ТРАНСПОРТНОЕ КРЕСЛО С АДАПТИВНЫМ УГЛОМ ПОВОРОТА

Полезная модель относится к оборудованию салонов транспортных средств, обеспечивающих максимальную безопасность и комфортабельность при движении.
Известны стандартные транспортные кресла для пассажиров в поезде, автобусе, автомобиле, самолете и т.п., имеющие установленный на раме каркас и закрепленные на нем сиденье, спинку и подголовник /см., например, патент РФ на полезную модель №71258, кл. A63B 23/04, 2007 [1]/.
Недостатками известных конструкций являются предельно низкая безопасность пассажиров при резких торможениях в аварийных ситуациях, и главное - при столкновениях с препятствиями или другими транспортными средствами, приводящих к серьезным травмам.
Известны транспортные кресла, оснащенные ремнями безопасности с аварийно-запирающим сматывающим устройством, пряжкой с пропущенной через нее лямкой и замком с защелками, запирающими пряжку, укрепленными на раме сиденья /см., например, патент РФ на изобретение №2304057, кл. B60R 22/12, опубл. 10.08.2007 [2]/, a также ремнями безопасности со специальными натяжителями, установленными на боковине кузова и обеспечивающими возможность регулировки заданного тягового усилия /см., например, патент РФ на изобретение №2319625, кл. B60R 22/34, опубл, 20.03.2008 [3]/.
Недостатками известных устройств также является низкая безопасность пассажиров вследствие возможности получения ими при серьезных авариях со значительными инерционными перегрузками, главным образом - при встречных лобовых столкновениях, тяжелых травм под воздействием ремней безопасности грудной клетки, живота и т.п., во многих случаях несовместимых с жизнью.
Известны также салоны транспортных средств, оборудованные пассажирскими креслами, имеющими возможность линейных ортогональных смещений и последующих разворотов с фиксацией в горизонтальной плоскости /см., например, патент РФ на полезную модель №49495, кл. B60N 2/02, 2/14, 2005 [4]; патент РФ на изобретение №2224689, кл. B64D 11/06, B60N 2/05, 2/04, 2001 [5]; патент РФ на полезную модель №24989, кл. B64D 11/06, B60N 2/14, 2001 [6]; патент РФ на изобретение №2352499, кл. B64D 11/06, B69N 2/14, 2007 [7]/. Предлагаемые известные устройства имеют общие недостатки: кроме предельной сложности конструкции на них невозможно оперативно перестроить угол установки кресла непосредственно в процессе движения транспортного средства в зависимости от опасности режима движения, вероятности возможного столкновения и особенно встречного лобового.
Наиболее близким устройством того же назначения ж заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является транспортное кресло с адаптивным управлением углом поворота, содержащее сиденье со спинкой, выполненное в виде единого модуля, оснащенного ремнями безопасности для фиксации пользователя и установленного на монтажной раме с помощью закрепленной на нижней поверхности кресла вертикальной оси, снабженной механизмом дистанционного и фиксированного поворота и перемещения кресла в горизонтальной плоскости под действием сигналов управления, выполненного в виде винтовой цилиндрической пружины, изготовленной из сплава с эффектом памяти механической формы и несколькими температурными порогами срабатывания с нарастающими фиксированными углами закручивания, соответствующими фиксированным угловым положениям кресла /см. [7]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа, наряду с необходимостью использования элементов со специальными физическими свойствами /памятью механической формы/, является низкая степень обеспечения безопасности пассажиров, главным образом - при сильных лобовых столкновениях транспортных средств. Последнее объясняется отсутствием возможности автоматического адаптивного изменения утла установки кресла непосредственно в момент удара без дистанционного участия водителя, а также использование в исполнительном механизме сплава с эффектом памяти формы, обладающего сравнительно большой постоянной времени.
Сущность полезной модели заключается в создании предельно простой конструкции транспортного кресла, обладающего при этом возможностью автоматического адаптивного изменения угла своей исходной установки путем разворота в горизонтальной плоскости на угол 180° непосредственно в момент ударного столкновения транспортного средства и под действием инерционных сия при ударе, преодолевающих силы и момент трения, создаваемый фрикционной муфтой.
Технический результат - упрощение конструкции кресла и повышение степени безопасности пассажиров при сложных динамических режимах их эксплуатации в транспортных средствах за счет адаптивного изменения пространственного расположения кресла в момент удара.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном транспортном кресле с адаптивным утлом поворота, содержащем сиденье со спинкой, выполненные в виде единого модуля, оснащенного ремнями безопасности для фиксации пользователя и установленного в опоре вращения на монтажной раме с помощью закрепленной на нижней поверхности кресла вертикальной оси, снабженной механизмом фиксированного разворота кресла в горизонтальной плоскости на угол 180° относительно его исходного горизонтального состояния, особенность заключается в том, что вертикальная ось смещена относительно центра тяжести кресла вместе с пользователем в плоскости, перпендикулярной продольной оси транспортного средства, поперек кресла к его боковой стороне, имеющей свободное пространство для разворота кресла на угол 180°,а механизм фиксированного разворота кресла выполнен в виде концентрично охватывающей вертикальную ось дисковой фрикционной муфты для передачи крутящего момента, ведомая часть которой жестко закреплена на монтажной раме, а ведущая - на оси с возможностью линейного смещения и фиксации от проворачивания вместе с упругим узлом регулировки заданного момента трения, обеспечивающего при заданных величинах массы кресла с пользователем и удаления оси от их центра тяжести проворот вертикальной оси в муфте под действием момента сил инерции кресла с пользователем, соответствующего величине опасных для пользователя линейных тормозящих ускорений, возникающих при аварийных экстремальных ситуациях, до ограничения поворота кресла фиксирующим упором.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено предлагаемое кресло на виде сбоку /сплошными линиями - в транспортном положении, пунктирными - после удара и разворота на угол 180°/; на фиг. 2 - схема, иллюстрирующая раз ворот на виде на кресло сверху /сплошными и пунктирными линиями, соответственного и после разворота/.
и
Транспортное кресло с адаптивным утлом поворота в горизонтальной плоскости содержит сиденье 1 со спинкой 2,выполненные в виде единого модуля, оснащенного ремнями безопасности 3 для фиксации размещенного в кресле 1, 2 пользователя 4, и установленного на расположенной на полу 5 салона 6 монтажной раме 7 с помощью закрепленной на нижней поверхности кресла 1, 2 вертикальной оси 8. При этом нижний конец оси 8 жестко укреплен в установленной на монтажной раме 7 подшипнике качения 9, и ось 8 снабжена механизмом фиксированного разворота кресла 1, 2 в горизонтальной плоскости из его исходного стационарного положения /см. сплошными линиями на фиг. 1 и фиг. 2/ на угол 180° в положение /см. фиг. 1 и фиг. 2 пунктирными линиями/ с обращенной вперед спинкой 2, и, соответственно, пользователя 4 лицом назад. Вертикальная ось Z вращения кресла 1,2 смещена на расстояние l, относительно центра тяжести /центра масс/ С кресла 1, 2 вместе с пользователем 4 в плоскости, перпендикулярной продольной оси транспортного средства поперек кресла 1, 2 к его боковой стороне, имеющей свободное пространство для разворота кресла 1, 2 на угол 180° /вправо в направлении движения транспортного средства от кресла 1, 2 на фиг. 1 или по часовой стрелке при взгляде сверху на фиг. 2/. Механизм фиксированного разворота кресла 1, 2 выполнен в виде концентрично с зазором охватывающей вертикальную ось 6 дисковой фрикционной муфты для передачи крутящего момента, состоящей из ведомой части, выполненной в виде стального диска 10, жестко закрепленного одной из плоскостей на монтажной раме 7, и ведущей части в виде стального диска 11, имеющего возможность смещения вдоль оси 8 с одновременной фиксацией от проворота за счет выполнения отверстия в диске 11 некруглым и снятия с оси 8 в зоне контакта лыски 12, снабженного на рабочей поверхности, прижатой к другой плоскости диска 10, фрикционной накладкой 13 из металлокерамикой имеющего упругий узел регулировки заданного момента трения, представляющий собой надетую на ось 8 винтовую цилиндрическую пружину 14, поджатую с заданным усилием с помощью навернутой на резьбовой участок 15 оси 8 гайки 16. При этом в случае необходимости увеличения момента трения муфты необходимо число дисков 10, 12 и, соответственно, число пар трущихся поверхностей увеличить. Величина момента трения Мтр. во фрикционной муфте подобрана таким образом, чтобы при примерно известной массе m кресла 1, 2 вместе с пользователем 4 и заданном удалении l оси вращения Z кресла 1, 2 от вышеуказанного центра тяжести C кресла 1,2 вместе с пользователем 4 проворот вертикальной оси 8 в муфте под действием момента M сил инерции  кресла 1, 2 с пользователем 4, то есть разворот кресла 1, 2 относительно исходного стационарного положения назад на угол 180° происходил при величине опасных для пользователя 4 линейных тормозящих ускорений , возникающих при аварийных экстремальных ситуациях /экстренных торможениях либо столкновениях/. Ограничитель конечного разворота кресла 1, 2 на угол 180° выполнен в виде закрепленной на нижнем торце оси 8 спереди горизонтальной пластинки 17 и установленного сзади за осью 8 на полу 5 вертикального упора 18.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
и
и
и
2
и
и
c
тр
При работе транспортного средства в обычных режимах эксплуатации кресло 1,2 /см. фиг. 1 и фиг. 2 сплошными линиями/ находится в своем стационарном транспортном положении с обращением пользователя 4 лицом вперед. При таких режимах работы при торможениях с ускорением  центра тяжести C равнодействующая сил инерции F=ma кресла 1, 2 с пользователем 4, приложенная к центру тяжести С /центру масс/, создает вращающий момент сил инерции M=F·L, стремящийся развернуть кресло 1, 2 вокруг оси Z по часовой стрелке на фиг. 2. Однако, последнее сохраняет равновесие под действием момента сил трения М., создаваемого фрикционной муфтой. При переходе транспортного средства в экстренный режим движения /аварийное торможение, ударное столкновение с неподвижным объектом либо другим транспортным средством/ тормозящее линейное ускорение достигает величины , опасной для пользователя 4, при которой последний может получить серьезные травмы со стороны ремней безопасности 3, вплоть до несовместимых с жизнью. Как известно из устройства по а.с. ССОР №943036, кл. B60R 19/02, B60N 1/00, 1981 [8], стр. 5 описания такие значения  имеют порядок 50g≈500 м/с. При этом момент  возникающей инерционной силы  превзойдет развиваемый фрикционной муфтой момент сил трения Mтр., произойдет проворот ведущей части муфты в виде диска 11 с фрикционной накладкой 13 относительно ведомой части муфты в виде диска 10, и соответственно разворот оси 8 вокруг Z вместе с креслом 1, 2 и пользователем 4 на угол 180° до взаимодействия пластины 17 с упором 18 и обращения кресла 1, 2 спинкой 2 вперед. Отметим, что в процессе разворота после начала движения момент M силы F будет уменьшаться за счет уменьшения плеча l, однако во второй половине процесса вращения движение будет происходить под действием набранного момента сил инерции. В положении после разворота кресла 1, 2 перемещение пользователя 4 при действии значительных ускорений ограничивается уже не ремнями безопасности 3, а за счет упора спиной в спинку 2 кресла 1, 2, что позволит в большинстве случаев избежать при мощных ускорениях возникновения несовместимых с жизнью травм.
Предлагаемая конструкция транспортного кресла, отличаясь существенной простотой, универсальностью и надежностью, позволяет за счет возможности автоматического и адаптивного изменения своего положения в пространстве непосредственно в момент удара и под действием удара эффективно повысить безопасность пользователя сиденьем при серьезных авариях.