CN105424399A - 一种儿童约束系统翻转试验设备及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种儿童约束系统自动换向翻转试验设备，包括试验座椅、转接架(4)、设备基座、动力基座(14)、翻转执行机构、试验座椅自动转向机构；所述试验座椅自动转向机构包括转动基座(23)、弹簧(10)、磁力表座(11)及其安装座、电磁铁(9)及其安装座、磁力表座吸合板(29)、电磁铁吸合板(28)、光敏开关和继电器模组(24)，并设安全带安装方式、ISOFIX安装方式、LATCH安装方式的儿童约束系统，本发明解决了儿童约束系统翻转试验过程中试验座椅旋转90°位置精度问题，设备不停机状态下试验座椅自动转向问题，不同规格安全带卷收器的安装问题，不同安装方式儿童约束系统的安装问题，以及翻转执行机构精准定位等技术难题。

Description

一种儿童约束系统翻转试验设备及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种儿童约束系统试验设备及其方法，尤其是一种儿童约束系统翻转试验设备及其试验方法。

背景技术

机动车儿童乘员用约束系统作为目前国家机动车辆大量安装、使用的强制性检验产品，其抗翻转试验用于评价动态条件下的约束系统对儿童乘员的约束能力，为重要的性能测试环节。儿童约束系统翻转试验设备是一种用于检测机动车儿童乘员用约束系统抗翻转性能的机电一体化装置。依据中华人民共和国国家标准GB27887-2011《机动车儿童乘员用约束系统》中的条款5.1.3和6.1.2“翻转”的要求规定：将约束有儿童假人的儿童约束系统安装在试验座椅上，整个座椅绕着座椅纵向中心平面内的水平轴线，以2°/秒～5°/秒的速度旋转360°。之后，反方向重复该试验，其中，如有必要，假人仍处于初始位置。绕着位于水平面内的且与上两个试验中旋转轴垂直的轴旋转，再重复进行两个方向的翻转试验。以上试验均使用试验样品所属组别中的最小和最大的两个儿童假人。要求试验过程中儿童假人不从儿童约束系统样品中掉出来，且当试验座椅处于翻转的位置时，沿着垂直于座椅的方向，假人的头部从它的原始位置产生的位移应不超过300mm。

目前国内汽车及零部件检测行业实验室使用的儿童约束系统翻转试验装置翻转动作实现方法和监测方法单一，试验座椅90°转动方式依赖人力，定位不精准，且不停机情况下无法实现自动旋转，自动化程度不高。此类设备通常应包括试验座椅、设备基座、翻转执行机构、试验座椅转向机构和控制系统等，目前国内类似装置多为人工辅助转向，尚未发现有可在翻转状态自动换向的设备。传统的试验座椅转向机构不是自动转向，一般都需借助人力完成。然而，一般常见的儿童约束系统翻转试验装置的翻转执行机构构建方案通常采用三相异步电机、减速机、变频器等匹配实现，以开环控制居多，无法做到精确定位，翻转速度精度不高，且装置整体体积较大；试验座椅上的卷收器安装板设计过于简单，调节位置和角度略显困难，不便于不同规格安全带卷收器的安装；试验座椅对儿童约束系统的安装方式单一，有的只能使用安全带作为儿童约束系统的固定方式，而忽略了目前常见的儿童约束系统有很大一部分采用了ISOFIX接口；试验座椅转向机构设计不合理，安全冗余度过大，操作不便捷，也无法实现不停机状态下自动转向，严重依赖人力，存在一定的安全隐患；装置未采用模块化设计理念，使得装置后期改造、调整或者升级较为困难，对不同国际标准的适应性差，实验室内部使用尚可，不便于技术推广和设备转让。综上所述，这类现有装置往往不能够准确、快捷地对儿童约束系统的抗翻转性能做出理想的判断与评价，甚至一些装置本身都会出现机械失效、电气控制不良、安全事故多发等问题，使用性差，作为设备出售的市场认可度较低。

鉴于国内尚无自动换向的儿童约束系统翻转试验设备，且目前在用此类试验装置简单的机械结构，不合理的控制方式，以及电气技术陈旧的驱动部分，尤其是在试验样品的适应性上广泛存在的技术应用局限性，另外装置未考虑自动化、智能化的要求及人因工程的因素，不能满足儿童约束系统抗翻转性能检测市场今后发展趋势的要求，因此亟需一类精度较高、安全可靠、操作便捷、对人力依赖小的试验设备，即自动换向型儿童约束系统翻转试验设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种儿童约束系统翻转试验设备及其试验方法，解决了设备不停机状态下试验座椅自动转向问题，还解决了翻转执行机构精准定位等背景技术所述的现有技术存在的问题，解决了不同规格安全带卷收器的安装问题，解决了不同安装方式儿童约束系统的安装问题，以及解决了儿童约束系统翻转试验过程中试验座椅旋转90°位置精度问题；

本发明通过长时间对机动车儿童乘员用约束系统产品形式、种类变化趋势的跟踪，采用了一种创新的检验方式，参考机械、电气新技术，并充分考虑未来儿童约束系统检验行业的发展方向，提供一种成熟的、先进的、适应性强、扩展性良好的机动车儿童乘员用约束系统翻转试验设备。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种机动车儿童乘员用约束系统自动换向翻转试验设备，包括试验座椅、转接架、设备基座、动力基座、翻转执行机构、试验座椅自动转向机构、控制系统和人机界面。

所述试验座椅包括座椅架、坐垫、靠背、ISOFIX下固定点、安全带固定点，其中座椅架由钢质方管焊接而成，所述座椅架安装有安全带上固定点、卷收器安装固定点、安全带下固定点、ISOFIX下固定点、坐垫、靠背，所述坐垫和靠背均由满足GB27887-2011附录E要求的聚氨酯泡沫、防晒布和铝底板构成，所述各类固定点均由螺栓联接安装于座椅架上。其中ISOFIX的在国家标准中是直接引用的一种固定方式。

所述转接架为连接试验座椅和试验座椅自动转向机构的装置，由钢质方管焊接而成，起转接和过渡作用。

所述设备基座为该设备所有组成部分的承载机构，由钢质方管焊接成的底座和底部的福马轮组成。

所述动力基座由槽钢焊接而成的框架、承重钢板以及减速机安装座等组成，作为翻转执行机构动力源的安装与固定装置，该动力基座通过螺栓联接于设备基座上。

所述翻转执行机构主要包括伺服电机、减速机、联轴器、轴承座、旋转轴、转动臂、编码器及其承载座，其中伺服电机直接和减速机连接匹配，减速机安装于动力基座上，并通过联轴器和旋转轴连接，带动旋转轴转动，旋转轴的转动传输至转动臂，并由转动臂带动承载座实现翻转动作，编码器通过联轴器和一侧旋转轴连接，主要采集转动的速度信息，并将速度信息反馈至PLC。

所述试验座椅自动转向机构，由转动基座、弹簧、磁力表座及其安装座、电磁铁及其安装座、磁力表座吸合板、电磁铁吸合板、24VDC可充电电源、光敏开关和继电器模组、光源及电路辅件、安装辅件等部分组成，用于实现试验座椅不借助人力，自动旋转90°的动作。

本发明还公开了所述一种儿童约束系统自动换向翻转试验设备的试验方法，包括以下步骤：

所述试验座椅自动转向机构动作流程为：初始状态下，试验座椅处于初始位置，即试验座椅纵向中心平面平行于设备长轴方向且垂直于水平面，设备上电，电路开关闭合，通过PLC控制光源使其保持熄灭状态，光敏开关模组处于通路状态，通过继电器模组，电磁铁得电，电磁铁吸合板和电磁铁吸合，试验座椅被约束住而不能随意转动，试验座椅在初始状态下开始翻转360°，然后再反向翻转360°，回到初始位置，保持2～5秒，该时间任意可设，但应大于光敏电阻的响应时间。该段时间内，通过PLC内设程序控制光源使其处于点亮状态，照射到光敏电阻上的光线使得光敏开关模组处于断路状态，通过继电器模组，电磁铁失电，在弹簧力作用下，电磁铁吸合板和电磁铁脱开，实现旋转90°动作，然后磁力表座吸合板与磁力表座吸合，试验座椅被约束无法再自由旋转，完成自动转向。试验完成后，如需试验座椅回复至初始位置，可旋转磁力表座旋钮开关，使磁性吸合力被阻断，扳动试验座椅回复原位即可。所述控制系统和人机界面包括可编程逻辑控制器(PLC)、伺服驱动器、光电开关、各类按钮、导线、触摸屏以及其他电气元件。除触摸屏和按钮安装于控制柜上面板外，其余元器件均安装于控制柜内部。结构整体布局简洁、紧凑。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过采用试验座椅、翻转执行机构、试验座椅转向机构安装在设备基座上，形成工作平台，控制系统和人机界面安装、配置于控制柜中，工作平台与控制柜通过各类电缆、通信线连接，突出创新点在于实现了试验座椅的光控自动转向。

1.试验座椅实现不停机状态下自动换向，且定位精度高。

本发明利用机械装置，包括转动基座、弹簧、电磁铁及其配套件、磁力表座及其配套件等，配合直流可充电电源、光源、光敏开关及继电器模组等电子电器元件构建的控制电路，实现了设备不停机状态下试验座椅的自动转向。该试验座椅自动转向装置采用直流可充电电源，与光敏开关及继电器模组等器件构成的完整电路均位于承载座上，形成一个独立子系统，避免了翻转执行机构转动时电线缠绕机体以及反复扭曲电线的问题，同时轻松实现了试验座椅的自动转向，无需操作人员辅助，不存在安全隐患。且磁力表座安装座和电磁铁安装座均用螺栓联接于承载座，可使用垫片调整位置偏差，从而实现较高的定位精度。且该机构为机械装置，磁力表座和电磁铁均选用安全系数较高的型号，机构整体坚固耐用、安全可靠，远优于目前常见的人工辅助转向方案。

2.不同规格安全带卷收器装夹方便。

安全带卷收器安装固定点在满足国家标准要求的基础上，采用一圆弧形钢板，圆心位于安全带上固定点，该圆弧形钢板利用螺栓安装固定于座椅架上，装卸、扩展均很方便，可满足目前常见卷收器的安装要求。

3.适合儿童约束系统的两种安装形式。

本发明采用安全带约束、ISOFIX约束两种形式约束儿童约束系统。目前国际上常见的安全带安装方式、ISOFIX安装方式、LATCH安装方式的三大类儿童约束系统均可安装于本设备，对不同类型的儿童约束系统适应性较好。

4.翻转执行机构转速、定位精准。

翻转执行机构采用了伺服电机和编码器等器件，可构成闭环控制系统。高精度旋转编码器可准确采集翻转的速度、角位移等信息，并传输至PLC，由PLC进行反馈，可有效确保恒速翻转。

5.设备基于模块化设计，便于维修、更换以及升级改造。

目前我国国家标准尚未规定儿童约束系统翻转试验中，试验座椅Cr轴、试验座椅质心和翻转轴中心线的相对位置，而在CMVSS213中，有对试验座椅Cr轴和翻转轴中心线相对位置的要求。基于简化设备结构、增加设备功能、便于设备升级等因素，翻转执行机构中转动臂采用10毫米厚的45#钢板裁切成设计形状和尺寸，并于中间打孔以减轻重量，转动中心部位焊接一45#钢材质的圆柱，然后沿圆柱中心打孔，保证内外圆柱的同轴度，以及圆柱轴线和转动臂端面的垂直度，即可满足使用要求。该转动臂制作简单，转动臂为左右对称结构，一套2条，2条转动臂完全一样，可根据实际需要制作不同长度的转动臂多套。

动力基座和设备基座互相独立，采用螺栓联接，可根据实际需要，更换不同的动力基座，以承载不同类型、规格的电机和减速机，以避免因为更换电机和减速机而对整个设备基座进行改动，设备使用的灵活性和可扩展性更高，便于适应不同客户的需要。

另外，设备基座底部安装有福马轮，设备转移、运输较为便捷。设备的结构和高度设计充分基于人因工程学，适合我国一般身高的操作者使用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1为本发明主视图

图2为图1后视图

图3为图1俯视图

图4为图1右视图

图5为图1左视图

图6为本发明试验座椅自动转向机构连接关系结构示意图

图7为本发明试验座椅自动转向机构控制电路示意图

图8为本发明翻转执行机构转动臂结构示意图

图9为本发明儿童约束系统转动基座和承载座的装配结构示意图

图10为本发明安装有电磁铁吸合板和磁力表座吸合板的转动基座结构示意图

1-靠背，2-坐垫，3-座椅架，4-转接架，5-编码器及其安装座，6-小联轴器，7-底座，8-福马轮，9-电磁铁及其安装座，10-弹簧，11-磁力表座及其安装座，12-可充电电源，13-编码器及安装座，14-动力基座，15-伺服电机，16-减速机，17-大联轴器，18-轴承座，19-旋转轴，20-转动臂，21-安全带上固定点，22-安全带下固定点，23-转动基座，24-光敏开关模组和继电器模组，25-ISOFIX下固定点，26-卷收器安装固定点，27-光源，28-电磁铁吸合板，29-磁力表座吸合板

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示的一种儿童约束系统自动换向翻转试验设备包括试验座椅、转接架4、设备基座、动力基座14、翻转执行机构、试验座椅自动转向机构；所述试验座椅和试验座椅自动转向机构通过所述转接架4连接；所述动力基座14与设备基座固定连接；所述试验座椅和转接架上相应的接触位置留有通孔，二者通过螺栓连接，固接为一体。转接架和试验座椅自动转向机构相应的接触位置留有通孔，二者通过螺栓连接，固接为一体。设备基座是用于承载、固定、安装各个子系统的机械框架结构，与各个子系统的位置关系如图1所示。动力基座和设备基座接触的相应部分均留有通孔，二者通过螺栓连接，固接为一体。翻转执行机构中的伺服电机通过螺栓连接减速机，减速机采用螺栓安装于动力基座上。减速机输出轴通过大联轴器连接图1所示左侧旋转轴。旋转轴穿过轴承座轴承内圈，连接图1所示左侧转动臂，旋转轴轴端插入转动臂端部凹孔内，二者配合处安装有平键，防止相对转动，轴端有端盖防止轴向窜动。试验座椅自动转向机构，除光源外，均安装于和旋转轴19相连接的安装座13上。其中，转动基座23相当于一个上、下两部分可以发生360°相对转动的转接装置，内部组合有止推轴承和深沟球轴承，可以保证上、下两部分以很低的摩擦力相对转动。其中，转动基座的下半部分和承载座通过螺栓固接为一体，转动基座的上半部分和转接架4通过螺栓固接为一体。由于转动基座的上、下两部分可以发生相对转动，从而在无约束情况下，施加较小扭矩，即可使得试验座椅转换方向。

所述翻转执行机构包括依次连接的伺服电机15、减速机16、大联轴器17、轴承座18、旋转轴19、转动臂20、小联轴器6、编码器及其安装座5；如图1，所述编码器安装座通过螺栓固定于设备基座上，编码器安装于编码器安装座上，编码器轴端通过小联轴器和右侧旋转轴连接，右侧旋转轴和右侧转动臂的配合、连接方式同左侧。

所述伺服电机15输出的扭矩通过减速机16依次传输至旋转轴19、转动臂20，通过转动臂20，带动安装座13实现翻转。翻转的角度等信息通过安装于其安装座上的编码器5反馈至上位机PLC进行处理。

所述试验座椅自动转向机构包括转动基座23、弹簧10、磁力表座及其安装座11、电磁铁9及其安装座、磁力表座吸合板29、电磁铁吸合板28、24VDC可充电电源12、光敏开关和继电器模组24、光源27。所述磁力表座利用螺栓安装于磁力表座安装座上，磁力表座安装座上设计有定位板，用于实现对磁力表座的定位。磁力表座安装座焊接于承载座上。电磁铁利用螺栓安装于电磁铁安装座上，电磁铁安装座焊接于承载座上，该安装座可以沿着承载座长度方向进行位置的微调。

所述磁力表座11磁力未阻断状态下，所述磁力表座吸合板29如与之接触，可产生足够的结合力防止试验座椅松脱；电磁铁9得电的情况下，所述电磁铁吸合板28如与之接触，可产生足够的结合力克服所述弹簧10拉力产生的扭矩而使得试验座椅不致松脱。光敏开关和继电器集成为模组24，电路示意关系如图8所示，用于控制电磁铁9得电和失电。

其中，所述试验座椅包括靠背1、坐垫2、座椅架3、安全带上固定点21、安全带下固定点22、ISOFIX下固定点25、卷收器安装固定点26。儿童约束系统试验样品安装于所述试验座椅上，是进行翻转试验的前提条件，即试验座椅是儿童约束系统的安装及承载装置。

所述转接架4用于联接试验座椅和试验座椅自动转向机构，起单纯的过渡和联接作用。

本发明提到安全带安装方式、ISOFIX安装方式、LATCH安装方式的儿童约束系统，LATCH安装点与ISOFIX固定点共用。

所述设备基座由底座7、4个福马轮8组成，是设备的承载部分和与地面直接接触的部分。

所述动力基座包括已知技术的钢质框架、承重钢板、所述减速机的安装座。所述动力基座14为伺服电机15和减速机16组合成的动力源的承载部分，该动力基座与设备基座通过螺栓联接，且动力基座14包括图1所示的钢质框架、承重钢板、减速机安装座组成，故安装关系相对灵活，相对位置可以适当调节，以满足不同规格动力源更换的需要。

本发明还包括控制系统和人机界面，所述控制系统和人机界面包括可编程逻辑控制器PLC、伺服驱动器、光电开关、按钮、导线、触摸屏；所述除触摸屏和按钮安装于控制柜上面板外。

本发明还提供了所述一种儿童约束系统自动换向翻转试验设备的试验方法，包括以下步骤：

设备开机前，试验座椅处于初始位置，即试验座椅纵向中心平面平行于设备长轴方向且垂直于水平面；

设备上电，电路开关闭合，通过PLC控制光源使其保持熄灭状态，所述光敏开关模组和继电器模组集成于编号24，统称为光敏开关和继电器模组，处于通路状态，通过其中的继电器模组，所述电磁铁得电，所述电磁铁吸合板和电磁铁吸合，试验座椅被约束住而不能随意转动，试验座椅在初始状态下开始翻转360°，然后再反向翻转360°，回到初始位置，保持时间大于光敏电阻的响应时间；

所述该段时间内，通过PLC内设程序控制光源使其处于点亮状态，照射到光敏电阻上的光线使得其中的光敏开关模组处于断路状态，通过其中的继电器模组，所述电磁铁失电，在弹簧力作用下，所述电磁铁吸合板和电磁铁脱开，实现旋转90°动作，然后所述磁力表座吸合板与磁力表座吸合，试验座椅被约束无法再自由旋转，完成自动转向。

所述儿童约束系统自动换向翻转试验设备的试验方法，还包括以下步骤：

试验完成后，如需试验座椅回复至初始位置，旋转磁力表座旋钮开关，使磁性吸合力被阻断，扳动试验座椅回复原位。

将所述磁力表座11旋钮旋至磁力阻断位置，再逆时针扳转试验座椅至电磁铁吸合板28与电磁铁9吸合；

所述磁力表座11旋钮旋至磁力未阻断位置；

接通用于翻转动作的动力电，设备开机，按照PLC程序设定，翻转执行机构开始执行既定翻转动作，此时光源27处于熄灭状态；

试验座椅换向前的翻转动作完成后，试验座椅回到动力电接通而未开始翻转的状态，按照程序设定，自动保持2～5秒；与此同时，按照PLC的程序设定，光源27已点亮，并照射到所述光敏开关模组，光敏开关模组失电断开控制电路的主回路，继而继电器作用，使得副回路断电，电磁铁9失电而失去磁力；在弹簧10拉力产生的扭矩作用下，试验座椅顺时针旋转90°至磁力表座吸合板29与磁力表座11吸合，完成换向动作；

按照PLC程序设定，翻转执行机构继续执行翻转动作直至试验完成。

本发明解决的技术问题之一：设备不停机状态下试验座椅自动转向问题：主要通过本发明中试验座椅自动转向机构实现，该机构包括所述转动基座23、弹簧10、磁力表座11及其安装座、电磁铁9及其安装座、磁力表座吸合板29、电磁铁吸合板28、电源12、光敏开关和继电器模组24、光源27等。而在现有背景技术条件下，国内尚无试验座椅光控自动转向机构，本发明试验座椅自动转向机构利用光源作为试验座椅转向的触发条件，初始角度采用电磁铁约束、90°转向后采用磁力表座约束，转向力为弹簧拉力。同时，因磁力表座抗冲击能力优于电磁铁，成本很低，市场上也容易买到，所以90°转向后采用磁力表座约束更为合适，控制起来也比较方便。

本发明解决的技术问题之二：翻转执行机构精准定位等背景技术所述的现有技术存在的问题：主要通过选用伺服电机、精密减速机以及编码器实现，这些装置属于翻转执行机构的组成部分，通过闭环控制可有效解决翻转执行机构的精准定位问题。现有技术背景下，通常采用三相异步电机、减速机、变频器等装置实现翻转，精度不高。

本发明解决的技术问题之三：不同规格安全带卷收器的安装问题：主要通过安全带卷收器安装固定点实现，在满足国家标准要求的基础上，采用一圆弧形钢板，圆心位于安全带上固定点，该圆弧形钢板利用螺栓安装固定于座椅架上，装卸、扩展均很方便，不同规格的卷收器均可直接安装或者通过增加过渡装置实现安装。

本发明解决的技术问题之四：不同安装方式儿童约束系统的安装问题：主要通过加装ISOFIX固定点实现，ISOFIX下固定点采用螺栓安装方式安装于座椅架上。现有技术背景下，许多试验座椅只包括安全带上、下固定点。

本发明解决的技术问题之五：儿童约束系统翻转试验过程中试验座椅旋转90°位置精度问题：主要通过本发明中试验座椅自动转向机构实现。目前背景技术条件下，同类装置多采用人工辅助转向，转向前和转向后多采用圆柱或者螺栓和孔配合的方式进行定位，虽能卡住试验座椅使其不能随意转动，但是配合的间隙不能太小，否则不易拔出定位用的圆柱或者螺栓，这将直接因配合间隙而影响定位精度。且人工辅助转向需要操作人员介入，在动力电接通的情况下，存在一定的安全风险。自动转向机构的定位方式为：转动基座芯轴30与承载座结合处有定位销31，定位销为阶梯轴结构，转动基座芯轴的下半部分底部端面开有沉头孔，用于和定位销的大径配合，承载座上开有通孔，用于和定位销的小径配合，定位销中央有M10的通孔螺纹，便于拆卸。定位销用于卡住转动基座芯轴的下半部分和承载座并使二者上面的沉头孔和对应通孔保持精确的同轴度。在此基础上，转动基座下半部分和承载座对应位置均开有通孔，共计12对，转动基座下半部分12个通孔，对应的承载座接触部位也开有12个通孔，其中1对通孔安装铰制孔用螺栓用于实现精确配合，并防剪切力，其余通孔均采用普通螺栓，用于将转动基座下半部分和承载座固定为一体。转动基座上半部分32安装有磁力表座吸合板和电磁铁吸合板，两种吸合板可分别与磁力表座和电磁铁吸合，只要磁力表座和电磁体的空间位置设置精确，则相应的吸合板与之吸合后，可精确实现试验座椅旋转90°的位置精度。

本发明儿童约束系统自动换向翻转试验设备实施过程：

设备开机前，整体的初始状态如图1所示。确保用于翻转动作的220VAC动力电断开，接通图8所示控制电路所有开关。所述光敏开关模组将光敏开关模组和继电器模组集成为一体，统称光敏开关和继电器模组，在光线未照射前处于通路状态，主回路接通，继电器得电，副回路接通，电磁铁9得电。首先将磁力表座11旋钮旋至磁力阻断位置，再逆时针扳转试验座椅至电磁铁吸合板28与电磁铁9吸合。因动力电仍处于断开状态，故操作人员处于安全状态。且由于试验座椅的结构特征，扳转的力臂较大，故所需的扳转力不大，对于操作者而言十分省力。扳转完成后，所述磁力表座11旋钮旋至磁力未阻断位置。然后接通用于翻转动作的220VAC动力电，设备开机，按照PLC程序设定，翻转执行机构开始执行既定翻转动作，此时光源27处于熄灭状态。试验座椅换向前的翻转动作完成后，试验座椅回到动力电接通而未开始翻转的状态，按照程序设定，自动保持2～5秒。与此同时，按照PLC的程序设定，光源27已点亮，并照射到所述光敏开关模组，失电断开控制电路的主回路，继而继电器作用，使得副回路断电，电磁铁9失电而失去磁力。在弹簧10拉力产生的扭矩作用下，试验座椅顺时针旋转90°至磁力表座吸合板29与磁力表座11吸合，完成换向动作。按照PLC程序设定，翻转执行机构继续执行翻转动作直至试验完成。

在220V动力电接通后的整个试验过程中，不需要人工辅助换向，设备可自动完成全部试验动作，试验方法独特新颖，并满足相关国家标准的要求，同时消除了潜在的安全隐患，可以很好地保障操作者的人身安全。

根据CNCA-C22-03:2014《强制性产品认证实施规则—机动车儿童乘员用约束系统》、国家标准GB27887-2011《机动车儿童乘员用约束系统》以及国内外其他同类标准中儿童约束系统翻转试验的内容要求，本发明能满足不同安装方式、适用于不同年龄段儿童的儿童约束系统抗翻转性能检验要求的试验设备，且要求该设备经过简单调整，即可满足不同标准的要求，这些标准可包括ECER44、FMVSS213、JTS/JISD0401、CMVSS213、T-APPROVAL、AS/NZS1754-2004、AIS-072等。鉴于我国国家标准GB27887-2011和ECER44基本等同，有关翻转试验的要求和试验方法完全一致，而上述标准中和我国国家标准对翻转试验的要求存在较大差异的主要是CMVSS213，因此，该设备的设计考虑了国家标准和CMVSS213的相关规定和要求。

我国国家标准GB27887-2011《机动车儿童乘员用约束系统》已经发布实施，且近年来儿童的乘车安全被逐渐重视，儿童约束系统逐步成为整车被动安全部件中更为重要的因素，其外观、结构、安装方式、设计理念等变化迅速，研制具备我国特色的、适应国内企业和实验室需求的机动车儿童乘员用约束系统翻转试验设备有利于抢占市场先机，充分挖掘儿童约束系统检测设备市场潜力，完善对儿童约束系统产品的检验手段，具有一定的市场经济价值和现实意义。

Claims (7)

1.一种儿童约束系统自动换向翻转试验设备，其特征是：包括试验座椅、转接架(4)、设备基座、动力基座(14)、翻转执行机构、试验座椅自动转向机构；所述试验座椅和试验座椅自动转向机构通过所述转接架(4)连接；所述试验座椅和转接架固接为一体；所述转接架和试验座椅自动转向机构固定连接；

所述翻转执行机构包括依次连接的伺服电机(15)、减速机(16)、大联轴器(17)、轴承座(18)、旋转轴(19)、转动臂(20)、小联轴器(6)、编码器及其安装座(5)；

所述试验座椅自动转向机构包括相互连接转动基座(23)、弹簧(10)、磁力表座及其安装座(11)、电磁铁及其安装座(9)、磁力表座吸合板(29)、电磁铁吸合板(28)、电源(12)、光敏开关和继电器模组(24)、光源(27)。

2.根据权利要求1所述的儿童约束系统自动换向翻转试验设备，其特征是：所述试验座椅包括靠背(1)、坐垫(2)、座椅架(3)、安全带上固定点(21)、安全带下固定点(22)、ISOFIX下固定点(25)、卷收器安装固定点(26)。

3.根据权利要求2所述的儿童约束系统自动换向翻转试验设备，其特征是：所述编码器安装座通过螺栓固定于所述设备基座上，编码器安装于编码器安装座上，编码器轴端通过所述小联轴器和右侧所述旋转轴连接。

4.根据权利要求1或2所述的儿童约束系统自动换向翻转试验设备，其特征是：所述磁力表座利用螺栓安装于磁力表座安装座上，磁力表座安装座上设计有定位板；所述磁力表座安装座焊接于安装座上；所述电磁铁利用螺栓安装于电磁铁安装座上，所述电磁铁安装座焊接于安装座上，该安装座可以沿着安装座长度方向进行位置的微调。

5.根据权利要求1或2所述的儿童约束系统自动换向翻转试验设备，其特征是：所述试验座椅和试验座椅自动转向机构通过所述转接架连接；所述动力基座与设备基座固定连接；所述试验座椅和转接架固接为一体；所述转接架和试验座椅自动转向机构固接为一体；所述动力基座和设备基座固接为一体。所述翻转执行机构中的伺服电机通过连接减速机，所述减速机固定于动力基座上；所述减速机输出轴通过大联轴器连接左侧所述旋转轴；所述旋转轴穿过轴承座轴承内圈，连接左侧所述转动臂，所述旋转轴轴端插入转动臂端部凹孔内，二者配合处安装有平键，防止相对转动，轴端有端盖防止轴向窜动；

所述试验座椅自动转向机构安装于和旋转轴(19)相连接的安装座(13)上，其中，转动基座(23)相当于一个上、下两部分可以发生360°相对转动的转接装置，内部组合有止推轴承和深沟球轴承；其中，所述转动基座的下半部分和承载座固接为一体，转动基座的上半部分和转接架(4)通固接为一体，由于所述转动基座的上、下两部分可以发生相对转动，从而在无约束情况下，施加较小扭矩，即可使得试验座椅转换方向。

6.根据权利要求1或2所述的儿童约束系统自动换向翻转试验设备，其特征是：还包括控制系统和人机界面，所述控制系统和人机界面包括可编程逻辑控制器PLC、伺服驱动器、光电开关、按钮、导线、触摸屏；所述除触摸屏和按钮安装于控制柜上面板外。

7.根据权利要求1或2所述的儿童约束系统自动换向翻转试验设备，其特征是：所述设备基座由底座(7)、4个福马轮(8)组成；所述动力基座包括已知技术的钢质框架、承重钢板、所述减速机的安装座。