Фронтальная подушка безопасности пассажира транспортного средства
FRONTAL AIR BAG OF VEHICLE PASSENGER

Изобретение относится к области обеспечения безопасности пассажиров транспортных средств в случае дорожно-транспортных происшествий /ДТП/.
Известны надувные подушки безопасности пассажиров транспортного средства /пневмоподушки/, размещенные в наиболее опасных при ДТП зонах салона, в частности фронтальные подушки, боковые, верхние, свешивающиеся с потолка, шторки и т.п., сообщаемые с источником сжатого газа, связанным с датчиком столкновения через пиротехническое устройство с газообразующим составом и воспламеняющимся электрозапалом, и выполненные из синтетической ткани с возможностью выскакивания при взрыве из раскрываемого полиуретанового чехла /см., например, Иванов A.M. и др. Основы конструкций современного автомобиля / Учебник для вузов. Из-во "За рулем", 2012, стр. 304 [1]; Семенов И.А. Учебник по устройству легкового автомобиля. - М.: ООО "Мир Автокниг", 2013, стр. 68-69 [2]; Организация и безопасность дорожного движения. Учебн. для вузов /В.И. Коноплянко. – М.: Высш. шк., 2007, стр. 135-136 [3]; системы пассивной безопасности http://xen-dai-getz.narod.ru/xhtml/x18html, стр. 10 [4]; патент США №3733088, кл. 280-150, опубл. 1976 [5]; патент США №3861710, кл. 280-150, опубл. 1978 [6]; а.с. СССР №948717, кл. B60R 21/08, 1980 [7]/.
Недостатками всех известных конструкций подушек безопасности пассажиров является их предельная сложность, максимальное раздутие габаритов салона, низкое повышение эффективности безопасности вследствие непредсказуемости поведения пиротехнических устройств как по отношению к пассажирам, так и с точки зрения управляемости транспортного средства, значительной вероятности получения пассажиром серьезных травм при взрыве пневмоподушек, необходимости затрат времени на надувание подушки безопасности даже при взрывном характере надутия, что подтверждается огромным числом отзываемых автомобилей отечественного и иностранного производства из-за дефектов подушек безопасности, их самопроизвольного срабатывания с травмированием людей и провокацией серьезных аварий.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является фронтальная подушка безопасности пассажира транспортного средства /пневмоподушка/, встроенная в спинку расположенного спереди кресла с тыльной его стороны напротив сидящего сзади пассажира в выполненной в спинке полости функционального назначения, при этом кресло включает жесткую кольцевую раму, снабженную зафиксированными на ней упругими эластичными подушками сиденья и спинки, а пневмоподушка имеет возможность релейного выхода из полости навстречу заднему пассажиру в момент совершения ДТП под действием на транспортное средство заданной по величине ударной инерционной перегрузки, для чего пневмоподушка соединена с источником сжатого газа, связанным с датчиком столкновений через пиротехническое устройство /см. патент РФ на полезную модель №76299, кл. B60N 2/58, 2007 [8]/, и принятая за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции и раздувание габаритов салона, низкая эффективность повышения безопасности пассажира вследствие непредсказуемости поведения пиротехнических устройств и источников сжатого газа, значительной вероятности получения травм при взрывном раскрытии подушек безопасности, необходимости затраты некоторого времени на взрывное надувание пневмоподушек. Попытка же использования для введения в контакт с пассажиром в момент совершения ДТП уже готовых к работе и заранее надутых подушек сопряжена с необходимостью выделения специального пространства перед пассажиром и, соответственно, к раздуванию объема салона.
Сущность изобретения заключается в создании принципиально новой конструкции, позволяющей динамически гасить инерционное смещение пассажира при ДТП и его мягкую фиксацию в кресле за счет автоматического освобождения от закрепления в момент удара и встречного пассажиру релейного перемещения упругой эластичной подушки спинки расположенного спереди него кресла, что обеспечивает за счет расширения функций уже имеющейся подушки возможность исключения применения специальной пневмоподушки с взрывным раскрытием в момент совершения ДТП.
Технический результат - упрощение конструкции и повышение ее компактности, повышение эффективности обеспечения безопасности пассажиров при ДТП за счет использования подушки спинки кресла в качестве пневмоподушки.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной фронтальной подушке безопасности пассажирского транспортного средства, встроенной в спинку расположенного спереди кресла, включающего жесткую кольцевую раму, снабженную зафиксированными на ней упругими эластичными подушками сиденья и спинки, особенность заключается в том, что фронтальная подушка безопасности выполнена на базе вышеуказанной подушки спинки, для чего последней обеспечена возможность своего автоматического освобождения от фиксации на раме под действием заданной по величине инерционной ударной перегрузки в момент совершения ДТП и релейного принудительного перемещения навстречу пассажиру до введения их во взаимный силовой контакт с динамическим гашением инерционного движения пассажира, при этом подушка спинки вставлена концентрично отверстию кольцевой рамы в вывернутую внутрь часть манжетной мембраны, представляющей собой цилиндрическую оболочку, прикрепленную концами к стенкам отверстия и к переднему боковому краю подушки, и выполненную из магнитотвердой резины, намагниченной в аксиальном направлении, и зафиксированную в исходном напряженно-деформированном, вывернутом внутрь состоянии с помощью плотно с натягом вставленных между расположенными рядом поверхностями мембраны упругих ферромагнитных фиксаторов с инерционным формоизменением в виде прочных эластичных резервуаров, заполненных ферромагнитным порошком.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично на общем виде показано переднее кресло с предлагаемой фронтальной подушкой безопасности в исходном состоянии до срабатывания при ДТП /заднее кресло, ремни безопасности и пассажиры на креслах не показаны/; на фиг. 2 - поперечный разрез спинки кресла на фиг. 1 в зоне размещения подушки до ее срабатывания; на фиг. 3 - после ее срабатывания.
Фронтальная подушка безопасности пассажира транспортного средства с салоном, заполненным рядами расположенных друг за другом кресел, встроена в спинку 1 кресла 2, включающего жесткую кольцевую раму 3, снабженную стационарно установленной на ней упругой эластичной подушкой 4 сиденья 5, а также зафиксированной на спинке 1 упругой эластичной подушкой 6, объединенной с подголовником, и обладающей способностью автоматического освобождения от фиксации и изменения своего пространственного положения в момент совершения ДТП непосредственно под действием возникающего при ДТП фронтального удара. Подушки 4 и 6 могут быть выполнены либо из специальной воздухонепроницаемой синтетической ткани и надутой воздухом или газом, либо из вязкоупругого эластичного пористого материала, например, из газонаполненной пластмассы с сообщающимися порами типа поролона. При этом предлагаемая фронтальная подушка безопасности выполнена на базе вышеуказанной упругой эластичной подушки 6 спинки 1 совмещением ею двух функций: во-первых - использования в своем исходном состоянии в комплексе с подголовником при эксплуатации транспортного средства в нормальных режимах по своему прямому назначению - повышению комфортности сидящего в показанном кресле 2 пассажира, а во-вторых - в экстремальном режиме в момент совершения ДТП в качестве подушки безопасности для пассажира, сидящего в кресле позади показанного на рисунке. С этой целью в предлагаемом устройстве подушке 6 спинки 1 обеспечена возможность в момент совершения ДТП типа лобового столкновения своего автоматического освобождения от фиксации в охватывающей ее жесткой кольцевой раме 3 под действием заданной по величине инерционной ударной перегрузки в момент совершения ДТП и последующего релейного принудительного перемещения подушки 6 навстречу пассажиру, сидящему в кресле сзади, до введения их во взаимный силовой контакт с динамическим гашением инерционного движения заднего пассажира. Механизм релейного упругого принудительного перемещения подушки 6 спинки 1 назад выполнен в виде установленной концентрично в отверстии кольцевой рамы 3 манжетной мембраны 7, представляющей собой эластичную цилиндрическую или, в данном случае несколько сплющенную в сторону эллиптической призмы, частично вывернутую внутрь и прикрепленную одним из концов к стенке 8 отверстия 9 в раме 3 по всей толщине данной стенки 8 /см. Л.Е. Андреева. Упругие элементы приборов. - М., 1962, стр. 321-322 [9]/. При этом другой конец манжетной мембраны 7 прикреплен /приклеен/ по боковой поверхности к переднему краю подушки 6 /место приклейки 10 показано утолщенной линией/, плотно вставленной в вывернутую внутрь часть манжетной мембраны 7, выполненной из высококоэрцитивной магнитотвердой резины, намагниченной в аксиальном направлении /по своей толщине/ в мощном импульсном магнитном поле /см. А.Г. Алексеев, А.Е. Корнеев. Эластичные магнитные материалы. - М.: Химия, 1976, стр. 159-163 [10]/. Для автоматического освобождения исходно закрепленной на раме 3 подушки 6 в момент совершения ДТП манжетная мембрана 7 зафиксирована в исходном напряженно-деформированном, вывернутом внутрь состоянии с помощью специальных инерционных элементов, представляющих собой плотно с натягом вставленные между расположенными рядом поверхностями манжетной мембраны 7 упругие ферромагнитные фиксаторы 11 с инерционным формоизменением в виде прочных мягких резервуаров из эластичного пластика, заполненных ферромагнитным порошком, приклеенных к поверхности мембраны 7, закрепленной на стенке 8 отверстия 9. В качестве ферромагнитного порошка использован широко распространенный магнитный железняк или ферромагнитная окалина металлургических производств.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии устройства /см. фиг. 1 и фиг. 2/ при нормальных условиях эксплуатации транспортного средства подушка 6 спинки 1 кресла 2 зафиксирована инерционными элементами 11 в отверстии 9 рамы 3, выступает левым на фиг. 2 торцом внутрь кресла 2 и выполняет вместе с подголовником свои обычные функции по комфортному размещению пассажира в данном кресле 2. При этом расположенные рядом и обращенные друг к другу поверхности манжетной мембраны 7, одна из которых приклеена к стенке 8 отверстия 9, а в другую свободно вставлена подушка 6, имеют одинаковую полярность магнитных полюсов /N на рисунках/, за счет чего, а также за счет сил собственной упругости вывернутой части мембраны 7 вместе с вывернутой внутрь частью мембраны 7 подушка 6 пытается вытолкнуться из отверстия 9 вправо на фиг. 2, вытянув с собой вывернутую часть мембраны 7 и дав возможность свободно замыкаться силовым линиям магнитного поля вокруг стенок цилиндрической мембраны 7. Этому выталкиванию препятствуют упругие инерционные фиксаторы 11, имеющие в исходном состоянии форму, близкую к сферической, с натягом вставленные в зазор 9, приклеенные к мембране 7 со стороны стенок 8 и удерживаемые в зазоре 9 силами магнитного взаимодействия, заклинивая при этом подушку 6. В момент совершения ДТП, например, при фронтальном ударе пассажир в кресле 2 по инерции идет вперед, удерживаясь не показанными на рисунках ремнями безопасности, прикрепленными в нижней части рамы 3 в зоне сиденья 5 кресла 2, то есть не препятствуя перемещению подушки 6 спинки 1 назад. При достижении ударной перегрузкой при ДТП заранее заданной величины ферромагнитный порошок в фиксаторах 11 под действием сил инерции перемещается вперед, то есть фиксаторы 11 сплющиваются в зазоре 9 и освобождают тем самым манжетную мембрану 7 от заклинивания. При этом ее вывернутая часть с подушкой 6 релейно выбрасывается вправо на фиг. 2 /см. фиг.3/, то есть осуществляет перемещение подушки 6 навстречу пассажиру, сидящему в расположенном сзади кресле. Последний также по инерции, удерживаемый своими ремнями безопасности, двигается навстречу данной подушке 6. В результате ударного силового контакта между ними осуществляется эффект мягкого динамического гашения инерционного движения пассажира. Очевидно, что при этом подушка 6 спинки 1 каждого кресла, расположенного спереди кресла 2, гасит инерционное перемещение при ДТП пассажира, расположенного за ним кресла. При этом движущейся назад подушке 6 уже нет необходимости осуществлять контакт со спиной "своего" пассажира, так как во время фронтального удара при ДТП он по инерции уходит вперед и удерживается ремнями безопасности и подушкой 6 расположенного спереди него кресла 2.
По мнению заявителя предлагаемая конструкция фронтальной подушки отличается принципиальной новизной и оригинальностью, так как позволяет полностью изменить весь характер действия подушки безопасности и дает возможность придать подушке спинки кресла новые, несвойственные ей функции во всех известных устройствах. Именно это отличие позволяет в принципе исключить пневмоподушки с их взрывным принципом срабатывания, пиротехнические устройства, резервуары со сжатым газом и т.п., сводящими на нет эффект повышения безопасности пассажира за счет применения пневмоподушек, предельно упростить конструкцию, максимально возможно сжать ее габариты, вписать предлагаемую подушку в габариты обычных кресел, исключив необходимость предусматривать специальное пространство в салоне. Предлагаемая подушка позволяет сократить постоянную времени срабатывания при ДТП, исключив необходимое время для ее надувания взрывом. Простое же использование заранее надутых подушек или подушек из синтетических материалов требует дополнительного места в салоне и принесет много новых проблем в данной конструкции. За счет эффекта совмещения функций в одной и той же подушке устраняются все эти проблемы. Особо следует подчеркнуть, что предлагаемая конструкция позволяет не просто использовать известные много лет пневмоподушки, а применять новейшие технологии изготовления подушек из современных упругопластических материалов, обеспечивающих многократно более значительное, по сравнению с пневмоподушками, поглощение и диссипацию кинетической энергии удара, тем более что наука и технологические процессы производства подобных материалов развиваются в мире в настоящее время с огромной скоростью и на качественно более высоком уровне.