение происходит с помощью сигнальной лампы на приборной панели и звукового сигнала. Алгоритм работы данной системы имеет отличия у разных автопроизводителей.

Втягивающая катушка обеспечивает принудительную размотку и автоматическую смотку ремня безопасности. Она крепится на стойке кузова автомобиля. Катушка оснащена инерционным механизмом блокировки, который останавливает движение ремня в катушке при аварии. Используется два способа блокировки — в результате движения (инерции) автомобиля и в результате движения самого ремня безопасности. Ремень можно вытянуть из барабана катушки только медленно, без ускорения.

Современные автомобили оснащаются ремнями безопасности с натяжителями.

Четырехточечные ремни безопасности (рис. 3) устанавливаются на спортивных автомобилях, имеют четыре точки крепления к сиденью.

Рис. 3. Четырехточечный ремень безопасности

Пятиточечные ремни безопасности (рис. 4) используются на спортивных автомобилях, а также для закрепления детей в детских автомобильных сиденьях. Включают два поясных ремня, два плечевых ремня и один ремень, находящийся между ногами.

Рис. 4. Пятиточечный ремень безопасности

Шеститочечные ремни безопасности имеют два ремня между ногами, за счет чего обеспечивается более надежная фиксация пилота гоночного автомобиля.

Перспективной конструкцией являются надувные ремни безопасности (рис. 5), которые наполняются газом при аварии. Они увеличивают площадь контакта с пассажиром и соответственно уменьшают нагрузки на человека. Надувная секция может быть или плечевой, или плечевой и поясной. Как показывают испытания, данная конструкция ремня безопасности обеспечивает дополнительную защиту от бокового удара.

Рис. 5. Надувные ремни безопасности

Компания Ford предлагает эту опцию в Европе для автомобиля Ford Mondeo четвертого поколения. Надувные ремни безопасности устанавливаются для пассажиров заднего ряда. Система разработана, чтобы в случае аварии сократить травмы головы, шеи и грудной клетки у пассажиров заднего ряда, которыми часто являются дети и пожилые люди, особенно чувствительные к таким травмам. В повседневном использовании надувные ремни безопасности функционируют так же, как и обычные, и совместимы с детскими сиденьями.

В случае аварии от датчика удара поступает сигнал в блок управления системой безопасности, блок передает сигнал для открытия на запирающий клапан баллона с углекислым газом, что находится под сиденьем, клапан открывается и газ, находящийся до этого в сжатом состоянии, заполняет подушку ремня безопасности. Ремень быстро разворачивается, чтобы распределить силу удара по поверхности тела, которая в пять раз больше, чем в случае стандартных ремней безопасности. Время активации ремней составляет менее 40 мс.

В новом Mercedes-Benz S-Class W222 компания расширяет возможности по защите пассажиров на задних сиденьях. В рамках «Пакета PRE-SAFE для задней части салона» объединены устройства натяжения ремня безопасности и надувной подушки в ремне безопасности (Beltbag) и надувных подушек безопасности в передних сиденьях. Совместное применение этих устройств при аварии снижает травматизм пассажиров на 30 % по сравнению с традиционной схемой. Надувная подушка в ремне безопасности представляет собой ленту ремня безопасности, способную надуваться и тем самым снижать риск травмирования пассажиров при лобовом столкновении за счет уменьшения нагрузки на грудную клетку. Сиденье с откидной спинкой на серийной основе оборудуется надувной подушкой безопасности, спрятанной под мягкой обивкой подушки сиденья. Такая подушка безопасности не даст пассажиру в положении полулежа проскользнуть под ремень безопасности в случае аварии (так называемое «подныривание»). Таким образом, специалистам Mercedes-Benz удалось сконструировать комфортабельное сиденье с откидной спинкой, которое в случае аварии обеспечит более высокий уровень безопасности, чем сиденье, где спинка наклоняется в результате смещения вперед подушки сиденья.

В качестве меры против неиспользования ремней безопасности с 1981 г. предлагаются автоматические ремни безопасности (рис. 6), которые автоматически закрепляют пассажира при закрытии двери (запуске двигателя) и освобождают его при открытии двери (остановке двигателя). Автоматизировано, как правило, движение плечевого ремня, который движется по краям дверной коробки. Поясной ремень закрепляется вручную. Из-за сложности конструкции, неудобства посадки в автомобиль автоматические ремни безопасности в настоящее время практически не применяются.

Рис. 6. Автоматический ремень безопасности

2. Натяжители ремней безопасности

При скорости, например, 56 км/ч с момента столкновения с неподвижным препятствием до полной остановки автомобиля проходит около 150 мс. Водитель и пассажир автомобиля не успевают принять какие-либо меры за такой короткий промежуток времени, поэтому они являются пассивными участниками аварийной ситуации. За этот промежуток должны активироваться натяжители ремней безопасности, подушки безопасности, аварийный выключатель АКБ.

В условиях столкновения ремни безопасности должны демпфировать уровень энергии, который приблизительно равен кинетической энергии человека, падающего с высоты четвертого этажа многоэтажного здания. Ввиду возможного ослабления ремня безопасности применяется натяжное устройство (натяжитель), которое компенсирует это ослабление.

Натяжитель ремня безопасности сматывает ремень безопасности при столкновении в обратном направлении. Это помогает уменьшить свободу прилегания ремня безопасности (зазор между ремнем безопасности и телом). Таким образом, с помощью ремня безопасности заранее предотвращается перемещение пассажира вперед (относительно движения автомобиля).

На автомобилях применяются как натяжители диагональной ветви ремня безопасности, так и натяжители пряжечного типа. Применение обоих типов позволяет оптимально зафиксировать пассажира, так как в этом случае система оттягивает назад пряжку, одновременно натягивая диагональную и поясную ветви ремня безопасности. На практике в основном устанавливаются натяжители первого типа.

Натяжное устройство ремня безопасности улучшает степень натяжения и повышает защиту против выскальзывания из-под ремня. Это достигается за счет немедленного срабатывания натяжного устройства ремня безопасности во время первоначального удара. Максимальное перемещение водителя или пассажира в переднем направлении должно быть приблизительно 1 см, а продолжительность процесса механического натяжения должна составлять 5 мс (максимальное значение — 12 мс). Натяжитель обеспечивает сматывание отрезка ремня (длиной до 130 мм) почти за 13 мс.

Наиболее распространенными являются механические натяжители ремней безопасности (рис. 7).

Рис. 7. Механический натяжитель ремня безопасности: 1 — ремень безопасности; 2 — храповое колесо; 3 — вал инерционной катушки; 4 — защелка (положение заблокировано); 5 — маятниковое устройство

Кроме традиционных механических натяжителей в настоящее время многие производители оборудуют автомобили пиротехническими натяжителями (рис. 8).

Рис. 8. Пиротехнический натяжитель: 1 — ремень безопасности; 2 — поршень; 3 — пиротехнический патрон

Они срабатывают, когда встроенный в систему датчик регистрирует превышение ранее заданного порога замедления, свидетельствующее о начале столкновения. При этом включается детонатор пиротехнического патрона. При взрыве патрона выделяется газ, давление которого действует на поршень, соединенный с ремнем безопасности. Поршень быстро перемещается и натягивает ремень. Обычно время срабатывания устройства составляет не более 25 мс после начала удара.

Чтобы избежать превышения нагрузки на грудь, такие ремни имеют ограничители усилия натяжения, которые работают следующим образом: вначале достигается максимум разрешенной нагрузки, после чего механическое устройство позволяет пассажиру продвинуться вперед на некоторое расстояние при поддержании нагрузки на постоянном уровне.

В зависимости от конструкции и принципа действия различают следующие типы натяжителей ремней безопасности:

• тросовый с механическим приводом;
• шариковый;
• роторный;
• реечный;
• реверсивный.

2.1. Тросовый натяжитель ремня безопасности

Натяжитель ремня безопасности 8 и автоматический механизм смотки ремня безопасности 14 являются основными составляющими тросового натяжителя (рис. 9). Система подвижно закреплена в защитной трубке 3 на колпачке подшипника аналогично вертикальному маятнику. На поршне 1 закреплен стальной трос 17. Трос смотан и установлен над защитной трубкой в барабан 18 для троса.

Модуль натяжителя состоит из следующих элементов:

• датчики в виде системы «пружина — масса»;
• газогенератор 4 с пиротехническим выталкивающим зарядом;
• поршень 1 со стальным тросом в трубке.

Если замедление автомобиля при столкновении превышает определенное значение, то пружина датчика 7 начинает сжиматься под действием массы датчика. Датчик состоит из кронштейна 6, газогенератора 4 с пиротехническим выталкивающим зарядом, ударной пружины 5, поршня 1 и трубки 2.

Рис. 9. Тросовый натяжитель: а — воспламенение; б — натяжение; 1, 16 — поршень; 2 — трубка; 3 — защитная трубка; 4 — газогенератор; 5, 15 — ударная пружина; 6 — кронштейн датчика; 7 — пружина датчика; 8 — ремень безопасности; 9 — отбойная пластина с ударным штифтом; 10, 14 — механизм смотки ремня безопасности; 11 — болт датчика; 12 — зубчатое кольцо вала; 13 — зубчатый сегмент; 17 — стальной трос; 18 — барабан

Если кронштейн 6 переместился на расстояние, превышающее норму, газогенератор 4, удерживаемый в состоянии покоя с помощью болта датчика 11, высвобождается в вертикальном направлении. Натянутая ударная пружина 15 выталкивает его по направлению ударного штифта в отбойной пластине. При столкновении газогенератора с ударным штифтом происходит воспламенение выталкивающего заряда газогенератора (рис. 9, а).

В этот момент газ выталкивается в трубку 2 и перемещает поршень 1 со стальным тросом 17 вниз (рис. 9, б). При первом движении троса, намотанного на муфту, зубчатый сегмент 13 сдвигается под действием силы ускорения радиально с барабана по направлению наружу и входит в зацепление с зубчатым кольцом вала 12 механизма смотки ремня безопасности 14.

2.2. Шариковый натяжитель ремня безопасности

Состоит из компактного модуля, в который, наряду с распознавателем пристегнутого ремня безопасности, также входит ограничитель усилия натяжения ремня безопасности (рис. 10). Механическое срабатывание происходит только тогда, когда распознаватель пристегнутого ремня безопасности определяет, что ремень безопасности пристегнут.

Шариковый натяжитель ремня безопасности приводится в действие шариками, которые помещены в трубку 9. При столкновении по сигналу блока управления подушек безопасности воспламеняется выталкивающий заряд 7 (рис. 10, б). На натяжителях ремней безопасности с электроприводом активацию приводного механизма производит блок управления подушек безопасности.

При воспламенении выталкивающего заряда расширяющиеся газы приводят в движение шарики и направляют их через зубчатое колесо 11 в баллон 12 для сбора шариков.

Рис. 10. Шариковый натяжитель: а — общий вид; б — воспламенение; в — натяжение; 1, 11 — зубчатое колесо; 2, 12 — баллон для шариков; 3 — приводной механизм (механический или электрический); 4, 7 — пиротехнический выталкивающий заряд; 5, 8 — ремень безопасности; 6, 9 — трубка с шариками; 10 — механизм смотки ремня безопасности

Так как катушка ремня безопасности прочно соединена с зубчатым колесом, она вращается при помощи шариков и ремень втягивается (рис. 10, в).

2.3. Роторный натяжитель ремней безопасности

Работает по принципу ротора. Натяжитель состоит из ротора 2, пиропатрона 1, приводного механизма 3 (рис. 11, а)

Первый пиропатрон активируется с помощью механического или электрического привода, при этом расширяющийся газ вращает ротор (рис. 11, б). Так как ротор соединен с валом ремня, то ремень безопасности начинает втягиваться. По достижении определенного угла вращения ротор открывает перепускной канал 7 ко второму патрону. Под действием рабочего давления в камере № 1 воспламеняется второй патрон, благодаря этому ротор продолжает вращаться (рис. 11, в). Сгоревший газ из камеры № 1 выходит через выпускной канал 8.

Рис. 11. Роторный натяжитель: а — общий вид; б — действие первого пиропатрона; в — действие второго пиропатрона; г — действие третьего пиропатрона; 1 — пиропатрон; 2 — ротор; 3 — приводной механизм; 4 — ремень безопасности; 5, 8 — выпускной канал; 6 — срабатывание первого пиропатрона; 7, 9, 10 — перепускные каналы; 11 — срабатывание второго пиропатрона; 12 — камера № 1; 13 — срабатывание третьего пиропатрона; 14 — камера № 2

При достижении второго перепускного канала 9 происходит воспламенение третьего патрона под действием рабочего давления в камере № 2 (рис. 11, г). Ротор продолжает вращаться, и сгоревший газ из камеры № 2 выходит через выпускной канал 5.

2.4. Реечный натяжитель ремней безопасности

Для плавной передачи усилия на ремень применяются также различные передающие устройства реечного типа (рис. 12).

Реечный натяжитель работает следующим образом. По сигналу блока управления подушками безопасности поджигается заряд пиропатрона. Под давлением образующихся при этом газов поршень с рейкой 8 перемещается вверх, вызывая вращение находящейся с ним в зацеплении шестерни 3. Вращение шестерни 3 передается на шестерни 2 и 4. Шестерня 2 жестко связана с наружным кольцом 7 обгонной муфты, передающей крутящий момент на торсионный вал 6. При повороте кольца 7 ролики 5 муфты заклиниваются между ним и торсионным валом. В результате вращения торсионного вала ремень безопасности натягивается. Натяжение ремня прекращается при достижении поршнем демпфера.

Рис. 12. Реечный натяжитель ремня безопасности: а — исходное положение; б — завершение натяжения ремня; 1 — демпфер; 2, 3, 4 — шестерни; 5 — ролик; 6 — торсионный вал; 7 — наружное кольцо обгонной муфты; 8 — поршень с зубчатой рейкой; 9 — пиропатрон

2.5. Реверсивный натяжитель ремней безопасности

В более сложных системах пассивной безопасности кроме пиротехнический преднатяжителей ремня безопасности применяются реверсивный преднатяжитель (рис. 13) ремня безопасности с блоком управления и адаптивный (отключаемый) ограничитель усилия натяжения ремня безопасности.

Каждый реверсивный преднатяжитель ремня безопасности контролируется отдельным блоком управления. В зависимости от команд, передаваемых по шине данных, блоки управления преднатяжителей ремней безопасности управляют подключенными исполнительными электродвигателями.

Реверсивные преднатяжители имеют три уровня усилия срабатывания:

1. малое усилие — выборка слабины ремня безопасности;
2. среднее усилие — частичное натяжение;
3. высокое усилие — полное натяжение.

Если блок управления подушек безопасности распознает легкое фронтальное столкновение, при котором срабатывания пиротехнического преднатяжителя ремня безопасности не требуется, он передает соответствующий сигнал на блоки управления преднатяжителей ремней безопасности. Они дают команду на полное натяжение ремней безопасности исполнительными электродвигателями.

Рис. 13. Ремень безопасности с реверсивным преднатяжителем: 1 — зубчатая передача; 2 — крюк; 3 — ведомый диск

Вал электродвигателя (на рис. 13 не показан), вращаясь, через зубчатую передачу приводит во вращение ведомый диск, который соединен с валом ремня безопасности двумя выдвижными крюками. Ремень безопасности наматывается на вал и натягивается.

Если вал электродвигателя не вращается или слегка поворачивается в обратном направлении, крюки могут сложиться и освободить вал ремня безопасности.

Отключаемый ограничитель усилия натяжения ремня безопасности вступает в действие после срабатывания пиротехнических преднатяжителей. При этом стопорный механизм блокирует вал ремня, препятствуя сматыванию с него ремня под действием возможного воздействия инерции тел пассажиров и водителя.

http://autoleek.ru/sistemy-bezopasnosti/passivnaya/ustrojstvo-i-vidy-remnej-bezopasnosti.html
https://extxe.com/18329/remni-bezopasnosti-i-natjazhiteli-remnej-bezopasnosti-avtomobilja/