УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ ПАССАЖИРА ИЛИ ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к системе обеспечения безопасности пассажира или водителя транспортного средства, в частности содержащей энергопоглощающий компонент, с жесткостью, которая может быть отрегулирована в зависимости от параметров пассажира или водителя и/или транспортного средства.
Уровень техники
Для минимизации возможных травм пассажира или водителя транспортного средства при аварии или аналогичном событии, внутренние компоненты транспортного средства, о которые пассажир или водитель может удариться, должны иметь определенный уровень жесткости, обеспечивающий поглощение максимального количества кинетической энергии без травмирующего воздействия на пассажира или водителя. Оптимальный или требуемый уровень жесткости внутреннего компонента может зависеть, по крайней мере частично, от размера и веса пассажира или водителя. Последние достижения в области компьютерного моделирования, считывания динамики транспортного средства, прогнозирования аварий, определения параметров пассажира или водителя (размер, состояние и/или положение) предоставляют обилие информации, которая может быть использована для определения оптимального уровня жесткости внутреннего компонента транспортного средства.
Известна конструкция элемента, поглощающего энергию бокового удара, который установлен внутри двери транспортного средства - см., например, публикацию патентной заявки США №2012/0152674 от 21.06.2012 г., которая может быть выбрана в качестве ближайшего аналога полезной модели. Известный элемент выполнен в виде замкнутой стенки, содержащей поперечные ребра, имеющие фиксированное положение. Недостатком данной конструкции является то, что ее жесткость не может быть отрегулирована в зависимости от параметров водителя или пассажира, а также особенностей аварийной ситуации.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является улучшение степени защиты пассажира или водителя транспортного средства за счет возможности учета его персональных параметров, а также особенностей аварийной ситуации при регулировании свойств энергопоглощающего элемента.
Для достижения указанного эффекта предложено устройство для обеспечения защиты пассажира или водителя, которое содержит по меньшей мере один элемент, установленный на части транспортного средства с возможностью поворота между первым положением, в котором ось максимальной жесткости в относительно большей степени совпадает с направлением вектора удара водителя или пассажира транспортного средства во время аварии, и вторым положением, в котором ось максимальной жесткости совпадает с направлением указанного вектора в относительно меньшей степени, а также содержит приводной механизм, предназначенный для перемещения указанного элемента между первым и вторым положениями.
По меньшей мере один энергопоглощающий элемент может быть плоским и может быть установлен с возможностью поворота вокруг внешнего края для изменения направления оси максимальной жесткости. Кроме того, элемент может быть установлен вблизи внутренней панели двери, в частности, под подлокотником двери. В первом положении элемента ось его максимальной жесткости может лежать в горизонтальной плоскости.
Устройство может содержать несколько энергопоглощающих элементов, оси максимальной жесткости которых приблизительно параллельны друг другу, когда они находятся в первом положении. Эти элементы могут быть приблизительно параллельны друг другу, когда они находятся во втором положении (меньшей жесткости). Эти элементы могут быть установлены с возможностью одновременного перемещения между первым и вторым положениями.
Устройство также может включать в себя контроллер для управления приводным механизмом на основании сигнала, полученного от датчика безопасности. Сигналы от датчика безопасности могут содержать информацию о по меньшей мере одном параметре пассажира или водителя и о состоянии транспортного средства в динамике.
В другом варианте представлена система обеспечения защиты пассажира или водителя, которая включает в себя дверь транспортного средства с внутренней панелью, расположенной рядом с посадочным местом водителя или пассажира; элемент, установленный внутри двери вблизи внешней поверхности внутренней панели с возможностью поворота между первым положением, в котором ось максимальной жесткости в относительно большей степени совпадает с направлением вектора удара водителя или пассажира транспортного средства во время аварии, и вторым положением, в котором ось максимальной жесткости совпадает с направлением указанного вектора в относительно меньшей степени; приводной механизм, предназначенный для перемещения указанного элемента между первым и вторым положениями; и контроллер для управления приводным механизмом на основании сигнала, полученного от системы безопасности транспортного средства.
Система безопасности может включать в себя по крайней мере один из следующих датчиков: датчик столкновения, датчик динамики транспортного средства, датчик предупреждения аварии и датчик параметров пассажира или водителя. При этом датчик параметров пассажира или водителя может определять физические размеры пассажира или водителя.
Энергопоглощающий элемент может быть установлен в горизонтальном положении по отношению к тазу сидящего пассажира или водителя.
Повышение уровня защиты пассажира или водителя транспортного средства во время аварии происходит за счет того, что указанный энергопоглощающий элемент поворачивается указанным образом при поступлении сигнала от одной или нескольких систем обеспечения безопасности пассажира и водителя. Сигнал (сигналы), получаемые от датчика (датчиков) безопасности, могут предоставлять информацию о параметрах пассажира или водителя, например, физических размерах или положении. Сигналы могут предоставлять информацию о динамическом состоянии транспортного средства, например, вовлечено ли транспортное средство в данный момент в аварию и/или ударит ли транспортное средство в ближайший момент другой предмет.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой частичный схематический вид транспортного средства с компонентом, имеющим регулируемую жесткость, установленным в нижней части двери со стороны водителя;
Фиг. 2 представляет собой упрощенную схему компонента с регулируемой жесткостью в состоянии максимальной жесткости;
На Фиг. 3 показан компонент с регулируемой жесткостью с Фиг. 2 в состоянии уменьшенной жесткости;
Фиг. 4 представляет собой схематичный вертикальный поперечный разрез двери транспортного средства, на котором виден компонент с регулируемой жесткостью в состоянии максимальной жесткости;
Фиг. 5 представляет собой схему, аналогичную Фиг. 4, на которой компонент с регулируемой жесткостью находится в состоянии уменьшенной жесткости;
Фиг. 6 представляет собой блок-схему системы управления компонентом с регулируемой жесткостью;
Фиг. 7 представляет собой схему второго возможного способа установки компонента с регулируемой жесткостью в двери транспортного средства.
Осуществление полезной модели
Далее приводится подробное описание вариантов реализации полезной модели, однако эти варианты являются только примерами, демонстрирующими принцип предложенного решения, которое может быть воплощено и в различных других формах. На чертежах может быть не соблюден масштаб, некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены для более подробной демонстрации.
На Фиг. 1 показано транспортное средство 10, которое имеет боковую дверь 12, изображенную в открытом положении с целью показать внутреннюю панель 14 двери. Компонент 16 с регулируемой жесткостью установлен внутри двери 12 за внутренней панелью 14. На Фиг. 1 компонент 16 с регулируемой жесткостью расположен под подлокотником 18, то есть при закрытой двери 12 он будет расположен непосредственно напротив таза пассажира или водителя (не показан), сидящего в кресле 20 транспортного средства.
Как видно на Фиг. 2-5, конструкция компонента 16 с регулируемой жесткостью включает в себя несколько энергопоглощающих элементов 22, установленные с возможностью поворота относительно каркаса двери 12. Например, компонент 16 с регулируемой жесткостью может включать в себя внешнюю стенку 24, неподвижно закрепленную относительно двери 12, а внешние края 26 элементов 22 могут быть прикреплены к внешней стенке с помощью шарнирных средств таким образом, что элементы могут поворачиваться вокруг своих внешних краев. Внутренние края 28 элементов 22 прикреплены к внутренней раме 30, которая является подвижной относительно каркаса двери 12 и внешней стенки 24 в практически вертикальной плоскости. Вертикальное перемещение рамы 30 и внутренних краев 28 относительно неподвижной внешней стенки 24 и внешних краев 26 изменяет угол, под которым элементы 22 ориентированы относительно горизонтали.
Приводной механизм 32 имеет функциональное соединение с рамой 30 и предназначен для перемещения рамы и изменения тем самым углового положения элементов 22. Приводной механизм 32 может быть, например, электромагнитным, электромеханическим, пневматическим, пиротехническим или аналогичным высокоскоростным устройством.
Как показано на Фиг. 4 и 5, компонент 16 с регулируемой жесткостью установлен во внутренней полости двери 12 и прилегает к внешней, или наружной, поверхности внутренней панели 14. В данном контексте термины «внутренний» и «внешний» относятся к направлениям относительно всего транспортного средства и внутренней части салона транспортного средства. Иначе говоря, словом «внутрь» обозначено направление направо на Фиг. 4 и 5, а словом «наружу» - направление налево. На Фиг. 4 и 5 показан приводной механизм 32, который расположен под элементами 22 таким образом, что он может тянуть раму 30 вниз, однако он может быть расположен в любом другом месте относительно двери 12, если это необходимо по соображениям компоновки.
На Фиг. 4 показан компонент 16 с регулируемой жесткостью в состоянии максимальной жесткости, в котором элементы 22 ориентированы таким образом, что их соответствующие оси максимальной жесткости практически совпадают (параллельны или почти параллельны) с вектором F удара водителя или пассажира (относительно транспортного средства) о внутреннюю поверхность двери, как это происходит во время бокового столкновения при аварии. В описанном варианте, в котором энергопоглощающие элементы 22 являются плоскими, ось максимальной жесткости лежит в плоскости плоских элементов. Когда угловое положение осей максимальной жесткости элементов 22 выровнено (параллельно) относительно вектора F удара, то компонент 16 с регулируемой жесткостью обеспечивает наибольшее возможное сопротивление удару пассажира или водителя, и, тем самым, представляет собой относительно жесткий толкатель таза пассажира или водителя. Указанное состояние максимальной жесткости может быть подходящим для пассажира или водителя, являющегося относительно крупным и/или тяжелым.
На Фиг. 5 показан компонент 16 с регулируемой жесткостью в состоянии уменьшенной жесткости. Приводной механизм 32 задействован таким образом, чтобы переместить раму 30 вниз, чтобы элементы 22 повернулись в направлении по часовой стрелке (как показано на Фиг. 4 и 5) вокруг их внешних краев 26. Такой поворот приводит к тому, что оси максимальной жесткости элементов 22 образуют угол θ с вектором F удара. По мере увеличения угла θ эффективная жесткость каждого из элементов 22 и, следовательно, суммарная общая жесткость компонента 16 уменьшаются. Такое уменьшение жесткости по сравнению с состоянием максимальной жесткости может потребоваться, например, когда пассажир или водитель имеет небольшой вес и/или рост.
Как показано на фигурах, компонент 16 с регулируемой жесткостью имеет пять энергопоглощающих элементов 22, однако при необходимости для достижения требуемого уровня жесткости/поглощения энергии может быть использовано любое количество элементов. Количество энергии, поглощенной деформирующимися элементами 22 (и, с другой стороны, количество энергии, переданное пассажиру или водителю) зависит от многих переменных факторов, которые должны быть рассмотрены и сбалансированы в процессе технического проектирования. К таким переменным факторам можно отнести материалы, из которых изготовлены элементы 22 и геометрию (длина, толщина, клиновидность, отверстия, неровности и т.д.) элементов. Несмотря на то, что элементы 22 в данном описании представлены как практически плоские, они могут иметь любую форму, обладающую осью максимальной жесткости, которая может быть повернута под углом относительно вектора удара, чтобы обеспечить возможность регулировки эффективной жесткости элемента под воздействием удара. Элементы 22 могут иметь такие внешние и/или внутренние характеристики, что они будут деформированы или изогнуты прогнозируемым образом.
Угол θ и, следовательно, жесткость компонента 16 могут быть отрегулированы на основании любого количества факторов и с помощью различных автоматических или ручных устройств. На Фиг. 6 приведена блок-схема программы, выполняемой системой управления, с помощью которой можно управлять приводным механизмом 32 таким образом, чтобы задать требуемый соответствующий уровень жесткости. Система управления может включать в себя различные датчики, например: один или несколько датчиков 40 параметров пассажира или водителя, определяющих размер и/или положение пассажира или водителя относительно салона транспортного средства; один или несколько датчиков 42 столкновения, обнаруживающих столкновение или проникновение в конструкцию транспортного средства; один или несколько удаленных датчиков 44 (предупреждения аварий), например, радар, лидар или видеосистемы, обнаруживающие другие предметы вблизи от транспортного средства, которые могут быть использованы для прогнозирования столкновений; один или несколько акселерометров 46, определяющих динамическое состояние транспортного средства (включая аварию и опрокидывание).
Устройства 50 ввода данных могут включать в себя одно или несколько устройств, с помощью которых можно ввести данные о размере и/или идентификации личности пассажира или водителя для того, чтобы обеспечить регулировку компонента 16 жесткости в оптимальном для указанного пассажира или водителя состоянии. Например, пассажир или водитель может ввести его (ее) данные для идентификации личности и/или данные о физическом размере с помощью кнопочной панели 58a, системы 50b речевого ввода и/или беспроводного устройства 50с. Беспроводное устройство 50c может представлять собой, например, брелок для бесключевого доступа, смартфон или другое устройство связи, включая запоминающее устройство, хранящее биометрические данные пассажира или водителя, владеющего устройством. Для применения в данной системе указанная информация может включать в себя или относиться к телосложению, весу, возрасту или здоровью пассажира или водителя.
Блок управления системой пассивной безопасности (RCM) 48 получает входные сигналы от различных имеющихся систем безопасности (данный термин в широком смысле включает в себя датчики, такие как датчики 40-46, и устройства ввода данных, такие как устройства 50a-c), и управляет работой приводного механизма 32. RCM 48 также может управлять активацией/запуском других устройств обеспечения безопасности пассажира или водителя, например, воздушных подушек, боковых шторок и т.д. (не показаны). Система, представленная на Фиг. 6, использует шину 52 передачи данных для обеспечения связи между различными узлами. Тем не менее, другие варианты архитектуры системы известны из уровня техники и также могут быть применены.
В первом возможном варианте воплощения описанной системы жесткость компонента 16 с регулируемой жесткостью в начале поездки может быть отрегулирована с помощью устройства (устройств) 50 ввода данных для соответствия физическим характеристикам пассажира или водителя транспортного средства. Состояние жесткости компонента 16 может быть также отрегулировано в зависимости от положения сидящего пассажира или водителя, определенного датчиком (датчиками) 40 положения, например, индикатором положения сиденья и/или более усовершенствованными датчиками, использующими видеоизмерение, ультразвуковое или емкостное измерение. Например, если беспроводное устройство 50, владельцем которого является пассажир или водитель, имеющий данное устройство при себе, содержит информацию, определяющую, что указанный пассажир или водитель является мужчиной на уровне 95-ой процентили, то компонент с регулируемой жесткостью может быть установлен на относительно высокую жесткость. Если беспроводное устройство 50c определяет, что пассажир или водитель является женщиной на уровне 5-ой процентили, что подтверждено датчиком положения сиденья, определившим, что кресло 20 было отрегулировано в относительно далеко выдвинутое вперед положение, то компонент 16 с регулируемой жесткостью будет установлен на относительно малую жесткость.
Первоначальная настройка жесткости, выбранная в начале поездки, как это было описано выше, может быть сохранена в течение всей поездки, либо может быть изменена, если другие датчики транспортного средства предоставят информацию в RCM 48, указывающую на то, что жесткость должна быть изменена для повышения безопасности пассажира или водителя. В данном случае RCM 48 может использовать входные сигналы, например, от удаленных датчиков 44, которые обнаруживают предстоящее столкновение с другим транспортным средством или предметом, и/или от акселерометра 46 и/или датчиков 42 столкновения, который обнаруживают фактическое столкновение. На основании сигналов от указанных датчиков и запрограммированной логики (алгоритмов, справочных таблиц и т.д.) RCM 48 может определить, что защита пассажира или водителя в ситуации конкретного приближающегося или состоявшегося столкновения может быть максимально повышена путем изменения уровня жесткости компонента 16 с регулируемой жесткостью по сравнению с уровнем, заданным в начале поездки. В этом случае RCM 48 задействует приводной механизм 32, который регулирует угол θ компонента 22 таким образом, чтобы обеспечить требуемый уровень жесткости.
На Фиг. 7 представлен еще один вариант выполнения компонента 116 с регулируемой жесткостью, в котором элементы 122 установлены с возможностью поворота вокруг практически вертикальных осей. В данном варианте угол θ между осями максимальной жесткости и вектором удара откладывают в практически горизонтальной плоскости, а не в вертикальной плоскости, как было в первом варианте, описанном выше. Предпочтительно, чтобы оси, вокруг которых поворачиваются компоненты 16/116, лежали в плоскости, расположенной под прямым углом к прогнозируемому направлению вектора столкновения, либо так близко к указанному расположению плоскости, насколько это возможно для данного транспортного средства.