Todo el mundo sabe lo que sucede en un accidente si no se lleva el cinturón de seguridad. Lo que se ve en este accidente parece realmente doloroso en cámara lenta. Los cinturones de seguridad modernos no son solo mecanismos que detienen el movimiento, sino que permiten suficiente movimiento para minimizar las lesiones internas y ayudar a aterrizar de manera segura en una bolsa de aire.
En este contenido, no solo aprenderemos cómo funciona un cinturón de seguridad, sino también por qué los mecanismos de los cinturones de seguridad modernos están diseñados de la manera en que están. Así que abróchate el cinturón y comencemos este viaje de diseño.
El diseño básico de los cinturones de seguridad
Comenzaremos con la forma más simple de diseño de cinturón de seguridad, utilizando un resorte en espiral y una tira de cinturón de seguridad. El centro del resorte en espiral está conectado a un eje de libre rotación.
Puedes ver cómo el resorte se tensa al girar el eje. La tira de cinturón también está conectada al eje. Cuando no está en uso, el pasajero suelta la tira de cinturón y debido a la tensión del resorte, la tira se enrollará automáticamente. Acabamos de construir un retractor de cinturón de seguridad básico con este arreglo.
Usando este arreglo, podemos construir un mecanismo de cinturón de seguridad de tres puntos. En este diseño, el otro extremo de la tira de cinturón está fijo. Se coloca un clip de hebilla en la tira de cinturón, que el pasajero puede abrochar fácilmente. El cinturón se ajustará adecuadamente y el retractor liberará suficiente longitud de la tira de acuerdo al tamaño del pasajero.
Este diseño proporcionará comodidad al pasajero al no restringir su movimiento. Sin embargo, este diseño de cinturón de seguridad fracasará por completo en un accidente, ya que permite el movimiento del pasajero, incluso durante un accidente. Un mecanismo de cinturón de seguridad ideal debería bloquear el movimiento del pasajero en un accidente.
Cómo convertir el diseño actual en un mecanismo de cinturón de seguridad inteligente
En un accidente, el vehículo experimenta una gran desaceleración o se detiene repentinamente. Se puede diseñar un mecanismo inteligente aprovechando este efecto utilizando una bola de acero libre de rodar y una bisagra. La bola se coloca en el otro lado del retractor y se conecta un engranaje al eje del retractor.
Esto significa que cada vez que la tira de cinturón se enrolla o desenrolla, el engranaje girará en condiciones normales de conducción. La bola está en una posición de reposo, como se muestra. Sin embargo, cuando el vehículo se detiene repentinamente, la bola se mueve hacia adelante debido a su inercia.
Este movimiento moverá la bisagra y activará un mecanismo de bloqueo, impidiendo así la liberación adicional de la tira de cinturón del retractor. Esto significa que el cinturón de seguridad simplemente detiene tu movimiento durante un choque.
En los primeros días del desarrollo de los cinturones de seguridad, era importante ganarse la confianza de las personas para que los usaran regularmente. La tecnología de movimiento de la bola que acabamos de describir es perfecta. Sin embargo, una persona común no puede probar este mecanismo. Por lo tanto, los ingenieros idearon una idea interesante: desarrollar otro mecanismo basado en la velocidad de la tira de cinturón.
Si la tira de cinturón se mueve rápido, debe bloquearse; de lo contrario, no debería bloquearse en absoluto. Este mecanismo de bloqueo basado en la velocidad se puede lograr con la ayuda de algunos componentes nuevos. La pieza esencial se coloca en el eje de la tira de cinturón, y se fija un engranaje interno al cuadro. Otra pieza se coloca sobre la pieza central, y se le da un color naranja.
Lo interesante es que la pieza naranja no se ajusta firmemente a la pieza central, sino que está ligeramente suelta y libre para moverse, como se muestra. Si la pieza central gira lentamente, la pieza naranja podrá moverse con ella. Sin embargo, cuando la pieza central gira rápidamente, la pieza naranja no podrá seguirle el ritmo, lo que resulta en un bloqueo interesante, como se muestra.
Por supuesto, el cinturón se bloqueará cuando el pasajero se mueva rápidamente hacia adelante. Lo más importante es que este es un mecanismo fácil que todos pueden probar, lo que aumenta la confianza del consumidor en el uso del cinturón de seguridad. Este segundo mecanismo también tiene otro uso: si el primer mecanismo falla, actuará como un mecanismo de respaldo.
Desafíos en el diseño de los cinturones de seguridad
Sin embargo, los problemas relacionados con el diseño de los cinturones de seguridad aún no se han resuelto por completo. Por ejemplo, si el cinturón de seguridad bloquea completamente el movimiento del pasajero durante un accidente, ejercerá una presión tremenda en el pecho del pasajero, lo que puede provocar lesiones en los órganos internos. Este riesgo es la razón por la cual los retractores de cinturón de seguridad modernos vienen con una barra de torsión.
La barra de torsión ayuda a liberar un poco el cinturón cuando alcanza una carga crítica, lo que evita una presión excesiva en el pecho del pasajero. Veamos cómo se hace esto en la práctica. El extremo de la tira de cinturón de seguridad se puede conectar a esta barra de torsión. El concepto de este mecanismo es simple: cuando la carga en el cinturón alcanza un límite crítico, la barra se someterá a torsión, como se muestra.
Ten en cuenta que un extremo del eje está fijo debido al mecanismo de bloqueo. Observa aquí que la torsión de esta barra no es uniforme en toda su longitud, es cero en un extremo y máximo en el otro. Si conectamos la tira de cinturón directamente al eje, no obtendremos una liberación del cinturón. Para solucionar este problema, la tira de cinturón se conecta a un husillo, y el husillo se conecta al extremo libre de la barra de torsión.
De esta manera, el cinturón se liberará un poco cuando la presión del cinturón alcance un valor crítico, lo que protege al pasajero de lesiones en los órganos internos. Otro ingenioso mecanismo de seguridad común en los automóviles en la actualidad es el pretensores. La mayoría de nosotros nos sentamos en un automóvil de manera relajada, por lo que nuestros cuerpos pueden no apoyarse perfectamente en el asiento. Esta postura reduce drásticamente la cantidad de tiempo que los mecanismos de seguridad tienen para salvar tu vida.
Sin embargo, un pretensor te hace sentarte lo más cerca posible del asiento justo antes de un accidente, justo antes del impacto. La mayoría de nosotros pisamos el pedal del freno con fuerza. Un controlador inteligente predice un accidente al detectar el movimiento rápido del pedal del freno. Los retractores con pretensor tienen un mecanismo de pistón adicional: un mecanismo de pistón lleno de materiales explosivos. Tan pronto como el controlador detecta la posibilidad de un accidente, encenderá el explosivo, que empujará el pistón y tensará el cinturón de seguridad.
En resumen, incluso antes de chocar, estarás listo para el accidente. Con el tiempo aumentado, las medidas de seguridad en tu automóvil pueden funcionar mejor. Esperamos que hayas disfrutado de este recorrido por las tecnologías de seguridad de los cinturones de seguridad. No te olvides de abrocharte el cinturón de seguridad.
