本發(fā)明涉及人體安全氣囊、救生衣等快速充氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置。

背景技術(shù)：

隨著年齡的增長和機(jī)體的衰老，跌倒往往會(huì)對老年人的身體帶來巨大的損害，有時(shí)造成的后果甚至是致命的。跌倒是指突發(fā)、不自主、非故意的體位改變，倒在地面或比初始位置更低的平面上。跌倒在老年人群中非常普遍，嚴(yán)重影響了老年人的身體健康和獨(dú)立生活能力，并造成了老年人心理上的壓力和恐懼。在跌倒防護(hù)的研究和產(chǎn)品的開發(fā)也吸引了大批科技工作者。目前日本千葉大學(xué)的田村等(Tamura T,Yoshimura T,Sekine m,Uchida M,Tamura O.A wearable airbag to prevent fall injuries.In:IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine,2009,13:910–914)和在香港中文大學(xué)(Shi Guangyi,Cheung Shing Chan,Zhang Guanglie,et al.,Towards a mobile airbag system using MEMS sensor and embedded intelligence.In:International Conference on Robotics and omimetics.2007:634-639)都研究了人體保護(hù)氣囊系統(tǒng)，但由于技術(shù)上等原因都未能推廣應(yīng)用。人體氣囊要解決的一個(gè)主要技術(shù)問題就是快速充氣問題，一般研究認(rèn)為充氣系統(tǒng)必須在約500ms以內(nèi)完成充氣，才能達(dá)到保護(hù)人體的目的。汽車安全氣囊技術(shù)雖然比較成熟，由于它是靠化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，雖然響應(yīng)速度很快，但是放氣時(shí)會(huì)放出大量的熱和噪音，同時(shí)它的氣體發(fā)生裝置體積、重量也較大，不適合應(yīng)用在人體上。水上救生衣的充氣技術(shù)也比較成熟，但它們大都是手動(dòng)控制或用水溶材料自動(dòng)控制，也不適合用在人體防護(hù)氣囊上。

充氣救生衣廣泛適用于客貨輪、游艇、軍用、水警、水上緝私艇、水上施工作業(yè)、海上鉆井平臺(tái)、抗洪救災(zāi)、打撈防汛、領(lǐng)航、水文、水利等領(lǐng)域應(yīng)用。目前充氣式救生衣因?yàn)閿y帶方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但是其充氣方式一般都是用力拉動(dòng)充氣裝置上的拉繩實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制或水溶性材料自動(dòng)控制CO2氣體充入氣囊而產(chǎn)生浮力，這種采用水溶材料的物理狀態(tài)改變來實(shí)現(xiàn)工作的，不可避免地存在以下的缺陷：1、在高溫高濕條件下受潮會(huì)有失效的風(fēng)險(xiǎn)；2、在-30的溫度遇水后由于擋塊遇水結(jié)冰造成彈簧緩慢釋放，使鋼瓶不能擊穿或擊穿不充分；3、水溶性材料為一次使用期限在2～3年，造成充氣救生衣的定期檢修成本較高。這種充氣救生衣很少有電動(dòng)自動(dòng)控制的產(chǎn)品，所以其智能程度不高，不能充分享有微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等發(fā)展的成果，對產(chǎn)品的可靠性也產(chǎn)生一定的影響。

目前市場上還沒有出現(xiàn)專門針對人體安全氣囊的放氣裝置，嚴(yán)重影響了人體防護(hù)氣囊產(chǎn)品的開發(fā)和推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒如此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種體積小、重量輕、充氣速度快及使用不受空間限制的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置，包括：控制電路、電性連接于所述控制電路的電動(dòng)舵機(jī)、電性連接于所述電動(dòng)舵機(jī)的盤形凸輪、連接于所述盤形凸輪的刺針、套設(shè)于所述刺針上的復(fù)位彈簧、接頭及氣瓶，所述接頭相同端面上間隔開設(shè)有第一小孔及與所述第一小孔相貫通的第二小孔，所述氣瓶通過所述第一小孔固定連接于所述接頭上，所述接頭上與所述第一小孔相對的端面上還開設(shè)有第三小孔，所述刺針設(shè)置于所述第三小孔內(nèi)，且所述第三小孔通過圓柱空腔與所述第一小孔形成通道，且所述第一小孔、第三小孔及所述圓柱空腔所在的圓心在同一水平面；

還包括固定帶，所述盤形凸輪固定安裝于所述固定帶上，所述接頭上與所述第三小孔相同端面上間隔開設(shè)有矩形槽，所述固定帶固定于所述矩形槽內(nèi)；

所述控制電路控制所述電動(dòng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)所述盤形凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述盤形凸輪帶動(dòng)所述刺針壓縮所述復(fù)位彈簧沿所述圓柱空腔做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶的瓶口；當(dāng)所述電動(dòng)舵機(jī)越過所述盤形凸輪的最高點(diǎn)后，所述刺針在所述復(fù)位彈簧的作用力下返回，所述氣瓶內(nèi)的氣體從所述氣瓶的瓶口快速通過所述第二小孔放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣。

在一些實(shí)施例中，所述矩形槽相對兩邊開設(shè)有一對銷孔，通過圓柱銷穿過對應(yīng)的所述銷孔將所述固定帶固定于所述矩形槽內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，還包括連接板，所述電動(dòng)舵機(jī)固定于所述連接板上。

在一些實(shí)施例中，所述連接板上開設(shè)有固定孔，通過所述固定孔將所述連接板固定于所述固定帶上。

在一些實(shí)施例中，所述控制電路包括升壓電路及驅(qū)動(dòng)電路，所述升壓電路電性連接于外接電池，所述升壓電路用于把所述電池的低電壓變換成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)需要的電壓，所述驅(qū)動(dòng)電路電性連接于微處理器，所述驅(qū)動(dòng)電路用于把所述微處理器的輸出信號轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)的電信號。

在一些實(shí)施例中，所述盤形凸輪的凸面有兩個(gè)或多個(gè)凸起。

在一些實(shí)施例中，所述刺針包括兩段同心但直徑不同的圓柱，其中，直徑小的圓柱的頂端呈斜面，直徑大的圓柱的頂端呈球面。

在一些實(shí)施例中，所述直徑大的圓柱的頂端還安裝有鋼珠，所述直徑小的圓柱還開設(shè)有從頂端貫穿到側(cè)面的通孔。

在一些實(shí)施例中，所述刺針的材料為金屬材料。

在一些實(shí)施例中，所述氣瓶內(nèi)存儲(chǔ)有壓縮的液態(tài)CO₂。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置包括控制電路、電動(dòng)舵機(jī)、盤形凸輪、刺針、復(fù)位彈簧、接頭及氣瓶，所述控制電路控制所述電動(dòng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)所述盤形凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述盤形凸輪帶動(dòng)所述刺針壓縮所述復(fù)位彈簧沿所述圓柱空腔做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶的瓶口；當(dāng)所述電動(dòng)舵機(jī)越過所述盤形凸輪的最高點(diǎn)后，所述刺針在所述復(fù)位彈簧的作用力下返回，所述氣瓶內(nèi)的氣體從所述氣瓶的瓶口快速通過所述第二小孔放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣，本申請?zhí)峁┑淖詣?dòng)快速放氣裝置體積小、重量輕、充氣速度快及使用不受空間限制，適合范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的盤形凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的連接板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的盤形凸輪的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置的刺針的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請參考圖1至圖7，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置，包括控制電路110、電性連接于所述控制電路110的電動(dòng)舵機(jī)120、電性連接于所述電動(dòng)舵機(jī)120的盤形凸輪130、連接于所述盤形凸輪130的刺針140、套設(shè)于所述刺針140上的復(fù)位彈簧150、接頭160及氣瓶170。

所述接頭160相同端面上間隔開設(shè)有第一小孔161及與所述第一小孔161相貫通的第二小孔162。

其中，所述氣瓶170通過所述第一小孔161固定連接于所述接頭160上。優(yōu)選地，所述第一小孔161設(shè)置有旋轉(zhuǎn)螺紋，通過旋轉(zhuǎn)螺紋可以實(shí)現(xiàn)氣瓶170的瓶口和所述第一小孔161的固定連接。

所述接頭160上與所述第一小孔161相對的端面上還開設(shè)有第三小孔163，所述刺針140設(shè)置于所述第三小孔163內(nèi)，且所述第三小孔163通過圓柱空腔164與所述第一小孔161形成通道，且所述第一小孔161、第三小孔163及所述圓柱空腔164所在的圓心在同一水平面。

優(yōu)選地，所述第三小孔161的直徑大于所述圓柱空腔164的直徑但小于所述第一小孔161的直徑，這樣可以提高整個(gè)空間的壓強(qiáng)，利于氣體快速放出。

所述微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置還包括固定帶180，所述盤形凸輪130安裝于所述固定帶180上，所述固定帶180固定于所述接頭160上?？梢岳斫?，由于盤形凸輪130帶動(dòng)刺針140刺破氣瓶需要較大的力，自然對電動(dòng)舵機(jī)120的反力也比較大，所以連接板180一邊與盤形凸輪130配合，一邊與接頭160固定，并且盤形凸輪130和電動(dòng)舵機(jī)120軸上的齒相配合，當(dāng)電動(dòng)舵機(jī)120帶動(dòng)盤形凸輪130轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有效提高盤形凸輪130推動(dòng)刺針140刺破氣瓶的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述接頭160上與所述第三小孔163相同端面上間隔開設(shè)有矩形槽165，所述固定帶180固定于所述矩形槽165內(nèi)。

具體地，所述矩形槽165相對兩邊開設(shè)有一對銷孔166，通過圓柱銷穿過對應(yīng)的所述銷孔166將所述固定帶180固定于所述矩形槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，接頭160上還開設(shè)有兩個(gè)預(yù)留安裝孔167，通過預(yù)留安裝孔167可用于整個(gè)微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置與外部殼體的固定。

所述微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置還包括連接板190，所述電動(dòng)舵機(jī)120固定于所述連接板190上。優(yōu)選地，通過開設(shè)于連接板190上的固定孔191將所述連接板190固定于所述固定帶180上。

所述控制電路110包括升壓電路111及驅(qū)動(dòng)電路112，所述升壓電路111電性連接于外接電池113，所述升壓電路111用于把所述電池113的低電壓變換成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)120需要的電壓，所述驅(qū)動(dòng)電路112電性連接于微處理器114，所述驅(qū)動(dòng)電路112用于把所述微處理器114的輸出信號轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)舵機(jī)120的電信號。可以理解，由于電動(dòng)舵機(jī)120能夠以較小的體積和電壓，輸出較大的轉(zhuǎn)矩，而且響應(yīng)非?？?，這樣為電動(dòng)舵機(jī)120設(shè)計(jì)了升壓電路和驅(qū)動(dòng)電路，解決了電動(dòng)舵機(jī)與電源電壓匹配以及電動(dòng)舵機(jī)與微處理器驅(qū)動(dòng)信號的匹配問題，方便了該裝置與各種應(yīng)用系統(tǒng)的連接，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

優(yōu)選地，所述盤形凸輪130的凸面有兩個(gè)或多個(gè)凸起。可以理解，盤形凸輪130的凸面132可以有兩個(gè)或多個(gè)凸起，形成多推程，也就是在盤形凸輪130旋轉(zhuǎn)一周過程中能推動(dòng)刺針多次刺破氣瓶170，這樣能夠保證氣瓶被完全刺破，提高氣體快速放出的可靠度。

所述刺針140包括兩段同心但直徑不同的圓柱，其中，直徑小的圓柱141的頂端呈斜面，直徑大的圓柱142的頂端呈球面，且所述刺針140的材料為合金鋼?？梢岳斫猓谕屏σ欢〞r(shí)，直徑小的圓柱141的頂端呈斜面，壓強(qiáng)更大，更容易刺破氣瓶瓶口的薄膜，而直徑大的圓柱142的頂端呈球面，有利于降低與盤形凸輪之間摩擦，減少磨損。

優(yōu)選地，所述直徑大的圓柱142的頂端還安裝有鋼珠?？梢岳斫猓捎谒鲋睆酱蟮膱A柱142的頂端還安裝有鋼珠，這樣刺針140和盤形凸輪130形成滾動(dòng)摩擦，能大大減小徑向力和磨損，提高機(jī)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述直徑小的圓柱141還開設(shè)有從頂端貫穿到側(cè)面的通孔。可以理解，由于刺針140直徑小的圓柱141的端面中心開一個(gè)孔貫穿到圓柱的側(cè)面，以防止刺針刺破氣瓶后卡住而不能順利放氣的問題，當(dāng)刺針140卡住時(shí)，氣瓶中的氣體就可以從刺針端面孔放出，然后從出氣孔放出氣體。

可以理解，當(dāng)所述控制電路110控制所述電動(dòng)舵機(jī)120旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)120驅(qū)動(dòng)所述盤形凸輪130轉(zhuǎn)動(dòng)，所述盤形凸輪130帶動(dòng)所述刺針140壓縮所述復(fù)位彈簧150沿所述圓柱空腔164做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶170的瓶口；當(dāng)所述電動(dòng)舵機(jī)120越過所述盤形凸輪130的最高點(diǎn)后，所述刺針140在所述復(fù)位彈簧150的作用力下返回，所述氣瓶170內(nèi)的氣體從所述氣瓶170的瓶口快速通過所述第二小孔162放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣。

優(yōu)選地，氣瓶170主要作用是儲(chǔ)存壓縮氣體。氣瓶170里裝的是壓縮的液態(tài)CO₂?？梢岳斫?，二氧化碳是一種惰性氣體，不可燃、不易爆，相對而言比氫氣、氧氣穩(wěn)定，也比較安全，并且其臨界溫度也明顯高于其他壓縮氣體，故選用壓縮的二氧化碳?xì)怏w作為氣源。同時(shí)其成本低廉并在市場上非常容易獲得，并且有8g、12g、16g、22g等不同的規(guī)格，可以滿足不同充氣要求的場合。

本發(fā)明提供的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置包括控制電路110、電動(dòng)舵機(jī)120、盤形凸輪130、刺針140、復(fù)位彈簧150、接頭160及氣瓶170，所述控制電路110控制所述電動(dòng)舵機(jī)120旋轉(zhuǎn)，所述電動(dòng)舵機(jī)120驅(qū)動(dòng)所述盤形凸輪130轉(zhuǎn)動(dòng)，所述盤形凸輪130帶動(dòng)所述刺針140壓縮所述復(fù)位彈簧150沿所述圓柱空腔164做直線運(yùn)動(dòng)，并刺破所述氣瓶170的瓶口；當(dāng)所述電動(dòng)舵機(jī)120越過所述盤形凸輪130的最高點(diǎn)后，所述刺針140在所述復(fù)位彈簧150的作用力下返回，所述氣瓶170內(nèi)的氣體從所述氣瓶的瓶口快速放出，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)放氣，本申請?zhí)峁┑淖詣?dòng)快速放氣裝置體積小、重量輕、充氣速度快及使用不受空間限制，適合范圍廣。

此外，本發(fā)明使用電動(dòng)舵機(jī)產(chǎn)生動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了放氣的電動(dòng)自動(dòng)控制，同時(shí)設(shè)計(jì)的控制電路，可以方便與各種微處理器系統(tǒng)的電流、電壓、和驅(qū)動(dòng)負(fù)載匹配，易實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)控制。

由于，本發(fā)明采用電動(dòng)控制，可以在空中、陸地中使用，當(dāng)密封較好時(shí)還可以在水中使用，使用場合不受限制，適合范圍廣泛。

另外，本發(fā)明使用的零件較少，體積質(zhì)量都小，不光可以用在設(shè)備上，也可以使用在人體使用的便攜設(shè)備上。

同時(shí)，電動(dòng)舵機(jī)因?yàn)槭墙?jīng)過特殊設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不但轉(zhuǎn)矩大，而且響應(yīng)非常快。本發(fā)明采用電動(dòng)舵機(jī)作為執(zhí)行部件，在結(jié)合發(fā)明中設(shè)計(jì)的其他機(jī)構(gòu)，使上述自動(dòng)快速放氣裝置響應(yīng)速度極快，可以在300ms內(nèi)放完氣體。

當(dāng)然本發(fā)明的微型氣瓶的自動(dòng)快速放氣裝置還可具有多種變換及改型，并不局限于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)?？傊?，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。