专利名称：小轿车驾乘人员救生逃逸系统及操作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆安全装置，特别是一种小轿车驾乘人员救生逃逸系统。
背景技术：
当今世界，小轿车是人们重要的代步工具，但同时也是危险系数最高的交通工具之一。美国密歇根大学交通科学研究院的一项研究结果表明，在相同距离内，开车受伤的可能性比乘坐飞机高65倍。当小轿车发生强烈撞击、高速翻转、燃烧爆炸、冲出坠落或涉水受困等严重事故时，驾乘人员急需在最短的时间内脱离小轿车轿厢，以尽可能保证生命安全。从目前实践看，尽管有小轿车安全带、气囊等设计，但在发生以上严重事故时，驾乘人员的生还几率仍然极低，即使生还也是多因机械撞击造成重度伤残。小轿车侧面碰撞中，驾乘人员距离危险区域非常近，致使事故伤亡率非常高。目前，通行的保护驾乘人员的约束系统有侧面碰撞安全气囊和帘式安全气囊，可以在驾乘人员与车体间的碰撞中起到缓冲作用，以减缓驾乘人员的头部、胸部、腹部或髋部受到的冲击，但此类保护措施具有它的局限性，仅能减小驾乘人员受到的伤害程度，不能从根本上消除驾乘人员受到的威胁，而且很难控制气囊的展开范围正好覆盖驾乘人员的要害部位，并且当车体变形比较大时气囊无展开空间，并不能起到保护驾乘人员的作用。经研究得出两点结论一是尽管目前小轿车安全系统较多，但事故死亡率仍然较高。美国小轿车驾驶员撞车死亡率为56 (人数/每百万辆注册车辆/年)。若加上同一车上其他乘员死亡、驾驶员未死亡的概率，以及撞车以外的其他事故造成驾乘人员死亡的概率,数据约为100(人数/每百万辆注册车辆/年)。小轿车的平均使用年限为12年，以此计算，在小轿车的整个使用年限中，发生导致驾乘人员死亡的极端事故的概率约为1200(人数/每百万辆注册车辆)，即I. 2 (人数/每千辆注册车辆)，而发生导致驾乘人员重度伤残的严重事故概率将会更高。(我国以上数据比美国高。)二是多数驾乘人员的受伤与死亡均与局限在轿厢中遭受强烈或反复的撞击并无法逃逸有关，同时，轿厢空间越小，死亡率越高。美国高速公路保险协会(IIHS) 2011年6月发布的数据表明四门轿车中，体型最大的车在撞车时的驾驶员死亡率为46 (人数/每百万辆注册车辆/年)，而最小的车则高达82 (人数/每百万辆注册车辆/年)。因此，急需研发一种小轿车救生逃逸系统让驾乘人员在紧急情况下被弹射出空间相对狭窄的轿厢，使驾乘人员在最危险的时候有一种最佳的救生方式。目前尚未出现在小轿车发生极端严重事故时，帮助驾乘人员较为安全地脱离小轿车轿厢进行逃生的相关技术和装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种小轿车驾乘人员救生逃逸系统及操作方法，能让驾乘人员在紧急情况下被弹射出空间相对狭窄的轿厢。—种小轿车驾乘人员救生逃逸系统，包括系统控制装置2、车辆紧急状态报警器
3、自动刹车熄火控制器4、弹射座椅5、应急分离式顶篷6和弹性防护网膜7。
所述系统控制装置2包括设置在整车控制单元8中的控制模块9、探测终端10、手动触发按钮11和指令输出端12。控制模块9电连接探测终端10、手动触发按钮11和指令输出端12。控制模块9中预先设定启动救生逃逸系统的若干临界值，包括一、驾驶员按下手动触发按钮11，发出触发指令；二、碰撞强度临界值；三、关键部位温度临界值；四、关键部位压力临界值；五、车辆翻转幅度临界值；六、行进中四轮悬空时间临界值。可根据需要，通过调整临界值大小，以设置不同等级驾乘人员保护模式，例如高保护模式、中保护模式或低保护模式，甚至根据个人驾驶技术特点，设置仅在某一紧急情况下进行保护的模式等。控制模块9并行接受来自探测终端10和手动触发按钮11的数据信号，实时在控制模块9处理，对照有关预先设定的临界值，得出结果后通过指令输出端12分别输出相应指令。所述探测终端10包括碰撞传感器13、关键部位温度传感器14、关键部位压力传感器15、车辆翻转幅度传感器16和四轮悬空传感器17 ;所述指令输出端12包括车辆紧急状态报警指令输出端18、自动刹车熄火指令输出端19、弹射座椅高压气体发生器点火指令输出端20、应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令输出端21、弹性防护网膜释放指令输出端22 ;车辆紧急状态报警指令输出端18电连接车辆紧急状态报警器3，自动刹车熄火指令输出端19电连接自动刹车熄火控制器4，弹射座椅高压气体发生器点火指令输出端20电连接弹射座椅高压气体发生器点火控制器23，应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令输出端21电连接应急分离式顶篷瞬间气顶装置24，弹性防护网膜释放指令输出端22电连接弹性防护网膜释放控制器25。所述车辆紧急状态报警器3由系统控制装置2控制，接受指令后迅速由低声至高声发出特殊频率的高分贝警报声，提醒其他车辆和行人远离，同时请求救援人员迅速赶来救援，选自杭州亚松电子有限公司YS-OOT电子蜂鸣器，密封性能良好，具有很好的防水防尘功能，超强电磁抗干扰性能，多种音调可调节。所述自动刹车熄火控制器4由系统控制装置2控制，接受指令后通过ABS和ESP等系统自动刹车，并保持车辆平衡，15秒后自动切断油路，使车辆熄火。所述弹射座椅5包括轻质座椅26、莲花咬合装置27、座椅基座28、座椅滑轨29、轻质弹射管30、进气管31、高压气体发生器32和点火控制器23。所述座椅基座28通过铆钉固定连接于车体底舱，上面根据需要安装前后左右四向座椅滑轨29，结构与现有小轿车座椅滑轨结构相同。座椅滑轨29的上端焊接至少6个莲花咬合装置27，轻质座椅26下端至少6个连接端插入莲花咬合装置27。所述莲花咬合装置27由分瓣弹性咬合端口和弹力保持装置组成(图中未显示)，始终保持对轻质座椅26下端6个连接端的咬合压力，在6个连接端的上拔力度超过一定限度时，连接端可拔出莲花咬合装置27，弹力保持装置可以为弹簧等。所述轻质弹射管30每个座椅设置2支，分别设置在轻质座椅26的靠背骨架33左右两侧边沿位置，包裹于座椅表面之下，形状为长条圆柱形，直径约5. 5厘米，有内管34和外管35两重结构，内管34底端铆接于座椅基座28的后沿角，钢结构螺旋连接进气管31，外管35焊接于座椅靠背骨架33两侧边沿。在内管34的上端内腔位置装有防逆滑结构36，所述防逆滑结构36为弹性突起三角支架37，在基本逃逸状态下外管35上滑至一定位置时，内管34弹性突起三角支架37插入外管35管壁的预留孔眼38，起到防止座椅向下逆滑作用。内管34外壁与外管35内壁之间为油封，保持气密性，并设有吻合槽线39，防止旋转移位。所述进气管31为高强度导气管，具备较强内外压承受力，选自山东首尔设备有限公司气泵用高压气管，破裂压力可达到200kg/cm2，工作压力可达到60kg/cm2。所述高压气体发生器32与小轿车气囊高压气体发生器相同，选自美国TRW汽车集团的TRW安全气囊气体发生器(已落户西安东方集团有限公司生产)，铆接于轿厢底舱适当位置，气路为独立封闭回路，避免座椅弹射气压及密闭性不足，同时爆炸充盈气压必须达到2. 5kg/cm2左右，确保把轻质座椅26和驾乘人员弹射到理想高度。所述点火控制器23是由整车控制单元8中控制模块9发出的指令控制，选自美国德尔福公司的SDM-C7气囊控制器。当触发救生逃逸系统时，点火控制器23接到控制模块9点火指令，当即对高压气体发生器32进行点火，产生瞬间高压气体，沿进气管31冲入轻质弹射管30，驱动外管35向上弹射，带动座椅和驾乘人员(前排人员必须系上设于轻质座椅26上的安全带)向上弹射，弹射到一定位置时，内管34防逆滑结构36的三角支架37插入外管35预留孔眼38，防止轻质弹射管30逆滑。在基本逃逸情况下，弹性防护网膜释放控制器25不释放弹性防护网膜7，受到弹性防护网膜7束缚，轻质弹射管30外管35未能弹射到完全脱离内管34高度，外管35仍套接在内管34上端，并由防逆滑结构36支撑。在完全逃逸情况下，弹性防护网膜释放控制器25释放弹性防护网膜7，没有弹性防护网膜7束缚，轻质弹射管30外管35弹射到完全脱离内管34高度，外管35不再套接在内管34上端，驾乘人员在轻质座椅26、分离式轻质顶篷40和弹性防护网膜7的保护下完全脱离小轿车轿厢，远离危险因素。所述应急分离式顶篷6包括分离式轻质顶篷40、顶篷咬合结构41和瞬间气顶装置24。所述分离式轻质顶篷40为小轿车轿厢座椅上方的对应部分，双层结构，由轻质铝合金配以内饰制成，与轿厢顶篷整体结构分离，仅在四角Al、A2、A3、A4点(即轿厢的A柱和C柱顶端)和左右两侧边沿中间点Z1、Z2(即B柱的顶端)点，分别通过顶篷咬合结构41与轿厢相连。所述顶篷咬合结构41包括弹性咬合结构和电控锁死结构，共设置6个，焊接于轿厢骨架42的A1、A2、A3、A4(即轿厢的A柱和C柱顶端)和Z1、Z2 (即B柱的顶端)位置。弹性咬合结构选自常州博美金属制品有限公司的弹簧卡箍，分离式轻质顶篷40四角和左右两侧边沿中间咬合点终端插入弹簧卡箍，咬合点终端和弹簧卡箍之间保持一定咬合力。电控锁死结构与小轿车车门电控锁死结构相同，选自上海科众汽车零部件有限公司车门锁3B0959782，与整车控制单元8中的控制模块9电连接，在发动机点火时保持开放状态，在发动机熄火时保持锁死分离式轻质顶篷40状态。所述瞬间气顶装置24为电控微型气爆装置，选自东莞市汉华安防设备有限公司生产的玻璃自动破碎装置中的瞬间定向高压气体发生器，共设置6个，铆接于轿厢骨架42的Al、A2、A3、A4(即轿厢的A柱和C柱顶端)和Z1、Z2(即B柱的顶端)位置，即在顶篷咬合结构41的旁侧，与整车控制单元8中的控制模块9电连接，当接到控制模块9的应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令时，固体燃爆，产生瞬间高压气流，冲击轻质顶篷6个连接端口，超过弹性咬合结构的咬合力，使分离式轻质顶篷40脱离轿厢顶篷，为座椅和驾乘人员弹射出轿厢提供出口。所述弹性防护网膜7包括气泡复合式弹性网膜43和网膜释放控制器25。四块气泡复合式弹性网膜43均使用遇水即溶的弹性纳米材料制成，气泡复合式弹性网膜43由若干基体呈正方形，中间分布有均匀小气泡44的弹性纳米材料制成，分别从前后左右四个方向内置于分离式轻质顶篷40的夹层，上侧边沿紧密联结于分离式轻质顶篷40的边沿，下边沿两端各引出一个联结终端，分别联结至网膜释放控制器25。所述纳米弹性材料主要由80%淀粉和20%氨纶组成。所述网膜释放控制器25安装于轿厢与分离式轻质顶篷40相连
7接的四角，与整车控制单元8中的控制模块9电连接，并接受其指令。平时保持对网膜联结终端的咬合，当接到释放指令时，释放网膜联结终端。通过驾驶员自主判断或探测终端10检测、搜集车辆状态信息，在判断出小轿车即将遭遇极端严重事故的危险时，通过驾驶员手动按压手动触发按钮11或救生逃逸系统控制模块9计算自动的方式，触发救生逃逸系统，系统立即由低声至高声发出鸣笛警报，提醒其他车辆和行人远离，同时请求救援人员迅速赶来救援，车辆自动刹车熄火并点燃高压气体发生器32，弹射座椅5在高压气体作用下快速向上后侧方弹射，应急分离式顶篷6同步与车辆轿厢分离，驾乘人员随座椅弹射脱离轿厢，弹性防护网膜7迅速拉出，对驾乘人员起到缓冲拉回作用，降低对地速度，减少伤害，进而实现救生逃逸功能。本发明的有益效果是在发生极端事故的情况下，使用小轿车驾驶人员救生逃逸系统可以让驾乘人员在极短的时间内安全地脱离轿厢，实现救生逃逸。
附图I附图2附图3附图4附图5附图6附图7附图8附图9
具体实施例方式现在参照附图1-9对本发明的实施例进行详细说明—种小轿车驾乘人员救生逃逸系统，包括系统控制装置2、车辆紧急状态报警器
3、自动刹车熄火控制器4、弹射座椅5、应急分离式顶篷6和弹性防护网膜7。所述系统工作流程可概括为通过驾驶员自主判断或探测终端10检测、搜集车辆状态信息，在判断出小轿车即将遭遇极端严重事故的危险时，通过驾驶员手动按压手动触发按钮11或救生逃逸系统控制模块9计算自动的方式，触发救生逃逸系统，系统立即由低声至高声发出鸣笛警报，提醒其他车辆和行人远离，同时请求救援人员迅速赶来救援，车辆自动刹车熄火并点燃高压气体发生器32，弹射座椅5在高压气体作用下快速向上后侧方弹射，应急分离式顶篷6同步与车辆轿厢分离，驾乘人员随座椅弹射脱离轿厢，弹性防护网膜7迅速拉出，对驾乘人员起到缓冲拉回作用，降低对地速度，减少伤害，进而实现救生逃逸功倉泛。图2所示，所述系统控制装置2，包括设置在整车控制单元8中的控制模块9、探测终端10、手动触发按钮11和指令输出端12。控制模块9电连接探测终端10、手动触发按钮11和指令输出端12。控制模块9中预先设定启动救生逃逸系统的若干临界值一、驾驶员按下手动触发按钮11，发出触发指令；二、碰撞强度临界值；三、关键部位温度临界值;
、轿车驾乘人员救生逃逸系统工作流程示意、轿车驾乘人员救生逃逸系统的控制装置构成示意、轿车驾乘人员救生逃逸系统弹射座椅示意、轿车驾乘人员救生逃逸系统弹射座椅I-I放大、轿车驾乘人员救生逃逸系统的应急分离式顶篷结构示意图；、轿车驾乘人员救生逃逸系统的弹性防护网膜位置结构示意图；、轿车驾乘人员救生逃逸系统的弹性防护网膜示意、轿车驾乘人员救生逃逸系统基本逃逸模式示意、轿车驾乘人员救生逃逸系统完全逃逸模式示意图。四、关键部位压力临界值；五、车辆翻转幅度临界值；六、行进中四轮悬空时间临界值。可根据需要，通过调整临界值大小，以设置不同等级驾乘人员保护模式，例如高保护模式、中保护模式、低保护模式，甚至根据个人驾驶技术特点，设置仅在某一紧急情况下进行保护的模式等。控制模块9并行接受来自探测终端10、手动触发按钮11的数据信号，并实时在控制模块9处理，对照有关预先设定的临界值，得出结果后通过指令输出端12分别输出相应指令。所述探测终端10包括碰撞传感器13、关键部位温度传感器14、关键部位压力传感器15、车辆翻转幅度传感器16和四轮悬空传感器17 ;所述指令输出端12包括车辆紧急状态报警指令输出端18、自动刹车熄火指令输出端19、弹射座椅高压气体发生器点火指令输出端20、应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令输出端21和弹性防护网膜释放指令输出端22，车辆紧急状态报警指令输出端18电连接车辆紧急状态报警器3，自动刹车熄火指令输出端19电连接自动刹车熄火控制器4，弹射座椅高压气体发生器点火指令输出端20电连接弹射座椅高压气体发生器点火控制器23，应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令输出端21电连接应急分离式顶篷瞬间气顶装置24，弹性防护网膜释放指令输出端22电连接弹性防护网膜释放控制器25。手动触发按钮11设置在驾驶座相对隐蔽同时驾驶员方便触及位置，当驾驶员感觉到遭遇非启动救生逃逸系统不可的危险时，迅速按下手动触发按钮11，控制模块9接到指令后，当即发出触发救生逃逸系统指令，车辆紧急状态报警器3鸣笛由低声至高声迅速响起，提醒其他车辆和行人远离，同时请求救援人员迅速赶来救援，自动刹车熄火控制器4通过ABS和ESP等系统自动刹车，并保持车辆平衡，15秒后自动切断发动机油路，使车辆熄火。控制模块9同步分析探测终端10所检测到的车辆状态，依图I做出相应处理。自动触发情况下，探测终端10检测到的数据实时传送控制模块9处理，计算判断出属于启动救生逃逸系统情况时，发出指令触发整个救生逃逸系统，由低声至高声迅速发出鸣笛警报，自动刹车熄火，并依图I根据不同情况做出不同处理。所述车辆紧急状态报警器3由系统控制装置2控制，接受指令后迅速由低声至高声发出特殊频率的高分贝警报声，提醒其他车辆和行人远离，同时请求救援人员迅速赶来救援，选自杭州亚松电子有限公司YS-OOT电子蜂鸣器，密封性能良好，具有很好的防水防尘功能，超强电磁抗干扰性能，多种音调可调节。所述自动刹车熄火控制器4由系统控制装置2控制，接受指令后通过ABS和ESP等系统自动刹车，并保持车辆平衡，15秒后自动切断油路，使车辆熄火。所述碰撞传感器13为加速度传感器，选自美国德尔福公司的ESS-A型加速度传感器。工作方式是微机械压阻式，加速度有效范围为±500g。所述关键部位温度传感器14铆接于发动机旁侧等位置，必要时也可将发动机内部作为检测部位，选自上海仪表(集团)公司供销公司WR系列防爆热电偶，可直接测量存在碳氢化合物等爆炸物的0°C至1300°C范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度，具有较强防爆性和抗振性。所述关键部位压力传感器15铆接于发动机旁侧等位置，必要时也可将发动机内部作为检测部位，选自蛘埠高灵传感系统工程有限公司CFBP/B防爆压力传感器/变送器，有多种型式接口、零点至满量程任意调节、高精度、高稳定、本质安全防爆和隔爆等特点，出线方式可选赫斯曼接头。所述车辆翻转幅度传感器16为倾角传感器，2个安装于车辆底盘中心位置，分别测量左右和前后翻转幅度，选自北京世纪铭创科技有限公司倾角-RS485数字输出传感器(MCQD485A)，测量范围为-90°至+90。，抗冲击达到20000g。所述四轮悬空传感器17为24GHz雷达传感器，4个分别安装在四轮的轮轴里侧垂直向下，通过发射雷达波来判断车轮是否离开地面，并计算时长，当四轮悬空时长达到临界值时由控制模块发出触发救生逃逸系统的指令。传感器发射频率在24. 125GHz左右，可以调节的频率范围在50KHz左右。产品可选自深圳华儒科技有限公司24GHz雷达传感器(IVS-179)。图3所示，所述弹射座椅5，包括轻质座椅26、莲花咬合装置27、座椅基座28、座椅滑轨29、轻质弹射管30、进气管31、高压气体发生器32和点火控制器23。所述座椅基座28通过铆钉固定连接于车体底舱，上面根据需要安装前后左右四向座椅滑轨29，结构与现有小轿车座椅滑轨结构相同。座椅滑轨29的上端焊接至少6个莲花咬合装置27，轻质座椅26下端至少6个连接端插入莲花咬合装置27。所述莲花咬合装置27由分瓣弹性咬合端口和弹力保持装置组成(图中未显示)，始终保持对轻质座椅26下端6个连接端的咬合压力，在6个连接端的上拔力度超过一定限度时，连接端可拔出莲花咬合装置27，弹力保持装置可以为弹簧等。图4所示，所述轻质弹射管30每个座椅设置2支，分别设置在轻质座椅26的靠背骨架33左右两侧边沿位置，包裹于座椅表面之下，形状为长条圆柱形，直径约5. 5厘米，有内管34和外管35两重结构，内管34底端铆接于座椅基座28的后沿角，钢结构螺旋连接进气管31，外管35焊接于座椅靠背骨架33两侧边沿。在内管34的上端内腔位置装有防逆滑结构36，为弹性突起三角支架37，在基本逃逸状态下外管35上滑至一定位置时，内管34弹性突起三角支架37插入外管35管壁的预留孔眼38，起到防止座椅向下逆滑作用。内管34外壁与外管35内壁之间为油封，保持气密性，并设有吻合槽线39，防止旋转移位。所述进气管31为高强度导气管，具备较强内外压承受力，选自山东首尔设备有限公司气泵用高压气管，破裂压力可达到200kg/cm2，工作压力可达到60kg/cm2。所述高压气体发生器32与小轿车气囊高压气体发生器相同，选自美国TRW汽车集团的TRW安全气囊气体发生器(已落户西安东方集团有限公司生产)，铆接于轿厢底舱适当位置，气路为独立封闭回路，避免座椅弹射气压及密闭性不足，同时爆炸充盈气压必须达到
2.5kg/cm2左右，确保把轻质座椅26和驾乘人员弹射到理想高度。所述点火控制器23是由整车控制单元8中控制模块9发出的指令控制，与之电连接，如选自美国德尔福公司的SDM-C7气囊控制器，其控制器的处理器为NEC，点火器为SS-84点火芯片，控制模块9发出的信号控制点火芯片。当触发救生逃逸系统时，点火控制器23接到控制模块9点火指令，当即对高压气体发生器32进行点火，产生瞬间高压气体，沿进气管31冲入轻质弹射管30，驱动外管35向上弹射，带动座椅和驾乘人员(前排人员必须系上设于轻质座椅26上的安全带)向上弹射，弹射到一定位置时，内管34防逆滑结构36的三角支架37插入外管35预留孔眼38，防止轻质弹射管30逆滑。在基本逃逸情况下，弹性防护网膜释放控制器25不释放弹性防护网膜7，受到弹性防护网膜7束缚，轻质弹射管30外管35未能弹射到完全脱离内管34高度，外管35仍套接在内管34上端，并由防逆滑结构36支撑。在完全逃逸情况下，弹性防护网膜释放控制器25释放弹性防护网膜7，没有弹性防护网膜7束缚，轻质弹射管30外管35
10弹射到完全脱离内管34高度，外管35不再套接在内管34上端，驾乘人员在轻质座椅26、分离式轻质顶篷40和弹性防护网膜7的保护下完全脱离小轿车轿厢，远离危险因素。图5至6所示，所述应急分离式顶篷6包括分离式轻质顶篷40、顶篷咬合结构41和瞬间气顶装置24。所述分离式轻质顶篷40为小轿车轿厢座椅上方的对应部分，根据小轿车的不同车型，具体部位有所差别，后窗玻璃位置相对靠后、角度较为垂直的车型，为前窗玻璃的上边沿位置至后窗玻璃的上边沿位置，后窗玻璃位置相对靠前、角度较为平缓的车型，为前窗玻璃的上边沿位置至后窗玻璃的适当位置，后窗玻璃两个上边角(即轿厢C柱上端)同时安装瞬间气顶装置24，在分离式轻质顶篷40分离的同时，瞬间气顶装置24将后窗玻璃气爆击碎。分离式轻质顶篷40为双层结构，由轻质铝合金配以内饰制成，与轿厢顶篷整体结构分离，仅在四角A1、A2、A3、A4点(即轿厢的A柱和C柱顶端)和左右两侧边沿中间点Zl、Z2点(即B柱的顶端)，通过顶篷咬合结构41与轿厢相连。所述顶篷咬合结构41包括弹性咬合结构和电控锁死结构，各设置6个，焊接于轿厢骨架42的A1、A2、A3、A4和Z1、Z2位置。弹性咬合结构选自常州博美金属制品有限公司的弹簧卡箍，分离式轻质顶篷40四角和左右两侧边沿中间咬合点终端插入弹簧卡箍，咬合点终端和弹簧卡箍之间保持一定咬合力。电控锁死结构与小轿车车门电控锁死结构相同，选自上海科众汽车零部件有限公司车门锁3B0959782，与整车控制单元8中的控制模块9电连接，在发动机点火时保持松开状态，在发动机熄火时保持锁死分离式轻质顶篷40状态。所述瞬间气顶装置24为电控微型气爆装置，选自东莞市汉华安防设备有限公司生产的玻璃自动破碎装置中的瞬间定向高压气体发生器，共设置6个，铆接于轿厢骨架42的A1、A2、A3、A4(即轿厢的A柱和C柱顶端)和Z1、Z2 (即B柱的顶端)位置，即在顶篷咬合结构41的旁侧，与整车控制单元8中的控制模块9电连接，当接到控制模块9的应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令时，固体燃爆，产生瞬间高压气流,冲击轻质顶篷6个连接端口，超过弹性咬合结构的咬合力，使分离式轻质顶篷40脱离轿厢顶篷，为座椅和驾乘人员弹射出轿厢提供出口。所述弹性防护网膜7包括气泡复合式弹性网膜43、网膜释放控制器25。图7所示，四块气泡复合式弹性网膜43均使用遇水即溶的弹性纳米材料制成，气泡复合式弹性网膜43由若干基体呈正方形，中间分布有耐受一定压强的均匀小气泡44的弹性纳米材料制成。图6所示，气泡复合式弹性网膜43分别从前后左右四个方向内置于分离式轻质顶篷40的夹层，即Jl、J2、J3、J4区，上侧边沿紧密联结于分离式轻质顶篷40的边沿LI、L2、L3、L4，下边沿两端各引出一个联结终端，即PU P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8，分别联结至网膜释放控制器25。所述纳米弹性材料主要由80%淀粉和20%氨纶组成，具有遇水即溶的特点，在驾乘人员完全逃逸并坠水的情况下，弹性防护网膜7在几秒钟之内溶解，驾乘人员借助座椅浮力逃生。所述网膜释放控制器25铆接安装于轿厢与分离式轻质顶篷40相连接的四角BI、B2、B3、B4点，位于A1、A2、A3、A4点下侧，与整车控制单元8中的控制模块9电连接，并接受其指令。平时保持对网膜联结终端的咬合，当接到释放指令时，释放网膜联结终端PU P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8。图8所示，当控制模块9研判确定车辆属于正面强烈撞击的极度危险事故状态时，启动基本逃逸模式，控制模块9不发出释放弹性防护网膜7指令，网膜释放控制器25始终咬合弹性防护网膜7联结终端，驾乘人员弹射到脱离小轿车轿厢高度后，进入由轻质座椅26、弹性防护网膜7、分离式轻质顶篷40围绕成的空间，车辆因正面撞击发生急停甚至反弹，仍咬合联结于车辆轿厢的弹性防护网膜7对弹射出保持惯性前进的驾乘人员起到“弹性拉回”的缓冲作用，减小可能受到的撞击伤害。
图9所示，当控制模块9研判确定车辆属于高速翻转、燃烧爆炸、冲出坠落、涉水受困的极度危险事故状态时，启动完全逃逸模式，控制模块9在发出其它指令之后约O. 5秒发出释放弹性防护网膜7指令，使弹性防护网膜7有充分的时间拉出并对驾乘人员起到“弹性拉回”的缓冲作用，网膜释放控制器25在接到指令后释放弹性防护网膜7，驾乘人员、轻质座椅26、弹性防护网膜7和分离式轻质顶篷40共同组成一个单元，向上后侧方弹射脱离小轿车轿厢，远离危险因素，同时在着地时可以得到轻质座椅26、弹性防护网膜7及分离式轻质顶篷40的保护。在逃逸单元落水时，弹性防护网膜7在几秒钟内触水溶解，驾乘人员借助轻质座椅26和分离式轻质顶篷40浮力逃生。本发明的有益效果是在发生极端事故的情况下，使用小轿车驾驶人员救生逃逸系统可以让驾乘人员在极短的时间内安全地脱离轿厢，实现救生逃逸。尽管上述通过举例说明，已经描述了本发明最佳的具体实施方式
，本发明的保护范围并不仅限于上述说明，本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓的前提下，任何修改和变化都落入本发明的保护范围。
1权利要求
1.一种小轿车驾乘人员救生逃逸系统，其特征在于包括系统控制装置(2)、车辆紧急状态报警器(3)、自动刹车熄火控制器(4)、弹射座椅(5)、应急分离式顶篷(6)和弹性防护网膜(7)。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述系统控制装置(2)包括设置在整车控制单元(8)中的控制模块(9)、探测终端(10)、手动触发按钮(11)和指令输出端(12)；所述控制模块(9)电连接探测终端(10)、手动触发按钮(11)和指令输出端(12);所述控制模块(9)中预先设定启动救生逃逸系统的若干临界值，包括一、驾驶员按下手动触发按钮(11)，发出触发指令，二、碰撞强度临界值，三、关键部位温度临界值，四、关键部位压力临界值，五、车辆翻转幅度临界值，六、行进中四轮悬空时间临界值；控制模块(9)并行接受来自探测终端(10)和手动触发按钮(11)的数据信号，实时在控制模块(9)处理，对照有关预先设定的临界值，得出结果后通过指令输出端(12)分别输出相应指令；所述探测终端(10)包括碰撞传感器(13)、关键部位温度传感器(14)、关键部位压力传感器(15)、车辆翻转幅度传感器(16)和四轮悬空传感器(17);所述指令输出端(12)包括车辆紧急状态报警指令输出端(18)、自动刹车熄火指令输出端(19)、弹射座椅高压气体发生器点火指令输出端(20)、应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令输出端(21)、弹性防护网膜释放指令输出端(22);车辆紧急状态报警指令输出端(18)电连接车辆紧急状态报警器(3)，自动刹车熄火指令输出端(19)电连接自动刹车熄火控制器(4)，弹射座椅高压气体发生器点火指令输出端(20)电连接弹射座椅高压气体发生器点火控制器(23)，应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令输出端(21)电连接应急分离式顶篷瞬间气顶装置(24)，弹性防护网膜释放指令输出端(22)电连接弹性防护网膜释放控制器(25)。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述车辆紧急状态报警器(3)由系统控制装置(2)控制，接受指令后迅速由低声至高声发出特殊频率的高分贝警报声，提醒其他车辆和行人远离，同时请求救援人员迅速赶来救援；所述自动刹车熄火控制器(4)由系统控制装置(2)控制，接受指令后通过ABS和ESP等系统自动刹车，并保持车辆平衡，15秒后自动切断油路，使车辆熄火。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述弹射座椅(5)包括轻质座椅(26)、莲花咬合装置(27)、座椅基座(28)、座椅滑轨(29)、轻质弹射管(30)、进气管(31)、高压气体发生器(32)和点火控制器(23);所述座椅基座(28)通过铆钉固定连接于车体底舱，上面安装前后左右四向座椅滑轨(29)，座椅滑轨(29)的上端焊接至少6个莲花咬合装置(27)，轻质座椅(26)下端设置至少6个连接端，并插入莲花咬合装置(27);所述莲花咬合装置(27)由分瓣弹性咬合端口和弹力保持装置组成，始终保持对轻质座椅(26)下端6个连接端的咬合压力，在6个连接端的上拔力度超过一定限度时,连接端可拔出莲花咬合装置(27)，弹力保持装置可以为弹簧；所述轻质弹射管(30)每个座椅设置2支，分别设置在轻质座椅(26)的靠背骨架(33)左右两侧边沿位置，包裹于座椅表面之下，形状为长条圆柱形，直径约5. 5厘米，有内管(34)和外管(35)两重结构，内管(34)底端铆接于座椅基座(28)的后沿角，钢结构螺旋连接进气管(31)，外管(35)焊接于座椅靠背骨架(33)两侧边沿；在内管(34)的上端内腔位置装有防逆滑结构(36)，所述防逆滑结构(36)为弹性突起三角支架(37);所述内管(34)外壁与外管(35)内壁之间为油封，保持气密性，并设有吻合槽线(39)，防止旋转移位；所述进气管(31)为高强度导气管，破裂压力可达到200kg/cm2，2工作压力可达到60kg/cm2 ;所述高压气体发生器(32)与小轿车气囊高压气体发生器相同，选自美国TRW汽车集团的TRW安全气囊气体发生器，爆炸充盈气压达到2. 5kg/cm2左右；所述点火控制器(23)是由整车控制单元⑶中控制模块(9)发出的指令控制，选自美国德尔福公司的SDM-C7气囊控制器。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述应急分离式顶篷(6)包括分离式轻质顶篷(40)、顶篷咬合结构(41)和瞬间气顶装置(24);所述分离式轻质顶篷(40)为小轿车轿厢座椅上方的对应部分，由轻质铝合金配以内饰的双层结构制成，与轿厢顶篷整体结构分离，仅在四角(A1、A2、A3、A4)点和左右两侧边沿中间点(Z1、Z2)，分别通过顶篷咬合结构(41)与轿厢相连；所述顶篷咬合结构(41)包括弹性压力咬合结构和电控锁死结构，共设置6个，焊接于轿厢骨架(42)的四角点(A1、A2、A3、A4)和左右两侧边沿中间点(Z1、Z2)位置；弹性咬合结构(41)为弹簧卡箍，分离式轻质顶篷(40)四角和左右两侧边沿中间咬合点终端插入弹簧卡箍，咬合点终端和弹簧卡箍之间保持一定咬合力；电控锁死结构与小轿车车门电控锁死结构相同，与整车控制单元⑶中的控制模块(9)电连接，在发动机点火时保持开放状态，在发动机熄火时保持锁死分离式轻质顶篷(40)状态；所述瞬间气顶装置(24)为电控微型气爆装置，共设置6个，铆接于轿厢骨架(42)的四角点(A1、A2、A3、A4)和左右两侧边沿中间点(Z1、Z2)位置，即在顶篷咬合结构(41)的旁侧，与整车控制单元(8)中的控制模块(9)电连接，当接到控制模块(9)的应急分离式顶篷瞬间气顶分离指令时，固体燃爆，产生瞬间高压气流，冲击轻质顶篷6个连接端口，超过弹性压力结构的咬合力，使分离式轻质顶篷(40)脱离轿厢顶篷。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述弹性防护网膜(7)包括四块气泡复合式弹性网膜(43)和网膜释放控制器(25);每块气泡复合式弹性网膜(43)均使用遇水即溶的弹性纳米材料制成，气泡复合式弹性网膜(43)由若干基体呈正方形，中间分布有均匀小气泡(44)的弹性纳米材料制成，分别从前后左右四个方向内置于分离式轻质顶篷(40)的夹层，上侧边沿紧密联结于分离式轻质顶篷(40)的边沿，下边沿两端各引出一个联结终端，分别联结至网膜释放控制器(25);所述纳米弹性材料主要由80%淀粉和20%氨纶组成；所述网膜释放控制器(25)安装于轿厢与分离式轻质顶篷(40)相连接的四角点(BI、B2、B3、B4)，与整车控制单元(8)中的控制模块(9)电连接，平时保持对网膜联结终端的咬合，当接到释放指令时，释放网膜联结终端。
7.根据权利要求2-6所述的系统的操作方法，其特征在于在基本逃逸情况下，点火控制器(23)接到控制模块(9)点火指令，当即对高压气体发生器(32)进行点火，产生瞬间高压气体，沿进气管(31)冲入轻质弹射管(30)，驱动外管(35)向上弹射，带动座椅和驾乘人员向上弹射，外管(35)上滑至一定高度，使内管(34)弹性突起三角支架(37)插入外管(35)管壁的预留孔眼(38)中，起到防止座椅向下逆滑作用，弹性防护网膜释放控制器(25)不释放弹性防护网膜(7)，受到弹性防护网膜(7)束缚，轻质弹射管(30)外管(35)未能弹射到完全脱离内管(34)高度，外管(35)仍套接在内管(34)上端，并由防逆滑结构(36)支撑，驾乘人员在轻质座椅(26)、弹性防护网膜7、分离式轻质顶篷40的保护下基本脱离小轿车轿厢。
8.根据权利要求2-6所述的系统的操作方法，其特征在于在完全逃逸情况下，点火控制器(23)接到控制模块(9)点火指令，当即对高压气体发生器(32)进行点火，产生瞬间高压气体，沿进气管(31)冲入轻质弹射管(30)，驱动外管(35)向上弹射，带动座椅和驾乘人员向上弹射，O. 5秒后弹性防护网膜释放控制器(25)释放弹性防护网膜(7)，由于没有弹性防护网膜(7)束缚，轻质弹射管(30)外管(35)弹射到完全脱离内管(34)高度，外管(35)不再套接在内管(34)上端，驾乘人员在轻质座椅(26)、分离式轻质顶篷(40)和弹性防护网膜(7)的保护下完全脱离小轿车轿厢。
9.根据权利要求2-6所述的系统的操作方法，其特征在于通过驾驶员自主判断或探测终端(10)检测、搜集车辆状态信息，在判断出小轿车即将遭遇极端严重事故的危险时，通过驾驶员手动按压手动触发按钮(11)或救生逃逸系统控制模块(9)计算自动的方式，触发救生逃逸系统，系统立即由低声至高声发出鸣笛警报，提醒其他车辆和行人远离，同时请求救援人员迅速赶来救援,车辆自动刹车熄火并点燃高压气体发生器(32)，弹射座椅(5)在高压气体作用下快速向上后侧方弹射，应急分离式顶篷(6)同步与车辆轿厢分离，驾乘人员随座椅弹射脱离轿厢，弹性防护网膜(7)迅速拉出，对驾乘人员起到缓冲拉回作用，降低对地速度，减少伤害，进而实现救生逃逸功能。
全文摘要
本发明提供一种小轿车驾乘人员救生逃逸系统及其操作方法，能够在小轿车遭遇强烈撞击、高速翻转、燃烧爆炸、冲出坠落、涉水受困等极端危险情况下，帮助驾乘人员迅速弹射出空间相对狭窄的轿厢，降低发生重度伤残和死亡的概率。包括系统控制装置、车辆紧急状态报警器、自动刹车熄火控制器、弹射座椅、应急分离式顶篷和弹性防护网膜等。在小轿车发生严重事故时，驾驶员以手动方式触发，或者系统控制模块检测到有关数值超过临界值时自动触发，当即发出警报、刹车熄火，并产生瞬间高压气体，顶开应急分离式顶篷，驱动座椅和驾乘人员向轿厢上后侧方弹射，同时内置于顶篷的弹性防护网膜瞬间拉出，对驾乘人员“弹性拉回”，降低其对地速度，进而减少严重伤亡事故。
文档编号B60R21/02GK102910134SQ20121042173
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者王学荣, 王学林, 刘星宏 申请人:王学荣, 王学林, 刘星宏