CN1154459C - 用于乘车人与车辆安全分开的机构和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于载人车的安全机构，发生事故时，可将人体支持件的运动同车的触地装配的运动分开。在一个实施例中，人体支持件通过滑动机构同触地装配连接，即使触地装配翻转，仍允许人体支持件连续直立运动，以防止乘车人受伤。另一个实施例提供了一种人体支持件或触地装配的实或虚轴连接，该连接位于人体支持件和触地装配各自的质量中心以上。

Description

用于乘车人与车辆安全 分开的机构和方法

技术领域

本发明涉及活动车辆安全系统和方法，特别是通过将车的人体支持件同触地装配分开而使乘机动车的人免受伤害的安全系统和方法。

发明背景

车辆，无论用于载人的还是其它载重量的，或者由于设计原因或者由于使用特性，都可能缺乏稳定性。很多这些车辆在或者由于碰撞，机械失效，突然转弯，陡坡或者遇到不规则地面而机构不能对其补整时，都易于倾动。确实，任何载人车在遇到极端恶劣的路面时，都可能倾动。在这些情况下，乘车人或车上的东西必须被保护，以便被推向地面或其它硬物的乘车人不受伤害。除非被保护，如果相对很重的车因其惯性倾翻或被推向硬物或压在乘车人身上，乘车人还可能由于受创受压而被伤害。

吸收或转换车运动所固有的动能，确保它不转换成将车上的人推向硬物如地的推动力的方法是已知的。常见的实例是汽车缓冲器，它们以折皱金属还有气囊，吸收动能，通过囊中气体压缩及再分配，在乘车人身体碰到车的方向盘或风挡玻璃导致严重伤害之前的时间里足以吸收乘车人的机械能。

其它的利用存在于车大量零部件中的动能来吹鼓风箱或气垫以便在正面撞击情况下保护乘车人的方法是已知的。

非封闭车如轮椅，将乘车人从车重心移动轨迹中分离通常比被拦在车体之间安全，因为车的移动伴有动量，而且其静止的最终位置，如撞坏后，可能是硬面。

发明概述

根据本发明的一个方面，在其一个实施例中，提供用于在载人车出现不希望有的加速度时保护乘车人的安全机构。载人车具有触地装配和具有重心(CG)的人体支持件。安全机构有将人体支持件同触地装配连接的连接器。它还有用于沿至少一个轴将人体支持件的运动同触地装配的运动分开的释放装置。也提供了用于对应于载人车具有不希望的加速度促动释放装置的驱动器。

根据本发明的另一个实施例，连接器允许人体支持件相对于触地装配自由运动，并且可以是气缸或滑动机构。安全机构还可有一个旋转驱动器，包括一个马达，用于相对于触地装配旋转人体支持件，达到相对于垂直方向在人体支持件的方向上抵消触地装配的滚动的影响。

在本发明的其它实施例中，安全机构具有与人体支持件连接的导轮装配。导轮装配可包括至少一个导轮以及一个自动找平机构。释放装置可包括用于储存机械能的装置，如弹簧或螺旋弹簧，至少与触地装配和人体支持件之一连接，这样机械能被用于将人体支持件的运动同触地装配的运动分开。

根据本发明的又一些实施例，安全机构可有至少与触地装配和人体支持件之一连接的机械能储存器，这样机械能被用于将人体支持件的运动同触地装配的运动分开。

根据本发明的另外方面，提供了一种用于在载人车出现不希望有的加速度时保护乘车人的方法，上述载人车有触地装配和人体支持件。上述方法包括步骤：感受不希望有的加速度和相对于至少一个轴将人体支持件的运动同触地装配的运动分开。

附图简介

通过参照附图的以下说明，本发明会被更好地理解，附图中：

图1是可很好地采用本发明实施例的当前技术轮椅的侧视图。

图2是显示图1的轮椅向前倾动初始阶段的侧视图。

图3A是采用本发明实施例的倾动如图2的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配部分向前分开。

图3B是采用本发明另外实施例的从侧面看到的轮椅透视图，显示人体支持件同触地装配沿一滑轨部分向前分开。

图4是采用本发明另外实施例的倾动如图2的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配进一步向前分开。

图5是采用本发明实施例的倾动如图2的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配最终向前分开。

图6是采用本发明实施例的倾动如图2的轮椅透视图，显示人体支持件同触地装配最终向前分开。

图7是显示遇到地面障碍物一刻的如图1的轮椅的侧视图。

图8是采用本发明实施例的倾动如图7的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配部分向前分开。

图9是采用本发明实施例的倾动如图7的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配进一步向前分开。

图10是采用本发明实例的倾动如图7的轮椅型车侧视图，显示人体支持件同触地装配最终向前分开。

图11是显示接近台阶或路缘石的，图1车前视图。

图12是采用本发明实施例的倾动如图11的轮椅前视图，显示人体支持件同触地装配部分侧向分开。

图13是采用本发明实施例的倾动如图11的轮椅前视图，显示人体支持件同触地装配进一步侧向分开。

图14是采用本发明实施例的，处于图13的侧向倾动中间阶段的轮椅透视图。

图15A是采用本发明实施例的倾动如图11的轮椅前视图，显示一个导轮触地。

图15B是采用本发明实施例的，处于图15的侧向倾动阶段的轮椅透视图。

图16是图1的轮椅侧视图，显示向前下落一段台阶的，初始阶段。

图17是采用本发明实施例的，倾动如图16的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配部分向前分开。

图18是采用本发明实施例的倾动如图16的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配进一步向前分开。

图19是采用本发明实施例的倾动如图16的轮椅侧视图，显示人体支持件同触地装配最终向前分开。

实施例详细说明

本发明提供一种用于处理载人车，例如轮椅型车，在任何方向翻落的机械方法。

现参看图1-19，相同部件标号相同，总体以标号10标出，处于各种倾动阶段的载人车的视图被示出。这种载人车的一个实例是美国专利申请NO 08/250693，1994年5月27日申请，Kamen等人发明的轮椅，此处用作参考。本发明可用于如Kamen申请中所说明的机动型载人车或其它车以及非机动型载人车。具体参照图1，车10以举例方式被示出，由一对侧向布置的轮12支持(图1中其中一个可见)，使车与地接触。在参照示于图1的轮椅型车说明本发明的同时，可以知道，其它构造、由不同数量的轮子支承、以及用于其它目的的车可同样得益于作为本发明主旨的安全机构。

车10概括地说，具有两个基本的功能部分：一个人体支持件14，它可以是座位或别的形式，用于载人16，一个触地装配18，包括轮12和与轮有关的支承机构和机动装置(未示出)，如果有的话，传统的车以及在正常操作条件下，支持件14以固定方式与触地装配18连接在一起，人16通过触地装配18在地上的移动而移动。本发明采取的以防意外的方法是连同人体支持件14一起，从被迫遵循人体支持件14与触地装配18连接而确定的运动中分开人16。在发生可能包括遇到障碍物、导致不稳的突然转弯、机械或电器失效或其它事故的意外之前，人16从平行于地面的运动移动，并且沿需要的身体方向，正常入座。为避免伤人，要求尽可能保持这一方向，与造成的触地装配18的翻倒无关。为促使人体支持件14的事故后惯性运动与触地装配的运动按要求分开，在一定程度或完全自由的条件下，人体支持件从触地装配的物理分开被实施。在利用人体支持件的动能以及人本身用来实现分开，分开是“被动”的或者反之，分开可由机械或其它方法实施或辅助实施。下文将讨论一些分开方法的实例。

现在来看图2，显示的是倾动初始阶段车10的侧视图，在这种情况下作为举例车向前方倾动。同样通过实例，作为车中的人16坐于其中的椅型造型人体支持件14被显示，其它支持形式也是可以的，并且车中的人16可以是斜卧的或处在另外位置。图2-6表示车10倾动时按时间序列的侧视图。这样的倾动可能由于突然转弯或正常情况将车10保持在直立位置的系统的机械失效引起，或由于遭遇车和/或驾车人不能补救的不规律面或障碍物引起。本发明实施例之一示于图3A，其中车10处于进一步前倾阶段。在图示的实施例中，人体支持件14通过作为实例的如一个销轴的连接件20与触地装配连接，定位方式为人体支持件14沿向前方向的惯性运动使得事故后人体支持件和人16不受触地装配18的约束而摆动。为协助人体支持件14同触地装配18分开，可围绕销轴20布置弹簧，如螺旋弹簧。用于本说明及其所附权利要求的“释放装置”是指任何能够将人体支持件14同触地装配18分开的松开机构。许多这样的机构，例如采用因惯性加速度从锁定位置移开锁定体的锁紧装置，都是熟悉机械技术的人清楚的。而且电传感器可用来在初始倾动被感受后触发释放装置，协助将人体支持件14同触地装配18分开。除协助人体支持件14同触地装配18分开外，人体支持件14和触地装配18之间设连接弹簧，一旦被扩张，就会像缓冲器一样吸收人体支持件14动能从而减少事故对人16和车的影响。

销轴20作为多种机构的实例示出，人体支持件14与触地装配18可靠它连接，以便意外事故后继而将运动分开。在本发明另外实施例中，如图3A所示，人体支持件14与触地装配18相同的相对运动通过将位于人体支持件14的底面26上的点24连接到滑动机构28(示于图3B)上来得到。这样的实施例参照3B来说明，其中人体支持件14通过浮动在沿至少一个轴限制人体支持件14运动的滑动机构28上同触地装配18分开。借助于这种布置，人体支持件14可被认为实际上绕在人体支持件14和触地装配18两体各自中心以上的一点转动。滑动机构限制人体支持件14相对于驾车人沿向前的方向移动，并且可通过滑动件或无杆气缸或熟悉机械技术的人知道的其它件来实现。

在另一个实施例中，提供人体支持件14和触地装配18之间连接的机构是一个万向接头，因此发生意外后和当触地装配18的不希望有的加速度指向侧面时，同样执行分开人体支持件14和触地装配18的操作。这样的结构防止扭矩从周围部件传到人体支持件14。

再来看图3，很明显，发生意外后，将人体支持件14和触地装配18运动分开的机构的操作使得人16实际保持在正确方向，头在上腿在下并且避免人16被触地装配18夹带。在本发明的优选实施例中，人体支持件14有一个或多个导轮22，以允许人体支持件14继续前行并且防止相对于一个固定点的倾动而和地接触。

图4显示车10处于人体支持件14继而从触地装配18分开的阶段，而图5显示触地装配18完全翻转后的车10，人16被人体支持件14保护，保持在大体上直立位置。图6是如从图5侧面看到的车10处于静止的相同阶段的透视图。

现在来看图7，车10在轮12遇到地面障碍物30的一刻，仍然保持正常移动的直立方向。尽管车可以设计成可逾越该障碍，在车不能逾越障碍的情况下，本发明的一个实施例的反应如何将参照图8-10说明。尤其参照图8，作为实例，车10处于人体支持件14同触地装配18通过绕销轴20的打开而分开的初始阶段。示出的导轮22已与地面障碍物30接触以便为人体支持件14提供防止倾动的支持。人体支持件14从触地装配18分开的后一阶段示于图9，而图10显示在触地装配18完全倾动时，借助于本发明将人体支持件14的运动与触地装配18的运动分开的操作，人16保持在大体上直立和被保护位置。

现在来看图11-15，在此示出根据本发明的车10对应于侧向倾动的情况，尤其参见图11，车10被显示接近例如可以是路沿石或台阶的侧面不规则物32。图12显示触地装配18处于不规则物面32引起的侧向倾动的初始阶段。用于本说明及所附权利要求的名词“转角”40指的是人16的垂直轴(即平行于人脊柱的直线)和平行于包括触地装配18的轮12的平面的轴44间的夹角。根据本发明的一个优选实施例，转角40可通过使人体支持件14的绕垂直于轴42和44的轴自由转动或机械转动来修正。等效地，转角40可按熟悉机构技术的人所知道的其它联合运动来修正，以保持人16大体上在直立位置，例如人体支持件14绕平行于人16的脊柱的轴42被动旋转，联合人体支持件14和触地装配18的垂直于轴44的平面之间接触点的移位。在本发明的一个优选实施例中，人体支持装配14的旋转由是控制回路一部分的马达或其它驱动器(未示出)驱动，其中绕轴42施加的扭矩由控制器根据感受到的轴42与真正垂直轴的偏差控制。

图13显示车10处于进一步侧倾阶段，轮48和50以不同垂直标高接触下面，人体支持件14和人16在如上文所述本发明实施例修正的位置。图14是示于图13的触地装配18后来倾动时车10的透视图。

图15A是车10侧向倾动后来阶段的视图，其间导轮22已触地，提供防止人体支持件14倾动的支持。图15B是车10在图15A的侧向倾动之后最终状态的透视图。触地装配18沿路径52翻转，而人体支持件14的惯性保持人16在直立和被保护位置，支持人体支持件14的导轮22静止在地上。在另外的实施例中，人体支持件14可能有多个导轮22或小脚轮，具有机械的，液压的或其它互连件，提供强制找平或自动找平，以便发生意外之后，甚至是在地面不平的情况下，人体支持件14可被支持在多个导轮22上。

图16-19示出根据本发明的车10向前跌落台阶56时，人体支持件14从触地装配18分开的情况。图16显示向前落下的初期阶段，人体支持件未与触地装配18分开。图17显示人体支持件14绕销轴20从触地装配18分开，而图18显示进一步分开阶段，图19显示车10最终状态，这时尽管触地装配18完全翻转，人体支持件14支持的人16仍处于大体上直立和被保护位置。

本发明被说明的实施例仅是示范性的，大量变型和改型对于本领域技术人员都是清楚的。所有这样的变型和改型都落入所附权利要求限定的本发明范围之内。

Claims (16)

1.一种用于在载人车具有不希望的加速度时保护乘车人的安全机构，所述载人车有触地装配和人体支持件，该人体支持件有重心，所述安全机构包括：

a.用于连接人体支持件和触地装配的连接器；

b.用于沿至少一个轴将人体支持件的运动从触地装配的运动分开的释放装置；和

c.用于响应载人车具有不希望的加速度触发释放装置的驱动器。

2.根据权利要求1的安全机构，其特征在于，连接器允许人体支持件沿纵向相对于触地装配自由运动。

3.根据权利要求1的安全机构，其特征在于，连接器允许人体支持件绕与纵向垂直的水平轴旋转。

4.根据权利要求2的安全机构，其特征在于，连接器包括气缸。

5.根据权利要求2的安全机构，其特征在于，连接器包括滑动机构。

6.根据权利要求1的安全机构，还包括用于使人体支持件相对于触地装配转动的旋转驱动器，达到相对于垂直方向在人体支持件的方向上抵消触地装配滚动的影响。

7.根据权利要求6的安全机构，其特征在于，旋转驱动器是马达。

8.根据权利要求1的安全机构，还包括与人体支持件连接的导轮装配。

9.根据权利要求8的安全机构，其特征在于，导轮装配包括至少一个导轮。

10.根据权利要求8的安全机构，其特征在于，导轮装配包括自动找平机构。

11.根据权利要求1的安全机构，其特征在于，释放装置包括至少与触地装配和人体支持件之一连接的机械能储存器，该机械能用于将人体支持件重心的运动与触地装配的运动分开。

12.根据权利要求11的安全机构，其特征在于，机械能储存器是弹簧。

13.根据权利要求12的安全机构，其特征在于，所述弹簧是螺旋弹簧。

14.根据权利要求12的安全机构，还包括用于允许人体支持件相对于触地装配移动的滑动机构，其中，弹簧在触地装配和滑动机构之间以导引滑动机构运动的方式连接。

15.根据权利要求1的安全机构，还包括用于将不希望有的加速度对人的冲击减小到最小而吸收能量的缓冲器。

16.一种用于在载人车出现不希望有的加速度时保护乘车人的方法，所述载人车有触地装配和人体支持件，所述方法包括：

a.感应不希望有的加速度，和

b.相对于至少一个轴将人体支持件的运动与触地装配的运动分开。

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