CN106437397B - 一种汽车蓄能式自动落窗器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车蓄能式自动落窗器,包括:监测单元、控制单元和执行单元；所述监测单元包括:检测一氧化碳浓度的一氧化碳浓度传感器；检测汽车侧翻角度的侧翻传感器；检测汽车周围环境湿度的湿敏传感器；检测汽车内氧气浓度的氧气浓度传感器；控制单元接收一氧化碳浓度传感器、侧翻传感器、湿敏传感器、氧气浓度传感器发送来的数据，将所有数据各自与其设定阈值进行比较，任一传感器的数据突破设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元，由执行单元完成落窗任务。本发明能够在有一定危险时落窗，本发明对车窗无破坏作用，可反复使用，经济性高，提高了逃生的效率和安全性。

Description

一种汽车蓄能式自动落窗器
技术领域
本发明涉及汽车落窗器技术领域，尤其是一种汽车蓄能式自动落窗器。
背景技术
伴随着我国国民经济的迅速发展，人民生活水平的提高，汽车正在迅速的走进寻常百姓的家中。在享受汽车带给我们巨大便利的时候，我们也十分不情愿的看到许多乘客由于突发事故被困于车内导致死亡的惨剧。例如车辆突发火灾、侧翻和水淹等情况。并且近两年来洪水与城市内涝发生的频率增加，所以研制一种能在上述情形中自动落窗的逃生装置，具有十分重大的意义。
传统的汽车逃生装置主要以破窗为主，该装置使用的局限性很大。例如不能在高速行驶时破窗、车窗无法二次使用、以及很难安装于非固定窗户上，另外破窗容易造成司乘人员的二次伤害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种汽车蓄能式自动落窗器，能够在有一定危险时落窗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车蓄能式自动落窗器,包括:监测单元、控制单元和执行单元；
所述监测单元包括:
检测一氧化碳浓度的一氧化碳浓度传感器；
检测汽车侧翻角度的侧翻传感器；
检测汽车周围环境湿度的湿敏传感器；
检测汽车内氧气浓度的氧气浓度传感器；
所述控制单元接收一氧化碳浓度传感器、侧翻传感器、湿敏传感器、氧气浓度传感器发送来的数据，将所有数据各自与其设定阈值进行比较，任一传感器的数据突破设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元，由执行单元完成落窗任务；
所述执行单元蓄积能量，在得到控制单元的落窗指令后，释放蓄积能量拉动汽车窗户玻璃下降。
进一步地，所述执行单元包括蓄能器，
所述蓄能器包括：
蓄力小齿轮；与蓄力小齿轮啮合的主动齿轮；与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮与绞轮固定，软质钢丝绳一端固定在绞轮上，软质钢丝绳另一端固定在玻璃固定架上；
板簧式发条外侧端卡在主动齿轮的内侧，所述板簧式发条内侧端卡在蓄能器壳体上固定；
杠杆一端设置卡爪，所述卡爪下降时卡在主动齿轮的齿内，所述卡爪上升时脱离主动齿轮的齿；
所述杠杆另一端设有电磁触点，所述杠杆通过锁死弹簧与蓄能器壳体连接，所述电磁触点下方设置线圈，所述线圈与声光报警模块、独立落窗电源、手动落窗开关串联连接，或者，所述线圈与声光报警模块、独立落窗电源、控制单元的开关模块串联连接。
进一步地，所述控制单元将接收的一氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器发送来的数据进行移动窗积分算法后各自与其设定阈值进行比较，超出设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元。
本发明的有益效果是：本发明能够在有一定危险时落窗，本发明对车窗无破坏作用，可反复使用，经济性高，不会对司乘人员造成人身伤害，并且在行驶途中可以实现落窗，提高了逃生的效率和安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的控制原理图；
图2是本发明的控制流程图；
图3是本发明的安装结构图；
图4是本发明中的蓄能器的具体结构示意图；
其中:1、电机升降总成，2、升降导轨，3、玻璃固定架，4、控制单元，5、钢丝绳，6、蓄能器，9、从动齿轮，10、绞轮，11、执行单元的开关模块，12、卡爪，13、锁死弹簧，14、线圈，15、手动落窗开关，16、蓄力小齿轮，17、主动齿轮，18、板簧式发条，19、蓄能器壳体，20、独立落窗电源，21、声光报警模块。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2、图3、图4所示，一种汽车蓄能式自动落窗器,包括:监测单元、控制单元和执行单元；
所述监测单元包括:
检测一氧化碳浓度的一氧化碳浓度传感器；
检测汽车侧翻角度的侧翻传感器；
检测汽车周围环境湿度的湿敏传感器；
检测汽车内氧气浓度的氧气浓度传感器；
所述控制单元接收一氧化碳浓度传感器、侧翻传感器、湿敏传感器、氧气浓度传感器发送来的数据，将所有数据各自与其设定阈值进行比较，任一传感器的数据突破设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元，由执行单元完成落窗任务；
所述执行单元蓄积能量，在得到控制单元的落窗指令后，释放蓄积能量拉动汽车窗户玻璃下降。
所述执行单元包括：
蓄力小齿轮16；与蓄力小齿轮16啮合的主动齿轮17；与主动齿轮17啮合的从动齿轮9，所述从动齿轮9与绞轮10固定，软质钢丝绳5一端固定在绞轮10上，软质钢丝绳5另一端固定在玻璃固定架3上。汽车原先包含的结构：玻璃固定架3安装玻璃并由电机升降总成1控制沿升降导轨2滑动。
板簧式发条18外侧端卡在主动齿轮17的内侧，所述板簧式发条18内侧端卡在蓄能器壳体19上固定；
杠杆一端设置卡爪12，所述卡爪12下降时卡在主动齿轮17的齿内，所述卡爪12上升时脱离主动齿轮17的齿；
所述杠杆另一端设有电磁触点，所述杠杆通过锁死弹簧13与蓄能器壳体19连接，所述电磁触点下方设置线圈14，所述线圈14与声光报警模块21、独立落窗电源20、手动落窗开关15串联连接，或者，所述线圈14与声光报警模块21、独立落窗电源20、控制单元的开关模块11串联连接。控制单元的开关模块11接收到控制单元1发送的落窗指令后闭合。
所述控制单元1将接收的一氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器发送来的数据进行移动窗积分算法后各自与其设定阈值进行比较，超出设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元。
当车辆发生着火、侧翻、落水或缺氧情况时，各传感器将实时监测的数据传送给控制单元。控制单元对传输来的数据进行分析判断，其中侧翻传感器和湿敏传感器的数据采用逻辑判断，一氧化碳浓度传感器和氧气浓度传感器的数据采用激动窗积分算法进行计算判断，帮助司机与乘客在发生事故时顺利脱险。
落窗需要的能量来源于蓄能器，人工预先使用杠杆手柄逆时针转动蓄力小齿轮16，带动主动齿轮17瞬时针旋转。板簧式发条18外侧端卡在主动齿轮17的内侧，内侧端卡在蓄能器壳体19上固定不动。伴随着主动齿轮17的旋转，板簧式发条18被顺时针压缩，能量被蓄积。在转动的过程，主动齿轮17的齿按压倾斜的卡爪12，力的相互作用使卡爪12克服锁死弹簧13的拉力向上运动，给蓄能器蓄积完足够的能量后，用螺丝安装于玻璃导槽的右下方即可。
在落窗时由卡爪12释放主动齿轮17旋转。在主动齿轮的传动下，被动齿轮和绞轮转动将上端连接于玻璃固定架的软质钢丝绳卷起，车窗玻璃在软质钢丝绳的拉力下迅速落下，实现在汽车发生火灾、侧翻、水淹与缺氧等突发情况时，车内司乘人员可以快速借助车窗逃生。
为了保证车辆的正常涉水越野功能，将湿敏传感器安装于进气口的上方。其他几种传感器可以安装于驾驶室内。
为了保护装置工作的稳定性，控制单元和独立落窗电源置于密闭防水环境中。
还包括了手动落窗开关15，为了防止乘客误触，将手动落窗开关15安置于驾驶员左手仪表盘下方。手动落窗开关15按下时，声光报警模块21接通，以及蓄能器的线圈14接通，当控制单元失去功效时，也可以实现落窗。
声光报警模块21用于提醒驾乘人员以及外界人员注意危险情况。
汽车蓄能式自动落窗器的工作过程，包括如下步骤：
1)预先通过杠杆转动蓄力小齿轮16带动主动齿轮17旋转，从而给板簧式发条18蓄积足够的能量；
2)各传感器监测车辆的状态，并将数据发送给控制单元；
3)所述控制单元接收一氧化碳浓度传感器、侧翻传感器、湿敏传感器、氧气浓度传感器发送来的数据，将所有数据各自与其设定阈值进行比较，任一传感器的数据突破设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元，由执行单元完成落窗任务；
4)线圈14所在电路闭合，线圈14得电，卡爪12在电磁吸附力的作用下脱离主动齿轮17，板簧式发条18中蓄积的能量被释放，绞轮10转动拉动软质钢丝绳5，车窗玻璃在拉力的作用下落下。
优点：
1)落窗可以在车辆行驶的情况下进行，节约逃生时间；
2)落窗不会对司乘人员产生二次伤害；
3)不会破坏车窗玻璃，可以反复使用，经济性高；
4)有手动落窗开关，可靠性高。
对于侧翻和落水只需要采集瞬时的侧翻传感器和湿敏传感器信号即可，但是对于火情和缺氧情况的判断需要靠监测一氧化碳浓度传感器与氧气浓度传感器来实现，需要采集一段时间的浓度值而非依靠瞬时浓度值来判断，所以采取了移动窗积分算法。
选定一氧化碳浓度作为破窗的条件指标，需要从任一时刻开始采样一个时间段一氧化碳浓度C1的值，根据这一系列的值才能判断车内是否发生了火情。
对C1的处理式为：
其中t为当前时刻，n为时间窗宽度，对C1(t)进行积分，得出结果S(t,n),当S(t,n)超过预设值时，发出落窗指令。
将上式写成离散形式为：
C为当前时间点，a为采样点数，f为采样频率。
同样选定氧气浓度作为破窗的条件指标，需要从任一时刻开始采样一个时间段氧气浓度C2的值，根据这一系列的值才能判断车内是否发生了火情。
对C2的处理式为：
当S(t,n)低于预设值时，发出落窗指令。
将上式写成离散形式为：
单独考虑一氧化碳的浓度，不一定能正确的反应是否发生了火灾。但如果将一氧化碳的浓度和氧气的浓度协同考虑，则能在很大程度上提高了判断的正确性。
两者进行协同考虑的公式为：
S(c,a,η)为双向合成积分量，η为合成因数，表征两个浓度变化量在合成算法中的权重。这种算法将一氧化碳浓度变化量与氧气浓度变化量进行协同考虑。当一氧化碳浓度增加，氧气浓度减少时，发生火情的可能性十分大。所以当S(c,a,η)超过预设值时，发出落窗指令。
本发明不使用原车上的电源，采用独立落窗电源，车辆遭遇水淹后也能进行落窗。并且独立落窗电源采用一定的防火防水抗爆性电源，可保证落窗器工作的稳定性。
本发明对车窗无破坏作用，可反复使用，经济性高，不会对司乘人员造成人身伤害，并且在行驶途中可以实现落窗，提高了逃生的效率和安全性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种汽车蓄能式自动落窗器,其特征在于:包括:监测单元、控制单元和执行单元；
所述监测单元包括:
检测一氧化碳浓度的一氧化碳浓度传感器；
检测汽车侧翻角度的侧翻传感器；
检测汽车周围环境湿度的湿敏传感器；
检测汽车内氧气浓度的氧气浓度传感器；
所述控制单元接收一氧化碳浓度传感器、侧翻传感器、湿敏传感器、氧气浓度传感器发送来的数据，将所有数据各自与其设定阈值进行比较，任一传感器的数据突破设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元，由执行单元完成落窗任务；
所述执行单元蓄积能量，在得到控制单元的落窗指令后，释放蓄积能量拉动汽车窗户玻璃下降；
所述执行单元包括蓄能器，
所述蓄能器包括：
蓄力小齿轮；与蓄力小齿轮啮合的主动齿轮；与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述从动齿轮与绞轮固定，软质钢丝绳一端固定在绞轮上，软质钢丝绳另一端固定在玻璃固定架上；
板簧式发条外侧端卡在主动齿轮的内侧，所述板簧式发条内侧端卡在蓄能器壳体上固定；
杠杆一端设置卡爪，所述卡爪下降时卡在主动齿轮的齿内，所述卡爪上升时脱离主动齿轮的齿；
所述杠杆另一端设有电磁触点，所述杠杆通过锁死弹簧与蓄能器壳体连接，所述电磁触点下方设置线圈，所述线圈与声光报警模块、独立落窗电源、手动落窗开关串联连接，或者，所述线圈与声光报警模块、独立落窗电源、控制单元的开关模块串联连接。
2.根据权利要求1所述的汽车蓄能式自动落窗器,其特征在于:所述控制单元将接收的一氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器发送来的数据进行移动窗积分算法后各自与其设定阈值进行比较，超出设定阈值时控制单元发送落窗指令给执行单元。
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