Система безопасности пользователей транспортным средством
Владельцы патента RU 2621830:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области обеспечения безопасности водителя и пассажиров транспортных средств в случае ДТП. Система безопасности пользователей транспортным средством содержит располагаемые в наиболее опасных при ДТП зонах салона 1 гибкие защитные поверхности, автоматически формируемые в момент совершения ДТП под действием приводного силового механизма, реагирующего на удар. Силовой механизм выполнен в виде закрепленных на потолке и полу салона друг под другом пар 14, 15, 16 стальных немагнитных трубок, частично заполненных ферромагнитным порошком 18. На участки с порошком свободно надеты кольцевые постоянные магниты 19, соединенные с защитными поверхностями, выполненными в виде упругих эластичных сеток. Достигается повышение безопасности пассажиров при ДТП. 3 ил.
Изобретение относится к области обеспечения безопасности водителя и пассажиров транспортных средств в случае дорожно-транспортных происшествий /ДТП/.
Известны системы пассивной безопасности пользователей транспортным средством, включающие применение сидений, оснащенных ремнями безопасности с аварийно запирающими устройствами, установленными на раме сиденья, а также со специальными натяжителями, установленными на боковине кузова, обеспечивающими возможность регулировки заданного тягового усилия /см., например, системы пассивной безопасности http:/// xendai-getz.harod.ru/xhtml/x.18.html, стр. 1, 2 [1]; Организация и безопасность дорожного движения: Учебн. для вузов / В.И. Коноплянко. - М: Высш. шк., 2007, стр. 132-135 [2].
Недостатками известных систем являются низкая эффективность обеспечения безопасности пользователей при ДТП вследствие возможности получения при значительных инерционных перегрузках под воздействием ремней безопасности тяжелых травм грудной клетки, часто приводящих к летальным исходам.
Известны также системы пассивной безопасности, включающие средства для защиты пользователей транспортного средства при ДТП, выполненные либо в виде устройств для фиксации пользователей с помощью охватывающих их в зоне плеч и бедер поворотных дуг и упоров /см., например, патент РФ на изобретение №2236273, кл. A63G 7/00, 21/00, 2002 [3], либо в виде размещенных снаружи и внутри транспортного средства прочных надувных оболочек, образующих защитную капсулу в форме замкнутого каркаса, соединенных с автономными источниками газа и системой управления и снабженных предохранительными клапанами, амортизирующими полотнищами из гофрированной пружинной ленты /см., например, патент РФ на изобретение №2299820, кл. В60R 21/16, 2005 [4]; патент РФ на изобретение № 2301160, кл. В60R 21//16, 21/233, 2006 [5]/, либо в виде надуваемых с помощью газогенератора по сигналу датчиков воздушных мешков, сложенных в исходном состоянии и закрытых прикрывающими элементами, освобождающими отверстия для развертывания мешков с охватом ими определенных частей тела пользователя в рабочем состоянии по сигналу вышеуказанных датчиков /см. патент РФ на изобретение №2178365, кл. В60R 21/20, 1997 [6]/.
Недостатками известных систем являются предельное усложнение конструкции, раздувание габаритов, низкая технологичность, снижение эстетических характеристик и комфортности салона.
Кроме того, известны системы пассивной безопасности пользователей транспортным средством, содержащие размещаемые в наиболее травмоопасных при ДТП зонах салона надувные подушки безопасности /пневмоподушки/, в частности фронтальные, боковые, верхние шторки, сообщаемые с источником сжатого газа, связанным с датчиком столкновения через пиротехническое устройство с газообразующим составом и воспламеняющимся электрозапалом, и выполненные из синтетической ткани с возможностью выскакивания при взрыве из раскрываемого полиуретанового чехла /см., например, патент США №3733088, кл. 280-150, опубл. 1978 [7]; патент США №3861710, кл. 280-150, опубл. 1978 [8]; а.с. СССР №948717, кл. В60R 21/08, 1980 [9]/.
Недостатками известных систем являются предельная сложность конструкции, раздувание габаритов, непредсказуемость поведедения пиротехнических устройств, возможность только однократного применения, значительная вероятность получения серьезных травм при взрывном раскрывании подушек, возможность демонтажа пиротехнического устройства, огромное число отзывов машин из-за дефектов подушек безопасности, их самопроизвольного срабатывания c травмированием людей и провокацией аварийных ситуаций.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является система безопасности пользователей транспортным средством, содержащая расположенные в травмоопасных для пользователей при ДТП зонах салона надувные подушки безопасности /пневмоподушки/, в частности фронтальные подушки, боковые, верхние, свешивающиеся с потолка шторки и т.п., при этом надувные подушки соединены с источниками сжатого газа, связанными с датчиком столкновения через пиротехническое устройство, выполнены из синтетической ткани с возможностью выскакивания при взрыве из раскрываемого полиуретанового чехла /см. Иванов A.M. и др. Основы конструкций современного автомобиля. Учебник для втузов. Из-во "За рулем", 2012, стр. 304 [10]/, и принятая за прототип.
Недостатками устройства-прототипа является предельная сложность конструкции за счет использования пиротехнических устройств, специальных датчиков и т.п, раздувание габаритов, возможность только однократного применения, низкая безопасность из-за непредсказуемого поведения пиротехнического устройства, источника сжатого газа и газогенераторов, а также возможности получения серьезных травм при срабатывании пневмоподушек, возможность демонтажа пиротехнических устройств злоумышленниками, необходимость некоторого времени для надувания пневмоподушек.
Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой и компактной системы безопасности пользователей, исключающей необходимость применения для автоматического формирования в момент совершения ДТП гибких защитных поверхностей в опасных зонах салона размещаемых в салоне источников сжатого газа, газогенераторов, датчиков столкновений и непредсказуемых при эксплуатации пиротехнических устройств, обеспечивающей при этом высокую эффективность достигаемой безопасности за счет активного гашения динамического удара и устранения возможности получения травм от срабатывающей при взрыве пневмоподушки или отклонения в функционировании пиротехнического устройства, а также исключения времени для надувания подушек безопасности.
Технический результат - упрощение конструкции устройства, увеличение его компактности, обеспечение повышенной безопасности при ДТП за счет принципиального исключения пиротехнических устройств и процессов надувания пневмоподушек.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения заключается в том, что в известной системе безопасности пользователей транспортным средством, включающей располагаемые в наиболее травмоопасных для пользователей при ДТП зонах салона гибкие защитные поверхности, автоматически формируемые в момент совершения ДТП под действием силового приводного механизма, силовой приводной механизм выполнен в виде совокупности пар закрепленных друг под другом на потолке и полу салона закрытых стальных немагнитных трубок, имеющих как прямолинейную форму и ориентированных в продольном направлении вдоль боковых дверей и окон салона, так и U-образную форму с расположением в зонах проходов между рядами кресел и в местах размещения последних, ориентированных свободными концами назад с передним поперечным размещением основания для возможности охвата и фиксации пользователя в условиях опасных ударных инерционных перегрузок, при этом задние участки трубок заполнены ферромагнитным порошком, а гибкие защитные поверхности представляют собой прочные эластичные упругие сетки, собранные в гармошки и установленные в вертикальных плоскостях с помощью закрепленных на их краях кольцевых постоянных магнитов, свободно надетых на задние участки трубок с ферромагнитным порошком и обеспечивающих при заданном значении радиальных сил магнитного взаимодействия релейное адаптивное смещение и фиксацию соответственно одной сетки на каждой паре прямолинейных трубок и двух сеток на паре U-образных трубок с перекрытием сетками в момент совершения ДТП опасных зон между пользователями и расположенными спереди и сбоку от них креслами, рулевой колонкой, приборной панелью, дверями, окнами и т.п.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично изображено: на фиг. 1 - вид на салон транспортного средства сверху без крыши в состоянии системы безопасности до срабатывания при ДТП; на фиг. 2 и 3 - вид A на фиг. 1, соответственно до и после срабатывания системы безопасности при ДТП.
Система безопасности пользователей транспортным средством содержит располагаемые в наиболее травмоопасных для пользователей при ДТП зонах салона 1 гибкие защитные поверхности 2, автоматически формируемые, то есть приводимые в рабочее состояние непосредственно в момент совершения ДТП в результате столкновения транспортного средства с неподвижным, либо подвижным препятствием под действием приводного силового механизма, реагирующего на удар. Такими опасными зонами для пользователей являются пространство 3, примыкающее к боковым дверям 4 и окнам 5 салона 1, зоны проходов 6 между рядами кресел 7, где размещены стоячие пассажиры, зоны 8 между сидячими в креслах 7 пассажирами и расположенными спереди и сбоку от них креслами 7, а также зоны между водителем и рулевой колонкой 9, пассажирами на передних сиденьях и приборной панелью 10. При этом силовой приводной механизм выполнен в виде совокупности пар закрепленных друг под другом с помощью стоек 11 на потолке 12 и полу 13 салона 1 закрытых с обоих концов стальных немагнитных трубок 14, 15, 16, имеющих как прямолинейную форму /трубки 14/ и ориентированных в продольном направлении вдоль дверей 4 и окон 5 в боковинах 17 кузова, так и U-образную форму с расположением в зонах проходов 6 между рядами кресел 7 /трубки 15/ и в местах размещения кресел 7 /трубки 16/, ориентированных свободными концами контура U назад с передним поперечным размещением основания контура U для возможности охвата и фиксации пользователя в условиях опасных ударных инерционных перегрузок при ДТП. Задние участки трубок 14, 15, 16 плотно заполнены ферромагнитным порошком 18, а гибкие защитные поверхности 2 представляют собой прочные эластичные упругие сетки, собранные в гармошку в исходном состоянии /см. фиг. 2/ до срабатывания системы безопасности при ДТП, и установленные в вертикальных плоскостях с помощью закрепленных на своих верхнем и нижнем краях кольцевых постоянных магнитов 19, свободно по скользящей посадке надетых на задние участки трубок 14, 15, 16 с ферромагнитным порошком 18. Расчетный подбор конструктивно-технологических и магнитных параметров кольцевых магнитов 19 и ферромагнитного порошка 18 /магнитная масса, коэрцитивная сила, остаточная магнитная индукция, диаметры сечения и т.п./ создает такую радиальную силу магнитного взаимодействия элементов 18 и 19 /являющуюся нормальной силой при относительном смещении данных элементов/, которая обеспечивает создание заранее заданной силы трения, препятствующей смещению магнитов 19 вместе с ферромагнитным порошком 18 относительно трубок 14, 15, 16 при обычных эксплуатационных тормозящих, разгонных и ударных инерционных ускорениях, действующих на ферромагнитный порошок 18 и магниты 19 в наихудшем варианте в направлении вдоль продольной оси трубок 14, 15, 16. Это обеспечивает равновесное статическое состояние предлагаемой системы безопасности, показанное на фиг. 1 и фиг. 2, при эксплуатации транспортных средств в номинальных рабочих режимах с заданной величиной предельно допустимых виброударных инерционных перегрузок. Такое вертикальное подвижное крепление сеток 2 на расположенных друг под другом на потолке 12 и полу 13 парах трубок показано на фиг. 2 на виде сбоку только для пар прямолинейных трубок 14, для U-образных трубок 15 и 16 характер данного крепления абсолютно идентичен. При этом для исключения неудобств для пользователей при ходьбе по полу 13 салона 1 нижние трубки 14, 15, 16 всех пар закреплены в специальных углублениях 20 в полу 13 салона 1. Сетки 2 выполнены из ткани высокой прочности кордного переплетения, состоящей из ароматического полиамидного волокна, применяемой обычно для усиления резиновых покрышек транспорта, пошивки парашютов, ремней безопасности, изготовления силовых каркасов полотняной обшивки самолетов и т.п.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В момент совершения ДТП при воздействии на транспортное средство заданных по величине линейных ударных перегрузок равновесное состояние ферромагнитного порошка 18 и кольцевых магнитов 19 нарушается, инерционные силы превосходят силы взаимного трения. При этом происходит /см. фиг. 3/ релейное адаптивное инерционное смещение порошка 18 вдоль трубок 14 влево, а в U-образных трубках 15, 16 - как влево, так и с частичным заполнением поперечных частей данных трубок с двух сторон. Естественно, что такое смещение порошка 18 происходит вместе с перемещением по трубкам постоянных кольцевых магнитов 19, находящихся с трубками в магнитной связи. При этом сетки 2, установленные по одной на каждой паре верхней и нижней прямолинейных трубок 14, распрямляются из собранного в гармошки состояния, перекрывают двери 4 и окна 5. Сетки 2 же на U-образных трубках 15, 16, установленные по одной с каждой стороны верхней и нижней пары этих трубок, доходят друг до друга в середине поперечного участка трубки, то есть до места расположения средней крепежной стойки 11. При этом сетки 2 на трубках 16 полностью перекрывают возможные перемещения пользователя, сидящего в креслах 7, вперед и вбок при ДТП, а сетки 2 на трубках 15 аналогично перекрывают возможные инерционные перемещения вперед и вбок пользователей, стоящих в проходах 6 между рядами кресел 7. Здесь необходимо специально отметить два момента. Сидящий в кресле 7 и опирающийся на подлокотники и опертый на спинку кресла /не говоря уже о ремнях безопасности/, или стоящий в проходе 16, контактирующий с полом 13 и держащийся в момент удара за поручень-ручку кресла/ пользователь является в любом случае более инерционной динамической системой по сравнению с элементами 18, 19 с большей постоянной времени срабатывания в момент удара. То есть в момент совершения ДТП данный факт приводит к опережающему по сравнению с инерционным перемещением пользователя формированием защитной сеточной преграды. Второй момент заключается в том, что если даже, например, сидящий в кресле 7 пользователь перекроет ногами зону перемещения сетки 2 по нижней трубке 16, то даже перемещения двух сеток 2 по верхним трубкам 16 перекроют движения туловища пользователя вперед в момент совершения ДТП.
Предлагаемое устройство предельно упрощает конструкцию салона, уменьшает габариты, исключает возможность получения серьезных травм при ДТП из-за пневмоподушек и шторок, необходимость применения специальных силовых приводов, пиротехнических устройств, датчиков столкновений, источников сжатого газа и особенно эффективно при совмещении с ремнями безопасности.
Система безопасности пользователей транспортным средством, включающая располагаемые в наиболее травмоопасных для пользователей при ДТП зонах салона гибкие защитные поверхности, автоматически формируемые в момент совершения ДТП под действием силового приводного механизма, отличающаяся тем, что силовой приводной механизм выполнен в виде совокупности пар закрепленных друг под другом на потолке и полу салона закрытых стальных немагнитных трубок, имеющих прямолинейную форму и ориентированных в продольном направлении вдоль боковых дверей и окон салона, и U-образную форму с расположением в зонах проходов между рядами кресел и в местах размещения последних, ориентированных свободными концами назад с передним поперечным размещением основания для возможности охвата и фиксации пользователя в условиях опасных ударных инерционных перегрузок, при этом задние участки трубок заполнены ферромагнитным порошком, а гибкие защитные поверхности представляют собой прочные эластичные упругие сетки, собранные в гармошки и установленные в вертикальных плоскостях с помощью закрепленных на их краях кольцевых постоянных магнитов, свободно надетых на задние участки трубок с ферромагнитным порошком и обеспечивающих при заданном значении радиальных сил магнитного взаимодействия релейное адаптивное смещение и фиксацию соответственно одной сетки на каждой паре прямолинейных трубок и двух сеток на паре U-образных трубок с перекрытием сетками в момент совершения ДТП опасных зон между пользователями и расположенными спереди и сбоку от них креслами, рулевой колонкой, приборной панелью, дверями и окнами.
