CN105365736B - 外力压缩弹簧的破窗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外力压缩弹簧的破窗装置，其包括底座、外壳、击锤、主弹簧、复位弹簧和限位机构，其中外壳沿底座可滑动地设置、击锤沿底座滑动和旋转设置，并且击锤的滑动和旋转是通过设置在击锤上的导向凸块沿设置在底座上的导向滑槽来保证的，以此使得按压底座的外端部时可对击锤进行解锁，击锤解锁后在主弹簧的弹性恢复力的作用下进行对玻璃的破碎，破碎完成后在复位弹簧的作用下完成复位以备下次使用。本发明的有益效果为：可重复操作使用；破窗能量稳定，不会出现能量过剩问题；外力源可选种类多，既可以是人力，也可以是化学能或者压缩气体等；装置撞针/击锤零件在操作时不发生移动，便于与其他部件合并设计，以进行扩展。

Description

外力压缩弹簧的破窗装置

技术领域

本发明涉及一种破窗装置，具体涉及一种外力压缩弹簧的破窗装置。

背景技术

在最近的几年，公众越来越关注到客运车辆的紧急逃生问题。由于客运车辆空间较小，并且不易设置专门的逃生门。如何在事故发生时更可靠更迅速的建立逃生通道成为关键的问题。本发明的推出就是为了更好的解决这个问题。本发明的基本原理是使用外力压缩弹簧产生足够的能量推动击锤来击碎车窗钢化玻璃。本发明的特点是使用弹簧作为破窗动作的直接动力源。外力只要能将主弹簧压缩到位即可。本发明的技术难点是本装置在压缩弹簧后需要解锁并释放击锤来进行破窗动作，并且在撤掉外力后，击锤应该能自动复位并重新闭锁。以便实现可重复操作，重复使用。为了解决这个技术难点，本人使用了滑槽引导击锤回转的方式实现弹簧按压到位击锤开锁和击锤复位到位击锤闭锁功能。

目前同类型的装置大部分使用化学能，电磁力作为直接动力进行破窗。这些设计的优势是原理和结构都很简单，在技术上容易实现。但是缺点也是很明显；使用化学能作为动力的同类装置是使用特定的化学药剂制作的微型气体发生器来推动击锤工作的。这样的微型气体发生器是一次性使用的。如果装置在气体发生器工作后未能击碎玻璃，则无法再次实施破窗动作。现有使用化学能做为动力的同类装置也增加了手动破窗功能，但是需要施予一个有足够力量和速度的外力才可以实现。这对使用者有了较大的要求，因为这个外力的两个要素缺一不可，而一般人对施力的速度无法控制。此类装置还存在能量过剩的问题；由于微型气体发生器在10ml空间可以产生3-10Mpa的压力，击锤在击碎车窗玻璃后仍可能存在能量，可能对车外人员或车辆造成危害。电磁力作为动力的同类装置是由车辆上的电源在装置里的线圈产生的电磁力从而推动击锤工作。这种装置的缺点是必须连接提供足够功率的电源。而车辆发生事故后发动机可能停止工作，而仅靠电瓶所产生的电能不一定满足这种装置的需要，这样的情况下装置破窗的可靠性会大大的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种外力压缩弹簧的破窗装置，外壳沿底座可滑动地设置、击锤沿底座滑动和旋转设置，并且击锤的滑动和旋转是通过设置在击锤上的导向凸块沿设置在底座上的导向滑槽来保证的，以此使得按压底座的外端部时可对击锤进行解锁，击锤解锁后在主弹簧的弹性恢复力的作用下进行对玻璃的破碎，破碎完成后在复位弹簧的作用下完成复位以备下次使用，以克服现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种外力压缩弹簧的破窗装置，其包括：

底座，其内部具有两端开口的滑动腔室，形成所述滑动腔室的一端的内壁上设有环状的限位部，所述限位部上开设有开锁滑槽，所述开锁滑槽的长度方向与两个所述开口的连线方向相同；

外壳，在所述滑动腔室内沿两个所述开口的连线方向可滑动地设置，所述外壳朝向所述击锤的一端的内壁上设有横截面形状为圆形的盲孔，形成所述盲孔的内壁上设有形状为平行四边形的导向滑槽，所述导向滑槽包括依次连接的压缩段、解锁段、释放段和复位段，所述压缩段、所述解锁段、所述释放段和所述复位段分别为所述导向滑槽的四个边，所述压缩段的长度方向、所述释放段的长度方向均与两个所述开锁滑槽的长度方向相同，所述解锁段的长度方向和所述压缩段的长度方向之间的夹角为钝角；

击锤，其具有相对的两端，一端为工作端，另一端为触发端，所述触发端的形状为与所述盲孔间隙配合的圆柱形，所述工作端的端部设有用于击破玻璃的撞针，所述工作端的外侧壁上设有沿所述开锁滑槽滑动的开锁凸块，所述触发端的外侧壁上设有导向凸块，所述导向凸块沿所述导向滑槽的长度方向可滑动地设置；

主弹簧，安装在所述外壳与所述击锤之间，用于向所述击锤提供破窗时的直接动力；

复位弹簧，安装在所述底座与所述外壳之间，用于将所述外壳压向远离所述工作端的方向；以及

限位机构，用以阻止所述外壳从所述滑动腔室内滑出。

优选的，所述滑动腔室的横截面形状为多边形，所述外壳的横截面的形状与所述滑动腔室的横截面形状相同。

优选的，所述开锁凸块到所述工作端的端部的距离大于0.5mm。

优选的，所述开锁滑槽的数量和所述开锁凸块的数量相等并且一一对应，并且均为至少三个，所有的所述开锁滑槽均匀设置在形成所述滑动腔室的壁上，所有的所述开锁凸块均匀设置在所述击锤的外周侧壁上。

进一步的，形成所述导向滑槽的外壁在四个拐角处均设有圆滑过渡；

形成所述导向滑槽的内壁在所述复位段与所述压缩段的连接处设有倒角,所述倒角向所述复位段凸出。

进一步的，所述击锤为回转结构，所述击锤具有一容纳腔室，所述容纳腔室的开口与所述盲孔相对，所述主弹簧的一端抵紧所述容纳腔室的底部，所述主弹簧的另一端抵紧所述盲孔的底部。

进一步的，所述外壳在所述盲孔的开口的一端的外周侧设有限位凸块，所述限位凸块沿所述滑动腔室可滑动地设置，所述限位机构为压盖，所述压盖扣合在所述底座上设有限位部的相对端的开口上，所述压盖上设有供所述外壳穿出的通孔。

进一步的，所述击锤的外部与所述底座的内壁之间留有供所述击锤旋转的旋转空间，所述复位弹簧套设在所述击锤的外部。

进一步的，所述容纳腔室的底部安装有第一旋转轴承，所述第一旋转轴承的内圈或外圈固定在所述容纳腔室的底部，相应地，所述第一旋转轴承的外圈或内圈与所述主弹簧的一弹性端固定连接。

本发明的有益效果为：

可重复操作使用，当出现一次操作未能击碎玻璃时可继续操作。

破窗能量稳定，不会出现能量过剩问题。

外力源可选种类多，既可以是人力，也可以是化学能或者压缩气体等；均可在不对主结构进行大变化的情况下进行改造已适用于不同的外力。

装置撞针/击锤零件在操作时不发生移动，便于与其他部件合并设计，以进行扩展。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2外壳的剖视结构示意图；

图3击锤的剖视结构示意图；

图4外壳的立体结构示意图；

图5是图4沿A-A的剖视结构示图；

图6是图5中区域Z的局部放大图；

图7是待机状态下导向凸块在导向滑槽中的位置的示意图；

图8是导向凸块滑动到压缩段与解锁段的连接处的位置的示意图；

图9是击锤的解锁闭锁的原理图。

图中：

100、底座；110、滑动腔室；120、限位部；121、开锁滑槽；

200、外壳；210、盲孔；220、导向滑槽；221、压缩段；222、解锁段；223、释放段；224、复位段；225、倒角；226、圆滑过渡；

300、击锤；310、工作端；320、触发端；330、撞针；340、开锁凸块；350、导向凸块；

400、主弹簧；500、复位弹簧；600、压盖。

具体实施方式

优选实施方式

如图1-图9所示，一种外力压缩弹簧的破窗装置，其包括底座100、外壳200、击锤300、主弹簧400、复位弹簧500和限位机构，其中：

底座100的内部具有两端开口的滑动腔室110，形成滑动腔室110的一端的内壁上设有环状的限位部120，限位部120上开设有开锁滑槽121，开锁滑槽121的长度方向与两个开口的连线方向相同；

外壳200在滑动腔110内沿两个开口的连线方向可滑动地设置，并且外壳200的一端被环状的限位部120约束在滑动腔室110内，外壳200朝向击锤300的一端的内壁上设有横截面形状为圆形的盲孔210，盲孔210与滑动腔室110未设有限位部120的开口相对设置，形成盲孔210的内壁上设有形状为平行四边形的导向滑槽220，盲孔210的形状为圆柱形，导向滑槽220的底面与盲孔210的周侧壁平行，导向滑槽220所在的圆柱面铺平后所成的形状为平行四边形，导向滑槽220包括依次连接的压缩段221、解锁段222、释放段223和复位段224，压缩段221、解锁段222、释放段223和复位段224分别为导向滑槽220的四个边，压缩段221的长度方向、释放段223的长度方向均与两个开锁滑槽121的长度方向相同，解锁段222的长度方向和压缩段221的长度方向之间的夹角为钝角；

击锤300具有相对的两端，一端为工作端310，另一端为触发端320，触发端320的形状为与盲孔210间隙配合的圆柱形，使得触发端320在盲孔210内沿盲孔210的长度方向可往复滑动，工作端310的端部设有用于击破玻璃的撞针330，为了保证撞针330的破窗效果，通常该撞针330由硬度高的合金等材料制成，撞针330与击锤300可以为一体结构也可以为分体结构，工作端310的外侧壁上设有沿开锁滑槽121滑动的开锁凸块340，击锤300通过开锁凸块340沿开锁滑槽121往复滑动，使得位于击锤300的工作端310上的撞针330可以往复运动，向从限位部120指向设有限位部120的开口的方向运动时可以撞击玻璃从而破窗，向反方向运动时击锤300收纳在滑动腔室110内，以复位为下次工作做好准备，击锤300的往复运动是通过如下设置满足的：触发端320的外侧壁上设有导向凸块350，导向凸块350沿导向滑槽220的长度方向可滑动地设置，外壳200与击锤300之间安装有主弹簧400，底座100与外壳200之间安装有复位弹簧500，导向凸块350初始位置位于图1中的A点，在主弹簧400的预压力作用下，将外壳200和击锤300向彼此远离的方向顶离，击锤300的开锁凸块340抵紧在底座100的开锁滑槽121之间的部位上，设置限位机构，以防止外壳200从滑动腔室110内滑出，从而使得在主弹簧400的作用下保持平衡。

需要破窗时，下压外壳200背离限位部120的一端，此时主弹簧400被压缩，外壳200向靠近限位部120的方向运动，同时，由于压缩段221的方向与滑动腔室110的长度方向相同，导向凸块350沿压缩段221向远离限位部120的方向滑动，直至滑动到压缩段221与解锁段222的连接处，此时，从外部继续按压外壳200，由于压缩段221与解锁段222之间的夹角为钝角，使得导向凸块350沿解锁段222继续滑动，由于导向凸块350沿解锁段222滑动时有转动的自由度，导向凸块350的转动带动击锤300转动，击锤300转动到释放段223，解除按压外壳200的力，由于释放段223的方向与滑动腔室110的长度方向相同，开锁凸块340转动到开锁滑槽121的位置后在主弹簧400的弹性恢复力的作用下导向凸块350进入解锁段222，在主弹簧400的弹性恢复力下，导向凸块350沿解锁段222向靠近限位部120的方向滑动，同时击锤300向从限位部120指向设有限位部120的开口的方向运动时可以撞击玻璃从而破窗。

破窗动作完成后，导向凸块350滑动到释放段223与复位段224的连接处，此时在主弹簧400还是被压缩的，并且其被压缩的量大于初始状态(位于复位段224与压缩段221之间的连接处)时的量，因此，在主弹簧400的弹性恢复力的作用下导向凸块350沿复位段224滑动，同时击锤300转动使得解锁凸块与解锁滑槽脱离，击锤300和外壳200复位到起始状态，以供下次破窗使用。

为了保证本发明的顺利复位，还可在外壳200与底座100之间安装复位弹簧500，初始状态下复位弹簧500可以受拉力或处于自由状态，并且由于释放段223与复位段224的连接处到限位部120的距离大于压缩段221与复位段224的连接处到限位部120的距离，因此破窗动作完成后，在复位弹簧500的拉力下导向凸块350更加顺利地沿复位段224滑动到初始状态，进一步保证击锤300和外壳200的顺利复位。

通过对主弹簧400和复位弹簧500的选用保证不会有能量剩余。

滑动腔室110的横截面形状为多边形，外壳200的横截面的形状与滑动腔室110的横截面形状相同，保证外壳200在滑动腔室110内沿滑动腔室110的长度方向滑动时不会发生转动。

开锁凸块340到工作端310的端部之间留有间距，并且该间距大0.5mm,以保证开锁凸块340转动时顺利进出开锁滑槽121，保证本发明的顺畅工作。

开锁滑槽121的数量和开锁凸块340的数量相等并且一一对应，并且均为至少三个，所有的开锁滑槽121均匀设置在形成滑动腔室110的壁上，所有的开锁凸块340均匀设置在击锤300的外周侧壁上，设置多个开锁凸块340、开锁滑槽121，以减小开锁凸块340转动到开锁滑槽121的角度，减小导向凸块350需要转动的角度，使得开锁凸块340顺畅进出开锁滑槽121，使得本发明工作平顺。

形成导向滑槽220的外壁在四个拐角处均设有圆滑过渡226，在压缩段221，由于压缩段221与滑动腔室110的长度方向相同，导向凸块350在压缩段221基本不受导向滑槽220的内壁或外壁的压力，在解锁段222，由于压力的作用导向凸块350紧贴解锁段222的外壁滑动，因此在压缩段221与解锁段222之间设置圆滑过渡226以利于导向凸块350的滑动，防止其锁死，同理，在释放段223与解锁段222的连接处、在释放段223与复位段224的连接处，以及在复位段224与压缩段221的连接处均设置圆滑过渡226，以保障导向凸块350沿压缩段221→解锁段222→释放段223→复位段224→压缩段221顺利地滑动，以满足多次破窗的需要；

形成导向滑槽220的内壁在复位段224与压缩段221的连接处设有倒角225，倒角225向复位段224凸出。倒角225向复位段224凸出，防止初始状态下导向凸块350滑向复位段224。

击锤300为回转结构，击锤300具有一容纳腔室，容纳腔室的开口与盲孔210相对，主弹簧400的一端抵紧容纳腔室的底部，主弹簧400的另一端抵紧盲孔210的底部。将击锤300做成具有容纳腔室的中空结构，将主弹簧400安装在容纳腔室和盲孔210中，以减小本发明的体积，减轻重量，节约制造材料,节约制造成本。

外壳200在盲孔210的开口的一端的外周侧设有限位凸块，限位凸块沿滑动腔室110可滑动地设置，限位机构为压盖600，压盖600扣合在底座100上设有限位部120的相对端的开口上，压盖600上设有供所述外壳200穿出的通孔。通过压盖600将外壳200固定，防止外壳200滑出。

击锤300的外部与底座100的内壁之间留有供击锤300旋转的旋转空间，复位弹簧500套设在击锤300的外部，以减小本发明的体积，减轻重量，节约制造材料，节约制造成本。

本发明工作时，图1所示为待机位置时的情况，此时击锤300上开锁凸块与底座1上的任意两个相邻的开锁滑槽121之间的部位相接触，击锤300因此固定在图示位置。此状态下主弹簧仅被预压缩，产生的弹力作用于击锤300上使击锤300上的导向凸块350固定于外壳2的复位段224与压缩段221相交位置，如图7所示，图中箭头方向表示导向凸块350的滑动方向：

当外壳200受到外力向压缩段221运动时，主弹簧400被压缩；击锤300上的导向凸块350先沿压缩段221滑动；外壳200继续运动时击锤300导向凸块350进入解锁段222，如图8所示，图中箭头方向表示导向凸块350的滑动方向。

导向凸块350进入解锁段222后在斜面的作用下开始沿导向滑槽220旋转，从而带动击锤300开始旋转，击锤300上的开锁凸块向底座100上的开锁滑槽121转动，如图9所示，图中箭头方向表示击锤300相对于底座100的转动方向。

当外壳压到位时，击锤300上的导向凸块移动到解锁段末端；击锤300上的开锁凸块也全部旋出，进入底座100的开锁滑槽。此时击锤300完成解锁，在主弹簧400的推动下快速撞击车窗玻璃完成破窗动作。

完成破窗后外力消失，在被压缩的复位弹簧500的推动下，外壳200开始向初始位置运动。同时，在主弹簧400的推动下击锤300的导向凸块350处于释放段223与复位段224的连接处，由于此时击锤300上的开锁凸块340仍处于底座100的开锁滑槽121中，击锤300无法转动；只能由导向凸块350带动随外壳200继续向初始位置滑动。当击锤300上的开锁凸块340完全升出底座100的开锁滑槽121后，击锤300受到仍然压缩的主弹簧400弹力推动，导向凸块350受弹力推动将沿外壳200的复位段224滑动，带动击锤300回转，使击锤300上的开锁凸块转动到底座100的闭锁凸块上方，完成闭锁。至此，装置完成一个完整的工作循环，进入待机状态，重新按压外壳200可进行下一次破窗作业。

本发明工作时，申请人发现，击锤300相对外壳200有转动，而主弹簧400安装在击锤300与外壳200之间，如果将主弹簧400的两端分别固定连接在击锤300和外壳200上，击锤300相对外壳200转动时，弹簧要发生周向的扭曲，该扭曲势必会阻止击锤300的转动，从而不利导向凸块350沿导向滑槽220的顺利转动和解锁滑槽凸块滑入和滑出解锁滑槽，此时可以只将主弹簧400的一端抵紧容纳腔室的底部、另一端抵紧盲孔210的底部放置，此时击锤300相对外壳200转动时会克服主弹簧400与容纳腔室的底部之间、主弹簧400与盲孔210的底部之间的摩擦力，使得主弹簧400随击锤300同步转动，转动时只需克服主弹簧400与容纳腔室的底部之间、主弹簧400与盲孔210的底部之间的摩擦力即可，但是，由于：①、主弹簧400端部有接头，该接头与容纳腔室的底部之间、该接头与盲孔210的底部之间往复滑动会产生划痕，该划痕阻止主弹簧400的整体转动；②、主弹簧400被压缩，其弹性恢复力很大，该弹性恢复力将主弹簧400压紧在容纳腔室的底部、盲孔210的底部，由于摩擦力与压力成正比，因此该工况下摩擦力也很大。为了克服击锤300相对底座100转动时主弹簧400的阻力问题，容纳腔室的底部安装有第一旋转轴承，第一旋转轴承的内圈或外圈固定在容纳腔室的底部，相应地，第一旋转轴承的外圈或内圈与主弹簧400的一弹性端固定连接，即，通过第一旋转轴承将主弹簧400与容纳腔室的底部之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减小主弹簧400对本发明的影响。

Claims (9)

1.一种外力压缩弹簧的破窗装置其特征在于，包括：

底座，其内部具有两端开口的滑动腔室，形成所述滑动腔室的一端的内壁上设有环状的限位部，所述限位部上开设有开锁滑槽，所述开锁滑槽的长度方向与两个所述开口的连线方向相同；

外壳，在所述滑动腔室内沿两个所述开口的连线方向可滑动地设置，所述外壳朝向击锤的一端的内壁上设有横截面形状为圆形的盲孔，形成所述盲孔的内壁上设有形状为平行四边形的导向滑槽，所述导向滑槽包括依次连接的压缩段、解锁段、释放段和复位段，所述压缩段、所述解锁段、所述释放段和所述复位段分别为所述导向滑槽的四个边，所述压缩段的长度方向、所述释放段的长度方向均与两个所述开锁滑槽的长度方向相同，所述解锁段的长度方向和所述压缩段的长度方向之间的夹角为钝角；

击锤，其具有相对的两端，一端为工作端，另一端为触发端，所述触发端的形状为与所述盲孔间隙配合的圆柱形，所述工作端的端部设有用于击破玻璃的撞针，所述工作端的外侧壁上设有沿所述开锁滑槽滑动的开锁凸块，所述触发端的外侧壁上设有导向凸块，所述导向凸块沿所述导向滑槽的长度方向可滑动地设置；

主弹簧，安装在所述外壳与所述击锤之间；用于向所述击锤提供破窗时的直接动力；

复位弹簧，安装在所述底座与所述外壳之间，用于将所述外壳压向远离所述工作端的方向；以及

限位机构，用以阻止所述外壳从所述滑动腔室内滑出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑动腔室的横截面形状为多边形，所述外壳的横截面的形状与所述滑动腔室的横截面形状相同。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开锁凸块到所述工作端的端部的距离大于0.5mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开锁滑槽的数量和所述开锁凸块的数量相等并且一一对应，并且均为至少三个，所有的所述开锁滑槽均匀设置在形成所述滑动腔室的壁上，所有的所述开锁凸块均匀设置在所述击锤的外周侧壁上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述导向滑槽的外壁和所述导向滑槽的外壁的形状均为平行四边形，形成所述导向滑槽的外壁在四个拐角处均设有圆滑过渡；

形成所述导向滑槽的内壁在所述复位段与所述压缩段的连接处设有倒角，所述倒角向所述复位段凸出。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述击锤为回转结构，所述击锤具有一容纳腔室，所述容纳腔室的开口与所述盲孔相对，所述主弹簧的一端抵紧所述容纳腔室的底部，所述主弹簧的另一端抵紧所述盲孔的底部。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述外壳在所述盲孔的开口的一端的外周侧设有限位凸块，所述限位凸块沿所述滑动腔室可滑动地设置，所述限位机构为压盖，所述压盖扣合在所述底座上设有限位部的相对端的开口上，所述压盖上设有供所述外壳穿出的通孔。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述击锤的外部与所述底座的内壁之间留有供所述击锤旋转的旋转空间，所述复位弹簧套设在所述击锤的外部。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述容纳腔室的底部安装有第一旋转轴承，所述第一旋转轴承的内圈或外圈固定在所述容纳腔室的底部，相应地，所述第一旋转轴承的外圈或内圈与所述主弹簧的一弹性端固定连接。