一种汽车安全气囊的水银惯性触发装置

1.本发明属于汽车安全领域。


背景技术：

2.水银开关式碰撞传感器是车辆触发安全气囊的重要部件，现有的触发原理是在汽车受到碰撞时通过惯性把水银上抛到两电极之间，使两电极连通，从而触发安全气囊；基于这种水银碰撞传感器有一个弊端，就是有非常强的方向性，一个传感器只对特定方向的碰撞产生反应，单一传感器无法对水方向的任意方位的碰撞产生反应。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种汽车安全气囊的水银惯性触发装置，能识别任意方向的高强度碰撞。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明的一种汽车安全气囊的水银惯性触发装置，其特征在于：包括倒立陀螺状的水银惯性触发容器，水银惯性触发容器的顶端通过喉管同轴心一体化连接有竖向的弹簧管；
5.水银惯性触发容器内为水银填充腔，弹簧管内为柱状的弹簧仓，喉管内为竖向的中部细、上下端粗的喉管通道，弹簧管的下端与水银填充腔上端通过喉管通道连通；水银填充腔内填充有水银，且水银液面刚好在喉管通道的中部高度处。
6.进一步的，水银填充腔内从上到下同轴心等距分布有若干约束环圈，若干约束环圈的内径从上自下逐渐变大，各相邻两约束环圈之间形成水银流通空隙，且若干约束环圈的环圈内壁面均重合在同一个虚拟圆锥面上；若干约束环圈共同组合成圆锥状囚笼结构，圆锥状囚笼结构的囚笼范围外为锥环仓；圆锥状囚笼结构的囚笼范围内有一个空心球体，空心球体的综合密度小于水银密度；
7.若干约束环圈中最上端的一个记为上端约束环圈，上端约束环圈的内径小于空心球体，空心球体在水银的浮力作用下上浮至圆锥状囚笼结构的囚笼范围内的上端，且空心球体与上端约束环圈的内壁面相切。
8.进一步的，各约束环圈的外壁面均通过固定连接臂固定支撑连接水银惯性触发容器内壁，从而使各约束环圈始终处于稳固状态。
9.进一步的，弹簧管的上端一体化连接有顶部壁体，顶部壁体上同轴心贯通有导杆穿过孔，导杆穿过孔内同轴心活动穿过有导杆，弹簧仓内的上部同轴心有伸缩弹簧，喉管通道内穿过有松弛的拉绳，拉绳的下端同第一连接件固定连接空心球体上端，拉绳的上端通过第二连接件固定连接伸缩弹簧的下端，伸缩弹簧的上端通过第三连接件固定连接导杆的下端；导杆的上端一体化固定连接有竖向的卡块，卡块的侧部设置有圆弧凹槽；顶部壁体上固定安装有导孔支架，导孔支架上设置有两横向导孔，各横向导孔内活动穿过有横向导杆，横向导杆靠近圆弧凹槽的右端固定连接有竖向的矩形片，矩形片靠近圆弧凹槽的一侧固定设置有凸向圆弧凹槽的圆弧片，各横向导杆上套有横向弹簧，横向弹簧位于矩形片与导孔
支架之间，横向弹簧弹性顶压矩形片，在横向弹簧的张弛力作用下圆弧片贴压在圆弧凹槽中；
10.当拉绳向下拉伸缩弹簧，使伸缩弹簧刚好被拉直时，卡块所受向下拉力刚好克服圆弧片对卡块的阻力，从而使圆弧片与圆弧凹槽发生滑移；
11.卡块的上端通过拉杆固定连接有水平的金属导电片，金属导电片的两端下侧分别有第一触点和第二触点；
12.还包括固定安装的第一金属导电横条和第二金属导电横条，第一金属导电横条和第二金属导电横条分别对应于第一触点和第二触点的下方，金属导电片的下降能使第一触点和第二触点同时下降到分别电性连接第一金属导电横条和第二金属导电横条，从而使第一金属导电横条和第二金属导电横条电性连通；
13.当第一金属导电横条和第二金属导电横条电性连通时立即启动汽车的安全气囊。
14.进一步的，水银惯性触发容器的下端固定安装有水平法兰盘，法兰盘上的法兰孔通过螺栓锁紧在汽车的底盘上。
15.进一步的，弹簧拉直后的长度小于弹簧仓的纵向尺寸。
16.进一步的，导杆穿过孔内壁有o形密封圈，o形密封圈与竖向导杆外壁密封配合，避免水银蒸汽外溢。
17.进一步的，第一金属导电横条和第二金属导电横条分别电性连接电源的两级；还包括电流传感器，电流传感器能检测到第一金属导电横条或第二金属导电横条上是否有电流。
18.进一步的，一种汽车安全气囊的水银惯性触发装置的工作方法：
19.当汽车正常行驶时：第一金属导电横条与第二金属导电横条处于相互断开的状态，安全气囊不会启动；
20.当汽车行驶遭到任意方向的低强度碰撞时：第一金属导电横条与第二金属导电横条仍然处于相互断开的状态，安全气囊不会启动；
21.当汽车行驶遭到任意方向的剧烈高强度碰撞时：第一触点和第二触点同时下降到分别电性连接第一金属导电横条和第二金属导电横条，从而使第一金属导电横条和第二金属导电横条电性连通，第一金属导电横条和第二金属导电横条会有电流产生，从而使电流传感器能检测到电流，并立即启动汽车的安全气囊。
22.有益效果：本发明的结构简单，当汽车正常行驶时和当汽车行驶遭到任意方向的低强度碰撞时都不会触发安全气囊，而任意方向的剧烈碰撞都能使第一金属导电横条和第二金属导电横条电性连通从而开启安全气囊，通过一个机构就能识别任意方位的剧烈碰撞，比以往的单一方向的更加全面。
附图说明
23.附图1为本装置的整体结构示意图；
24.附图2为附图1的上部分放大示意图；
25.附图3为附图1上部分的立体放大示意图；
26.附图4为本装置的整体第一剖视图；
27.附图5为本装置的整体第二剖视图；
28.附图6为附图5的标记3处的局部放大示意图；
29.附图7为圆锥状囚笼结构正视图；
30.附图8为附图7的剖视图；
31.附图9为汽车后方受到碰撞使的空心球体运动示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
33.如附图1至9所示的一种汽车安全气囊的水银惯性触发装置，包括倒立陀螺状的水银惯性触发容器42，水银惯性触发容器42的顶端通过喉管33同轴心一体化连接有竖向的弹簧管12；
34.水银惯性触发容器42内为水银填充腔31，弹簧管12内为柱状的弹簧仓36，喉管33内为竖向的中部细、上下端粗的喉管通道34，弹簧管12的下端与水银填充腔31上端通过喉管通道34连通；水银填充腔31内填充有水银，且水银液面刚好在喉管通道34的中部高度处。
35.水银填充腔31内从上到下同轴心等距分布有若干约束环圈1，若干约束环圈1的内径从上自下逐渐变大，各相邻两约束环圈1之间形成水银流通空隙32，且若干约束环圈1的环圈内壁面11均重合在同一个虚拟圆锥面2上；若干约束环圈1共同组合成圆锥状囚笼结构4，圆锥状囚笼结构4的囚笼范围外为锥环仓31.1；圆锥状囚笼结构4的囚笼范围内有一个空心球体7，空心球体7的综合密度小于水银密度；
36.若干约束环圈1中最上端的一个记为上端约束环圈1.1，上端约束环圈1.1的内径小于空心球体7，空心球体7在水银的浮力作用下上浮至圆锥状囚笼结构4的囚笼范围内的上端，且空心球体7与上端约束环圈1.1的内壁面相切。
37.各约束环圈1的外壁面均通过固定连接臂41固定支撑连接水银惯性触发容器42内壁，从而使各约束环圈1始终处于稳固状态。
38.弹簧管12的上端一体化连接有顶部壁体000，顶部壁体000上同轴心贯通有导杆穿过孔39，导杆穿过孔39内同轴心活动穿过有导杆24，弹簧仓36内的上部同轴心有伸缩弹簧50，在具体的结构设计中伸缩弹簧50是一种回弹力较弱的弹簧，为了增强敏感性其伸缩弹簧50的总长度可以设计的很短，喉管通道34内穿过有松弛的拉绳10，拉绳10的下端同第一连接件9固定连接空心球体7上端，拉绳10的上端通过第二连接件37固定连接伸缩弹簧50的下端，伸缩弹簧50的上端通过第三连接件38固定连接导杆24的下端；导杆24的上端一体化固定连接有竖向的卡块26，卡块26的侧部设置有圆弧凹槽27；顶部壁体000上固定安装有导孔支架20，导孔支架20上设置有两横向导孔19，各横向导孔19内活动穿过有横向导杆18，横向导杆18靠近圆弧凹槽27的右端固定连接有竖向的矩形片22，矩形片22靠近圆弧凹槽27的一侧固定设置有凸向圆弧凹槽27的圆弧片25，各横向导杆18上套有横向弹簧21，横向弹簧位于矩形片22与导孔支架20之间，横向弹簧21弹性顶压矩形片22，在横向弹簧21的张弛力作用下圆弧片25贴压在圆弧凹槽27中；
39.当拉绳10向下拉伸缩弹簧50，使伸缩弹簧50刚好被拉直时，卡块26所受向下拉力刚好克服圆弧片25对卡块26的阻力，从而使圆弧片25与圆弧凹槽27发生滑移；
40.卡块26的上端通过拉杆28固定连接有水平的金属导电片15，金属导电片15的两端下侧分别有第一触点14和第二触点16；
41.还包括固定安装的第一金属导电横条13和第二金属导电横条17，第一金属导电横条13和第二金属导电横条17分别对应于第一触点14和第二触点16的下方，金属导电片15的下降能使第一触点14和第二触点16同时下降到分别电性连接第一金属导电横条13和第二金属导电横条17，从而使第一金属导电横条13和第二金属导电横条17电性连通；
42.当第一金属导电横条13和第二金属导电横条17电性连通时立即启动汽车的安全气囊。
43.水银惯性触发容器42的下端固定安装有水平法兰盘30，法兰盘30上的法兰孔29通过螺栓锁紧在汽车的底盘上。
44.弹簧拉直后的长度小于弹簧仓36的纵向尺寸。
45.导杆穿过孔39内壁有o形密封圈40，o形密封圈40与竖向导杆24外壁密封配合，避免水银蒸汽外溢。
46.第一金属导电横条13和第二金属导电横条17分别电性连接电源的两级；还包括电流传感器，电流传感器能检测到第一金属导电横条13或第二金属导电横条17上是否有电流。
47.汽车安全气囊的水银惯性触发装置的详细工作方法和工作原理如下：
48.当汽车正常行驶时：
49.由于低密度的空心球体7淹没在高密度的水银液体中，空心球体7在水银的浮力作用下上浮至圆锥状囚笼结构4的囚笼范围内的上端，且空心球体7与上端约束环圈1.1的内壁面相切，这时正常的颠簸、加速、减速以及刹车产生的加速度峰值都不足以使圆锥状囚笼结构4内的空心球体7发生位移，因此拉绳10为松弛状态，进而使第一金属导电横条13与第二金属导电横条17处于相互断开的状态，安全气囊不会启动；
50.当汽车行驶遭到任意方向的低强度碰撞时：
51.例如汽车遭到后方碰撞时，汽车整体因碰撞会突然向前位移，而水银填充腔31内的水银会在惯性的作用下有一个保持原来位置的趋势，水银填充腔31内填充的水银会在惯性作用下对密度小于绝缘油的空心球体7产生一个向前的挤压力，因此空心球体7会在水银液体的推动以及圆锥状囚笼结构4的约束下沿前方虚拟圆锥面2的斜向下方向滑动，空心球体7在水银液体的推动下沿前方虚拟圆锥面2的斜向下方向滑动的过程中会通过拉绳10向下拉动伸缩弹簧50，使伸缩弹簧50被适应性的拉长，但是由于是低强度的碰撞，伸缩弹簧50不会直接被拉直，因此卡块26所受向下拉力无法克服圆弧片25对卡块26的阻力，从而使圆弧片25与圆弧凹槽27不发生滑移；因此，第一金属导电横条13与第二金属导电横条17仍然处于相互断开的状态，安全气囊不会启动；当低强度碰撞结束时，伸缩弹簧50自动缩回，与此同时空心球体7在水银的浮力作用下重新上浮至圆锥状囚笼结构4的囚笼范围内的上端；
52.当汽车行驶遭到任意方向的剧烈高强度碰撞时；
53.例如汽车遭到后方剧烈碰撞时，高强度碰撞是指碰撞时的反向加速度峰值已经超过40g，g为重力加速度，汽车整体因后方剧烈碰撞会突然向前位移，而水银填充腔31内的水银会在惯性的作用下有一个保持原来位置的趋势，水银填充腔31内填充的水银会在惯性作用下对密度小于绝缘油的空心球体7瞬间产生一个强大的向前的挤压力，因此空心球体7会在水银液体的推动以及圆锥状囚笼结构4的约束下迅速沿前方虚拟圆锥面2的斜向下方向滑动，空心球体7在水银液体的推动下沿前方虚拟圆锥面2的斜向下方向滑动的过程中会瞬
间通过拉绳10向下拉动伸缩弹簧50，使伸缩弹簧50瞬间被拉直，从而使卡块26所受已经被拉直的伸缩弹簧50的向下拉力足够克服圆弧片25对卡块26的阻力，从而使圆弧片25与圆弧凹槽27发生滑移，从而使卡块26瞬间下降，卡块26的下降使金属导电片15下降，从而使第一触点14和第二触点16同时下降到分别电性连接第一金属导电横条13和第二金属导电横条17，从而使第一金属导电横条13和第二金属导电横条17电性连通；当第一金属导电横条13和第二金属导电横条17电性连通时，第一金属导电横条13和第二金属导电横条17会有电流产生，从而使电流传感器能检测到电流，并立即启动汽车的安全气囊。
54.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。