车用自救扩张器 技术领域 本发明涉及汽车发生车祸后使用的救援装置， 尤其是一种用于车内人员进行自救 的扩张器， 该扩张器主要用于在救援人员到来前为车内人员支撑扩张出逃生的空间。
背景技术 汽车是最主要的交通工具之一， 在行驶过程中由于驾驶员的违章驾驶、 道路湿滑 以及行人不遵守交通规则等经常会造成交通事故， 而重大的交通事故很可能会使车内人员 被变形的座椅或车架压住， 在这种情况下如果车内人员不能在短时间内逃生， 不仅会延误 救治的时机， 甚至还会发生二次受伤， 因此， 需要一种应对汽车发生事故时的自救装置。
目前， 现有的用于汽车事故的自救装置普遍存在一定缺陷， 如常用的一种气囊式 千斤顶， 它包括气囊和动力源， 动力源内为高压气体并由专用的供气装置供气， 使用时将气 囊设置在变形的车架或座椅一侧， 通过动力源输入高压气体使气囊扩张， 从而将汽车变形 位置的车架或座椅顶开， 使人体的脚部以及身体能够不再受压， 并从车体中脱离出来。但 是， 由于人的腿部或身体被压制后其间隙非常小， 必须将变形的车体顶开足够大的空间后 才能使人被解救， 而这种气囊式千斤顶的行程非常小， 其充气后气垫的高度无法支撑起足 够大的逃生空间， 而且其附带的供气装置过于笨重， 当车内人员被卡住后， 根本无法正常使 用这些设备， 因此它不能满足自救的要求。 又如另一种汽车自救气囊， 它是在汽车底盘下设 置了充气气囊， 气囊的进气口与汽车的尾气出口相连， 其原理是利用汽车排出的尾气把气 囊充饱， 进而气囊把汽车支撑起来。但是， 当发生重大车祸后， 汽车很可能已经无法正常启 动发动机， 这样气囊就无法得到可靠的动力源支持， 也无法实现扩张车架的目的， 因此也不 能达到救援的要求。 另外还有一些用于救援的设备， 如大型起重气囊， 这种气囊是利用超大 面积的支撑面来实现起重功能， 但是其体积太大， 重量又很重， 只能用于起重大型的轮船、 建筑等， 并不适合汽车使用 ； 还有一种救援设备， 为解决动力源的问题， 它在汽车上设置了 高压气瓶， 由高压气瓶为气囊充气， 但是这种高压气瓶长时间放置后的安全性以及气密性 都不能得到保障， 因此导致事故发生后设备难以达到预计的效果， 并且气囊在使用时无法 固定在特定的位置上， 稳定性较差， 所以这种设备也不能满足在汽车事故发生后进行自救 的要求。
发明内容 针对现有技术中的上述不足， 本发明的主要目的在于解决目前用于汽车的自救装 置的支撑机构行程太小使得不能够扩张出足够大的逃生空间的问题， 进一步还解决了传统 的扩张器体积和重量都太大不便于使用， 以及缺少动力源支持的问题， 并提供一种行程较 大、 体积和重量都较小以及有足够的动力源支持的车用自救扩张器。
本发明的技术方案 ： 车用自救扩张器， 其特征在于， 包括用于扩张变形车体的支撑
机构和用于给所述支撑机构提供扩张动力的动力机构， 所述动力机构是由气泵和用于给气 泵供电的蓄电池构成 ； 所述支撑机构的下端可滑动的设置于缸体内， 在支撑机构的底面与 缸体的底面之间设有气囊， 动力机构内的气泵通过输气管给气囊充气 ； 所述支撑机构包括 用于支撑变形车体的支撑块， 所述支撑块可伸缩的设置于支撑机构的上端。
所述支撑机构还包括活塞， 所述活塞可滑动的设置在缸体内 ； 在活塞的上端固定 有一个向上凸起的轴承盖， 在轴承盖与活塞之间形成空腔， 在所述空腔内设有一个上定位 环和一个下定位环， 在上定位环和下定位环之间固定有一个推力轴承， 所述上定位环与轴 承盖抵紧， 所述下定位环与活塞抵紧 ； 活塞杆从轴承盖的顶部穿过上定位环后伸入空腔内， 活塞杆的下端与推力轴承的上表面抵紧， 在活塞杆的底部还固定有一个转轴， 在转轴上套 有一个定位块， 在转轴的下端还固定有一个挡块， 所述定位块卡在推力轴承的下表面和挡 块之间 ； 所述活塞杆的上端固定有一个同步带轮， 在缸体上固定有一个由蓄电池提供动力 的电机并在电机的转轴上安装有转轮， 所述转轮通过皮带带动同步带轮进而传动活塞杆旋 转； 所述活塞杆为上端开口的圆筒结构， 螺杆插入活塞杆内并与活塞杆螺纹连接， 螺杆的上 端与支撑块相连。
本发明的工作原理 ： 使用时， 先将支撑机构取出放置在车体或座椅变形的部位， 由于本发明支撑机构的尺 寸小于 11 cm， 因此可以很容易的将其放进变形后的车体缝隙中。然后按下电机开关， 通过 同步带传动和螺旋传动将支撑机构上端的支撑块以及支撑机构下端的缸体底部分别与车 体变形部位抵紧， 松开电机开关后再打开气泵开关， 这时气泵通过输气管给气囊充气， 气囊 将逐渐膨胀， 从而抬升支撑机构使其向上运动撑开变形车体 ； 电机通过转轮带动同步带轮 转动， 由于同步带轮与活塞杆是固定连接的， 因此活塞杆也同步旋转， 使螺杆移动， 因此活 塞杆与螺杆之间会产生上、 下方向的作用力 ； 活塞杆螺母受到向下的力， 但由于活塞杆的下 端被推力轴承抵住， 因此活塞杆不能向下移动而只能在原位置旋转， 而螺杆受到向上的作 用力， 因此螺杆将向上伸出， 并带动上端的支撑块移动。这样， 支撑块在螺杆自身向上移动 以及气囊膨胀带动支撑机构整体向上移动的共同作用力下， 将变形部位的车体扩张顶开。 这种结合了以上两种扩张方式的扩张器在使用时， 能够对变形部位的车体施加更大的作用 力， 同时支撑块的行程也明显的增大， 基本上可以达到原有行程的双倍距离， 能够为受困人 员在自救时提供更大的逃生空间。
在收回支撑块时， 只需关闭气泵开关并使电机反转， 这时气囊将自动放气， 从而使 支撑机构下降 ； 同时电机的转轮带动同步带轮反向旋转， 活塞杆也反向旋转， 螺杆受到向下 的力将缩回活塞杆内， 这样就使扩张器回复到使用前的状态。本发明的电机可以采用蓄电 池来带动， 也可以通过车载电瓶来驱动， 电机的开关可以设置在支撑块上， 这样方便在紧急 情况下启动开关。
进一步， 所述气囊是由橡胶材料制成的内衬和尼龙布料制成的外套组成的双层结 构， 在气囊的内衬和外套之间还设有滑石粉。 通过双层机构可以防止气囊在工作时被冲破， 而滑石粉的作用在于防止折叠时气囊的内衬和外套粘在一起。
进一步， 在支撑块的下端设有球形铰， 所述支撑块通过球形铰与螺杆活动连接。 设 置球形铰后， 支撑块可以灵活的转向， 这样更方便将支撑块的上端面与车体的受力位置正 对， 使得扩张时支撑机构的定位更加准确， 扩张出的空间位置能够满足人员逃生的需求。进一步， 在缸体的顶端设有球轴承， 所述同步带轮通过球轴承与缸体转动配合， 在 缸体的顶端还固定有一个带轮罩， 所述同步带轮设置于带轮罩内。通过带轮罩可以对同步 带轮进行保护， 防止同步带轮在转动时被外部的物体卡住或发生磨损， 另外， 球轴承不仅可 以对同步带轮起到支撑作用， 还能防止同步带轮在转动时向两侧发生倾斜， 使得同步带轮 始终保持与活塞杆的中心轴同轴。
相对于现有技术， 本发明具有以下优点 ： 1、 支撑机构的行程较大 ： 本发明的气囊扩张器采用了气囊和可伸缩式的支撑机构相 结合的结构， 当气囊被充气后可以抬起支撑机构向上运动， 从而实现支撑机构的扩张将变 形的车架或座椅顶开 ； 同时， 支撑机构内部的螺杆在电机的带动下也可以旋转伸出， 这样就 进一步延长了整个扩张器的行程， 使得扩张器能够在狭小的空间里支撑起足够大的逃生空 间， 帮助人员逃离受损车体。
2、 具有稳定的动力源支持 ： 本发明采用蓄电池驱动气泵来作为扩张器的动力源， 并且将该动力源放置在汽车的前排座椅中间或后排座椅下面， 这样采用车内自带动力源的 方式可以有效解决缺少动力源的问题 ； 而且由于蓄电池和气泵均为成熟的设备， 不会因放 置过久而失效， 同时它们还有多种型号， 因此可以选用体积和重量都较小的蓄电池和气泵 来组合成动力源， 从而可以较好的控制动力源的体积和重量， 以满足在车内狭小的空间放 置和使用的需求。
3、 体积小、 重量轻 ： 本发明的扩张器考虑到受挤压后人的腿部或身体与车架之间 间隙很小的情况， 因此将支撑机构的尺寸和重量都进行了严格的限制， 同时又要求支撑机 构能够提供足够大的支持力， 这样使用动力源的输出动力与支撑机构的行程和自身重量做 到完好的匹配， 做到方便人在受困情况下自救使用。
4、 制造工艺简单、 安装拆卸方便， 本发明的支撑机构缸体以及零部件均采用国家 标准的 45 钢无缝钢管， 其具有焊接力学性能较好的优点， 而且缸体与缸底以及各分离部件 采用焊接的方式连接， 从而简化了制作工艺 ； 缸盖与缸体采用螺栓连接， 这样使得拆、 装都 更加方便， 也降低了设备的制造成本。
附图说明 图 1 为本发明扩张器的结构剖视图。
图中， 1— 气泵， 2— 蓄电池， 3— 缸体， 4— 气囊， 5— 支撑块， 6— 活塞， 7— 轴承盖， 8—空腔， 9—活塞杆， 91—上定位环， 92—下定位环， 10—推力轴承， 11—转轴， 12—定位块， 13—挡块， 14—同步带轮， 15—电机， 16—转轮， 17—螺杆， 18—球形铰， 19—球轴承， 20—垫 圈， 21—带轮罩， 22—气阀， 23—输气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图 1 所示， 一种车用自救扩张器， 包括用于扩张变形车体的支撑机构和用于给 所述支撑机构提供扩张动力的动力机构， 所述动力机构是由气泵 1 和用于给气泵 1 供电的蓄电池 2 构成， 安装时将动力机构放置在汽车的前排座椅中间或后排座椅下面 ； 所述支撑 机构的下端可滑动的设置于缸体 3 内， 在支撑机构的底面与缸体 3 的底面之间设有气囊 4， 动力机构内的气泵 1 通过输气管 23 给气囊 4 充气， 在气泵 1 与气囊 4 之间的输气管 23 上 还设有气阀 22 ； 所述支撑机构包括用于支撑变形车体的支撑块 5， 所述支撑块 5 可伸缩的设 置于支撑机构的上端。在连接气泵 1 与气囊 4 之间的输气 23 管时， 是在支撑机构外部的缸 体 3 上设置了一个通气孔， 输气管 23 穿过这个通气孔与气囊相连， 所述通气孔可以设置在 缸体 3 的底部， 也可以设置在缸体 3 的侧壁上。
参见图 1， 本发明的支撑机构还包括活塞 6， 活塞 6 可滑动的设置在缸体 3 内 ； 在活 塞 6 的上端固定有一个向上凸起的轴承盖 7， 在轴承盖 7 与活塞 6 之间形成空腔 8， 在所述 空腔 8 内设有一个上定位环 91 和一个下定位环 92， 在上定位环 91 和下定位环 92 之间固定 有一个推力轴承 10， 所述上定位环 91 与轴承盖 7 抵紧， 所述下定位环 92 与活塞 6 抵紧 ； 活 塞杆 9 从轴承盖 7 的顶部穿过上定位环 91 后伸入空腔 8 内， 活塞杆 9 的下端与推力轴承 10 的上表面抵紧， 在活塞杆 9 的底部还固定有一个转轴 11， 在转轴 11 上套有一个定位块 12， 在转轴 11 的下端还固定有一个挡块 13， 所述定位块 12 卡在推力轴承 10 的下表面和挡块 13 之间 ； 所述活塞杆 9 的上端固定有一个同步带轮 14， 在缸体 3 上固定有一个由蓄电池提 供动力的电机 15 并在电机 15 的转轴上安装有转轮 16， 所述转轮 16 通过皮带带动同步带轮 14 进而传动活塞杆 9 旋转， 在安装时转轮 16 与同步带轮 14 的高度基本平齐， 这样才能使 皮带保持平滑， 还可以减小皮带与轮子之间的摩擦 ； 在缸体 3 的顶端还设有球轴承 19， 同步 带轮 14 通过球轴承 19 与缸体 3 转动配合， 通过球轴承不仅可以对同步带轮起到支撑作用， 还能防止同步带轮在转动时向两侧发生倾斜， 使得同步带轮始终保持与活塞杆的中心轴同 轴。 所述活塞杆 9 为上端开口的圆筒结构， 螺杆 17 插入活塞杆 9 内并与活塞杆 9 螺纹连接， 在支撑块 5 的下端还设有球形铰 18， 所述螺杆 17 通过球形铰 18 与支撑块 5 活动连接。在 缸体 3 的顶端还固定有一个带轮罩 21， 同步带轮 14 设置于带轮罩 21 内， 在带轮罩 21 的上 端和侧面都留有通孔， 螺杆 17 从带轮罩 21 的顶部通孔穿出， 电机转轮 16 上的皮带从带轮 罩 21 侧面的通孔穿入与同步带轮 14 相连。
参见图 1， 由于活塞杆 9 在转动时将会带动推力轴承 10 旋转， 而推力轴承 10 上、 下 两端的上定位环 91 和下定位环 92 均是固定的， 因此为减小上定位环 91 和下定位环 92 与 推力轴承 10 之间的摩擦， 在推力轴承 10 与上定位环 91 以及与下定位环 92 之间分别设有 垫圈 20。这样通过垫圈 20 就可以将推力轴承 10 与上、 下定位环隔离开， 而且垫圈 20 可以 采用材质较软的塑料或橡胶等， 使得推力轴承 10 内部在旋转时不会被卡住。在本发明中， 上定位环 91 和下定位环 92 均为轴承。
参见图 1， 本发明的支撑机构中， 在活塞杆 9 的下端设置转轴 11 的目的在于， 使活 塞杆 9 能够绕转轴 11 旋转， 防止活塞杆 9 在转动时发生偏移， 因此将转轴 11 设置于活塞杆 9 的中心轴线上 ； 同时套在转轴 11 上的定位块 12 不仅能起到向上的限位， 还能起到左、 右 方向的限位， 在安装时， 使定位块 12 的左、 右两端分别与下定位环 92 的内壁两侧抵紧， 这样 就可以限制转轴 11 的位置， 使其保持在竖直方向上且与活塞杆 9 的中心轴线同轴。
参见图 1， 本发明的缸体 3 可以设置为分体式结构， 即由顶部的缸盖和下端的杯形 体构成， 缸盖与杯形体之间采用螺栓连接， 这样更方便拆卸。为使制造简单可行以及控制 成本， 缸体的材料采用国家标准的 45 钢无缝钢管， 缸体底部以及各分离的部件均采用焊接方式连接， 由于 45 钢是低碳钢， 因此其具有焊接力学性能好的优点， 在制作时更加简单、 省 力。
由于支撑机构有了缸体的支撑， 因此本发明中气囊主要是起密封作用， 从而对气 囊的制造要求可以降低， 在此， 本发明的气囊采用由橡胶材料制成的内衬和尼龙布料制成 的外套组成的双层结构， 在气囊的内衬和外套之间设有滑石粉， 这样可以防止气囊粘接在 一起在工作时被冲破， 而气囊压紧后厚度小于 25 mm， 从而可以降低制作成本。
本发明采用自带气泵的方式解决了汽车发生车祸后的动力源问题， 采用气囊与自 伸缩式支撑机构的组合结构解决了传统扩张工具 （液压千斤顶、 气动千斤顶、 气囊千斤顶 等） 因重量、 工作行程、 自身尺寸以及工作系统的限制而不能用于自救的问题， 并且制造更 加容易， 克服了传统扩张机构制造要求高的缺陷。
需要说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案， 尽管 申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 那些对 本发明技术方案进行的修改或者等同替换， 不能脱离本技术方案的宗旨和范围， 均应涵盖 在本发明权利要求范围当中。