CN111811763A - 儿童约束系统侧面碰撞试验装置及侧面碰撞实验方法 - Google Patents

儿童约束系统侧面碰撞试验装置及侧面碰撞实验方法 Download PDF

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李志昌
姜峰
赵介军
过峰
任天杰
陈飞
朱凤祥
周希
夏正宏
孙文洁
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Abstract

本发明提供一种儿童约束系统侧面碰撞试验装置，包括基座、滑台、滑台导轨、相机支架、吸能部件安装组件、座椅支架、竖直支架；所述基座的左侧设有两条平行的滑台导轨，在滑台导轨上安装滑台；滑台上连接座椅支架；座椅支架上设有座垫承载部和靠背承载部；座椅支架后侧连有立架；立架位于靠背承载部后侧；立架上端设有供汽车安全带穿过的导环；靠背承载部的底部左右两侧均设缺口；靠背承载部的底部后侧设有横向导轨；横向导轨连接于座椅支架；横向导轨上设有两个接头滑块，分别对应于靠背承载部的底部左右两侧的缺口；接头滑块与儿童约束系统的连接接头适配。本发明操作简单，易于生产。

Description

儿童约束系统侧面碰撞试验装置及侧面碰撞实验方法
技术领域
本发明属于汽车被动安全检测领域，具体涉及一种基于加速度台车的欧洲ECER129法规儿童约束系统侧面碰撞试验装置。
背景技术
由于我国城镇道路中交叉路口较多，所以汽车事故中侧面碰撞事故发生率很高，据统计，各类碰撞事故中正面碰撞事故发生率为59.2％，侧面碰撞事故占27％。儿童约束系统是儿童乘车用安全座椅，对儿童起到约束保护作用，2013年欧洲颁布了ECE R129法规，对侧面碰撞事故时儿童约束系统的保护作出要求，目前国内儿童约束系统法规GB 27887仅对儿童约束系统正面碰撞和后面碰撞作出要求，未涉及到侧面碰撞领域，国内儿童约束系统侧面碰撞试验为一片空白，因此需要研制一种符合ECE R129法规的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，对我国出口欧洲的儿童约束系统工厂提供技术支持。
譬如，专利(专利号：CN 202631223 U)提出了一种汽车侧碰试验装置，该装置包括基座，滑台和门板支架，门板支架可以安装不同车型的车门，假人放置在座椅上，在进行碰撞时座椅和假人主动撞击车门，能更真实的反映乘员的撞击情况和车门的变形情况。其不足之处是：该装置结构简单，不能用高速相机记录整个碰撞过程，滑台的撞击波形不能调节，该装置没有ISOFIX和上拉带安装位置，不能模拟后排座椅儿童约束系统安装方式。
发明内容
本发明的目的在于填补国内儿童约束系统侧面碰撞技术的空白，提供一种儿童约束系统侧面碰撞试验装置，以及相应的侧面碰撞实验方法，以满足欧洲ECE R129法规侧面碰撞的试验要求。
第一方面，本申请提出一种儿童约束系统侧面碰撞试验装置，包括基座、滑台、滑台导轨、相机支架、吸能部件安装组件、座椅支架、竖直支架；
所述基座的左侧设有两条平行的滑台导轨，在滑台导轨上安装滑台；滑台上连接座椅支架；座椅支架上设有座垫承载部和靠背承载部；
座椅支架后侧连有立架；立架位于靠背承载部后侧；立架上端设有供汽车安全带穿过的导环；靠背承载部的底部左右两侧均设缺口；靠背承载部的底部后侧设有横向导轨；横向导轨连接于座椅支架；横向导轨上设有两个接头滑块，分别对应于靠背承载部的底部左右两侧的缺口；接头滑块与儿童约束系统的连接接头适配；在靠背承载部后侧设有安全带卷收器，安全带卷收器连接于座椅支架；
竖直支架安装在基座中间位置，竖直支架的上部通过向左延伸的水平杆连相机支架和门板支撑架；门板支撑架与座垫承载部和靠背承载部之间的空间相对应；
在竖直支架的底部右侧连接吸能部件安装组件，吸能部件安装组件上安装吸能部件。
进一步地，在靠背承载部后侧还设有上拉带固定架，用于固定儿童安全座椅的上拉带；上拉带固定架连接于立架。
进一步地，在座椅支架的前侧支架件上连有可调节支撑板。
更进一步地，座椅支架的前侧左右支架件均沿竖直方向设置数个通孔，可调节支撑板后端面两侧均设有个椭圆形孔。
进一步地，滑台左端底部设有限位部件，相应地，基座左端内侧设有橡胶缓冲块。
进一步地，相机支架上部右侧通过上斜杆连接水平杆，相机支架、上斜杆和水平杆构成三角形结构。
进一步地，竖直支架的上部右侧通过下斜杆连接基座，竖直支架、下斜杆和基座构成三角形结构。
进一步地，吸能部件安装组件包括连接于竖直支架底部左侧的后挡板和横挡板。
第二方面，本申请提出一种儿童约束系统侧面碰撞试验方法，包括以下步骤：
S1、根据侧面碰撞波形，确定滑台的最大速度v1，依据能量公式E＝12mv2，计算滑台达到最大速度所需能量E1；
S2、使用侧面碰撞波形，确定吸能部件单位体积的能量吸收量E0；
S3、根据步骤S1计算出的能量E1除以吸能部件单位体积能量吸收量E0，得出侧面碰撞波形实现所需最小的吸能部件体积V1，然后根据滑台与吸能部件的碰撞接触初始位置要求，得到吸能部件的最大长度Lmax，为保证滑台的碰撞能量全部被吸能部件吸收，在计算吸能部件的尺寸时，其长度L要小于最大长度Lmax，根据立方体的体积公式V＝L*S，式中，V是体积，L是吸能部件长度，S是吸能部件底面积，得到吸能部件的底面积S；
S4、最后，把按要求尺寸的吸能部件固定在吸能部件安装组件上，进行碰撞试验。
本申请的有益效果是：该碰撞实验装置操作性方便、功能齐全且易于生产制作，可搭载高速相机记录试验过程，提高试验数据的精确性，使用该碰撞实验装置可直接得到所需碰撞波形，减少试验调试成本。本申请可填补国内儿童约束系统侧面碰撞技术的空白，更快更好的为儿童约束系统出口生产商提供技术支持。
附图说明
图1为本发明实施例中的整体结构示意图。
图2为图1的侧视角度示意图。
图3为图1中限位部件的局部放大图。
图4为图1中吸能部件安装组件的局部放大图。
图5为本发明实施例中碰撞波形效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提出的一种儿童约束系统侧面碰撞试验装置，如图1、图2所示，包括基座1、滑台2、滑台导轨3、相机支架5、吸能部件安装组件7、座椅支架10、竖直支架17；
所述基座1的左侧设有两条平行的滑台导轨3，在滑台导轨3上安装滑台2；滑台2上连接座椅支架10；座椅支架10上设有座垫承载部1001和靠背承载部1002；
儿童约束系统在本实施例中为一种儿童安全座椅，儿童安全座椅可放置在座椅支架10上方的座垫承载部1001，儿童安全座椅的靠背与靠背承载部1002自然接触；
座椅支架10后侧连有立架20；立架20位于靠背承载部1002后侧；立架20上端设有供汽车安全带穿过的导环19；靠背承载部1002的底部左右两侧均设缺口；靠背承载部1002的底部后侧设有横向导轨13；横向导轨13连接于座椅支架10；横向导轨13上设有两个接头滑块14，分别对应于靠背承载部1002的底部左右两侧的缺口；接头滑块14与儿童约束系统的连接接头适配；在一些实施例中，儿童安全座椅的后侧底部通常设有两个ISOFIX接头；在靠背承载部1002后侧设有安全带卷收器11，用于模拟汽车上的安全带卷收器；安全带卷收器11连接于座椅支架10；
在一些实施例中，儿童安全座椅配有上拉带，为此，在靠背承载部1002后侧还设有上拉带固定架12，用于固定儿童安全座椅的上拉带，实现儿童安全座椅的固定；上拉带固定架12可通过横向杆或横向架连接于立架20；
在一些实施例中，儿童安全座椅上配有支撑腿，为此，在座椅支架10的前侧支架件上连有可调节支撑板8；座椅支架10的前侧左右支架件均沿竖直方向设置3个通孔，可调节支撑板8后端面两侧均设有2个椭圆形孔；可调节支撑板8通过通孔和椭圆形孔与座椅支架10螺栓连接，不同的上下通孔安装可调节支撑板8上下高度，通过椭圆孔上下移动对可调节支撑板8上下高度微调；调节可调节支撑板8的高度可安装不同长度的儿童安全座椅支撑腿；
在一些实施例中，滑台2左端底部设有限位部件15，相应地，基座左端内侧设有橡胶缓冲块16；限位部件15可以是工字钢，工字钢焊接在滑台2左端底部；
竖直支架17安装在基座1中间位置，竖直支架17的上部通过向左延伸的水平杆22连相机支架5和门板支撑架9；门板支撑架9与座垫承载部1001和靠背承载部1002之间的空间相对应；相机支架5上部右侧通过上斜杆23连接水平杆22，相机支架5、上斜杆23和水平杆22构成三角形结构，可提高相机支架5的稳定性；相机支架5用于放置高速相机，可俯视记录碰撞过程中儿童约束系统与门板支撑架9的撞击情况和儿童假人身体损伤情况；竖直支架17的上部右侧通过下斜杆18连接基座1，竖直支架17、下斜杆18和基座1同样构成三角形结构，可以提高竖直支架17的稳定性；
在竖直支架17的底部右侧连接吸能部件安装组件7，吸能部件安装组件7上安装吸能部件4；在一些实施例中，吸能部件4可采用蜂窝铝板；
如图4所示，吸能部件安装组件7包括连接于竖直支架17底部左侧的后挡板701和横挡板702；蜂窝铝块可置于横挡板702与后挡板701自然接触；
在对儿童安全座椅进行碰撞实验时，先将儿童安全座椅置于座垫承载部1001，其靠背与靠背承载部1002自然接触，儿童安全座椅的ISOFIX接头与接头滑块14连接；通过汽车安全带可进一步绑定儿童安全座椅；在一些实施例中，儿童安全座椅上连有上拉带，上拉带可连接于上拉带固定架12，实现固定连接；
整个基座1置于一个大台车上；按图1中方向，大台车带动基座1自右向左以一定速度移动，图5中的侧面碰撞波形，横向的波形为大台车的速度波形，斜向的波形为滑台与大台车之间的速度差；
本发明实施例提出的儿童约束系统侧面碰撞试验方法，包括以下步骤：
S1、根据侧面碰撞波形，确定滑台的最大速度v1(滑台与大台车的开始时刻的最大相对速度)，依据能量公式E＝12mv2，计算滑台达到最大速度所需能量E1；
S2、使用侧面碰撞波形，确定吸能部件单位体积的能量吸收量E0；
S3、根据步骤S1计算出的能量E1除以吸能部件单位体积能量吸收量E0，得出侧面碰撞波形实现所需最小的吸能部件体积V1，然后根据滑台与吸能部件的碰撞接触初始位置要求，可得吸能部件的最大长度Lmax，为保证滑台的碰撞能量全部被吸能部件吸收，在计算吸能部件的尺寸时，其长度L要小于最大长度Lmax，根据立方体的体积公式V＝L*S，式中，V是体积，L是吸能部件长度，S是吸能部件底面积，即可得到吸能部件的底面积S；
S4、最后，把按要求尺寸的吸能部件固定在吸能部件安装组件上，进行碰撞试验。
碰撞实验时，由于基座1自右向左移动，滑台2就相对于基座1运动，座椅支架10上的儿童安全座椅也相对于基座1自左向右移动，儿童安全座椅移动过程中侧面与门板支撑架9发生碰撞，与此同时，滑台2右侧与吸能部件4碰撞。通过高速相机记录实验过程。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，包括基座(1)、滑台(2)、滑台导轨(3)、相机支架(5)、吸能部件安装组件(7)、座椅支架(10)、竖直支架(17)；
所述基座(1)的左侧设有两条平行的滑台导轨(3)，在滑台导轨(3)上安装滑台(2)；滑台(2)上连接座椅支架(10)；座椅支架(10)上设有座垫承载部(1001)和靠背承载部(1002)；
座椅支架(10)后侧连有立架(20)；立架(20)位于靠背承载部(1002)后侧；立架(20)上端设有供汽车安全带穿过的导环(19)；靠背承载部(1002)的底部左右两侧均设缺口；靠背承载部(1002)的底部后侧设有横向导轨(13)；横向导轨(13)连接于座椅支架(10)；横向导轨(13)上设有两个接头滑块(14)，分别对应于靠背承载部(1002)的底部左右两侧的缺口；接头滑块(14)与儿童约束系统的连接接头适配；在靠背承载部(1002)后侧设有安全带卷收器(11)，安全带卷收器(11)连接于座椅支架(10)；
竖直支架(17)安装在基座(1)中间位置，竖直支架(17)的上部通过向左延伸的水平杆(22)连相机支架(5)和门板支撑架(9)；门板支撑架(9)与座垫承载部(1001)和靠背承载部(1002)之间的空间相对应；
在竖直支架(17)的底部右侧连接吸能部件安装组件(7)，吸能部件安装组件(7)上安装吸能部件(4)。
2.如权利要求1所述的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，
在靠背承载部(1002)后侧还设有上拉带固定架(12)，用于固定儿童安全座椅的上拉带；上拉带固定架(12)连接于立架(20)。
3.如权利要求1所述的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，
在座椅支架(10)的前侧支架件上连有可调节支撑板(8)。
4.如权利要求3所述的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，
座椅支架(10)的前侧左右支架件均沿竖直方向设置数个通孔，可调节支撑板(8)后端面两侧均设有2个椭圆形孔。
5.如权利要求1所述的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，
滑台(2)左端底部设有限位部件(15)，相应地，基座左端内侧设有橡胶缓冲块(16)。
6.如权利要求1所述的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，
相机支架(5)上部右侧通过上斜杆(23)连接水平杆(22)，相机支架(5)、上斜杆(23)和水平杆(22)构成三角形结构。
7.如权利要求1所述的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，
竖直支架(17)的上部右侧通过下斜杆(18)连接基座(1)，竖直支架(17)、下斜杆(18)和基座(1)构成三角形结构。
8.如权利要求1所述的儿童约束系统侧面碰撞试验装置，其特征在于，
吸能部件安装组件(7)包括连接于竖直支架(17)底部左侧的后挡板(701)和横挡板(702)。
9.一种儿童约束系统侧面碰撞试验方法，包括以下步骤：
S1、根据侧面碰撞波形，确定滑台的最大速度v1，依据能量公式
Figure FDA0002624602150000021
计算滑台达到最大速度所需能量E1；
S2、使用侧面碰撞波形，确定吸能部件单位体积的能量吸收量E0；
S3、根据步骤S1计算出的能量E1除以吸能部件单位体积能量吸收量E0，得出侧面碰撞波形实现所需最小的吸能部件体积V1，然后根据滑台与吸能部件的碰撞接触初始位置要求，得到吸能部件的最大长度Lmax，为保证滑台的碰撞能量全部被吸能部件吸收，在计算吸能部件的尺寸时，其长度L要小于最大长度Lmax，根据立方体的体积公式V＝L*S，式中，V是体积，L是吸能部件长度，S是吸能部件底面积，得到吸能部件的底面积S；
S4、最后，把按要求尺寸的吸能部件固定在吸能部件安装组件上，进行碰撞试验。
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