一种落水逃生车窗装置及采用该装置的汽车的制作方法

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种落水逃生车窗装置及采用该装置的汽车。

背景技术：

现有技术中，由于驾驶员的疏忽或其他的原因，车辆在行驶过程中常出现意外落水事故，由于落水车辆的车内外压差较大，产生较大压力，阻碍车门打开，导致车内人员无法在短时间内打开车门进行逃生。因此，汽车一旦落水就容易将车内人员困于车内，更多的人不是因为溺水而死而是在汽车内闷死，而且现在汽车前后挡风玻璃都经过处理，想要砸开所需的力更加大，是一般人所不能具备的，因此常常造成不必要的伤亡。

针对上述问题现有技术中公开了一种汽车落水时玻璃安全自爆裂紧急逃生装置。其通过安全检测模块中的落水检测单元检测汽车状态，并由mcu处理模块判断汽车是否落入水中，若是，则由玻璃安全爆裂模块使汽车玻璃破裂，供车内的人员从车窗逃生，为逃生赢得宝贵时间。但在爆裂过程中，容易产生玻璃碎片并且由于水压的原因会往车内流，导致车内人员受伤造成二次伤害。

现有技术中还公开了一种落水逃生装置，其是通过多个转动杆将天窗玻璃卡在天窗移动框架上，落水时转动所述转动杆可将天窗玻璃向内拆掉，快速逃生。此机构虽然很简单，但操作繁琐，需要手动将多个转动杆一一转动打开，被困人员在被困时很难在短时间内将其完全打开，并且打开后天窗是向内拆除，由于车外水压力较大很容易将天窗向车内冲击导致被困人员受到二次伤害。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明的一个目的为提供一种落水逃生车窗装置，应用于汽车上，在汽车落水后，车窗能够快速从车身上脱落。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种落水逃生车窗装置，应用于汽车上，包括：

车身框架，固定于车身上；

玻璃框架；

挡风玻璃，安装于所述玻璃框架外侧；

锁扣机构，具有锁紧状态及解锁状态，所述锁扣机构包括：

多个锁钉，多个所述锁钉的底端固定于所述车身框架上相对的两个框杆上；

两个t形锁板，所述t形锁板包括水平板和竖板，所述玻璃框架上两个相对的框杆内均设有与所述t形锁板相配合的第一凹槽，两个所述t形锁板分别设置于两个所述第一凹槽内，所述t形锁板能够在所述第一凹槽内滑动，两个所述竖板的底端相对，两个所述竖板上均分布有多个锁孔，所述锁孔与所述锁钉一一对应，所述锁孔具有相互连通的第一区和第二区，所述锁钉的顶端能够穿过所述锁孔的第一区，不能穿过第二区，两个所述竖板上的锁孔方向相反，锁紧状态下，所述锁钉穿过所述锁孔，所述锁钉的顶端位于所述第二区的位置，所述玻璃框体固定于所述车身框架上，解锁状态下，所述锁钉的顶端位于所述第一区的位置，所述玻璃框体能脱离所述车身框架；

传动机构，与所述锁扣机构连接；

驱动机构，用于驱动传动机构动作，使得所述t形锁板运动，使锁扣机构由锁紧状态切换为解锁状态。

优选地，所述锁钉包括竖柄和位于所述竖柄顶端的圆形钉帽，所述竖柄的底端固定于所述车身框架上；

所述锁孔的第一区为圆形区，第二区为长形区和圆形区，所述锁钉的钉帽能够穿过所述圆形区，不能穿过所述长形区，初始状态下，所述锁钉穿过所述t形锁板，所述锁钉的钉帽位于所述长形区的一侧。

优选地，所述车身框架上安装有锁钉的两个所述框杆上均设有多个孔槽，所述孔槽与所述锁钉间隔设置，所述孔槽内均设有弹簧顶销，所述弹簧顶销的顶部为半球形，所述弹簧顶销与所述t形锁板的竖板相接触，且所述弹簧顶销中的弹簧处于压缩状态。

优选地，所述竖板的底端设有齿条，所述传动机构位于所述玻璃框架内，包括：

两个第一齿轮，分别与两个齿条啮合；

两个带轮，与两个第一齿轮一一对应，所述带轮与所述第一齿轮同轴安装；

啮合式皮带，张紧在两个所述带轮上，并与所述带轮啮合；

所述驱动机构驱动所述皮带转动，使得两个第一齿轮分别带动对应的t形锁板横向运动，从而带动锁钉运动至竖柄位于第一锁孔和第二锁孔的圆形区。

优选地，所述驱动机构包括：

横轴，所述横轴上设有锁销孔；

转柄，固定于所述横轴上；

安装盒，固定于所述玻璃框架上，所述横轴的一端穿过所述安装盒，所述锁销孔位于所述安装盒内，所述转柄位于所述安装盒外；

锁销，一端穿过所述安装盒，并插入所述锁销孔内；

棘轮机构，包括：

主动轮，同轴安装于所述横轴的一端；

主动棘爪，一端铰接于所述主动轮上；

弹簧片，一端与所述主动棘爪连接，另一端与所述横轴连接；

棘轮外齿轮，所述棘轮外齿轮的内圈设有棘齿，所述主动棘爪的另一端与所述棘齿相配合，所述外齿轮的外圈与所述啮合式皮带相啮合。

优选地，所述驱动机构还包括：

电机，固定于所述玻璃框架上；

电机齿轮，同轴安装于所述电机的电机轴上，与所述啮合式皮带啮合；

其中，所述电机与汽车的控制系统连接，汽车落水后，所述控制系统控制所述电机转动，使得所述锁扣机构处于解锁状态。

优选地，所述玻璃框架和t形锁板均由能够被磁铁吸引的材料制成，其中一个所述第一凹槽的一端设有第二电磁铁，用于吸住所述t形锁板的一端；

所述车身框架内部设有第一电磁铁，所述玻璃框架上设有用于给所述第二电磁铁充电的第二蓄电池，所述车身框架上设有用于给所述第一电磁铁通电的第一蓄电池，第一蓄电池和第二蓄电池与汽车上的控制系统连接，汽车正常行驶时，所述控制系统控制所述蓄电池向所述第一电磁铁和所述第二电磁铁通电，所述汽车落水后，所述控制系统控制所述蓄电池停止向所述第一电磁铁和所述第二电磁铁通电。

优选地，所述玻璃框架上设有第一凹槽的两个所述框杆外侧面上均设有第二凹槽和安装孔，所述安装孔与所述第一凹槽连通；

所述落水逃生车窗装置还包括多个气体发生机构，所述气体发生机构包括：

气体发生器，所述气体发生器包括：

第一发生器，安装于所述安装孔内，与所述t形锁板固定连接，所述第一发生器上设有第一开口，所述第一发生器内设有空腔和隔膜，所述隔膜与所述第一开口相对，所述隔膜将所述空腔分为第一容腔和开放式容腔内，所述第一容腔内设有化学粉末；

第二发生器，一端从所述第一发生器上的第一开口伸入所述开放式容腔内，所述第二发生器内设有第二容腔，所述第二密闭容腔内设有化学粉末，所述第二发生器与所述玻璃框架固定连接，所述第二发生器上设有尖刺部；

气囊，安装于所述第二凹槽内，所述气囊的开口与所述第二密闭容腔连通；

其中，所述锁扣机构有所述锁紧状态切换至所述解锁状态后，所述尖刺部将所述第一发生器内的隔膜刺破，使所述第一容腔和所述第二容腔连通，所述第一容腔和所述第二容腔内的化学粉末发生化学反应，产生气体，向所述气囊充气。

优选地，所述气体发生机构的个数为四个，分别靠近所述玻璃框架的四个顶点处。

本发明的一个目的为提供一种汽车，所述汽车的前车窗和后车窗均采用上述落水逃生车窗装置。

本发明的有益效果：

1.本发明的车窗中采用的锁扣机构，在汽车正常状态下处于锁紧状态，在汽车落水后能够迅速解锁，使玻璃框架迅速从车身框架上向车外脱落，便于车内人员逃生。

2.本发明在汽车落水后，汽车的控制系统能够控制电机工作，通过传动系统使得锁扣机构由锁紧状态切换至解锁状态；若汽车落水后，车载电器因进水而全部失灵，可转动转柄手动解锁，使挡风玻璃向外脱落而迅速逃生。

3.本发明在汽车落水后，汽车的控制系统能够控制电机工作，本发明的转轴上还设有销孔以及与销孔连接的锁销，初始状态下，锁销的一端插入所述销孔内，由于锁销穿过安装盒，，因此，此时无法转动转柄，以防车内人员误转转柄导致车窗脱落。

4.本发明装置利用下沉的速度差原理克服车外水压过大问题，在窗框上安装气囊可给被困人员提供一定浮力，操作简单，不会对人产生第二次伤害且使人快速获救。

附图说明

图1为本发明所提供的安装逃生车窗装置的汽车的轴侧视图；

图2为本发明所提供的玻璃框架结构的轴侧视图；

图3为图2中a处局部放大图；

图4为本发明所提供的玻璃框架的后侧视图

图5为本发明所提供的传动机构的轴侧视图；

图6为本发明所提供的棘轮机构的结构示意图；

图7为本发明所提供的锁扣机构安装关系的轴侧视图；

图8为图7中b处局部放大图；

图9为本发明所提供的气体发生机构安装关系的轴侧视图；

图10为本发明车体与窗框安装关系的轴侧视图；

图11为本发明所提供的锁扣机构锁死状态的轴侧视图；

图12为图11中c处局部放大图；

图13为本发明所提供的锁扣机构解锁状态的轴侧视图；

图14为图13中d处局部放大图；

图15为本发明所提供的安装逃生车窗装置的汽车的工作效果示意图。

附图标记：

1.车体；1a.车窗槽；4.后挡风玻璃；6.气囊盖；7.玻璃框架；7a.第一凹槽；7b.第二凹槽；7c.通槽；7i.矩形凹槽；8.安装盒；8a.安装盒通孔；9.电磁锁开关；10.锁销；；12.前挡风玻璃；13.第二蓄电池；14.车身框架；14a.锁钉；14b.孔槽；15.弹簧顶销；15a.弹簧；16.齿条；17.t形锁板；17a.锁孔；18.第一发生器；19.第二发生器；20.气囊；21.转柄；22.电机；23.电机齿轮；24.啮合式皮带；25.第一齿轮；26.带轮；27.棘轮机构；27a.棘轮外齿轮；27b.主动棘爪；27c.弹簧片；27d.主动轮；28.第二电磁铁；29横轴；29a.锁销孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于理解，现规定本发明一种用于落水汽车前后车窗脱落装置的空间方位：在汽车的纵向方向上，规定以图1中前挡风玻璃12所在位置为“前”，后挡风玻璃4所在位置为“后”；在汽车的横向方向上，规定以驾驶员坐于驾驶室中面朝前挡风玻璃12时右手边为“左”，左手边为“右”；规定以驾驶员头顶所在方向为“上”，驾驶员脚所在方向为“下”。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种落水逃生车窗装置，包括车身框架14、玻璃框架7，挡风玻璃、锁扣机构、传动机构和气体发生机构。

具体而言，如图11所示，车身框架14主要起到整个车窗装置与车体1的连接作用，通过焊接方式内嵌于车体1的车窗槽1a内，车窗装置可同时安装于车体1的前车窗位置和后车窗位置，本实施例中以前车窗为例介绍。

锁扣机构具有锁紧状态及解锁状态，如图7所示，锁扣机构包括多个锁钉14a和两个t形锁板17，多个所述锁钉14a的底端固定于所述车身框架14上相对的两个框杆上；t形锁板17包括水平板和竖板，如图2和图3所示，所述玻璃框架7上两个相对的横框杆内均设有与所述t形锁板17相配合的第一凹槽7a，两个所述t形锁板17分别设置于两个所述第一凹槽7a内，所述t形锁板17能够在所述第一凹槽7a内滑动，两个所述t形锁板17的底端相对，如图4所示，上述内部设有第一凹槽7a的两个横框杆上与车身框架14相对的一面上设有通槽，以使竖板能够与车身框架14连接，所述竖板上分布有多个锁孔17a，所述锁孔17a与所述锁钉14a一一对应，锁钉14a包括竖柄和位于所述竖柄顶端的圆形钉帽，所述竖柄的底端固定于所述车身框架14上；所述锁孔17a具有相互连通的第一区和第二区，作为优选，锁孔17a的第一区为圆形区，第二区为长形区，两个所述竖板上的锁孔17a方向相反，本实施例中上竖板上的锁孔17a长形区位于左端，下竖板上的锁孔17a长形区位于右端，t形锁板17的长度与第一凹槽7a的长度差为l，锁孔17a的圆形取的圆心到长形去的孔短边线距离为l+i，i为锁钉14a的竖柄的半径，以此保证t形锁板17在第一凹槽7a中移动l距离时，锁钉14a的钉帽圆心能够与锁孔17a的圆形区圆心重合。钉帽为扁平的圆柱形钉帽且其直径大于锁孔17a长形区处的宽度，小于锁孔17a圆形区的直径，以此使锁钉14a处于锁孔17a长形区处时钉帽不能通过而被卡住；在上t形锁板17向左滑动距离l，锁钉14a的钉帽圆心与锁孔17a圆形区圆心重合时，锁钉14a帽可以通过圆形孔而解锁。

请参阅图11，锁紧状态下，将t形锁板17的上的锁孔17a圆形区通过对应的锁钉14a钉帽，然后移动t形导板，将锁孔17a的长形区与对应的锁钉14a钉帽对应，使得t形锁板17固定于车身框架14上，实现玻璃框体与车身框架14的连接。如图13，解锁状态下，t形锁板17运动至使锁钉14a的顶端位于所述第一区的位置，以此，t形锁板17能够从锁钉14a上脱落，从而使得所述玻璃框体能脱离所述车身框架14。

请参阅图2和图5，传动机构安装于玻璃框架7内的一个右边竖框杆上的矩形凹槽7i内传动机构包括两个第一齿轮25、两个带轮26、啮合式皮带24和啮合式皮带24；两个t形锁板17的竖板的底端均设有齿条16，两个第一齿轮25分别与两个齿条16啮合。啮合式皮带24张紧在两个所述带轮26上，并与所述带轮26啮合，驱动机构驱动所述皮带转动，使得带轮26转动，两个带轮26与两个第一齿轮25一一对应，同轴安装，从而使得两个第一齿轮25旋转，进而带动两个t形锁板17在第一凹槽7a内沿相反方向横向运动，由于两个竖板上的锁孔17a的方向相反，因此，两个竖板能同时朝向解锁状态的位置运行，实现锁扣机构由锁紧状态切换为解锁状态。

请参阅图5，驱动机构包括电机22和电机齿轮23，玻璃框架7上固定有安装盒8，电机22安装于安装盒8内，电机齿轮23同轴安装于所述电机22的电机轴上，并与所述啮合式皮带24啮合，将本发明的车窗装置安装于车身上后，将电机22与汽车的控制系统连接，汽车落水后，所述控制系统控制电机22启动，从带动啮合式皮带24转动，使得所述锁扣机构处于解锁状态，实现本实施例的玻璃框体在落水后能够自动从车身上脱落。

考虑到汽车落水后，电气设备有失灵的风险，车窗无法自动打开脱落，请参阅图5和图6，本发明的实施例的驱动机构还包括横轴29、转柄21、锁销10和棘轮机构27，横轴29上设有锁销孔29a，横轴29的一端穿过所述安装盒8，所述锁销10孔位于所述安装盒8内，转柄21固定于所述横轴29的另一端上，并为位于所述安装盒8外；锁销10穿过安装盒通孔8a与横轴29上锁销孔29a，以此保证装置在不启动状态下，转柄21被锁住，以防误触。棘轮机构27包括主动轮27d、主动棘爪27b、弹簧片27c和棘轮外齿轮27a，其中主动轮27d同轴安装于所述横轴29的一端，主动棘爪27b的一端铰接于所述主动轮27d上；弹簧片27c的一端与所述主动棘爪27b连接，另一端与所述横轴29连接；棘轮外齿轮27a的内圈设有棘齿，所述主动棘爪27b的另一端与所述棘齿相配合，所述棘轮外齿轮27a的外圈与所述啮合式皮带24相啮合。当主动轮27d不动时，棘轮外齿轮27a能够被啮合式皮带24带动逆时针转动；当主动轮27d逆时针转动时，由弹簧片27c连接的主动棘爪27b推动棘轮外齿轮27a逆时针转动。以此保证转柄21被锁销10锁住时，电机22逆时针转动可带动整个传动机构工作。在汽车落水后，万一电气设备失灵，车内被困人员可以手动实现玻璃框架7从车身框架14上脱落。

考虑到汽车在正常行驶过程中，玻璃框架7和车身框架14之间存在间隙，会存在轻微振动，请参阅图7和图8，本实施在车身框架14上安装有锁钉14a的两个所述框杆上开设多个孔槽14b，所述孔槽14b与所述锁钉14a间隔设置，所述孔槽14b内均设有弹簧顶销15，所述弹簧顶销15的顶部为半球形，以便减小t形导板在运动过程中与弹簧顶销15之间的摩擦力，弹簧顶销15中的弹簧15a处于压缩状态，与竖板抵接，使得t形导板在汽车运动过程中不会产生晃动；而当t形导板运动至解锁状态时，由于弹簧顶销15中弹簧15a的弹性势能的作用，使得t形导板能够快速从车身框架14上脱离。

本发明实施例的车窗装置中，玻璃框架7和t形锁板17均由能够被磁铁吸引的材料制成，上横框杆中的第一凹槽7a的左端设有第二电磁铁28，用于吸住所述t形锁板17的右端，所述车身框架14内部设有第一电磁铁，所述玻璃框架7上设有用于给所述第二电磁铁28充电的第二蓄电池13，第二蓄电池13位于安装盒8内，安装盒8上还有电磁锁开关9，用于控制第二电磁铁28的工作状态。

所述车身上设有用于给所述第一电磁铁通电的第一蓄电池，两个蓄电池与汽车上的控制系统连接，汽车正常行驶时，所述控制系统控制所述蓄电池向所述第一电磁铁和所述第二电磁铁28通电，所述汽车落水后，所述控制系统控制所述蓄电池停止向所述第一电磁铁和所述第二电磁铁28通电。

请参阅图9、图14和图15，本发明实施例的车窗装置还包括气体发生机构，玻璃框架7上的两个所述横框杆的外侧面的两端均设有第二凹槽7b和安装孔，所述安装孔与所述第一凹槽7a连通，用于安装气体发生机构，并且两个横框杆上均设有盖6，用于遮蔽第一凹槽7a和安装孔。四个气体发生机构的结构和原理相同，现以右上方的气体发生机构为例介绍，气体发生机构包括气体发生器和气囊20，气体发生器包括第一发生器18和第二发生器19，第一发生器18安装于所述安装孔内，与所述t形锁板17固定连接，在t形锁板17运动过程中，第一发生器18能够一起移动，所述第一发生器18上设有第一开口，第一开口朝左，所述第一发生器18内设有空腔和隔膜，所述隔膜与所述第一开口相对，所述隔膜将所述空腔分为第一容腔和开放式容腔内，所述第一容腔内设有化学粉末；第二发生器19的一端从所述第一发生器18上的第一开口伸入所述开放式容腔内，所述第二发生器19内设有第二容腔，所述第二密闭容腔内设有化学粉末，第二发生器19上设有开口朝右的第二开口，所述第二发生器19与所述玻璃框架7固定连接，所述第二发生器19上设有尖刺部，在上t形锁板17向左运动时，第一发生器18跟随向左运动，其上的尖刺部将第二发生器19内的隔膜刺破，使第一容腔和第二容腔内的化学物质混合，从而产生气体，向气囊20充气，气囊20向外弹出，玻璃框体在从车身框架14上脱落后获得向上的浮力，能够更迅速的让车内人员逃生。

本发明实施例还提供了包括该落水逃生车窗装置的汽车，汽车的前车窗与后车窗均采用上述车窗装置，由于上述落水逃生车窗装置具有上述技术效果，因此，包括该落水逃生车窗装置的汽车具有相同的技术效果，在此不再赘述。

本发明实施例的包括该落水逃生车窗装置的汽车的工作过程：

当汽车不慎落水时，控制系统分别发送落水信号给第一蓄电池和第二蓄电池13，第一蓄电池和第二蓄电池13均停止向第一电磁铁和第二电磁铁28供电，电磁铁的电磁力消失，t形锁板17横向解锁，可在t形槽中左右横向滑动。其中，第二蓄电池13给电机22通电，电机22通电后，带动电机齿轮23逆时针转动一定角度a，电机齿轮23带动啮合式皮带24逆时针方向传动一定距离l，啮合式皮带24同时带动两个带轮26和棘轮均逆时针转动角度a，从而带动上t形锁板17在第一凹槽7a中向左滑动l距离，下t形锁板17向右滑动l距离。上t形锁板17向左滑动l距离后，锁钉14a的钉帽圆心与锁孔17a圆形区的圆心重合，因弹簧顶销15一直处于压缩状态，此时弹性势能释放，将玻璃框架7向前弹出脱离车身框架14，成为两个部分，完成锁扣机构解锁。上t形锁板17向左滑动的同时，带动第一发生一起向左运动l距离，第二发生器19固定不动，以此戳破第一发生器18中的隔膜，使两个发生器中的化学药粉混合迅速产生气体通过导管给气囊20充气，气囊20迅速膨胀将盖6弹开，在水中迅速充满。下t形锁板17滑动方向与上t形板相反，其余与上t形锁板17相同。当玻璃框架7四角的气囊20全部充满后，气囊20获得一定浮力，使玻璃框架7与车身下沉时产生一定的速度差，以此克服水压力，使两者分离形成逃生通道。

当汽车不慎落水后导致电气设备进水而失灵，车窗无法自动打开脱落时，落水被困人员可以手动实现，与电动实现方法相似，不同的地方在于：首先需将汽车电气设备关闭，使车身框架14内的第一电磁铁断电，电磁力消失。按下电磁锁开关9使第二电磁铁28断电，t形锁板17横向解锁。拔下锁销10，逆时针转动转柄21角度a，转柄21与棘轮为固定连接，因此可带动棘轮逆时针转动角度a，并带动啮合式皮带24逆时针方向传动一定距离l。后面实现方法与上述电动驱动部分相同。最终通过解锁锁扣机构，使前后玻璃框架7与车体1分为三个独立的部分，再通过气囊20的浮力使窗框获得向上的浮力，与车体1形成一个下沉的速度差来克服水压力，打开一个逃生通道，使车内人员快速逃生，若不会游泳在逃出汽车后也可将气囊20作为救生气囊20漂浮在水面等待救援。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。