一种避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，包括框架、第一伸缩杆、弹簧、曲柄，脚架、第二伸缩杆和锁止装置；第二伸缩杆的上杆与框架的另一端活动连接，下杆与车厢底板固接，上杆活动插接在下杆中；下杆上设有锁止装置；曲柄与第一伸缩杆的一端固接；第一伸缩杆与曲柄固接的一端与脚架中部活动连接，弹簧的一端连接曲柄的中部，弹簧的另一端与设置在脚架上端的横杆连接；锁止装置包括销轴、伺服电机和控制系统；控制系统的陀螺仪和加速度传感器分别与STM32F407电子控制单元连接；销轴的一端与伺服电机连接，另一端可伸缩地插入上杆及下杆中。本座椅装置能有效避免客车侧翻事故中的二次碰撞，大大提高了车辆的乘员保护能力。
【专利说明】一种避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及客车乘员安全保护装置，特别是涉及一种避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅。
【背景技术】
[0002]客车的侧翻事故的危害极大，容易造成乘员群死群伤的恶劣后果。即使客车车身符合相关的耐撞性标准，依然难以保证乘员在侧翻事故中得到有效保护，究其原因，车身结构在侧翻撞击中会有大变形，位于靠近侧围的乘员与变形后的侧围发生二次撞击的概率很大。所以设计出这种会主动倾倒的安全座椅装置，使得侧翻时车辆座椅往通道侧倾斜，有效增大了乘员与侧围之间的距离，可尽量避免乘员与侧围的接触。
[0003]现有的大部分对应车辆侧翻的装置都是集中于简单的车辆倾角测量为侧翻事故给予预警信号，或者是通过改变客车车身的结构来减少碰撞时的车身变形。然而侧翻预警并不准确的同时严重缺乏能在侧翻事故中通过主动反应来保护乘员安全的装置。事故中乘客保护才是安全性改善的核心问题，因此需要一种发生事故时可以主动倾斜的座椅装置来填补技术空白。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种在避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，监测客车侧倾状态、并且车辆侧翻时座椅能主动向车厢的通道侧倾斜，以解决现有客车在遇到侧翻事故时，乘客容易与车身侧围发生二次碰撞的问题。
[0005]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0006]一种避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，包括框架、第一伸缩杆、弹簧、曲柄、脚架、第二伸缩杆和锁止装置；框架上安装座椅，框架安装在脚架和第二伸缩杆上，脚架的上端与框架的一端活动连接，脚架的下端与车厢底板固接；第二伸缩杆的上杆与框架的另一端活动连接，下杆车厢底板固接，上杆活动插接在下杆中；下杆上设有锁止装置；曲柄与第一伸缩杆的一端固接；第一伸缩杆与曲柄固接的一端与脚架中部活动连接，第一伸缩杆的另一端与框架的另一端活动连接；弹簧的一端连接曲柄的中部，弹簧的另一端与设置在脚架上端的横杆连接，或者弹簧的另一端与框架连接；
[0007]所述锁止装置包括销轴、伺服电机和控制系统；控制系统包括陀螺仪、加速度传感器和STM32F407电子控制单元；陀螺仪和加速度传感器分别与STM32F407电子控制单元连接；销轴的一端与伺服电机连接，另一端可伸缩地插入上杆及下杆中，伺服电机与控制系统的STM32F407电子控制单元连接。
[0008]为进一步实现本实用新型目的，所述曲柄与第一伸缩杆的一端固接是曲柄与第一伸缩杆的一端焊接固定。所述陀螺仪优选为ENC-03MB陀螺仪。所述加速度传感器优选为MMA7361LC加速度传感器。所述第一伸缩杆与曲柄固接的一端优选通过螺栓与脚架中部活动连接。[0009]所述STM32F407电子控制单元包括信号采集模块、信号处理模块、信号执行模块。
[0010]相对于现有技术，本实用新型具有如下优点和有益效果:
[0011]车辆正常行驶时座椅保持在水平位置，车辆具有侧倾趋势时信号执行模块，把信号处理模块输出的车身倾角信号转化为使执行机构动作的执行信号，即，当车身倾角达到或者超过45°左右时，由信号执行模块把执行信号发送给锁止装置5中的执行机构即伺服电机9，伺服电机的动作，使销轴8由上杆6-1中移出，进而解除了对上杆6-1的伸缩限制，此时弹簧3所存储的弹性势能得以释放，带动曲柄I和第一伸缩杆7绕脚架2中部的螺栓旋转，框架4以及固定在框架4上的座椅随即完成向车辆通道侧倾斜的动作，以此增加乘员与车身侧围之间的距离，有效地控制乘员姿态在侧翻碰撞过程中始终保持在生存空间内，从而避免乘员与变形的车身发生二次碰撞，大大减低了乘员在事故中的受伤概率，提升车辆的侧翻安全性，保护人体不受撞击。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅的结构示意图。
[0013]图2为控制系统电气方框图。
[0014]图3为控制系统与锁止装置连接示意图。
[0015]图4为表示框架在O时刻状态。
[0016]图5为表示框架在250ms时刻状态。
[0017]图6为表示框架在500ms时刻状态。
[0018]图7为客车侧翻试验示意图。
[0019]图8为客车侧翻时座椅运作示意图。
【具体实施方式】
[0020]为更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述，但本实用新型的实施方式不限如此。
[0021]实施例
[0022]如图1、图2、图3所示，一种避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，包括框架
4、第一伸缩杆7、弹簧3、曲柄1，脚架2、兼作支撑所述框架4的第二伸缩杆和锁止装置；框架4安装座椅，框架4安装在脚架2和第二伸缩杆上，脚架2的上端与框架4的一端活上端动连接，脚架2的下端与车厢底板固定；第二伸缩杆的上杆6 -1与框架4的另一端活动连接，下杆6与车厢底板固定，上杆6 -1插接在下杆6中；下杆6上设有用于锁止上杆6 -1伸缩运动的锁止装置5 ;曲柄I与第一伸缩杆7的一端固接，固接的方式优选焊接固定；第一伸缩杆7与曲柄I固接的一端还通过螺栓与脚架2的中部活动连接，第一伸缩杆7的另一端与框架4的另一端活动连接；弹簧3的一端连接曲柄I的中部，弹簧3的另一端与设置在脚架2上端的横杆2 -1连接，或者弹簧的另一端与框架4连接。
[0023]如图3所示，所述锁止装置5包括销轴8、伺服电机9和控制系统；控制系统包括陀螺仪、加速度传感器和STM32F407电子控制单元；陀螺仪和加速度传感器分别与STM32F407电子控制单元连接；销轴8的一端与伺服电机9连接，另一端可伸缩地插入上杆6 -1及下杆6中，伺服电机9与控制系统的STM32F407电子控制单元连接；所述STM32F407电子控制单元包括信号采集模块、信号处理模块、信号执行模块。伺服电机9为执行机构，该伺服电机与销轴连接，负责驱动销轴。
[0024]陀螺仪优选ENC - 03MB陀螺仪；加速度传感器优选MMA7361LC加速度传感器。
[0025]曲柄I由弹簧3带动绕螺栓旋转，从而带动第一伸缩杆7摆动，具有把弹簧3的直线运动转化为框架4 (包括座椅)的倾斜运动的功能；
[0026]脚架2是由金属方管制成；
[0027]弹簧3是框架4的动力来源，客车没有侧翻趋势时处于拉伸状态以存储弹性势能，当销轴由上杆6 -1中移出时，由于解除了对上杆6 -1的伸缩限制，弹簧3释放的能量拉动曲柄I实现框架4的倾倒；
[0028]框架4，对座椅起固定作用，并且是座椅倾斜的主体；
[0029]锁止装置5用于锁止第二伸缩杆的上杆6-1，当客车具有侧倾趋势时，MMA7361LC加速度传感器和ENC - 03MB陀螺仪将车身倾角的信息发送给信号采集模块；STM32F407电子控制单元根据ENC - 03MB陀螺仪和MMA7361LC加速度传感器检测的信息，控制执行机构即伺服电机9动作，伺服电机动作以解除销轴8 (定位销)对上杆6-1的锁止；第二伸缩杆和第一伸缩杆7可做直线伸缩运动。
[0030]信号处理模块，对信号采集模块所采集的数据进行融合、分析、处理和车辆状态的判断，处理过程由行车电脑完成；信号执行模块，用于把信号处理模块输出的车身倾角信号转化为使执行机构动作的执行信号，即，当车身倾角达到或者超过45°左右时，由信号执行模块把执行信号发送给锁止装置5中的执行机构即伺服电机9，伺服电机的动作，使销轴8由上杆6 -1中移出，进而解除了对上杆6 -1的伸缩限制，此时弹簧3所存储的弹性势能得以释放，带动曲柄I和第一伸缩杆7绕脚架2中部的螺栓(即转动副)旋转，框架4以及固定在框架4上的座椅随即完成向车辆通道侧倾斜的动作。
[0031]按照欧盟颁发的ECE R66法规对客车进行侧翻测试，侧翻试验示意图如图7所示，把车身置于离地一定高度的侧翻试验台，然后向一侧缓慢举升翻转平面直至车身达到临界翻转角，翻转台的举升角速度不高于5° /s，车身脱离翻转台后自由翻转直至撞击地面。侧翻试验台缓慢举升，MMA7361LC加速度传感器和ENC - 03MB陀螺仪的测量数据经过图2中STM32F407电子控制单元的信号采集模块和信号处理模块后计算出车身倾角的变化，直到车身达到45°侧翻临界角时，开始做自由翻滚运动，与此同时信号执行模块发送执行命令给锁止装置5中的即伺服电机9，伺服电机9动作，使销轴8由上杆6 -1中移出，进而解除了对上杆6 -1的伸缩限制，开始做出座椅倾斜的乘员保护响应，解除对伸缩杆6 -1的锁止，弹簧3释放弹性势能拉动曲柄I和第一伸缩杆7绕脚架2中部的螺栓(即转动副)转动，座椅架做出图6中的倾斜25°的动作。如图4 - 6所示，图4是表示框架在O时刻状态，图5是表示框架在250ms时刻状态，图6是表示框架在500ms时刻状态。图8显示在大客车中截取具有代表性的一段车身段结构，座椅在车身侧翻时的运作状况如图8所示，图中展示出车身翻转时安全座椅装置的运作情况。由于上杆6 -1提升，座椅向车身的中间通道倾斜。可见座椅倾斜后向车身通道侧倾倒，有效远离撞击区域，减少了客车乘员的受伤概率和损伤程度。
[0032]本实用新型巧妙地将锁止装置5、第一伸缩杆7、弹簧3、曲柄I和第二伸缩杆结合起来，通过锁止装置5的控制系统和伺服电机9控制销轴8的运动，销轴8与第一伸缩杆7、弹簧3、曲柄I和第二伸缩杆联动，实现在车辆倾翻时确保座椅向车辆中间的过道倾斜，提升了乘客的安全系数，解决了本领域一直想要解决而未能解决的问题，有重要的应用价值。
[0033]如上所述便可较好地实现本实用新型。
[0034]上述实施实施方式为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，其特征在于包括框架、第一伸缩杆、弹簧、曲柄，脚架、第二伸缩杆和锁止装置；框架上安装座椅，框架安装在脚架和第二伸缩杆上，脚架的上端与框架的一端活动连接，脚架的下端与车厢底板固接；第二伸缩杆的上杆与框架的另一端活动连接，下杆车厢底板固接，上杆活动插接在下杆中；下杆上设有锁止装置；曲柄与第一伸缩杆的一端固接；第一伸缩杆与曲柄固接的一端与脚架中部活动连接，第一伸缩杆的另一端与框架的另一端活动连接；弹簧的一端连接曲柄的中部，弹簧的另一端与设置在脚架上端的横杆连接，或者弹簧的另一端与框架连接； 所述锁止装置包括销轴、伺服电机和控制系统；控制系统包括陀螺仪、加速度传感器和STM32F407电子控制单元；陀螺仪和加速度传感器分别与STM32F407电子控制单元连接；销轴的一端与伺服电机连接，另一端可伸缩地插入上杆及下杆中，伺服电机与控制系统的STM32F407电子控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，其特征在于，所述曲柄与第一伸缩杆的一端固接是曲柄与第一伸缩杆的一端焊接固定。
3.根据权利要求1所述的避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，其特征在于，所述陀螺仪为ENC - 03MB陀螺仪。
4.根据权利要求1所述的避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，其特征在于，所述加速度传感器为MMA7361LC加速度传感器。
5.根据权利要求1所述的避免客车侧翻事故中乘员伤害的安全座椅，其特征在于，所述第一伸缩杆与曲柄固接的一端通过螺栓与脚架中部活动连接。
【文档编号】B60N2/42GK203637621SQ201320792688
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】陈吉清, 黄成杰, 兰凤崇, 马聪承 申请人:华南理工大学