RU2621829C1

RU2621829C1 - Energy-absorbing vehicle seat

Info

Publication number: RU2621829C1
Application number: RU2016103249A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-06-07

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: energy-absorbing seat includes core rectangular frames for the elastic shock-absorbing support seat surfaces, back and sides installation, fixed to the frame as a single hard unit. Thus the sides of rectangular frames for the seat and back are formed as rod permanent magnets and the elastic shock-absorbing support surface of the seat and back are made as middle parts of cylindrical rolls of ferromagnetic cloth screwed simultaneously by their outermost sections on the rod permanent magnets opposite one another with the forming of sidewalls. Moreover, the seat has the removable belt user movement limits covering seat and back, equipped with mounting magnetic clamps on the outer rolled parts of coils and power buckles with snaps outside the rolls middle parts.

EFFECT: simple structure, downsizing, effective user vibration and shock insulation from external mechanical influences.

1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию салонов транспортных средств, обеспечивающему максимальную безопасность при сложных режимах эксплуатации.The invention relates to the equipment of vehicle interiors, providing maximum safety under difficult operating conditions.

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]/.There are known classic vehicle seats for passengers on trains, buses, cars, airplanes, etc., having a frame mounted on the frame and fixed to it with a seat with sidewalls, a backrest and a headrest / see, for example, RF patent for utility model No. 71258 , cl. 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.The disadvantages of the known designs is the extremely low passenger safety under difficult operating conditions of vehicles due to low energy absorption and low vibration-shock and shock-absorbing characteristics.

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]/.Energy-absorbing vehicle seats are also known, including carcasses for securing the seat with sidewalls and backs with vertical struts mounted on the frame using vibration-proof elastic suspension made either in the form of a bearing and suspension supports with a stiffness corrector, consisting of connected in a predetermined manner with the possibility of relative angular and linear movements of the steel cable segments / see, for example, RF patent for utility model No. 76297, cl. B60N 2/50, 2006 [2] /, or in the form of a system of sliders and shock absorbers movably mounted on vertical guides and a rotary platform and connected to the seat and back by means of hinged assemblies in the form of forks with sliding rods / cm. RF patent for the invention No. 2270138, cl. 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.The disadvantages of the known devices are the extreme complexity of the design, significant dimensions, low manufacturability and, as a result, narrow application possibilities limited by special vehicles.

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.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of essential features is an energy-absorbing transport chair, consisting of a seat, back and sidewalls mounted using rigid rod rectangular frames on the frame with the formation of elastic shock-absorbing supporting surfaces for the user by the chair by attaching the frame to the transport body means using tension-type belt extensions and shock energy absorbers while using and seat belts for holding in the user's seat and elements of increased friction, with the possibility of slipping relative to each other under the action of the load / cm. RF patent for utility model No. 92390, class. B69N 2/42, 2006 [4] /, and adopted as a prototype.

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.The disadvantages of the prototype device are the extreme complexity of the design, due to the fundamental complexity of vibration shock absorption of the frame from the body, the presence of shock absorbers with irreversibly collapsing elements, pairs of increased friction forces with the possibility of mutual slippage, etc., significant dimensions, low manufacturability, causing narrow opportunities devices limited to special-purpose vehicles with especially difficult mechanical operating conditions in the mode x intense vibrations, powerful shock, etc.

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.The essence of the invention is to create a relatively simple, compact and universal design of a vehicle seat with high shock absorption and energy-absorbing properties and the ability to effectively vibration-proof the user from external mechanical influences due to the use of special magnetically elastic elastic materials with special mechanical physical and electromagnetic properties.

Технический результат - упрощение конструкции кресла и уменьшение его габаритов, расширение функциональных возможностей и областей применения.The technical result is to simplify the design of the chair and reduce its dimensions, expanding the functionality and applications.

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.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known energy-absorbing seat of a vehicle, comprising rectangular rectangular frames mounted on a frame in the form of a single rigid module for installing elastic shock-absorbing supporting surfaces of the seat, back and sides, the feature is that the side the sides of the rectangular frames for the seat and backrest are made in the form of bar permanent magnets of circular cross section, and the elastic shock-absorbing bearings the seat and back surfaces are the middle sections of the cylindrical rolls of ferromagnetic fabric, screwed with their extreme sections simultaneously on the opposed permanent rod magnets, respectively, of the seat and back, with the formation of sidewalls, while the chair has removable tape limiters of movement of the user covering the seat and back, equipped with installation magnetic clamps on the extreme rolled sections of the rolls and power buckles with latches outside the middle sections astck rolls.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображено предлагаемое энергопоглощающее кресло на общем виде.The invention is illustrated by the drawing, which schematically depicts the proposed energy-absorbing chair in General view.

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.The energy-absorbing chair includes rectangular rod frames 2 and 3 fixed on the frame 1 as a single rigid module for installing elastic shock-absorbing supporting surfaces of the seat 4, backrest 5 and sidewalls 6, 7. The sides of the rectangular frames 2 and 3 for the seat 4 and the backs 5 are made in the form of rod permanent magnets 8 and 9 of circular cross-section, and the elastic shock-absorbing supporting surfaces of the seat 4 and back 5 are the middle sections of cylindrical rolls of ferromagnetic fabric, screwed their extreme sections 6 and 7 simultaneously on opposite each other, the rod permanent magnets 8 and 9, respectively, of the seat 4 and back 5. These extreme sections 6 and 7 of the rolls in the proposed design perform the function of sidewalls restricting lateral movements of the user by the chair / user is not shown in the drawing / in the area of his pelvis / sections 6 / and the area of the upper body / sections 7 /. The chair has a covering seat 4 with sidewalls 6 and backrests 5 with sidewalls 7 removable belt guards, respectively 10 and 11 user movements, equipped with mounting magnetic clips 12, 13 of guides 10, 11, respectively, on the extreme rolled sections 6 and 7 of the rolls and power buckles 14, 15 with latches outside the middle sections 4 and 5 of the rolls. Magnetic latches 12 and 13 simply provide retention of removable annular tape guides 19, 11 on the sidewalls 6 and 7 in the absence of a user chair, that is, in a ready-to-work state without significant power load. The buckles 14, 15 with latches (the latter are not shown), mounted on the ends of the belt stops 10, 11, perform power functions to hold the user with a chair when moving away from the supporting surfaces. Materials from ferromagnetic fabric used for the manufacture of seats 4, 6 and backs 5, 7 in the proposed device are currently widely distributed / see, for example, RF patent for invention No. 2284596 "Ferromagnetic fabric", 2004 [5], RF patent for invention No. 2284598 "Magnetically soft tissue", 2004 [6], RF patent for the invention "Highly coercive tissue", No. 2284597, 2004 [7] /. The manufacturing process of the rods 8, 9 of hard magnetic steel and their magnetization, that is, the manufacture of rod permanent magnets, is also well known and practically worked out. The mechanical connection of the permanent magnets 8, 9 / sides of the rectangular frames 2, 3 / with adjacent sides is carried out by force pressing the axial protrusions on the above sides 8, 9 into the axial recesses on the adjacent ends with simultaneous adhesive fixation. Magnetic clamps 12, 13 are made in the form of sections of elastic permanent magnets / see, for example, A.G. Alekseev, A.E. Korneev "Elastic Magnetic Materials", M .: "Chemistry", 1976 [8] /, glued to tape stops 10, 11, made of special durable fabric used for the manufacture of seat belts. First, it should be clarified that when trying to wind ferromagnetic fabric into rolls 6, 7 around rod permanent magnets in 8, 9, magnetic forces arise that tend to roll the rolls as tightly as possible, that is, to minimize magnetic resistance as much as possible. Naturally, on the contrary, with rolled coils 6, 7, magnetic forces as much as possible prevent the reversal of the ferromagnetic fabric, and with increasing force as the number of folded layers of fabric decreases.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

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.In case of powerful mechanical impacts on a vehicle as a result of an explosion, collision of a vehicle with an obstacle or other vehicle, etc. the proposed chair allows you to absorb shock, isolate the user of the chair from the source of the impact and effectively absorb the impact energy, converting it into potential energy of magnetic and elastic forces, as well as providing dissipation / dissipation / impact energy. For example, when the user moves the seat under the influence of inertia when hitting back, he stops with his back against the supporting surface 5 of the back 3, accompanied by his joint movement together with the back 3 back with the partial unwinding of the rolled rolls 7 of the ferromagnetic fabric. Such unwinding with overcoming the forces of magnetic resistance of the layers of twisted rolls relative to each other, as well as the forces of magnetic interaction and the forces of dry friction at significant normal pressures of the entire roll 7 with a permanent magnet 9, on which it is screwed, leads to an active quenching of the impact energy. At the same time, the possibility of some unwinding of the rolls 7 with an increase in the forces of magnetic interaction of the layers of the roll 7 with the magnet 9 as they are unwound, that is, by a nonlinear increase in the forces of the magnetic interaction, avoids the user of the seat from the danger of serious injuries from the seat during powerful impacts typical of ordinary seat belts in vehicles that are not equipped with special sophisticated devices for smooth lowering / "drawdown" / seat belt during the impact time. When the user moves the chair by inertia forward, for example, in a head-on collision, the belt stop 11 behaves similarly to conventional vehicle seat belts. However, due to the circumferential coverage of the limiter 11 of the rolls 7, their mechanical interaction together with the magnetic interaction due to the magnetic clamps 13 causes, with significant axial loads on the limiters 11, a turn of both layers of rolls 7 relative to each other and a power rotation of the rolls 7 relative to the permanent magnets 9 with overcoming both friction forces and magnetic interaction forces, and / cm. above / some drawdown of the limiter 11 forward automatically eliminates the risk of serious injury from powerful injuries. A similar picture occurs when the impact on the vehicle in the vertical direction, only in this case, the supporting surface 4 of the seat 2 with rolls 6 of ferromagnetic fabric and tape limiter 10.

По мнению заявителя, предлагаемая конструкция кресла характеризуется существенной простотой, компактностью и высокой универсальностью при одновременно значительной эффективности гашения ударов и энергопоглощении.According to the applicant, the proposed design of the chair is characterized by significant simplicity, compactness and high versatility, while at the same time a significant efficiency of damping shock and energy absorption.

Claims

An energy-absorbing vehicle seat, including rod-shaped rectangular frames fixed to the frame in the form of a single rigid module for installing elastic shock-absorbing supporting surfaces of the seat, back and sides, characterized in that the sides of the rectangular frames for the seat and back are made in the form of permanent round magnets cross-section, and the elastic shock-absorbing supporting surfaces of the seat and back are the middle sections of cylindrical rolls of ferromagnetic fabric, wrapped in their extreme sections simultaneously on opposite each other, the rod permanent magnets of the seat and back, respectively, with the formation of sidewalls, while the chair has removable tape limiters of movement of the user covering the seat and back, equipped with mounting magnetic clips on the extreme folded sections of the rolls and power buckles with latches outside the middle sections of rolls.