CN104897413A - 假人下肢冲击试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种假人下肢冲击试验设备，包括：冲击试验对象装置，用于模拟仪表板总成在整车上的状态；假人下肢，用于模拟整车试验中假人相应腿部的姿态；导向轨道，其沿左右方向水平布置在冲击试验对象装置的右侧；滑动装置，滑动装置与假人下肢的大腿连接，滑动构件与导向轨道连接并能沿导向轨道左右滑动；脚部加载装置，脚部加载装置与滑动装置连接，所述假人下肢的脚部放置在脚部加载装置上；加载装置，用于驱动滑动装置沿导向轨道运动；停止装置，该停止装置设置在车辆仪表板的右侧。本发明能够准确模拟假人下肢与车辆仪表板、地板的动态冲击过程。

Description

假人下肢冲击试验设备

技术领域

本发明属于汽车碰撞安全技术，具体涉及一种假人下肢冲击试验设备。

背景技术

在汽车安全日益受到社会关注的今天，为车内乘员提供全方位的保护是汽车生产企业努力实现的目标。汽车的碰撞安全性能不仅仅与车身的结构设计相关，也与车内各个内饰面的结构、材料密切相关。汽车发生正面碰撞时，随着车身逐渐变形停止，乘员会相对车身向前移动，前排乘员下肢与仪表板发生碰撞，同时碰撞过程中前排乘员的脚部会与车身地板和地毯接触，如果仪表板刚度、地毯与脚垫的造型及刚度不合适就会造成乘员下肢损伤。在各汽车安全评价体系中，假人的下肢伤害也是考察的重要方面，并且已经成为损伤最为严重的部位之一，需要采取更多的措施提高汽车约束系统对下肢的防护性能。

零部件试验可以大大降低整车试验或台车试验的试验成本和周期，并且可取得更优的结果。当前已经有一些装置来评估仪表板的刚度，但无法通过试验获得下肢的损伤情况。如CN 201637558 U 记载的一种车辆膝部区域刚度的测试装置，该专利使用模拟膝盖形状的冲击器对仪表板进行冲击，但该测试装置只能得到仪表板的刚度信息，无法反映对假人小腿的伤害。

因此，有必要开发一种新的假人下肢冲击试验设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种假人下肢冲击试验设备，能准确模拟假人下肢与车辆仪表板、地板的动态冲击过程。

本发明所述的假人下肢冲击试验设备，包括：

冲击试验对象装置，其包括固定支架，以及固定在固定支架上的车身部件、车辆仪表板和地板，用于模拟仪表板总成在整车上的状态；

假人下肢，其包括大腿，与大腿连接的小腿，以及与小腿连接的脚部，用于模拟整车试验中假人相应腿部的姿态；

导向轨道，其沿左右方向水平布置，且导向轨道位于冲击试验对象装置的右侧；

滑动装置，其包括大腿连接构件和滑动构件，该大腿连接构件的一端与假人下肢的大腿连接，大腿连接构件的另一端与滑动构件连接，滑动构件与导向轨道连接并能沿导向轨道左右滑动；

脚部加载装置，其包括推动构件和导向构件，所述推动构件的上端与滑动装置连接，推动构件的下端与导向构件的右端连接，在导向构件的左部设有限位板，所述假人下肢的脚部放置在导向构件上且位于限位板的左侧；

加载装置，用于驱动滑动装置沿导向轨道运动，当假人下肢加载到预定速度后与滑动装置分离；

停止装置，该停止装置设置在地板的右侧，且停止装置能与脚部加载装置的导向构件的左端相对应或接触，在假人下肢与车辆仪表板碰撞之前，所述停止装置能与脚部加载装置碰撞，使得脚部加载装置从滑动装置上脱离，同时使假人下肢的脚部脱离脚部加载装置滑动到地板上并继续向左滑动。

所述滑动装置上设置有用于安装配重的接口，用于根据实验需要安装不同质量的配置。

所述大腿连接构件与滑动构件之间采用旋转铰链连接，所述大腿连接构件与大腿之间采用刚性连接；可以调节大腿的安装角度，并使大腿在碰撞过程中可以绕铰链点自由转动，确保大腿与滑动装置的运动关系与假人大腿和骨盆的运动关系相同。

所述假人下肢采用单侧假人下肢。

实验时，根据不同工况的需求在滑动装置上配置不同质量的配重，并根据实验需要在假人下肢上配置对应的传感器，所用传感器包括但不限于大腿力传感器，安装于假人下肢大腿骨位置，用于测量假人大腿骨力；膝关节滑移量传感器，安装于假人下肢膝关节位置，用于测量假人膝关节滑移量；胫骨力和弯矩传感器，安装于假人下肢胫骨的上下两端，用于测量假人胫骨的力和弯矩；足部加速度传感器，安装于假人脚掌中，用于测量假人足部的加速度。用各传感器来检测车辆仪表板及地板在碰撞过程中对假人下肢的伤害值数据，并依据碰撞法规以及第三方评价标准对假人下肢的伤害值进行快速评估。

本发明具有以下优点：

（1）使用本发明的实验设备进行假人下肢冲击试验，能够更好地反映整车碰撞中假人下肢的伤害情况；另外，相比于使用整车碰撞试验或台车试验能够减少车型研发中的试验成本；

（2）使用本发明的试验设备，可以在研发前期较快地验证仪表板和地毯设计方案对乘员的保护效果，缩短了研发时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图 。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示的假人下肢冲击试验设备，其包括冲击试验对象装置、假人下肢11、导向轨道8、滑动装置、脚部加载装置、加载装置和停止装置4。

冲击试验对象装置包括固定支架，以及固定在固定支架上的车身部件1、车辆仪表板2和地板3，用于模拟仪表板总成在整车上的状态。

假人下肢11采用单侧假人下肢，其包括大腿，与大腿连接的小腿，以及与小腿连接的脚部，用于模拟整车试验中假人相应腿部的姿态。

导向轨道8沿左右方向水平布置，且导向轨道8位于冲击试验对象装置的右侧。

滑动装置包括大腿连接构件10和滑动构件9，该大腿连接构件10的一端与假人下肢11的大腿采用刚性连接，大腿连接构件10的另一端与滑动构件9之间采用旋转铰链连接，可以调节大腿的安装角度，并使大腿在碰撞过程中可以绕铰链点自由转动，确保大腿与滑动装置的运动关系与假人大腿和骨盆的运动关系相同。滑动构件9与导向轨道8连接（滑动构件9套在导向轨道8上）并能沿导向轨道8左右滑动。在滑动装置上设置有用于安装配重的接口12，用于不同工况下安装不同质量的配重。

脚部加载装置包括推动构件7和导向构件5，所述推动构件7的上端与滑动装置连接，使脚部加载装置与滑动装置同步；推动构件7的下端与导向构件5的右端连接，在导向构件5的左部设有限位板6，所述假人下肢11的脚部放置在导向构件5上且位于限位板6的左侧。

加载装置用于驱动滑动装置沿导向轨道8运动（即向A方向运动），当假人下肢11加载到预定速度后与滑动装置分离。

停止装置4设置在地板3的右侧，且停止装置4能与脚部加载装置的导向构件5的左端相对应或接触，在假人下肢11与车辆仪表板2碰撞之前，所述停止装置4能与脚部加载装置碰撞，使得脚部加载装置从滑动装置上脱离（需确保脚部加载装置不发生回弹），同时使假人下肢11的脚部脱离脚部加载装置滑动到地板3上并继续向左滑动。

实验时，根据不同工况的需求在滑动装置上配置不同质量的配重，并根据实验需要在假人下肢11上配置对应的传感器，所用传感器包括但不限于大腿力传感器，安装于假人下肢大腿骨位置，用于测量假人大腿骨力；膝关节滑移量传感器，安装于假人下肢膝关节位置，用于测量假人膝关节滑移量；胫骨力和弯矩传感器，安装于假人下肢胫骨的上下两端，用于测量假人胫骨的力和弯矩；足部加速度传感器，安装于假人脚掌中，用于测量假人足部的加速度。用各传感器来检测车辆仪表板2及地板3在碰撞过程中对假人下肢11的伤害值数据，并依据碰撞法规以及第三方评价标准对假人下肢11的伤害值进行快速评估。

本发明所述的假人下肢冲击试验设备的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、准备工作

将车辆仪表板2和地板3安装在固定支架，将假人下肢11安装在滑动装置上，并根据整车试验中假人相应腿部的姿态对假人下肢11的角度和脚部位置进行调整，使假人下肢11的姿态调整至与实际碰撞试验中假人腿的姿态一致。根据不同工况的需求在滑动装置上安装测试所需的配重，同时将各传感器安装在假人下肢11上。

步骤2、 加载过程

加载装置驱动滑动装置及脚部加载装置沿导向轨道8向左运动，使假人下肢11达到预设速度，须确保假人下肢11的大腿、小腿和脚部被同时加载到预设速度，当假人下肢11达到预设速度后，加载装置与滑动装置分离。

步骤3、释放过程

当停止装置4与脚部加载装置的推动构件7相接触时，脚部加载装置与滑动装置分离，使假人下肢11的脚部在地板3上自由滑行，假人下肢11的大腿连同滑动装置和配重继续沿导向轨道8自由滑行，直至假人下肢11与车辆仪表板2和地板3碰撞，地板3可以是白车身，亦可以是白车身上安装了车辆地毯。

D. 数据采集及分析

上位机采集假人下肢11在与车辆仪表板2和地板3撞击过程当中的各传感器所检测的伤害值数据，该伤害值数据包含但不限于假人大腿力、假人膝关节滑移量、假人胫骨力、假人胫骨弯矩以及假人足部加速度，并基于所述伤害值数据根据碰撞法规及第三方评价标准对假人下肢11的伤害值进行评估。

Claims (4)

1.一种假人下肢冲击试验设备，其特征在于， 包括：

冲击试验对象装置，其包括固定支架，以及固定在固定支架上的车身部件（1）、车辆仪表板（2）和地板（3），用于模拟仪表板总成在整车上的状态；

假人下肢（11），其包括大腿，与大腿连接的小腿，以及与小腿连接的脚部，用于模拟整车试验中假人相应腿部的姿态；

导向轨道（8），其沿左右方向水平布置，且导向轨道（8）位于冲击试验对象装置的右侧； 

滑动装置，其包括大腿连接构件（10）和滑动构件（9），该大腿连接构件（10）的一端与假人下肢（11）的大腿连接，大腿连接构件（10）的另一端与滑动构件（9）连接，滑动构件（9）与导向轨道（8）连接并能沿导向轨道（8）左右滑动； 

脚部加载装置，其包括推动构件（7）和导向构件（5），所述推动构件（7）的上端与滑动装置连接，推动构件（7）的下端与导向构件（5）的右端连接，在导向构件（5）的左部设有限位板（6），所述假人下肢（11）的脚部放置在导向构件（5）上且位于限位板（6）的左侧；

加载装置，用于驱动滑动装置沿导向轨道（8）运动，当假人下肢（11）加载到预定速度后与滑动装置分离；

停止装置（4），该停止装置（4）设置在地板（3）的右侧，且停止装置（4）能与脚部加载装置的导向构件（5）的左端相对应或接触，在假人下肢（11）与车辆仪表板（2）碰撞之前，所述停止装置（4）能与脚部加载装置碰撞，使得脚部加载装置从滑动装置上脱离，同时使假人下肢（11）的脚部脱离脚部加载装置滑动到地板（3）上并继续向左滑动。

2.根据权利要求1所述的假人下肢冲击试验设备，其特征在于：所述滑动装置上设置有用于安装配重的接口（12）。

3.根据权利要求1或2所述的假人下肢冲击试验设备，其特征在于：所述大腿连接构件（10）与滑动构件（9）之间采用旋转铰链连接，所述大腿连接构件（10）与大腿之间采用刚性连接。

4.根据权利要求1或2所述的假人下肢冲击试验设备，其特征在于：所述假人下肢（11）采用单侧假人下肢。