МЕХАНИЗМ ЗАЩИТЫ ТОРСА И ШЕИ

Полезная модель относится к области машиностроения и касается особенностей конструктивного выполнения автотранспорта, в частности – к механизмам обеспечения безопасности водителя на транспортных средствах различного назначения и может быть использовано в различных областях техники, например, в качестве механизма обеспечения защиты торса и шеи водителя колясочника.
Известно детское сиденье безопасности с системой защиты головы и шеи, включающей крепления места и шаблон защиты головы. Крепежные места установлены на спинке сиденья через демпфирующую систему. Система демпфирования подключена к шаблону защиты головы через тяговый ремень. (см. патент CN 105774732, МПК B60N 2/26, B60R 21/11 (2016/01). 2016 г.)
Недостаток данного решения заключается в том, что оно приспособлено только для детского сиденья.
Известен автомобиль для инвалида, содержащий кузов с образованным замкнутым объемом салона автомобиля. Пол снабжен площадкой для размещения инвалидной коляски у рулевого колеса. Задняя стенка выполнена состоящей из откидного пандуса и задней двери.  В салоне установлено три фиксатора, и направляющая, выполненная в полу на площадке для инвалидной коляски для расположения в ней первого колеса и второго колеса и предотвращения смещения инвалидной коляски в стороны боковых стенок. Первый фиксатор установлен в приборной панели и выполнен с обеспечением возможности фиксации подлокотника инвалидной коляски, второй фиксатор установлен в крыше и выполнен с обеспечением возможности фиксации положения спинки инвалидной коляски, а третий фиксатор установлен возле направляющей с обеспечением возможности фиксации одного из колес инвалидной коляски (см. патент РФ №163372, МПК B62D 63/00, A61G 3/06 (2006.01). 2016 г.)
Недостаток данного решения заключается в неэффективности защиты области спины и шеи человека с ограниченными возможностями, находящегося в инвалидном кресле.
Известна система обеспечения безопасности для гоночного автомобиля или самолета, снабженная шлемом, который ориентирован на то, чтобы принять наиболее предпочтительное положение головы для пользователя в плоскости бокового опрокидывания и в прямом наклоне. Шлем монтируется в раме, соединенной с задней панелью, разъемно соединенной с кареткой, которая взаимодействует с изогнутой дорожкой, расположенной сзади пользователя. Предусмотрены амортизаторы. Шлему помогает двигаться к требуемому положению исполнительный механизм, находящийся под управлением компьютерной системы, под влиянием преобладающих обстоятельств. Третья плоскость движения шлема позволяет ограничить вращение головки (см. патент GB 2289615, МПК 6 B64D 25/02, 1995 г.).
Недостатком данного решения является узкая направленность использования только с ограниченном сегменте автомобилей.
Известен узел подголовника, для инвалидного кресла, который содержит опорную раму для подголовника, которая качается вокруг оси вращения, закрепленной относительно конструкции кузова транспортного средства и расположенной рядом с панелью крыши конструкции кузова. Опорная рама является продольно расширяемой и разборной от указанной выше оси. По меньшей мере, один элемент подголовника, установленный на опорной раме подголовника. Опорная рама качается вокруг упомянутой выше оси между положением, имеющим подголовник, расположенный близко к панели крыши, и положением, имеющим подголовник, расположенный вблизи головы пассажира в инвалидном кресле, установленном в транспортном средстве. Узел снабжен блоком блокировки-разблокировки, содержащем рычаг управления замком, качающимся относительно упомянутой оси поворота и надежно соединенным с опорной рамой подголовника. Блок блокировки-разблокировки выполнен с возможностью выборочно блокировать и разблокировать опорную раму от конструкции кузова транспортного средства. Узел подголовника может представлять собой один из двух узлов подголовника, который дополнительно содержит обычный узел подголовника, который расположен спереди или сзади задней части узла подголовника. Блок блокировки-разблокировки надежно удерживается в положении рядом с указанной осью и содержит рычаг управления блокировкой рамы относительно указанной оси и надежно соединен с указанной опорной рамой подголовника (см. патент US 4458919, МПК 7 A47C 7/36, B60R 21/00, 1984 г.).
Недостаток данного решения – недостаточно эффективная защита шейной зоны позвоночника и верхней части спины пассажира, перевозимого на инвалидной коляске.
Проведенный патентный поиск показал, что существует проблема обеспечения безопасности пассажиров, перевозимых на инвалидных креслах, а именно, защиты шейной зоны позвоночника. Однако, ни одно из выявленных решений не может быть принято в качестве прототипа.
Технической проблемой является повышение надежности работы механизма обеспечения защиты торса и шеи в условиях отсутствия возможности обеспечения поддержки сидениями транспортных средств.
Техническим результатом является обеспечение безопасности и улучшение эргономико-пространственных показателей транспортных средств.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что разработан механизм защиты торса и шеи, содержащий пару криволинейных направляющих, установленных на рамке, пару идентичных криволинейных салазок, выполненных с возможностью скольжения по направляющим через роллерную систему, и опорный механизм, снабженный  подушкой, и шарнирно соединенный в нижней части с парой складных рычагов и парой дополнительных рычагов, в верхней части - со скользящей поперечиной, несущей роллерную систему салазок, причем вторые концы складных рычагов шарнирно присоединены к дополнительной поперечине и  гидродоводчикам, связанным с рамкой криволинейных направляющих, а вторые концы дополнительных рычагов шарнирно закреплены на свободных концах салазок.
Подушка опорного механизма снабжена внутренним каркасом.
Подушка опорного механизма снабжена местом крепления ремней безопасности.
Механизм снабжен  ручкой управления складными рычагами.
Механизм защиты торса и шеи снабжен ручкой управления рычажной системой складных рычагов и автоматическим электроприводом криволинейных салазок, установленным на поперечине, опирающейся на рамку.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в обеспечении безопасности и улучшении эргономико-пространственных показателей транспортных средств.
Использование механизма защиты торса и шеи, содержащего пару криволинейных направляющих, установленных на рамке, пару идентичных криволинейных салазок, выполненных с возможностью скольжения по направляющим через роллерную систему, и опорный механизм, снабженный  подушкой, и шарнирно соединенный в нижней части с парой складных рычагов и парой дополнительных рычагов, в верхней части - со скользящей поперечиной, несущей роллерную систему салазок, позволяет обеспечить безопасность водителя с ограниченными возможностями. При этом значительно улучшаются эргономико-пространственные показатели транспортных средств, оснащенных указанным механизмом.
Система складывающихся рычагов обеспечивает возможность регулировки положения опорного механизма по высоте и его складывание в нерабочее положение, что повышает удобство использования транспортного средства при установке механизма.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - общий вид механизма в рабочем положении с электроприводом;
Фиг. 2 - общий вид механизма в рабочем положении с ручным приводом;
Фиг. 3 - вид сверху на установленный механизм (с прозрачной крышей транспортного средства);
Фиг. 4 - вид сверху на механизм;
Фиг. 5 - сечение А-А фиг. 4;
Фиг. 6 - вид сбоку на установленный механизм (с прозрачной крышей транспортного средства);
Фиг. 7 - салазки и криволинейные направляющие с роллерной системой в сложенном состоянии;
Фиг. 8 - криволинейные направляющие с роллерной системой;
Фиг. 9 - механизм в сложенном состоянии;
Фиг. 10 - механизм в рабочем состоянии, установленный на автомобиле;
На схемах элементы устройства обозначены следующими позициями:
Криволинейные направляющие;
Салазки;
1. Опорный механизм;
2. Подушка с внутренним каркасом;
3. Складные рычаги;
4. Кронштейны направляющих;
5. Место крепления ремней;
6. Ручка управления рычажной системой складных рычагов;
7. Дополнительные рычаги;
8. Гидродоводчики;
Дополнительные рычаги;
Гидродоводчики;
1. Роллерная система;
2. Дополнительная поперечина;
3. Силовой набор крыши транспортного средства;
4. Внутренний каркас подушки;
5. Электропривод;
6. Рейка привода;
7. Концевые датчики;
8. Рамка роллерной системы.
9. Cкользящая поперечина.
Механизм защиты торса и шеи содержит пару криволинейных направляющих 1, изогнутых по радиусу одного размера и пару идентичных криволинейных салазок 2 изогнутых по такому же радиусу. Салазки 2 выполнены с возможностью скольжения по направляющим 1 через роллерную систему 11 (фиг. 1, 5, 7, 8,). Криволинейные направляющие 1 установлены на рамке 18 роллерной системы и снабжены кронштейнами 6. С помощью кронштейнов 6 и дополнительной поперечины 12 механизм при его установке крепится к силовому набору 13 крыши транспортного средства (см. фиг. 3, 6, 10).
Механизм защиты содержит опорный механизм 3, шарнирно соединенный в нижней части с парой складных рычагов 5 и парой дополнительных рычагов 9. В верхней части опорный механизм 3 соединен со скользящей поперечиной 19.
Каждый из складных рычагов 5 состоит из двух элементов 5-1 и 5-2, шарнирно соединенных друг с другом. Складные рычаги 5 одним концом, принадлежащим элементу 5-2, шарнирно присоединены к опорному механизму 3. Другим концом, принадлежащим элементу 5-1, складные рычаги 5 шарнирно крепятся к оси 20, закрепленной в поперечине 12. В верхней части элементов 5-1 шарнирно закреплены концы 10-1 гидродоводчиков 10. Другой стороной гидродоводчики 10 соединены с рамкой 18 роллерной системы 11.
Дополнительные рычаги 9, шарнирно соединенные с опорным механизмом 3 с одной стороны, с другой стороны шарнирно закреплены на свободных концах салазок 2.
Опорный механизм 3 снабжен подушкой 4  с внутренним каркасом 14. Подушка 4 опорного механизма снабжена местом крепления 7 ремней безопасности.
К салазкам 2 присоединена ручка 8 управления парой складных рычагов 5 и приводящей в движение салазки 2 относительно направляющих 1. Автоматический электропривод 15 закреплен на скользящей поперечине 19 в месте крепления ручки 8 управления парой складных рычагов 5. Автоматический электропривод 15 выполнен с  возможностью перемещения относительно рейки 16 электропривода, закрепленной к рамке 18 роллерной системы. Концевые датчики 17 оповещают о нахождении механизма в сложенном или разложенном положении.
Пара дополнительных рычагов 9, пара складных рычагов 5 и гидродоводчики 10 обеспечивают поглощение инерционных сил от опорного механизма через рычажную систему и амортизационную способность гидродоводчиков 10 при экстренных маневрах или авариях.
Общая геометрия обеспечивает складывание конструкции с возможностью переноса опорного механизма из рабочей зоны в сложенного состояние и освобождение внутреннего пространства для нужд водителя. Механизм может быть быстро приведен в рабочее состояние.
Опишем работу конструкции на примере использования механизма защиты торса и шеи на транспорте с непосредственным заездом водителя колясочника в автомобиль.
При установке на автомобиль механизм защиты торса и шеи крепится к силовому набору 13 крыши транспортного средства посредством кронштейнов 6 и поперечины 12 (см. фиг. 3, 6).
В исходном состоянии механизм находится в сложенном виде (фиг. 5 и 9).
При заезде пассажира механизм приводится в движение с помощью электропривода 15 либо вручную с помощью ручки 8.
В ручном режиме работы после заезда коляски и крепления ее в транспортном средстве, водитель тянет находящуюся перед ним ручку 8 управления парой складных рычагов 5 и рычагов 9 к себе, приводя в движение салазки 2 относительно криволинейных направляющих 1. Салазки 2 приводят в движение опорный механизм 3, который перемещается совместно со скользящей поперечиной 19 вдоль рейки привода 16,  воздействуя на складные рычаги 5 и дополнительные рычаги 9. Складные рычаги 5 раскладываются относительно связывающего элементы 5-1 и 5-2 шарнира.
При движении ручки 8 тянущее усилие водителя падает, но при переходе из среднего положения поршней гидродоводчиков 10 последние добавляют усилие на раскладывание рычагов 9 и 5, постепенно полностью забирая на себя все усилие на раскладывание.
В разложенном положении механизма складные рычаги 5 встают в прямолинейном направлении относительно друг друга. Элементы 5-1, 5-2 зафиксированы  от складывания относительно друг друга в шарнире вращения.
Такая фиксация совместно с действием гидродоводчиков 10 не позволяет конструкции механизма в рабочем состоянии сложится по воздействие ударных нагрузок на подушку 4 с внутренним каркасом.
Концевые датчики 17 сигнализируют приведение механизма в рабочее положение и разрешение на движение транспортного средства.
При складывании механизма водитель отталкивает ручку сложения и разложения 8 от себя, приводя в движение салазки 2 относительно криволинейных направляющих 1. Салазки 2 приводят в движение опорный механизм 3, который увлекает за собой складные рычаги 5 и дополнительные рычаги 9.
Складные рычаги 5 складываются в шарнире соединения элементов 5-1 и 5-2, выходя из прямолинейного положения фиксации.
При движении ручки 8 толкающее усилие водителя падает, но при переходе из среднего положения поршней гидродоводчиков 10 последние добавляют усилие на складывание рычагов 9 и 5, постепенно полностью забирая на себя все усилие на складывание.
В сложенном положении механизма складные рычаги 5 складываются относительно шарнира, соединяющего элементы 5-1 и 5-2 рычага, полностью увлекая за собой опорный механизм 3 с подушкой с внутренним каркасом 4 и фиксируются относительно усилий гидродоводчиков 10.
Затем рычаги 5 вместе с рычагами 9 уводятся вместе с опорным механизмом 3 по направляющим 1 вместе с салазками 2.
Такая фиксация гидродоводчиками 10 в сложенном положении не позволяет конструкции механизма случайно или произвольно разложится.
Концевые датчики 17 сигнализируют приведение механизма в сложенное положение и разрешение на выезд коляски из транспортного средства.
При приведении разложения и сложения механизма в автоматическом режиме с помощью электропривода 15 перемещение конструкции такое же, за исключением отсутствия применения ручки 8.
При разложении и сложении перемещение салазок 2 относительно криволинейных направляющих 1 обеспечивается перемещением электропривода 15 вместе с салазками 2 по рейке электропривода 16 в рамке 18 роллерного механизма.
Пара добавочных рычагов 9 и пара складных рычагов 5 обеспечивают фиксацию конструкции механизма, а вместе с гидродоводчиками 10 обеспечивают поглощение инерционных сил в процессе маневров и экстренных случаях.
Разработанное устройство может быть изготовлено из существующих материалов на современном оборудовании.
Механизм может быть использован в автомобилестроении для оборудования транспортных средств, предназначенных для использования людей с ограниченными возможностями, в частности, передвигающимися на колясках.