CN114103611B - 一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种车用逃生天窗电控开启装置，包括天窗组件、电动开启组件、分离组件、控制模块，电动开启组件包括电机、主动齿轮、锁止销，天窗组件包括中框、顶盖，顶盖的右侧与中框的右侧铰接，主动齿轮安装于所述电机的输出轴，锁止销设置有锁止齿轮，锁止齿轮设置有尖端，锁止齿轮与主动齿轮啮合，尖端位于中框的通槽内，分离组件包括安装部和分离部，安装部固定安装于电机的外壳上，安装部上设置有电磁铁，分离部的一端与锁止齿轮相连接，另一端设置有与电磁铁相配合的磁铁。本设计既可以通过电机工作使天窗解锁，断电时也可以手动解锁打开天窗，适用性强，操作方便，结构简单，易于实施。

Description

一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车逃生天窗结构技术领域，尤其涉及一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法。

背景技术

客车主要用于城市之间或地区之间载运乘客及行李物品。客车载人多且集中，一旦出事就是重大事故。因此，客车的安全防护措施需要重视。根据《GB7258-2021机动车运行安全技术条件》规定，安全顶窗应易于从车内、外开启或移开或用应急锤击碎，安全顶窗开启后，应保证从车内外进出的畅通，弹射式安全顶窗应能防止误操作。随着自动化的不断进步，汽车上的大部分操作都实现了电操作自动化，逃生天窗也实现了自动开关，虽然在出现意外时可以自动开启逃生天窗让车内乘员逃生，但是遇到特殊情况，例如暴雨或遇到事故掉入水中，电器控制失灵，或者电路失效，导致天窗无法开启，车内人员生命安全受到威胁。因此设计一种能在紧急情况下自动打开，同时电路失效后也能手动打开的逃生天窗装置十分必要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中逃生天窗安全可靠性差的缺陷与问题，提供一种安全可靠性高的逃生天窗电控开启装置及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种车用逃生天窗电控开启装置，包括：天窗组件，所述天窗组件包括中框、顶盖，所述顶盖的右侧与所述中框的右侧铰接，所述车用逃生天窗电控开启装置还包括电动开启组件、分离组件、控制模块；

所述电动开启组件包括电机、主动齿轮、锁止销，所述电机固定安装于所述中框的左侧，所述主动齿轮安装于所述电机的输出轴，所述锁止销的一端设置有锁止齿轮，所述锁止齿轮的外周面向所述中框的左侧突出形成有尖端，所述锁止齿轮与所述主动齿轮相啮合，所述中框的左侧开设有通槽，所述尖端位于所述通槽内，所述分离组件包括安装部和分离部，所述安装部固定安装于所述电机的外壳上，所述安装部上设置有电磁铁，所述分离部的一端与所述锁止齿轮相连接，另一端设置有与所述电磁铁相配合的磁铁；

所述控制模块包括车载电源、仪表熔断器、电源熔断器、第一继电器、控制开关，所述控制开关包括并联的乘客区控制开关和司机区控制开关，所述车载电源的正极依次经过电源熔断器、第一继电器的触点、控制开关后和电机的正极相连接，所述车载电源的负极与电机的负极相连接，所述车载电源的正极经过仪表熔断器与第一继电器的线圈的一端相连接，所述第一继电器的线圈的另一端接地，所述电磁铁的正极与所述车载电源的正极相连接，所述电磁铁的负极经过第二继电器与所述车载电源的负极相连接。

所述安装部包括安装板、轨道、固定板，所述安装板固定安装于所述电机的外壳上，所述轨道、固定板分别固定安装于所述安装板上，所述电磁铁固定安装于所述固定板，所述分离部包括连接轴、推杆、电磁铁摆杆、电磁铁固定杆，所述轨道内滑动连接有所述连接轴，所述连接轴的一端同轴连接于所述锁止齿轮，所述连接轴的外周面套设有套圈，所述推杆的一端连接于所述套圈，另一端滑动连接于所述电磁铁摆杆，所述电磁铁摆杆的一端与所述电磁铁固定杆铰接、另一端通过弹簧与所述固定板连接，所述电磁铁固定杆安装于所述固定板上，所述磁铁固定安装于所述电磁铁摆杆的内侧。

所述电磁铁固定杆的一端开设有U形槽，所述U形槽内设置有转动销，所述电磁铁摆杆包括相连接的连接部与钩部，所述连接部呈长条形，所述连接部的底部开设有转动孔，所述连接部通过所述转动销转动连接于所述电磁铁固定杆，所述钩部与所述弹簧相连接。

所述连接部的外侧开设有滑槽，所述连接部的内侧固定连接有所述磁铁，所述推杆远离所述套圈的一端固定连接有滑块，所述滑块安装于所述滑槽的内部。

所述滑槽为十字形槽，所述十字形槽包括横槽和纵槽，所述滑块的左右两侧均与所述横槽的内壁相贴合，所述推杆的两侧均与所述纵槽的内壁相贴合。

所述滑槽的顶部设置有堵盖，所述堵盖与所述滑槽的形状相匹配。

所述尖端的截面呈三角形，所述三角形的两侧边呈凹圆弧形。

所述控制模块还包括仪表指示灯，所述仪表指示灯接入所述电机的负极和所述车载电源的负极之间。

所述控制模块还包括备用电源、备用电源熔断器，所述备用电源的正极与所述电机的正极相连接，负极经过备用电源熔断器与所述电机的负极相连接。

一种车用逃生天窗电控开启装置的控制方法，包括以下步骤：

通电状态下，电磁铁接电后与磁铁同性相斥，分离部受到磁力移动并推动锁止齿轮与主动齿轮相互啮合，需要打开顶盖时，关闭乘客区控制开关或者司机区控制开关，电机接电后工作使锁止销转动，锁止销的尖端从通槽中离开，此时握住推拉杆将顶盖推开；

断电状态下，第二继电器的常闭触点打开，常开触点闭合，电磁铁断电，分离部恢复原位，同时锁止齿轮和锁止销一起移动，当锁止齿轮与主动齿轮分离时，此时手动转动锁止销使尖端从通槽中离开，然后握住推拉杆将顶盖推开。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法中，电机驱动主动齿轮转动，带动锁止齿轮和锁止销转动，使锁止销可以从中框中离开，实现客车天窗的自动化打开，分离部复位带动锁止齿轮移动，锁止齿轮与主动齿轮分离，锁止销可以手动转动，实现了客车天窗可以人工开启的功能，设置电源熔断器实现电机的热保护功能，当电路中电流过大，自动切断电路。因此，本发明既能实现自动开启天窗，也能手动开启天窗的功能，结构比较安全和可靠。

2、本发明一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法中，在滑槽的顶部设置堵盖，可以防止滑块从滑槽中滑出，设置十字形滑槽便于滑块的安装，同时也方便润滑，使滑块的滑动过程更加顺畅。因此，本发明结构简单、安装与拆卸简便，工作过程更加流畅。

3、本发明一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法中，尖端的两侧边呈凹圆弧形，当主动齿轮的轮齿落入凹圆弧形的侧边中时，电机继续工作，锁止齿轮不再转动，避免锁止销的转动幅度超过设定值。因此，本发明的工作过程稳定。

4、本发明一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法中，电机和车载电源之间串联有仪表指示灯，用于显示逃生天窗是否解锁。因此，本发明可以显示逃生天窗是否解锁。

5、本发明一种车用逃生天窗电控开启装置及其控制方法中，电机的两端并联有备用电源和备用电源熔断器，在断电或者电路失效时，电机可以通过备用电源继续工作。因此，本发明可适用性广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中天窗组件的结构示意图。

图3是本发明中电控开启组件的结构示意图。

图4是本发明中电机、主动齿轮、分离组件的结构示意图。

图5是本发明中分离组件的结构示意图。

图6是本发明中分离组件的局部放大图。

图7是本发明中套圈、推杆、滑块的结构示意图。

图8是本发明的电路原理图。

图9是本发明的电控开启组件、分离组件、控制模块的结构框图。

图中：天窗组件1、顶盖11、中框12、电动开启组件2、电机21、主动齿轮22、锁止销23、锁止齿轮24、尖端25、分离组件3、安装板31、连接轴32、轨道33、推杆34、电磁铁摆杆35、电磁铁固定杆36、固定板37、套圈38、弹簧39、滑槽310、滑块311、堵盖312、电磁铁313、磁铁314、转动销315、控制模块4、车载电源41、乘客区控制开关42、司机区控制开关43、仪表熔断器44、电源熔断器45、第一继电器46、备用电源47、仪表指示灯48、第二继电器49、备用电源熔断器410。

实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图9，一种车用逃生天窗电控开启装置，包括：天窗组件1，所述天窗组件1包括中框12、顶盖11，所述顶盖11的右侧与所述中框12的右侧铰接，所述车用逃生天窗电控开启装置还包括电动开启组件2、分离组件3、控制模块4；

所述电动开启组件2包括电机21、主动齿轮22、锁止销23，所述电机21固定安装于所述中框12的左侧，所述主动齿轮22安装于所述电机21的输出轴，所述锁止销23的一端设置有锁止齿轮24，所述锁止齿轮24的外周面向所述中框12的左侧突出形成有尖端25，所述锁止齿轮24与所述主动齿轮22相啮合，所述中框12的左侧开设有通槽，所述尖端25位于所述通槽内，所述分离组件3包括安装部和分离部，所述安装部固定安装于所述电机21的外壳上，所述安装部上设置有电磁铁313，所述分离部的一端与所述锁止齿轮24相连接，另一端设置有与所述电磁铁313相配合的磁铁314；

所述控制模块4包括车载电源41、仪表熔断器44、电源熔断器45、第一继电器46、控制开关，所述控制开关包括并联的乘客区控制开关42和司机区控制开关43，所述车载电源41的正极依次经过电源熔断器45、第一继电器46的触点、控制开关后和电机21的正极相连接，所述车载电源41的负极与电机21的负极相连接，所述车载电源41的正极经过仪表熔断器44与第一继电器46的线圈的一端相连接，所述第一继电器46的线圈的另一端接地，所述电磁铁313的正极与所述车载电源41的正极相连接，所述电磁铁313的负极经过第二继电器49与所述车载电源41的负极相连接。

所述安装部包括安装板31、轨道33、固定板37，所述安装板31固定安装于所述电机21的外壳上，所述轨道33、固定板37分别固定安装于所述安装板31上，所述电磁铁313固定安装于所述固定板37，所述分离部包括连接轴32、推杆34、电磁铁313、摆杆35、电磁铁固定杆36，所述轨道33内滑动连接有所述连接轴32，所述连接轴32的一端同轴连接于所述锁止齿轮24，所述连接轴32的外周面套设有套圈38，所述推杆34的一端连接于所述套圈38，另一端滑动连接于所述电磁铁摆杆35，所述电磁铁摆杆35的一端与所述电磁铁固定杆36铰接、另一端通过弹簧39与所述固定板37连接，所述电磁铁固定杆36安装于所述固定板37上，所述磁铁314固定安装于所述电磁铁摆杆35的内侧。

所述电磁铁固定杆36的一端开设有U形槽，所述U形槽内设置有转动销315，所述电磁铁摆杆35包括相连接的连接部与钩部，所述连接部呈长条形，所述连接部的底部开设有转动孔，所述连接部通过所述转动销315转动连接于所述电磁铁固定杆36，所述钩部与所述弹簧39相连接。

所述连接部的外侧开设有滑槽310，所述连接部的内侧固定连接有所述磁铁314，所述推杆34远离所述套圈38的一端固定连接有滑块311，所述滑块311安装于所述滑槽310的内部。

所述滑槽310为十字形槽，所述十字形槽包括横槽和纵槽，所述滑块311的左右两侧均与所述横槽的内壁相贴合，所述推杆34的两侧均与所述纵槽的内壁相贴合。

所述滑槽310的顶部设置有堵盖312，所述堵盖312与所述滑槽310的形状相匹配。

所述尖端25的截面呈三角形，所述三角形的两侧边呈凹圆弧形。

所述控制模块4还包括仪表指示灯48，所述仪表指示灯48接入所述电机21的负极和所述车载电源41的负极之间。

所述控制模块4还包括备用电源47、备用电源熔断器410，所述备用电源47的正极与所述电机21的正极相连接，负极经过备用电源熔断器410与所述电机21的负极相连接。

一种车用逃生天窗电控开启装置的控制方法，包括以下步骤：

通电状态下，电磁铁313接电后与磁铁314同性相斥，分离部受到磁力移动并推动锁止齿轮24与主动齿轮22相互啮合，需要打开顶盖11时，关闭乘客区控制开关42或者司机区控制开关43，电机21接电后工作使锁止销23转动，锁止销23的尖端25从通槽中离开，此时握住推拉杆将顶盖11推开；

断电状态下，第二继电器49的常闭触点打开，常开触点闭合，电磁铁313断电，分离部恢复原位，同时锁止齿轮24和锁止销23一起移动，当锁止齿轮24与主动齿轮22分离时，此时手动转动锁止销23使尖端25从通槽中离开，然后再握住推拉杆将顶盖11推开。

本发明的原理说明如下：

首先，乘客关闭乘客区控制开关42或者司机关闭司机区控制开关43，使电路闭合，电磁铁313通电后与磁铁314相斥，弹簧39拉伸，电磁铁摆杆35逆时针转动带动推杆34移动，推杆34推动连接轴32在轨道33内向左移动，使锁止齿轮24与主动齿轮22啮合，电机21通电后工作，带动主动齿轮22转动，与主动齿轮22啮合的锁止齿轮24同时转动，锁止销23转动，尖端25从中框12中的通槽中离开，此时顶盖11已解锁，握住推拉杆将顶盖11推开；

当电路失效或者电机21无法工作时，电磁铁313断电失去磁性，拉伸的弹簧39复位，同时电磁铁摆杆35顺时针转动，推杆34推动连接轴32在轨道33内向右移动，与连接轴32连接的锁止齿轮24移动，锁止齿轮24与主动齿轮22分离，完全复位后，此时手动转动锁止销23实现解锁，从而打开顶盖11。

实施例

参见图1至图9，一种车用逃生天窗电控开启装置，包括：天窗组件1，所述天窗组件1包括中框12、顶盖11，所述顶盖11的右侧与所述中框12的右侧铰接，所述车用逃生天窗电控开启装置还包括电动开启组件2、分离组件3、控制模块4；

所述电动开启组件2包括电机21、主动齿轮22、锁止销23，所述电机21固定安装于所述中框12的左侧，所述主动齿轮22安装于所述电机21的输出轴，所述锁止销23的一端设置有锁止齿轮24，所述锁止齿轮24的外周面向所述中框12的左侧突出形成有尖端25，所述锁止齿轮24与所述主动齿轮22相啮合，所述中框12的左侧开设有通槽，所述尖端25位于所述通槽内，所述分离组件3包括安装部和分离部，所述安装部固定安装于所述电机21的外壳上，所述安装部上设置有电磁铁313，所述分离部的一端与所述锁止齿轮24相连接，另一端设置有与所述电磁铁313相配合的磁铁314；

所述控制模块4包括车载电源41、仪表熔断器44、电源熔断器45、第一继电器46、控制开关，所述控制开关包括并联的乘客区控制开关42和司机区控制开关43，所述车载电源41的正极依次经过电源熔断器45、第一继电器46的触点、控制开关后和电机21的正极相连接，所述车载电源41的负极与电机21的负极相连接，所述车载电源41的正极经过仪表熔断器44与第一继电器46的线圈的一端相连接，所述第一继电器46的线圈的另一端接地，所述电磁铁313的正极与所述车载电源41的正极相连接，所述电磁铁313的负极经过第二继电器49与所述车载电源41的负极相连接。

所述安装部包括安装板31、轨道33、固定板37，所述安装板31固定安装于所述电机21的外壳上，所述轨道33、固定板37分别固定安装于所述安装板31上，所述电磁铁313固定安装于所述固定板37，所述分离部包括连接轴32、推杆34、电磁铁313、摆杆35、电磁铁固定杆36，所述轨道33内滑动连接有所述连接轴32，所述连接轴32的一端同轴连接于所述锁止齿轮24，所述连接轴32的外周面套设有套圈38，所述推杆34的一端连接于所述套圈38，另一端滑动连接于所述电磁铁摆杆35，所述电磁铁摆杆35的一端与所述电磁铁固定杆36铰接、另一端通过弹簧39与所述固定板37连接，所述电磁铁固定杆36安装于所述固定板37上，所述磁铁314固定安装于所述电磁铁摆杆35的内侧。

按照上述方案，一种车用逃生天窗电控开启装置的控制方法，所述方法包括以下步骤：

通电状态下，电磁铁313接电后与磁铁314同性相斥，分离部受到磁力移动并推动锁止齿轮24与主动齿轮22相互啮合，需要打开顶盖11时，关闭乘客区控制开关42或者司机区控制开关43，电机21接电后工作使锁止销23转动，锁止销23的尖端25从通槽中离开，此时握住推拉杆将顶盖11推开；

断电状态下，第二继电器49的常闭触点打开，常开触点闭合，电磁铁313断电，分离部恢复原位，同时锁止齿轮24和锁止销23一起移动，当锁止齿轮24从主动齿轮22完全分离时，此时手动转动锁止销23使尖端25从通槽中离开，然后再握住推拉杆将顶盖11推开。

实施例

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述电磁铁固定杆36的一端开设有U形槽，所述U形槽内设置有转动销315，所述电磁铁摆杆35包括相连接的连接部与钩部，所述连接部呈长条形，所述连接部的底部开设有转动孔，所述连接部通过所述转动销315转动连接于所述电磁铁固定杆36，所述钩部与所述弹簧39相连接，所述连接部的外侧开设有滑槽310，所述连接部的内侧固定连接有所述磁铁314，所述推杆34远离所述套圈38的一端固定连接有滑块311，所述滑块311安装于所述滑槽310的内部，所述滑槽310为十字形槽，所述十字形槽包括横槽和纵槽，所述滑块311的左右两侧均与所述横槽的内壁相贴合，所述推杆34的两侧均与所述纵槽的内壁相贴合，所述滑槽310的顶部设置有堵盖312，所述堵盖312与所述滑槽310的形状相匹配。

实施例

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述尖端25的截面呈三角形，所述三角形的两侧边呈凹圆弧形。

实施例

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述控制模块4还包括仪表指示灯48，所述仪表指示灯48接入所述电机21的负极和所述车载电源41的负极之间，所述控制模块4还包括备用电源47、备用电源熔断器410，所述备用电源47的正极与所述电机21的正极相连接，负极经过备用电源熔断器410与所述电机21的负极相连接。

Claims (6)

1.一种车用逃生天窗电控开启装置，包括：天窗组件（1），所述天窗组件（1）包括中框（12）、顶盖（11），所述顶盖（11）的右侧与所述中框（12）的右侧铰接，其特征在于，所述车用逃生天窗电控开启装置还包括电动开启组件（2）、分离组件（3）、控制模块（4）；

所述电动开启组件（2）包括电机（21）、主动齿轮（22）、锁止销（23），所述电机（21）固定安装于所述中框（12）的左侧，所述主动齿轮（22）安装于所述电机（21）的输出轴，所述锁止销（23）的一端设置有锁止齿轮（24），所述锁止齿轮（24）的外周面向所述中框（12）的左侧突出形成有尖端（25），所述尖端（25）的截面呈三角形，所述三角形的两侧边呈凹圆弧形，所述锁止齿轮（24）与所述主动齿轮（22）相啮合，所述中框（12）的左侧开设有通槽，所述尖端（25）位于所述通槽内，所述分离组件（3）包括安装部和分离部，所述安装部固定安装于所述电机（21）的外壳上，所述安装部上设置有电磁铁（313），所述分离部的一端与所述锁止齿轮（24）相连接，另一端设置有与所述电磁铁（313）相配合的磁铁（314）；

所述安装部包括安装板（31）、轨道（33）、固定板（37），所述安装板（31）固定安装于所述电机（21）的外壳上，所述轨道（33）、固定板（37）分别固定安装于所述安装板（31）上，所述电磁铁（313）固定安装于所述固定板（37），所述分离部包括连接轴（32）、推杆（34）、电磁铁摆杆（35）、电磁铁固定杆（36），所述轨道（33）内滑动连接有所述连接轴（32），所述连接轴（32）的一端同轴连接于所述锁止齿轮（24），所述连接轴（32）的外周面套设有套圈（38），所述推杆（34）的一端连接于所述套圈（38），另一端滑动连接于所述电磁铁摆杆（35），所述电磁铁摆杆（35）的一端与所述电磁铁固定杆（36）铰接、另一端通过弹簧（39）与所述固定板（37）连接，所述电磁铁固定杆（36）安装于所述固定板（37）上，所述磁铁（314）固定安装于所述电磁铁摆杆（35）的内侧；

所述控制模块（4）包括车载电源（41）、仪表熔断器（44）、电源熔断器（45）、第一继电器（46）、控制开关，所述控制开关包括并联的乘客区控制开关（42）和司机区控制开关（43），所述车载电源（41）的正极依次经过电源熔断器（45）、第一继电器（46）的触点、控制开关后和电机（21）的正极相连接，所述车载电源（41）的负极与电机（21）的负极相连接，所述车载电源（41）的正极经过仪表熔断器（44）与第一继电器（46）的线圈的一端相连接，所述第一继电器（46）的线圈的另一端接地，所述电磁铁（313）的正极与所述车载电源（41）的正极相连接，所述电磁铁（313）的负极经过第二继电器（49）与所述车载电源（41）的负极相连接；

所述控制模块（4）还包括仪表指示灯（48）、备用电源（47）、备用电源熔断器（410），所述仪表指示灯（48）接入所述电机（21）的负极和所述车载电源（41）的负极之间；所述备用电源（47）的正极与所述电机（21）的正极相连接，负极经过备用电源熔断器（410）与所述电机（21）的负极相连接。

2.根据权利要求1所述的一种车用逃生天窗电控开启装置，其特征在于：所述电磁铁固定杆（36）的一端开设有U形槽，所述U形槽内设置有转动销（315），所述电磁铁摆杆（35）包括相连接的连接部与钩部，所述连接部呈长条形，所述连接部的底部开设有转动孔，所述连接部通过所述转动销（315）转动连接于所述电磁铁固定杆（36），所述钩部与所述弹簧（39）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种车用逃生天窗电控开启装置，其特征在于：所述连接部的外侧开设有滑槽（310），所述连接部的内侧固定连接有所述磁铁（314），所述推杆（34）远离所述套圈（38）的一端固定连接有滑块（311），所述滑块（311）安装于所述滑槽（310）的内部。

4.根据权利要求3所述的一种车用逃生天窗电控开启装置，其特征在于：所述滑槽（310）为十字形槽，所述十字形槽包括横槽和纵槽，所述滑块（311）的左右两侧均与所述横槽的内壁相贴合，所述推杆（34）的两侧均与所述纵槽的内壁相贴合。

5.根据权利要求4所述的一种车用逃生天窗电控开启装置，其特征在于：所述滑槽（310）的顶部设置有堵盖（312），所述堵盖（312）与所述滑槽（310）的形状相匹配。

6.一种权利要求1所述的车用逃生天窗电控开启装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

通电状态下，电磁铁（313）接电后与磁铁（314）同性相斥，分离部受到磁力移动并推动锁止齿轮（24）与主动齿轮（22）相互啮合，需要打开顶盖（11）时，关闭乘客区控制开关（42）或者司机区控制开关（43），电机（21）接电后工作使锁止销（23）转动，锁止销（23）的尖端（25）从通槽中离开，此时握住推拉杆将顶盖（11）推开；

断电状态下，第二继电器（49）的常闭触点打开，常开触点闭合，电磁铁（313）断电，分离部恢复原位，同时锁止齿轮（24）和锁止销（23）一起移动，当锁止齿轮（24）与主动齿轮（22）分离时，此时手动转动锁止销（23）使尖端（25）从通槽中离开，然后再握住推拉杆将顶盖（11）推开。