信号触发结构、控制系统以及气囊保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及车辆安全技术领域，具体地涉及一种信号触发结构、控制系统以及气囊保护装置。


背景技术：

2.安全气囊是一种被动安全性的保护系统，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护，因此，日渐受到人们的重视。当车辆与障碍物碰撞后，称为一次碰撞，乘员与车内构件发生碰撞，称为二次碰撞，气囊在一次碰撞后、二次碰撞前迅速打开一个充满气体的气垫，使乘客因惯性而移动时“扑在气垫上”从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量，减轻乘员的伤害程度。
3.在现有技术中，安全气囊打开是基于传感器检测到车身发生碰撞的信号。但是，现有的安全气囊对车辆侧翻或者冲入水中，即车辆并未发生强烈的碰撞的场景下，安全气囊是无法打开的，不能对驾乘人员生命和财产安全进行保护。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种信号触发结构、控制系统以及气囊保护装置，该实用新型能够解决现有技术中存在的安全气囊在车辆侧翻或冲入水中时，不能打开安全气囊，保护驾乘人员的人身安全的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种信号触发结构，所述信号触发结构包括：
6.壳体，所述壳体内部中空；所述壳体的外壁上包覆有一层绝缘材料；
7.摆动棒，位于所述壳体内，其一端与所述壳体的顶部球铰；
8.第一电极，形成在所述壳体的内部侧壁上；
9.第二电极，形成在所述摆动棒的另一端，所述第一电极位于所述第二电极的摆动路径上；
10.限位结构，用于在设定方向上阻止所述第二电极与所述第一电极接触。
11.通过上述技术方案的设置，所述摆动棒与壳体的配合感知车身的倾角，当车身的倾角过大时，摆动棒上的第二电极和壳体下部的第一电极接触，使得信号触发结构能够向外输出信号，成为安全气囊打开的信号依据。
12.进一步地，所述壳体为圆锥体。
13.优选地，所述摆动棒的最大摆动角度为45
°
；
14.优选地，所述第二电极为球径大于所述摆动棒的直径的球体。
15.进一步地，所述限位结构包括设置在所述壳体顶部的弧形轨道，所述摆动棒与所述弧形轨道球铰，并能够沿着所述弧形轨道的轨迹滑动，所述弧形轨道的底部朝向所述壳体的底部；
16.所述第一电极形成在当所述摆动棒以所述弧形轨道的底部作为铰接点时的摆动
轨迹上。
17.进一步地，所述摆动棒与所述壳体通过球碗和铰接球铰接，所述球碗与所述壳体固定连接，所述铰接球与所述摆动棒固定连接，所述铰接球可旋转地设置在所述球碗中；
18.所述球碗和铰接球之间还设置有所述限位结构，所述限位结构包括凹槽、挡板；所述凹槽设置在所述球碗靠近所述铰接球弧面上，所述挡板与所述铰接球固定连接，位于所述凹槽中；所述凹槽中设置有阻尼油，所述挡板具有阻挡面，所述阻挡面与车辆的前后方向垂直。
19.进一步地，所述摆动棒与所述壳体通过球碗和铰接球进行铰接，所述球碗和所述铰接球上设置有所述限位结构；
20.所述限位结构包括限位碗、固定块、安装槽、弹簧、导向槽、固定柱；其中，所述限位碗可滑动地设置在所述球碗和壳体之间；所述导向槽为弧形结构，设置在所述限位碗的侧壁上；所述固定柱穿过所述导向槽，其两端分别与所述壳体和所述球碗固定连接；
21.所述安装槽为弧形结构，设置在所述壳体上；所述固定块设置在所述安装槽内，与所述限位碗固定连接；所述弹簧的两端分别与所述固定块和所述安装槽内壁固定连接；
22.所述导向槽和所述安装槽与车身的左右方向垂直；
23.所述摆动棒包括两段，两段之间铰接。
24.进一步地，
25.所述壳体的底部为具有开口的结构；
26.或，
27.壳体的底部具有封闭板，其侧壁上设置有进水孔。
28.进一步地，所述壳体的底部具有可活动的底板，所述底板一端与所述壳体铰接，其另一端与所述壳体之间具有间隙，所述底板上设置有能够与所述第一电极相接触的第三电极，所述底板材料的密度小于水的密度；
29.所述壳体上设置有位于所述底板下方的限位板。
30.本实用新型第二方面提供一种控制系统，所述控制系统包括所述的信号触发结构、控制器、备用电源、点火器，所述信号触发结构与所述控制器中的继电器电连接，构成信号触发回路，所述备用电源、所述控制器中的继电器、点火器三者之间电连接，构成通电点火回路。
31.通过上述技术方案，当车身的倾角过大时，信号触发结构能够向外输出信号，使得通电点火回路连通，通过小电流控制大电流运作，控制备用电源为点火器提供电压，使得点火器点火，从而打开安全气囊。
32.本实用新型第三方面提供一种气囊保护装置，所述气囊保护装置包括所述的控制系统、外壳、点火器、气体发生器、气囊；
33.所述点火器、所述气体发生器、所述气囊位于所述外壳内，所述点火器、所述气体发生器与所述外壳固定连接，其中，所述点火器与所述气体发生器插头连接；所述气囊与所述气体发生器连通。
34.通过上述技术方案，当车身的倾角过大时信号触发结构能够向外输出信号，使得通电点火回路连通，通过小电流控制大电流运作，控制备用电源为点火器提供电压，使得点火器点火，从而使得气体发生器中产生大量气体进入气囊中，弹开所述外壳，展开后的气囊
长度大于车身的宽度，所述气囊能够在车辆侧翻时为车辆起到缓冲作用，减少二次伤害；所述气囊也能够为冲入水中的车辆提供浮力，减缓下沉速度，为车内人员赢得逃生或者救援的时间。
35.进一步地，所述外壳包括本体和外盖，所述本体与所述外盖卡扣连接，所述本体内具有第一容纳空间，所述点火器、所述气体发生器安装在所述第一容纳空间内，所述外盖内具有第二容纳空间，所述气囊位于所述第二容纳空间内，所述本体上设置有使得气囊与所述气体发生器连通的通气孔。
36.本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
37.图1是本实用新型信号触发结构一种具体实施方式的结构示意图；
38.图2是本实用新型信号触发结构另一种具体实施方式的结构示意图；
39.图3为本实用新型信号触发结构中弧形轨道的结构示意图；
40.图4为本实用新型信号触发结构中球铰一种具体实施方式的结构示意图；
41.图5为本实用新型信号触发结构中球铰一种具体实施方式的另一种视角的结构示意图；
42.图6是本实用新型控制系统一种具体实施方式的结构示意图；
43.图7是本实用新型气囊保护装置另一种具体实施方式的结构示意图；
44.图8是本实用新型触发结构又一种实施方式的结构示意图；
45.图9是导向槽的结构示意图。
46.附图标记说明
47.1壳体
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2摆动棒
48.3绝缘材料件
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4备用电源
49.5点火器
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6气囊
50.7气体发生器
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81本体
51.82外盖
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83通气孔
52.21球体
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11底板
53.12限位板
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15弧形轨道
54.16球碗
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17凹槽
55.18挡板
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19铰接球
56.20阻挡面
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21球体
57.22安装槽
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23弹簧
58.24导向槽
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25固定柱
59.26限位碗
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27固定块
具体实施方式
60.以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
61.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在
装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
62.本实用新型第一方面提供一种信号触发结构，如图1所示，所述信号触发结构包括：
63.壳体1，所述壳体1内部中空；
64.摆动棒2，位于所述壳体1内，其一端与所述壳体1的顶部球铰；所述球铰能够保证所述摆动棒2能够向任意方向进行摆动；
65.第一电极，形成在所述壳体的内部侧壁上；
66.第二电极，形成在所述摆动棒2的另一端，所述第一电极位于所述第二电极的摆动路径上。需要说明的是，由于摆动棒2的一端铰接，因此所述摆动路径为所述摆动棒2绕着铰接处旋转时，所述第二电极所运动过的轨迹；
67.限位结构，用于在设定方向上阻止所述第二电极与所述第一电极接触。
68.在一种优选的具体实施方式中，所述摆动棒2的最大摆动角度为45
°
，即所述摆动棒2与所述圆锥体的母线的夹角为45
°
。因此，无论从哪个方向使得摆动棒2与壳体1的内壁之间的角度减少45
°
，都能形成触发信号，打开安全气囊。
69.需要说明的是，所述摆动角度是指：以摆动棒2位于壳体1的圆锥体的高的位置为起点状态，以摆动棒2与壳体1内壁接触为终点状态，从起点状态到终点状态摆动棒2所摆动过的角度。
70.优选地，所述第二电极为直径大于摆动棒2直径的球体21，所述第二电极为导电材料。这样，在车身倾角达到预定角度后，能够使得所述摆动棒2 与所述壳体1之间的接触为点接触。
71.所述摆动棒2在重力作用下保持竖直状态，所述壳体1安装在车身上，在车身静止状态下，所述壳体1的底板呈水平状态，所述壳体1的倾角能够反映车身的倾角。于是在车辆未发生碰撞时，所述摆动棒2与所述壳体1的配合能够检测到车身倾角是否在预定的角度内，判断出车身是否出现了侧翻或者冲入水中。
72.通过上述技术方案，所述摆动棒2与所述壳体1的配合能够感知车身的倾角，当车身的倾角达到预定角度时，所述摆动棒2上的第二电极与所述壳体1的第一电极接触，使得信号触发结构能够向外输出信号，成为安全气囊打开的信号依据。
73.为了在360
°
全包围的方向上使得所述摆动棒2与所述壳体1的内壁之间在各个方向上所形成的角度相同，在优选的情况下，所述壳体1为圆锥体。
74.考虑到由于车辆加速度的变化，例如刹车、启动加速等，可能会导致第二电极与第一电极产生误触，但是此时车辆未必需要打开安全气囊，为了解决该技术问题，本实用新型提供以下三种具体实施方式：
75.具体实施方式一：如图3所示，所述壳体1的顶部设置有弧形轨道15，所述摆动棒2与所述弧形轨道15球铰，并能够沿着所述弧形轨道15的轨迹滑动，所述弧形轨道15底部朝向所述壳体1的底部。所述第一电极形成在当所述摆动棒2以所述弧形轨道15的底部作为铰接点时的摆动轨迹上。
76.在使用时，将弧形轨道15调整为与车辆的行进方向平行，当车辆刹车时，在惯性的作用下，所述摆动棒2与所述壳体1的顶部铰接的铰接头将沿着所述弧形轨道15滑动，摆动棒2的摆动轨迹将因此发生变化。由于所述第一电极形成在当所述摆动棒2以所述弧形轨道
15的底部作为铰接点时的摆动轨迹上。因此，所述第一电极无法与所述第二电极接触，也就不能产生信号。当车辆静止后，基于重力的作用，铰接头将回到弧形轨道15的底部，实现复位。
77.具体实施方式二：如图4-图5所示，所述摆动棒2与所述壳体1通过球碗16和铰接球19铰接，所述球碗16与所述壳体1固定连接，所述铰接球 19与所述摆动棒2固定连接，所述铰接球19可旋转地设置在所述球碗16 中；
78.所述球碗16和铰接球19之间还设置有所述限位结构，所述限位结构包括凹槽17、挡板18；所述凹槽17设置在所述球碗16靠近所述铰接球19弧面上，所述挡板18与所述铰接球19固定连接，位于所述凹槽17中；所述凹槽17中设置有阻尼油，所述挡板18具有阻挡面20，所述阻挡面20与车辆的前后方向垂直。
79.在急刹车或加速时，在朝向车辆前或后的惯性力的作用下，摆动棒2会发生摆动，容易导致第二电极和第一电极误触；因此，设置了挡板18、阻尼油，挡板18会随着摆动棒2的摆动在凹槽17内转动，当摆动棒2摆动时，挡板18会向着反方向转动，阻挡面20能够起到对阻尼油的节流的作用，减小摆动棒2的摆动幅度，防止第二电极和第一电极产生误触。而在车辆侧翻时，挡板18的厚度较小，不会起到对阻尼油的节流作用，因此，摆动棒2 在车辆侧翻时能够灵敏地发生摆动。
80.具体实施方式三：如图8和图9所示，所述摆动棒2与所述壳体1通过球碗16和铰接球19进行铰接，所述球碗16和所述铰接球19上还设置有所述限位结构，所述限位结构包括限位碗26、固定块27、安装槽22、弹簧23、导向槽24、固定柱25；所述限位碗26可滑动地设置在所述球碗16和壳体1 之间；所述导向槽24为弧形结构，设置在所述限位碗26的侧壁上；所述固定柱25穿过所述导向槽24，其两端分别与所述壳体1、球碗16固定连接；所述安装槽22为弧形结构，设置在所述壳体1上；所述固定块27设置在所述安装槽22内，与所述限位碗26固定连接；所述弹簧23的两端分别与所述固定块27与所述安装槽22内壁固定连接；所述导向槽24、安装槽22与车身的左右方向垂直，所述导向槽24和所述安装槽22使得所述限位碗26 仅能向车辆的前后方向转动；所述摆动棒2包括两段，两段之间铰接。需要说明的是，两段之间非球铰，而是通过轴进行铰接，铰接轴的轴线与车身的前后方向垂直，与地面平行。
81.通过上述技术方案，所述限位碗26的端面能够限制摆动棒2的转动角度。当汽车急刹车或者急加速时，基于惯性会导致所述限位碗26发生位移，限位碗26的位移方向与摆动棒2的摆动的旋转方向相反，从而使得限位碗 26向摆动棒2靠近，减少摆动棒2能够摆动的角度。因此，限位碗26的设置能够在一定程度上避免第二电极与第一电极接触，所述弹簧23用于使得限位碗26回位。需要说明的是，所述“限位碗26的端面”是限位碗26的碗口。
82.考虑到当车辆急刹车或者急加速时，产生的惯性力过大，所述摆动棒2 的摆动力矩远大于所述限位碗26限位的阻力，摆动棒2将碰撞并推动所述限位碗26产生位移，使得限位碗26发生的位移方向与摆动棒2发生摆动的旋转方向相同，增大摆动棒2的摆动角度，从而使得第二电极与第一电极误触。为了解决这个技术问题，将在所述摆动棒2的中间部分铰接点，使得摆动棒2在接触到所述限位碗26后，下段的摆动棒2相对于上段发生摆动，从而改变第二电极的运动轨迹，完全避免第二电极与第一电极的误触。
83.为了使得信号触发结构能够与控制器电连接，在优选的情况下，所述第一电极和所述第二电极各自延伸出导线；
84.优选地，所述壳体1的下部和所述壳体1的顶部之间通过绝缘材料件3 进行固定连接。
85.作为第一种实施方式，所述壳体1的下部、所述壳体1的顶部、摆动棒 2、铰接球19、球碗16均为导电材料，壳体1的下部整体作为第一电极，由所述壳体1的下部、所述壳体1的顶部引出导线，在该实施方式中，导线不会影响所述摆动棒2的转动，使得所述摆动棒2的转动较为自由；
86.作为第二种实施方式，所述壳体1的下部、所述摆动棒2同为导电材料，壳体1的下部整体作为第一电极，由所述壳体1的下部、所述摆动棒2的上端穿过所述壳体1的顶部引出导线；
87.作为第三种实施方式，所述第一电极为环形结构的导电材料，设置在所述壳体1内壁，对应所述摆动棒2的下端所能接触到的位置，从所述第一电极中穿过所述壳体1引出导线；从所述摆动棒2的上端穿过所述壳体1的顶部引出导线，在该实施方式中，电极接通所产生的电流传导精确，路径明确，使得向外输出的信号更加精确快速。
88.为了防止外部零件所产生的静电对所述壳体1的影响，在优选的情况下，所述壳体1的外壁为绝缘体或在所述壳体1的外壁上包覆有绝缘材料。
89.其中，所述绝缘材料件3和所述绝缘材料均可选用橡胶或塑料。
90.考虑在以下场景下车辆冲入水中不会及时触发信号触发结构：一、路面与水面的落差较小时，车辆落入水中产生的倾角未达到预定角度；二、车辆速度较快时，惯性力导致车辆短时间内浸入水中，车身所发生的倾角未达到预定角度，为了使得信号触发结构在上述但不仅限于上述场景下能够及时触发信号触发结构，在优选的情况下，设置有三组具体实施方式：
91.作为第一种具体实施方式，如图2所示，在优选的情况下，所述壳体1 的底板11的一端与所述壳体1铰接，其另一端与所述壳体1之间具有间隙，所述底板11上设置有能够与所述第一电极相接触的第三电极，所述底板11 材料的密度小于水的密度。
92.所述壳体1上设置有位于所述底板11下方的限位板12。
93.需要说明的是，所述第一电极和第二电极并联。
94.所述底板11与所述壳体1由一根铰接轴进行铰接。
95.通过上述具体实施方式的设置，所述空隙用于提供给所述底板11能够发生旋转的空间。当信号触发结构浸入水中后，底板11在浮力的作用下发生旋转，第三电极与第二电极导通，从而信号触发结构能够为外界输出信号。所述限位板12能够使得底板11仅能朝向所述摆动棒2的方向旋转。
96.作为第二种具体实施方式，所述壳体1的底部为具有开口的结构；
97.作为第三种具体实施方式，壳体1的底部具有封闭板，其侧壁上设置有进水孔。
98.通过第二种和第三种具体实施方式的设置，信号触发结构浸入水中后，水会从进水孔或者底部的开口结构进入所述壳体1内，并且作为第一电极和第二电极的导电介质，连通第一电极和第二电极，从而信号触发结构能够为外界输出信号。
99.本实用新型第二方面提供一种控制系统，如图6所示，所述控制系统包括信号触发结构、控制器、备用电源4、点火器5，所述信号触发结构与所述控制器中的继电器电连接，构成信号触发回路，所述备用电源、所述控制器中的继电器、点火器5插头连接，构成通电点火
回路。所述备用电源4专门为点火器5所设置，实时为点火器5提供较大的点火电流。需要说明的是，所述信号触发回路中设置有电源。
100.通过上述技术方案，当车身的倾角达到预定角度时，信号触发结构能够向外输出信号，使得通电点火回路连通，通过小电流控制大电流运作，控制备用电源为点火器5提供电压，使得点火器5点火，从而打开安全气囊。
101.为了保证备用电源实时具有充足的电量，在优选的情况下，所述控制系统还包括备用电源充电模块，与所述备用电源电连接，用于实时为备用电源充电；所述备用电源充电模块与车辆的发动机或者动力电池连接。
102.本实用新型第三方面提供一种气囊保护装置，如图7所示，所述气囊保护装置包括控制系统、外壳、点火器5、气体发生器7、气囊6；
103.所述点火器5、所述气体发生器7、所述气囊6位于所述外壳内，所述点火器5、所述气体发生器7与所述外壳固定连接，其中，所述点火器5与所述气体发生器7电连接；所述气囊6与所述气体发生器7连通。气体发生器7中充有点火剂，如叠氮化钠，点火器5中设有点火剂，如硝酸钾，两者会发生热效反应，生成氮气，氮气形成热流从气体释放孔中排出，让气囊迅速膨胀冲破外壳。所述气囊6为全封闭结构，仅能与气体发生器7连通，由防撕裂性能好、防水、防漏气的坚固的高分子材料制成，能够承受较大的压力，气囊6能够在未充气的状态下折叠在外壳中。优选地，所述外壳安装在车辆的车顶或车底，所述外壳的两端分别朝向车身前后或左右两侧。
104.通过上述技术方案，当车身的倾角达到预定角度时信号触发结构能够向外输出信号，使得通电点火回路连通，通过小电流控制大电流运作，控制备用电源为点火器5提供电压，使得点火器5点火，从而使得气体发生器7中产生大量气体进入气囊6中，弹开所述外壳，展开的气囊6的长度大于车身的宽度，所述气囊6能够在车辆侧翻时为车辆起到缓冲作用，减少二次伤害；所述气囊6也能够为冲入水中的车辆提供浮力，减缓下沉速度，为车内人员赢得逃生或者救援的时间。
105.在气囊6充气后，为了给气囊6提供足够的膨胀空间，在优选的情况下，所述外壳包括本体81和外盖82，所述本体81与所述外盖82卡扣连接，所述本体81内具有第一容纳空间，所述点火器5、所述气体发生器7安装在所述第一容纳空间内，所述外盖82内具有第二容纳空间，所述气囊6位于所述第二容纳空间内，所述本体81上设置有使得气囊6与所述气体发生器7 连通的通气孔83。优选地，所述外盖82的内外表面具有模压浅槽，方便外盖82能被气囊6冲破而撕裂，使得气囊6露出在外部空间中。所述外盖82 的卡扣连接方便拆卸从而能够对设备进行维修，方便二次使用。
106.需要解释的是，“模压浅槽”是指外盖82上模压有薄弱的、方便气囊能够冲破外盖82的撕缝。
107.需要说明的是，所述电连接包括导线连接。
108.具体工作流程如下：当车辆侧翻或者冲入水中时，车身与重力的方向呈 45
°
时，所述摆动棒2的第二电极与壳体1的第一电极连通，信号触发回路控制通电点火回路连通，使得备用电源4为点火器5提供较大的点火电流，点火器5触发气体发生器7，在点火器5引爆点火剂的瞬间，点火剂产生大量热量，叠氮化钠受热立即分解释放氮气，并从通气孔充入气囊6，气囊6 充气膨胀冲破外盖82，于是气囊6能够露出在外部空间中，为车辆以及车内人员提
供安全保护。
109.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
110.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
111.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。