專利名稱：安全分開系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活動車輛安全系統(tǒng)和方法，特別是通過將車的人體支持件同觸地裝配分開而使乘機動車的人免受傷害的安全系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
車輛，無論用于載人的還是其它載重量的，或者由于設(shè)計原因或者由于使用特性，都可能缺乏穩(wěn)定性。很多這些車輛在或者由于碰撞，機械失效，突然轉(zhuǎn)彎，陡坡或者遇到不規(guī)則地面而機構(gòu)不能對其補整時，都易于傾動。確實，任何載人車在遇到極端惡劣的路面時，都可能傾動。在這些情況下，乘車人或車上的東西必須被保護，以便被推向地面或其它硬物的乘車人不受傷害。除非被保護，如果相對很重的車因其慣性傾翻或被推向硬物或壓在乘車人身上，乘車人還可能由于受創(chuàng)受壓而被傷害。
吸收或轉(zhuǎn)換車運動所固有的動能，確保它不轉(zhuǎn)換成將車上的人推向硬物如地的推動力的方法是已知的。常見的實例是汽車緩沖器，它們以折皺金屬還有氣囊，吸收動能，通過囊中氣體壓縮及再分配，在乘車人身體碰到車的方向盤或風(fēng)擋玻璃導(dǎo)致嚴重傷害之前的時間里足以吸收乘車人的機械能。
其它的利用存在于車大量零部件中的動能來吹鼓風(fēng)箱或氣墊以便在正面撞擊情況下保護乘車人的方法是已知的。
非封閉車如輪椅，將乘車人從車重心移動軌跡中分離通常比被攔在車體之間安全，因為車的移動伴有動量，而且其靜止的最終位置，如撞壞后，可能是硬面。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在其一個實施例中，提供用于在車出現(xiàn)不希望有的加速度時保護乘車人的安全機構(gòu)。車具有觸地裝配和具有重心(CG)的人體支持件。安全機構(gòu)有將人體支持件同觸地裝配連接的連接器。它還有用于沿至少一個軸將人體支持件的重心運動同觸地裝配的運動分開的釋放裝置。也提供了用于對應(yīng)于車具有不希望的加速度促動釋放裝置的驅(qū)動器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，連接器允許人體支持件相對于觸地裝配自由運動，并且可以是氣缸或滑動機構(gòu)。安全機構(gòu)還可有一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，包括一個馬達，用于相對于觸地裝配旋轉(zhuǎn)人體支持件，達到相對于垂直方向在人體支持件的方向上抵消觸地裝配的滾動的影響。
在本發(fā)明的其它實施例中，安全機構(gòu)具有與人體支持件連接的導(dǎo)輪裝配。導(dǎo)輪裝配可包括至少一個導(dǎo)輪以及一個自動找平機構(gòu)。釋放裝置可包括用于儲存機械能的裝置，如彈簧或螺旋彈簧，至少與觸地裝配和人體支持件之一連接，這樣機械能被用于將人體支持件重心的運動同觸地裝配的運動分開。
根據(jù)本發(fā)明的又一些實施例，安全機構(gòu)可有至少與觸地裝配和人體支持件之一連接的機械能儲存器，這樣機械能被用于將人體支持件重心的運動同觸地裝配的運動分開。
根據(jù)本發(fā)明的另外方面，提供了一種用于在車出現(xiàn)不希望有的加速度時保護乘車人的方法，上述車有觸地裝配和人體支持件。上述方法包括步驟感受不希望有的加速度和相對于至少一個軸將人體支持件的重心運動同觸地裝配的運動分開。
附圖簡介通過參照附圖的以下說明，本發(fā)明會被更好地理解，附圖中

圖1是可很好地采用本發(fā)明實施例的當(dāng)前技術(shù)輪椅的側(cè)視圖。
圖2是顯示圖1的輪椅向前傾動初始階段的側(cè)視圖。
圖3A是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖2的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配部分向前分開。
圖3B是采用本發(fā)明另外實施例的從側(cè)面看到的輪椅透視圖，顯示人體支持件同觸地裝配沿一滑軌部分向前分開。
圖4是采用本發(fā)明另外實施例的傾動如圖2的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配進一步向前分開。
圖5是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖2的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配最終向前分開。
圖6是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖2的輪椅透視圖，顯示人體支持件同觸地裝配最終向前分開。
圖7是顯示遇到地面障礙物一刻的如圖1的輪椅的側(cè)視圖。
圖8是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖7的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配部分向前分開。
圖9是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖7的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配進一步向前分開。
圖10是采用本發(fā)明實例的傾動如圖7的輪椅型車側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配最終向前分開。
圖11是顯示接近臺階或路緣石的，圖1車前視圖。
圖12是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖11的輪椅前視圖，顯示人體支持件同觸地裝配部分側(cè)向分開。
圖13是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖11的輪椅前視圖，顯示人體支持件同觸地裝配進一步側(cè)向分開。
圖14是采用本發(fā)明實施例的，處于圖13的側(cè)向傾動中間階段的輪椅透視圖。
圖15A是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖11的輪椅前視圖，顯示一個導(dǎo)輪觸地。
圖15B是采用本發(fā)明實施例的，處于圖15的側(cè)向傾動階段的輪椅透視圖。
圖16是圖1的輪椅側(cè)視圖，顯示向前下落一段臺階的，初始階段。
圖17是采用本發(fā)明實施例的，傾動如圖16的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配部分向前分開。
圖18是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖16的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配進一步向前分開。
圖19是采用本發(fā)明實施例的傾動如圖16的輪椅側(cè)視圖，顯示人體支持件同觸地裝配最終向前分開。
實施例詳細說明本發(fā)明提供一種用于處理載人車，例如輪椅型車，在任何方向翻落的機械方法。
現(xiàn)參看圖1-19，相同部件標(biāo)號相同，總體以標(biāo)號10標(biāo)出，處于各種傾動階段的載人車的視圖被示出。這種載人車的一個實例是美國專利申請NO 08/250693，1994年5月27日申請，Kamen等人發(fā)明的輪椅，此處用作參考。本發(fā)明可用于如Kamen申請中所說明的機動型車或其它車以及非機動型載人車。具體參照圖1，車10以舉例方式被示出，由一對側(cè)向布置的輪12支持(圖1中其中一個可見)，使車與地接觸。在參照示于圖1的輪椅型車說明本發(fā)明的同時，可以知道，其它構(gòu)造、由不同數(shù)量的輪子支承、以及用于其它目的的車可同樣得益于作為本發(fā)明主旨的安全機構(gòu)。
車10概括地說，具有兩個基本的功能部分一個人體支持件14，它可以是座位或別的形式，用于載人16，一個觸地裝配18，包括輪12和與輪有關(guān)的支承機構(gòu)和機動裝置(未示出)，如果有的話，傳統(tǒng)的車以及在正常操作條件下，支持件14以固定方式與觸地裝配18連接在一起，人16通過觸地裝配18在地上的移動而移動。本發(fā)明采取的以防意外的方法是連同人體支持件14一起，從被迫遵循人體支持件14與觸地裝配18連接而確定的運動中分開人16。在發(fā)生可能包括遇到障礙物、導(dǎo)致不穩(wěn)的突然轉(zhuǎn)彎、機械或電器失效或其它事故的意外之前，人16從平行于地面的運動移動，并且沿需要的身體方向，正常入座。為避免傷人，要求盡可能保持這一方向，與造成的觸地裝配18的翻倒無關(guān)。為促使人體支持件14的事故后慣性運動與觸地裝配的運動按要求分開，在一定程度或完全自由的條件下，人體支持件從觸地裝配的物理分開被實施。在利用人體支持件的動能以及人本身用來實現(xiàn)分開，分開是“被動”的或者反之，分開可由機械或其它方法實施或輔助實施。下文將討論一些分開方法的實例。
現(xiàn)在來看圖2，顯示的是傾動初始階段車10的側(cè)視圖，在這種情況下作為舉例車向前方傾動。同樣通過實例，作為車中的人16坐于其中的椅型造型人體支持件14被顯示，其它支持形式也是可以的，并且車中的人16可以是斜臥的或處在另外位置。圖2-6表示車10傾動時按時間序列的側(cè)視圖。這樣的傾動可能由于突然轉(zhuǎn)彎或正常情況將車10保持在直立位置的系統(tǒng)的機械失效引起，或由于遭遇車和/或駕車人不能補救的不規(guī)律面或障礙物引起。本發(fā)明實施例之一示于圖3A，其中車10處于進一步前傾階段。在圖示的實施例中，人體支持件14通過作為實例的如一個銷軸的連接件20與觸地裝配連接，定位方式為人體支持件14沿向前方向的慣性運動使得事故后人體支持件和人16不受觸地裝配18的約束而擺動。為協(xié)助人體支持件14同觸地裝配18分開，可圍繞銷軸20布置彈簧，如螺旋彈簧。用于本說明及其所附權(quán)利要求的“松開裝置”是指任何能夠?qū)⑷梭w支持件14同觸地裝配18分開的松開機構(gòu)。許多這樣的機構(gòu)，例如采用因慣性加速度從鎖定位置移開鎖定體的鎖緊裝置，都是熟悉機械技術(shù)的人清楚的。而且電傳感器可用來在初始傾動被感受后觸發(fā)松開裝置，協(xié)助將人體支持件14同觸地裝配18分開。除協(xié)助人體支持件14同觸地裝配18分開外，人體支持件14和觸地裝配18之間設(shè)連接彈簧，一旦被擴張，就會像吸振器一樣吸收人體支持件14動能從而減少事故對人16和車的影響。
銷軸20作為多種機構(gòu)的實例示出，人體支持件14與觸地裝配18可靠它連接，以便意外事故后繼而將運動分開。在本發(fā)明另外實施例中，如圖3A所示，人體支持件14與觸地裝配18相同的相對運動通過將位于人體支持件14的底面26上的點24連接到滑動機構(gòu)28(示于圖3B)上來得到。這樣的實施例參照3B來說明，其中人體支持件14通過浮動在沿至少一個軸限制人體支持件14運動的滑動機構(gòu)28上同觸地裝配18分開。借助于這種布置，人體支持件14可被認為實際上繞在人體支持件14和觸地裝配18兩體各自中心以上的一點轉(zhuǎn)動?；瑒訖C構(gòu)限制人體支持件14相對于駕車人沿向前的方向移動，并且可通過滑動件或無桿氣缸或熟悉機械技術(shù)的人知道的其它件來實現(xiàn)。
在另一個實施例中，提供人體支持件14和觸地裝配18之間連接的機構(gòu)是一個萬向接頭，因此發(fā)生意外后和當(dāng)觸地裝配18的不希望有的加速度指向側(cè)面時，同樣執(zhí)行分開人體支持件14和觸地裝配18的操作。這樣的結(jié)構(gòu)防止扭矩從周圍部件傳到人體支持件14。
再來看圖3，很明顯，發(fā)生意外后，將人體支持件14和觸地裝配18運動分開的機構(gòu)的操作使得人16實際保持在正確方向，頭在上腿在下并且避免人16被觸地裝配18夾帶。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，人體支持件14有一個或多個導(dǎo)輪22，以允許人體支持件14繼續(xù)前行并且防止相對于一個固定點的傾動而和地接觸。
圖4顯示車10處于人體支持件14繼而從觸地裝配18分開的階段，而圖5顯示觸地裝配18完全翻轉(zhuǎn)后的車10，人16被人體支持件14保護，保持在大體上直立位置。圖6是如從圖5側(cè)面看到的車10處于靜止的相同階段的透視圖。
現(xiàn)在來看圖7，車10在輪12遇到地面障礙物30的一刻，仍然保持正常移動的直立方向。盡管車可以設(shè)計成可逾越該障礙，在車不能逾越障礙的情況下，本發(fā)明的一個實施例的反應(yīng)如何將參照圖8-10說明。尤其參照圖8，作為實例，車10處于人體支持件14同觸地裝配18通過繞銷軸20的打開而分開的初始階段。示出的導(dǎo)輪22已與地面障礙物30接觸以便為人體支持件14提供防止傾動的支持。人體支持件14從觸地裝配18分開的后一階段示于圖9，而圖10顯示在觸地裝配18完全傾動時，借助于本發(fā)明將人體支持件14的運動與觸地裝配18的運動分開的操作，人16保持在大體上直立和被保護位置。
現(xiàn)在來看圖11-15，在此示出根據(jù)本發(fā)明的車10對應(yīng)于側(cè)向傾動的情況，尤其參見圖11，車10被顯示接近例如可以是路沿石或臺階的側(cè)面不規(guī)則物32。圖12顯示觸地裝配18處于不規(guī)則物面32引起的側(cè)向傾動的初始階段。用于本說明及所附權(quán)利要求的名詞“轉(zhuǎn)角”40指的是人16的垂直軸(即平行于人脊柱的直線)和平行于包括觸地裝配18的輪12的平面的軸44間的夾角。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，轉(zhuǎn)角40可通過使人體支持件14的繞垂直于軸42和44的軸自由轉(zhuǎn)動或機械轉(zhuǎn)動來修正。等效地，轉(zhuǎn)角40可按熟悉機構(gòu)技術(shù)的人所知道的其它聯(lián)合運動來修正，以保持人16大體上在直立位置，例如人體支持件14繞平行于人16的脊柱的軸42被動旋轉(zhuǎn)，聯(lián)合人體支持件14和觸地裝配18的垂直于軸44的平面之間接觸點的移位。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，人體支持裝配14的旋轉(zhuǎn)由是控制回路一部分的馬達或其它驅(qū)動器(未示出)驅(qū)動，其中繞軸42施加的扭矩由控制器根據(jù)感受到的軸42與真正垂直軸的偏差控制。
圖13顯示車10處于進一步側(cè)傾階段，輪48和50以不同垂直標(biāo)高接觸下面，人體支持件14和人16在如上文所述本發(fā)明實施例修正的位置。圖14是示于圖13的觸地裝配18后來傾動時車10的透視圖。
圖15A是車10側(cè)向傾動后來階段的視圖，其間導(dǎo)輪22已觸地，提供防止人體支持件14傾動的支持。圖15B是車10在圖15A的側(cè)向傾動之后最終狀態(tài)的透視圖。觸地裝配18沿路徑52翻轉(zhuǎn)，而人體支持件14的慣性保持人16在直立和被保護位置，支持人體支持件14的導(dǎo)輪22靜止在地上。在另外的實施例中，人體支持件14可能有多個導(dǎo)輪22或小腳輪，具有機械的，液壓的或其它互連件，提供強制找平或自動找平，以便發(fā)生意外之后，甚至是在地面不平的情況下，人體支持件14可被支持在多個導(dǎo)輪22上。
圖16-19示出根據(jù)本發(fā)明的車10向前跌落臺階56時，人體支持件14從觸地裝配18分開的情況。圖16顯示向前落下的初期階段，人體支持件未與觸地裝配18分開。圖17顯示人體支持件14繞銷軸20從觸地裝配18分開，而圖18顯示進一步分開階段，圖19顯示車10最終狀態(tài)，這時盡管觸地裝配18完全翻轉(zhuǎn)，人體支持件14支持的人16仍處于大體上直立和被保護位置。
本發(fā)明被說明的實施例僅是示范性的，大量變型和改型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是清楚的。所有這樣的變型和改型都落入所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在車具有不希望的加速度時保護乘車人的安全機構(gòu)，所述車有觸地裝配和人體支持件，該人體支持件有重心，所述安全機構(gòu)包括a.用于連接人體支持件和觸地裝配的連接器；b.用于沿至少一個軸將人體支持件的重心運動從觸地裝配的運動分開的釋放裝置；和c.用于響應(yīng)車具有不希望的加速度觸發(fā)釋放裝置的驅(qū)動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的安全機構(gòu)，其特征在于，連接器允許人體支持件沿縱向相對于觸地裝配自由運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的安全機構(gòu)，其特征在于，連接器允許人體支持件繞與縱向垂直的水平軸旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的安全機構(gòu)，其特征在于，連接器包括氣缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的安全機構(gòu)，其特征在于，連接器包括滑動機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的安全機構(gòu)，還包括用于使人體支持件相對于觸地裝配轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器，達到相對于垂直方向在人體支持件的方向上抵消觸地裝配滾動的影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的安全機構(gòu)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器是馬達。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的安全機構(gòu)，還包括與人體支持件連接的導(dǎo)輪裝配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的安全機構(gòu)，其特征在于，導(dǎo)輪裝配包括至少一個導(dǎo)輪。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的安全機構(gòu)，其特征在于，導(dǎo)輪裝配包括自動找平機構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的安全機構(gòu)，其特征在于，釋放裝置包括至少與觸地裝配和人體支持件之一連接的機械能儲存器，該機械能用于將人體支持件重心的運動與觸地裝配的運動分開。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的安全機構(gòu)，其特征在于，機械能儲存器是彈簧。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的安全機構(gòu)，其特征在于，所述彈簧是螺旋彈簧。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的安全機構(gòu)，還包括用于允許人體支持件相對于觸地裝配移動的滑動機構(gòu)，其中，彈簧在觸地裝配和滑動機構(gòu)之間以導(dǎo)引滑動機構(gòu)運動的方式連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的安全機構(gòu)，還包括用于將不希望有的加速度對人的沖擊減小到最小而吸收能量的緩沖器。
16.一種用于在車出現(xiàn)不希望有的加速度時保護乘車人的方法，所述車有觸地裝配和人體支持件，所述方法包括a.感應(yīng)不希望有的加速度，和b.相對于至少一個軸將人體支持件的重心運動與觸地裝配的運動分開。
全文摘要
一種用于載人車的安全機構(gòu),發(fā)生事故時,可將人體支持件的運動同車的觸地裝配的運動分開。在一個實施例中,人體支持件通過滑動機構(gòu)同觸地裝配連接,即使觸地裝配翻轉(zhuǎn),仍允許人體支持件連續(xù)直立運動,以防止乘車人受傷。另一個實施例提供了一種人體支持件或觸地裝配的實或虛軸連接,該連接位于人體支持件和觸地裝配各自的質(zhì)量中心以上。
文檔編號B60R21/02GK1272780SQ98809741
公開日2000年11月8日 申請日期1998年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月14日
發(fā)明者迪安·L·卡門, 羅伯特·安布羅吉, 約翰·B·莫雷爾, 克里斯托弗·C·朗根菲爾德, 斯坦利·B·史密斯三世, 詹姆斯·H·小斯廷森 申請人:德卡產(chǎn)品有限公司