一种军用车辆座椅自适应缓冲隔断装置及使用方法

1.本发明属于防爆装甲车领域，具体涉及一种军用车辆座椅自适应缓冲隔断装置及使用方法。


背景技术：

2.战场上能够威胁高机动车辆乘员生命安全的因素日益增多，其中来自地面地雷及简易爆炸装置(improvised explosive device,ied)成为了地面军用车辆的主要威胁。防雷座椅的缓冲隔断装置是乘员约束系统用于能量吸收的关键部件，在很大程度上降低了通过座椅传递至乘员的加速度冲击响应，从而保证了乘员安全。
3.目前已有较多不同类型的缓冲隔断装置，并大量应用于防护型座椅，能大幅降低特定体重的作战乘员损伤风险。例如专利“cn 111845492 a”介绍的一种缓冲隔断装置，其主要通过蛇形簧拉伸产生的塑性变形来衰减和隔断车体传递给座椅的冲击能量，但对于不同体重的作战乘员，传统的缓冲隔断装置并不能提供精确有效的防护。
4.综上所述，尽管上述缓冲隔断装置能大幅降低车内乘员的伤亡情况，但由于是针对特定体重乘员进行开发设计的，并不具备适应不同体重乘员能力。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种军用车辆座椅自适应缓冲隔断装置及使用方法。
6.实现本发明目的的技术解决方案为：一种军用车辆座椅自适应缓冲隔断装置，包括设置在座椅上横梁和下横梁之间的缓冲隔断器，调节机构和锁死机构；
7.所述缓冲隔断器包括最上端的一个固定限位销，下端上下相对设置的一对固定限位销，设置在上、下固定限位销之间的移动限位销，和穿过限位销呈类“s”型的金属带；
8.所述调节机构根据乘员体重调节移动限位销的位置，从而改变金属带的预吸能曲率的大小；
9.所述锁死机构用于对调节机构的锁死。
10.进一步的，还包括用于固定缓冲隔断器的固定机构，所述固定机构包括上连接头，缓冲隔断器外盒和金属带固定块；
11.上连接头和上横梁连接，上连接头和金属带固定块固定连接，所述金属带上端部通过金属带固定螺栓与金属带固定块固定连接，金属带下端为自由端；
12.所述缓冲隔断器外盒下端和下横梁连接，固定限位销固定设置在缓冲隔断器外盒的内壁，所述缓冲隔断器外盒的壁上设有长条型的槽齿，槽齿包括多个沿竖向设置的圆形槽，相邻圆形槽之间圆弧过渡连接，每一个圆形槽为移动限位销的一个位置的定位。
13.进一步的，金属带首先与最上方的固定限位销一侧圆弧面贴合，然后依次从最上方的固定限位销与移动限位销间穿过，经过槽齿远离移动限位销的外侧轮廓，最后从下端的上下固定限位销之间穿过，且移动限位销靠近金属带部分的金属带不与在槽齿内运动的移动限位销发生干涉，金属带整体形状呈类“s”状；
14.移动限位销位置固定后、金属带由于爆炸冲击受拉伸时，位于移动限位销一侧的金属带出现水平方向的运动趋势，与缓冲隔断器外盒槽齿共同作用，来约束受冲击后移动限位销的自由度变化。
15.进一步的，还包括误触发机构，用于防止车辆在正常行驶过程中由于路面颠簸导致缓冲隔离装置的误启动。
16.进一步的，所述误触发机构为剪切销，剪切销中部和金属带固定块过盈连接，剪切销两端固定于缓冲隔断器外盒内槽，当冲击力大于剪切销的断裂强度时，剪切销断裂，金属带固定块和缓冲隔断器外盒可以上下移动。
17.进一步的，还包括前端转动连接的上坐垫骨架和下坐垫骨架，调节机构包括弹性连杆、连杆涡卷弹簧和上坐垫骨架下坐垫骨架角度调节机构；
18.所述连杆涡卷弹簧套设在上坐垫骨架的后端，连杆涡卷弹簧一端和上坐垫骨架连接，另一端和弹性连杆的一端连接，弹性连杆的另一端和移动限位销连接，当乘员坐在座椅上时，上坐垫骨架下坐垫骨架角度调节机构根据乘员体重调节上坐垫骨架下坐垫骨架之间的角度，且同时由于涡卷弹簧的作用使弹性连杆有逆时针摆动的力，最后使移动限位销向下运动，移动限位销运动至槽齿的相应圆形槽内。
19.进一步的，所述下坐垫骨架上表面设有上坐垫骨架限位垫，用于对上坐垫骨架进行限位。
20.进一步的，所述上坐垫骨架下坐垫骨架角度调节机构包括成对设置在坐垫骨架前端两侧的坐垫骨架转动盘，连接销轴，坐垫骨架涡卷弹簧，弹簧套筒和骨架安装板；
21.下坐垫骨架通过滑轨与座椅下横梁相连，由滑轨在竖直方向运动约束金属带的运动；
22.坐垫骨架转动盘设有连接杆且通过连接杆和上坐垫骨架连接，所述坐垫骨架转动盘内侧固定设有弹簧套筒，坐垫骨架涡卷弹簧过盈配合套设在弹簧套筒外，坐垫骨架转动盘和连接销轴固定连接，连接销轴一端和骨架安装板转动连接，骨架安装板固定安装在下坐垫骨架上，坐垫骨架涡卷弹簧一端和坐垫骨架转动盘连接，坐垫骨架涡卷弹簧另一端通过涡卷弹簧限位螺栓和骨架安装板连接。
23.进一步的，所述锁死机构包括成对设置在坐垫骨架前端两侧的双棘轮机构，设置在骨架安装板上的弹性拉环，涡卷弹簧限位螺栓和手动调节把手；
24.所述双棘轮机构包括反棘轮，反棘爪，正棘轮，正棘爪和双棘轮机构盒，所述反棘轮和正棘轮固定设置在连接销轴上，反棘爪和正棘爪可转动的设置在双棘轮机构盒内壁上，坐垫骨架转动盘转动时通过连接销轴带动棘轮进行转动，正棘爪通过销轴与弹性拉环连接，弹性拉环拉动棘爪与棘轮错位，反棘爪通过销轴与调节把手固连，转动把手相应转动反棘爪，与上述弹性拉环共同作用实现机构的解锁。
25.一种采用上述的装置进行缓冲隔断的方法，包括如下步骤：
26.步骤(1)：受到乘员体重作用时，上坐垫骨架与下坐垫骨架夹角减少，牵动弹性连杆相对向下运动，从而使移动限位销向下移动齿位，双棘轮机构其中一棘轮工作，约束坐垫的复位转动，实现对不同乘员体重的匹配；
27.步骤(2)：当乘员坐姿调整完毕后，拉动调节手把转动，约束双棘轮机构另一棘轮运动，此时双棘轮机构锁死，约束上坐垫骨架的转动；
28.步骤(3)：可移动限位销齿位改变，进而改变金属带的预弯曲程度，实现吸能载荷与不同乘员体重的匹配，在座椅受到冲击时，金属带进行绷紧，与限位销进行贴合，进而通过座椅上下横梁的相对运动拉动金属带运动产生塑性变形，从而实现吸能缓冲；
29.步骤(4)：复原调节把手、拉动弹性拉环以及手动调节弹性连杆，实现缓冲隔断装置机构的复位，实现多次使用。
30.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
31.(1)本发明提供的防雷座椅自适应缓冲隔断装置，缓冲隔断器上连接块与座椅上横梁可拆卸连接，外盒与座椅下横梁可拆卸连接，下坐垫骨架通过滑轨与座椅下横梁相连，由滑轨在竖直方向运动约束金属带的运动，金属带塑性变形吸能,实现传递给防雷座椅冲击能量的隔断与缓冲，大幅度降低的车内乘员的损伤风险。
32.(2)本发明提供的防雷座椅自适应缓冲隔断装置，可根据乘员体重不同自动调节可移动限位销的约束齿位，经过锁死机构锁死后，可得到预缓冲状态下的不同弯曲程度的金属带，从而实现防雷座椅与乘员体重的匹配，对不同体重乘员提供更为有效的防护。
33.(3)本发明提供的防雷座椅自适应缓冲隔断装置，通过改变固定限位销与移动限位销间的相对位置改变金属带的预形变吸能曲率，以及改变涡卷弹簧的形变力矩的大小，可实现外盒限位槽齿与不同百分位体重乘员间的匹配。
34.(4)本发明提供的防雷座椅自适应缓冲隔断装置，通过剪切销作用，实现了缓冲隔断装置的启动设置，从而使缓冲隔断装置在路面颠簸的等工况下不会发生作用，同时通过改变剪切销剪切段的材料与直径可以对启动机构的启动力大小进行调节。
35.(5)本发明提供的防雷座椅自适应缓冲隔断装置，缓冲隔断器上连接头与金属带相连接，在缓冲过程中，金属带受力拉动移动限位销向上运动，外盒通过限位槽齿约束移动限位销的运动，并与承受乘员重量的坐垫骨架同步运动，冲击能量主要通过金属带形变缓冲后通过下横梁传递至坐垫骨架，能极大减轻其他机构受损风险。
36.(6)本发明提供的防雷座椅自适应缓冲隔断装置，通过手动转动调节把手与拉动弹性拉环以及手动调节弹性拉杆，可实现机构的复位，且通过更换金属带与剪切销，可以实现防雷座椅的重复使用，极大程度上降低了成本。
附图说明
37.图1是本技术防雷座椅自适应缓冲隔断装置安装示意图。
38.图2是本技术缓冲隔断器初始状态剖视图。
39.图3是本技术缓冲隔断器预缓冲状态剖视图。
40.图4是本技术缓冲隔断器爆炸视图。
41.图5是本技术调节机构示意图。
42.图6是本技术转动机构爆炸视图。
43.图7是本技术双棘轮锁死机构左视图。
44.图8是本技术双棘轮锁死机构正棘轮剖视图。
45.图9是本技术双棘轮锁死机构反棘轮剖视图。
46.图10是本技术双棘轮锁死机构爆炸视图。
47.图11是本技术防雷座椅自适应缓冲隔断装置承重状态示意图。
48.图12是本技术防雷座椅自适应缓冲隔断装置缓冲状态示意图。
49.附图标记说明：
50.1-连接块，2-缓冲隔断器外盒，3-弹性连杆，4-连杆涡卷弹簧，5-上坐垫骨架，6-下坐垫骨架，7-坐垫骨架转动盘，8-双棘轮机构盒，9-连接销轴，10-坐垫骨架涡卷弹簧，11-骨架安装板，12-弹性拉环，13-涡卷弹簧限位螺栓，14-上坐垫骨架固定螺栓，15-手动调节把手，16-上坐垫骨架限位垫，17-钢销，18-金属带固定块，19-剪切销，20-金属带固定螺栓，21-金属带，22-固定限位销，23-移动限位销，24-涡卷弹簧套筒，25-反棘轮，26-反棘爪，27-正棘轮，28-正棘爪，29-调节把手销轴，30-弹性拉环销轴，31-缓冲隔断器。
具体实施方式
51.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
52.本发明的目的是在基于缓冲、吸收爆炸环境中车内防雷座椅传递给乘员冲击的基础上，提供一种新型的防雷座椅自适应缓冲隔断装置，能实现对冲击能量的隔断，并根据不同乘员体重的差异改变金属带的预吸能曲率的大小，从而改变受到冲击后的缓冲隔断器的吸能功率，实现对不同体重乘员提供精确的防护。此外，本发明能够满足不同乘员驾驶的需求，通过手动调节机构实现装置的复位，同时通过更换金属带与剪切销还能实现爆炸缓冲后装置的重复使用。
53.如图1～12所示，一种军用车辆防雷座椅自适应缓冲隔断装置，包括上连接头1、缓冲隔断器外盒2、弹性连杆3、上坐垫骨架转动盘7、双棘轮机构盒8、上坐垫限位垫16及涡卷弹簧、上坐垫骨架5、下坐垫骨架6、螺栓和销轴。
54.所述吸能机构为缓冲隔断器，与其他机构连接部件为上连接头1与缓冲隔断器外盒2，通过螺栓分别与座椅上下横梁相连接。
55.所述上连接头1与金属带固定块18通过钢销17连接，金属带21上端通过螺栓固定于金属带固定块18上，下端依次穿过四个限位销；缓冲隔断器外盒2左右两面开有槽齿，约束移动限位销23在所开槽内运动，固定限位销固定于外盒内部，与外盒不发生相对运动；当其它机构失效时，由于移动限位销受外盒槽齿约束，缓冲吸能器仍能以最低位限位槽齿进行缓冲吸能，确保装置仍存在一定的防护能力。
56.所述弹性连杆3一端与移动限位销23连接，另一端与上坐垫骨架5可转动连接，上坐垫骨架5通过弹性连杆3与移动限位销23形成关联运动关系，所述连杆涡卷弹簧4一头固定在弹性连杆上，弹性连杆自身具有一定的拉伸与压缩变形能力，另一头固定于坐垫骨架上，安装后涡卷弹簧4作用，使弹性连杆3有逆时针摆动趋势，当上坐垫骨架发生运动时，移动限位销向下运动，移动限位销相应运动至槽齿内。
57.所述弹簧套筒24与坐垫骨架转动盘7固定连接，涡卷弹簧10通过过盈配合与套筒连接。所述连接销轴9分别与骨架安装板11、双棘轮机构盒可转动连接，与坐垫骨架转动盘7固定连接，当转盘转动时通过连接销轴9带动棘轮进行转动，进而使锁死机构工作。
58.所述双棘轮机构内部包括正反安装的两个棘轮以及对应棘爪，棘轮与安装盒通过连接销轴9连接。正棘轮机构棘爪28通过销轴30与弹性拉环12连接，弹性拉环拉动则棘爪28与棘轮27错位，反棘轮机构棘爪26通过销轴29与调节把手15固连，转动把手相应转动棘爪，与上述弹性拉环共同作用实现机构的解锁。
59.所述防雷座椅自适应缓冲隔断装置，在未受到爆炸等高速冲击作用下，仅需转动调节手把15、拉动弹性拉环12以及手动调节弹性连杆3即可实现装置复位；在经受爆炸等高速冲击作用的情况下，仅需更换金属带21与剪切销19同时进行上述拉动弹性拉环等操作可实现装置的重复使用，节约成本。
60.作战乘员乘坐在所述防雷座椅自适应缓冲隔断装置上后，上坐垫骨架5承受乘员体重后受涡卷弹簧10作用逆时针转动一定角度，上坐垫骨架5翘起后端拉动弹性连杆3向下运动，同时受连杆涡卷弹簧4的作用存在一个逆向力矩，约束与弹性连杆3连接的移动限位销23卡进外盒2上对应槽齿，四个限位销共同约束爆炸发生后金属带21的预吸能曲率。在乘员坐姿调整完毕后，转动调节把手，对调节机构进行锁死，约束上坐垫骨架5继续向下转动，以防止受冲击后坐垫继续转动后弹性连杆3发生损坏。在受到地雷或简易装置爆炸后的高速冲击影响后，剪切销两端发生剪切破坏，座椅上横梁带动上连接头1、金属带固定块18、金属带21产生向上运动，金属带21发生预吸能变形，达到图3所示的预吸能状态，金属带紧密贴合限位销，当冲击进一步作用，金属带21继续产生向上的运动趋势，反复塑性变形来缓冲与吸收爆炸冲击能量，隔断了乘员与车身传递的高速冲击，从而有效降低乘员受损风险。图11所示为所述缓冲隔断装置承重状态示意图，在经历爆炸冲击后坐垫骨架带动缓冲隔断器外盒沿滑轨向下运动，图12所示为所述缓冲隔断装置缓冲状态示意图。