Энергопоглощающее кресло транспортного средства
ENERGY-ABSORBING VEHICLE SEAT

Изобретение относится к оборудованию салонов транспортных средств, обеспечивающему максимальную безопасность при сложных режимах эксплуатации.
Известны классические кресла транспортных средств для пассажиров в поездах, автобусах, автомобилях, самолетах и т.п., имеющие установленный на раме каркас и закрепленные на нем сиденье с боковинами, спинку и подголовник /см., например, патент РФ на полезную модель №71258, кл. A63B 23/04, 2007 [1]/.
Недостатками известных конструкций является предельно низкая безопасность пассажиров при сложных режимах эксплуатации транспортных средств вследствие малого энергопоглощения и низких виброударозащитных и амортизирующих характеристик.
Известны также энергопоглощающие кресла транспортных средств, включающие каркасы для закрепления сиденья с боковинами и спинки с вертикальными стойками, установленные на раме с помощью виброзащитной упругой подвески, выполненной либо в виде несущей и подвесной опор с корректором жесткости, состоящих из соединенных заданным образом с возможностью относительных угловых и линейных перемещений отрезков стального троса /см., например, патент РФ на полезную модель №76297, кл. B60N 2/50, 2006 [2]/, либо в виде системы ползунов и амортизаторов, подвижно установленных на вертикальных направляющих и поворотной платформе и связанных с сиденьем и спинкой посредством шарнирных узлов в виде вилок с раздвижными тягами /см. патент РФ на изобретение №2270138, кл. B64D 25/04, B60N 2/50, 2006 [3]/.
Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкции, значительные габариты, низкая технологичность и, как следствие, узкие возможности применения, ограниченные транспортными средствами специального назначения.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является энергопоглощающее транспортное кресло, состоящее из сиденья, спинки и боковин, установленных с помощью жестких стержневых прямоугольных каркасов на раме с образованием упругих амортизационных опорных поверхностей для пользователя креслом посредством крепления рамы к кузову транспортного средства с помощью ременных растяжек натяжного типа и поглотителей энергии ударной нагрузки при одновременном использовании ремней безопасности для удержания в кресле пользователя и элементов повышенного трения, имеющих возможность проскальзывания относительно друг друга под действием нагрузки /см. патент РФ на полезную модель №92390, кл. B69N 2/42, 2006 [4]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции, обусловленная принципиальной сложностью виброудароизоляции рамы от кузова, наличием поглотителей энергии ударной нагрузки с необратимо разрушающимися элементами, пар повышенных сил трения с возможностью взаимного проскальзывания и т.д., значительные габариты, низкая технологичность, обуславливающие узкие возможности устройства, ограниченные транспортными средствами специального назначения с особо сложными механическими условиями эксплуатации в режимах интенсивных вибраций, мощных ударных воздействий и т.п.
Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой, компактной и универсальной конструкции кресла транспортного средства, обладающего высокими амортизационными и энергопоглощающими свойствами и способностью эффективной виброудароизоляции пользователя от внешних механических воздействий за счет использования в качестве элементов упругой подвески пользователя в кресле специальных магнитоупругих эластичных материалов с особыми механическими, физическими и электромагнитными свойствами.
Технический результат - упрощение конструкции кресла и уменьшение его габаритов, расширение функциональных возможностей и областей применения.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном энергопоглощающем кресле транспортного средства, включающем закрепленные на раме в виде единого жесткого модуля стержневые прямоугольные каркасы для установки на них упругих амортизирующих опорных поверхностей сиденья, спинки и боковин, особенность заключается в том, что боковые стороны прямоугольных каркасов для сиденья и спинки выполнены в виде стержневых постоянных магнитов круглого поперечного сечения, а упругие амортизирующие опорные поверхности сиденья и спинки представляют собой средние участки цилиндрических рулонов из ферромагнитной ткани, навернутых своими крайними участками одновременно на расположенные напротив друг друга стержневые постоянные магниты соответственно сиденья и спинки с образованием боковин, при этом кресло имеет охватывающие сиденье и спинку съемные ленточные ограничители перемещений пользователя, снабженные установочными магнитными фиксаторами на крайних свернутых участках рулонов и силовыми пряжками с защелками снаружи средних участков рулонов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображено предлагаемое энергопоглощающее кресло на общем виде.
Энергопоглощающее кресло включает закрепленные на раме 1 в виде единого жесткого модуля стержневые прямоугольные каркасы 2 и 3 для установки на них упругих амортизирующих опорных поверхностей сиденья 4, спинки 5 и боковин 6, 7. При этом боковые стороны прямоугольных каркасов 2 и 3 для сиденья 4 и спинки 5 выполнены в виде стержневых постоянных магнитов 8 и 9 круглого поперечного сечения, а упругие амортизирующие опорные поверхности сиденья 4 и спинки 5 представляют собой средние участки цилиндрических рулонов из ферромагнитной ткани, навернутых своими крайними участками 6 и 7 одновременно на расположенные напротив друг друга стержневые постоянные магниты 8 и 9 соответственно сиденья 4 и спинки 5. Данные крайние участки 6 и 7 рулонов в предлагаемой конструкции выполняют функцию боковин, ограничивающих боковые перемещения пользователя креслом /на чертеже пользователь не показан/ в области его таза /участки 6/ и области верхней части туловища /участки 7/. Кресло имеет охватывающие сиденье 4 с боковинами 6 и и спинки 5 с боковинами 7 съемные ленточные ограничители соответственно 10 и 11 перемещений пользователя, снабженные установочными магнитными фиксаторами 12, 13 ограничителей 10, 11 соответственно на крайних свернутых участках 6 и 7 рулонов и силовыми пряжками 14,15 с защелками снаружи средних участков 4 и 5 рулонов. Магнитные фиксаторы 12 и 13 обеспечивают просто удержание съемных кольцевых ленточных ограничителей 19, 11 на боковинах 6 и 7 при отсутствии пользователя креслом, то есть в готовом к работе состоянии без значительной силовой нагрузки. Пряжки 14, 15 с защелками /последние не показаны/, закрепленные на концах ленточных ограничителей 10, 11, выполняют силовые функции по удержанию пользователя креслом при его перемещении по удалению от опорных поверхностей. Материалы из ферромагнитной ткани, применяемой для изготовления в предлагаемом устройстве сидений 4, 6 и спинок 5, 7, в настоящее время широко распространены /см., например, патент РФ на изобретение №2284596 "Ферромагнитная ткань", 2004 [5], патент РФ на изобретение №2284598 "Магнитомягкая ткань", 2004 [6], патент РФ на изобретение "Высококоэрцитивная ткань", №2284597, 2004 г. [7]/. Процесс изготовления стержней 8, 9 из магнитотвердой стали и их намагничивания, то есть изготовления стержневых постоянных магнитов, также хорошо известен и практически отработан. Механическое соединение постоянных магнитов 8, 9 /боковых сторон прямоугольных каркасов 2, 3/ со смежными сторонами осуществляется путем силовой запрессовки осевых выступов на вышеуказанных сторонах 8, 9 в осевые углубления на примыкающих торцах с одновременной клеевой фиксацией. Магнитные фиксаторы 12, 13 выполнены в виде участков эластичных постоянных магнитов /см., например, А.Г. Алексеев, А.Е. Корнеев "Эластичные магнитные материалы", М.: "Химия", 1976 [8]/, приклеенных к ленточным ограничителям 10, 11, изготовленным из специальной прочной ткани, применяемой для изготовления ремней безопасности. Предварительно следует пояснить, что при попытке наворачивания ферромагнитной ткани в рулоны 6, 7 вокруг стержневых постоянных магнитов в 8, 9 возникают магнитные силы, которые стремяться максимально плотно свернуть рулоны, то есть по возможности максимально уменьшить магнитное сопротивление. Естественно, что, наоборот, при свернутых рулонах 6, 7 магнитные силы максимально возможно препятствуют развороту ферромагнитной ткани, причем с увеличивающейся силой по мере убывания числа свернутых слоев ткани.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
При мощных механических ударных воздействиях на транспортное средство в результате взрыва, столкновения транспортного средства с препятствием или другим транспортным средством и т.п. предлагаемое кресло позволяет амортизировать удар, изолировать пользователя креслом от источника удара и эффективно поглотить энергию удара, преобразовав ее в потенциальную энергию магнитных и упругих сил, а также обеспечивая диссипацию /рассеяние/ энергии удара. Например, при движении пользователя сиденьем под действием сил инерции при ударе назад происходит его упор спиной в опорную поверхность 5 спинки 3, сопровождающийся его совместным движением вместе со спинкой 3 назад с частичным раскручиванием свернутых рулонов 7 из ферромагнитной ткани. Такое раскручивание с преодолением сил магнитного сопротивления слоев скрученных рулонов относительно друг друга, а также сил магнитного взаимодействия и сил сухого трения при значительных нормальных давлениях всего рулона 7 с постоянным магнитом 9, на который он навернут, приводит к активному гашению энергии удара. При этом возможность некоторой раскрутки рулонов 7 с нарастанием сил магнитного взаимодействия слоев рулона 7 с магнитом 9 по мере раскрутки, то есть нелинейным увеличением сил магнитного взаимодействия, позволяет избежать пользователю сиденьем опасности получения тяжелых травм со стороны кресла при мощных ударах, характерных для обычных ремней безопасности в транспортных средствах, не оснащенных специальными сложными устройствами для плавного опускания /"просадки"/ ремня безопасности в течение времени удара. При движении пользователя креслом по инерции вперед, например при встречном лобовом столкновении, ленточный ограничитель 11 ведет себя аналогично обычным ремням безопасности транспортного средства. Однако за счет кольцевого охвата ограничителем 11 рулонов 7 их механическое взаимодействие совместно с магнитным взаимодействием за счет магнитных фиксаторов 13 вызывает при значительных осевых нагрузках на ограничители 11 разворот как слоев рулонов 7 относительно друг друга, так и силовой проворот рулонов 7 относительно постоянных магнитов 9 с преодолением как сил трения, так и сил магнитного взаимодействия, причем /см. выше/ некоторая просадка ограничителя 11 вперед автоматически устраняет опасность получения со стороны него тяжелых травм при мощных ударах. Аналогичная картина возникает при ударных воздействиях на транспортное средство в вертикальном направлении, только в этом случае работают опорная поверхность 4 сиденья 2 с рулонами 6 из ферромагнитной ткани и ленточным ограничителем 10.
По мнению заявителя, предлагаемая конструкция кресла характеризуется существенной простотой, компактностью и высокой универсальностью при одновременно значительной эффективности гашения ударов и энергопоглощении.