CN110077348A - 一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，包括电路保护盒和机械保护盒；电路保护盒内设有水滴检测组件、电源和MCU；所述水滴检测组件包括水滴检测板（18），水滴检测板（18）的外端面露出电路保护盒并设有若干水滴传感器（17），各水滴传感器（17）分别将各自的检测信号经A/D转换电路传输到MCU内，MCU处理后经放大电路给继电器与机械保护盒内弹性破窗组件的推拉式电磁铁连接，电源给MCU供电；所述机械保护盒（14）内并列设置有至少两组弹性破窗组件。本发明采用独立电源设计，与汽车自带蓄电池无任何联系，加之采用防水设计，即使汽车坠水后也能保证破窗设备正常工作。提高击碎车体钢化玻璃的成功率。

Description

一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置

技术领域

本发明涉及到汽车意外事故逃生领域，具体为一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置。

背景技术

二十一世纪的今天，各种新技术不断更新迭代、日益发展，全球汽车工业更是如雨后春笋般快速发展，汽车以其诸多优点得到了广大人们的喜爱，其保有量也在逐年上升。

然而作为人们日常的代步工具，其也存在着诸多安全问题需要改进：比如近年来新闻媒体频繁报道的汽车坠水后的安全问题。

以小型载客汽车为例，其近年来不断迭代更新，电动装置已成为现今车辆的标配，提升了驾乘人员用户体验，特别是电动窗系统的引入。但是汽车在坠入水后，汽车内置电路会因遇水而短路，电气设备因遇水而无法正常工作。由于车外水压远大于车内，致使车内驾乘人员无法打开车门进行逃生，只有打破窗户，维持内外气压平衡，方可逃生。

虽然目前部分车辆或者车主自己配有安全锤和手动破窗器，但是通常情况下人们在发生意外时往往会身体失去平衡、大脑空白而惊慌失措，自然会造成车内人员动作的延迟，延误逃生的最佳时机。

同时公交、大巴除了仅有部分位置为可活动的窗户，其他地方窗户全为封闭式，由于这种车辆乘客较多，一旦出现紧急情况，安全出口太少，加之大多数人对安全锤的使用方法并不熟悉，容易造成群死群伤，造成严重的安全事故。

虽然目前已有车载气动破窗器的发明，但是在车辆进水后电源会被短路，且气泵设备在水中的工作成功率有待商榷。

发明内容

针对当前汽车电动车窗在坠水时失效而造成的汽车坠水后逃生困难问题，本发明提出了一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置及使用方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，包括电路保护盒和机械保护盒；电路保护盒内设有水滴检测组件、电源和MCU；所述水滴检测组件包括水滴检测板，水滴检测板的外端面露出电路保护盒并设有若干水滴传感器，各水滴传感器分别将各自的检测信号经A/D转换电路传输到MCU内，MCU处理后经放大电路给继电器与机械保护盒内弹性破窗组件的推拉式电磁铁连接，电源给MCU供电；所述机械保护盒内并列设置有至少两组弹性破窗组件。

并且为了防水，在水滴检测板安装处用防水惯用的环氧树脂进行浇灌填充，而且电路保护盒是通过防水导线与推拉式电磁铁连接，并且在接线处涂防水胶。

具体地，所述弹性破窗组件，包括弹簧、连杆、支柱、撞击块、钢钉、钢钉套筒、推拉式电磁铁；支柱固定在机械保护盒的底板上；连杆铰接在支柱上，形成杠杆结构，能够将施加在钢钉上的力进行放大，提高钢化玻璃击破的成功率，且连杆的蓄力部与弹簧的一端连接，弹簧的另一端固定在机械保护盒的顶板，且弹簧的设置方向与支柱设置方向平行；连杆的触发部与撞击块的一端固定连接，撞击块的下端与钢钉对应，钢钉放置在钢钉套筒内并与机械保护盒的底板上的撞击孔对应；连杆的蓄力部长度大于连杆的触发部的长度；推拉式电磁铁的底座固定在机械保护盒内壁且推拉式电磁铁的头部与连杆的触发部接触并支撑连杆。

为了防止在行车过程中由于颠簸而造成机械机构误触发，在连杆的触发部设有凹槽，推拉式电磁铁的头部位于凹槽内并在凹槽内移动，凹槽与推拉式电磁铁的头部互补。

在机械保护盒上还设有手动触发组件，作紧急情况下人工触发使用。

具体地，所述手动触发组件，包括把手，把手插入机械保护盒内并与每个推拉式电磁铁的尾部连接，且把手拉动推拉式电磁铁的尾部使推拉式电磁铁的头部在机械保护盒内移动。

为了确保正常使用，在电路保护盒内设有电压检测报警单元，所述电压检测报警单元包括电压采集电路、警报电路，电压采集电路采集电源的电压信息并经A/D转换电路转换后传输到MCU内，MCU处理后经放大电路控制警报电路报警，所述警报电路采用蜂鸣器。当设备电压过低时，蜂鸣器发出间断警报声，提醒驾乘人员设备需要进行充电。

为了给电源充电并防止电路进水短路，在电路保护盒上设有充电口，充电口处铰接有橡胶塞。

一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置的使用方法，S1，在汽车内安装机械保护盒和电路保护盒；

在驾驶员侧窗内部的边角处，用至少两片直角连接片将机械保护盒固定且使钢钉的尖部指向玻璃，电路盒固定在在司机座位底部；

S2，初次使用时，上电使电路部分自检并初始化；

S3，自动破窗；

当汽车坠水时，水滴传感器感应到车辆遇水，MCU向推拉式电磁铁内所连接的继电器发出高电平，继电器由常开被触发为闭合，推拉式电磁铁得电产生吸合动作，警报电路产生警报，连杆处的固定状态被解除，由于弹簧的大量弹性势能，弹簧带动连杆的蓄力部上移，致使连杆触发部带动撞击块以巨大冲击力击打钢钉，车窗的钢化玻璃因局部受到强烈撞击，玻璃整体应力被打乱，窗户破裂，驾乘人员撞击车窗方可逃生；

S4，手动破窗；

当遭遇非坠水情况的意外事故时，人工操作向后拉动把手，进而连杆处的固定状态被解除，由于弹簧的大量弹性势能，弹簧带动连杆的蓄力部上移，致使连杆触发部带动撞击块以巨大冲击力击打钢钉，车窗的钢化玻璃因局部受到强烈撞击，玻璃整体应力被打乱，窗户破裂；

S5，欠压保护；

电压采集电路检测电源的电压，当电压过低时，MCU控制警报电路警报，人工将充电口的橡胶塞取下，进行充电，充电后人工使橡胶塞复位。

本发明具有适用范围广泛、体积小、易操作等特点，可供家用轿车、公交车等常见车辆坠水或紧急情况救生使用，亦可用于客运游轮等水上交通工具。本发明采用独立电源设计，与汽车自带蓄电池无任何联系，加之采用防水设计，即使汽车坠水后也能保证破窗设备正常工作。且采用智能多点检测与触发方式、杠杆放大作用力的形式，与传统手动破窗技术相比能够大大提高击碎车体钢化玻璃的成功率。对于汽车使用者来讲，本发明有利于提高驾乘人员遭遇紧急情况时生还的可能性，保障了驾乘人员车辆坠水后能够快速将汽车窗户击破，方便车内人员逃出，为车内人员争取宝贵的救生时间。此外，对于汽车行业乃至社会公共安全来讲，解决了汽车坠水后电动车窗因失效而无法快速逃生问题，有利于提高公众和社会应对公共事故及意外事件的应急与处置能力，保障人们生命安全和出行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的正视图。

图2为本发明的轴测图。

图3为本发明的电路保护盒示意图。

图4为本发明的电路连接示意图。

图5为本发明的推拉式电磁铁头部与连杆的接触示意图。

图6为本发明的水滴检测板上检测阵列示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，如图1-6所示，包括电路保护盒和机械保护盒；电路保护盒内设有水滴检测组件、电源和MCU；所述电源为锂离子电池，所述水滴检测组件包括水滴检测板18，水滴检测板18的外端面露出电路保护盒并设有若干水滴传感器17，各水滴传感器17分别将各自的检测信号经A/D转换电路传输到MCU内，MCU处理后经放大电路给继电器与机械保护盒14内弹性破窗组件的推拉式电磁铁4连接，电源给MCU供电；所述机械保护盒14内并列设置有至少两组弹性破窗组件。

电源分别与电压检测电路输入端接口、MCU的VCC与GND以及继电器DC口相连，两个三极管放大电路中三极管的基极分别与MCU的I/O口连接。

水滴传感器17通过A/D转换电路与MCU的I/O口相连接，电压检测电路输出经A/D转换后与MCU的I/O口相连接。

继电器常开端、COM端和推拉式电磁铁14供电线路相连接，当水滴传感器17检测到水分时意味着车辆坠水，此时将信号传至MCU，MCU经计算处理后发出高电平至继电器驱动信号端，继电器由常开变为闭合，推拉式电磁铁进行吸合继而触发破窗动作。

并且为了防水，在水滴检测板18安装处用防水惯用的环氧树脂进行浇灌填充，而且电路保护盒2上设有水滴检测槽19、电磁铁导线引出通道20；电路保护盒通过穿过电磁铁导线引出通道20的防水导线与推拉式电磁铁14连接，并且在接线处涂防水胶。

具体地，所述弹性破窗组件，包括弹簧15、连杆11、支柱13、撞击块8、钢钉10、钢钉套筒9、推拉式电磁铁4；支柱13固定在机械保护盒14的底板上；连杆11铰接在支柱13上，形成杠杆结构，能够将施加在钢钉上的力进行放大，提高钢化玻璃击破的成功率，且连杆11的蓄力部16与弹簧15的一端连接，弹簧15的另一端固定在机械保护盒14的顶板，且弹簧14的设置方向与支柱13设置方向平行；连杆11的触发部6与撞击块8的一端固定连接，撞击块8的下端与钢钉10对应，钢钉10放置在钢钉套筒9内并与机械保护盒14的底板上的撞击孔对应；连杆11的蓄力部16长度大于连杆11的触发部6的长度；推拉式电磁铁4的底座固定在机械保护盒14内壁且推拉式电磁铁4的头部与连杆11的触发部6接触并支撑连杆11。

为了防止在行车过程中由于颠簸而造成机械机构误触发，在连杆11的触发部6设有凹槽，推拉式电磁铁4的头部位于凹槽内并在凹槽内移动，凹槽与推拉式电磁铁4的头部互补。

在机械保护盒14上还设有手动触发组件，作紧急情况下人工触发使用。

具体地，所述手动触发组件，包括把手1，把手1插入机械保护盒内并与每个推拉式电磁铁4的尾部连接，且把手1拉动推拉式电磁铁的尾部使推拉式电磁铁的头部在机械保护盒移动。

为了确保正常使用，在电路保护盒2内设有电压检测报警单元，所述电压检测报警单元包括电压采集电路、警报电路，电压采集电路采集电源的电压信息并经A/D转换电路转换后传输到MCU内，MCU处理后经放大电路控制警报电路报警，所述警报电路采用蜂鸣器。当设备电压过低时，蜂鸣器发出间断警报声，提醒驾乘人员设备需要进行充电。

为了给电源充电并防止电路进水短路，在电路保护盒2上设有充电口12，充电口12处通过连接线设有橡胶塞21。

工作原理为：当水滴检测板18上检测位点一个及以上位点检测到水份，经MCU分析处理后判定为车辆坠水，此时MCU的I/O口发出高电平与继电器输入信号端，启动所有的触发装置即推拉式电磁铁。每个机械保护盒中设置推拉式电磁铁、连杆、弹簧等其他附属机械结构为至少两组，以此来构成多点检测与触发式破窗阵列。

也就是说当水滴传感器17检测到水滴时，蜂鸣器发出连续警报声，与此同时电路部分触发推拉式电磁铁后，系统平衡状态被打破从而转至过渡状态，此时撞击块在连杆的另一端弹簧的作用下迅速向下移动，撞击钢钉，钢钉头部击中钢化玻璃，因钢化玻璃应力分布的平衡状态遭到破坏，钢化玻璃破裂，此时驾乘人员撞击已经破裂的玻璃便可将车门打开从坠水的车辆中逃出。

把手可以用作电磁铁未被触发情况下的人工使用，比如公交车中遭遇歹徒、火灾等意外情况时，只需拉动把手，破窗过程与水滴检测过程一样。

本发明中防水处理中电路部分除推拉式电磁铁放置在机械保护盒中，其他部件均固定在电路保护盒2中，推拉式电磁铁通过密封导线从电路保护盒2中引出放置在机械保护盒中。

并且电路保护盒2其中一面有一个与水滴检测板18等大的开槽，水滴检测板18感应面放置在外侧，含有电路的另一面放置于盒内一侧，放置完毕后用现今电子产品防水惯用的环氧树脂进行浇灌填充。推拉式电磁铁接线处涂防水胶。充电口12设橡胶密封塞，橡胶塞21通过连接线固定于电路保护和外壁，充电完成后橡胶塞21复位塞回原位，防止进水后充电口12进水。机械保护盒由于不会因进水发生短路，故不做防护措施。

当设备电压过低时，蜂鸣器发出间断警报声，提醒驾乘人员设备需要进行充电。

实施例2：一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置的使用方法，S1，在汽车内安装机械保护盒和电路保护盒2。

在驾驶员侧窗内部的边角处，机械保护盒内的钢钉尖所指向的方向对向玻璃，用直角连接片进行固定，直角连接片的一端用螺丝固定机械盒，另一端固定于车门玻璃边缘上方的金属边框，每个机械盒至少采用两片直角连接片进行固定。由于体积较小且不和车窗进行接触，故几乎不会对司机平时正常用车操作产生不良影响。电路保护盒2固定在在司机座位底部，防止车内因洗车、下雨车窗吹入雨水或者日常车内饮水倾洒等引起误触发。

在本发明中，对于机械保护盒，其外形不局限于附图中显示的长方体，在实际应用中可根据车辆侧窗内部的边角处实际形状，将机械保护盒设计为与其部分互补的形状。

S2，初次使用时，上电使电路部分自检并初始化。

S3，自动破窗。

当汽车坠水时，水滴传感器17感应到车辆遇水，MCU向推拉式电磁铁内所连接的继电器发出高电平，继电器由常开被触发为闭合，推拉式电磁铁得电产生吸合动作，警报电路产生警报，连杆处的固定状态被解除，由于弹簧的大量弹性势能，弹簧带动连杆的蓄力部16上移，致使连杆触发部6带动撞击块以巨大冲击力击打钢钉，车窗的钢化玻璃因局部受到强烈撞击，玻璃整体应力被打乱，窗户破裂，驾乘人员撞击车窗方可逃生。

S4，手动破窗；

当遭遇非坠水情况的意外事故时，人工操作向后拉动把手，进而连杆处的固定状态被解除，由于弹簧的大量弹性势能，弹簧带动连杆的蓄力部16上移，致使连杆触发部6带动撞击块以巨大冲击力击打钢钉，车窗的钢化玻璃因局部受到强烈撞击，玻璃整体应力被打乱，窗户破裂。

S5，欠压保护；

电压采集电路检测电源的电压，当电压过低时，MCU控制警报电路警报，人工将充电口12的橡胶塞21取下，进行充电，充电后人工使橡胶塞21复位。

本发明的有益效果为：（1）采用多位点撞击、杠杆放大弹力方式：与传统手动破窗器相比，本发明为多点式撞击，效率和破窗成功率得到了一定的提高；引入杠杆后比传统的仅用弹簧的方式钢钉撞击力量更大，操作更为便捷，能够增加击破玻璃的概率。

（2）采用独立电源供电并防水处理：目前部分同类功能的发明采用气动（即利用车辆自有电路带动气泵）方式，但是汽车坠水后一般情况下电路会因遇水而电气装置短路，气泵在此情况下是否能够正常工作有待商榷。

（3）采用智能检测，引入水滴传感器和MCU等外围电路，对当前汽车是否坠水做出精准、快速的判断，为驾乘人员争取到宝贵的救生时间。

（4）手自一体、适用范围广泛。既能坠水时智能检测后自动触发，也可以在车中发生紧急情况（如公交车辆因电路老化而引起的自燃、遭遇歹徒等）时人工触发，仅需轻轻拉动把手，每个机械保护盒中的多组机械撞击装置便可同时触发，且效率较高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，其特征在于：包括电路保护盒和机械保护盒；电路保护盒内设有水滴检测组件、电源和MCU；所述水滴检测组件包括水滴检测板（18），水滴检测板（18）的外端面露出电路保护盒并设有若干水滴传感器（17），各水滴传感器（17）分别将各自的检测信号经A/D转换电路传输到MCU内，MCU处理后经放大电路给继电器与机械保护盒内弹性破窗组件的推拉式电磁铁连接，电源给MCU供电；所述机械保护盒（14）内并列设置有至少两组弹性破窗组件。

2.根据权利要求1所述的多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，其特征在于：所述弹性破窗组件，包括弹簧（15）、连杆（11）、支柱（13）、撞击块（8）、钢钉（10）、钢钉套筒（9）、推拉式电磁铁（4）；支柱（13）固定在机械保护盒（14）的底板上；连杆（11）铰接在支柱（13）上，且连杆（11）的蓄力部（16）与弹簧（15）的一端连接，弹簧（15）的另一端固定在机械保护盒（14）的顶板，且弹簧（15）的设置方向与支柱（13）设置方向平行；连杆（11）的触发部（6）与撞击块（8）的一端固定连接，撞击块（8）的下端与钢钉（10）对应，钢钉（10）放置在钢钉套筒（9）内并与机械保护盒（14）的底板上的撞击孔对应；连杆（11）的蓄力部（16）长度大于连杆（11）的触发部（6）的长度；推拉式电磁铁（4）的底座固定在机械保护盒（14）内壁且推拉式电磁铁（4）的头部（5）与连杆（11）的触发部接触并支撑连杆（11）。

3.根据权利要求2所述的多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，其特征在于：在连杆（11）的触发部（6）设有凹槽，推拉式电磁铁（4）的头部（5）位于凹槽内并在凹槽内移动。

4.根据权利要求1或2或3所述的多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，其特征在于：在机械保护盒（14）上还设有手动触发组件。

5.根据权利要求4所述的多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，其特征在于：所述手动触发组件，包括把手（1），把手（1）插入机械保护盒（14）内并与每个推拉式电磁铁（4）的尾部（3）连接，且把手（1）拉动推拉式电磁铁（4）的尾部使推拉式电磁铁的头部在机械保护盒（14）内移动。

6.根据权利要求1所述的多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，其特征在于：在电路保护盒内设有电压检测报警单元，所述电压检测报警单元包括电压采集电路、警报电路，电压采集电路采集电源的电压信息并经A/D转换电路转换后传输到MCU内，MCU处理后经放大电路控制警报电路报警。

7.根据权利要求1或6所述的多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置，其特征在于：在电路保护盒（2）上设有充电口（12），充电口（12）处铰接有橡胶塞（21）。

8.根据权利要求1-7中任一所述的多点检测与触发式汽车坠水智能破窗装置的使用方法，其特征在于：S1，在汽车内安装机械保护盒和电路保护盒；

在驾驶员侧窗内部的边角处，用至少两片直角连接片将机械保护盒固定且使钢钉的尖部指向玻璃，电路盒固定在在司机座位底部；

S2，初次使用时，上电使电路部分自检并初始化；

S3，自动破窗；

当汽车坠水时，水滴传感器（17）感应到车辆遇水，MCU向推拉式电磁铁内所连接的继电器发出高电平，继电器由常开被触发为闭合，推拉式电磁铁得电产生吸合动作，警报电路产生警报，连杆处的固定状态被解除，由于弹簧的大量弹性势能，弹簧带动连杆的蓄力部上移，致使连杆触发部带动撞击块以巨大冲击力击打钢钉，车窗的钢化玻璃因局部受到强烈撞击，玻璃整体应力被打乱，窗户破裂，驾乘人员撞击车窗方可逃生；

S4，手动破窗；

当遭遇非坠水情况的意外事故时，人工操作向后拉动把手，进而连杆处的固定状态被解除，由于弹簧的大量弹性势能，弹簧带动连杆的蓄力部上移，致使连杆触发部带动撞击块以巨大冲击力击打钢钉，车窗的钢化玻璃因局部受到强烈撞击，玻璃整体应力被打乱，窗户破裂；

S5，欠压保护；

电压采集电路检测电源的电压，当电压过低时，MCU控制警报电路警报，人工将充电口（12）的橡胶塞（21）取下，进行充电，充电后人工使橡胶塞（21）复位。