Система безопасности пользователей транспортным средством

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 псссивной безопасности Хундай Гетц /httр://www.xendal-geetz.narod.ru/xhtmlx18hmtl [1]/.

Недостатками известных систем является низкая пассивная безопасность пользователей при ДТП вследствие возможности получения при значительных инерционных перегрузках под воздействием ремней безопасности тяжелых травм грудной клетки, живота и т.п., 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. А63G 7/00, 21/00, 2002 [2]/, либо в виде размещенных снаружи и внутри транспортного средства прочных надувных оболочек, образующих защитную капсулу в норме 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, 21/ /233, 2005 [3]; патент РФ на изобретение №2301160, кл. В60R 21/16, 21/233, 2006 [4]/, либо в виде надуваемых с помощью газогенератора по сигналу датчика 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 [5]/.

Недостатками известных систем являются предельное усложнение конструкции, раздувание габаритов салона, снижение эстетических характеристик и комфортности салона.

Кроме того, известные системы пассивной безопасности пользователей транспортным средством, содержащие размещаемые в наиболее травмоопасных зонах салона надувные подушки безопасности /пневмоподушки/, сообщаемые с источником сжатого газа, связанным с датчиком столкновений через пиротехническое устройство с газообразующим составом и воспламеняющимся электрозапалом /см., например, патент США №3733088, кл. 280-150, опубл. 1976 [6]; патент США №3861710, кл. 280-150, опубл. 1978 [7]; а.с. СССР №948717, кл. В60R 21/08, 1980 [8]; надувные подушки безопасности [1]/.

Недостатками известных систем являются предельная сложность конструкции, возможность только однократного применений /см., [1], стр. 10/, значительная вероятность получения серьезных травм при раскрывании подушек /см. [1], стр. 8/, возможность демонтажа пиротехнического устройства злоумышлениками /см. [8], стр. 3/, огромное число отзываемых машин иностанных фирм из-за дефектов подушек безопасности, их самопроизвольного срабатывания с травмированием людей и провокацией аварий.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является система безопасности пользователей транспортным средством, содержащая располагаемые в травмоопасных для пользователей зонах салона при ДТП надувные подушки безопасности /пневмоподушки/, в частности фронтальные подушки, боковые, верхние 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 [9]/, и принятая за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции, возможность только однократного применения, низкая безопасность из-за возможности получения серьезных травм при срабатывании пневмоподушек и реализации пассивного метода гашения удара, возможность демонтажа пиротехнического устройства злоумышленниками.

Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой системы безопасности, исключающей необходимость применения автоматически формируемых защитных поверхностей, размещаемых в салоне, источников сжатого газа, датчиков столкновения и пиротехнических устройств, обеспечивающей при этом значительную эффективность достигаемой безопасности при ДТП за счет активного гашения удара и устранения возможности получения травмы от срабатывающей при взрыве пневмоподушки.

Технический результат - упрощение конструкции устройства, повышение эффективности обеспечения безопасности пользователей при ДТП.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, 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, особенность заключается в том, что силовой приводной механизм выполнен в виде бампера, соединенного по всей длине с кузовом транспортного средства через герметичный, упругий и заполненный жидкостью резервуар, а гибкие защитные поверхности представляют собой упругие эластичные прямоугольные пластины с поперечными параллельными гофрами, укрепленные одним из горизонтально ориентированных и параллельных гофрам торцом на потолке или полу салона и размещаемые в рабочем состоянии в вертикальных плоскостях как между сидящими пассажирами и расположенными перед ними креслами или приборной панелью, так и между водителем и рулевой колонкой, а также вблизи боковин кресел и кузова, в том числе в зонах проходов между рядами кресел и местами расположения дверей, при этом в исходном состоянии до срабатывания в момент совершения ДТП каждая пластина, сжатая с созданием силового натяга в гармошку, свободно надета выполненными в ее сжатых гофрах сквозными отверстиями на две вертикальные втулки, консольно установленные на потолке или на полу салона в вышеуказанных плоскостях и герметично соединенные с резервуаром своим осевым отверстием, закрытым плотно с натягом вставленной в его наружний край пробкой с кольцевым ступенчатым фиксатором сжатого в гармошку состояния пластины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично изображено: на фиг. 1 - вид сбоку на бампер и салон транспортного средства после ДТП и срабатывания системы безопасности /пассажиры не показаны/; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 на салон в поперечном направлении с выносными элементами Б и В в увеличенном масштабе для иллюстрации исходного состояния пластин при сжатых гофрах.

Система безопасности пользователей транспортным средством содержит располагаемые в наиболее травмоопасных для пользователей при дорожно-транспортных происшествиях /ДТП/ зонах салона 1 гибкие защитные поверхности, 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. При этом приводной силовой механизм выполнен в виде бампера 2, соединенного по всей своей длине или ширине передней части транспортного средства с его кузовом 3 через герметичный, прочный и упругий резервуар 4, заполненный жидкостью 5. В качестве материала для изготовления резервуара 4 целесообразно использовать полярный термопласт типа твердого поливинилхлорида /винипласта/, отличающегося высокой механической прочностью и упругостью, и используемого для изготовления деформируемых труб, прокладок, манжет, турбин и т.п. Гибкие защитные поверхности представляют собой упругие эластичные прямоугольные пластины с поперечными параллельными гофрами, укрепленные одним из горизонтально ориентированных и параллельных гофрам торцом на потолке 6 или полу 7 салона 1 и размещаемые в рабочем состоянии /то есть формируемые в момент совершения ДТП/ в вертикальных плоскостях /см. фиг. 1 и фиг. 2/ как между сидящими пассажирами /не показаны/ и расположенными перед ними спинками кресел 8 /пластины 9, 10/, так и между водителем /на рисунках не показан/ и рулевой колонкой 11 /пластины 12, 13/, а также вблизи боковин кресел 8 /пластины 14, 15/ и боковин 16 кузова 3 /пластины 17, 18/, в том числе в зонах проходов между рядами кресел 8 и местами расположения дверей. Пластины, расположенные между сидящими рядом с водителем пассажирами и приборной панелью 19, на фигурах не показаны. При этом пластины 9, 12, 14, 17 прикреплены своим верхним горизонтальным торцом к потолку 6 салона 1 в вышеуказанных плоскостях, а пластины 10, 13, 15, 18 - к полу 7 салона 1. Данные пластины, как показано на фигурах, целесообразно формировать при ДТП рядом друг с другом в параллельных вертикальных плоскостях, чтобы одна из этих пластин, свешивающаяся с потолка 6, закрывала голову и корпус пассажиров, а другая, выходящая из пола 7, - ноги, таз и т.п. На фигурах для лучшей иллюстрации показано, что верхние и нижние пластины, расположенные рядом /например 14 и 15/, не достают свободными краями друг друга, но на самом деле даже лучше для повышения эффективности защиты их взаимное перекрытие друг друга /нахлестка/, так как в этом случае резко повышается поперечная жесткость. Естественно, желательно, чтобы при срабатывании в момент ДТП верхние пластины не задевали кресла 8 и проходили по возможности ближе к их боковинам, а нижние пластины выходили из пола 7 без контакта с ногами сидящих и стоящих пассажиров. Однако даже невыполнение этих условий некритично, так как, например, удар нижней пластины при срабатывании в ноги пассажира в момент ДТП не соизмерим с ударной нагрузкой на последнего от ДТП /пластины срабатывают не от взрыва, см. [6]÷[9], а от гидравлической импульсной нагрузки. /Упругие эластичные пластины целесообразно изготавливать из материала, используемого в приборостроении для изготовления неметаллических /эластичных/ мембран, а именно из мембранного полотна с многослойной тканевой основой, обрезиненной с обеих сторон, общей толщиной порядка 3-5 мм. B исходном состоянии до срабатывания в момент совершения ДТП каждая пластина 9, 10, 12, 13, 14, 15, 17, 18, сжатая с созданием силового натяга в гармошку /см. выносные элементы Б и B на фиг. 2/, свободно надета выполненными в ее сжатых гофрах двумя сквозными отверстиями 20 на пару вертикальных втулок 21 или 22, консольно установленных на потолке 6 или полу 7 салона 1 в вышеуказанных плоскостях, и прикреплена к основанию данных втулок своим внутренним горизонтальным краем, контактирующим с потолком 6 или полом 7. При этом пары втулок 21 расположены в продольных относительно транспортного средства плоскостях, как и закрепленные на них пластины 14, 15, 17, 18 /см. выносной элемент Б/, а пары втулок 22 с пластинами 9, 10, 12, 13 - в поперечных плоскостях /см. выносной элемент В/. Втулки 21 и 22 герметично соединены с резервуаром 4 своим осевым отверстием 23 с помощью протянутых внутри салона 1 по его потолку 6 и полу 7 тонких эластичных трубопроводов /не показаны/, закрытых для повышения эстетичности обивкой салона. Каждое отверстие 23 закрыто плотно с натягом вставленной в него в наружный край пробкой 24, снабженной кольцевым ступенчатым фиксатором 25 сжатого в гармошку состояния пластины, то есть кольцевым утолщением на внешнем краю пробки 24 для упора в него свободного торца сжатой в гармошку пластины. Как следует из статистики ДТП, подавляющее большинство серьезных аварий с тяжелыми последствиями /около 85%/ приходится на лобовые фронтальные либо косые столкновения транспортных средств, причем передней частью кузова 3 в зоне расположения переднего бампера 2, соединенного с упругим резервуаром 4. Поэтому в данном предложении заявитель ограничился выполнением вышеуказанного резервуара. В принципе, такой же резервуар может быть установлен под задним бампером и по периферии кузова 3 ниже дверей салона 1. Наиболее травмоопасными зонами салона при ДТП являются рулевая колонка 11, переднее стекло, приборная панель 19 для водителя и спереди сидящих пассажиров, для сзади сидящих пассажиров - это спинки расположенных спереди кресел 8, и боковины 16 кузова 3, для пассажиров, стоящих в проходах между рядами - боковины кресел 8, боковины 16 кузова 3 и двери кузова 3. Именно эти зоны автоматически в момент совершения ДТП перекрываются релейно выскакивающими сверху и снизу упругими эластичными гофрированными пластинами. Если поперечных жесткостей пластин, даже при их нахлестке, сверху и снизу друг на друга не хватит для удержания пассажиров при ударе в равновесии, то удар, например, стоящего в проходе пассажира при ДТП в дверь через гофрированные упругие пластины позволит в огромной степени уменьшить вероятность получения травмы. Тем более, если пассажир в начальной фазе удара будет удерживаться в кресле 8 ремнями безопасности с умышленно ограниченной прочностью крепления и возможностью передачи окончательной функции гашения удара вышеописанной системе безопасности.

Работа предлагаемой системы безопасности осуществляется следующим образом.

При нормальных условиях эксплуатации транспортного средства упругие эластичные гофрированные пластины 9, 10, 12, 13, 14, 15, 17, 18 сжаты в гармошки /см. выносные элементы Б и В на фиг. 2/ и практически не ухудшают эстетику салона 1. При ДТП, сопровождающемся ударом бампера 2 и импульсным сжатием упругого резервуара 4, жидкость 5 скачком под давлением по эластичным трубопроводам поступает в осевые отверстия 23 втулок 21 и 22. Пробки 24 вставлены снаружи в отверстия 23 с заранее заданным натягом, обеспечивающим их выскакивание из отверстий при заданном скачке давления жидкости 5, соответствующем опасной динамической амплитуде удара бампера 2 при ДТП. Выход пробок 24 из отверстий 23 приводит к автоматическому частичному скачкообразному распрямлению собранных в гармошки упругих пластин, то есть к автоматическому нормированию при ДТП гибких защитных поверхностей. Ударный контакт водителя и пассажиров с гофрированными упругими поверхностями позволяет осуществить динамическое гашение удара, преобразовать его кинетическую энергию в потенциальную энергию смятия упругих гофров и поперечного изгиба упругих пластин, диссипацию кинетической энергии удара в материале резины. Изменение толщины пластин, шага и глубины гофров и т.п. обеспечивает широкий диапазон вариаций необходимых величин динамической вязкости гашения, интенсивности диссипациий энергии в материале пластин.

Предлагаемое устройство предельно упрощает конструкцию, исключает необходимость применения сложных пиротехнических устройств, источников сжатого газа, газогенераторов, специальных гидравлических, электромеханических, электромагнитных и т.п. силовых исполнительных приводов для охвата пользователей защитными упругими поверхностями типа мешков, ограждений и т.п., исключает возможность получения серьезных травм, характерных для применения пневматических подушек. Предложенное устройство /см. выше/ может быть эффективно совмещено с ремнями безопасности.