Способ повышения пассивной безопасности пассажира транспортного средства
METHOD TO IMPROVE PASSIVE SAFETY OF VEHICLE PASSENGER

Изобретение относится к области обеспечения пассивной безопасности пассажиров транспортных средств в случае дорожно-транспортных происшествий /ДТП/.
Известны способы повышения пассивной безопасности пассажиров транспортного средства, заключающиеся в применении ремней безопасности с аварийно-запирающими устройствами, закрепленными на жесткой раме сиденья, а также со специальными натяжителями, установленными на боковине кузова, обеспечивающими возможность регулировки заданного тягового усилия /см., например, системы пассивной безопасности http://xendai-getz.narod.ru/xhtml/x18html, стр. 1, 2 [1]; Организация и безопасность дорожного движения: Учебн. для вузов /В.И. Коноплянко. - М.: Высш. шк., 2007, стр. 132-135 [2]/.
Недостатками известных способов является низкая эффективность обеспечения безопасности пассажиров при ДТП вследствие возможности получения при значительных инерционных перегрузках под воздействием ремней безопасности тяжелых травм грудной клетки, живота и т.п., часто приводящих к летальному исходу.
Известны также способы повышения безопасности пассажиров при ДТП, заключающиеся либо в использовании устройств для фиксации пассажира с помощью охватывающего его в зоне плеч и бедер поворотных дуг и упоров /см., например, патент РФ на изобретение №2236273, кл. А63G 7/00, 21/00, 2002 [3]/, либо в размещении снаружи и внутри в салоне транспортного средства прочных надувных оболочек, образующих защитную капсулу в форме замкнутого каркаса, соединенных с автономными источниками газа и системой управления и снабженных предохранительными клапанами, амортизирующими полотнищами из гофрированной ленты /см., например, патент РФ на изобретение №2299820, кл. В60R 21/16, 2005 [4]; патент РФ на изобретение №2301160, кл. В60R 21/16, 21/23, 2006 [5]/, либо в применении надуваемых с помощью газогенератора по сигналу датчиков воздушных мешков, сложенных в исходном состоянии и закрытых прикрывающими элементами, освобождающими отверстия для развертывания мешков с охватом ими определенных частей тела пассажира в рабочем состоянии по сигналу вышеуказанных датчиков /см. патент РФ на изобретение №2178365, кл. В60R 21/20, 1997 [6]/.
Недостатками известных способов является предельное усложнение устройств для их реализации с одновременным раздуванием габаритов и снижением эстетических характеристик.
Кроме того, известны способы повышения пассивной безопасности пассажира транспортного средства, заключающиеся в размещении в наиболее травмоопасных при ДТП зонах салона надувных подушек безопасности /пневмоподушек/, в частности фронтальных, боковых, шторок и т.п., сообщаемых с источником сжатого газа, связанным с датчиком столкновения через пиротехническое устройство с газообразующим составом и воспламеняющим электрозапалом, и выполненных из синтетической ткани с возможностью выскакивания при взрыве из раскрываемого полиуретанового чехла /см., например, патент США №3733088, кл. 280-150, опубл. 1976 [7]; патент США №3861710, кл. 280-150, опубл. 1978 [8]; а.с. СССР №948717, кл. В60R 21/08, 1980 [9]; [1], стр. 10; [2] - стр. 135, 136; Иванов A.M. и др. Основы конструкций современного автомобиля /Учебник для втузов. Из-во "За рулем", 2012, стр. 304 [10]; патент РФ на полезную модель №76299, кл. В60N 2/58, 2007 [11]/.
Недостатками известных способов является предельная сложность реализующих их устройств и раздувание габаритов, сравнительно низкая эффективность повышения безопасности вследствие опасности применения пиротехнических устройств как для пассажиров, так и для процесса управляемости транспортным средством, значительная вероятность получения травм при взрывном раскрытии подушек безопасности, необходимости затрат времени на их надувание, значительное число отзываемых машин иностранных фирм из-за дефектов подушек безопасности, их самопроизвольного срабатывания с травмированием пассажиров и провокацией аварийных ситуаций.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ повышения пассивной безопасности пассажиров, заключающийся в совместном использовании для повышения безопасности пассажиров ремней безопасности, закрепленных на жесткой раме кресла, и фронтальной надувной подушки безопасности /пневмоподушки/, встроенной в спинку расположенного спереди кресла, снабженного установленными на жесткой раме эластичными упругими подушками сиденья и спинки, и релейно выходящей из открытой полости в тыльной стороне спинки кресла навстречу сидящему сзади пассажиру в момент совершения ДТП под действием на транспортное средство заданной по величине инерционной ударной перегрузки до введения их в силовой контакт с последующей силовой фиксацией пассажира в кресле, для чего пневмоподушку соединяют с источником сжатого газа, связанным с датчиком столкновений через пиротехническое устройство /см. Семенов И.А. Учебник по устройству легкового автомобиля. - М., ООО, "Мир"Авто-книг", 2013, стр 68, 69 [12]/, и принятый за прототип.
Недостатками способа-прототипа является предельное усложнение устройства для реализации способа и раздувание его габаритов, низкая эффективность повышения безопасности из-за непредсказуемости поведения пиротехнических устройств и источников сжатого газа, значительной вероятности получения травм при взрывном раскрытии подушек безопасности, необходимости затраты некоторого времени на надувание пневмоподушек. Попытки же использования для введения в контакт с пассажиром в момент совершения ДТП уже готовых к работе и заранее надутых пневмоподушек либо просто мягких эластичных подушек сопряжены с необходимостью выделения специального пространства перед пассажиром и, соответственно, с раздуванием объема салона.
Сущность изобретения заключается в создании принципиально нового способа защиты, позволяющего динамически гасить инерционное смещение пассажира при ДТП и осуществлять его мягкую фиксацию за счет освобождения от закрепления в момент удара и осуществления встречного движению пассажира релейного смещения упругой эластичной подушки спинки расположенного спереди пассажира кресла, что обеспечит за счет расширения функций уже имеющейся подушки спинки возможность исключения применения специальной пневмоподушки с взрывным раскрытием в момент совершения ДТП.
Технический результат - резкое упрощение конструкции для реализации способа и увеличение 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 известном способе повышения пассивной безопасности пассажира транспортного средства, включающем совместное использование ремней безопасности, закрепленных на жесткой раме кресла, и фронтальной подушки безопасности, встроенной в спинку расположенного спереди кресла, снабженного установленными на раме упругими эластичными подушками сиденья и спинки, особенность заключается в том, что подушку спинки расположенного спереди кресла используют в качестве подушки безопасности сидящего сзади пассажира, для чего обеспечивают данной подушке возможность ее автоматического освобождения от фиксации в жесткой раме кресла с помощью инерционных элементов, срабатывающих под действием заданной по величине ударной перегрузки в момент совершения ДТП, одновременно с помощью смонтированного на раме упругого приводного механизма осуществляют релейное перемещение подушки спинки навстречу сидящему сзади пассажиру до введения их во взаимный силовой контакт с последующим динамическим гашением инерционного перемещения пассажира.
Сущность изобретения поясняется чертежами устройства для реализации предлагаемого способа, где на фиг. 1 схематично на общем виде показано переднее кресло 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; на фиг. 3 - вид на спинку кресла сбоку после срабатывания подушки спинки при ДТП /пунктиром показано исходное положение подушки спинки до срабатывания/.
Устройство для реализации предлагаемого способа повышения пассивной безопасности пассажира транспортного средства, имеющего салон с расположенными рядами друг за другом пассажирскими креслами, включает одно из кресел 1, содержащее жесткую раму 2, снабженную стационарно установленной на ней упругой эластичной подушкой 3 сиденья и также упругой эластичной подушкой 4 спинки, объединенной с подголовником, обладающей способностью изменения своего пространственного положения в момент удара при ДТП и непосредственно под действием этого удара. Подушки 3, 4 могут быть выполнены из специальной воздухонепроницаемой синтетической ткани и заранее надуты воздухом либо выполнены из вязко-упругого эластичного пористого материала, например из газонаполненной пластмассы с сообщающимися порами типа поролона. При этом подушка 4 согласно предлагаемому способу совмещает две функции: во-первых, она может быть использована в своем исходном состоянии при эксплуатации транспортного средства в нормальных режимах по своему обычному назначению, а именно - повышению комфортности сидящего в данном кресле пассажира, а во-вторых, - в экстремальных режимах в качестве подушки безопасности в момент совершения ДТП для пассажира, сидящего в кресле позади показанного. С этой целью в устройстве обеспечена возможность в момент совершения ДТП типа лобового фронтального столкновения автоматического освобождения подушки 4 от ее фиксации в жесткой кольцевой и охватывающей ее раме 2 и последующего релейного перемещения подушки 4 назад навстречу пассажиру, сидящему сзади. Для автоматического освобождения подушки 4 ее фиксаторы в исходном состоянии внутри рамы 2 выполнены в виде инерционных элементов, каждый из которых состоит из цилиндрической массы 5, свободно введенной в глухое отверстие 6 в раме 2, выступающей внешним торцом наружу из данного отверстия 6, и прикрепленной к дну отверстия 6 с помощью витой цилиндрической пружины 7. При этом отверстия 6 расположены в горизонтальной плоскости и их продольные оси образуют острый угол с продольной осью транспортного средства в направлении его движения. Всего устройство снабжено двумя парами инерционных элементов 5, 6, 7 в раме 2 по бокам подушки 4 с ее верхнего и нижнего краев. Для последующего после освобождения релейного перемещения подушки 4 назад последняя охвачена по всему своему периметру с боков, а также снизу и сверху замкнутым кольцевым гофрированным элементом 8 в форме полой прямоугольной призмы из упругой жесткой резины типа прямоугольного сильфона. В исходном состоянии сильфон 8 сжат, его гофры прижаты друг к другу /см. фиг. 2/, передний край его боковой поверхности прикреплен /приклеен/ по всему наружному контуру сильфона 8 к внутренней поверхности рамы 2, а задний край боковой поверхности прикреплен по всему внутреннему контуру сильфона 8 к подушке 4. При этом внутренний торец сильфона 8 уперт в выступающие внутрь рамы 2 торцы массы 5, не давая сильфону 8 возможности разжаться. Таким образом, исходно сжатый сильфон 8, зафиксированный с помощью выступающих масс 5, представляет собой упругий приводной механизм релейного перемещения подушки 4 спинки навстречу сидящему сзади пассажиру в момент совершения ДТП.
Реализация предлагаемого способа с помощью описанного выше устройства осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии устройства /см. фиг. 1 и фиг. 2/ при нормальных условиях эксплуатации транспортного средства подушка 4 спинки кресла зафиксирована инерционными элементами 5, 6, 7 в раме 2 и выполняет свои обычные функции комфортного размещения пассажира в данном кресле. В момент совершения ДТП, например фронтального лобового удара, пассажир в данном кресле 1 по инерции уйдет вперед, удерживаясь не показанными на фиг. 1 ремнями безопасности, прикрепленными к нижней части в зоне сиденья рамы 2. При достижении ударной перегрузкой при ДТП заранее заданной величины массы 5 инерционных элементов, сжимая пружины 7, полностью погружаются в отверстия 6 и освобождают упругий сильфон 8, при этом последний релейно разжимается /см. фиг. 3/ и осуществляет релейное перемещение подушки 4 назад - навстречу пассажиру, сидящему в расположенном сзади кресле. Последний, также по инерции удерживаемый своими ремнями безопасности, двигается навстречу данной подушке 4. В результате ударного силового контакта между ними осуществляется эффект мягкого динамического гашения инерционного движения пассажира. Очевидно, что таким образом подушка 4 спинки каждого спереди расположенного кресла 1 гасит инерционное перемещение пассажира расположенного за ним кресла. При этом движущейся назад подушке 4 уже нет необходимости осуществлять контакт со спиной "своего" пассажира, так как во время удара при ДТП он по инерции уходит вперед и удерживается ремнями безопасности и подушкой 4 спереди от него расположенного кресла 1.
По мнению заявителя, предлагаемый способ повышения безопасности отличается принципиальной новизной, довольно оригинален и позволяет придать подушке 4 спинки кресла 1 неожиданные, несвойственные ей функции в известных устройствах. Именно это отличие позволяет в принципе исключить пневмоподушки с их взрывным характером срабатывания, сводящим практически на нет весь эффект повышения безопасности пассажира с помощью пневмоподушек. Постоянная времени срабатывания при ДТП в предложенном способе гораздо ниже известных, требующих в любом случае времени на взрывное надувание, даже учитывая взрывной характер данного процесса. Устройство для реализации предлагаемого способа чрезвычайно просто, позволяет исключить все пиротехнические узлы, компактно, так как позволяет вписаться в габариты известных кресел. Использование уже заранее готовых к работе подушек имеет значительную целесообразность только при реализации предлагаемого способа, то есть в случае совмещения функций подушек. В противном случае может при использовании уже заранее надутых подушек и т.п. возникнуть ряд серьезных проблем. Очень важно, что для изготовления подушек здесь можно использовать новейшие технологии, применять самые современные упруго-пластические элементы, обеспечивающие многократно более значительное поглощение кинетической энергии удара по сравнению с пневмоподушками.