客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，包括框架、第一伸縮桿、彈簧、曲柄，腳架、第二伸縮桿和鎖止裝置；第二伸縮桿的上桿與框架的另一端活動連接，下桿與車廂底板固接，上桿活動插接在下桿中；下桿上設有鎖止裝置；曲柄與第一伸縮桿的一端固接；第一伸縮桿與曲柄固接的一端與腳架中部活動連接，彈簧的一端連接曲柄的中部，彈簧的另一端與設置在腳架上端的橫桿連接；鎖止裝置包括銷軸、伺服電機和控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)的陀螺儀和加速度傳感器分別與STM32F407電子控制單元連接；銷軸的一端與伺服電機連接，另一端可伸縮地插入上桿及下桿中。本座椅裝置能有效避免客車側翻事故中的二次碰撞，大大提高了車輛的乘員保護能力。
【專利說明】客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及客車乘員安全保護裝置，特別是涉及一種客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置。
【背景技術】
[0002]客車的側翻事故的危害極大，容易造成乘員群死群傷的惡劣后果。即使客車車身符合相關的耐撞性標準，依然難以保證乘員在側翻事故中得到有效保護，究其原因，車身結構在側翻撞擊中會有大變形，位于靠近側圍的乘員與變形后的側圍發(fā)生二次撞擊的概率很大。所以設計出這種會主動傾倒的安全座椅裝置，使得側翻時車輛座椅往通道側傾斜，有效增大了乘員與側圍之間的距離，可盡量避免乘員與側圍的接觸。
[0003]現(xiàn)有的大部分對應車輛側翻的裝置都是集中于簡單的車輛傾角測量為側翻事故給予預警信號，或者是通過改變客車車身的結構來減少碰撞時的車身變形。然而側翻預警并不準確的同時嚴重缺乏能在側翻事故中通過主動反應來保護乘員安全的裝置。事故中乘客保護才是安全性改善的核心問題，因此需要一種發(fā)生事故時可以主動傾斜的座椅裝置來填補技術空白。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種在客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，監(jiān)測客車側傾狀態(tài)、并且車輛側翻時座椅能主動向車廂的通道側傾斜，以解決現(xiàn)有客車在遇到側翻事故時，乘客容易與車身側圍發(fā)生二次碰撞的問題。
[0005]本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn):
[0006]客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，包括框架、第一伸縮桿、彈簧、曲柄、腳架、第二伸縮桿和鎖止裝置；框架上安裝座椅，框架安裝在腳架和第二伸縮桿上，腳架的上端與框架的一端活動連接，腳架的下端與車廂底板固接；第二伸縮桿的上桿與框架的另一端活動連接，下桿車廂底板固接，上桿活動插接在下桿中；下桿上設有鎖止裝置；曲柄與第一伸縮桿的一端固接；第一伸縮桿與曲柄固接的一端與腳架中部活動連接，第一伸縮桿的另一端與框架的另一端活動連接；彈簧的一端連接曲柄的中部，彈簧的另一端與設置在腳架上端的橫桿連接，或者彈簧的另一端與框架連接；
[0007]所述鎖止裝置包括銷軸、伺服電機和控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)包括陀螺儀、加速度傳感器和STM32F407電子控制單元；陀螺儀和加速度傳感器分別與STM32F407電子控制單元連接；銷軸的一端與伺服電機連接，另一端可伸縮地插入上桿及下桿中，伺服電機與控制系統(tǒng)的STM32F407電子控制單元連接。
[0008]為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述曲柄與第一伸縮桿的一端固接是曲柄與第一伸縮桿的一端焊接固定。所述陀螺儀優(yōu)選為ENC - 03MB陀螺儀。所述加速度傳感器優(yōu)選為MMA7361LC加速度傳感器。所述第一伸縮桿與曲柄固接的一端優(yōu)選通過螺栓與腳架中部活動連接。[0009]所述STM32F407電子控制單元包括信號采集模塊、信號處理模塊、信號執(zhí)行模塊。
[0010]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0011]車輛正常行駛時座椅保持在水平位置，車輛具有側傾趨勢時信號執(zhí)行模塊，把信號處理模塊輸出的車身傾角信號轉化為使執(zhí)行機構動作的執(zhí)行信號，即，當車身傾角達到或者超過45°左右時，由信號執(zhí)行模塊把執(zhí)行信號發(fā)送給鎖止裝置5中的執(zhí)行機構即伺服電機9，伺服電機的動作，使銷軸8由上桿6-1中移出，進而解除了對上桿6-1的伸縮限制，此時彈簧3所存儲的彈性勢能得以釋放，帶動曲柄I和第一伸縮桿7繞腳架2中部的螺栓旋轉，框架4以及固定在框架4上的座椅隨即完成向車輛通道側傾斜的動作，以此增加乘員與車身側圍之間的距離，有效地控制乘員姿態(tài)在側翻碰撞過程中始終保持在生存空間內，從而避免乘員與變形的車身發(fā)生二次碰撞，大大減低了乘員在事故中的受傷概率，提升車輛的側翻安全性，保護人體不受撞擊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置的結構示意圖。
[0013]圖2為控制系統(tǒng)電氣方框圖。
[0014]圖3為控制系統(tǒng)與鎖止裝置連接示意圖。
[0015]圖4為表示框架在O時刻狀態(tài)。
[0016]圖5為表示框架在250ms時刻狀態(tài)。
[0017]圖6為表示框架在500ms時刻狀態(tài)。
[0018]圖7為客車側翻試驗示意圖。
[0019]圖8為客車側翻時座椅運作示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為更好地理解本發(fā)明，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明的實施方式不限如此。
[0021]實施例
[0022]如圖1、圖2、圖3所示，客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，包括框架4、第一伸縮桿7、彈簧3、曲柄1，腳架2、兼作支撐所述框架4的第二伸縮桿和鎖止裝置；框架4安裝座椅，框架4安裝在腳架2和第二伸縮桿上，腳架2的上端與框架4的一端活上端動連接，腳架2的下端與車廂底板固定；第二伸縮桿的上桿6-1與框架4的另一端活動連接，下桿6與車廂底板固定，上桿6 -1插接在下桿6中；下桿6上設有用于鎖止上桿6 -1伸縮運動的鎖止裝置5 ;曲柄I與第一伸縮桿7的一端固接，固接的方式優(yōu)選焊接固定；第一伸縮桿7與曲柄I固接的一端還通過螺栓與腳架2的中部活動連接，第一伸縮桿7的另一端與框架4的另一端活動連接；彈簧3的一端連接曲柄I的中部，彈簧3的另一端與設置在腳架2上端的橫桿2 -1連接，或者彈簧的另一端與框架4連接。
[0023]如圖3所示，所述鎖止裝置5包括銷軸8、伺服電機9和控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)包括陀螺儀、加速度傳感器和STM32F407電子控制單元；陀螺儀和加速度傳感器分別與STM32F407電子控制單元連接；銷軸8的一端與伺服電機9連接，另一端可伸縮地插入上桿6 -1及下桿6中，伺服電機9與控制系統(tǒng)的STM32F407電子控制單元連接；所述STM32F407電子控制單元包括信號采集模塊、信號處理模塊、信號執(zhí)行模塊。伺服電機9為執(zhí)行機構，該伺服電機與銷軸連接，負責驅動銷軸。
[0024]陀螺儀優(yōu)選ENC - 03MB陀螺儀；加速度傳感器優(yōu)選MMA7361LC加速度傳感器。
[0025]曲柄I由彈簧3帶動繞螺栓旋轉，從而帶動第一伸縮桿7擺動，具有把彈簧3的直線運動轉化為框架4 (包括座椅)的傾斜運動的功能；
[0026]腳架2是由金屬方管制成；
[0027]彈簧3是框架4的動力來源，客車沒有側翻趨勢時處于拉伸狀態(tài)以存儲彈性勢能，當銷軸由上桿6 -1中移出時，由于解除了對上桿6 -1的伸縮限制，彈簧3釋放的能量拉動曲柄I實現(xiàn)框架4的傾倒；
[0028]框架4，對座椅起固定作用，并且是座椅傾斜的主體；
[0029]鎖止裝置5用于鎖止第二伸縮桿的上桿6-1，當客車具有側傾趨勢時，MMA7361LC加速度傳感器和ENC - 03MB陀螺儀將車身傾角的信息發(fā)送給信號采集模塊；STM32F407電子控制單元根據(jù)ENC - 03MB陀螺儀和MMA7361LC加速度傳感器檢測的信息，控制執(zhí)行機構即伺服電機9動作，伺服電機動作以解除銷軸8 (定位銷)對上桿6-1的鎖止；第二伸縮桿和第一伸縮桿7可做直線伸縮運動。
[0030]信號處理模塊，對信號采集模塊所采集的數(shù)據(jù)進行融合、分析、處理和車輛狀態(tài)的判斷，處理過程由行車電腦完成；信號執(zhí)行模塊，用于把信號處理模塊輸出的車身傾角信號轉化為使執(zhí)行機構動作的執(zhí)行信號，即，當車身傾角達到或者超過45°左右時，由信號執(zhí)行模塊把執(zhí)行信號發(fā)送給鎖止裝置5中的執(zhí)行機構即伺服電機9，伺服電機的動作，使銷軸8由上桿6 -1中移出，進而解除了對上桿6 -1的伸縮限制，此時彈簧3所存儲的彈性勢能得以釋放，帶動曲柄I和第一伸縮桿7繞腳架2中部的螺栓(即轉動副)旋轉，框架4以及固定在框架4上的座椅隨即完成向車輛通道側傾斜的動作。
[0031]按照歐盟頒發(fā)的ECE R66法規(guī)對客車進行側翻測試，側翻試驗示意圖如圖7所示，把車身置于離地一定高度的側翻試驗臺，然后向一側緩慢舉升翻轉平面直至車身達到臨界翻轉角，翻轉臺的舉升角速度不高于5° /s，車身脫離翻轉臺后自由翻轉直至撞擊地面。側翻試驗臺緩慢舉升，MMA7361LC加速度傳感器和ENC - 03MB陀螺儀的測量數(shù)據(jù)經(jīng)過圖2中STM32F407電子控制單元的信號采集模塊和信號處理模塊后計算出車身傾角的變化，直到車身達到45°側翻臨界角時，開始做自由翻滾運動，與此同時信號執(zhí)行模塊發(fā)送執(zhí)行命令給鎖止裝置5中的即伺服電機9，伺服電機9動作，使銷軸8由上桿6 -1中移出，進而解除了對上桿6 -1的伸縮限制，開始做出座椅傾斜的乘員保護響應，解除對伸縮桿6 -1的鎖止，彈簧3釋放彈性勢能拉動曲柄I和第一伸縮桿7繞腳架2中部的螺栓(即轉動副)轉動，座椅架做出圖6中的傾斜25°的動作。如圖4 - 6所示，圖4是表示框架在O時刻狀態(tài)，圖5是表示框架在250ms時刻狀態(tài)，圖6是表示框架在500ms時刻狀態(tài)。圖8顯示在大客車中截取具有代表性的一段車身段結構，座椅在車身側翻時的運作狀況如圖8所示，圖中展示出車身翻轉時安全座椅裝置的運作情況。由于上桿6 -1提升，座椅向車身的中間通道傾斜。可見座椅傾斜后向車身通道側傾倒，有效遠離撞擊區(qū)域，減少了客車乘員的受傷概率和損傷程度。
[0032]本發(fā)明巧妙地將鎖止裝置5、第一伸縮桿7、彈簧3、曲柄I和第二伸縮桿結合起來，通過鎖止裝置5的控制系統(tǒng)和伺服電機9控制銷軸8的運動，銷軸8與第一伸縮桿7、彈簧3、曲柄I和第二伸縮桿聯(lián)動，實現(xiàn)在車輛傾翻時確保座椅向車輛中間的過道傾斜，提升了乘客的安全系數(shù)，解決了本領域一直想要解決而未能解決的問題，有重要的應用價值。
[0033]如上所述便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0034]上述實施實施方式為本發(fā)明的較佳實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1.客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，其特征在于包括框架、第一伸縮桿、彈簧、曲柄，腳架、第二伸縮桿和鎖止裝置；框架上安裝座椅，框架安裝在腳架和第二伸縮桿上，腳架的上端與框架的一端活動連接，腳架的下端與車廂底板固接；第二伸縮桿的上桿與框架的另一端活動連接，下桿車廂底板固接，上桿活動插接在下桿中；下桿上設有鎖止裝置；曲柄與第一伸縮桿的一端固接；第一伸縮桿與曲柄固接的一端與腳架中部活動連接，第一伸縮桿的另一端與框架的另一端活動連接；彈簧的一端連接曲柄的中部，彈簧的另一端與設置在腳架上端的橫桿連接，或者彈簧的另一端與框架連接； 所述鎖止裝置包括銷軸、伺服電機和控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)包括陀螺儀、加速度傳感器和STM32F407電子控制單元；陀螺儀和加速度傳感器分別與STM32F407電子控制單元連接；銷軸的一端與伺服電機連接，另一端可伸縮地插入上桿及下桿中，伺服電機與控制系統(tǒng)的STM32F407電子控制單元連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，其特征在于，所述曲柄與第一伸縮桿的一端固接是曲柄與第一伸縮桿的一端焊接固定。
3.根據(jù)權利要求1所述的客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，其特征在于，所述陀螺儀為ENC - 03MB陀螺儀。
4.根據(jù)權利要求1所述的客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，其特征在于，所述加速度傳感器為MMA7361LC加速度傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述的客車側翻事故中保護乘員安全的座椅裝置，其特征在于，所述第一伸縮桿與曲柄固接的一端通過螺栓與腳架中部活動連接。
【文檔編號】B60N2/427GK103661030SQ201310646334
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權日:2013年12月4日
【發(fā)明者】陳吉清, 黃成杰, 蘭鳳崇, 馬聰承 申請人:華南理工大學