Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ярославский государственный технический университет

Автошкола

Реферат

Система пассивной безопасности автомобиля

2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Современная система пассивной безопасности автомобиля

2. Ремни безопасности

3. Натяжитель ремня безопасности

4. Подушки безопасности

5. Активные подголовники

6. Безопасная конструкция кузова

7. Аварийный размыкатель аккумуляторной батареи

8. Система защиты пешеходов

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Современный автомобиль является источником повышенной опасности. Неуклонный рост мощности и скорости автомобиля, плотности движения автомобильных потоков значительно увеличивают вероятность аварийной ситуации.

Двигатель является источником механической энергии, необходимой для движения автомобиля. Трансмиссия предназначена для преобразования и передачи энергии от двигателя к ведущим колесам. Рулевое управление служит для изменения направления движения. Тормозная система обеспечивает управляемое изменение скорости автомобиля, его остановку и удержание на месте.

Кузов служит для крепления всех систем автомобиля, а также является важным элементом системы пассивной безопасности автомобиля. Подвеска обеспечивает упругую связь колес и кузова (несущей системы). Колесо преобразует механическую энергию, поступающую от двигателя, в энергию поступательного движения автомобиля. Каждая из перечисленных систем автомобиля объединяет отдельные подсистемы, агрегаты, узлы и детали.

Для защиты пассажиров при аварии активно разрабатываются и внедряются технические устройства безопасности. В конце 50-х годов прошлого века появились ремни безопасности, предназначенные для удержания пассажиров на своих местах при столкновении. В начале 80-х годов были применены подушки безопасности.

Совокупность конструктивных элементов, применяемых для защиты пассажиров от травм при аварии, составляет систему пассивной безопасности автомобиля. Система должна обеспечивать защиту не только пассажиров и конкретного автомобиля, но и других участников дорожного движения.

Важнейшими компонентами системы пассивной безопасности автомобиля являются:

· ремни безопасности;

· натяжители ремней безопасности;

· активные подголовники;

· подушки безопасности;

· безопасная конструкция кузова;

· аварийный размыкатель аккумуляторной батареи;

· ряд других устройств (система защиты при опрокидывании на кабриолете; детские системы безопасности - крепления, кресла, ремни безопасности).

http://systemsauto.ru/passive/shema_passive.html

1. Современная система пассивной безопасности

система пассивная безопасность автомобиль

Современной разработкой является система защиты пешеходов. Особое место в пассивной безопасности автомобиля занимает система экстренного вызова.

Современная система пассивной безопасности автомобиля имеет электронное управление, обеспечивающее эффективное взаимодействие большинства компонентов.

Система управления включает:

· входные датчики;

· блок управления;

· исполнительные устройства компонентов системы.

Входные датчики фиксируют параметры, при которых возникает аварийная ситуация, и преобразуют их в электрические сигналы. К входным датчикам относятся:

· датчик удара;

· выключатель замка ремня безопасности;

· датчик занятости сидения переднего пассажира;

· датчик положения сидения водителя и переднего пассажира.

На каждую из сторон автомобиля устанавливается, как правило, по два датчика удара. Они обеспечивают работу соответствующих подушек безопасности. В задней части датчики удара применяются при оборудовании автомобиля активными подголовниками с электрическим приводом.

Выключатель замка ремня безопасности фиксирует использование ремня безопасности.

Датчик занятости сидения переднего пассажира позволяет в случае аварийной ситуации и отсутствии на переднем сидении пассажира сохранить соответствующую подушку безопасности.

В зависимости от положения сидения водителя и переднего пассажира, которое фиксируется соответствующими датчиками, изменяется порядок и интенсивность применения компонентов системы.

На основании сравнения сигналов датчиков с контрольными параметрами блок управления распознает наступление аварийной ситуации и активизирует необходимые исполнительные устройства элементов системы.

Исполнительным устройствами элементов системы пассивной безопасности являются:

· пиропатрон подушки безопасности;

· пиропатрон натяжителя ремня безопасности;

· пиропатрон (реле) аварийного размыкателя аккумуляторной батареи;

· пиропатрон механизма привода активных подголовников (при использовании подголовников с электрическим приводом);

· контрольная лампа, сигнализирующая о непристегнутых ремнях безопасности.

Активизация исполнительных устройств производится в определенном сочетании в соответствии с заложенным программным обеспечением.

При фронтальном ударе в зависимости от его силы могут сработать:

· натяжители ремней безопасности;

· фронтальные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.

При фронтально-диагональном ударе в зависимости от его силы и угла столкновения могут сработать:

· натяжители ремней безопасности;

· фронтальные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

· соответствующие (правые или левые) боковые подушки безопасности и натяжители ремней безопасности:

· соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

· фронтальные подушки безопасности, соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.

При боковом ударе в зависимости от силы удара могут сработать:

· соответствующие боковые подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

· соответствующие головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности;

· соответствующие боковые подушки безопасности, головные подушки безопасности и натяжители ремней безопасности.

При ударе сзади в зависимости от силы удара могут сработать:

· натяжители ремней безопасности;

· размыкатель аккумуляторной батареи;

· активные подголовники.

2. Ремни безопасности

Самым распространенным средством пассивной безопасности современного автомобиля являются ремни безопасности. Ремни безопасности предназначены для предотвращения перемещения и удержания человека на месте в автомобиле при аварии.

Историческая справка:

1957 - производство поясных ремней безопасности

1958 - получение патента Нильсом Болином на трехточечный ремень безопасности

1959 - производство трехточечных ремней безопасности

1969 - установка автоматического механизма смотки ремня безопасности

1979 - установка регулятора ремня безопасности по высоте плеча человека

1980 - установка натяжителя ремня безопасности пассажира вместе с подушкой безопасности водителя

По числу мест крепления различают следующие виды ремней безопасности:

· двухточечные ремни безопасности (поясные);

· трехточечные ремни безопасности (диагонально-поясные);

· четырехточечные ремни безопасности;

· пятиточечные ремни безопасности.

Двухточечные ремни безопасности в настоящее время применяются в качестве среднего ремня на заднем сидении отдельных марок автомобилей, а также в самолетах.

Трехточечные ремни безопасности являются основным видом ремня безопасности и устанавливаются на всех современных автомобилях.

Четырехточечные ремни безопасности устанавливаются на спортивные автомобили. Для серийных автомобилей являются перспективной конструкцией, так как для установки ремня необходимы дополнительные верхние крепления ремня, которые не предусмотрены в конструкции автомобиля.

Пятиточечные ремни безопасности используются на спортивных автомобилях, а также для закрепления детей на детских автомобильных сидениях.

Ремень безопасности имеет следующее устройство:

· лямка;

· замок;

· втягивающее устройство с инерционной катушкой.

Лямка ремня безопасности изготавливается из прочного материала. Лямка крепится к кузову с помощью специальных устройств в тех точках: на стойке, на пороге и на специальной тяге с замком.

Замок устанавливается возле сиденья. Для содействия в применении ремня безопасности в конструкции замка предусматривается выключатель с индикацией (контрольной лампой) на панели приборов.

Втягивающее устройство крепиться на стойке кузова автомобиля. На современных автомобилях положение втягивающего устройства регулируется по высоте плеча человека.

Принцип действия ремней безопасности основан на блокировании. При столкновении автомобиля с препятствием тело человека по инерции продолжает двигаться вперед. В этот момент ремень безопасности блокируется, фиксируя человека в сидении.

Существует два способа блокировки:

1. Блокировка в результате движения (инерции) автомобиля.

2. Блокировка в результате движения самого ремня безопасности.

Современные автомобили оснащаются ремнями безопасности с натяжителями.

3. Натяжитель ремня безопасности

Современные автомобили оснащаются ремнями безопасности с натяжителями (преднатяжителями). Натяжитель ремня безопасности предназначен для заблаговременного предотвращается перемещение человека вперёд (относительно движения автомобиля) при аварии. Это достигается за счет сматывания и уменьшения свободы прилегания ремня безопасности.

Натяжитель обеспечивает сматывание отрезка ремня безопасности длиной до 130 мм за время 13 мс.

Нередко под натяжителем ремня безопасности ошибочно понимают втягивающее устройство ремня безопасности.

Натяжители, как правило, устанавливаются на замке ремня безопасности. Реже натяжители устанавливаются на втягивающем устройстве ремня безопасности.

По принципу действия различают следующие конструкции натяжителей ремней безопасности: тросовый; шариковый; роторный; реечный; ленточный.

Указанные конструкции натяжителей оснащаются механическим или электрическим приводом. Привод натяжителя представляет собой способ воспламенения пиропатрона:

· механический привод основывается на воспламенении пиропатрона механическим способом (накалывание бойком);

· электрический привод предполагает воспламенение пиропатрона электрическим сигналом от электронного блока управления (или от отдельного датчика).

Работа натяжителей ремней безопасности в зависимости от конструкции может осуществлятся как в составе системы пассивной безопасности, так и автономно.

При аварии задние датчики удара передают соответствующий сигнал в блок управления, который активирует пиропатрон и приводит в действие натяжители ремней безопасности.

Для предотвращения значительных нагрузок на пассажиров при аварии, натяжитель оснащается ограничителем усилия натяжения ремня безопасности. Ограничитель при определённой нагрузке ослабляет действие ремня безопасности на человека.

Простейшим ограничителем усилия натяжения ремня безопасности является петля, прошитая на ремне безопасности. При превышении определенного усилия натяжения ремня безопасности швы в петле рвутся, и ремень становится длиннее.

В современных конструкциях усилие натяжения ремня безопасности ограничивается торсионным валом в катушке ремня безопасности. В зависимости от усилия натяжения ремня безопасности торсионный вал скручивается, уменьшая нагрузку.

4. Подушки безопасности

Подушки безопасности автомобиля (общепринятое мировое название - airbag) предназначены для смягчения удара пассажиров в случае автомобильной аварии.

Историческая справка:

1953 - получение Вальтером Линдерером патента на подушку безопасности

1980 - установка подушки безопасности водителя

1994 - появление боковых подушек безопасности

В зависимости от направления сил, действующих на автомобиль при аварии, различают следующие виды подушек безопасности:

· фронтальные подушки безопасности;

· боковые подушки безопасности;

· головные подушки безопасности («шторки»);

· коленные подушки безопасности.

Подушка безопасности представляет собой эластичную оболочку, наполняемую газом, и газогенератор.

Газогенератор служит для наполнения оболочки подушки газом. В совокупности оболочка и газогенератор образуют модуль подушки безопасности.

Различают следующие конструкции газогенераторов :

· по форме - куполообразные и трубчатые;

· по характеру работы - с одноступенчатым и двухступенчатым срабатыванием;

· по способу газообразования - твердотопливные и гибридные.

На различных видах подушек безопасности используются следующие газогенераторы:

Вид подушки безопасности	Характеристика газогенератора
фронтальная подушка безопасности водителя	куполообразный; с одноступенчатым или двухступенчатым срабатыванием; твердотопливный или гибридный; располагается в рулевом колесе
фронтальная подушка безопасности пассажира	трубчатый; с одноступенчатым или двухступенчатым срабатыванием; твердотопливный или гибридный; располагается в верхней правой части передней панели
боковая подушка безопасности	трубчатый; с одноступенчатым срабатыванием; твердотопливный или гибридный; располагается на переднем сидении - в спинке, на заднем сидении - в спинке или боковой обшивке
головная подушка безопасности	трубчатый; с одноступенчатым срабатыванием; гибридный; располагается в зависимости от модели автомобиля в передней части крыши, между стойками, в задней части крыши

Твердотопливный газогенератор состоит из корпуса, пиропатрона и заряда твердого топлива. Воспламенение топлива происходит от пиропатрона и сопровождается образованием газа азота.

Гибридный газогенератор состоит из корпуса, пиропатрона, заряда твердого топлива и газового заряда под высоким давлением. Наполнение подушки безопасности происходит сжатым газом, который освобождается выталкивающим зарядом из твердого топлива.

Система управления подушками безопасности объединяет традиционные компоненты:

· датчики удара;

· блок управления;

· исполнительное устройство (пиропатрон газогенератора);

Принцип действия подушек безопасности

Активация подушек безопасности происходит при ударе. В зависимости от направления удара активируются только определённые подушки безопасности.

Если сила удара превышает заданный уровень, датчики удара передают сигнал в блок управления. После обработки данных всех датчиков блок управления определяет необходимость и время срабатывания подушек безопасности и других компонентов системы пассивной безопасности.

В зависимости от типа и степени тяжести аварии могут срабатывать, например, только натяжители ремней безопасности или натяжители ремней безопасности вместе с подушками безопасности. Блок управления подает электрический сигнал для включения газогенераторов соответствующих подушек безопасности. Газогенератор обеспечивает раскрытие и надувание газом подушки. После соприкосновения с человеком подушка разрывается и сдувается.

Подушки безопасности являются одноразовыми устройствами.

Условия срабатывания подушек безопасности

Фронтальные подушки безопасности срабатывают при следующих условиях:

· превышение силы лобового удара заданной величины;

· наезд на твердый прочный предмет (бордюр, край тротуара, стенка ямы);

· жесткое приземление после прыжка;

· падение автомобиля;

· косой удар в переднюю часть автомобиля.

Фронтальные подушки безопасности не срабатывают при ударе автомобиля сзади, боковом ударе, опрокидывании автомобиля.

Условием срабатывания боковых и головных подушек безопасности является превышение силы бокового удара заданной величины.

5. Активные подголовники

Подголовники предназначены для снижения вероятности травмирования шейного отдела позвоночника при аварии.

Различают активные и пассивные подголовники.

В пассивных системах безопасность шейного отдела позвоночника достигается за счет конструкции сиденья и подголовника.

Активный подголовник при аварии приближается к голове, тем самым уменьшается вероятность травмирования шейного отдела позвоночника.

Конструкция активного подголовника может иметь следующие виды привода:

· механический;

· электрический.

Механический привод более простой. При аварии инерционное движение человека в сидении автомобиля передаётся через рычажный механизм к подголовнику, который перемещается к голове. Как только давление на спинку сидения снижается, пружина возвращает подголовник в исходное положение.

Реализация электрического привода активного подголовника предполагает наличие электронной системы управления. В состав системы управления входят датчики удара, блок управления и собственно механизм привода. Основу механизма составляет пиропатрон с электрическим воспламенением.

Датчики удара устанавливаются в задней части автомобиля. Сигналы от датчиков принимает общий блок управления элементами пассивной безопасности. В зависимости от силы и направления удара он регулирует работу привода.

6. Безопасная конструкция кузова

Кузов является важным элементом системы пассивной безопасности современного автомобиля. Исходя из требований безопасности кузов автомобиля должен иметь конструкцию, обеспечивающую выживание водителя и пассажиров при аварии.

Безопасная конструкция кузова автомобиля разрабатывается исходя из следующих принципов:

-для поглощения энергии столкновения передняя и задняя части автомобиля должны быть деформируемыми;

-для выживания пассажиров каркас салона автомобиля должен иметь максимальную жесткость и прочность.

Деформация передней и задней части автомобиля обеспечивается путем продольного складывания, т.н. "гармошки". Для этого коробчатые профили, из которых изготавливается кузов, имеют углубления и выступы в определенных расчетных местах - точках концентрации напряжений.

В сильно нагруженных зонах каркаса салона используются конструктивные элементы, изготовленные методом горячей штамповки. Применение таких элементов позволяет уменьшить массу кузова и обеспечить более высокую жёсткость каркаса салона в случае аварии.

При фронтальном столкновении особое внимание уделяется минимизации смещения элементов конструкции автомобиля в пространство для ног водителя и пассажира.

Требования к прочности кузова при ударе сзади складываются из жёсткости каркаса салона и деформируемости задней части кузова. Защита топливной системы от удара сзади обеспечивается геометрией задней подвески и расположением топливного бака.

При боковом столкновении важнейшими конструктивными элементами, воспринимающими основную энергию бокового удара, являются средняя стойка и двери. При их изготовлении используются сверхвысокопрочные материалы. Центральным звеном системы является средняя стойка, которая переносит возникающие силы на порог и каркас крыши. Двери, усиленные диагональными брусьями безопасности, также гасят чрезмерную энергию столкновения. Таким образом, при боковом столкновении достигается невысокая скорость смятия и минимальное смещение конструктивных элементов внутрь салона.

В ряде моделей автомобилей наряду со стальными элементами кузова применяются алюминиевые конструкции. Благодаря рациональному использованию стали и алюминия обеспечиваются высокие показатели по прочности и жёсткости конструкции и сбалансированное распределение веса.

Для снижения вероятности травмирования пешеходов в переднем бампере автомобиля используется эластичный ударопоглощающий (защитный) элемент. Он позволяет достичь определенной зоны деформации передней части кузова при ударе.

7. Аварийный размыкатель аккумуляторной батареи

Аварийный размыкатель предназначен для предотвращения короткого замыкания в электрической системе и возможного возгорания автомобиля. Аварийным размыкателем аккумуляторной батареи оснащаются автомобили, у которых аккумуляторная батарея установлена в салоне или багажном отделении.

Различают следующие конструкции аварийного размыкателя:

· пиропатрон отключения аккумуляторной батареи;

· реле отключения аккумуляторной батареи.

Пиропатрон отключения устанавливается на положительной клемме аккумуляторной батареи. Пирапотрон срабатывает по команде блока управления системы пассивной безопасности. Размыкание производится за счет газов, возникающих при срабатывании пиропатрона.

Реле отключения срабатывает также по команде блока управления.

Активированный при аварии пиропатрон или реле подлежат замене.

8. Система защиты пешеходов

Система защиты пешеходов предназначена для уменьшения последствий столкновения пешехода с автомобилем при дорожно-транспортном происшествии. Система производится компаниями TRW Hodings Automotive (Pedestrian Protection System, PPS), Bosch (Electronic Pedestrian Protection, EPP), Siemens и с 2011 года устанавливается на серийные легковые автомобили европейских производителей. Перечисленные системы имеют аналогичную конструкцию.

Как всякая электронная система, система защиты пешеходов включает следующие конструктивные элементы:

· входные датчики;

· блок управления;

исполнительные устройства.



Рисунок 2.- Cхема системы защиты пешеходов

В качестве входных датчиков используются датчики ускорения (Remote Acceleration Sensor, RAS). 2-3 таких датчика устанавливаются в переднем бампере. Дополнительно может устанавливаться контактный датчик.

Система может работать как с собственным электронным блоком управления, так и с блоком управления системы пассивной безопасности. Предпочтительным является использование блока управления системы пассивной безопасности, реализуемое с помощью интегрированного программного обеспечения. Этим достигается повышение эффективности всей системы пассивной безопасности.

Исполнительными устройствами системы защиты пешеходов выступают подъемники капота, устанавливаемые с двух сторон капота параллельно движению. Подъемники имеют пиротехнический или пружинно-пиротехнический привод.

Принцип работы системы защиты пешеходов основан на открытии капота при столкновении автомобиля с пешеходом, чем достигается увеличение пространства между капотом и частями двигателя и соответственно уменьшение травмирования человека. По сути, поднятый капот выступает в качестве подушки безопасности.

При столкновении автомобиля с пешеходом датчики ускорения и контактный датчик передают сигналы в электронный блок управления. Блок управления в соответствии с заложенной программой при необходимости инициирует срабатывание пиропатронов подъемников капота.

Помимо представленной системы на автомобилях для защиты пешеходов используются следующие конструктивные решения, снижающие травматизм при столкновении:

· "мягкий" капот;

· бескаркасные щетки;

· мягкий бампер;

· покатый наклон капота и ветрового стекла;

· увеличенное расстояние между двигателем и капотом.

В перспективе - установка на автомобили подушек безопасности для защиты пешеходов.

9. Система экстренного вызова

Система экстренного вызова служит для автоматического оповещения аварийных служб о дорожно-транспортном происшествии и своевременного оказания медицинской помощи пассажирам автомобиля.

Использование системы экстренного вызова позволяет значительно сократить уровень травматизма при дорожно-транспортных происшествиях.

Известными системами экстренного вызова, отмеченными Европейским комитетом независимой экспертизы безопасности автомобилей Euro NCAP в 2010 году, являются: Assist Advanced eCall от BMW; Connect SOS от Peugeot; Localized Emergency Call от Citroen.

Система Assist Advanced eCall распознает тяжесть дорожно-транспортное происшествие по показаниям датчиков систем активной и пассивной безопасности. После чего она сканирует все доступные GSM-сети и выбирает канал для передачи SMS-сообщения об аварии. Система автоматически связывается с колл-центром (центром обслуживания звонков) BMW и предоставляет подробную информацию о ДТП:

· точное местоположение;

· скорость автомобиля;

· скорость замедления автомобиля;

· количество пассажиров;

· положение автомобиля (наличие опрокидывания);

· количество сработавших подушек безопасности;

· количество сработавших натяжителей ремней безопасности.

По полученным данным прогнозируется тяжесть травм пассажиров, срочность и объем оказания медицинской помощи. Сразу после происшествия система устанавливает прямую голосовую связь между людьми в автомобиле и специалистами колл-центра. Уточняется характер аварии и состояние пассажиров. Аварийные службы вызываются на основании обобщенных данных. Если пассажиры без сознания и не отвечают на запросы, вызов аварийных служб производится на основании переданных системой данных.

К месту аварии выдвигаются специализированные автомобили. При необходимости может использоваться вертолет. Параллельно выбирается ближайшее лечебное учреждение, соответствующее типу и тяжести полученных травм.

Вызов аварийных служб можно произвести вручную из салона автомобиля, например для того, чтобы предупредить о происшествии с другими участниками движения.

Аналогичным образом работают системы от Peugeot и Citroen.

Российские автомобили к 2013 году будут оснащаться системой экстренного вызова на основе спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, позволяющей вызывать ГИБДД и службу скорой помощи при аварии. Конструктивно система интегрирована с навигатором.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Автомобиль является самым массовым транспортным средством в мире. Ежегодно выпускается миллионы автомобилей. Для того чтобы каждая машина нашла своего покупателя автомобильные компании вынуждены постоянно совершенствовать конструкцию автомобиля. Появляются современные модели, разрабатываются и внедряются новые системы автомобиля.

Под технической системой понимается совокупность объединенных между собой конструктивных элементов, предназначенных для решения общей технической задачи (функции). Исходя из данного определения, автомобиль является сложной технической системой, состоящей из множества подсистем, а устройство автомобиля представляет собой конструкцию этих систем.

Основными системами современного автомобиля, определяющими его устройство, являются:

· двигатель;

· трансмиссия;

· рулевое управление;

· тормозная система;

· несущая система (кузов);

· подвеска;

· колеса.

Задачей данного проекта являлось в краткой и доходчивой форме рассказать о различных системах современного автомобиля. Вся информация представлена исходя из условия разумной достаточности. Источником информации для реферата послужили публикации автомобильных журналов, техническая и нормативная документация.

Размещено на Allbest.ru