ДЕФОРМИРУЕМОЕ СИДЕНЬЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEFORMABLE VEHICLE SEAT

Область техники
Изобретение относится к сиденьям транспортных средств, в частности, самолетов, и предпочтительно к многоместным сиденьям, деформируемым при определенных обстоятельствах.
Уровень техники
Сиденья транспортных средств, например, самолетов, должны подвергаться жестким испытаниям для гарантии безопасности перевозимых пассажиров, в частности, при столкновении транспортных средств. Во время испытаний оценивается, с одной стороны, их сопротивляемость к сообщаемому смещению, а, с другой стороны, их сопротивляемость прикладываемому усилию. Смещения, сообщаемые во время этих испытаний, требуют достаточно гибкой конструкции сиденья. Однако прикладываемое усилие требует достаточной жесткости конструкции, поскольку максимальное смещение при таком отклонении ограничено ввиду необходимости обеспечения эвакуации пассажира после возможной аварии или происшествия.
На фиг. 1 показано смещение, сообщаемое сиденью во время испытаний такого рода. Прикрепленные к полу транспортного средства направляющие 1A и 1B сиденья подвергаются во время этих испытаний направленному сверху вниз вращению на угол 10°, например, «наклону», и боковому вращению на угол 10°, например, «крену». Оба этих движения заставляют сиденье существенно деформироваться, как это показано двумя различающимися положениями каждого элемента сиденья, а именно, двух направляющих 1A и 1B, четырех ножек 2 места 3 для сидения и спинки 4. Понятно, что если конструкция сиденья слишком жесткая, оно сломается до достижения деформации, сообщаемой в ходе испытания. Замечено, что место 3 для сидения и спинка 4 не только смещаются, но и деформируются, меняя свою первоначальную форму.
Второе испытание заключается в подтягивании на себя сиденья с манекеном с заданным ускорением, чтобы попытаться сымитировать поведение человеческого тела, пристегнутого к сиденью, во время аварии. Из-за того, что масса манекена постоянна, задаваемое ускорение преобразуется в усилие, прикладываемое к точкам крепления ремня безопасности сиденья. В ходе испытаний упомянутое ускорение доходит до 16g, что соответствует 16-кратному превышению ускорения свободного падения, и при массе манекена 80 кг приводит к созданию усилия 1280 кГ или 12,8 кН. В конце упомянутого испытания смещение сиденья вперед не должно быть слишком большим, чтобы обеспечить легкую эвакуацию из самолета.
Оба упомянутых испытания предъявляют противоречивые требования к сиденью. Испытание на деформацию требует гибкости конструкции, а испытание с приложением усилия требует жесткости конструкции, которая не должна смещаться слишком сильно при прикладывании усилия.
На фиг. 2 показано, что известное решение заключается в использовании спереди и сзади сиденья параллельных между собой передней и задней балок 5 и 6, ограничивающих места для сидения. Такие передняя и задняя балки 5 и 6 представляют собой полые цилиндры небольшой толщины. Их размеры выбраны так, чтобы для меньшей деформации при испытании на действие усилия они имели значительный момент инерции за счет их большого диаметра. С другой стороны, такая форма с большим диаметром и малой толщиной позволяет балкам принимать овальную форму при небольшом усилии, так что при испытании на смещение сиденье деформируется при небольшом усилии. Замечено, что в этом решении при двухместном сиденье ножки 7 крепятся к раме сиденья, в частности, к передней и задней балкам 5 и 6 в середине места для сидения.
Такое решение относительно легко осуществить, но остается относительно обременительным, т.к. передняя 5 и задняя 6 балки должны обладать двумя противоречивыми свойствами, а именно большой гибкостью и большой жесткостью.
Задачей изобретения является устранение этих недостатков посредством использования сиденья малой массы, способного пройти описанные выше испытания.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается за счет распределения жесткости передней и задней балок по нескольким частям. Таким образом, различные части каждой их передней и задней балок будут соответствовать требованиям гибкости и жесткости.
Изобретения относится к сиденью транспортного средства, содержащему по меньшей мере одно место для сидения и поддерживающие его переднюю и заднюю балки.
Согласно изобретению каждая из передней и задней балок включает в себя по меньшей мере одну концевую часть, расположенную по меньшей мере с одной стороны средней части, при этом средняя часть по меньшей мере одной из передней и задней балок обладает более высокой гибкостью, чем по меньшей мере одна концевая часть за счет по меньшей мере частично уменьшенной толщины трубчатого сечения относительно среднего сечения по меньшей мере одной концевой части, а по меньшей мере одна концевая часть является более жесткой, чем средняя часть.
Предпочтительно толщина по меньшей мере одной концевой части увеличивается от края сиденья к расположенной над ножкой средней части места для сидения.
В этом случае по меньшей мере одна концевая часть имеет трубчатую форму, толщина которой увеличивается от края сиденья к средней части.
Предпочтительно внешний диаметр по меньшей мере одной концевой части равен внутреннему диаметру средней части, при этом по меньшей мере одна концевая часть вставлена в среднюю часть.
Предпочтительно средняя часть выполнена из деформируемой пластмассы или металла.
Предпочтительно по меньшей мере одна концевая часть выполнена композитного материала на основе углеволокна, или из стекловолокна, или из металла.
Сиденье может содержать три места для сидения, включающих в себя среднее место, поддерживаемое средними частями передней и задней балок, и два крайних места, поддерживаемых концевыми частями передней и задней балок, и по меньшей мере одну ножку, расположенную в обеих сочленениях средних частей с соответствующими концевыми частями.
Сиденье может быть приспособлено для одного пассажира и содержать одно место для сидения.
Сиденье может быть приспособлено для двух пассажиров и содержать два места для сидения, при этом по меньшей мере одна ножка расположена в сочленении средних частей с соответствующих обеими концевыми частями.
Сиденье может быть приспособлено для двух пассажиров и содержать два места для сидения, включающих в себя среднее и крайнее места, одну ножку, расположенную посередине указанного крайнего места, и другую ножку, расположенную на противоположной стороне указанного среднего места.
Кроме того, сиденье может быть приспособлено для четырех пассажиров и содержать два средних места для сидения, поддерживаемых средними частями передней и задней балок, и два крайних места для сидения, поддерживаемых концевыми частями передней и задней балок, и по меньшей мере одну ножку, расположенную в обоих сочленениях средних частей с соответствующими концевыми частями.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано сиденье транспортного средства, подвергающееся испытаниям, которые должно пройти сиденье согласно изобретению;
на фиг. 2 - известное двухместное сиденье;
на фиг. 3 схематично показано сиденье для трех пассажиров согласно основному варианту осуществления изобретении;
на фиг. 4 - механическая схема напряжений в концевой части балки места сиденья согласно изобретению;
на фиг. 5 - предпочтительный вариант выполнения концевой части балки места для сидения согласно изобретению;
на фиг. 6 - три части - концевые и средняя - передней или задней балки сиденья согласно изобретению;
на фиг. 7 - вариант выполнения передней или задней балки в собранном состоянии для сиденья согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг. 3 показано сиденье для трех пассажиров согласно варианту осуществления изобретении. Сиденье имеет четыре ножки 10, расположенные по существу вертикально и соединенные с двумя боковыми балками 18, которые окружают среднее место 12 для сидения. Среднее место 12 для сидения окружают два крайних места 11 для сидения. Места для сидения трех пассажиров дополняют три спинки 13.
Конструкция сиденья согласно изобретению содержит переднюю и заднюю балки, которые поддерживают среднее и два крайних места для сидения 12 и 11. Согласно изобретению, передняя и задняя балки состоят из трех частей: каждая из этих балок имеет среднюю часть 14 и 16, каждая из которых окружена или продолжена концевыми частями 15 и 17. По меньшей мере одна из средних частей 14 или 16, а предпочтительно обе, обладают большей гибкостью по сравнению с другими частями конструкции, в частности, по сравнению с боковыми балками 18 и концевыми частями 15 и 17. Чтобы добиться такой гибкости, средние части 14 и 16 балок имеют трубчатое сечение уменьшенной толщины по сравнению с толщиной среднего сечения концевых частей 15 и 17. Однако внешний диаметр средних частей балок не меньше, а предпочтительно больше внешнего диаметра концевых частей 15 и 17.
Как показано на фиг. 3, крайние места 11 для сидения выступают за пределы ножек 10 сиденья, вследствие чего концевые части 15 и 17 должны иметь большую жесткость. Для этого, как показано на фиг. 4, указанные концевые части 15 и 17 имеют увеличивающуюся толщину, начиная от конца сиденья к точке крепления упомянутых концевых частей 15 и 17 к боковым балкам 18 и ножкам 10. Другими словами, в этом случае нагрузка крайних мест 11 для сидения соответствует изгибу консольно закрепленной балки, как показано на фиг. 4. Для достижения максимальной жесткости этих концевых частей 15 и 17, масса которых задана заранее, толщина этих концевых частей 15 и 17 должна линейно увеличиваться путем задания профиля между внешним концом и точкой закрепления. Таким образом, концевые части 15 и 17 являются очень тонкими на краю сиденья и очень толстыми в точках закрепления.
В результате обеспечивается гибкость передней и задней балок между основными местами крепления, формируемыми ножками 10, и жесткость за пределами этой зоны. Обнаружено, что когда ножки 10 жестко соединены с основанием, жесткость средних частей 14 и 16 передней и задней балок не влияет на жесткость всей конструкции сиденья, поскольку напряжения непосредственно передаются ножкам 10. Таким образом, упомянутые средние части 14 и 16 являются гибкими и могут деформироваться между двумя своими концами. Упомянутые концевые части 15 и 17 передней и задней балок могут противостоять напряжениям на своих концах.
Толщина трубы, формирующей средние части 14 и 16, определяется таким образом, чтобы позволять относительно тяжелому пассажиру сидеть на сиденье.
На фиг. 5 показан один из вариантов выполнения указанных концевых частей 15 и 17, имеющих оптимальную жесткость. Внешний диаметр этих частей одинаков по всей длине зоны контакта с пассажиром, делая их гладкими, а внутренний диаметр изменяется для изменения толщины.
На фиг. 6 показано, что в разобранном состоянии передней или задней балки две концевые части 15 или 17 окружают среднюю часть 14 или 16.
На фиг. 7 показана собранная передняя или задняя балка. Предполагается, что ножки являются абсолютно жесткими и обеспечивают идеально жесткое закрепление. На практике ножки 10 подвергаются воздействию значительных моментов, следовательно, они должны иметь очень большой запас прочности. Чтобы ограничить действующие на ножки 10 моменты, принимается, чтобы они обеспечивали не жесткое закрепление, а являлись простой опорой. Это требует соединения указанных выше передней и задней балок таким образом, чтобы иметь низкие или даже нулевые моменты в месте их сочленения с ножками 10. Для этого жесткость передней и задней балок увеличивают путем встраивания или охватывания концевыми частями 15 и 17 средних частей 14, 16. Область встраивания соответствует месту соединения балок с ножками 10. Это ограничивает моменты, воздействию которых подвергаются ножки 10. Конечно, в этом случае внутренний диаметр средних частей 14, 16 должен соответствовать внешнему диаметру концевых частей 15 или 17, чтобы обеспечить силовое или защелкивающееся внедрение.
Выравнивание моментов вдоль всей передней или задней балок предотвращает смещение ножек при действии момента и позволяет ограничиваться усилием осевого смещения. Действительно, во время механических испытаний усилия, прикладываемые к передней или задней балкам, приводят к малым или нулевым моментам в местах их сочленения с ножками 10, и результирующая деформация ограничивается деформацией конструкции в целом при сохранении прикладываемого усилия. При отсутствии упомянутого выравнивания момента, т.е. при гипотезе, что в местах сочленения прикладываются моменты, ножки 10 в дополнение к нагрузке, приложенной к конструкции в целом, воспринимают нагрузку, необходимую для поддержания двух разобщенных частей балки в соосном положении.
В зависимости от длины пролета между различными средними частями или концевыми частями передней и задней балок может быть достигнут компромисс между массой и жесткостью концевых частей передней или задней балок, или между массой и жесткостью средних частей передней или задней балок. Пролет между различными частями балки приводит к выравниванию момента на передней или задней балке.
Различные части балок в зависимости от используемого материала соединяются посредством заклепок, склеивания или сварки.
В технически возможных для использования формах средние части 14, 16 передней и задней балок должны иметь формы, позволяющую сильно деформироваться и, следовательно, иметь пластическую фазу. В качестве материалов для этих частей могут использоваться деформируемые пластмассы или металл. Что касается концевых участков передней и задней балок, то они должны быть очень жесткими и не должны деформироваться. Материалами для концевых частей 15, 17 передней и задней балок могут быть композиционные материалы, полностью упругими материалами, т.е. не имеющими фазы пластической деформации (также называемые «хрупкими»), например, материалами на основе углеволокна или стекловолокна. Также может использоваться металл.
Вышеописанная форма относится к сиденью, показанному на фиг. 3, и, следовательно, представляет собой только один из вариантов выполнения. В действительности может использоваться вариант одноместного сиденья с использованием только элементов, относящихся к среднему месту для сидения, представленному на фиг. 3, с гибкими средними участками передней и задней балок.
Может также использоваться четырехместное сиденье путем деления надвое среднего места для сиденья, показанного на фиг. 3, при этом ножки 10 окружают оба средних места для сидения
Может использоваться несимметричное двухместное сиденье со средним местом для сидения и одним крайним местом для сидения. В этом случае по меньшей мере одна ножка расположена на стороне средней части, напротив крайнего места для сидения, а другая ножка расположена посредине крайнего места для сидения. Таким образом, концевая часть передней и задней балок занимает только часть стороны крайнего места для сидения.
Двухместное сиденье может также проектироваться с четырьмя ножками, сообщающимися с серединой каждого из обоих мест для сидения на передней и задней балках. В этом случае средняя часть каждой из передней и задней балок, имеющая большую гибкость, будет соответствовать при этом двум половинам мест для сидения такого двухместного сиденья, а концевые части каждой из передней и задней балок будут соответствовать концевым половинам мест для сидения такого двухместного сиденья.