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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201310345367.2 (22)申请日 2013.08.09 A62B 99/00(2009.01) A41D 13/00(2006.01) (73)专利权人 中国科学院深圳先进技术研究院 地址 518055 广东省深圳市南山区西丽大学 城学苑大道 1068 号 (72)发明人 赵国如 张其 李慧奇 张静 王国杰 (74)专利代理机构 深圳市科进知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 44316 代理人 宋鹰武 沈祖锋 CN 1621278 A,2005.06.01, CN 1621278 A,2005.06.01, WO 0073。
2、126 A1,2000.12.07, CN 1303641 A,2001.07.18, (54) 发明名称 安全气囊 (57) 摘要 本发明涉及一种安全气囊， 其包括转接头、 弹 簧、 针刺、 凸轮连杆及气囊。本发明提供的安全气 囊， 通过转动所述凸轮连杆， 使所述针刺压缩所述 弹簧并沿水平移动刺破所述气瓶的瓶口， 且当所 述凸轮连杆做反转运动， 所述弹簧伸展并推动所 述针刺远离所述气瓶的瓶口， 气瓶内气体释出， 并 进入所述气囊， 实现对气囊的自动充气。 本发明提 供的安全气囊， 利用机械传动机构刺破气瓶的瓶 口， 充气快速， 能给人体提供的及时的防护， 安全 可靠 ； 且结构简单、 体积小。
3、、 符合便携式装置的设 计要求， 方便携带， 应用范围广。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 王婷婷 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 103418095 B 2016.05.11 CN 103418095 B 1.一种安全气囊， 其特征在于， 包括： 转接头， 包括： 第一腔体， 其设置于所述转接头内部， 所述第一腔体固定连接于气瓶的瓶口； 第二腔体， 通过第一安装孔与所述第一腔体相连通， 且所述第一腔体、 第二腔体及所述 第一安装孔的中心线所在的直线重合； 及 第三腔体， 设置于所述转接头的侧边且位于所述第一。
4、腔体及所述第二腔体之间， 所述 第三腔体通过第二安装孔连通于所述第一腔体； 弹簧， 内置于所述第二腔体中； 针刺， 内置于所述第二腔体中， 包括： 针帽， 所述针帽与所述弹簧的一端相抵触； 针尖， 所述针尖贯穿所述弹簧； 凸轮连杆， 其一端抵持所述针帽， 所述凸轮连杆可往返转动， 当转动所述凸轮连杆时， 所述针刺压缩所述弹簧并沿水平移动刺破所述气瓶的瓶口， 且所述凸轮连杆做反转运动， 所述弹簧伸展并推动所述针刺远离所述气瓶的瓶口； 及 气囊， 通过导气管与所述第三腔体连接， 所述气瓶释出的气体可由所述第三腔体沿所 述导气管进入所述气囊； 所述转接头还包括矩形槽， 所述矩形槽设于所述第二腔体相对。
5、的平面上， 所述矩形槽 的两侧面上分别对应设有一销孔， 所述凸轮连杆的一端还设有一固定孔， 通过一圆柱销将 所述固定孔及所述销孔固定， 所述凸轮连杆绕所述固定孔在所述矩形槽内做往返运动； 所述针尖及针帽为直径不同的圆柱形， 所述针尖的顶端呈倾斜状， 所述针帽的顶端为 球面状； 所述凸轮连杆靠近所述固定孔的一端为圆弧状， 且所述圆弧上各点到所述固定孔的圆 心的距离各不相同； 当所述凸轮连杆绕所述固定孔转动时， 所述针帽与所述圆弧上相切的点离所述固定孔 的圆心的距离越来越大， 而推动所述针刺沿水平移动刺破所述气瓶的瓶口。 2.根据权利要求1所述的安全气囊， 其特征在于， 所述第一腔体的直径大于所述。
6、第二腔 体的直径， 所述第二腔体的直径大于所述第一安装孔的直径。 3.根据权利要求1所述的安全气囊， 其特征在于， 所述安全气囊还包括直线连杆， 所述 直线连杆的一端通过安装孔固定连接于所述凸轮连杆的一端， 通过转动所述直线连杆带动 所述凸轮连杆转动。 4.根据权利要求3所述的安全气囊， 其特征在于， 所述安全气囊还包括电动舵机， 所述 电动舵机的一端通过舵机摇臂固定连接于所述直线连杆的另一端， 所述电动舵机可通过所 述舵机摇臂带动所述直线连杆转动。 5.根据权利要求4所述的安全气囊， 其特征在于， 所述安全气囊还包括底座， 所述转接 头及所述电动舵机固定设置于所述底座上。 6.根据权利要求4。
7、所述的安全气囊， 其特征在于， 所述安全气囊还包括控制电路， 所述 控制电路电性连接于所述电动舵机， 所述控制电路包括升压电路、 驱动电路、 微处理器及电 池， 所述升压电路用于把电池的低电压变换成所述电动舵机需要的电压； 所述驱动电路用 于把所述微处理器的输出信号转化成驱动舵电动机的电信号。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 103418095 B 2 安全气囊 技术领域 0001 本发明涉及安全气囊， 尤其涉及一种可用于人体跌倒时保护人体的安全气囊。 背景技术 0002 早在20世纪中期美国人约翰赫特里特就发明了用于汽车安全防护装置的安全气 囊， 经几十年的发展， 汽车安全气囊技术。
8、更加成熟。 汽车安全气囊技术的技术原理一般利用 叠氮化钠和硝酸钾发生剧烈的化学反应， 迅速产生氮气， 以此达到迅速充气的目的。 0003 随着技术的发展和生活水平的提高， 安全气囊的使用不再局限于汽车， 已经扩大 到人们的日常生活中。 跌倒作为日常生活中常见的行为， 可发生于任何年龄段， 其中， 在老 年人群中更常见。 由于跌倒可导致心理创伤、 骨折及软组织损伤等后果， 已经严重地影响了 老年人的身心健康， 同时也会增加家庭和社会的负担。 跌倒防护问题现在已经成为老年人 临床医学中一项极受重视的研究课题。 针对老年人跌倒防护的研究， 已有人提出采用跌倒 安全防护气囊， 当人体发生跌倒时安全气囊。
9、能迅速弹出以保护人体不受到跌倒带来的直接 伤害。 0004 汽车用安全气囊虽然响应速度很快， 但是此过程中会产生大量的热量和噪音， 同 时其气体发生装置体积大、 重量大， 不适合在人体安全气囊中应用； 专利201010517760.1中 公开了一种自动充气救生衣， 该救生衣的安全气囊采用电石与水反应产生乙炔气体， 气体 可通过输气软管给救生衣充气， 但是， 其使用场合有限制， 局限性太大， 无法应用在人体跌 倒的自动控制中； 日本千叶大学田村利世和吉村斋藤等人提出的一种可穿戴式防跌倒气囊 （Tamura T,Yoshimura T,Sekine m,Uchida M,Tamura O.A we。
10、arable airbag to prevent fall injuries. 0005 In:IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine,2009, 13:910914） ， 其气囊充气装置采用火药的爆炸在气瓶瓶口处熔出小洞来实现放气， 但是， 其在实际应用中技术复杂， 难以推广。 发明内容 0006 基于此， 有必要针对上述安全气囊存在的缺陷， 提供一种简易高效的安全气囊。 0007 一种安全气囊， 包括： 0008 转接头， 包括： 0009 第一腔体， 其设置于所述转接头内部， 所述第一腔体固定连接于气瓶的瓶口；。
11、 0010 第二腔体， 通过第一安装孔与所述第一腔体相连通， 且所述第一腔体、 所述第二腔 体及所述第一安装孔的中心线所在的直线重合； 及 0011 第三腔体， 设置于所述转接头的侧边且位于所述第一腔体及所述第二腔体之间， 所述第三腔体通过第二安装孔连通于所述第一腔体； 0012 弹簧， 内置于所述第二腔体中； 0013 针刺， 内置于所述第二腔体中， 包括： 说 明 书 1/5 页 3 CN 103418095 B 3 0014 针帽， 所述针帽与所述弹簧的一端相抵触； 0015 针尖， 所述针尖贯穿所述弹簧； 0016 凸轮连杆， 其一端抵持所述针帽， 所述凸轮连杆可往返转动， 当转动所述。
12、凸轮连杆 时， 所述针刺压缩所述弹簧并沿水平移动刺破所述气瓶的瓶口， 且所述凸轮连杆做反转运 动， 所述弹簧伸展并推动所述针刺远离所述气瓶的瓶口； 及 0017 气囊， 通过导气管与所述第三腔体连接， 所述气瓶释放的气体可由所述第三腔体 沿所述导气管进入所述气囊。 0018 在本实施例中， 所述第一腔体的直径大于所述第二腔体的直径， 所述第二腔体的 直径大于所述第一安装孔的直径。 0019 在本实施例中， 所述转接头还包括矩形槽， 所述矩形槽设于所述第二腔体相对的 平面上， 所述矩形槽的两侧面上分别对应设有一销孔， 所述凸轮连杆的一端还设有一固定 孔， 通过一圆柱销将所述固定孔及所述销孔固定，。
13、 所述凸轮连杆绕所述固定孔在所述矩形 槽内做往返运动。 0020 在本实施例中， 所述针尖及针帽为直径不同的圆柱形， 所述针尖的顶端呈倾斜状， 所述针帽的顶端为球面状。 0021 在本实施例中， 所述凸轮连杆靠近所述固定孔的一端为圆弧状， 且所述圆弧上各 点到所述固定孔的圆心的距离各不相同。 0022 在本实施例中， 当所述凸轮连杆绕所述固定孔转动时， 所述针帽与所述圆弧上相 切的点离所述固定孔的圆心的距离越来越大， 而推动所述针刺沿水平移动刺破所述气瓶的 瓶口。 0023 在本实施例中， 所述安全气囊还包括直线连杆， 所述直线连杆的一端通过安装孔 固定连接于所述凸轮连杆的一端， 通过转动所述。
14、直线连杆带动所述凸轮连杆转动。 0024 在本实施例中， 所述安全气囊还包括电动舵机， 所述电动舵机的一端通过舵机摇 臂固定连接于所述直线连杆的另一端， 所述电动舵机可通过所述舵机摇臂带动所述直线连 杆转动。 0025 在本实施例中， 所述安全气囊还包括底座， 所述转接头及所述电动舵机固定设置 于所述底座上。 0026 在本实施例中， 所述安全气囊还包括控制电路， 所述控制电路电性连接于所述电 动舵机， 所述控制电路包括升压电路、 驱动电路、 微处理器及电池， 所述升压电路用于把电 池的低电压变换成所述电动舵机需要的电压； 所述驱动电路用于把所述微处理器的输出信 号转化成驱动舵电动机的电信号。。
15、 0027 本发明提供的安全气囊， 通过转动所述凸轮连杆， 使所述针刺压缩所述弹簧并沿 水平移动刺破所述气瓶的瓶口， 且当所述凸轮连杆做反转运动， 所述弹簧伸展并推动所述 针刺远离所述气瓶的瓶口， 气瓶内气体释出， 并进入所述气囊， 实现对气囊的自动充气。 本 发明提供的安全气囊， 利用机械传动机构刺破气瓶的瓶口， 充气快速， 能给人体提供的及时 的防护， 安全可靠。 0028 另外， 本发明提供的安全气囊， 结构简单、 体积小、 符合便携式装置的设计要求， 方 便携带， 应用范围广。 说 明 书 2/5 页 4 CN 103418095 B 4 附图说明 0029 图1为本发明一较佳实施例提。
16、供的安全气囊的结构示意图。 0030 图2为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中转接头的结构示意图； 0031 图3为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中转接头的立体结构图； 0032 图4为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中针刺的结构示意图； 0033 图5为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中凸轮连杆的结构示意图； 0034 图6为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中直线连杆的结构示意图； 0035 图7为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中舵机摇臂的结构示意图； 0036 图8为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中底座的结构示意图。 具体实施方式 0037 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清。
17、楚明白， 以下结合附图及具体实施 例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发 明， 并不用于限定本发明。 0038 请参阅图1至图8， 其中， 图1为本发明一较佳实施例提供的安全气囊100的结构示 意图； 图2为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中转接头110的结构示意图； 图3为本发明 一较佳实施例提供的安全气囊中转接头110的立体结构图； 图4为本发明一较佳实施例提供 的安全气囊中针刺130的结构示意图； 图5为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中凸轮连 杆140的结构示意图； 图6为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中直线连杆160的结构示 意图； 。
18、图7为本发明一较佳实施例提供的安全气囊中舵机摇臂171的结构示意图； 图8为本发 明一较佳实施例提供的安全气囊中底座180的结构示意图。 0039 本发明提供的安全气囊100包括： 转接头110、 弹簧120、 针刺130、 凸轮连杆140及气 囊 （图未示） 。 0040 转接头110包括第一腔体111、 第二腔体112及第三腔体113。 0041 第一腔体111其设置于转接头110的内部。 第一腔体111与外围气瓶150的瓶口 （图 未示） 固定连接。 0042 优选地， 第一腔体111的一端通过螺纹连接于气瓶150的瓶口。 可以理解， 通过螺纹 实现第一腔体111与瓶口的固定连接只是较优。
19、的一种实施方式。 而在实际中， 第一腔体111 与瓶口之间还可以采用其他的方式进行连接， 如套设或卡接等方式。 0043 第二腔体112通过第一安装孔114与第一腔体111相连通， 且第一腔体111、 第二腔 体112及第一安装孔114的中心线所在的直线重合。 0044 第三腔体113设置于转接头110的侧边且位于第一腔体111及第二腔体112之间。 第 三腔体113通过第二安装孔115连通于第一腔体111。 0045 优选地， 第一腔体111、 第二腔体112及第一安装孔114的直径各不相同， 第一腔体 111的直径大于第二腔体112直径， 第二腔体112直径大于第一安装孔114直径， 这样。
20、使得由 第一腔体111中溢出的气体顺利进入第三腔体113中。 0046 弹簧120内置于第二腔体112中。 0047 针刺130内置于第二腔体112中。 针刺130包括针帽131和针尖132。 针帽131与弹簧 说 明 书 3/5 页 5 CN 103418095 B 5 120的一端相抵触； 针尖132贯穿弹簧120。 0048 优选地， 针尖132及针帽131为直径不同的圆柱形。 针尖132的顶端呈倾斜状， 用于 刺破瓶口； 针帽131的顶端呈球面状。 0049 凸轮连杆140的一端抵持针帽131。 凸轮连杆140可往返转动， 当转动凸轮连杆140 时， 针刺132压缩弹簧120并沿水平移。
21、动刺破气瓶150的瓶口， 且当凸轮连杆140做反转运动， 弹簧120伸展并推动针刺132远离气瓶150的瓶口。 可以理解， 由于针帽131的顶端呈球面状， 这样有利于与凸轮连杆140上的凸轮部分之间滑动。 0050 优选地， 转接头110还包括矩形槽116。 矩形槽116设于第二腔体112相对的平面上。 矩形槽116的两侧面上分别对应设有一销孔117 （118） 。 凸轮连杆140的一端还设有一固定孔 141， 通过一圆柱销 （图未示） 将固定孔141及销孔117 （118） 固定。 凸轮连杆140绕固定孔141 在矩形槽116内做往返运动。 0051 优选地， 凸轮连杆140靠近固定孔141。
22、的一端为圆弧状。 且圆弧上各点到固定孔141 的圆心的距离各不相同。 0052 优选地， 当凸轮连杆140绕固定孔141转动时， 针帽131与圆弧上相切的点离固定孔 141的圆心的距离越来越大， 从而推动针刺130沿水平移动刺破所气瓶150的瓶口。 这样， 当 凸轮连杆140的凸轮部分以固定孔141为圆心转动时， 整个凸轮连杆140就构成了一个以固 定孔141为支点的杠杆， 离固定孔141距离越远， 转动凸轮连杆140需要拉力越小， 有利于省 力。 0053 气囊通过导气管 （图未示） 与第三腔体113连接。 气瓶150释出的气体可由第三腔体 113沿导气管进入气囊。 0054 优选地， 第三。
23、腔体113的一端通过螺纹连接于气囊。 可以理解， 通过螺纹实现第一 腔体113与气囊固定连接只是较优的一种实施方式。 而在实际中， 第一腔体113与气囊之间 还可以采用其他的方式进行连接， 如螺栓或卡接等方式。 0055 可以理解， 转动凸轮连杆140时， 凸轮连杆140带动针帽131滑动， 使针刺130压缩弹 簧120并沿水平移动刺破气瓶150的瓶口， 且当凸轮连杆140做反转运动时， 弹簧120伸展并 推动针刺130远离气瓶150的瓶口， 减少了气体排出的障碍， 气瓶150内气体快速放出， 并进 入气囊， 实现对气囊的自动充气。 0056 在本发明一较佳实施例中， 安全气囊100还包括直线。
24、连杆160。 直线连杆160固定连 接于凸轮连杆140， 且通过转动直线连杆160可带动凸轮连杆140转动。 0057 具体地， 在凸轮连杆140的一端设有第一安装孔142， 直线连杆160的一端设有第二 安装孔161， 采用一圆柱销将第一安装孔142及第二安装孔161连接， 从而实现直线连杆160 于凸轮连杆140的固定连接， 且通过转动直线连杆160可带动凸轮连杆140转动或者转动凸 轮连杆140时也可带动直线连杆160转动。 0058 在本发明一较佳实施例中， 安全气囊100还包括电动舵机170。 电动舵机170的一端 通过舵机摇臂171固定连接于直线连杆160的另一端。 电动舵机170。
25、可通过舵机摇臂171带动 直线连杆160转动。 0059 具体地， 在直线连杆160的另一端设有第三安装孔162， 舵机摇臂171的一端设有第 四安装孔172， 采用一圆柱销将第三安装孔162及第四安装孔172连接， 从而实现舵机摇臂 171与直线连杆160的连接， 当转动舵机摇臂171可带动直线连杆160转动； 舵机摇臂171的另 说 明 书 4/5 页 6 CN 103418095 B 6 一端设有第二固定孔173， 舵机摇臂171固定连接于电动舵机170， 当电动舵机170启动时， 可 带动舵机摇臂171转动， 并带动其他连杆运动， 从而把电动舵机170的力量传递出去。 0060 在本发。
26、明一较佳实施例中， 安全气囊100还包括底座180。 底座180上还开设有若干 个定位孔181。 转接头110及电动舵机170通过定位孔181固定设置于底座180上。 可以理解， 通过将安全气囊100中部件集中固定设置于底座180上， 简化了安全气囊100的整体结构， 方 便携带， 扩大了其应用范围广。 0061 在本发明一较佳实施例中， 安全气囊100还包括控制电路190。 控制电路190电性连 接于电动舵机170。 控制电路190包括升压电路191、 驱动电路192、 微处理器193及电池194。 0062 升压电路191用于把外围供电电池的低电压变换成电动舵机170需要的电压。 可以 理。
27、解， 由于电动舵机170的速度和转矩与其供电电压和电流有直接联系， 实际中， 为了使电 动舵机170发挥最佳效果， 所需的电压会高于微处理器系统的电压， 如一般微处理器的电压 为直流5v， 低功耗的微处理器一般为直流3.3v左右， 但是电动舵机170通常需要直流6v的电 压； 另一方面， 一般便携式系统的电池电压也低于6v， 也不能直接给电动舵机170供电， 因此 在升压电路191的作用下， 可以把电池194的低电压变换成电动舵机170需要的电压， 从而提 高了安全气囊100的稳定性。 0063 驱动电路192用于把微处理器193的输出信号转化成驱动舵电动机170的电信号。 可以理解， 电动舵。
28、机170转动需要PWM脉冲信号控制， PWM信号一般都是由微处理器193发出， 但微处理器193驱动负载的能力有限， 其输出电压和电流与舵机的输入信号都不匹配， 因此 设置驱动电路192， 提高了微处理器193的输出驱动能力和系统的可靠性。 0064 可以理解， 当电动舵机170收到微处理器193发出的电信号后立即转动舵机摇臂 171， 舵机摇臂171带动直线连杆160和凸轮连杆140运动， 从而推动针刺132在第二腔体112 中直线移动， 同时压缩复位弹簧120， 当针刺132前进到一定距离后就能刺破气瓶150的瓶 口； 当电动舵机170转动到一定角度后在微处理器193作用下立即反向转动， 。
29、带动舵机摇臂 171、 直线连杆160、 凸轮连杆140迅速返回到初始位置， 此时针刺132会在转接头110内部第 二腔体112的复位弹簧120的作用力下返回初始位置， 气体就可以从的瓶口快速放出， 从而 实现自动放气。 0065 本发明提供的安全气囊100， 通过转动凸轮连杆140， 使针刺130压缩弹簧120并沿 水平移动刺破气瓶150的瓶口， 且当凸轮连杆140做反转运动， 弹簧120伸展并推动针刺130 远离气瓶150的瓶口， 气瓶151内气体释出， 并进入气囊， 实现对气囊的自动充气。 本发明提 供的安全气囊100， 利用机械传动机构刺破气瓶150的瓶口， 充气快速， 能给人体提供的。
30、及时 的防护， 安全可靠。 0066 另外， 本发明提供的安全气囊100， 结构简单、 体积小、 符合便携式装置的设计要 求， 方便携带， 应用范围广。 0067 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非对本发明作任何形式上的限制， 虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上， 然而并非用以限定本发明， 任何熟悉本专业的技术人 员， 在不脱离本发明技术方案范围内， 当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例， 但凡是未脱离本发明技术方案内容， 依据本发明的技术实质对 以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰， 均仍属于本发明技术方案的范围内。 说 明 书 5/5 页 7 CN 103418095 B 7 图1 说 明 书 附 图 1/6 页 8 CN 103418095 B 8 图2 说 明 书 附 图 2/6 页 9 CN 103418095 B 9 图3 说 明 书 附 图 3/6 页 10 CN 103418095 B 10 图4 图5 说 明 书 附 图 4/6 页 11 CN 103418095 B 11 图6 图7 说 明 书 附 图 5/6 页 12 CN 103418095 B 12 图8 说 明 书 附 图 6/6 页 13 CN 103418095 B 13 。