Результат интеллектуальной деятельности: БЕЗОПАСНОЕ СИДЕНЬЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности пассажирских транспортных средств.

Известны устройства сидений, 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, регулятор наклона кронштейна поворота спинки и подушки сиденья друг относительно друга /см. патент РФ на изобретение №2225797, кл. B60N 2/07, 2000 [1]; патент РФ на изобретение №2290331, кл. B60N 2/07, 2008 [2]; патент РФ на полезную модель №47296, кл. B60N 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 сидений, обеспечивающие их адаптивное продольное перемещение 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. B60N 2/427, 2004 [4]/, либо путем осуществления кинематической связи бампера с механизмом управления ограниченным перемещением пассажирских сидений, выполненным в виде штоков и гидроцилиндров /см. Иванов В.Н., Лялина В.А. "Пассивная безопасность автомобиля", М.: "Транспорт", 1979, с. 274, рис. 12.54 [5]/, либо путем осуществления кинематической связи бампера с механизмом управления перемещением сиденья с помощью штока, шарнирно связанного с двуплечими рычагами, тягой привода фиксатора с ползунами и пальцами с двухступенчатыми профилированными выемками, смещенными по высоте /см. а.с. СССР №943036, кл. B60N 1/00, 1981 [6]/.

Недостатками всех данных устройств является принципиально низкая эффективность повышения безопасности за счет обеспечения продольных относительных перемещений сидений в момент аварийных столкновений, а также сложность конструкций и громоздкость механизмов связи бампера с сиденьем, наличие специальных блоков связи, управления и силового регулирования /см. также [5]/.

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

Недостатками данных устройств является их предельная сложность конструкции, низкая эффективность повышения безопасности в компенсационных устройствах разворота сидений в горизонтальной плоскости, требующих к тому же условий высокого качества изготовления и при невыполнении этих условий приводящих, наоборот, к снижению безопасности.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является безопасное сиденье транспортного средства, содержащее установленную на полу салона кузова транспортного средства под подушкой сиденья шарнирную опору подушки, устройство для опрокидывания сиденья назад, имеющее как срабатывающий при столкновении с препятствием автоматический привод в виде связанной с бампером при помощи поршневой системы гидросистемы с гидравлическими цилиндрами, установленными под подушкой сиденья, так и ручной привод, и механизм фиксации сиденья после его срабатывания в горизонтальном положении спинки /см. а.с. СССР №1039764, кл. B60R 21/08, B60N 1/08, 1982 [8]/, и принятое за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции, в том числе связанного с бампером автоматического привода опрокидывания сиденья, что обуславливает увеличение постоянной времени срабатывания и, соответственно, снижение эффективности защиты водителя и пассажиров при столкновениях.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой конструкции устройства, обеспечивающей при этом высокую степень защиты водителя и пассажиров при сильных столкновениях транспортного средства за счет его снабжения приводимым в действие от бампера эффективным механизмом опрокидывания сиденья при ударе.

Технический результат - упрощение конструкции устройства, повышение эффективности защиты водителя и пассажиров при авариях.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном безопасном сиденье транспортного средства, установленном на полу салона кузова с помощью размещенной под сиденьем в задней его части шарнирной опоры и снабженном связанным с бампером автоматическим аварийным устройством опрокидывания сиденья назад и его фиксации после срабатывания, особенность заключается в том, что устройство для опрокидывания и фиксации сиденья выполнено в виде установленных под сиденьем в его передней части крепежной плиты для жесткого соединения сиденья с полом, изготовленной из материала, разрушаемого при заданной величине ударной силы, и винтовой цилиндрической пружины с вертикально ориентированной продольной осью, прикрепленной своими нижним и верхним торцами, соответственно, жестко к полу и шарнирно снизу к сиденью в напряженно-сжатом состоянии, при этом связь устройства опрокидывания сиденья назад и его фиксации с бампером осуществлена с помощью стержневого бойка, свободно размещенного в отверстии в передней части кузова, прикрепленного одним концом к внутренней поверхности бампера, и введенного свободным, входящим в салон концом, в контакт с передней плоскостью крепежной плиты.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображено предлагаемое сиденье на виде сбоку в транспортном состоянии до срабатывания; на фиг. 2 - вид A на фиг. 1; на фиг. 3 - положение сиденья на фиг. 1 после срабатывания при аварийном столкновении.

Безопасное сиденье 1 транспортного средства установлено на полу 2 салона 3 кузова 4 с помощью размещенной под сиденьем 1 в задней его части прикрепленной к полу 2 шарнирной опоры 5 и снабжено связанной с бампером 6 автоматическим аварийным устройством опрокидывания сиденья 1 назад и его фиксации в положении после срабатывания. При этом устройство для опрокидывания и фиксации сиденья 1 выполнено в виде установленных под сиденьем 1 в его передней части крепежной плиты 7 для жесткого соединения сиденья 1 с полом 2, изготовленной из материала, разрушаемого при заданной величине ударной силы, и винтовой цилиндрической пружины 8 с вертикально ориентированной продольной осью. Пружина 8 введена под сиденье 1 в напряженно-сжатом состоянии, при этом в данном состоянии она прикреплена своим нижним торцом к полу 2, а верхним торцом снизу к сиденью 1 с помощью цилиндрического шарнира, образованного путем свободного введения прицепа /проушины/ 9 на конце пружины 8 в установленную на нижней поверхности сиденья 1 кольцевую скобу 10. Связь устройства опрокидывания сиденья 1 назад и его фиксации после срабатывания с бампером 6 осуществлена с помощью стержневого бойка 11, свободно размещенного в отверстии 12 в передней части кузова 4, прикрепленного одним концом к внутренней поверхности бампера 6 и введенного свободным, входящим в салон 3 концом, в контакт с передней плоскостью крепежной плиты 7. На последней выполнены специальные выступы /уши/ 13 для ее крепления к сиденью 1 и полу 2 с помощью винтов. В качестве материала для плиты 7 целесообразно использовать ферропласт, либо АГ-4 с выполнением прессованием из порошков. Плита 7, выполненная из данных материалов, выдерживает значительные статические сжимающе-растягивающие и изгибающие нагрузки, однако более легко разрушается при ударных динамических нагрузках, то есть характеризуется сравнительной хрупкостью, причем данные материалы позволяют достаточно стабильно и точно рассчитать величину разрушающих ударных нагрузок. Пружина 8 в устройстве одновременно с задачей опрокидывания сиденья 1 выполняет функции фиксатора после срабатывания. Для этого исходная длина недеформированной /полностью разжатой/ пружины 8 подбирается таким образом, чтобы она после срабатывания устройства при разрушении плиты 7 поднимало сиденье 1 с человеком в положение его спинки, близкое к горизонтальному.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

В исходном транспортном состоянии /см. фиг. 1, фиг. 2/ сиденье 1 находится в обычном рабочем состоянии, при этом вращающий момент относительно шарнирной опоры 5, создаваемый силой упругости сжатой пружины 8 компенсируется продольным усилием /нормальной реакцией/ крепежной плиты 7, эффективно работающей на растяжение-сжатие. В случае столкновения транспортного средства с малыми скоростями и соответственно с малыми ударными нагрузками, прикладываемыми к бамперу 6, гашение энергии удара происходит за счет ее преобразования в упругие и пластические деформации элементов бампера 6, при этом ударные нагрузки, передаваемые от бампера 6 через стержневой боек 11 на крепежную плиту 7 значительно меньше предела динамической прочности плиты 7 на разрушение. При сильном высокоэнергетическом столкновении с большими скоростями транспортного средства с препятствием или другим транспортным средством и, соответственно, приложении к бамперу 6, бойку 11 и плите 7 мощной ударной нагрузки произойдет мгновенное разрушение плиты 7, при этом пружина 8 полностью разжимается, занимает свое недеформированное положение /см. выше и фиг. 3/ и переводит сиденье 1 с человеком в положение, при котором положение спинки сиденья 1 горизонтально или близко к горизонтальному. При этом разжатая пружина 8 одновременно выполняет функции фиксатора сиденья 1 в новом положении после его срабатывания. Естественно, что в положении сиденья 1 на фиг. 3 по сравнению с положением на фиг. 1 и фиг. 2 характер восприятия человеком динамических перегрузок при экстренном /аварийном/ торможении или столкновении совсем другой: здесь инерционные перегрузки носят не изгибающий и стремящийся сломать позвоночник характер, а приложены вдоль позвоночника, предназначенного выдерживать в этом направлении значительные нагрузки, и воспринимаемые мягкой подушкой сиденья 1. Кроме того, даже при аварийном смещении сиденья 1 вперед и его ударе в приборную панель, лобовое стекло и т.п., удар принимается не грудью человека, а дном сиденья 1. В этом случае даже при сильном встречном прямом ударе надежно пристегнутый ремнями человек представляет собой вместе с сиденьем 1 как бы единый, защищенный со всех сторон модуль, особенно при наиболее вероятном движении вперед по инерции. Это позволяет человеку сохранить шансы на выживание даже при самых страшных авариях и, соответственно, перегрузках, от которых не спасают ремни безопасности, причиняя человеку несовместимые с жизнью травмы при его сидячем положении. Очевидно, что геометрические и физические параметры крепежной плиты 7 должны быть подобраны так, чтобы ее предел ударной прочности на разрушение соответствовал максимально допустимой величине динамических нагрузок, действующих на людей в момент аварийного столкновения, превышение которой приводит к трагическим последствиям. Аналогично, геометрические и физические параметры пружины 8 должны обеспечивать при ее полном разжатии развитие тяговой продольной силы, достаточной как для преодоления момента от веса человека вместе с сиденьем 1, причем в условиях максимально возможной инерционной перегрузки, так и для опрокидывания сиденья при действии вышеуказанного момента назад до положения с горизонтальной ориентацией спинки сиденья 1.

По мнению заявителя, предлагаемый вариант устройства позволяет принципиально упростить конструкцию и повысить степень ее безопасности по сравнению с известными устройствами за счет изменения принципа действия. Здесь появляется возможность принципиально исключить сложные механизм кинематической связи, управления и регулирования с силовыми исполнительными механизмами для опрокидывания сиденья, оставив только силовую пружину. Последний факт позволяет повысить быстродействие срабатывания при опрокидывании сиденья, что автоматически приводит к повышению степени безопасности предлагаемого устройства.