Cum funcționează centurile de siguranță

Un șofer își pune centura de siguranță. Vezi mai multe poze cu siguranța mașinii. SABAH ARAR / AFP / Getty Images

Conform unui raport de cercetare al Administrației Naționale a Traficului și Siguranței Autostrăzilor, centurile de siguranță salvează aproximativ 13.000 de vieți în Statele Unite în fiecare an. Mai mult, NHTSA estimează că 7.000 de victime din accidentele auto din SUA ar fi fost evitate dacă victimele ar fi purtat curele.

-

În timp ce centurile de siguranță contribuie ocazional la răniri grave sau la moarte, aproape toți experții în materie de siguranță sunt de acord că zdrobirea crește dramatic șansele de a supraviețui unui accident. Conform NHTSA, centurile de siguranță reduc riscul de deces pentru un ocupant de mașini din față cu aproximativ 50 la sută.

Când te gândești la asta, acesta este absolut uimitor: Cum poate o bucată de țesătură să ajungă să fie diferența dintre viață și moarte? Ce face de fapt? În acest articol, vom examina tehnologia centurilor de siguranță pentru a vedea de ce sunt una dintre cele mai importante tehnologii din orice mașină.

Ideea de bază a centurii de siguranță este foarte simplă: vă împiedică să zburați prin parbriz sau să vă plimbați pe tabloul de bord atunci când mașina dvs. se oprește brusc. Dar de ce s-ar întâmpla acest lucru în primul rând? Pe scurt, din cauza inerţie.

Inerția este tendința unui obiect de a continua mișcare până când altceva nu funcționează împotriva acestei mișcări. Altfel spus, inerția este rezistența fiecărui obiect la schimbarea vitezei și direcției de deplasare. Lucrurile în mod natural vor să continue.

Dacă o mașină se deplasează cu viteză de 50 de mile pe oră, inerția vrea să-și continue drumul de 50 mph într-o direcție. Rezistența aerului și frecarea cu drumul îl încetinesc în permanență, însă puterea motorului compensează această pierdere de energie.

Orice este în mașină, inclusiv șoferul și pasagerii, are propria inerție, care este separată de inerția mașinii. Mașina Accelerează călăreți la viteza sa. Imaginează-ți că mergi la coastă la 50 de mile pe oră. Viteza ta și viteza mașinii sunt destul de egale, așa că simți că și tine și mașina se mișcă ca o singură unitate.

Dar dacă mașina s-ar prăbuși într-un stâlp telefonic, ar fi evident că inerția și mașina dvs. au fost absolut independente. Forța stâlpului ar duce mașina la o oprire bruscă, dar viteza ta va rămâne aceeași. Fără centura de siguranță, te-ai plimba în volan la 50 de mile pe oră sau ai merge pe parbriz la 50 de mile pe oră. Așa cum stâlpul a încetinit mașina în jos, tabloul de bord, parbrizul sau drumul te-ar încetini exercitând o forță extraordinară.

Este dat de faptul că indiferent ce se întâmplă într-un accident, ceva ar trebui să exercite forța asupra ta pentru a te încetini. Dar, în funcție de locul și modul în care este aplicată forța, s-ar putea să fii ucis instantaneu sau s-ar putea să te îndepărtezi de pagubele neschimbate.

Dacă te lovești de parbriz cu capul, puterea de oprire este concentrată pe una dintre cele mai vulnerabile părți ale corpului tău. De asemenea, te oprește foarte repede, deoarece sticla este o suprafață dură. Aceasta poate ucide cu ușurință sau răni grav o persoană.

Centura de siguranță aplică forța de oprire pe părți ale corpului mai durabile pe o perioadă mai lungă de timp. În secțiunea următoare, vom vedea cum acest lucru reduce șansele de vătămare majoră.

În ultima secțiune, am văzut că de fiecare dată când o mașină ajunge la o oprire bruscă, un pasager ajunge și la o oprire bruscă. Locul de muncă al centurii de siguranță este să răspândiți forța de oprire în părți mai solide ale corpului dvs. pentru a reduce la minimum daunele.

O centură de siguranță tipică este formată din cureaua în poală, care se sprijină pe pelvis și a curea de umăr, care se întinde pe pieptul tău. Cele două secțiuni de centură sunt bine fixate pe cadrul mașinii pentru a ține pasagerii pe scaunele lor.

Când cureaua este purtată corect, ea va aplica cea mai mare parte a forței de oprire pe custodia și pelvisul, care sunt părți ale corpului relativ rezistente. Deoarece centurile se întind pe o secțiune largă a corpului tău, forța nu este concentrată într-o zonă mică, deci nu poate face la fel de multe daune. În plus, centura de siguranță chingi este confecționat dintr-un material mai flexibil decât tabloul de bord sau parbrizul. Se întinde puțin, ceea ce înseamnă că oprirea nu este chiar atât de bruscă. Centura de siguranță nu ar trebui să ofere mai mult decât ceva, sau s-ar putea să te lovești în volan sau pe geamul lateral. Centurile de siguranță vă vor permite să vă deplasați ușor înainte.

O mașină zone sfărâmate face adevărata muncă de înmuiere a loviturii. Zonele sfărâmate sunt zone din fața și din spatele unei mașini care se prăbușesc relativ ușor. În loc ca întreaga mașină să ajungă la o oprire bruscă atunci când lovește un obstacol, absoarbe o parte din forța de impact prin aplatizare, precum o cutie de sodă goală. Cabina mașinii este mult mai rezistentă, deci nu se încolăcește în jurul pasagerilor. Continuă să se miște scurt, zdrobind fața mașinii împotriva obstacolului. Desigur, zonele sfărâmate vă vor proteja doar dacă vă deplasați cu cabina mașinii - adică dacă sunteți fixat pe scaun de centura de siguranță..

Cel mai simplu fel de centură de siguranță, găsit în unele montane, constă dintr-o lungime de centură cu șuruburi la corpul vehiculului. Aceste curele te fixează permanent împotriva scaunului, ceea ce este foarte sigur, dar nu este foarte confortabil.

Centurile de siguranță auto au capacitatea de a extindeți și retrageți -- te poți apleca ușor înainte, în timp ce cureaua rămâne destul de întinsă. Dar într-o coliziune, centura se va strânge brusc și te va ține în loc. În secțiunea următoare, vom analiza utilajele care fac toate acestea posibile.

Un arc în spirală rotește bobina pentru a menține centura de centură.

Într-un sistem tipic de centuri de siguranță, centura de centură este conectată la o mecanism retractor. Elementul central din retractor este un bobin, care este atașat la un capăt al centurii. În interiorul retractorului, un arc aplică o forță de rotație sau Cuplu, la bobină. Acest lucru funcționează pentru a roti bobina, astfel încât să încheie orice bandă liberă.

Când trageți bandă afară, bobina se rotește în sensul acelor de ceasornic, ceea ce transformă arcul atașat în aceeași direcție. În mod eficient, bobina rotativă funcționează pentru untwist primăvara. Primăvara vrea să revină la forma sa inițială, așa că rezistă acestei mișcări de răsucire. Dacă eliberați bandă, arcul se va strânge, rotind bobina în sensul acelor de ceasornic până când nu mai există o netezire în curea.

Retractorul are un mecanism de blocare care oprește bobina să se rotească atunci când mașina este implicată într-o coliziune. Există două tipuri de sisteme de blocare în uz curent astăzi:

• sisteme declanșată de mișcarea mașinii
• sisteme declanșată de mișcarea centurii

Primul fel de sistem blochează bobina atunci când mașina rapid decelerează (când lovește ceva, de exemplu). Diagrama de mai jos arată cea mai simplă versiune a acestui design.

Elementul central de operare din acest mecanism este a pendul ponderat. Când mașina se oprește brusc, inerția face ca pendulul să se învârtă înainte. clichet pe celălalt capăt al pendulului se prinde un dinte unelte cu clichet atașat la bobină. Cu gletul care-și prinde unul dintre dinți, angrenajul nu se poate roti în sensul acelor de ceasornic și nici murea conectată. Când cureaua se dezlănțuie din nou după prăbușire, angrenajul se rotește în sensul acelor de ceasornic și paul se decuplează.

-

Al doilea tip de sistem blochează bobina când ceva smuceste centura de centura. Forța de activare în majoritatea desenelor este viteza de rotație a bobinei. Diagrama prezintă o configurație comună.

Elementul central de operare în acest proiect este un ambreiajul centrifugal -- o pârghie pivotantă ponderată montată pe bobina rotativă. Când bobina se învârte lent, maneta nu pivotează deloc. Un arc îl menține în poziție. Însă, atunci când ceva zguduie bandă, se învârte mai repede bobina, forța centrifugă conduce spre exterior capătul ponderat al pârghiei.

Maneta extinsă împinge a camă piesă montată pe carcasa retractorului. Cama este conectată la un pawl pivotant printr-un știft glisant. Pe măsură ce camea se deplasează spre stânga, știftul se mișcă de-a lungul unei caneluri în pawl. Acest lucru trage laba în roata cu clichet de fixare atașată la bobină. Faleza se blochează în dinții angrenajului, împiedicând rotirea în sens invers acelor de ceasornic.

În unele sisteme mai noi de centuri de siguranță, a dispozitiv de pretensionare de asemenea, funcționează pentru a strânge centura de centură. În secțiunea următoare, vom vedea cum funcționează aceste dispozitive.

Când gazul este aprins, presiunea împinge pistonul în sus pentru a roti retractorul.

Ideea unui pretensionator este de a strânge orice slăbire în cureaua centurii în caz de accident. În timp ce mecanismul de blocare convențional într-un retractor împiedică centura să se extindă mai departe, pretensionatorul este de fapt trage pe curea. Această forță ajută la deplasarea pasagerului în poziția optimă de accident în scaunul său. În mod normal, pretensionatorii funcționează împreună cu mecanismele de blocare convenționale, nu în locul lor.

Există o serie de sisteme de pretensionare diferite pe piață. Unii pretensionanți trag întregul mecanism retractor înapoi și alții rotesc bobina în sine. În general, pretensionatoarele sunt conectate la același procesor central de control care activează airbag-urile mașinii. Procesorul monitorizează mecanic sau electronic senzori de mișcare care răspund la decelerarea bruscă a unui impact. Atunci când este detectat un impact, procesorul activează pretensionatorul și apoi airbag-ul.

Unele pretensionatoare sunt construite în jurul motoarelor electrice sau solenoidelor, dar cele mai populare modele folosesc astăzi pirotehnie să tragă în cureaua centurii. Diagrama de mai jos arată un model reprezentativ.

Elementul central al acestui pretensionator este o cameră de gaz combustibil. În interiorul camerei, există o cameră mai mică cu explozibil aprinzător material. Această cameră mai mică este echipată cu doi electrozi, care sunt conectați la procesorul central.

Când procesorul detectează o coliziune, acesta aplică imediat un curent electric peste electrozi. Scânteia de la electrozi aprinde materialul de aprindere, care se ard pentru a aprinde gazul din cameră. Gazul care arde generează o presiune exterioară mare. Presiunea presează asupra a piston odihnindu-se în cameră, conducând-o în sus la viteză mare.

Un angrenaj de cremalieră este fixat pe o parte a pistonului. Când pistonul trage în sus, angrenajul cu cremalieră se angajează cu un angrenaj conectat la mecanismul bobinei retractor. Rackul cu viteză rotește bobina cu forță, înfășurând orice bandă cu curea slabă.

În caz de accidente grave, când o mașină se ciocnește cu un obstacol la viteză extrem de mare, centura de siguranță poate provoca daune grave. Pe măsură ce viteza inerțială a pasagerului crește, este nevoie de o forță mai mare pentru a opri pasagerul. Cu alte cuvinte, cu cât ai mai rapid impact, cu atât centura de siguranță te va împinge mai tare.

Unele sisteme de centuri de siguranță utilizează limitatori de sarcină pentru a minimiza leziunile provocate de centură. Ideea de bază a unui limitator de sarcină este de a elibera o bandă de centură mai mult în exces atunci când se aplică o mare forță la centură. Cel mai simplu limitator de sarcină este a plia cusute în cureaua centurii. Cusăturile care țin pliul în loc sunt proiectate să se spargă atunci când se aplică o anumită cantitate de forță pe centură. Când cusăturile se desprind, cingătura se desfășoară, permițând centurii să se extindă puțin mai mult.

Limitatorii de sarcină mai avansați se bazează pe a bară de torsiune în mecanismul retractor. O bară de torsiune este doar o lungime de material metalic care va răsucire când i se aplică suficientă forță. Într-un limitator de sarcină, bara de torsiune este fixată la mecanismul de blocare la un capăt și la bobina rotativă pe celălalt. Într-un accident mai puțin sever, bara de torsiune își va menține forma, iar bobina se va bloca împreună cu mecanismul de blocare. Dar atunci când se aplică o mare forță asupra centurii (și prin urmare bobinei), bara de torsiune se va răsuci ușor. Acest lucru permite ca reteaua să se extindă un pic mai departe.

De-a lungul anilor, centurile de siguranță s-au dovedit a fi departe și cel mai important dispozitiv de siguranță în mașini și camioane. Cu toate acestea, acestea nu sunt în niciun caz infailibile, iar inginerii de siguranță auto văd mult loc pentru îmbunătățiri în proiectarea de astăzi. În viitor, mașinile vor fi echipate cu centuri mai bune, airbag-uri mai bune și, cel mai probabil, tehnologie de siguranță complet nouă. Desigur, guvernul va trebui să abordeze cea mai mare problemă cu dispozitivele de siguranță - ca oamenii să le utilizeze.

Pentru mai multe informații despre centurile de siguranță și alte sisteme de siguranță, consultați linkurile de pe pagina următoare.

Articole similare

• Cum funcționează testarea accidentelor
• Cum funcționează forța, puterea, cuplul și energia
• Cum funcționează siguranța NASCAR
• Cum funcționează „fălcile vieții”
• Cum funcționează gențile cu aer
• Modul de funcționare a monturilor montate pe role
• Legile limonii explicate

Mai multe legături grozave

• Administrația națională a siguranței traficului rutier
• Administrația Federală a Autostrăzilor
• Institutul de Asigurări pentru Securitatea Autostrăzilor
• Coaliția auto pentru siguranța traficului
• Car-Safety.org