一种新型车用压气式安全锤设计

毕华港

一种新型车用压气式安全锤设计

毕华港

（山西应用科技学院，山西 太原 030062）

随着人们生活水平的提高，中国家庭的汽车保有量也逐年增加，人们对于汽车的体验感觉和安全意识也越来越强。在汽车驾驶的过程中经常会遇到汽车故障、自燃甚至由于司机的操作不当导致落水等现象，很多时候乘客会被困于车内，严重影响人身安全。目前很多车上已经配备了相应的安全锤，但使用要求较高，破窗效率低。文章基于气压原理提出一种新型车用安全锤，为驾驶员日常驾驶提供安全保障。

汽车安全；安全锤；压气式

前言

生活中钢化玻璃的使用日趋平常，但在紧急情况下的破拆上仍存在一定的困难性，汽车压气式逃生安全锤的使用起到关键性的作用。传统安全锤破拆能力弱，破拆效率低，对破拆者力量要求较高，不适宜力量较小的女性和儿童使用，观看网络上的一些试验视频发现，传统安全锤破拆效率远低于预期，甚至还不如普通的榔头，而且大多数普通人使用安全锤更是随意乱敲，冲击不集中也会导致破拆效率下降。在汽车落水时，汽车落入水中后由于水中压强大，用传统车载逃生安全锤，力气小的人很难破窗逃生，导致窒息身亡。基于当下安全锤使用的弊端，提出一种利用压气式喷壶和气压式气钉枪原理，用在安全锤上，该装置外形为二级阶梯状，由两节圆柱管通过螺纹连接联结，整个装置由冲击区，密封压力区，加压装置，开关，泄压阀等部分组成。提出的基于压气式安全锤，有效降低了由于车门开不了导致窒息身亡事件发生的概率，为今后用车提供安全保障。

1 背景介绍

随着中国社会经济的发展，中国家庭的汽车保有量急剧增加[1]。每年因为汽车交通事故造成的人员伤亡的事件频发，人们也越来越重视汽车安全性。当汽车出现交通事故时第一件事情应该先让乘客脱离汽车，因此针对发生交通事故时，汽车逃生辅助用品显得尤为重要，直接关系到汽车乘客的生命安全。

当今人们更加重视出行汽车驾驶的安全性和舒适性，为了防止出现特殊情况，减少出现交通事故时的人员伤亡，很多车辆都配备了手动安全锤，比如我们日常生活中常乘坐公共交通出行，在公共汽车的车窗边便有一个类似锤型的安全锤。私家车却很少配备安全锤，当出现交通事故或者汽车本身损坏导致车辆车门和窗户锁紧的时候，同时车窗也无法正常开启时，很容易造成乘客被困，产生不必要的人员伤亡。此外我们常见的手动安全锤也存在一定的局限性，对于女性和孩子，可能因为力量小而无法使用手动安全锤进行破窗逃生。在车辆出现事故时很多人无法保持镇静，出现惶恐惊吓等现象，也无法对事故车辆进行破窗逃生。很多车辆有时由于乘客操作不当或者车辆故障会行使到水中，汽车在水中时车窗受到水的压力，也很难开启。今年来我国交通事故车辆自燃、车辆落水等现象频发，造成的人员伤亡也很大。比如2014年的杭州公交车纵火案、2014年贵阳公交车自燃事故、2009年成都公交燃烧事件、2000年贵州公交坠湖案等，这些交通事故都造成了很大的人员伤亡，十分痛心。如果在这些事故发生之时乘客能以最快速度逃离车辆，就可以极大程度减少人员伤亡。

针对汽车车窗的安全锤，首先考虑汽车使用的玻璃材质，国内汽车玻璃一般使用的是部分钢化玻璃、纯钢化玻璃和带夹层的玻璃这三种，对于这几种车窗玻璃，在汽车设计时都是以安全考虑将车窗玻璃设计为坚硬隔水保温等特质，但这恰恰也增加了发生交通事故时破窗逃生的难点。因此汽车安全锤的设计需要兼备实用、可靠、稳定、强度等性质，通过安全锤头部的强大力量，击碎车窗玻璃的骨架部位，使得车窗整体脱落，目前安全锤成多样化趋势，有手动、电动、气动、液压、电磁、机械等多种类型，但不同类型都有自身的使用缺陷，需要更加多样便捷的新型安全锤。

2 车用压气式安全锤设计的必要性

由于汽车保有量的增加，人们对于汽车安全性意识提升，为提升汽车安全性，减少不必要的人员伤亡，汽车安全锤显得尤为重要[2]。国家也有明确规定，在车辆中必须配备破窗设施。由于车辆故障及外部原因，乘客被困车内，酿成严重交通事故的悲剧屡屡发生。为了乘客人身安全，对于发生突发事故时乘客的逃生方式研究迫在眉睫。

随着科技的发展，人工智能及中国提出的中国制造2025计划，汽车的智能性越来越强。尤其仅今年国产汽车的强势崛起，类似比亚迪、吉利、长城等国产汽车的车辆智能性和安全性能也越来越高。对于车窗的电子监控将不断被普及。比如现在得很多车辆在发生交通事故时会有自动报警或呼救等功能，大大提高了乘客发生交通事故时的生还率。但等救援的同时，乘客也应该进行自救，目前并没有一种针对不同群体，不同年龄段的通用型车窗安全锤，未来车辆安全锤也应向更加智能化方向发展。

目前很多公共交通设施多以手动的安全锤为主，很多安全锤被绑固于车窗的一旁，需要乘客取下通过手动击打车窗进行破窗，但生活中很多乘客可能由于生病或者力量较小无法正常使用相关设施，这就需要我们有一个可以简单操作并且力量很大的装置。对于家用轿车由于空间有限，我们不能将安全锤如同公共汽车一般绑定于汽车车柱，我们需要一个可携带便于取藏的一个破窗设施。因此提出一种新型的车用安全锤，最大的程度的减少事故伤亡，提高乘客的自救成功率。

3 车用压气式安全锤设计介绍

3.1 主要内容和特点

如图1该装置外形为二级阶梯状，由两节圆柱管通过螺纹连接联结，整个装置由冲击区，密封压力区，加压装置，开关，泄压阀等部分组成。

图1 车用压气式安全锤结构设计

3.1.1 冲击区

（1）冲击锤借鉴传统安全锤，通过减小接触面积，增大冲击压强，增强破拆效果。

（2）非工作状态时，冲击区管体前通过塑料盖保护，防止误伤。

（3）通过管体内壁的突起和弹簧限制冲击锤轴向运动，实现多次冲击使用，同时防止锤体飞出，造成杀伤。

（4）冲击锤外形为阶梯轴状，加压装置外壁略粗于冲击区。

3.1.2 密封压力区

（1）冲击锤后部与管壁之间用密封环密封，并通过油润滑加强密封效果同时减小冲击时击锤与管壁间的摩擦。

（2）密封压力区与加压装置之间通过单向阀连接。

3.1.3 加压装置

（1）通过装置后端活塞实现加压，原理类似于加压喷壶。

（2）活塞手柄改装为锤头，用于进一步扩大破拆口，清理残留碎片或装置故障时使用手动破拆。

3.1.4 开关

（1）触发开关设计在冲击锤中部并通过锤体中部突起实现卡位，触发开关与外界连通。

（2）当冲击锤向前冲击到玻璃面后锤体后部越过触发开关，实现首次泄压，减小冲击强度防止对人体造成伤害，冲击后打开泄压阀，弹簧将锤体弹回复位，再次卡位。

3.2 详细技术方案和实施效果

3.2.1 实际操作方法

（1）初次使用首先取下装置前端的①塑料保护盖，然后往复推动装置后部的⑩活塞，加压至推动困难。

（2）加压完成后将装置前端①橡胶吸盘顶住需要破拆的钢化玻璃，一只手扶住底端，另一只手顶住⑦活塞手柄，确认手持稳定后，扣动⑧触发开关，②冲击头在气压作用下向前冲击实现破拆。

（3）若要进行二次破拆，打开④泄压阀，弹簧将锤体自动推回，听到“咔”的扳机声证明卡位已成功，即可关闭泄压阀，再次推动加压装置加压可进行二次破拆。

（4）使用手持锤体破拆时，可将活塞杆推至最低并将活塞杆与⑤管体旋合固定，挥动锤头用尖头锤进行破拆。

3.2.2 破拆效率

经过产品说明书中的计算，理论上可以一次正确的使用后的冲击便破坏掉厚度小于8 mm的汽车钢化玻璃，若未破拆，我们同样可以通过二次冲击破拆。进行一次完整的冲击过程平均需时在10 s以内，其中包括泄压（2 s），瞄准（1 s），冲压（3～6 s），扣动扳机释放冲击。冲压过程时间主要与充气次数和推拉速度有关，经过计算，每次充满需要3～5次，正常速度一般情况下需时在7 s以下。

3.2.3 日常存放

应避免受潮腐蚀，避免高温以及阳光直射，冲击头朝上，不使用时不随意打开保护壳。禁止未成年儿童使用（因需要冲压且该装置冲击头最大伸出量小于1 cm，杀伤力可控，危险性远低于气动枪械）。

4 设计创新点

（1）一锤两用：对于传统的紧急破拆钢化玻璃的方式提出了新思路，除了保留了直接手持砸的传统安全锤破拆方式，换用实际破拆效果更好的尖头锤，还运用更有效的机械原理来提高破拆效率，降低破拆难度，一锤两用。

（2）击打位置固定：管壁前端粘橡胶材质的缓冲物，增大与玻璃表面的摩擦力，便于固定，可以使再次冲击时精确的击打同一位置。

（3）击打角度固定：良好的解决了传统击打时虽然有尖端但是击打角度不好控制的缺点，可以切实保证了垂直击打且减小冲击时的接触面积，极大地增强了破拆能力。

（4）手动加压：借鉴了气钉枪的工作原理，利用人工产生的高压气体来推动冲击头冲击。利用打气筒上较为成熟的打气工作原理，使人可以手动形成压力室。

（5）手持锤头功能两用：将手持击打锤头作为冲压活塞装置的手柄。

（6）使用安全保障：产品前端采用了装缓冲（复位）弹簧，加厚内壁，加装塑料保护壳来防止冲击头冲出过多造成杀伤。

5 总结

随着人们对于驾驶安全性的重视度越来越高，当下市场所见的车用安全锤存在一些弊端，已经无法满足人们对于汽车行车安全的需求。基于压气及使用便捷度提出一种新型的车用安全锤，乘客可以手动积存压力，在气压作用下进行使用。适用于男女小孩等不同年龄段的人群。本文提出具体的使用方法，为汽车的行车安全提供保障。

[1] 李勇,高秀芬.浅析林荫停车场推广难题[J].山东林业科技,2014(4): 121-122.

[2] 陈桂军.基于支持向量机的异常检测关键问题研究及应用[D].太原:太原理工大学,2016.

Design of a New Type of Pneumatic Safety Hammer for Vehicle

BI Huagang

( Shanxi Institute of Applied Science and Technology, Shanxi Taiyuan 030062 )

With the improvement of people's living standards, the number of cars owned by Chinese families is also increasing year by year, and people's sense of experience and safety awareness of cars are becoming stronger and stronger. In the process of car driving, we often encounter car failure, spontaneous combustion and even fall into the water due to improper operation of the driver. Many times, passengers will be trapped in the car, which seriously affects personal safety. At present, many cars have been equipped with the corresponding safety hammer, but the practical requirements are high, and the efficiency of breaking windows is low. Based on the principle of air pressure, a new type of vehicle safety hammer is proposed to provide safety guarantee for the driver's daily driving.

Automobile safety; Safety hammer; Compressed air

U461.91; TH69

A

1671-7988(2021)20-120-03

U461.91；TH69

A

1671-7988(2021)20-120-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.030

毕华港（1997—），男，山西应用科技学院，研究方向：汽车工程。