Устройство энергопоглощения для сиденья транспортного средства

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к системам, обеспечивающим пассивную безопасность пассажиров при столкновениях пассажирских транспортных средств за счет внесения в конструкцию пассажирского сиденья дополнительных деталей, позволяющих оптимально распределять энергию удара пассажиров, расположенных за этим сиденьем, в момент дорожно-транспортного происшествия, а также обеспечивающих безопасность пассажира, сидящего на этом сиденье и пристегнутого ремнем безопасности.
Из уровня техники известно множество устройств энергопоглощения в сиденьях транспортных средств. Как правило, в сиденье присутствуют демпфирующие(упругие) элементы, компенсирующие допустимые нагрузки на водителя или пассажира при нормальной работе транспортного средства. В то же время, по правилам безопасности, для исключения высокой травмоопасности в аварийных ситуациях, при превышении заданного значения нагрузки на спинки сидений они должны иметь конструктивную возможность смещения вперед на ограниченное расстояние (поворота на ограниченный угол). Такие условия указаны, например, в Правилах ЕЭК ООН № 80, ЕЭК ООН № 14. Это необходимо для исключение удара водителя о рулевую колонку или приборную доску, а также удара пассажира о размещенное перед ним другое сиденье.
Известно, например, сиденье транспортного средства, в котором в качестве основного демпфирующего элемента используется гидроцилиндр (патент США № US6416126B1, МПК B60N2/42; B60N2/427, з. 23.05.2000, оп. 09.07.2002). Такое устройство позволяет изменять реакцию спинки в зависимости от нагрузки (силы удара). Но устройство является технически сложным, к тому же основное его назначение - защита от ударов (столкновений) сзади - в случае, когда тело водителя или пассажира откидывается назад.
Известно амортизационное устройство для сиденья транспортного средства (заявка США US2010013279A1, МПК B60N2/42; B60N2/427; F16F7/12, з. 20.05.2009, оп. 21.01), в котором основным элементом энергопоглощения является разрушающийся элемент (перемычка между основным рабочим отверстием и тормозной полостью). Данное устройство технически сложно, при этом в процессе эксплуатации в материале перемычки могут возникать усталостные явления, что может привести к ее разрушению даже при нормальной эксплуатации транспортного средства.
Как вариант использования разрушающегося элемента в устройстве энергопоглощения - деформирующийся элемент (от растягивающей нагрузки), известный из патентного документа JP2017149391A (МПК B60N2/427; B60N2/68; B60R21/02; B60R22/28, з. 26.02.2016, оп. 31.08.2017). Недостатки конструкции - те же - усталостные явления в деформирующемся элементе.
В качестве прототипа выбрано энергопоглощающее устройство сиденья транспортного средства, содержащего подушку сиденья, спинку сиденья, основание сиденья, состоящего из кронштейнов, поперечин, накладок и усилителей, представляющее собой кронштейн, разделенный на две части выемкой, заканчивающейся Z-образным вырезом, не доходящим до верхнего края кронштейна определенное расстояние, образуя перемычку, способную разрушаться при воздействии определенной изгибающей нагрузки на кронштейн, накладки приварены к боковой и горизонтальной поверхности кронштейна, при этом край накладок, прилегающих к выемке, повторяет ее контур; поперечины приварены к кронштейну; усилители приварены одним краем к вертикальной полке кронштейна, другим - к горизонтальной полке кронштейна и частично к поперечинам. При изломе перемычки, образованной Z-образным вырезом и верхним краем кронштейна, происходит поворот первой части кронштейна, к которой крепится спинка, по отношению ко второй части кронштейна, к которой крепится подушка (патент RU2745892C1, МПК B60N 2/42; B60R 21/02, з. 10.07.2020, оп. 02.04.2021). Устройство-прототип решает проблему повышенной сложности конструкции сидения транспортного средства, обеспечивающей требуемый уровень безопасности пользователя сиденья. При этом, элементы, которые относятся к устройству энергопоглощения размещены непосредственно в зоне соединения спинки и основания сиденья, что открывает большие возможности по созданию и усовершенствованию устройства.
В то же время, в прототипе на ослабленное сечение (перемычку) нагрузки действуют постоянно, даже при нормальных (неаварийных) условиях эксплуатации транспортного средства. Это может также привести к усталостным явлениям в материале перемычки и к потере, со временем, прочностных характеристик перемычки и к разрушению ее при нагрузках, меньших чем заданные. В результате все сиденье приходит в негодность.
Кроме того, перемещение спинки сиденья осуществляется за счет деформации кронштейна - пространственной детали, точное направление деформации которого сложно предугадать. Накладки и усилители усложняют конструкцию и только частично решают указанную проблему.
Кроме того, смещающиеся относительно друг друга части кронштейна (в случае разрыва перемычки) находятся в плоскости воздействия ударной нагрузки и требуют бокового смещения относительно друг друга, что может привести к нечеткому срабатыванию устройства.
Задача полезной модели - повышение точности и надежности срабатывания механизма поворота спинки сиденья при заданной нагрузке и в заданном диапазоне, в том числе за счет устранения недостатков прототипа.
Указанная задача решается устройством энергопоглощения для сиденья транспортного средства, с основанием и спинкой, содержащим деформирующиеся под нагрузкой, превышающей заданное значение, элементы, обеспечивающие ограниченный наклон спинки вперед, в котором, согласно предложению, деформирующиеся элементы выполнены посредством незамкнутых прорезей в пластине, закрепленной на основании сиденья в плоскости, поперечной траектории перемещения спинки, при этом прорезанные в пластине деформирующиеся элементы расположены напротив выступов, выполненных на спинке сиденья с возможностью выдавливания выступами деформирующихся элементов в результате наклона спинки, при этом устройство выполнено с возможностью взаимодействия с дополнительным демпфирующим элементом между шарнирно соединенными спинкой и основанием. Такое взаимодействие может осуществляться через общие элементы спинки или основания.
В качестве демпфирующего элемента может быть предусмотрен пневмоцилиндр (газовая (пневмо) пружина, газлифт). При этом целесообразно предусмотреть дополнительный деформирующийся элемент, в месте крепления пневмоцилиндра к основанию, который может быть выполнен, например, посредством незамкнутой прорези в пластине, жестко связанной с основанием.
Полезная модель поясняется изображениями, на которых показано: на фиг. 1 - общий вид (3/4 сзади) устройства энергопоглощения до срабатывания; на фиг. 2 показан общий вид (3/4 спереди) устройства энергопоглощения до срабатывания; на фиг. 3 показан общий вид (3/4 спереди) устройства энергопоглощения до срабатывания, с демпфирующим элементом - пневмоцилиндром; на фиг. 4 - общий вид (3/4 сзади) устройства энергопоглощения после срабатывания; на фиг. 5 показан общий вид (3/4 спереди) устройства энергопоглощения после срабатывания; на фиг. 6 показан общий вид (3/4 спереди) устройства энергопоглощения после срабатывания, с демпфирующим элементом - пневмоцилиндром.
Основу устройства энергопоглощения для сиденья транспортного средства, с основанием и спинкой, связанными шарнирно, образует кронштейн (с каждой боковой стороны сиденья), включающий деформирующийся элемент 1, прорезанный в задней части (пластине) кронштейна, размещенной фронтально (то есть поперек траектории перемещения спинки) на определенной высоте для осуществления возможности деформации для поглощения энергии (нагрузки) при воздействии на него элемента 2 «кочерга», представляющего собой выступ в нижней части спинки сиденья. Очевидно, что спинка и основание сиденья обтягиваются (покрываются) различными материалами, обеспечивающие, в первую очередь, эргономические свойства сиденья.
Предусмотрен также дополнительный деформирующийся элемент 3 в передней части боковой пластины кронштейна на определенной высоте, выполненный посредством незамкнутой прорези, для осуществления возможности деформации при воздействии опасной (превышающей) динамической нагрузки передающейся от спинки сидения на дополнительный, в случае его установки, демпфирующий элемент (пневмоцилиндр) 4, тем самым принимая эту нагрузку и поглощая ее.
Устройство работает следующим образом.
Устройство обеспечивает энергопоглощение во всем диапазоне нагрузок - как при допустимых (рабочих) нагрузках, так и при критических (аварийных) нагрузках на спинку сиденья сзади.
При превышении нагрузки (в момент резкого замедления) спинка продолжает перемещаться до контакта элементов 2 с деформирующимися элементами 1 и выдавливает их. Подбором толщины и материала пластины деформирующихся элементов 1 можно очень точно задать величину разрушающей (деформирующей) нагрузки и в значительной степени регулировать скорость перемещения спинки. За счет конфигурации и взаимного размещения элементов устройства, включая элементы 1 и 2, возможно регулировать (устанавливать) угол поворота спинки относительно сиденья.
При наличии пневмоцилиндра 4, в результате вышеописанного процесса, пневмоцилиндр 4 может разрушиться, поэтому он подбирается, предпочтительно, таким образом, что ударной расчетной нагрузки не достаточно для его разрушения, и он становится фактически жестким статическим элементом, который может передавать нагрузку от элемента 4, снимая часть нагрузки с деформирующегося элемента 1, передавая ее на деформирующийся элемент 3, расположенный в передней части кронштейна на определенной высоте в месте крепления пневмоцилиндра 4. При этом элемент 3 выдавливается из плоскости кронштейна, плавно поглощая энергию (нагрузку).
Таким образом, конструктивно более простое, чем прототип, устройство обеспечивает надежное контролируемое перемещение спинки сиденья в случае аварийной ситуации, а в случае использования пневмоцилиндра 4 деформирующиеся элементы 1 не находятся под постоянной нагрузкой при нормальных условиях эксплуатации сиденья, что исключает накопление в них усталостных напряжений.