PL229995B1 - Sposób uwalniania osób uwięzionych w pojeździe po wystąpieniu sytuacji awaryjnej, zintegrowany system do realizacji tego sposobu oraz sposób montażu siłownika do otwierania drzwi pojazdu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób uwalniania osób uwięzionych w pojeździe po wystąpieniu sytuacji awaryjnej, w szczególności wypadku drogowego, a także zintegrowany system do realizacji tego sposobu. Przedmiotem wynalazku jest również sposób montażu siłownika służącego do otwarcia drzwi pojazdu w sytuacji awaryjnej. Ten siłownik jest konieczny do realizacji sposobu uwalniania z pojazdu zamkniętych w nim osób oraz wchodzi w skład zintegrowanego systemu ratunkowego.

Wynalazek dotyczy w szczególności pojazdów samochodowych, zwłaszcza osobowych ze względu na ich przeważający udział w zdarzeniach drogowych, niemniej jest on także przeznaczony dla pojazdów autobusowych i ciężarowych. Wynalazek może być również zastosowany w pojazdach wodnych i powietrznych, zwłaszcza o lekkiej konstrukcji jak jachty kabinowe czy małe samoloty pasażerskie, tzw. awionetki. Poczynione wyżej założenia o polach eksploatacji wynalazku nie wykluczają możliwości jego zastosowania w pojazdach specjalnych.

Podjęto wiele prób rozwiązania problemu uwalniania osób znajdujących się w pojazdach w nagłych przypadkach. W transporcie cywilnym kluczową rolę gra szybkie uwolnienie się z zapiętych pasów bezpieczeństwa. Gdy osoba znajdująca się w pojeździe jest w stanie poruszać się samodzielnie, a nie jest już krępowana pasami bezpieczeństwa, może próbować wydostać się z pojazdu nawet wtedy, gdy drzwi są zablokowane, np. przez otwór okienny. Oczywiście samodzielne wydostanie się z pojazdu osoby ciężko rannej, niedołężnej lub nieprzytomnej czy małego dziecka, nawet po zwolnieniu pasów bezpieczeństwa, zazwyczaj jest niemożliwe. W takim przypadku wyłącznie szybka pomoc osób trzecich może uratować życie osobie poszkodowanej.

W przypadku wypadku drogowego, kierowca i pasażerowie mogą mieć problemy z uwolnieniem się z pasów bezpieczeństwa i opuszczeniem rozbitego pojazdu. Zamek pasa bezpieczeństwa może się zaciąć lub nie być w zasięgu ofiary wypadku. Kontuzja po wypadku i/lub wstrząs pourazowy, szczególnie w przypadku dzieci, osób starszych lub niepełnosprawnych, mogą uniemożliwić im zwolnienie pasów. Szybkie opuszczenie pojazdu jest bardzo ważne ze względu na ryzyko pożaru, uderzenia przez inny pojazd, lub w przypadku uwięzienia w pojeździe tonącym w wodzie. Ratowanie rannych pasażerów i kierowcy jest często utrudnione przez zapięte pasy bezpieczeństwa. Ten sam problem może wystąpić, gdy wypadkowi ulega mały samolot lub szybowiec.

W polskim zgłoszeniu wynalazku P.415960 został obszernie omówiony na wielu przykładach stan techniki związany z automatycznym przecinaniem pasów bezpieczeństwa w pojazdach. Zgodnie z wynalazkiem przedstawionym w tym zgłoszeniu patentowym urządzenie do przecięcia pasa bezpieczeństwa zawiera ostrze z krawędzią tnącą, ruchome wzdłuż szczeliny ostrza w podłużnej obudowie, do przecięcia pasa umieszczonego w szczelinie pasa ukształtowanej w tejże podłużnej obudowie. Ostrze jest przyspieszane przez siłownik teleskopowy napędzany gazem, umieszczony wewnątrz komory wewnętrznej w podłużnej obudowie. Siłownik teleskopowy zawiera głowicę z co najmniej jednym generatorem ciśnienia gazu oraz współosiowe: zewnętrzną tuleję, wewnętrzną tuleję i opcjonalnie co najmniej jedną środkową tuleję, która może się przemieszczać pomiędzy zewnętrzną tuleją a wewnętrzną tuleją. Środkowe tuleje służą zmniejszeniu zarówno całkowitego ciężaru, jak i długości urządzenia do przecięcia pasa. Głowica ma otwór na przewody elektryczne, łączące co najmniej jeden generator ciśnienia z zewnętrznym sterownikiem, który analizuje dane wejściowe z różnych czujników i ewentualnie generuje sygnał zapłonu, aktywujący generator gazu, np. ładunek pirotechniczny.

Samodzielne opuszczenie pojazdu po wypadku może jednak być trudne nawet dla osoby, która nie doznała obrażeń i mimo zwolnienia pasów bezpieczeństwa: z powodu szoku, niedostatecznej siły koniecznej do otwarcia drzwi, braku narzędzia do rozbicia szyby, ograniczonej lub niewystarczającej sprawności ruchowej, braku wiedzy jak postępować w razie wypadku, a nawet kłopotów z orientacją przestrzenną w nietypowym środowisku, które stanowi wnętrze samochodu ustawionego w dużym przechyle lub na dachu.

Również systemy bezpieczeństwa montowane w samolotach, także cywilnych, w niedostatecznym stopniu zapewniają możliwość awaryjnego otwarcia drzwi.

W wielu katastrofach lotniczych piloci i pasażerowie ginęli tylko dlatego, że zablokowane drzwi uniemożliwiły szybkie wydostanie się z płonącego wraku.

Próbę zmierzenia się z problemem awaryjnego otwierania drzwi pojazdu, zwłaszcza drzwi zablokowanych na skutek wypadku samochodowego, przedstawiono w patencie PL194 447 B1 na tle obszernie omówionego stanu techniki. Zgodnie z zastrzeżonym wynalazkiem, elementem wykonawczym

PL 229 995 B1 układu otwierającego awaryjnie zamek drzwi jest siłownik pneumatyczny zasilany ciśnieniem z co najmniej dwóch ładunków pirotechnicznych. Sygnał odpalania pierwszego ładunku pirotechnicznego jest podawany do elektronicznego układu odpalania przez zespół trzech czujników, działających kolejno po sobie: czujnika zderzenia, czujnika wstrząsów lub przyśpieszeń i czujnika przechyłów. Odpalanie, w razie potrzeby, drugiego ładunku pirotechnicznego i ewentualnych kolejnych ładunków pirotechnicznych jest sterowane przez czujnik ciśnienia panującego we wnętrzu siłownika pneumatycznego. Odstęp czasowy pomiędzy kolejnymi odpaleniami ładunków jest regulowany przez układ odpalania. Powrót tłoczyska siłownika pneumatycznego w położenie wyjściowe jest realizowany przez elektrozawór, który odbiera sygnał alternatywnie od dodatkowo zamontowanych w pojeździe: czujnika ciśnienia lub czujnika drogi, czujnika temperatury lub czujnika czasowego, w zależności od kolejności wystąpienia zdarzeń powodujących wysyłanie odpowiednich sygnałów.

Siłownik pneumatyczny w rozwiązaniu według patentu PL 194 447 B1 jest małogabarytowym siłownikiem teleskopowym z kilkoma współosiowymi tulejami, podobnie jak we wspomnianym wyżej zgłoszeniu P.415960. Układ elektryczny zasilania steruje zasilaniem podstawowym z baterii prądu stałego i zasilaniem awaryjnym z małogabarytowej, zapasowej baterii prądu stałego, doładowywanej przez baterię główną. Czujnik zderzenia, czujnik wstrząsów lub przyspieszenia i czujnik przechyłów stanowią jeden układ elektryczny czujników, albo są to pojedyncze czujniki stosowane w innych układach bezpieczeństwa pojazdu, na przykład w poduszce powietrznej lub napinaczu pasa bezpieczeństwa. Siłownik pneumatyczny ma od strony otwieranych drzwi element samonastawny dostosowany do kształtu powierzchni elementu drzwiowego, przystosowany do zwolnienia mechanicznej blokady otwarcia zamka drzwi lub do uruchomienia mechanizmu otwarcia zamka. Samonastawny element powodujący otwarcie drzwi jest tak ukształtowany, żeby działając na względnie dużą powierzchnię, czyli nie punktowo, mógł odblokować mechaniczną blokadę zamka bezpośrednio lub poprzez układ dźwigni i/lub cięgien zamocowany w drzwiach, lub uruchomić mechanizm otwarcia zamka. Siłowniki pneumatyczne są usytuowane we wnętrzu wzmocnionych elementów karoserii pojazdu, np. w słupkach drzwiowych, progach lub drzwiach pojazdu.

Układ zaproponowany w patencie PL194 447 B1 jest przeznaczony przede wszystkim do otwierania drzwi w samochodach osobowych poprzez otwarcie zamków, w celu ułatwienia pasażerowi odepchnięcia już odblokowanych drzwi, układ może też sam otworzyć drzwi. Jednakże to rozwiązanie nie otwiera pasażerowi całkowicie drogi wyjścia z pojazdu, ponieważ w przypadku silnego zablokowania drzwi w wygiętej karoserii użycie jednego siłownika do jednoczesnego otwarcia zamków i wypchnięcia drzwi może nie być wystarczające, natomiast zastosowanie siłownika o zbyt dużej mocy może zwiększać ryzyko obrażeń osób znajdujących się wewnątrz pojazdu.

Trzeba również zwrócić w tym miejscu uwagę na pojazdy z drzwiami przesuwnymi, które do otwarcia wymagają znacznie większej siły niż drzwi na zawiasach. Nawet niewielka deformacja prowadnic spowodowana zdarzeniem drogowym może uniemożliwić ich otwarcie pomimo odblokowania zamka, nawet przez osobę zdrową i silną. Otworzenie zablokowanych w prowadnicach drzwi przesuwnych wymaga na ogół wyrwania ich lub wycięcia z użyciem specjalistycznych narzędzi, a to oznacza dużą stratę czasu potrzebnego na dotarcie zespołu ratownictwa technicznego.

Ponadto należy zauważyć, że ze względu na bardzo krótki czas działania, czyli wysuwania się tulei siłownika pirotechnicznego, wynoszący zaledwie kilka milisekund oraz jego impulsowe oddziaływanie na mechanizm otwierający zamek drzwi za pomocą cięgna, to rozwiązanie tylko częściowo sprawdziło się w praktyce. Powodem są luzy występujące w mechanizmie otwierania zamka drzwi oraz w samym zamku. Mechanizm otwierający zamek drzwi nie nadąża w tak krótkim czasie z otworzeniem zamka i w konsekwencji wysuwający się siłownik nieskutecznie wypycha drzwi, których zamek drzwi nie został całkowicie otworzony.

Wszystkie omówione wyżej i dotąd nierozwiązane problemy skłoniły twórców do opracowania nowego sposobu i systemu do awaryjnego uwalniania osób z pojazdów, oraz sposobu montażu siłowników służących do odchylania odblokowanych drzwi. Zaproponowano także nowy układ siłowników otwierających zamki i rygle drzwi oraz sprzężenia pomiędzy nimi.

Ponadto istnienie oddzielnych, niezsynchronizowanych układów awaryjnego przecinania pasów bezpieczeństwa i awaryjnego otwierania zamków drzwi i samych drzwi stwarza ryzyko przedwczesnego, samoistnego otwarcia drzwi po zwolnieniu blokady zamka, osoba znajdująca się w pojeździe nie jest jeszcze gotowa do jego opuszczenia, albo gdy warunki zewnętrzne nie sprzyjają opuszczeniu pojazdu lub wręcz stanowią przeciwwskazanie do ewakuacji. Może zaistnieć również odwrotna sytuacja, gdy przecięcie pasów bezpieczeństwa następuje przedwcześnie w stosunku do otwarcia zamków drzwi. Twórcy

PL 229 995 B1 wynalazku doszli do wniosku, że opracowanie zintegrowanego systemu, podejmującego decyzje o sposobie zadziałania w aktualnych, szczególnych warunkach, zwiększy szanse ratunku dla ofiar wypadków.

Istota proponowanego wynalazku polega na tym, że zintegrowany system uwalniania awaryjnego osób uwięzionych w pojazdach realizuje w sposób skoordynowany trzy oddzielne elementy: zwolnienie zamków i rygli drzwi, wypchnięcie drzwi, nawet gdyby miało się to wiązać z ich destrukcją oraz przecięcie pasów bezpieczeństwa.

W proponowanym tu wynalazku układ awaryjnego przecinania pasów bezpieczeństwa jest zintegrowany z układem awaryjnego otwierania zamków drzwi oraz z układem awaryjnego odchylania drzwi pojazdu, które wraz z innymi układami wymienionymi poniżej tworzą zintegrowany system awaryjnego uwalniania osób uwięzionych w pojeździe. Zintegrowanie polega na tym, że wszystkie funkcje i działania systemu zintegrowanego są ze sobą skoordynowane i pozostają pod pełną kontrolą tegoż systemu. Gdy tylko będzie dalej mowa o odchyleniu drzwi, należy przez to rozumieć ich otworzenie w stopniu uwarunkowanym ich stanem po wypadku, ale umożliwiającym ofierze wypadku opuszczenie pojazdu, albo otworzenie wymagające zniszczenia pewnych elementów, na przykład zawiasów, prowadnic, zamków, szyb itd., lub nawet zniszczenia całych drzwi. Wynalazek stosuje się również do drzwi albo pokrywy bagażnika, która może stanowić dla uwięzionych osób dodatkową drogę ewakuacji, lub drogę dotarcia ratowników do wnętrza pojazdu.

System w sposób autonomiczny i bez ingerencji ze strony użytkownika podejmuje konkretne decyzje, osobno w stosunku do każdej osoby znajdującej się w pojeździe. Przykładowo, gdy pojazd ustawił się podwoziem do góry a pasażerem jest małe dziecko zapięte w specjalnym foteliku, system nie zarządzi przecięcia pasów zabezpieczających fotelik. W przypadku przecięcia pasów bez asysty osoby dorosłej dziecko narażone byłoby na ciężki uraz przy upadku fotelika na sufit samochodu, natomiast samo nie byłoby zdolne do opuszczenia pojazdu. Dopiero sygnał ze strony osoby ratującej uaktywnia automatyczne przecięcie pasa. Jednakże w celu umożliwienia jak najszybszego dotarcia do dziecka układy odblokowania zamka i odchylenia drzwi zostają aktywowane jeden po drugim natychmiast po zatrzymaniu się pojazdu.

Zindywidualizowanie decyzji podejmowanych przez system zintegrowany odnośnie osobno każdej osoby znajdującej się w pojeździe wymaga zaopatrzenia go w odpowiedni, dodatkowy układ czujników, na przykład czujników nacisku na siedzenie i/lub oparcie fotela, zapięcia pasów itp. W przypadku braku takiego układu dodatkowych czujników lub jego niesprawności, system w sytuacji awaryjnej wykona standardowe procedury, kolejno: otwarcia zamków i rygli drzwi, wypchnięcia drzwi oraz przecięcia zapiętych pasów.

System zintegrowany zawiera centralną jednostkę zarządzającą, do której jest podłączony zespół czujników, w szczególności czujniki zderzeniowe, przeciążeniowe, czujniki aktywacji poduszek powietrznych, zapięcia i napięcia pasów bezpieczeństwa, czujniki prędkości, przesunięcia, przechylenia, temperatury, ciśnienia powietrza, w tym czujniki ciśnienia w ogumieniu, kamery, detektory wody, odbiorniki pozycjonowania satelitarnego i inne.

Ponadto do wejść centralnej jednostki zarządzającej przyłączone są przyciski i/lub przełączniki ręczne umieszczone wewnątrz pojazdu, umożliwiające aktywowanie konkretnych funkcji systemu zintegrowanego, np. funkcję przecięcia pasa zabezpieczającego fotelik z małym dzieckiem, jak w omówionym powyżej przykładzie z pojazdem przewróconym na dach. Te przyciski i przełączniki mogą być zamontowane na elementach wyposażenia dodatkowego, na przykład na foteliku małego dziecka, zgodnie ze standardem wymaganym przez system zintegrowany.

Do centralnej jednostki zarządzającej jest również przyłączone za pomocą przewodów gniazdo wejścia i wyjścia, służące do podłączenia komputera serwisowego.

Wszystkie sygnały wejściowe są dostarczane do centralnej jednostki zarządzającej drogą przewodową, w celu zabezpieczenia systemu przed odebraniem przypadkowych sygnałów radiowych, niepochodzących od czujników systemowych, albo sygnałów emitowanych w celu włamania się do systemu i przejęcia nad nim kontroli przez osobę nieuprawnioną. Jednakże nie stanowi to ograniczenia wynalazku, gdyż wszystkie sygnały wejściowe i wyjściowe mogą być przesyłane w proponowanym systemie zintegrowanym zarówno drogą przewodową, jak i bezprzewodową.

Wyjścia centralnej jednostki sterującej są połączone z urządzeniami wykonawczymi, którymi są w szczególności: układ automatycznego otwierania zamków i rygli drzwi, układ automatycznego odchylania drzwi, układ automatycznego przecinania pasów bezpieczeństwa, układ łączności bezprzewodowej, układ oświetlenia awaryjnego wnętrza pojazdu, układ pozycjonowania radiowego i inne.

PL 229 995 B1

Centralna jednostka zarządzająca przetwarza dane otrzymywane z czujników i na podstawie algorytmu zapisanego w układzie pamięci stałej generuje sygnały sterujące, przekazywane do urządzeń wykonawczych, np. sygnały inicjujące mechanizmy automatycznego przecinania pasów bezpieczeństwa, sygnały inicjujące mechanizmy automatycznego otwierania zamków drzwi lub sygnały inicjujące mechanizmy automatycznego odchylania drzwi. Mogą być również generowane sygnały powiadamiania o zaistniałym zdarzeniu, które wraz z danymi określającymi aktualny status pojazdu, w tym jego współrzędne, po ewentualnym zaszyfrowaniu zostają przesłane do układu łączności bezprzewodowej w celu przesłania drogą radiową do dyspozytorni i/lub odpowiednich służb.

Jednostka zarządzająca i inne podzespoły elektroniczne są zasilane ze źródła napięcia stałego, korzystnie wyposażonego w rezerwowe źródło napięcia. W podstawowej wersji źródłem napięcia stałego jest akumulator montowany standardowo w pojeździe, ale może to być źródło dedykowane wyłącznie na potrzeby systemu zintegrowanego. Rezerwowe źródło umieszcza się w bezpośrednim sąsiedztwie centralnej jednostki zarządzającej w celu zminimalizowania ryzyka odcięcia jej od źródła zasilania. Zaleca się, żeby źródło rezerwowe było stale lub okresowo doładowywane z głównego źródła napięcia.

Zaproponowano w niniejszym wynalazku nowy układ awaryjnego otwierania drzwi, który składa się z dwóch wyspecjalizowanych układów: pierwszy jest przeznaczony do otwarcia zamków lub rygli drzwi, a drugi układ uaktywnia się po zadziałaniu pierwszego i powoduje wypchnięcie odryglowanych drzwi. Działanie obydwu układów, podobnie jak działanie układu przecinania pasów bezpieczeństwa, oparte jest na siłownikach pirotechnicznych, pneumatycznych lub elektrycznych. Ilekroć w dalszym ciągu będzie mowa o siłowniku, należy przez to rozumieć dowolny spośród wymienionych rodzajów siłowników.

Funkcję pierwszego układu otwarcia zamków lub rygli drzwi realizuje co najmniej jeden pierwszy siłownik o małej mocy, umieszczony wewnątrz drzwi lub na drzwiach wewnątrz pojazdu. Jest on połączony mechanicznie z zamkiem w ten sposób, że naciska albo odciąga klamkę zamka lub cięgno, albo dźwignię w mechanizmie zamykającym lub ryglującym. Po uruchomieniu elektronicznego układu sterującego awaryjnym otwieraniem drzwi pojazdu podaje on najpierw sygnał do każdego pierwszego siłownika, który po zadziałaniu pozostaje w pozycji wysuniętej. Siłownik nie może się cofnąć (złożyć), gdyż musi przytrzymać zamek i/lub rygle w pozycji otwarcia. W tym celu pierwsze siłowniki zostały wyposażone w elementy zabezpieczające, zapobiegające cofnięciu się elementów wykonawczych siłowników.

Należy tu podkreślić, że otwieranie zarówno zamków, jak i rygli drzwi jest istotne dla ratowania ofiar wypadku, ponieważ zamki mogą być dodatkowo zablokowane przez rygle układu blokowania otwarcia drzwi, montowanego standardowo w samochodach osobowych.

Dopiero po otwarciu zamków i/lub rygli drzwi przez pierwsze siłowniki, kolejny sygnał jest przekazywany z centralnej jednostki zarządzającej do drugich siłowników o większej mocy, odchylających drzwi. Drugie siłowniki po zadziałaniu mogą się wycofać lub, co jest zalecane, pozostać w pozycji wysuniętej, zależnie od szczególnych warunków konstrukcyjnych otwieranego elementu. Zatrzymanie drugich siłowników w pozycji wysuniętej jest również realizowane przez elementy zabezpieczające.

Do awaryjnego otworzenia rygli zamków może być w szczególności użyty małogabarytowy, wspomagający siłownik elektryczny, zawierający mały silniczek elektryczny lub elektromagnes. Taki siłownik zostaje zamontowany przy kasecie zamka lub w jej wnętrzu, podobnie jak analogiczne siłowniki montowane powszechnie w pojazdach samochodowych w centralnym zamku. Po zaistnieniu sytuacji awaryjnej układ elektroniczny przekazuje sygnał elektryczny do siłownika i najpierw zostaje otwarty zamek drzwi lub centralny zamek, jeżeli został zamknięty po rozpoczęciu jazdy. W odmianie wynalazku, w której do otwierania zamka drzwi wykorzystuje się już stosowany w pojazdach siłownik elektryczny, czyli silniczek elektryczny montowany wewnątrz kasety zamka i służący do zamykania i otwierania centralnego zamka, proponuje się jego wykorzystanie poprzez zmianę konstrukcji kasety zamka lub opcjonalnie zastosowanie dodatkowego siłownika elektrycznego, umieszczonego w kasecie zamka drzwi. Po wygenerowaniu sygnału otwarcia zamków drzwi zostaje uruchomiony siłownik, który otwiera główne rygle zamka i pozostaje w pozycji otwarcia, zapobiegając powrotowi rygli do położenia zamknięcia. Równocześnie lub z opóźnieniem, po otwarciu głównych rygli zamka lub rygli drzwi następuje przesunięcie albo wysunięcie klamki zewnętrznej i wewnętrznej drzwi albo rygli drzwi zewnętrznych i wewnętrznych, w położenie otwarcia i zablokowanie ich w tym położeniu. Taka funkcja klamki, szczególnie klamki zewnętrznej, stanowi ostrzeżenie dla osób postronnych, chcących ratować ofiary wypadku, przed zbliżaniem się do drzwi pojazdu, które będą po chwili automatycznie otwierane.

Zastosowanie siłownika otwierającego zamek i rygle drzwi zapobiega rozerwaniu zamka lub rygla, nie zostaje zniszczone zamknięcie drzwi. Jednak w sytuacji, gdy zamek lub rygle nie dają się

PL 229 995 B1 otworzyć, na przykład na skutek deformacji, drugie siłowniki o większej mocy z drugiego układu odchylającego drzwi rozerwą blokadę. Jeżeli natomiast otwieranie zamka drzwi powiedzie się i drzwi samoistnie uchylą się, zintegrowany system przerywa procedurę i nie uruchamia drugiego układu, czyli układu odchylającego drzwi. Ma to na celu zminimalizowanie zagrożeń powodowanych przez konieczność użycia siłowników o zwiększonej mocy, niezbędnych do skutecznego wypchnięcia drzwi.

Siłownik w układzie odchylającym drzwi może być mocowany bezpośrednio do otworu w karoserii lub może być schowany w specjalnej obudowie przymocowanej do otworu w karoserii.

W celu zamontowania siłowniki do odchylania drzwi mogą być wsuwane z zewnątrz do karoserii, np. słupka drzwiowego lub mogą być wsuwane od strony wewnętrznej pojazdu. Wówczas muszą być przykręcone do elementu konstrukcyjnego karoserii, a od strony wnętrza pojazdu zabezpieczone odpowiednim dekielkiem. Siłowniki powinny być umieszczone poniżej dolnej linii otworów okiennych i w progach drzwi.

Sposób montażu siłownika odchylającego drzwi polega na tym, że podstawę korpusu siłownika, czyli część zawierającą wyprowadzenie przewodów przyłączeniowych, przymocowuje się do elementu karoserii pojazdu znajdującego się od wewnętrznej strony, poprzez przykręcenie wkrętami, przynitowanie, przyklejenie lub przyspawanie. Został tu wykorzystany fakt, że powszechnie w pojazdach samochodowych zewnętrzne poszycie karoserii jest wykonane z cienkiej blachy zewnętrznej, której mała grubość wynosząca zazwyczaj pomiędzy 0,6 a 1,0 mm nie nadaje się do mocowania urządzeń pirotechnicznych. Natomiast wewnętrzne struktury, np. profile słupków drzwiowych pojazdu z mocowaniami pasów bezpieczeństwa, są wykonywane z mocnych i grubych blach, np. ze wzmocnionej stali borowej o grubości ok. 3,0 mm, które zapewniają odpowiednią wytrzymałość karoserii. Jeżeli jednak grubość lub wytrzymałość udarowa tego elementu konstrukcyjnego karoserii nie jest wystarczająca, to w odmianie sposobu montażu siłownika siłownik przykręca się do dodatkowego elementu wzmacniającego, np. płaskownika, przytwierdzonego do elementu karoserii. Dzięki temu zabiegowi oddziaływanie siłownika po wybuchu ładunku pirotechnicznego rozłoży się na większą powierzchnię elementu konstrukcyjnego karoserii i nie zdeformuje struktury stanowiącej oparcie dla siłownika.

Siłownik zawiera element blokujący go po aktywacji w pozycji wysuniętej, w celu zabezpieczenia odchylonych drzwi przed powrotem do pozycji pierwotnej, czyli przed ich ponownym zatrzaśnięciem.

Cały siłownik zostaje schowany pomiędzy blachą wewnętrzną (mocniejszą, do której został przymocowany) i blachą zewnętrzną (cieńszą), przy czym w blasze zewnętrznej wycina się otwór konieczny do wysunięcia się elementu ruchomego siłownika w celu odepchnięcia odchylanych drzwi. Ten otwór może być zamknięty zaślepką z tworzywa lub zaklejony, korzystnie z informacją zawierającą ostrzeżenie o znajdującym się za zaślepką siłowniku pirotechnicznym. Mocowanie zaślepki nie może stanowić bariery mechanicznej dla siłownika po jego aktywacji.

Drugi etap sposobu montażu siłownika polega na tym, że na jego ruchomej (wysuwanej) części umieszcza się nakładkę o średnicy mniejszej lub równej średnicy otworu w zewnętrznej stronie słupka lub blasze karoserii. Ta nakładka na części wysuwanej siłownika służy wyeliminowaniu punktowego działania siłownika, w celu uniknięcia zdeformowania lub zniszczenia wypychanego elementu. Z kolei od wewnętrznej strony drzwi, naprzeciwko otworu w blasze zewnętrznej karoserii (przy zamkniętych drzwiach) umieszcza się wzmocnienie w postaci nakładki drzwiowej, odbierającej siłę uderzenia nakładki znajdującej się na wysuwanym elemencie siłownika. W zależności od szczegółów konstrukcji drzwi nakładka drzwiowa może być płaska lub klinowa. W tym drugim przypadku klinowy kształt służy skompensowaniu skosu pomiędzy elementem drzwiowym a nakładką na siłowniku, gdyż oddziaływanie siłownika po skosie mogłoby spowodować jego zsunięcie się z krawędzi drzwi i w rezultacie ich zakleszczenie zamiast odchylenia.

Nakładka drzwiowa może być stosowana przede wszystkim w już wyprodukowanych pojazdach. Alternatywnie, zwłaszcza w nowo produkowanych pojazdach, zamiast nakładki drzwiowej można zastosować wytłoczenie w blasze drzwi po ich wewnętrznej stronie. To wytłoczenie stanowi dodatkowe wzmocnienie dla drzwi. Dalsze informacje dotyczące nakładki drzwiowej odnoszą się również do wytłoczenia w blasze drzwi, zastępującego nakładkę drzwiową.

W celu przeciwdziałania zsunięciu się siłownika z nakładki drzwiowej może ona być ukształtowana z wklęsłością od strony siłownika. Nakładka drzwiowa dodatkowo niweluje punktowość oddziaływania przez siłownik i zapobiega niepożądanej deformacji odchylanego elementu. Ponadto nakładka drzwiowa likwiduje wolną przestrzeń pomiędzy drzwiami a zewnętrzną powierzchnią słupków drzwiowych, wynoszącą w różnych pojazdach od 20 mm do 50 mm. Ta wolna przestrzeń, w przypadku braku nakładki drzwiowej, powoduje niekorzystne zmniejszenie czasu oddziaływania siłownika na otwierane drzwi

PL 229 995 B1 pojazdu, co prowadzi do zmniejszenia efektywności odchylania zakleszczonych drzwi. Zastosowanie nakładki drzwiowej wydłuża czas wypychania drzwi przez siłownik i zwiększa skuteczność wynalazku.

Nakładka na ruchomej części siłownika może jednocześnie pełnić rolę zaślepki otworu w blasze karoserii. Zaleca się jednak, żeby siłownik był cały schowany pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną blachą karoserii, nakładka nie wystawała ponad powierzchnię otworu, a otwór był dodatkowo zabezpieczony naklejką pełniącą równocześnie funkcję uszczelnienia otworu.

Sposób awaryjnego uwalniania osób uwięzionych w pojeździe polega na tym, że system na bieżąco zbiera dane ze wszystkich przyłączonych do niego czujników, począwszy od zidentyfikowania miejsc zajętych w pojeździe przez pasażerów oraz identyfikacji miejsc zajętych przez foteliki dziecięce. W przypadku wystąpienia zdarzenia drogowego system ustala stan aktualny pojazdu, inicjuje otwarcie zamków i rygli drzwi, następnie inicjuje odchylenie drzwi albo ich wypchnięcie z częściowym lub całkowitym zniszczeniem, po czym inicjuje przecięcie pasów bezpieczeństwa przy siedzeniach zajętych przez pasażerów z wyjątkiem pasów zabezpieczających foteliki dziecięce. Równocześnie lub następnie system ustala współrzędne pojazdu, sporządza raport o stanie pojazdu i wysyła przekaz do wskazanych w systemie adresatów, w szczególności służb ratowniczych i/lub dyspozytora. Dodatkowo system uruchamia oświetlenie awaryjne wnętrza i na zewnętrz pojazdu oraz inne wizualne i dźwiękowe sygnały ostrzegawcze.

W celu zapewnienia bezpieczeństwa osób postronnych, będących świadkami wypadku, a chcących ratować osoby znajdujące się w pojeździe, na zewnętrznej powierzchni drzwi jest zamontowane ostrzegawcze źródło światła, np. żółta migająca dioda LED oraz napisy ostrzegające o automatycznym otwieraniu drzwi po wypadku. Napisy ostrzegawcze mogą być podświetlone lub wyświetlać się w kolorze ostrzegawczym. Alternatywnie lub dodatkowo jest emitowane głosowe ostrzeżenie o mającym nastąpić otwarciu drzwi, albo dźwiękowy sygnał ostrzegawczy, na przykład o częstotliwości rosnącej do momentu uruchomienia siłowników.

Wynalazek w przykładach wykonania pokazano schematycznie na rysunku, gdzie:

- Fig. 1 przedstawia schemat blokowy z kluczowymi elementami systemu zintegrowanego,

- Fig. 2 przedstawia układ siłowników otwierających zamki i rygle drzwi, zamontowanych wewnątrz drzwi samochodu,

- Fig. 3 przedstawia siłownik odchylający drzwi w pierwszej odmianie wykonania w stanie przed aktywacją, z nakładką drzwiową,

- Fig. 4 przedstawia siłownik odchylający drzwi w drugiej odmianie wykonania w stanie przed aktywacją, z wytłoczeniem drzwi,

- Fig. 5 przedstawia siłownik odchylający drzwi w pierwszej odmianie wykonania w stanie po aktywacji, z nakładką drzwiową, z widocznymi zatrzaskowymi elementami blokującymi,

- Fig. 6 przedstawia siłownik odchylający drzwi w drugiej odmianie wykonania w stanie po aktywacji, z wytłoczeniem drzwi, z widocznymi zatrzaskowymi elementami blokującymi,

- Fig. 7 przedstawia siłownik odchylający drzwi w drugiej odmianie wykonania w stanie przed aktywacją, z wytłoczeniem drzwi, ze sprężynowym elementem zabezpieczającym.

Pokazany schematycznie na Fig. 1 zintegrowany system do automatycznego uwalniania osób uwięzionych w pojazdach PARIS (ang.: Passengers Automatic Rescue Integrated System) zawiera centralną jednostkę zarządzającą CPU (ang.: Central Processing Unit), do której są przyłączone czujniki D1, D2, ... Dn oraz gniazdo wejścia-wyjścia S służące do podłączenia komputera serwisowego. Centralna jednostka zarządzająca CPU w razie potrzeby przekazuje odpowiednie sygnały do: układu automatycznego przecinania pasów bezpieczeństwa SBC (ang.: Safety Belt Cutter), układu automatycznego otwierania zamków i rygli drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej LOB (ang.: Lock Opener and Blocker), układu automatycznego odchylania drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej DOB (ang.: Door Opener and Blocker), oraz do układów uzupełniających: układu łączności bezprzewodowej WCS (ang.: Wireless Communication System), układu oświetlenia awaryjnego wnętrza pojazdu ILS (ang.: Interior Lighting System), układu pozycjonowania radiowego RPS (ang.: Radio Positioning System). Opcjonalnie system PARIS może obejmować np. układ oświetlenia awaryjnego zewnętrza pojazdu ELS (ang.: Exterior Lighting System), układ ostrzegania o wypadku AWS (ang.: Accident Warning System), układ ostrzegania o urządzeniach pirotechnicznych EWS (ang.: Explosives Warning System) i inne. Na rysunku Fig. 1 w celu jego uproszczenia nie pokazano układu zasilania, przycisków i przełączników, oraz innych mniej istotnych elementów.

Przekazywanie sygnałów może odbywać się drogą przewodową i bezprzewodową, aczkolwiek zaleca się, żeby ze względu na ochronę przed przypadkową lub zamierzoną ingerencją radiową

PL 229 995 B1 ze strony osób nieuprawnionych komunikacja wewnętrzna pomiędzy wszystkimi elementami systemu zintegrowanego PARIS była realizowana drogą przewodową.

W omawianym tu przykładzie wykonania zintegrowanego systemu zastosowano znany układ przecinania pasów bezpieczeństwa SBC. Natomiast pokazany schematycznie na Fig. 2 układ otwierania zamków i rygli drzwi LOB zawiera nowe rozwiązania: oddzielne dla zamków i rygli pierwsze siłowniki 19 otwierają je po aktywowaniu przez CPU, wzajemnie wspomagając swoje działanie poprzez cięgno 17. Aktywacja co najmniej jednego pierwszego siłownika 19 prowadzi do odchyle nia klamki wewnętrznej 16 i otwarcia zamka lub rygla 15 pomiędzy drzwiami 6 a otworem drzwiowym 20. Otwarcie zamków i rygli umożliwia odchylenie drzwi na zawiasach 18. Zastosowanie w układzie LOB dwóch pierwszych siłowników ma na celu zmniejszenie ryzyka uszkodzenia układu otwierania zamków w wyniku wypadku. Do skutecznego otwarcia zamków i rygli połączonych cięgnem powinno wystarczyć zadziałanie tylko jednego siłownika.

Siłownik drugi, odchylający drzwi w układzie otwierania i blokowania drzwi DOB, zostaje przykręcony wkrętami 2 do elementu konstrukcyjnego 3 karoserii, np. słupka drzwiowego, znajdującego się od strony wewnętrznej pojazdu. W takim przypadku wkręty 2 są wkręcane bezpośrednio do korpusu siłownika 4. Mocowanie siłownika może być wzmocnione za pomocą podkładki 1, usztywniającej element konstrukcyjny 3 karoserii. Przykładowo jako podkładkę 1 stosuje się płaskownik stalowy o grubości 3 mm, który należy zespolić z elementem konstrukcyjnym 3 poprzez przykręcenie, nitowanie, przyklejenie lub przyspawanie. Drugi koniec siłownika znajduje się w osi otworu 9 wykonanego w zewnętrznej powierzchni słupka drzwiowego, poszyciu lub blasze karoserii 5, co umożliwia jego swobodne wysunięcie się z otworu 9 po aktywacji siłownika i następnie odepchnięcie blachy drz wi 6.

Końcówka elementu ruchomego tj. tulei wewnętrznej 12 siłownika jest wyposażona w nakładkę 8 dopasowaną kształtem do nakładki drzwiowej 7a, umieszczonej na stałe na drzwiach 6 naprzeciwko wspomnianego wyżej otworu 9, lub do wytłoczenia 7b na powierzchni wewnętrznej drzwi 6. W zależności od konstrukcji drzwi nakładka drzwiowa 7a jest klinowa jak na Fig. 3 i 5 lub płaska. Zaleca się, żeby wytłoczenie 7b w blasze drzwi, stosowane alternatywnie do nakładki drzwiowej 7a było płaskie, jak na Fig. 4, 6 i 7.

Wszystkie siłowniki, pierwsze i drugie, są wyposażone w zapadkowy element zabezpieczający w postaci zatrzasku lub bolca 13, wysuwającego się z gniazda po wysunięciu się tulei 10, 11, 12 i blokującego jej powrót do położenia pierwotnego. Alternatywnie blokujący element zabezpieczający może mieć postać sprężystego paska 14 z blachy lub tworzywa, przymocowanego do nakładki 8 na końcu wewnętrznej tulei 12 siłownika i przylegającego do jego korpusu 4 lub - w przypadku paska dłuższego od siłownika w stanie przed aktywacją - odgiętego w łuk jak na Fig. 7. Na wolnym końcu sprężystego paska jest zaczep. Po rozciągnięciu się siłownika pasek wyprostuje się na skutek swojej sprężystości i wówczas zaczep oprze się na krawędzi pomiędzy dwiema tulejami, przez co uniemożliwi cofnięcie się tulei siłownika.

W jeszcze innej realizacji, nie pokazanej na rysunku, elementem zabezpieczającym może być mechanizm wbudowany do wnętrza wysuwanych tulei, zawierający rozpierane sprężyną zapadki, których końce wskakują do otworów lub nacięć wykonanych w sąsiadujących tulejach.

W wykonaniu testowym zamontowano siłowniki odchylające drzwi w samochodzie ford mondeo. W zewnętrznym poszyciu słupków drzwiowych wykonano otwory o średnicy umożliwiającej wsunięcie siłowników do wnętrza słupków i siłowniki przykręcono śrubami do wewnętrznych elementów konstrukcyjnych słupków. W słabszym słupku zastosowano dodatkową podkładkę wzmacniającą w postaci paska blachy stalowej o grubości 3 mm. Zastosowane siłowniki wywierały po aktywacji siłę dochodzącą do 5000 N i skutecznie odchylały zakleszczone drzwi, przy czym wewnętrzne, grube blachy słupków ugięły się w miejscu zamocowania siłowników tylko o około 3-4 mm. Szacuje się, że konstrukcja słupków wytrzyma kilkakrotnie większe siły nacisku, rzędu 15-20 kN, co stanowi dużą nadwyżkę siły potrzebnej do otwarcia zakleszczonych drzwi pojazdu samochodowego. W uzupełnieniu należy wspomnieć, że zgodnie z wynikami pomiarów wykonanych w laboratoriach koncernu Volkswagen, do otwarcia zakleszczonych drzwi kierowcy samochodu VW polo po zderzeniu z VW phaeton wystarcza siła około 500 N. Wyniki przeprowadzonych testów dowodzą, że proponowane rozwiązanie będzie skuteczne również w cięższych konstrukcjach pojazdów.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób uwalniania osób uwięzionych w pojeździe, znamienny tym, że po odebraniu z czujników (D1, D2, ... Dn) sygnałów wskazujących na wystąpienie sytuacji awaryjnej i po zatrzymaniu się pojazdu centralna jednostka zarządzająca (CPU) wysyła do układu automatycznego otwierania zamków i rygli drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej (LOB) sygnał aktywujący co najmniej jeden pierwszy siłownik (19) do odchylenia klamki wewnętrznej (16) i otwarcia zamka i/lub rygla (15) sprzężonych z klamką wewnętrzną (16) poprzez cięgno (17), następnie wysyła do układu automatycznego odchylania drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej (DOB) sygnał aktywujący co najmniej jeden drugi siłownik z korpusem (4) do odchylenia na zawiasach (18) drzwi (6) w otworze drzwiowym (20), a następnie wysyła do układu automatycznego przecinania pasów bezpieczeństwa (SBC) sygnał aktywujący co najmniej jeden siłownik do przecinania pasa bezpieczeństwa, z wyjątkiem siłownika umieszczonego przy pasie zabezpieczającym fotelik dziecięcy.
2. 2. Sposób uwalniania osób według zastrz. 1, znamienny tym, że centralna jednostka zarządzająca (CPU) ustala współrzędne pojazdu, sporządza komunikat o stanie pojazdu i wysyła poprzez układ łączności bezprzewodowej (WCS) do wskazanych w systemie adresatów, oraz korzystnie uruchamia układ oświetlenia awaryjnego wnętrza pojazdu (ILS), układ pozycjonowania radiowego (RPS), układ oświetlenia awaryjnego zewnętrza pojazdu (ELS), układ ostrzegania o wypadku (AWS) i układ ostrzegania o urządzeniach pirotechnicznych (EWS).
3. 3. Zintegrowany system (PARIS) do uwalniania osób uwięzionych w pojeździe, do realizacji sposobu określonego w zastrz. od 1 do 2, znamienny tym, że zawiera centralną jednostkę zarządzającą (CPU), do której na wejściu są przyłączone czujniki (D1, D2, ... Dn) oraz gniazdo wejścia-wyjścia (S) służące do podłączenia komputera serwisowego, a na wyjściu są przyłączone co najmniej: układ automatycznego przecinania pasów bezpieczeństwa (SBC), układ automatycznego otwierania zamków i rygli drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej (LOB) oraz układ automatycznego odchylania drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej (DOB).
4. 4. Zintegrowany system według zastrz. 3, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden spośród układów uzupełniających: układ łączności bezprzewodowej (WCS), układ oświetlenia awaryjnego wnętrza pojazdu (ILS), układ pozycjonowania radiowego (RPS), układ oświetlenia awaryjnego zewnętrza pojazdu (ELS), układ ostrzegania o wypadku (AWS), układ ostrzegania o urządzeniach pirotechnicznych (EWS).
5. 5. Zintegrowany system według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że czujniki (D1, D2, ... Dn) są wybrane spośród: czujników zderzeniowych, przeciążeniowych, czujników aktywacji poduszek powietrznych, zapięcia i napięcia pasów bezpieczeństwa, czujników prędkości, przesunięcia, przechylenia, nacisku, temperatury, ciśnienia powietrza, czujników ciśnienia w ogumieniu, kamer, detektorów wody, odbiorników pozycjonowania satelitarnego.
6. 6. Zintegrowany system według któregokolwiek spośród zastrz. od 3 do 5, znamienny tym, że do centralnej jednostki zarządzającej (CPU) są przyłączone ręczne przyciski i/lub przełączniki sterujące, umieszczone wewnątrz pojazdu, do aktywowania zadanych funkcji systemu zintegrowanego, w szczególności do zwolnienia pasa zabezpieczającego fotelik dziecięcy.
7. 7. Zintegrowany system według któregokolwiek spośród zastrz. od 3 do 6, znamienny tym, że zawiera główne źródło zasilania, korzystnie źródło napięcia stałego oraz rezerwowe źródło zasilania napięciem stałym, korzystnie zasilane stale lub okresowo z głównego źródła zasilania.
8. 8. Zintegrowany system według któregokolwiek spośród zastrz. od 3 do 7, znamienny tym, że układ automatycznego otwierania zamków i rygli drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej (LOB) zawiera co najmniej jeden pierwszy siłownik (19), którego aktywacja prowadzi do odchylenia klamki wewnętrznej (16) i otwarcia sprzężonych z klamką wewnętrzną (16) poprzez cięgno (17) zamka i/lub rygla (15) pomiędzy drzwiami (6) a otworem drzwiowym (20).
9. 9. Zintegrowany system według któregokolwiek spośród zastrz. od 3 do 8, znamienny tym, że układ automatycznego odchylania drzwi i blokowania ich w pozycji otwartej (DOB) zawiera co najmniej jeden drugi siłownik z korpusem (4) korzystnie wyposażony w podkładkę (1) i wyposażony w nakładkę na końcowej tulei wewnętrznej (12) umieszczoną naprzeciw nakładki drzwiowej (7a) lub wytłoczenia (7b) w blasze drzwi (6) oraz w element zabezpieczający (13, 14) blokujący tuleje (10, 11, 12) po aktywacji siłownika w pozycji wysuniętej z korpusu (4).

   PL 229 995 B1
10. 10. Sposób montażu siłownika do otwierania drzwi pojazdu, do realizacji zintegrowanego systemu do uwalniania osób uwięzionych w pojeździe, określonego w zastrz. od 3 do 9, znamienny tym, że odchylający drzwi siłownik drugi przytwierdza się nitami lub wkrętami (2) do elementu konstrukcyjnego (3) karoserii, znajdującego się od strony wewnętrznej pojazdu, przy czym nity lub wkręty (2) mocuje się do korpusu siłownika (4) bezpośrednio lub poprzez podkładkę usztywniającą (1) zespoloną z elementem konstrukcyjnym (3) poprzez przykręcenie, przyklejenie lub przyspawanie, przy czym drugi koniec siłownika umieszcza się w osi otworu (9) wykonanego w zewnętrznej powierzchni słupka drzwiowego, poszyciu lub blasze karoserii (5).
11. 11. Sposób montażu według zastrz. 10, znamienny tym, że końcową tuleję wewnętrzną (12) siłownika wyposaża się w nakładkę (8) dopasowaną kształtem do klinowej lub płaskiej nakładki drzwiowej (7a), którą umieszcza się na stałe na drzwiach (6) naprzeciwko otworu (9), lub dopasowaną kształtem do wytłoczenia (7b) na powierzchni wewnętrznej drzwi (6) naprzeciwko otworu (9).
12. 12. Sposób montażu według zastrz. 11, znamienny tym, że powierzchnia styku nakładki (8) z nakładką drzwiową (7a) lub wytłoczeniem (7b) jest wypukła, a odpowiadająca jej powierzchnia styku nakładki drzwiowej (7a) lub wytłoczenia (7b) jest wklęsła.