Система пассивной безопасности пользователя сиденьем транспортного средства

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Система пассивной безопасности пользователя сиденьем транспортного средства содержит энергопоглощающий бампер и механизм управления ограниченным перемещением в направлении действия сил инерции и фиксацией пассажирского сиденья. Сиденье свободно надето отверстиями в нижних его стойках на две направляющие салазок, жестко связанные по концам с кузовом, снабженные фиксаторами начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами. Фиксаторы начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами выложены в виде кольцевых, аксиально намагниченных постоянных магнитов, свободно надетых на направляющие салазок и закрепленных либо одной плоскостью на передней или задней сторонах сиденья, либо осевым отверстием на направляющей в зоне ее крепления к кузову. Каждая из двух соосных пар постоянных магнитов, расположенных спереди сиденья, обращена друг к другу одноименными полюсами, а сзади сиденья - разноименными. Достигается упрощение конструкции устройства, повышение его надежности и степени безопасности пассажиров при аварии. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности пассажирских транспортных средств.

Известны пассажирские сиденья, снабженные механизмом изменения их продольного и углового положения относительно кузова транспортного средства в процессе сборки и регулировки, включающим салазки для закрепления каркаса сиденья, продольные направляющие, механизм перемещения салазок в виде ходового резьбового винта, продольные ползуны, стопорный механизм, регуляторы наклона спинки с кронштейнами поворота подушки и спинки сиденья друг относительно друга /см. патент РФ на изобретение №2225797, кл. B60N 2/07, 2002 [1]; патент РФ на изобретение №2290331, кл. B60N 2/07, 2008 [2]; патент РФ на полезную модель №47296, кл. В60N 2/02, 2/22, 2005 [3]/.

Недостатками известных устройств является невозможность адаптивной перестройки своего положения в пространстве непосредственно в момент удара при столкновении транспортного средства и под действием удара и, как следствие, низкая эффективность при обеспечении безопасности.

Известны также устройства безопасных сидений, обеспечивающие их адаптивное продольное перемещение и ограниченный подъем относительно кузова непосредственно в момент аварийного столкновения и приводимые в действие в результате удара либо путем включения специального датчика столкновения, связанного с силовым механизмом через блок управления /см. патент РФ на полезную модель №46231, кл. В60N 2/427, 2004 [4]/, либо путем осуществления кинематической связи бампера с механизмом управления ограниченным подъемом и перемещением пассажирских сидений, выполненным в виде штоков и гидроцилиндров /см. Иванов В.Н., Лялина В.А. Пассивная безопасность автомобиля, M.: "Транспорт", 1979, с. 274, рис. 12.54 [5].

Недостатками данных устройств является предельная сложность и громоздкость гидравлических, электромеханических и т.п. силовых механизмов, блоков управления и регулирования для связи ударовоспринимающего бампера с сиденьями, что также обуславливает увеличение постоянной времени срабатывания устройства и, соответственно, снижение степени защиты пассажиров.

Кроме того, известны устройства, обеспечивающие как автоматический угловой поворот сидений в горизонтальной плоскости непосредственно в момент аварийного столкновения со взаимной силовой компенсацией /см. патент на полезную модель №93052, кл. B60N 2/42, 2006 [6]/, так и автоматическое опрокидывание сидений в вертикальной плоскости за счет обеспечения связи бампера при помощи поршневой системы с гидравлическими цилиндрами и гидросистемы /см. [5]; а.с. СССР №1039764, кл. B60R 21/08, B60N 1/08, 1982 [7]/.

Недостатками данных устройств также является предельная сложность их конструкций и, как следствие, низкие надежность, технологичность и степень обеспечения безопасности.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является система пассивной безопасности пользователей сиденьем пассажирского автотранспортного средства, содержащая энергопоглощающий бампер, кинематически связанный с механизмом управления ограниченным перемещением сиденья по направляющим салазкам в направлении действия сил инерции, включающим смонтированные на бампере демпфирующую и упругофрикционную втулки и шток, шарнирно связанный через двуплечий рычаг с тягой привода для фиксатора начального и конечного положений сиденья, взаимодействующего с его направляющими салазками и состоящего из установленного в жестко связанной с кузовом направляющей ползуна с пальцем для взаимодействия с двухступенчатой профилированной выемкой, равной ходу перемещения сиденья /см. а.с. СССР №943036, кл. B60R 19/02, B60N 1/00, 1981 [8]/, и принятая за прототип.

Данное устройство обеспечивает в момент удара перемещение сиденья с пассажиром в направлении действия сил инерции при одновременном демпфировании, что приводит к снижению величины замедлений действующих на пассажира инерционных перегрузок при торможении и, как следствие, к повышению уровня безопасности.

Недостатками устройства-прототипа является предельная сложность конструкции кинематической связи бампера с сиденьем и механизма управления перемещением сиденья и его фиксацией в начальном и конечном положениях, что обуславливает снижение надежности конструкции, увеличение постоянной времени срабатывания при ударе и, соответственно, частичному снижению уровня безопасности.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой по конструкции системы безопасности пользователя сиденьем транспортного средства, имеющей при этом высокую надежность и степень защиты пассажиров при сильных столкновениях транспортного средства за счет осуществления в процессе удара адаптивного взаимного пространственного изменения положений элементов конструкции под действием возникающих при ударе сил инерции.

Технический результат - упрощение конструкции устройства, повышение его надежности и степени безопасности пассажиров при аварии.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной системе пассивной безопасности пользователя сиденьем транспортного средства, содержащей энергопоглощающий бампер и механизм управления ограниченным перемещением в направлении действия сил инерции и фиксацией пассажирского сиденья, свободно надетого отверстиями в нижних его стойках на две направляющие салазок, жестко связанные по концам с кузовом, снабженные фиксаторами начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами, особенность заключается в том, что фиксаторы начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами выполнены в виде кольцевых, аксиально намагниченных постоянных магнитов, свободно надетых на направляющие салазок и закрепленные либо одной плоскостью на передней или задней сторонах сиденья, либо осевым отверстием на направляющей в зоне ее крепления к кузову, при этом каждая из двух соосных пар постоянных магнитов, расположенных спереди сиденья, обращена друг к другу одноименными полюсами, а сзади сиденья - разноименными, физико-механические и конструктивные параметры двух задних пар постоянных магнитов выбраны из условия развития ими суммарной тяговой силы взаимного контактного притяжения F ¯ м а г . , превосходящей или уступающей по величине силе инерции F ¯ э к с п . и и F ¯ а . т . и , F ¯ а . т . и > F м а г . F э к с п . и , действующей на сиденье вместе с пассажиром, соответственно при максимальной величине линейных ускорений a э к с п . max , возникающих в моменты торможения транспортного средства при рабочих режимах его эксплуатации, обуславливающих равновесное стационарное состояние сиденья, и при минимальной величине линейных ускорений a а . т . min , опасных для пассажира, возникающих при аварийных торможениях транспортного средства в экстремальных режимах его эксплуатации, обуславливающих перемещение сиденья вперед в направлении действия сил инерции, где F э к с п . и = m a э к с п . max ; F а . т . и = m a а . т . min ; m - масса сиденья с пассажиром; Fмаг.=B2Sмlм/(8Моlз); B - остаточная индукция на оси постоянного магнита; Mо - магнитная постоянная; Sм - площадь сечения магнита; lм - толщина магнита; lз - длина воздушного зазора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображена предлагаемая система на виде на салон транспортного средства сбоку без его боковой стенки.

Система пассивной безопасности пользователя сиденьем транспортного средства 1 /на рисунке сидящий на сиденье пассажир не показан/, включающая энергопоглощающий бампер 2 и механизм управления ограниченным перемещением внутри салона 3 в направлении действия сил инерции и фиксации пассажирского сиденья 4, свободно надетого отверстиями 5 в его нижних стойках 6 на две направляющие 7 салазок /на рисунке показана только одна, близрасположенная к нам направляющая/, жестко связанные по концам с кузовом 8. При этом механизм управления перемещением и фиксацией пассажирского сиденья 4 снабжен фиксаторами начального и конечного положений сиденья 4 с демпфирующими элементами, выполненными в виде кольцевых, аксиально намагниченных постоянных магнитов 9, 10, 11, 12, свободно надетых на направляющие 7 салазок /на рисунке показаны магниты 9÷12 на одной 7 из двух направляющих/ и закрепленных одной плоскостью на передней /магнит 10/ или задней /магнит 11/ сторонах сиденья 4, либо осевым отверстием на направляющей 7 спереди /магнит 9/ или сзади /магнит 12/ сиденья 4 в зоне крепления направляющей 7 к кузову 8. Причем каждая из двух соосных пар постоянных магнитов, расположенных спереди сиденья 9 /магниты 9 и 10/ обращены друг к другу одноименными полюсами, взаимно отталкиваясь, а сзади сиденья 4 /магниты 11 и 12/ - разноименными полюсами, взаимно притягиваясь. Физико-механические и конструктивно-технологические параметры двух задних пар постоянных магнитов 11 и 12 /геометрические размеры, материал, намагниченность, объем, остаточная индукция, площадь сечения, толщина, длина воздушного зазора и т.п./ выбраны из условия развития ими суммарной тяговой силы взаимного контактного притяжения F ¯ м а г . , превосходящей или уступающей по величине силе инерции F ¯ э к с п . и и F ¯ а . т . и , то есть подчиняющейся условию F ¯ а . т . и > F м а г . F э к с п . и / 1 / , действующей на сиденье 4 вместе с пассажиром, соответственно при максимальной величине линейных ускорений a э к с п . max , возникающих в моменты торможения транспортного средства при рабочих режимах его эксплуатации, обуславливающих разновесное стационарное состояние сиденья 4, и при минимальной величине линейных ускорений a а . т . min , опасных для пассажира, возникающих при аварийных торможениях транспортного средства в экстремальных режимах его эксплуатации, обуславливающих перемещение сиденья 4 вперед в направлении действия сил инерции, где F э к с п . и = m a э к с п . max ; F а . т . и = m a а . т . min ; m - масса сиденья 4 с пассажиром; F м а г . = B 2 S м l м / ( 8 M o l з ) / 2 / ; B - остаточная индукция на оси постоянного магнита; Мо - магнитная постоянная; Sм - площадь сечения магнита; lм - толщина магнита; lз - длина воздушного зазора между примыкающими друг к другу задними парами постоянных магнитов 11 и 12.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Согласно устройству-прототипу /[8], стр. 5 описания/ перемещение сиденья 4 вперед в направлении действия сил инерции на S=0,2 м в процессе аварийного торможения /столкновения транспортного средства с жестким препятствием/ на скорости 48 км/час = 13,3 м/с позволяет снизить замедление, то есть действующее на пассажира тормозящее ускорение с 1000 g ≈ 10000 м/с2 до 50 g ≈ 500 м/с2, то есть примерно в 20 раз, и, соответственно, увеличить /растянуть/ время ударного взаимодействия с t=0,0015 с до t1=0,03 с. Следует отметить, что заявителем экспериментально и теоретически были подтверждены вышеуказанные цифры, и при создании предлагаемого им устройства он ориентировался на получение тех же самых параметров /но, естественно, другими средствами/. Более того, как показывают испытания, при использовании ремней безопасности именно линейные ускорения порядка 50 g ≈ 500 м/с2 и более начинают представлять опасность для пассажира вследствие возможности получения травм со стороны ремней безопасности, поэтому эти ускорения и использованы в качестве значений a а . т . min . Те же испытания, проведенные заявителем, показывают, что при торможении транспортных средств в рабочих /номинальных/ режимах эксплуатации без возникновения чрезвычайных ситуаций максимальная величина линейных ускорений a э к с п . max может достигать величин порядка 8 g ≈ 80 м/с2. Согласно предложению заявителя до достижения ускорениями таких величин сиденье 4 должно оставаться в равновесном стационарном состоянии, а ударные нагрузки в случаях малоинтенсивных столкновений поглощаются энергопоглощающим бампером 2. В этом случае выполняется правая часть условия /1/ F м а г . F э к с п . и , когда суммарная тяговая сила Fмаг. взаимного контактного магнитного притяжения двух пар магнитов 11, 12, обращенных друг к другу разноименными полюсами, превосходит максимальные силы инерции F э к с п . и = m a э к с п . max в рабочих режимах эксплуатации, пытающихся сдвинуть сиденье 4 с пассажиром вперед по направляющим 7 салазок. Формула /2/ получена для подбора физико-механических и конструктивно-технологических параметров постоянных магнитов 11, 12 для обеспечения заданного значения силы Fмаг. при использовании работы /Ю.М. Пятина "Проектирование элементов измерительных приборов", М.: "Высшая школа", 1977, стр. 167-171 [9]/. Естественно, что при контакте магнитов 11 и 12 значение силы F ¯ м а г . максимально, в этом случае, что подтверждается экспериментом, при контакте значение длины воздушного зазора lз в /2/ следует брать порядка 0,1 мм, что примерно соответствует технологической величине зазора при контакте из-за высоты неровностей, неплоскостности и т.п. В случаях аварийных торможений в экстремальных режимах при столкновениях значительной интенсивности, когда ускорения торможения достигают величины a а . т . min , а сила инерции F а . т . и = m a а . т . min значений, больших Fмаг. /левая часть неравентсва /I//, обе пары магнитов 11, 12 отрываются друг от друга и сиденье 4 смещается влево до приближения постоянных магнитов 10 к 9 с преодолением расстояния S=0,2 м, как и в устройстве-прототипе [8]. Обращение магнитов 9 и 10 одноименными полюсами друг к другу позволяет в момент их стремления к контакту за счет магнитных сил отталкивания осуществить мощное демпфирование, погасить силы динамического удара сиденья 4, преобразовать эти силы в энергию магнитного поля, добиться за счет магнитного демпфирования максимально плавного механического воздействия ремней безопасности при торможении на пассажира. Изменением уровня намагниченности постоянных магнитов 9, 10, их остаточной индукции и т.п. можно подобрать практически любые силы демпфирования /диссипационные силы/ практически без влияния на остальные характеристики устройства.

Пример реализации устройства.

При m=150 кг, a э к с п . max = 80 м / с 2 , a а . т . min = 500 м / с 2 вычисляем F э к с п . и = 1200 Н , F а . т . и = 75000 Н . При следующих параметрах постоянных магнитов 11 и 12 B=0,8 Тл, lм = 2 см = 0,02 м, Sм = 6 см2 = 6·10-4 м2, lз = 0,1 мм = 0,1·10-3 м, Мо=4π·10-7 Гн/м из формулы /2/ получим Fмаг.=7700 Н, то есть условие /1/ 75000>7700≥1200 выполняется.

Предлагаемое устройство характеризуется предельной простотой, высокой надежностью и позволяет максимально повысить безопасность пассажиров при аварии. Устройство универсально, может быть использовано практически при любых типах транспортных средств, в том числе воздушных, водных и т.п., позволяет исключить любые сложные механизмы управления и регулирования, гидравлические, электромеханические, электромагнитные и т.п., и приводится в действие непосредственно от тех же инерционных сил при аварийном торможении, которые и представляют опасность.

Система пассивной безопасности пользователя сиденьем транспортного средства, содержащая энергопоглощающий бампер и механизм управления ограниченным перемещением в направлении действия сил инерции и фиксацией пассажирского сиденья, свободно надетого отверстиями в нижних его стойках на две направляющие салазок, жестко связанные по концам с кузовом, снабженные фиксаторами начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами, отличающаяся тем, что фиксаторы начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами выложены в виде кольцевых, аксиально намагниченных постоянных магнитов, свободно надетых на направляющие салазок и закрепленных либо одной плоскостью на передней или задней сторонах сиденья, либо осевым отверстием на направляющей в зоне ее крепления к кузову, при этом каждая из двух соосных пар постоянных магнитов, расположенных спереди сиденья, обращена друг к другу одноименными полюсами, а сзади сиденья - разноименными, физико-механические и конструктивные параметры двух задних пар постоянных магнитов выбраны из условия развития ими суммарной тяговой силы взаимного контактного притяжения , превосходящей или уступающей по величине силе инерции и , , действующей на сиденье вместе с пассажиром, соответственно при максимальной величине линейных ускорений , возникающих в моменты торможения транспортного средства при рабочих режимах его эксплуатации, обуславливающих равновесное стационарное состояние сиденья, и при минимальной величине линейных ускорений , опасных для пассажира, возникающих при аварийных торможениях транспортного средства в экстремальных режимах его эксплуатации, обуславливающих перемещение сиденья вперед в направлении действия сил инерции, где ; ; m - масса сиденья с пассажиром; Fмаг.=B2Smlm/(8Mol3); B - остаточная индукция на оси постоянного магнита; Mo - магнитная постоянная; Sм - площадь сечения магнита; lm - толщина магнита; l3- длина воздушного зазора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам обеспечения пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Способ обеспечения безопасности пользователя сиденьем транспортного средства при аварийном торможении заключается в автоматическом освобождении сиденья от стационарно зафиксированного состояния, его последующем опрокидывании назад вокруг установленной в салоне кузова шарнирной опоры и повторной фиксации сиденья после его срабатывания в положении с горизонтально ориентированной спинкой непосредственно в момент торможения.

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Система безопасности пользователя сиденьем транспортного средства включает механизм управления ограниченным перемещением в направлении действия сил инерции и фиксацией в начальном и конечном положениях пассажирского сиденья.

Изобретение относится к устройствам для обеспечения пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Безопасное сиденье транспортного средства содержит механизм его автоматического освобождения от стационарно зафиксированного состояния в момент аварийного торможения транспортного средства, последующего опрокидывания назад вокруг установленной в салоне кузова шарнирной опоры и повторной фиксации в положении с горизонтально ориентированной спинкой.

Изобретение относится к автомобилестроению. .

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно касается систем пассивной безопасности, и может быть использовано для предотвращения нанесения травм водителю и пассажиру во время лобового удара и опрокидывания автомобиля.

Изобретение относится к предохранительным устройствам транспортных средств ,в частности, к устройствам электромеханического торможения автоматической транспортной тележки.

Изобретение относится к способам обеспечения пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Способ обеспечения безопасности пользователя сиденьем транспортного средства при аварийном торможении заключается в автоматическом освобождении сиденья от стационарно зафиксированного состояния, его последующем опрокидывании назад вокруг установленной в салоне кузова шарнирной опоры и повторной фиксации сиденья после его срабатывания в положении с горизонтально ориентированной спинкой непосредственно в момент торможения.

Изобретение относится к устройствам для обеспечения пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Безопасное сиденье транспортного средства содержит механизм его автоматического освобождения от стационарно зафиксированного состояния в момент аварийного торможения транспортного средства, последующего опрокидывания назад вокруг установленной в салоне кузова шарнирной опоры и повторной фиксации в положении с горизонтально ориентированной спинкой.

Изобретение относится к конструкции передачи нагрузки для защиты от бокового удара. Конструкция передачи нагрузки для защиты от бокового удара содержит раму спинки сиденья и принимающий нагрузку элемент.

Изобретение относится к конструкции защиты от бокового удара. Конструкция включает в себя боковую стенку кузова транспортного средства, раму спинки сиденья и принимающий нагрузку элемент, расположенный на раме спинки сиденья для контакта с боковой стенкой кузова транспортного средства и для приема ударной нагрузки, когда боковая стенка кузова транспортного средства смещается в направлении кабины транспортного средства в результате бокового удара.

Группа изобретений относится к сиденьям для боевых машин и летательных аппаратов. Согласно первому варианту сиденье крепится на одном или более (оптимально - на двух) вертикально расположенных С-образных профилях или профилях прямоугольного сечения с продольной прорезью, а в профилях расположены по одному или более (оптимально - два) клиновидных элемента, направленных вниз.

Изобретение относится к оборудованию транспортных средств, а именно к модификации кресла со свойствами защиты человека при экстремальных ударных воздействиях. Кресло транспортного средства содержит устройство для размещения человека, направляющие, на которых с возможностью вертикального перемещения установлено устройство для размещения человека, энергопоглощающее устройство, одна часть которого связана с устройством для размещения человека, привязную систему, включающую в себя, по меньшей мере, один плечевой ремень, и устройство для автоматического натяга привязной системы.
Изобретение относится к средствам защиты человека от воздействия перегрузок и может быть использовано в транспортных средствах специального назначения, например в бронеавтомобилях, при воздействии высокоскоростных нагрузок от взрыва мины, а также в авиационной технике при аварийной посадке.

Изобретение относится к области авиастроения. Энергопоглощающее кресло летательного аппарата содержит каркас, выполненный в виде стоек, чашку кресла, узлы подвески и энергопоглощающее устройство.
Изобретение относится к боевым бронированным машинам, в частности к средствам индивидуальной противоминной защиты экипажа в их обитаемых отсеках. .

Изобретение относится к устройствам для обеспечения пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Сиденье транспортного средства выполнено с возможностью опрокидывания назад при аварийном торможении вокруг установленной в салоне кузова шарнирной опоры и последующей фиксации в положении с горизонтально ориентированной спинкой. Шарнирная опора размещена в верхней части спинки выше центра масс сиденья вместе с сидящим на нем пассажиром и выполнена в виде горизонтального Т-образного кронштейна сплошного круглого сечения, жестко прикрепленного свободным концом основания к установленной на полу салона за сиденьем вертикальной стойке и введенного своей перекладиной параллельно плоскости спинки в прямоугольную нишу на ее задней поверхности. Каждая из двух сторон перекладины снабжена надетой на нее ведомой частью сцепной автоматической фрикционной муфты для передачи крутящего момента с узлом регулирования заданного момента трения, ведущая часть которой закреплена соосно перекладине на соответствующем боковом торце ниши. На верхней горизонтальной плоскости стойки прикреплены эластичные накладки для упора задней поверхности спинки после опрокидывания сиденья. Достигается повышение степени безопасности пассажиров при аварийном торможении транспортного средства. 2 ил.

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности пассажирских транспортных средств. Система пассивной безопасности пользователя сиденьем транспортного средства содержит энергопоглощающий бампер и механизм управления ограниченным перемещением в направлении действия сил инерции и фиксацией пассажирского сиденья. Сиденье свободно надето отверстиями в нижних его стойках на две направляющие салазок, жестко связанные по концам с кузовом, снабженные фиксаторами начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами. Фиксаторы начального и конечного положений сиденья с демпфирующими элементами выложены в виде кольцевых, аксиально намагниченных постоянных магнитов, свободно надетых на направляющие салазок и закрепленных либо одной плоскостью на передней или задней сторонах сиденья, либо осевым отверстием на направляющей в зоне ее крепления к кузову. Каждая из двух соосных пар постоянных магнитов, расположенных спереди сиденья, обращена друг к другу одноименными полюсами, а сзади сиденья - разноименными. Достигается упрощение конструкции устройства, повышение его надежности и степени безопасности пассажиров при аварии. 1 ил.

Наверх