ВСТРОЕННАЯ ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ ПАССАЖИРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к относится к системе пассивной безопасности транспортного средства, в частности, к встроенной подушке безопасности транспортного средства, применение которой позволяет повысить уровень защиты пассажиров во время лобового столкновения.
Уровень техники
Одной из основных целей производителей и разработчиков транспортных средств является повышение уровня безопасности транспортных средств при аварии. В Соединенных Штатах Америки требования к уровню сил реакции, действующих на пассажира при лобовых столкновениях, содержатся в федеральных стандартах по безопасности автомобилей (FMVSS) 208. Вообще в соответствии с требованиями FMVSS 208 силы, действующие на голову и область грудной клетки пассажира транспортного средства при торможении, а также нагрузки, действующие на правое и левое бедра после столкновения транспортного средства с жестким препятствием при скорости удара, равной 35 миль/ч, должны находиться в определенных пределах. Кроме того, Национальное управление по безопасности дорожного движения работает над реализацией программы оценки новых автомобилей (NCAP), в которой официально приведены результаты испытаний, проводимых в соответствии с указаниями FMVSS 208.
На основании данных протоколов испытаний производится усовершенствование конструкций передней части для обеспечения соответствия требованиям к безопасности в случае лобового столкновения. Другими словами, данные технологии корректируются таким образом, чтобы поглощать кинетическую энергию лобовых столкновений и снижать серьезность вторичных ударов пассажира транспортного средства о внутренние компоненты транспортного средства пассажирского салона. Помимо использования конструкций таких компонентов передней части, как отсек двигателя, капот, крылья, подвеска передних колес и компоненты ходовой части, используют систему защиты пассажиров. Подобные системы защиты пассажиров, в частности, пассажиров передних сидений, включают в себя адаптивные ремни безопасности, энергопоглощающие перчаточные ящики и системы подушки безопасности.
Из уровня техники хорошо известны системы подушек безопасности, используемые в транспортных средствах. Обычно такие системы подушек безопасности использовали в транспортном средстве для снижения вероятности и ослабления ударов пассажира о внутренние компоненты и конструкции транспортного средства, например, рулевое колесо, приборную панель, коленный буфер, перчаточный ящик, боковую панель двери и стойку кузова. Такие системы подушек безопасности должны раскрываться практически сразу после обнаружения столкновения, в зависимости от его серьезности.
Однако что касается подушек безопасности для защиты от лобовых столкновений, иногда для защиты пассажира транспортного средства и достижения оптимальных результатов испытаний по определенному критерию необходимо использовать две отдельные подушки безопасности. В частности, для пассажира переднего сиденья первую подушку безопасности пассажира зачастую устанавливают в верхней части приборной панели, при этом в надутом состоянии она фиксирует туловище и голову пассажира. При этом вторая отдельная коленная подушка безопасности может быть установлена в нижней части приборной панели и фиксировать в надутом состоянии нижние конечности, в частности, колени пассажира, что позволит уменьшить нагрузку на бедра пассажира. Однако использование отдельной коленной подушки безопасности приводит к увеличению стоимости, сложности и веса конструкции. Например, для крепления коленной подушки безопасности к приборной панели и обеспечения соответствующего усиления необходимо использовать конструкционную сталь. Следовательно, предпочтительными являются системы для обеспечения допустимых сил реакции, действующих на пассажира, в частности, нагрузок на бедра, без использования отдельной коленной подушки безопасности.
В качестве ближайшего аналога полезной модели может быть выбрана конструкция, описанная в публикации патентной заявки US 7758069 от 20.07.2010. Недостатком известной конструкции подушки безопасности является то, что она раскрывается только в области колен и груди и не обеспечивает защиту головы пассажира.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является уменьшение силы, с которой бедра давят на колени пассажира транспортного средства при лобовом столкновении, а следовательно, уменьшение серьезности травм пассажира.
С целью достижения заявленного технического результата предложена встроенная подушка безопасности пассажира транспортного средства для уменьшения травм при лобовом столкновении, выполненная с возможностью надувания при помощи нагнетательного насоса, установленного в панели транспортного средства, состоящая из основной части, в надутом состоянии контактирующей с головой и туловищем пассажира, и нижней выступающей части, зависимой от основной части, в надутом состоянии контактирующей с коленями пассажира, уменьшая силу, с которой бедра давят на колени при столкновении.
Основная часть подушки безопасности может формировать камеру примерно сферической формы, а нижняя выступающая часть может формировать камеру примерно прямоугольной формы.
Основная часть подушки безопасности в надутом состоянии может практически полностью заполнять верхнее пространство, границы которого частично определены головой и туловищем пассажира транспортного средства, приборной панелью и лобовым стеклом, расположенным непосредственно над приборной панелью.
Нижняя выступающая часть встроенной подушки в надутом состоянии может практически полностью заполнять нижний зазор, границы которого определены коленями пассажира транспортного средства и нижней частью приборной панели.
Также предложена система пассивной безопасности транспортного средства для уменьшения травм пассажира при лобовом столкновении транспортного средства, движущегося с высокой скорости, с жестким препятствием или другой конструкцией, находящимися перед транспортным средством, которая содержит сиденье для пассажира, расположенное по направлению движения; панель, расположенную перед сиденьем и направленную в его сторону и имеющую верхнюю и нижнюю части; встроенную подушку безопасности, выполненную с возможностью находиться в сложенном и надутом состоянии и установленную на панели, причем основная часть подушки, образующая в надутом состоянии верхнюю камеру и удерживающая от перемещения пассажира транспортного средства, и нижняя выступающая часть, в надутом состоянии образующая камеру, зависимую от основной части подушки безопасности, и уменьшающая силу, с которой бедра давят на колени пассажира транспортного средства, возникающую при контакте с нижней частью панели при столкновения, гидравлически соединены.
Кроме того, система содержит нагнетательный насос, функционально соединенный с встроенной подушкой безопасности и управляемый с помощью электрического привода для надувания газом встроенной подушки безопасности, датчик обнаружения столкновения для генерирования сигнала при столкновении и контроллер для обработки сигнала, сгенерированного датчиком обнаружения и запускающего при столкновении электрический привод нагнетательного насоса при превышении заранее установленного уровня серьезности столкновения транспортного средства.
Сиденье, расположенное по направлению движения, может являться передним сиденьем транспортного средства, а панель может представлять собой приборную панель транспортного средства.
Основная часть подушки безопасности системы в надутом состоянии может практически полностью заполнять верхнее пространство, границы которого частично определены приборной панелью, лобовым стеклом, расположенным непосредственно над приборной панелью, головой и туловищем пассажира транспортного средства.
Нижняя выступающая часть подушки безопасности системы в надутом состоянии может практически полностью заполнять нижний зазор, границы которого определены коленями пассажира транспортного средства и нижней частью приборной панели.
Встроенная подушка безопасности может быть установлена в углублении в приборной панели.
Краткое описание чертежей
На фигурах представлено следующее:
На Фиг. 1 представлен вид сбоку подушки безопасности пассажира, известной из уровня техники, в надутом состоянии;
На Фиг. 2 представлен вид сбоку подушки безопасности пассажира и отдельной коленной подушки безопасности, известных из уровня техники, в надутом состоянии;
На Фиг. 3 представлен вид сбоку встроенной подушки безопасности пассажира, соответствующей полезной модели, в надутом состоянии;
На Фиг. 4 представлен общий вид спереди встроенной подушки безопасности пассажира, соответствующей полезной модели, в надутом состоянии;
На Фиг. 5 представлен график зависимости значений ожидаемой нагрузки, действующей на правое бедро, от времени: без коленной подушки безопасности, с отдельной коленной подушкой безопасности и со встроенной подушкой безопасности, соответствующей полезной модели;
На Фиг. 6 представлен график зависимости значений ожидаемой нагрузки, действующей на правое бедро, от времени: без коленной подушки безопасности, с отдельной коленной подушкой безопасности и со встроенной подушкой безопасности, соответствующей полезной модели.
Осуществление полезной модели
В данном тексте термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные относятся к ориентации полезной модели, представленной на Фиг. 1. Однако следует понимать, что полезная модель может предполагать альтернативные варианты ориентации, если не указано иное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на сопроводительных чертежах и изложенные в следующем описании, являются иллюстративными вариантами осуществления полезной модели, описанной в формуле. Таким образом, конкретные размеры и другие физические характеристики, указанные в вариантах осуществления полезной модели, не должны рассматриваться как ограничения, если не указано иное.
На Фиг. 1-4 транспортное средство 10 включает в себя внутренний пассажирский салон 12, в котором установлен узел 14 переднего сиденья и приборная панель 16, при этом пассажирский салон 12 частично ограничен лобовым стеклом 18 и частью крыши 20. Опору для пассажира 22, в частности, для пассажира переднего сиденья, создает узел 14 переднего сиденья. Узел 14 переднего сиденья обычно выполнен с возможностью перемещения вперед-назад. Пассажир 22 переднего сиденья обычно в первую очередь удерживается на месте с помощью узла 24 ремней безопасности для пассажира переднего сиденья, включающего в себя корд 26 ремня, нижний расцепляемый замок 28, прикрепленный в середине узла 14 переднего сиденья, верхнее кольцо ремня безопасности 30 на так называемой центральной стойке 32, через которое проходит корд 26 ремня, и нижний корпус 34, внутри которого установлен узел 36 инерционной катушки с тормозом, который предотвращает дальнейшее разматывание корда 26 ремня при лобовом столкновении. Однако следует отметить дополнительные преимущества использования полезной модели, поскольку пассажир 22 не всегда может быть пристегнут.
Обеспечить дополнительную защиту пассажиров можно за счет использования стандартной подушки 38 безопасности пассажира без усовершенствования, описанного в настоящем документе, как показано на Фиг. 1. Подушка 38 безопасности пассажира установлена на верхней поверхности 40 приборной панели 16 рядом с лобовым стеклом 18 и направлена вверх и в сторону к пассажиру 22 переднего сиденья, также она предназначена для раскрывания после обнаружения превышения заранее установленного уровня серьезности лобового столкновения. Другими словами, после столкновения с жестким препятствием (не показано) датчик 42 отправляет сигнал на электронный блок 44 управления (ECU). После обработки сигнала ECU 44 включает нагнетательный насос 46, функционально соединенный с подушкой 38 безопасности пассажира переднего сиденья, в результате чего происходит раскрывание подушки 38 безопасности пассажира переднего сиденья. Подушка 38 безопасности пассажира обычно изготавливается из нейлона или полиэфира и выполняется таким образом, чтобы подушка 38 безопасности пассажира раскрывалась, приобретая в надутом состоянии практически сферическую форму и практически полностью заполняя пространство внутри пассажирского салона 12 под лобовым стеклом 18 рядом с приборной панелью 16 и перед пассажиром 22 переднего сиденья, что позволяет создать относительно эластичную поверхность 48, которая обеспечит фиксацию туловища 50 и головы 52 пассажира 22 во время столкновения.
Однако несмотря на то, что подушка 38 безопасности пассажира, представленная на Фиг. 1, доказала свою высокую эффективность с точки зрения ограничения сил, действующих на голову и грудь при моделировании реакции пассажира, сама подушка 38 безопасности пассажира недостаточно эффективна с точки зрения уменьшения нагрузок на правое и левое бедра до определенных предельных значений после столкновения транспортного средства с жестким передним препятствием на скорости 35 миль/ч. Для этого происходит раскрывание энергопоглощающих коленных буферов 56, как показано на Фиг. 1.
Еще одним способом уменьшения нагрузок на правое и левое бедра до указанных предельных значений является использование отдельной второй коленной подушки 58 безопасности, устанавливаемой в нижней части 60 приборной панели 16 таким образом, чтобы в надутом состоянии она контактировала с нижними конечностями, в частности, с коленями 62 пассажира 22, снижая нагрузки на бедра пассажира 64, как показано на Фиг. 2. Однако использование отдельной коленной подушки 58 безопасности приводит к увеличению стоимости, сложности и веса конструкции. Например, для крепления коленной подушки 58 безопасности к приборной панели 16 и обеспечения соответствующего усиления необходимо использовать конструкционную сталь. Отдельная коленная подушка 58 безопасности также занимает пространство внутри приборной панели и требует установки отдельных контуров управления датчиками для электронной системы подушки безопасности. Другими словами, что для использования отдельной коленной подушки 58 безопасности необходимо установить нагнетательные насосы 46 и 66, один из которых предназначен для подушки 38 безопасности пассажира, а другой - для коленной подушки 58 безопасности, что позволит обеспечить оптимальный уровень защиты туловища 50, головы 52 и нижних конечностей пассажира, например, коленей 62 и бедер 64. Необходимо установить две подушки безопасности, два нагнетательных насоса и резервный контур.
Встроенная подушка 68 безопасности, соответствующая полезной модели, обеспечивает эффективное направленное раскрывание подушки безопасности для системы подушек безопасности, известной из уровня техники. В соответствии с полезной моделью встроенная подушка 68 безопасности, также изготовленная из нейлона или полиэфира, устанавливается в углубление 70 на верхней части 40 приборной панели 16 в сложенном состоянии. В надутом состоянии встроенная подушка 68 безопасности имеет основную часть 72 подушки безопасности. Основная часть 72 подушки безопасности определяет границы верхней камеры, которая практически полностью заполняет верхнее пространство, ограниченное лобовым стеклом 18, расположенным сверху в непосредственной близости от приборной панели 16. Как показано, в предпочтительном варианте основная часть подушки безопасности является практически сферической, что позволяет эффективно заполнить верхнее пространство. Однако могут быть использованы другие формы, например, треугольная, прямоугольная, эллиптическая или трапецеидальная. Таким образом, в надутом состоянии основная часть 72 подушки безопасности контактирует с туловищем 50 и головой 52 пассажира 22, что позволяет создать силу, ограничивающую перемещение пассажира 22.
В соответствии с полезной моделью встроенная подушка 68 безопасности также имеет нижнюю выступающую часть 74, определяющую границы камеры, зависимую от основной части 72 подушки безопасности, и гидравлически соединенную с основной частью 72 подушки безопасности, как показано на Фиг. 3 и 4. Нижняя часть 60 приборной панели 16 частично определяет границы нижнего зазора G между коленями 62 пассажира 22 транспортного средства и нижней частью 60 приборной панели 16, при этом в надутом состоянии нижняя выступающая часть 74 практически полностью заполняет нижний зазор G между коленями 62 пассажира 22 транспортного средства и приборной панелью 16. Как показано, в предпочтительном варианте нижняя выступающая часть 74 является практически прямоугольной. Однако могут быть использованы другие формы, например, треугольная, прямоугольная, эллиптическая или трапецеидальная, обеспечивающие заполнение зазора G.
я
я
я
В надутом состоянии нижняя выступающая часть 74 контактирует с коленями 62 пассажира 22 транспортного средства таким образом, чтобы при столкновении уменьшить силу, с которой бедра давят на колени 62 пассажира 22 при контакте с нижней частью 60 приборной панели 16. В предпочтительном варианте ширина нижней выступающей части 74 достаточна для того, чтобы обеспечить контакт обоих колен 62 пассажира 22 с нижней выступающей частью 74. Аналогичным образом в предпочтительном варианте глубина нижней выступающей части 74 достаточна для обеспечения вертикального контакта колен 62 типичной женщины (5 процентили), типичного мужчины (50 процентили) и типичного крупного мужчины (95 процентили) с нижней выступающей частью 74.
Как было сказано выше, нагнетательный насос 46 функционально соединен с встроенной подушкой 68 безопасности и имеет электрический привод для надувания встроенной подушки 68 безопасности газом, например, азидом натрия, когда датчик 42 обнаружения столкновения генерирует сигнал после столкновения и направляет его на контроллер 44 для обработки сигнала, сгенерированного датчиком обнаружения 42 после обнаружения превышения заранее установленного уровня серьезности лобового столкновения транспортного средства 10.
Предполагается, что описанная в настоящем документе встроенная подушка 68 безопасности обеспечивает уникальную защиту нижних конечностей пассажира 22 транспортного средства. Как показывают результаты испытаний, представленные на Фиг. 5-6, пиковое значение нагрузки, действующей на бедра 64, при использовании подушки 38 безопасности пассажира, контактирующей только с туловищем 50 и головой 52 пассажира, и коленного буфера 56 будет примерно в три раза больше, чем при использовании подушки 38 безопасности пассажира, контактирующей с туловищем 50 и головой 52 пассажира, и отдельной коленной подушки 58 безопасности. При дальнейшем сравнении видно, что благодаря подобной конфигурации встроенной подушки 68 безопасности, соответствующей полезной модели, нижняя выступающая часть 74 надувается после надувания основной части 72 подушки безопасности. Вследствие этого, изначально туловище 50 и голова 52 пассажира 22 находятся в зафиксированном положении, а нижние конечности пассажира 22 начинают перемещаться вперед по инерции. После этого нижняя выступающая часть 74 раскрывается и вступает в контакт с коленями 62 пассажира 22. Соответственно, как показано на Фиг. 5-6, начальная нагрузка, действующая на бедра 64 пассажира во время столкновения, изменяется таким образом, что сначала бедра 64 напрягаются, затем бедра 64 сжимаются, при этом пиковая нагрузка на бедра 64 меньше, чем нагрузка, создаваемая подушкой 38 безопасности пассажира, контактирующей с туловищем 50 и головой 52 пассажира, и отдельной коленной подушкой 58 безопасности, однако в данном случае не происходит увеличения стоимости и сложности конструкции в отличие от варианта с установкой отдельной коленной подушки 58 безопасности.
Таким образом, в настоящем документе рассмотрен бюджетный способ использования подушки в системе безопасности для создания сил, ограничивающих перемещение пассажира 22 транспортного средства при столкновении транспортного средства 10, движущегося с высокой скоростью, с передним жестким препятствием или другой конструкцией, находящейся перед транспортным средством 10, что позволяет обеспечить защиту пассажира 22 от удара о внутренние компоненты транспортного средства 10, как было сказано выше. На практике встроенная подушка 68 безопасности находится в пассажирском салоне 12 с сиденьем 14, расположенным по направлению движения, на котором сидит пассажир 22, а также приборной панелью 16, расположенной перед и направленной в сторону переднего сиденья 14, при этом приборная панель 16 имеет верхнюю часть 40 и нижнюю часть 60. Встроенная подушка 68 безопасности имеет основную часть 72 подушки безопасности, которая в предпочтительном варианте формирует камеру примерно сферической формы, а нижняя выступающая часть 74 формирует камеру примерно прямоугольной формы, зависимую от основной части 72 подушки безопасности. Датчик 42 обнаружения столкновения, установленный в транспортном средстве 10, генерирует сигнал о лобовом столкновении непосредственно с передней частью транспортного средства 10 и выдает сигнал на контроллер 44. Нагнетательный насос 46 функционально соединен с встроенной подушкой 68 безопасности, которая управляется с помощью электрического привода для надувания встроенной подушки 68 безопасности газом, когда контроллер 44 обнаруживает превышение заранее установленного уровня серьезности лобового столкновения транспортного средства 10. Основная часть 72 подушки безопасности надувается таким образом, чтобы контактировать с туловищем 50 и головой 52 пассажира 22, создавая силы, ограничивающие перемещение пассажира 22, при этом нижняя выступающая часть 74 надувается таким образом, чтобы действовать на колени 62 пассажира 22, уменьшая силу, с которой бедра давят на колени 62 пассажира 22 и которая возникает во время столкновения при их контакте с нижней частью 60 приборной панели 16.
В соответствии с полезной моделью встроенная подушка 68 безопасности обеспечивает равномерную фиксацию туловища 50, головы 52 и коленей 62 пассажира. Кроме того, встроенная подушка 68 безопасности имеет преимущество, которое заключается в использовании единого модуля для защиты туловища 50, головы 52 и нижних конечностей пассажира. Встроенная подушка безопасности при лобовом столкновении, описанная в настоящем документе, имеет небольшой вес, занимает мало места и основана на надежной технологии использования нагнетательного насоса. Кроме того, описанная система пассивной безопасности транспортного средства при лобовом столкновении не увеличивает стоимость, сложность и вес, что отличает ее от отдельной коленной подушки безопасности. Например, отсутствует необходимость в использовании конструкционной стали для крепления коленной подушки 58 безопасности к приборной панели 16 и обеспечения соответствующего усиления, а также резервного контура датчика для отдельной коленной подушки 58 безопасности.
Следует понимать, что в описанную выше конструкцию могут быть внесены различные вариации и модификации без отступления от сущности полезной модели и что сущность полезной модели определена следующей формулой, если явно не указано иное.