CN108627351A - 一种汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，包括头枕安装支架、头型冲击块、冲击装置、冲击装置安装支架、测量装置和数据采集装置，测量装置与数据采集装置电连接；冲击装置包括控制器、电机、电磁锁、吊环、连接块、操作显示模块和角位移传感器，吊环固定在冲击装置安装支架一侧，且位于被测头枕正上方，头型冲击块的顶部与吊环通过第一吊装钢绳连接，连接块的一端固定在头型冲击块的侧部、另一端套在电磁锁的一侧的锁止销上，电机安装在冲击装置安装支架另一侧，电机的输出轴与电磁锁的另一侧的支耳通过第二吊装钢绳连接，电磁锁、电机、角位移传感器和操作显示模块都与控制器电连接。该系统结构简单、重复性和再现性好。

Description

一种汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统

技术领域

本发明涉及汽车被动安全试验领域，具体涉及一种汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统。

背景技术

汽车在追尾过程中，乘员颈部将会因过度拉伸和弯曲而受到伤害。座椅头枕在追尾过程中能对乘员颈部起到保护作用，吸能性好和压力分布合理的头枕能给乘员提供更好的保护。头枕动态吸能性和压力分布情况是判断头枕在追尾过程中能否给乘员提供更大的保护指标。但是目前没有测试座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统。主机厂更多的是通过鞭打试验来测试座椅总成的防挥鞭伤害性能，但是这样分析改进成本更高，工作量更大，时间更长。

CN205352705U虽然公开了一种用于汽车座椅头枕鞭打性能测试的设备，其能测试座椅头枕的接触刚度（相当于吸能性）是否能够满足保护乘员颈部的作用，但是其并未描述推送装置的具体结构，也不能测试头枕受撞击时的压力分布情况，测试分析不够全面。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、重复性和再现性好的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，以测量头枕的吸能性和压力分布。

本发明所述的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，包括头枕安装支架、头型冲击块、冲击装置、冲击装置安装支架、测量装置和数据采集装置，被测头枕安装在头枕安装支架上，所述测量装置与数据采集装置电连接，将测量的反映头枕吸能性和压力分布的信号发送给数据采集装置；所述冲击装置包括控制器、电机、电磁锁、吊环、连接块、操作显示模块和安装在电机上的角位移传感器，吊环固定在冲击装置安装支架一侧，且位于被测头枕正上方，头型冲击块的顶部与吊环通过第一吊装钢绳连接，头型冲击块与第一吊装钢绳能一起相对于吊环转动，连接块的一端固定在头型冲击块的侧部、另一端套在电磁锁的一侧的锁止销上，电机安装在冲击装置安装支架另一侧，电机的输出轴与电磁锁的另一侧的支耳通过第二吊装钢绳连接，电机转动能卷收/释放第二吊装钢绳，控制器与电磁锁电连接，控制电磁锁打开/关闭，以释放/锁止头型冲击块，控制器与电机电连接，控制电机转动，以卷收/释放第二吊装钢绳，控制器与角位移传感器电连接，接收电机转动的角位移信号，并根据该角位移信号计算第二吊装钢绳的卷收/释放长度，控制器与操作显示模块电连接，接收电磁锁、电机操作信号，并控制显示第二吊装钢绳的卷收/释放长度。

按照前面所述，将相关部件安装至试验状态后，在测试前，数据采集装置处于待触发状态，控制器控制电机卷收第二吊装钢绳，将头型冲击块拉到指定试验高度，然后控制器控制电磁锁打开，其锁止销退回，头型冲击块释放，并与第一吊装钢绳一起相对于吊环做向下的圆弧运动，在最低点撞击到被测头枕上，头型冲击块接触被测头枕后，数据采集装置即刻被触发，记录测量装置测量的反映头枕吸能性和压力分布的相关数据。

所述测量装置包括加速度传感器和压力成像传感器，所述加速度传感器安装在连接块上，与数据采集装置电连接，将测量的头型冲击块的加速度信号发送给数据采集装置，根据头型冲击块的加速度，可以计算头型冲击块的撞击速度和回弹速度，根据头型冲击块的撞击速度和回弹速度可以判断头枕的吸能情况，所述压力成像传感器粘贴在被测头枕的撞击面上，与数据采集装置电连接，将测量的被测头枕被撞击时撞击面的压力分布情况发送给数据采集装置。

所述操作显示模块可以有两种结构形式：

第一种操作显示模块包括显示屏、电机操作按钮和电磁锁操作按钮，电机操作按钮与控制器电连接，将电机操作信号（即电机打开/关闭和正转/反转信号）发送给控制器，电磁锁操作按钮与控制器电连接，将电磁锁操作信号（即电磁锁打开/关闭信号）发动给控制器，控制器与显示屏电连接，控制显示屏显示第二吊装钢绳的卷收/释放长度（第二吊装钢绳的卷收/释放长度由控制器对电机转动的角位移进行处理后得到）。

第二种操作显示模块为触摸屏，该触摸屏上集成有电机操作虚拟按钮和电磁锁操作虚拟按钮。

所述头枕安装支架、冲击装置安装支架、数据采集装置都安装在底座平台上。

所述头枕安装支架为由多根钢梁焊接而成的三棱柱框架，结构稳固，所述冲击装置安装支架为由多根钢梁焊接而成的立方体框架，结构稳固，所述控制器、显示屏安装在冲击装置安装支架的竖直钢梁上。

本发明能测量头枕的吸能性和头枕压力分布，根据这些测试数据，可以有效的指导头枕吸能性能的改进和头枕形面的优化设计，其结构简单、重复性和再现性好，满足了系统性能开发要求。

附图说明

图1为本发明测试前的轴测图。

图2为图1的A向视图。

图3为测试中的头型冲击块被拉到一定高度后的示意图。

图4为测试中的头型冲击块撞击被测头枕后的示意图。

图5为头型冲击块、连接块和电磁锁的连接示意图。

图6为头型冲击块与连接块的连接示意图。

图7为电磁锁与第二吊装钢绳的连接示意图。

图8为冲击装置的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1至图8所示的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，包括头枕安装支架1、头型冲击块2、冲击装置、冲击装置安装支架3、测量装置和数据采集装置4，头枕安装支架1、冲击装置安装支架3、数据采集装置4都通过螺栓安装在底座平台19上。头枕安装支架1为由十一根钢梁焊接而成的三棱柱框架，冲击装置安装支架3为由八根钢梁焊接而成的立方体框架。

冲击装置包括控制器5、电机6、电磁锁7、吊环10、连接块11、操作显示模块和安装在电机6上的角位移传感器18，显示模块包括显示屏15、电机操作按钮16和电磁锁操作按钮17。测量装置包括加速度传感器13和压力成像传感器14，控制器5、显示屏15安装在冲击装置安装支架3的竖直钢梁上。吊环10固定在冲击装置安装支架3一侧，且位于被测头枕12正上方，头型冲击块2的顶部与吊环10通过第一吊装钢绳8连接，头型冲击块2与第一吊装钢绳8能一起相对于吊环10转动，连接块11的一端固定在头型冲击块2的侧部、另一端套在电磁锁7的一侧的锁止销71上，电机6安装在冲击装置安装支架3另一侧，电机6的输出轴与电磁锁7的另一侧的支耳72通过第二吊装钢绳9连接，电机6转动能卷收/释放第二吊装钢绳9（即电机正转卷收第二吊装钢绳，电机反转释放第二吊装钢绳），电机操作按钮16与控制器5电连接，将电机操作信号（即电机打开/关闭和正转/反转信号）发送给控制器5，电磁锁操作按钮17与控制器5电连接，将电磁锁操作信号（即电磁锁打开/关闭信号）发动给控制器5， 控制器5与电磁锁7电连接，控制电磁锁打开/关闭，以释放/锁止头型冲击块2，控制器5与电机6电连接，控制电机正转/反转，以卷收/释放第二吊装钢绳9，控制器5与角位移传感器18电连接，接收电机正转/反转的角位移信号，并根据该角位移信号计算第二吊装钢绳9的卷收/释放长度，控制器5与显示屏15电连接，控制显示屏15显示第二吊装钢绳9的卷收/释放长度。

加速度传感器13安装在连接块11上，与数据采集装置4电连接，将测量的头型冲击块2的加速度信号发送给数据采集装置4，根据头型冲击块2的加速度，可以计算头型冲击块2的撞击速度和回弹速度，根据头型冲击块2的撞击速度和回弹速度可以判断头枕的吸能情况，压力成像传感器14粘贴在被测头枕12的撞击面上，与数据采集装置4电连接，将测量的被测头枕12被撞击时撞击面的压力分布情况发送给数据采集装置4。

按照上述描述，将相关部件安装至试验状态后（参见图1），在测试前，数据采集装置4处于待触发状态，测试人员按下电机操作按钮16，控制器5控制电机6卷收第二吊装钢绳9，将头型冲击块2拉到指定试验高度（参见图3），同时显示屏15上显示第二吊装钢绳9的卷收长度，测试人员记录下第二吊装钢绳9的卷收长度，然后测试人员按下电磁锁操作按钮17，控制器5控制电磁锁7打开，其锁止销71退回，头型冲击块2释放，并与第一吊装钢绳8一起相对于吊环10（即以吊环10为圆心）做向下的圆弧运动，在最低点撞击到被测头枕12上，头型冲击块2接触被测头枕12后，数据采集装置4即刻被触发，记录加速度传感器13测量的头型冲击块2的加速度信号和压力成像传感器14测量的被测头枕12被撞击时撞击面的压力分布情况（参见图4）。在后续试验中，通过电机6卷收第二吊装钢绳9的卷收长度的一致性来确保头型冲击块2在每次试验中都处于同一高度，从而确保了测试的重复性和再现性。另外，通过调节电机6卷收第二吊装钢绳9的卷收长度，可以调节头型冲击块2的试验高度，进而模拟不同冲击力对被测头枕12的撞击。

上述实施例中，操作显示模块也可以为触摸屏，触摸屏上集成电机操作虚拟按钮和电磁锁操作虚拟按钮，触摸屏与控制器电连接，发送电磁锁、电机操作信号给控制器，并显示第二吊装钢绳的卷收/释放长度。

Claims (6)

1.一种汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，包括头枕安装支架（1）、头型冲击块（2）、冲击装置、冲击装置安装支架（3）、测量装置和数据采集装置（4），被测头枕（12）安装在头枕安装支架（1）上，其特征在于：所述测量装置与数据采集装置（4）电连接，将测量的反映头枕吸能性和压力分布的信号发送给数据采集装置（4）；所述冲击装置包括控制器（5）、电机（6）、电磁锁（7）、吊环（10）、连接块（11）、操作显示模块和安装在电机上的角位移传感器（18），吊环（10）固定在冲击装置安装支架（3）一侧，且位于被测头枕（12）正上方，头型冲击块（2）的顶部与吊环（10）通过第一吊装钢绳（8）连接，头型冲击块（2）与第一吊装钢绳（8）能一起相对于吊环转动，连接块（11）的一端固定在头型冲击块（2）的侧部、另一端套在电磁锁（7）的一侧的锁止销（71）上，电机（6）安装在冲击装置安装支架（3）另一侧，电机（6）的输出轴与电磁锁（7）的另一侧的支耳（72）通过第二吊装钢绳（9）连接，电机（6）转动能卷收/释放第二吊装钢绳（9），控制器（5）与电磁锁（7）电连接，控制电磁锁打开/关闭，控制器（5）与电机（6）电连接，控制电机转动，控制器（5）与角位移传感器（18）电连接，接收电机转动的角位移信号，控制器（5）与操作显示模块电连接，接收电磁锁、电机操作信号，并控制显示第二吊装钢绳（9）的卷收/释放长度。

2.根据权利要求1所述的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，其特征在于：所述测量装置包括加速度传感器（13）和压力成像传感器（14），所述加速度传感器（13）安装在连接块（11）上，与数据采集装置（4）电连接，将测量的头型冲击块的加速度信号发送给数据采集装置（4），所述压力成像传感器（14）粘贴在被测头枕（12）的撞击面上，与数据采集装置（4）电连接，将测量的被测头枕被撞击时撞击面的压力分布情况发送给数据采集装置（4）。

3.根据权利要求2所述的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，其特征在于：所述操作显示模块包括显示屏（15）、电机操作按钮（16）和电磁锁操作按钮（17），电机操作按钮（16）与控制器（5）电连接，将电机操作信号发送给控制器，电磁锁操作按钮（17）与控制器（5）电连接，将电磁锁操作信号发动给控制器，控制器（5）与显示屏（15）电连接，控制显示屏显示第二吊装钢绳（9）的卷收/释放长度。

4.根据权利要求2所述的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，其特征在于：所述操作显示模块为触摸屏，该触摸屏上集成有电机操作虚拟按钮和电磁锁操作虚拟按钮。

5.根据权利要求1至3任一所述的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，其特征在于：所述头枕安装支架（1）、冲击装置安装支架（3）、数据采集装置（4）都安装在底座平台（19）上。

6.根据权利要求5所述的汽车座椅头枕吸能性和压力分布的动态测试系统，其特征在于：所述头枕安装支架（1）为由多根钢梁焊接而成的三棱柱框架，所述冲击装置安装支架（3）为由多根钢梁焊接而成的立方体框架，所述控制器（5）、显示屏（15）安装在冲击装置安装支架（3）的竖直钢梁上。