БОКОВАЯ НАДУВНАЯ ШТОРКА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к боковой надувной шторке для транспортного средства.
Уровень техники
Системы боковых надувных шторок для автомобильных транспортных средств, применяемые для предупреждения выбрасывания пассажира или водителя при боковом ударе или опрокидывании транспортного средства, достаточно хорошо известны из уровня техники. Такие системы боковых надувных шторок обычно применяют в сочетании с внешними элементами транспортного средства для смягчения и контроля ударов транспортного средства с внешними объектами и опрокидывания транспортного средства. В частности, Федеральный стандарт по безопасности автомобилей (FMVSS) №226 был введен в действие в отношении боковых ударов и опрокидывания транспортного средства, которые потенциально могут привести к выбрасыванию пассажира или водителя из внутренней части транспортного средства. В целом, при применении боковой надувной шторки для предотвращения выбрасывания пассажира или водителя в соответствии с действующими требованиями стандарта FMVSS 226 боковая надувная шторка должна находиться под постоянным давлением до 6 секунд после раскрытия.
Кроме того, в соответствии со стандартом FMVSS 214 были разработаны системы боковых воздушных подушек безопасности для предотвращения получения травм от транспортного средства и ограничения перемещения пассажира или водителя во избежание столкновения с внутренними частями транспортного средства, например, с передней стойкой и центральной стойкой кузова, а также верхней поперечной балкой салона. Однако в отличие от боковых надувных шторок системы боковых воздушных подушек безопасности могут быть очень быстро раскрыты после обнаружения первого удара и оставаться в надутом состоянии только в течение 100 миллисекунд.
Поскольку боковая надувная шторка в надутом состоянии должна находиться под постоянным давлением в течение более 6 секунд, первоначальное давление боковой надувной шторки, как правило, возрастает до уровня, достаточного для обеспечения жесткости боковой надувной шторки в течение 6 секунд, как указано в требованиях стандарта FMVSS 226. Тем не менее, было обнаружено, что при соблюдении требований к защите от первого удара высокое первоначальное давление боковой надувной шторки может усугубить последствия удара головы. Таким образом, для обеспечения соответствия стандартам FMVSS 214 и FMVSS 226 изначально необходимо создать более низкое давление в боковой надувной шторке, а непосредственно при ударе - более высокое поддерживаемое давление.
Для достижения указанной цели может быть использован двухступенчатый нагнетательный насос. Первая ступень нагнетательного насоса может быть применена для повышения давления в боковой надувной шторке до первого значения в течение ограниченного периода времени после первого удара, вторую ступень нагнетательного насоса применяют для последующего повышения давления в боковой надувной шторке до второго большего значения во время удара для предупреждения выбрасывания. Тем не менее, данная система двухступенчатого нагнетательного насоса является дорогостоящей, создает значительные проблемы при компоновке и увеличивает вес транспортного средства. Следовательно, предпочтительными являются решения для обеспечения защиты пассажира или водителя от бокового удара при одновременном предупреждении выбрасывания пассажира или водителя во время данных боковых ударов.
В качестве ближайшего аналога полезной модели может быть выбрана конструкция боковой надувной шторки, описанная в публикации патентной заявки US 2003178831 (A1) от 25.09.2003. Известная шторка содержит две камеры, наполняемые последовательно, но не позволяет обеспечить вышеуказанные характеристики скорости наполнения.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение степени защиты от бокового удара, предупреждающее выбрасывания пассажира или водителя из транспортного средства при боковом ударе или опрокидывании транспортного средства.
Для достижения указанного эффекта предложена боковая надувная шторка для автомобильного транспортного средства, которая имеет нагнетательный насос, главную надувную камеру и цельную отдельную изолированную камеру с регулируемым давлением, имеющую ограниченное сообщение с главной надувной камерой и расположенную таким образом, чтобы на нее приходился удар головы и верхней области грудной клетки пассажира или водителя транспортного средства. Главная надувная камера выполнена с возможностью сначала наполняться до первоначального давления при приведении в действие нагнетательного насоса, а затем, по истечении первоначального периода времени удара, наполняться до второго более низкого установившегося давления для увеличения периода поддержания повышенного давления в главной надувной камере. Камера с регулируемым давлением выполнена с возможностью сначала наполняться до первоначального давления, меньшего, чем первоначальное давление главной надувной камеры, а затем, по истечении первоначального периода времени удара, до второго более высокого установившегося давления. При этом первоначальное давление камеры с регулируемым давлением является достаточным для обеспечения защиты пассажира или водителя от бокового удара сразу после приведения в действие нагнетательного насоса.
Камера с регулируемым давлением может быть выполнена с возможностью выравнивания давления в ней со вторым установившемся давлением в главной надувной камере по истечении первоначального периода времени удара, за счет разницы первоначальных давлений главной надувной камеры и камеры с регулируемым давлением, таким образом, что давление в камере с регулируемым давлением и в главной надувной камере сохраняется на относительно повышенных уровнях для смягчения выбрасывания пассажира или водителя.
Первоначальное давление в главной надувной камере и первоначальное давление в камере с регулируемым давлением достигается в течение 30 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса, а второе более низкое установившееся давление в главной надувной камере и второе более высокое установившееся давление в камере с регулируемым давлением достигается в течение 100 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса.
Первоначальное давление в главной надувной камере составляет по крайней мере 100 кПа, первоначальное давление в камере с регулируемым давлением боковой надувной шторки не превышает 20 кПа, а второе установившееся давление в главной надувной камере и в камере с регулируемым давлением составляет приблизительно 80 кПа.
По истечении по крайней мере 100 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса давление в главной надувной камере и в камере с регулируемым давлением составляет приблизительно 80 кПа для обеспечения повышенного уровня давления в главной надувной камере в течение по крайней мере 6 секунд и смягчения выбрасывания.
Камера с регулируемым давлением может представлять собой принимающую удар камеру.
Главная надувная камера может иметь несколько полостей, сообщающихся друг с другом по периметру и формирующих практически плоскую боковую панель, смягчающую выбрасывание пассажира или водителя, при этом принимающая удар камера в раскрытом состоянии расположена в пределах совокупности полостей рядом с головой и верхней областью грудной клетки пассажира или водителя транспортного средства.
Главная надувная камера содержит ненадуваемую вентиляционную панель, соединенную по периметру с полостями.
Первое давление в главной надувной камере и первое давление в камере с регулируемым давлением достигается в течение 30 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса, а второе установившееся давление в главной надувной камере достигается в течение 100 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса.
Первое давление в камере с регулируемым давлением не превышает 20 кПа, а второе установившееся давление в камере с регулируемым давлением составляет приблизительно 80 кПа.
Технический результат достигается за счет того, что шторка включает в себя камеру с давлением, регулируемым при ударе. Боковая надувная шторка транспортного средства, раскрытая в данном описании, в частности, оптимизирует рабочие характеристики транспортного средства и обеспечивает экономичный подход для решения проблемы путем применения боковой надувной шторки с цельной отдельной изолированной камерой с регулируемым давлением в месте, необходимом для обеспечения соответствия требованиям стандарта FMVSS 214, при ограниченном гидравлическом соединении с остальной частью боковой надувной шторки. В течение ограниченного периода времени камера с регулируемым давлением боковой надувной шторки имеет первоначальное давление, позволяющее обеспечить защиту от удара в области головы во время первоначального периода времени удара, при этом остальная часть боковой надувной шторки имеет значительно более высокое первоначальное давление для оптимизации более длительного поддержания повышенного давления в боковой надувной шторке. По истечении первоначального периода времени удара разница давлений в камере с регулируемым давлением и в остальной части боковой надувной шторки приводит к тому, что давление в камере с регулируемым давлением и в остальной части боковой надувной шторки может быть установлено равным давлению, позволяющему поддерживать достаточное давление накачивания на оптимальном уровне в течение периода времени, необходимого для защиты от выбрасывания.
Боковая надувная шторка может быть установлена на верхней боковой балке транспортного средства.
Главная надувная камера может сообщаться с камерой с регулируемым давлением посредством одного или нескольких газовыпускных отверстий, которые регулируют расход потока текучей среды между этими камерами.
Эти и другие аспекты, цели и отличительные особенности полезной модели будут поняты и оценены специалистами в данной области техники после изучения приведенных ниже описания, формулы полезной модели и сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
На чертежах показано следующее:
Фиг. 1 представляет собой общий вид сбоку внутренней части транспортного средства, оснащенного боковой надувной шторкой транспортного средства с камерой с регулируемым давлением в соответствии с полезной моделью в надутом состоянии;
Фиг. 2 представляет собой общий вид спереди и сбоку боковой надувной шторки для транспортного средства, известной из уровня техники, без камеры с регулируемым давлением в частично надутом состоянии по истечении 20 миллисекунд после раскрытия;
Фиг. 3 представляет собой общий вид спереди и сбоку боковой надувной шторки для транспортного средства, известной из уровня техники, без камеры с регулируемым давлением в полностью надутом состоянии по истечении 50 миллисекунд после раскрытия;
Фиг. 4 представляет собой общий вид спереди и сбоку боковой надувной шторки транспортного средства с камерой с регулируемым давлением в соответствии с полезной моделью, в которой по истечении 20 миллисекунд после раскрытия главная боковая надувная шторка находится в полностью надутом состоянии, а камера с регулируемым давлением находится в полу надутом состоянии;
Фиг. 5 представляет собой общий вид спереди и сбоку боковой надувной шторки транспортного средства с камерой с регулируемым давлением в соответствии с полезной моделью, в которой по истечении 50 миллисекунд после раскрытия главная боковая надувная шторка находится в полностью надутом состоянии, а камера с регулируемым давлением находится в полностью надутом состоянии;
Фиг. 6 представляет собой общий вид сзади, сверху и сбоку камеры с регулируемым давлением, встроенной в главную боковую надувную шторку в соответствии с полезной моделью;
Фиг. 7 представляет собой общий вид сзади, сверху и сбоку внутренней нижней части одной из полостей главной боковой надувной шторки и газовыпускных отверстий на промежуточной панели между камерой с регулируемым давлением и главной боковой надувной шторкой в соответствии с полезной моделью;
Фиг. 8 представляет собой график значений давления в главной надувной камере и камере с регулируемым давлением в первоначальный период надувания боковой надувной шторки в соответствии с полезной моделью.
Осуществление полезной модели
Термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные, использованные в описании, относятся к расположению устройства, изображенного на Фиг. 1. Однако необходимо понимать, что элементы устройства могут иметь и другие ориентации, если явно не указано иное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на сопроводительных чертежах и описанные далее, приведены в качестве примера реализации концепции полезной модели. При этом конкретные размеры и прочие физические характеристики, относящиеся к описанным вариантам воплощения, не должны рассматриваться в качестве ограничения, если явно не указано иное.
На Фиг. 1 представлено автомобильное транспортное средство 10 с внутренним пассажирским салон 12, в котором расположены переднее сиденье 14, заднее сиденье 16 и приборная панель 18, при этом основными элементами пассажирского салона 12 являются пол 20, лобовое стекло 22 и часть 24 крыши. Как известно из уровня техники, задняя часть 26 транспортного средства 10 содержит заднее окно 28, установленное, например, в наклонной задней двери, которая может быть выборочно открыта для обеспечения доступа к грузовому пространству 30, расположенному над полом 32 грузового пространства. Несомненно, в транспортном средстве 10 могут быть использованы багажник, известный из уровня техники, и крышка багажника, расположенная за задним окном и ограничивающая грузовое пространство 30. Как показано на Фиг. 1, часть 24 крыши включает в себя верхнюю боковую балку 34, на которой может быть установлена боковая надувная шторка 36, соответствующая полезной модели.
Как показано на Фиг. 1, при раскрытии боковая надувная шторка 36 проходит вперед в сторону лобового стекла 22, назад в сторону задней наклонной двери 28 и вниз таким образом, чтобы практически закрывать переднее и заднее боковые окна (не показаны). Таким образом, боковая надувная шторка 36 способна предупреждать или смягчать выбрасывание пассажира или водителя во время удара сбоку. Как указано выше, стандарт FMVSS 226 требует, чтобы в случае применения боковой надувной шторки 36 в ней поддерживалось достаточное давление для смягчения выбрасывания в течение периода, равного 6 секундам, после удара и раскрытия.
На Фиг. 2-3 представлена стандартная боковая надувная шторка 36 без усовершенствования, раскрытого в данном описании. Данную боковую надувную шторку 36, как правило, крепят к внутренней части с обеих сторон транспортного средства 10 у верхней боковой балки 34. Предпочтительно использовать датчик (не показан), который направляет сигнал на электронный блок управления для приведения в действие нагнетательного насоса 38 и начала надувания боковой надувной шторки 36 посредством воздуховода 40 при боковом столкновении с внешним предметом или опрокидывании, предпочтительно в течение 5-10 миллисекунд после начала удара. Как показано на Фиг. 8, режим надувания, известный из уровня техники, для стандартной боковой надувной шторки 36 таков: первоначальное нагнетание до уровня ниже 20 кПа в течение приблизительно 10 миллисекунд после начала надувания и последующее резкое увеличение давления приблизительно до 60 кПа по истечении приблизительно 30 миллисекунд после начала надувания. Как показано на Фиг. 2, по истечении приблизительно 20 миллисекунд после начала надувания давление в боковой надувной шторке 36, как правило, достигает 30 кПа. Как показано на Фиг. 3, по истечении приблизительно 50 миллисекунд после начала надувания давление в боковой надувной шторке 36 достигает приблизительно 75 кПа. Окончательное значение давления, равное приблизительно 80 кПа, достигается по истечении примерно 60-70 миллисекунд после надувания, что позволяет поддерживать достаточный уровень давления в течение по крайней мере 6 секунд с целью предупреждения выбрасывания пассажира или водителя.
Как видно из Фиг .2-3, боковая надувная шторка 36 имеет несколько надуваемых полостей 42, которые соединены друг с другом по периметру и сообщаются друг с другом посредством каналов 44. Центральная часть боковой надувной шторки 36 предпочтительно имеет плоскую ненадувную панель 46, которая предназначена для создания барьера, препятствующего выбрасыванию при снижении затрат времени и количества газа на надувание боковой надувной шторки 36 при раскрытии.
Кроме того, при боковом ударе или опрокидывании пассажир или водитель по инерции перемещаются к боковой конструкции транспортного средства. Тем не менее, вместо удара о переднюю стойку и центральную стойку кузова или верхнюю балку, голова и верхняя область грудной клетки пассажира или водителя предпочтительно ударяются о боковую подушку безопасности, которая предназначена для максимального смягчения ударов головы и/или области груди пассажира или водителя транспортного средства путем создания относительно мягкой надутой конструкции. Таким образом, можно снизить силу торможения, действующую на голову пассажира или водителя. Предпочтительно, чтобы область, на которую приходится удар головы и верхней области грудной клетки пассажира или водителя, имела давление менее 20 кПа в течение приблизительно 30 миллисекунд после начала надувания.
Тем не менее, как указано выше, относительная жесткость стандартной боковой надувной шторки 36 затрудняет создание относительно мягкой поверхности для удара, необходимую для смягчения боковых ударов в соответствии со стандартом FMVSS 214. Более конкретно, давление в стандартной боковой надувной шторке 36 по истечении 30 миллисекунд после начала надувания, когда, как правило, происходит контакт с головой и областью груди пассажира или водителя, обычно составляет приблизительно 60 кПа, даже если необходимо, чтобы область боковой надувной шторки рядом с головой и областью груди пассажира или водителя транспортного средства находилась под давлением не более 20 кПа по истечении 30 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса.
На Фиг. 4-5 изображена боковая надувная шторка, включающая в себя усовершенствование, раскрытое в данном описании. Изображенная боковая надувная шторка 36 образует относительно плоскую панель, которая включает в себя главную надувную камеру 48 и отдельную камеру 50 с регулируемым давлением. Камера 50 с регулируемым давлением расположена впереди на плоской панели боковой надувной шторки 36 таким образом, что она находится рядом с пассажиром или водителем транспортного средства, сидящим на переднем сиденье. Более конкретно, камера 50 с регулируемым давлением расположена впереди на боковой надувной шторке 36 относительно транспортного средства и рядом с головой и верхней областью грудной клетки водителя или пассажира, сидящего впереди.
Как показано на Фиг. 4, по истечении 20 миллисекунд после раскрытия или запуска нагнетательного насоса 38 главная надувная камера 48 боковой надувной шторки 36 почти полностью надута приблизительно до 90 кПа, однако видно, что камера 50 с регулируемым давлением остается надутой не до конца на 2-3 кПа. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения по истечении 30 миллисекунд главная надувная камера 48 боковой надувной шторки 36 накачена с избытком, а давление в ней составляет от 100 до 120 кПа. И наоборот, давление камеры 50 с регулируемым давлением по истечении приблизительно 30 миллисекунд имеет значительно меньшее значение, предпочтительно не более 20 кПа, и более предпочтительно не более 5 кПа. Таким образом, камера 50 с регулируемым давлением устанавливается в определенное положение под таким давлением, которое позволяет максимально снизить вероятность получения травм пассажира или водителя при боковом ударе, при этом также снижается вероятность последующего выбрасывания пассажира и водителя.
На Фиг. 5 представлена боковая надувная шторка 36 по истечении 50 миллисекунд после начала надувания, которая включает в себя главную надувную камеру, соответствующую полезной модели. Как показано, давление в боковой надувной шторке 36 снижено до предпочтительно значения в пределах от 85 кПа до 110 кПа. Тем не менее, в течение 20 миллисекунд давление в камере 50 с регулируемым давлением было увеличено до предпочтительного значения от 30 кПа до 60 кПа в зависимости от регулирования давления, как указано ниже. В одном варианте осуществления полезной модели по истечении приблизительно 65 миллисекунд давление в главной камере боковой надувной шторки и камере 50 с регулируемым давлением может быть выровнено примерно до 80 кПа, при этом в соответствии со стандартом FMVSS 226 указанные камеры могут оставаться надутыми и находиться под указанным давлением в течении по крайней мере 6 секунд. В другом варианте осуществления полезной модели давление может быть выровнено по истечении приблизительно 85 миллисекунд до уровня примерно 80 кПа.
На Фиг. 6 и 7 представлена камера 50 с регулируемым давлением, которая представляет собой единую отдельную камеру, объединенную с главной надувной камерой 48 боковой надувной шторки 36. Она состоит из двух слоев из гибкого воздухонепроницаемого материала, например, нейлона или полиэфира, расположенных напротив друг друга, как и остальная часть боковой надувной шторки 36, и изготовлена путем сшивания или сварки нагревом по периметру. В камеру 50 с регулируемым давлением может быть подана газообразная среда из нагнетательного насоса 38, которая поступает в главную камеру 48 и затем проходит через одно или несколько отверстий 52, расположенных в промежуточной панели 54, находящейся между главной надувной камерой 48 и камерой 50 с регулируемым давлением. На Фиг. 7 представлена камера 50 с регулируемым давлением, при этом внешний слой части главной надувной камеры 48 расположен рядом с камерой 50 с регулируемым давлением, не изображенной для того, чтобы показать два газовыпускных отверстия 52, которые позволяют газу протекать через главную надувную камеру 48 в камеру 50 с регулируемым давлением.
Скорость накачивания камеры 50 с регулируемым давлением из главной камеры 48 может быть отрегулирована путем изменения размера, числа и места расположения газовыпускных отверстий 52 в промежуточной панели 54 между двумя камерами. Более конкретно, при увеличении размеров газовыпускного отверстия 52 или количества газовыпускных отверстий 52 будет сформирована большая общая площадь поперечного сечения, в результате чего в главной надувной камере 48 будет создано более высокое первоначальное давление, как показано на Фиг.8. Однако при необходимости снижения первоначального давления в камере 50 с регулируемым давлением можно использовать меньшие размеры или меньшее количество газовыпускных отверстий 52. Таким образом, давление в камере 50 с регулируемым давлением может быть отрегулировано соответствующим образом, при этом камера 50 с регулируемым давлением должна иметь относительно низкое первоначальное давление, не превышающее в предпочтительном варианте 20 кПа, а в более предпочтительном варианте - не превышающее 5 кПа.
Кроме того, может быть отрегулирована продолжительность выравнивания давления. Например, как указано выше, в первом варианте осуществления отверстия с Фиг. 8 два отверстия 52, диаметр каждого из которых примерно равен 25 миллиметрам для создания большей общей площади поперечного сечения, равной приблизительно 980 квадратных миллиметров, могут создавать давления, которые могут быть выровнены в течение приблизительно 65 миллисекунд после начала надувания до давления, равного приблизительно 80 кПа, при значении давления в главной надувной камере 48, равном приблизительно 110 кПа, и значении давления в камере 50 с регулируемым давлением, равном не более 20 кПа, по истечении 30 миллисекунд после начала надувания. Во втором варианте осуществления изобретения с помощью двух отверстий 52, каждое из которых имеет диаметр 20 миллиметров, для создания меньшей общей площади поперечного сечения, равной приблизительно 25 квадратных миллиметров, время выравнивания может быть увеличено приблизительно до 85 миллисекунд. При меньшей общей площади поперечного сечения значения по истечении 30 миллисекунд после начала надувания давления могут достигать приблизительно 120 кПа в главной надувной камере 48 и не более 5 кПа в камере 50 с регулируемым давлением.
Можно предположить, что в соответствии со стандартом FMVSS 214 работа камеры 50 с регулируемым давлением для обеспечения защиты от бокового удара может быть настроена таким образом, чтобы обеспечить оптимальные рабочие характеристики путем регулирования размера и количества отверстий 52 в промежуточной панели 54, установленной между главной надувной камерой 48 и камерой 50 с регулируемым давлением боковой надувной шторки 36. Предпочтительно, чтобы в течение 30 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса 38 отверстие 52 позволяло создавать в главной надувной камере 48 давление, равное по крайней мере ПО кПа, а в течение 100 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса 38 - приблизительно 80 кПа. Аналогичным образом давление воздуха в камере 50 с регулируемым давлением в течение 30 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса 38 предпочтительно не превышает 20 кПа и более предпочтительно - не превышает 5 кПа, при этом в течение 100 миллисекунд после приведения в действие нагнетательного насоса 38 оно должно быть приблизительно равно 80 кПа.
В соответствии с вышеприведенным описанием изобретения для обеспечения более высокого давления накачивания в главной надувной камере 38 боковой надувной шторки 36 можно исключить необходимость во втором нагнетательном насосе, обеспечив при этом необходимую относительную мягкость камеры 50 с регулируемым давлением в качестве части боковой надувной шторки 36, принимающей на себя боковой удар, для оптимизации условий столкновения при боковом ударе.
Следует понимать, что в вышеуказанную конструкцию могут быть внесены изменения и модификации без отклонения от сущности полезной модели, отраженной в формуле полезной модели.