CN107101835B - 安全气囊测试装置 - Google Patents

Abstract

测试装置包括线性运动发生器、安全气囊、板、平台、人形测试装置、以及可溃缩元件。安全气囊与线性运动发生器隔开。板通过线性运动发生器而朝着安全气囊是可移动的，并且平台相对于板是固定的。人形测试装置邻近安全气囊并且包括连接至平台的端部。可溃缩元件设置在板和平台之间，并且可溃缩元件通过板是可变形的。在测试装置的操作期间，线性运动发生器将板移动至可溃缩元件中以使人形测试装置朝着安全气囊的运动减慢。可溃缩元件溃缩以模拟来自车辆侧面碰撞的人形测试装置上的力。

Description

安全气囊测试装置

技术领域

本发明涉及一种安全气囊测试装置。

背景技术

车辆可能受侧面碰撞测试标准的约束。作为一示例，美国联邦机动车辆安全标准(FMVSS)214提供设计用于模拟车辆经历与杆的侧面碰撞的测试程序。FMVSS 214的测试程序规定容纳作为乘员的测试假人的测试车辆以20英里每小时的速度侧向地碰撞到直径为10英寸的刚性垂直杆上。FMVSS 214阐述头部伤害标准(HIC)的要求，该头部伤害标准是假人的头部的重心随着时间消逝的加速度的函数。另举一例，欧洲NCAP(新车评估测试)，几个欧洲国家的安全监管机构颁布类似的测试设计。

这些侧面碰撞测试标准在配备有比如侧面帘式安全气囊和躯干安全气囊这样的侧面安全气囊的整车上执行。然而，在整车测试期间，车辆被毁坏并且因此不能被再使用。多个测试可以被运行以优化或改进车辆的设计，每个测试运行需要要被毁坏的新的车辆。

需要在侧面碰撞测试标准下更成本有效地测试侧面碰撞的装置。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种测试装置，该测试装置包含：

线性运动发生器；

与线性运动发生器隔开的安全气囊；

板，板通过线性运动发生器而朝着安全气囊是可移动的；

平台，平台相对于板是固定的；

邻近安全气囊并且包括连接至平台的端部的人形测试装置；以及

设置在板和平台之间的可溃缩元件，可溃缩元件通过板是可变形的。

根据本发明的一实施例，其中可溃缩元件具有蜂窝状结构。

根据本发明的一实施例，其中可溃缩元件是由金属制成的。

根据本发明的一实施例，其中可溃缩元件包括具有彼此不同的抗压屈服强度的多个可溃缩部分。

根据本发明的一实施例，其中多个可溃缩部分线性地设置在板和平台之间。

根据本发明的一实施例，本发明的测试装置进一步地包含设置在多个可溃缩部分之间的面板。

根据本发明的一实施例，其中多个可溃缩部分各自具有蜂窝状内部结构。

根据本发明的一实施例，本发明的测试装置进一步地包含固定至平台并且固定至板的导轨，并且进一步地包含支撑可溃缩元件并且限定接收导轨的孔的安装件。

根据本发明的一实施例，其中安装件设置在平台和可溃缩元件之间，并且其中可溃缩元件设置在安装件和板之间。

根据本发明的一实施例，其中平台从初始位置可移动至与安全气囊隔开的测试位置，可溃缩元件在平台到达测试位置时停止板朝着安全气囊的运动。

根据本发明的一实施例，其中人形测试装置包括安装至平台的假人颈部、以及固定至假人颈部的假人头部。

根据本发明的一实施例，其中假人颈部相对于平台是可旋转的。

根据本发明的一实施例，本发明的测试装置进一步地包含邻近假人头部的稳定钩。

根据本发明的一实施例，本发明的测试装置进一步地包含由人形测试装置支撑的传感器。

根据本发明的一实施例，其中传感器是加速度计。

根据本发明的一实施例，其中传感器是负荷传感器。

根据本发明的一实施例，其中传感器是运动传感器。

根据本发明的一实施例，本发明的测试装置进一步地包含支撑安全气囊的碰撞器。

根据本发明的一实施例，本发明的测试装置进一步地包含：

相对于线性运动发生器固定并且具有光束轴线的激光传感器；以及

相对于板固定并且具有移动路径的传感器阻挡元件，移动路径横穿光束轴线。

根据本发明的一实施例，其中激光传感器与安全气囊通信。

附图说明

图1是测试装置的透视图；

图2是测试装置的另一透视图；

图3是在运行测试之前的测试装置的侧视图；

图4是在测试期间的速度和位移的图表；

图5是在完成测试时测试装置的侧视图。

具体实施方式

参考附图，其中几个视图中的相同附图标记指示相同的部分，测试装置30包括线性运动发生器32、安全气囊34、板40、平台42、人形测试装置(anthropomorphic testdevice)50以及可溃缩元件70。安全气囊34与线性运动发生器32隔开。板40通过线性运动发生器32而朝着安全气囊34是可移动的，并且平台42相对于板40是固定的。人形测试装置50邻近安全气囊34并且包括连接至平台42的端部52。可溃缩元件70设置在板40和平台42之间，并且可溃缩元件70通过板40是可变形的。

测试装置30具有比根据例如FMVSS 214或欧洲NCAP运行整车测试的更小的占用空间和更少的功率的设备。测试装置30上的测试运行不需要整个车辆的毁坏。测试装置30因此更容易并且更成本有效地被使用，允许用更少的资源的安全气囊设计的更多重复次数的测试。

线性运动发生器32可以可移动地连接至板40、以及连接至稳定钩板41。线性运动发生器32可以沿着直线路径移动板40和稳定钩板41。线性运动发生器32可以是活塞、线性致动器、压缩气缸、或沿着直线路径移动物体的任何其他合适的机构。具体地，线性运动发生器32可以是比如由本迪克斯空压机公司(Bendix)制造的使用压缩氮气的压缩气缸。

参考图1和2，安全气囊34可以与线性运动发生器32隔开。安全气囊34可以是比如正面安全气囊或侧面帘式安全气囊这样的任何类型的安全气囊。安全气囊34可以连接至车架元件38。

车架元件38可以是车辆的车顶纵梁或可以是模拟车辆的车顶纵梁的梁，例如，具有与车辆的车顶纵梁相同的大小、形状和/或材料。车架元件38可以连接至碰撞器36。

继续参考图1和2，测试装置30可以包括碰撞器36。碰撞器36可以例如通过车架元件38支撑安全气囊34。碰撞器36可以是刚性物体；更具体地说，碰撞器36可以是如在根据FMVSS 214的测试中使用的直径为10英寸的刚性垂直杆。可选地，碰撞器36可以是移动可变形的壁障，比如符合由美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)、欧洲经济委员会(ECE)、或美国公路安全保险协会(IIES)颁布的测试要求的移动可变形的壁障。

板40可以通过线性运动发生器32而朝着安全气囊34是可移动的。板40可以在由线性运动发生器32定义的运动方向D上与可溃缩元件70对准。板40可以具有面对可溃缩元件70的平坦表面(未编号)。板40可以相对于可溃缩元件70是刚性的。板40可以由金属或任何其他合适的材料制成。

平台42可以相对于板40是固定的。平台42可以从如图1-3所示的初始位置可移动至如图5所示的与安全气囊34隔开的测试位置。平台42在由线性运动发生器32定义的运动方向D上是与板40一起可移动的。平台42沿着运动方向D从初始位置至测试位置的路径可能不和碰撞器36或安全气囊34相交。

参考图1和2，测试装置30可以包括导轨44。导轨44可以固定至平台42并且固定至板40。导轨44可以在形状上是圆柱形的并且沿着运动方向D从板40延伸至平台42。导轨44可以相对于板40固定平台42。

继续参考图1和2，激光传感器60可以相对于线性运动发生器32是固定的并且可以具有光束轴线A。激光传感器60可以与安全气囊34通信。激光传感器60可以是回射激光、点反射激光、或检测物体是否穿过光束轴线A的任何合适的传感器。光束轴线A可以横向于或垂直于运动方向D。

传感器阻挡元件(sensor tripping member)46可以相对于板40是固定的并且具有移动路径P。移动路径P可以横穿光束轴线A。移动路径P可以在运动方向D上延伸。传感器阻挡元件46可以是阻挡激光光束的任何合适的物体。

继续参考图1和2，人形测试装置50可以邻近安全气囊34，也就是说，人形测试装置50和安全气囊34之间什么也没有。例如在测试运行之前，人形测试装置50可以与安全气囊34隔开。

人形测试装置50可以用作模拟人以测试车辆碰撞对人的影响。人形测试装置50的示例包括混合型III假人、侧面碰撞假人(SID)、THOR假人、欧洲SID、世界SID、其部分版本、或任何其他合适的模拟人。

人形测试装置50可以包括连接至平台42的端部52。人形测试装置50可以包括安装至平台42的假人颈部54和固定至假人颈部54的假人头部56。

假人颈部54可以相对于平台42是可旋转的。具体地，假人颈部54可以在运动方向D上是可旋转的。因此，当平台42在运动方向D上朝着安全气囊34和碰撞器36移动并且突然停止时，如图5所示，假人颈部54可以朝着安全气囊34和/或碰撞器36旋转。假人颈部54可以被分为上部部分和下部部分。

假人头部56可以固定至假人颈部54。当平台42在运动方向D上朝着安全气囊34和碰撞器36移动并且突然停止时，假人头部56可以和假人颈部54一起朝着并且可能接触安全气囊34和/或碰撞器36而旋转。

稳定钩48可以邻近假人头部56。稳定钩可以具有围绕假人头部56的半圆形形状。稳定钩48可以相对于假人头部56与运动方向D反向地设置。当平台42在运动方向D上加速时，稳定钩48可以保持假人头部56直立，并且当平台42在运动方向D上减速时，稳定钩48可以允许假人头部56在运动方向D上旋转。

稳定钩导轨49可以支撑稳定钩48。稳定钩导轨49可以固定至稳定钩48并且固定至稳定钩板41。稳定钩导轨49可以在形状上是圆柱形的并且沿着运动方向D从稳定钩板41延伸至稳定钩48。稳定钩导轨49可以相对于稳定钩板41固定稳定钩48。

稳定钩板41可以通过线性运动发生器32而朝着安全气囊34是可移动的。稳定钩板41可以在由线性运动发生器32定义的运动方向D上与第二可溃缩元件79对准。稳定钩板41可以具有面对第二可溃缩元件79的平坦表面(未编号)。稳定钩板41可以相对于第二可溃缩元件79是刚性的。稳定钩板41可以由金属或任何其他合适的材料制成。

传感器58可以由人形测试装置50支撑。传感器58可以是例如加速度计、负荷传感器、和/或运动传感器。传感器58可以设置在假人头部56的重心处、在假人头部56的表面上、或用于收集数据的任何其他合适的位置。可选地，人形测试装置50可以支撑多个传感器58。传感器58可以在测试期间收集数据以确定测试期间的力、力矩、速度以及人形测试装置50的位置。例如，传感器58可以由假人颈部54的上部和下部部分支撑。传感器58也可以由平台42支撑。

参考图1和2，测试装置30可以包括安装件80。安装件80可以设置在平台42和可溃缩元件70之间。安装件80可以支撑可溃缩元件70和第二可溃缩元件79并且可以限定接收导轨44的孔82。孔82可以可滑动地接收导轨44，也就是说，孔82可以允许导轨44沿着运动方向D自由地滑动。安装件80可以可滑动地接收稳定钩导轨49。例如，安装件80可以限定可滑动地接收稳定钩导轨49的孔(未编号)。

可溃缩元件70可以设置在板40和平台42之间；具体地，可溃缩元件70可以设置在安装件80和板40之间。可溃缩元件70可以固定至安装件80并且由安装件80支撑。可溃缩元件70可以在运动方向D上与板40对准。

可溃缩元件70可以包括具有彼此不同的抗压屈服强度的多个可溃缩部分72、74、76。因此，当经历压缩负荷时，多个可溃缩部分72、74、76中的每一个在不同的力值下将失效或屈服。

多个可溃缩部分72、74、76可以线性地设置在板40和平台42之间。多个可溃缩部分72、74、76可以彼此具有不同的截面尺寸和长度。

面板78可以设置在多个可溃缩部分72、74、76之间。例如，面板78可以设置在可溃缩部分74和可溃缩部分76之间。

可溃缩元件70可以具有蜂窝状结构，也就是说，可溃缩元件70的截面可以具有例如六边形镶嵌这样的多边形镶嵌的图案。显示六边形镶嵌的截面可以垂直于运动方向D延伸，或可选地，显示多边形镶嵌的截面可以平行于或倾斜于运动方向D延伸。多个可溃缩部分72、74、76可以各自具有蜂窝状内部结构。可溃缩元件70可以由比如铝这样的金属制成，或由塑料或泡沫制成。

可选地，可溃缩元件70可以是可编程的液压或气动活塞。可溃缩元件70可以被编程以提供阻力，该阻力根据时间函数或根据可溃缩元件70的位置而变化。

第二可溃缩元件79可以设置在稳定钩板41和平台42之间；具体地，第二可溃缩元件79可以设置在安装件80和稳定钩板41之间。第二可溃缩元件79可以固定至安装件80并且由安装件80支撑。第二可溃缩元件79可以在运动方向D上与稳定钩板41对准。第二可溃缩元件79可以具有与可溃缩元件70类似的特性，或第二可溃缩元件79的特性可以不同。

当平台42到达测试位置——例如与碰撞器36隔开的位置时，可溃缩元件70可以停止板40朝着安全气囊34的运动。可溃缩元件70设置为沿着运动方向D远离板40，因此当板40沿着运动方向D移动时，可溃缩元件70可以阻碍板40的运动，使板40减慢。可溃缩元件70可以通过板40是可变形的。因此，可溃缩元件70可以在板40屈服之前屈服。

在平台42到达测试位置——例如与碰撞器36隔开的位置之前，第二可溃缩元件79可以停止稳定钩板41朝着安全气囊34的运动。第二可溃缩元件79设置为沿着运动方向D远离稳定钩板41，因此当稳定钩板41沿着运动方向D移动时，第二可溃缩元件79可以阻碍稳定钩板41的运动，使稳定钩板41减慢。第二可溃缩元件79可以比可溃缩元件70长，因此第二可溃缩元件79可以在可溃缩元件70阻碍板40的运动之前阻碍稳定钩板41的运动。第二可溃缩元件79可以通过稳定钩板41是可变形的。因此，第二可溃缩元件79可以在稳定钩板41屈服之前屈服。

如下面进一步所阐述的，可溃缩部分72、74、76可以设计为模拟来自车辆侧面碰撞的人形测试装置50上的力。例如，可溃缩部分72、74、76可以设计为模拟比如车门或车架元件这样的车辆的部件的屈服，在这种情况下或静止壁障下，该车辆的部件在乘员的头部与安全气囊或碰撞结构接触之前使乘员的躯干减速(或，在移动壁障的情况下，使躯干加速)。多个可溃缩部分72、74、76可以设计为顺序地屈服，例如，可溃缩部分72可以首先屈服、接着是可溃缩元件74、接着是可溃缩元件76。可选地，可溃缩元件72、可溃缩元件74、和/或可溃缩元件76可以设计为同时屈服。

在测试运行中，测试装置30可以在图3中描绘的位置开始。线性运动发生器32可以被触发，并且线性运动发生器32然后可以在运动方向D上使板40和稳定钩板41加速。因为板40可以相对于平台42和传感器阻挡元件46是固定的，所以平台42和传感器阻挡元件46可以与板40协力地加速。稳定钩48——通过线性运动发生器32而和平台42一起同时加速——可以保持人形测试装置50的假人头部56直立。在预定的距离之后，线性运动发生器可以停止使板40和稳定钩板41加速，并且平台42和稳定钩48可以通过动量而继续向前移动。稳定钩41然后可以撞击第二可溃缩元件79。第二可溃缩元件79可以屈服并且使稳定钩41减速。第二可溃缩元件79可以提供足够的阻力以停止稳定钩板41和稳定钩48。假人头部56可以在没有稳定钩48的情况下保持直立，因为假人头部56可以以与平台42相同的速度移动。传感器阻挡元件46然后可以穿过激光传感器60的光束轴线A，阻挡激光传感器60。激光传感器60可以通信至安全气囊34以展开。安全气囊34可以在碰撞器36前面展开。同时，板40可以撞击可溃缩元件70。例如，可溃缩元件70的可溃缩部分72、74、76可以顺序地屈服——首先是可溃缩部分72、接着是可溃缩部分74、最后是可溃缩部分76。因为每个可溃缩部分72、74、76具有不同的抗压屈服强度，所以每个可溃缩部分72、74、76施加不同的减速力至板40。可溃缩元件70可以提供足够的阻力以停止板40。在平台42通过板40的停止而停止的情况下，假人头部56的动量可以使假人头部56在运动方向D上旋转至现在展开的安全气囊34以及可能至碰撞器36中，取决于通过安全气囊34提供给假人头部56的缓冲。图5描绘测试运行的最终位置。在整个测试运行中，由人形测试装置50支撑的传感器58可能已经记录数据。

测试装置30的效果是模拟来自车辆侧面碰撞的人形测试装置50上的力。在与碰撞结构的车辆侧面碰撞中，比如车门、车门内饰、安全气囊或车架元件这样的车辆的部件的屈服在乘员的头部与安全气囊或碰撞结构接触之前使乘员的躯干减速。在与移动碰撞结构的车辆侧面碰撞中，碰撞结构通过屈服部件，在乘员的头部与安全气囊或碰撞结构接触之前使乘员的躯干加速。可溃缩元件70中的可溃缩部分72、74、76的大小、形状和数量的合适的选择可以模仿在碰撞中经历的减速。图4描绘在测试运行期间人形测试装置50的位移和速度对时间的图表。调整可溃缩部分72、74、76的尺寸将改变图表上位移曲线90和速度曲线92的形状。如果图表上的位移和速度曲线90、92在特定车辆的测试期间根据比如FMVSS 214、NCAP、ECE、IIHS等这样的关注测试的协议提供位置和速度分布图的紧密配合，那么可以用该测试装置30更快速并且成本有效地测试安全气囊34。

已经以说明性的方式描述了本公开，但将要理解的是，已经使用的术语旨在以单词的本质描述而不是限制。根据上述教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以与如具体所描述不同的方式实施。

Claims (20)

1.一种测试装置，所述测试装置包含：

线性运动发生器；

与所述线性运动发生器隔开的安全气囊；

板，所述板通过所述线性运动发生器而朝着所述安全气囊是可移动的；

平台，所述平台相对于所述板是固定的；

邻近所述安全气囊并且包括连接至所述平台的端部的人形测试装置；以及

在平台从初始位置到测试位置的所有位置期间始终设置在所述板和所述平台之间的可溃缩元件，所述可溃缩元件通过所述板是可变形的。

2.如权利要求1所述的测试装置，其中所述可溃缩元件具有蜂窝状结构。

3.如权利要求2所述的测试装置，其中所述可溃缩元件是由金属制成的。

4.如权利要求1所述的测试装置，其中所述可溃缩元件包括具有彼此不同的抗压屈服强度的多个可溃缩部分。

5.如权利要求4所述的测试装置，其中所述多个可溃缩部分线性地设置在所述板和所述平台之间。

6.如权利要求5所述的测试装置，进一步地包含设置在所述多个可溃缩部分之间的面板。

7.如权利要求4所述的测试装置，其中所述多个可溃缩部分各自具有蜂窝状内部结构。

8.如权利要求1所述的测试装置，进一步地包含固定至所述平台并且固定至所述板的导轨，并且进一步地包含支撑所述可溃缩元件并且限定接收所述导轨的孔的安装件。

9.如权利要求8所述的测试装置，其中所述安装件设置在所述平台和所述可溃缩元件之间，并且其中所述可溃缩元件设置在所述安装件和所述板之间。

10.如权利要求1所述的测试装置，其中所述平台从初始位置可移动至与所述安全气囊隔开的测试位置，所述可溃缩元件在所述平台到达所述测试位置时停止所述板朝着所述安全气囊的运动。

11.如权利要求1所述的测试装置，其中所述人形测试装置包括安装至所述平台的假人颈部、以及固定至所述假人颈部的假人头部。

12.如权利要求11所述的测试装置，其中所述假人颈部相对于所述平台是可旋转的。

13.如权利要求11所述的测试装置，进一步地包含邻近所述假人头部的稳定钩。

14.如权利要求1所述的测试装置，进一步地包含由所述人形测试装置支撑的传感器。

15.如权利要求14所述的测试装置，其中所述传感器是加速度计。

16.如权利要求14所述的测试装置，其中所述传感器是负荷传感器。

17.如权利要求14所述的测试装置，其中所述传感器是运动传感器。

18.如权利要求1所述的测试装置，进一步地包含支撑所述安全气囊的碰撞器。

19.如权利要求1所述的测试装置，进一步地包含：

相对于所述线性运动发生器固定并且具有光束轴线的激光传感器；以及

相对于所述板固定并且具有移动路径的传感器阻挡元件，所述移动路径横穿所述光束轴线。

20.如权利要求19所述的测试装置，其中所述激光传感器与所述安全气囊通信。

Images