CN207396243U - 护膝板的刚度测试装置 - Google Patents

Abstract

一种护膝板的刚度测试装置，涉及车辆的测试技术，包括：刚性球，设置在连接钢板上，用于撞击护膝板；三轴加速度传感器，其设置在连接钢板上，用于检测连接钢板及刚性球的加速度；驱动装置，其与连接钢板连接；其中，驱动装置用于驱动连接钢板转动，通过连接钢板带动刚性球转动至预设位置之后，驱动装置停止驱动，刚性球继续运动并撞击护膝板，实现对碰撞过程的模拟；并通过三轴加速度传感器检测加速度，以根据检测的刚性球撞击护膝板时的加速度确定护膝板的形变量以及受到的冲击力，进而获得仪表板的刚度。本护膝板的刚度测试装置结构简单，便于制造，成本低廉，操作方便，并且可重复使用，从而使得膝部碰撞试验较低廉。

Description

护膝板的刚度测试装置

技术领域

本实用新型涉及车辆的测试技术，尤其涉及一种护膝板的刚度测试装置。

背景技术

随着汽车工业及科技的迅速发展，对汽车安全性能的要求也越来越高，尤其越来越重视对驾乘人员的保护，也就是在汽车发生前碰撞事故时，要最大限度地保护车内驾乘人员的人身安全。众所周知，在正面碰撞事故中，乘员会向前运动，其面部虽然可以得到安全气囊的保护，然而其膝部在向前的运动中很可能会撞击仪表板整体的下方部位、即膝部区域，因而受到伤害。其中，仪表板的膝部区域可以称作护膝板。

因此，在车辆安全系统开发过程中，通常进行膝部碰撞试验，一方面是为了获取护膝板的刚度，确定其对膝部和小腿的保护效果；另一方面可以判断仪表板在碰撞过程中是否会被膝部挤压导致碎裂情况发生，因为碎裂的发生会导致腿部容易被割伤。

目前，常用的试验方法是通过CAE仿真分析手段对护膝板进行仿真分析，采用腿部模块进行动态冲击护膝板以确定刚度并优化，从而确定一个较好的状态，然后进行整车试验。然而，上述试验方法需要借助专业试验机构或试验室进行操作，试验成本较高。

实用新型内容

针对现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供一种护膝板的刚度测试装置，结构简单，便于制造，成本低廉，操作方便，并且可重复使用，从而使得膝部碰撞试验较低廉。

本实用新型提供一种护膝板的刚度测试装置，包括：刚性球，其设置在连接钢板上，用于撞击护膝板；三轴加速度传感器，其设置在所述连接钢板上，用于检测所述连接钢板及刚性球的加速度；和驱动装置，其与所述连接钢板连接；其中，所述驱动装置用于驱动所述连接钢板转动，通过所述连接钢板带动所述刚性球转动至预设位置之后，所述驱动装置停止驱动，所述刚性球继续运动并撞击所述护膝板。

进一步地，所述刚性球通过支撑组件设置在所述连接钢板上。

进一步地，所述支撑组件包括第一支撑杆及第二支撑杆，所述第一支撑杆与第二支撑杆的首端均与所述连接钢板连接，所述第一支撑杆与第二支撑杆的尾端均与所述刚性球连接。

进一步地，所述第一支撑杆与第二支撑杆之间具有预设夹角，以使所述第一支撑杆、第二支撑杆与连接钢板之间围成缓冲空腔。

进一步地，所述护膝板上具有用于与所述刚性球接触的碰撞区域，所述碰撞区域设置有触发接触贴片。

进一步地，所述触发接触贴片分别与高速摄像装置以及三轴加速度传感器连接，以在所述刚性球接触所述触发接触贴片时，启动所述高速摄像装置进行图像采集。

进一步地，所述驱动装置包括电机，所述电机连接有转轴，所述转轴与所述连接钢板连接，以使所述电机通过驱动转轴旋转，进而带动所述连接钢板转动。

进一步地，所述驱动装置包括液压缸，所述液压缸通过传动组件与转轴连接，所述转轴与所述连接钢板连接，以使所述液压缸通过所述传动组件带动所述连接钢板转动。

进一步地，所述传动组件包括：第一连杆和第二连杆，所述液压缸的活塞杆与所述第一连杆铰接，所述第一连杆与第二连杆铰接，所述第二连杆与所述转轴固定连接，以通过所述第一连杆和第二连杆将所述液压缸的活塞杆的伸缩运动转换为转轴的旋转运动。

进一步地，所述三轴加速度传感器设置在所述连接钢板及刚性球的质心位置。

本实用新型提供的护膝板的刚度测试装置，通过驱动装置驱动所述连接钢板转动，通过所述连接钢板带动所述刚性球转动至预设位置之后，所述驱动装置停止驱动，所述刚性球继续运动并撞击所述护膝板，实现对碰撞过程的模拟；并通过三轴加速度传感器检测连接钢板及刚性球的加速度，以根据检测的刚性球撞击护膝板时的加速度确定护膝板的形变量以及受到的冲击力，进而获得仪表板的刚度。本护膝板的刚度测试装置结构简单，便于制造，成本低廉，操作方便，并且可重复使用，从而使得膝部碰撞试验较低廉。

附图说明

图1为本实用新型实施例护膝板的刚度测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例护膝板的刚度测试装置及护膝板的结构示意图。

其中，

100-刚性球； 110-支撑组件；

200-驱动装置； 300-连接钢板；

400-三轴加速度传感器； 500-护膝板；

600-触发接触贴片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，“顶”、“底”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

图1为本实用新型实施例护膝板的刚度测试装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例护膝板的刚度测试装置及护膝板的结构示意图。

请参照图1-2，本实施例提供一种护膝板500的刚度测试装置，包括：刚性球100以及驱动装置200。刚性球100设置在连接钢板300上，用于撞击护膝板500；连接钢板300与驱动装置200连接，驱动装置200用于驱动连接钢板300转动，通过连接钢板300带动刚性球100转动至预设位置之后，驱动装置200停止驱动，刚性球100继续运动并撞击护膝板500。连接钢板300上设置有三轴加速度传感器400，三轴加速度传感器400用于检测连接钢板300及刚性球100的加速度。

其中，护膝板500可以为仪表板上的膝部区域，或者为设置在仪表板上的护膝装置，本实施例对于护膝板500的结构不做具体限定，护膝板500的结构可以与现有技术相同。

具体地，刚性球100可以为由金属材料制成的球体，连接钢板300为由金属材料制成的板状结构，刚性球100以及连接钢板300均需要具有一定的刚度，以满足撞击试验的要求；本实施例对于刚性球100和连接钢板300的具体材料和尺寸不做限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够满足膝部碰撞试验的需要即可。

驱动装置200可以设置在连接钢板300的顶端，刚性球100可以设置在连接钢板300的底端，驱动装置200通过驱动连接钢板300转动，进而带动刚性球100运动；驱动装置200具体可以带动刚性球100朝向或者远离护膝板500运动。并且，本实施例对于驱动装置200驱动刚性球100转动至预设位置中的预设位置也不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

例如：通过驱动装置200带动刚性球100逆着运动方向运动，也即远离护膝板500运动，并达到第一预设高度后，释放刚性球100，以使刚性球100在自身重力的作用下，沿运动方向运动，也即朝向护膝板500运动，并撞击护膝板500；刚性球100撞击护膝板500时的速度为撞击速度，撞击速度与第一预设高度之间具有映射关系，可以通过设置不同的第一预设高度，使得刚性球100具有不同的撞击速度。

或者，通过驱动装置200带动刚性球100逆着运动方向运动，并达到第二预设高度后，再由驱动装置200带动刚性球100沿运动方向运动，当刚性球100的速度方向为水平方向时，驱动装置200释放刚性球100，此时刚性球100的速度达到试验规范里要求的冲击速度，刚性球100继续转动，并撞击护膝板500。

需要说明的是：当刚性球100完成冲击护膝板500之后，由驱动装置200对刚性球100进行制动，从而避免试验室安全事故的发生。

三轴加速度传感器400设置在刚性球100以及连接钢板300的质心位置；通过三轴加速度传感器400检测刚性球100撞击护膝板500时，连接钢板300以及刚性球100构成的摆锤的加速度，根据该加速度以及连接钢板300以及刚性球100的重量，可以确定在撞击过程中，连接钢板300以及刚性球100受到的冲击力，进而确定出护膝板500在撞击过程中受到的冲击力。此外，根据加速度还能够确定护膝板500的变形量，具体地可以通过对加速度进行积分运算获得；根据冲击力和变形量确定刚度曲线，并获得护膝板500的刚度。

其中，三轴加速度传感器400可以检测三个方向的加速度，三个方向具体可以为刚性球100摆动运动的径向方向、刚性球100的速度方向、垂直于径向方向与速度方向的第三方向，以更精确地获取刚性球100的运动情况。

本实施中，在连接钢板300上还可以设置压力传感器，通过压力传感器直接测量刚度测试装置在撞击过程中受到的冲击力。

本实施例提供的护膝板500的刚度测试装置，通过驱动装置200驱动连接钢板300转动，通过连接钢板300带动刚性球100一起转动至预设位置之后，驱动装置200停止驱动，刚性球100继续运动并撞击护膝板500，实现对碰撞过程的模拟；并通过三轴加速度传感器400检测连接钢板300以及刚性球100的加速度，以根据检测的刚性球100撞击护膝板500时的加速度确定护膝板500的变形量以及受到的冲击力，进而确定出护膝板500的刚度。本护膝板500的刚度测试装置结构简单，便于制造，成本低廉，操作方便，并且可重复使用，从而使得膝部碰撞试验较低廉。

进一步地，刚性球100通过支撑组件110设置在连接钢板300上。

具体地，支撑组件110可以为杆状结构，支撑组件110的首端可以与连接钢板300连接，支撑组件110的尾端具有与刚性球100适配的安装面，安装面用于和刚性球100固定连接。

较佳地，支撑组件110包括第一支撑杆及第二支撑杆，第一支撑杆与第二支撑杆的首端均与连接钢板300连接，第一支撑杆与第二支撑杆的尾端均与刚性球100连接；并且，第一支撑杆与第二支撑杆之间具有预设夹角，以使第一支撑杆、第二支撑杆与连接钢板300之间围成缓冲空腔。通过缓冲空腔缓冲刚性球100传递给连接钢板300的震动，从而有助于保证三轴加速度传感器400测量的精确性。

进一步地，护膝板500上具有用于与刚性球100接触的碰撞区域，碰撞区域设置有触发接触贴片600。其中，触发接触贴片600位于与刚性球100最先接触的位置。

具体地，触发接触贴片600与高速摄像装置以及三轴加速度传感器400连接，以在刚性球100接触触发接触贴片600时，启动高速摄像装置进行图像采集，此外，还将刚性球100接触触发接触贴片600的时刻作为高速摄像及加速度曲线的零时刻。其中，还可以在刚性球100接触触发接触贴片600时，启动三轴加速度传感器400开始测量加速度；或者三轴加速度传感器400在整个膝部碰撞试验过程中实时测量加速度，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

进一步地，驱动装置200包括电机，电机连接有转轴，转轴与连接钢板300连接，以使电机通过驱动转轴旋转，进而带动连接钢板300转动。

具体地，转轴与连接钢板300固定设置；转轴可以通过联轴器与电机的输出轴连接；或者在电机的输出轴上设置第一齿轮，在转轴上设置第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合。转轴的两端可以分别设置有电机，两个电机共同驱动转轴带动连接钢板300转动。

进一步地，驱动装置200包括液压缸，液压缸通过传动组件与转轴连接，转轴与连接钢板300连接，以使液压缸通过传动组件带动连接钢板300转动。

具体地，传动组件可以包括：第一连杆和第二连杆，液压缸的活塞杆和第一连杆铰接，第一连杆和第二连杆铰接，第二连杆和转轴固定连接，第一连杆具有第一预设长度，第二连杆具有第二预设长度，通过第一连杆和第二连杆将液压缸的活塞杆的伸缩运动转换为转轴的旋转运动。

其中，本实施例对于第一预设长度和第二预设长度的值不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够实现其将液压缸的伸缩运动转换为转轴的旋转运动的功能即可。

此外，可以根据实际需要对刚度测试装置的重量进行设置。本实施例通的刚度测试装置还有利于仿真对标分析，因为无试验费用故可以开展多次试验，同时有利于修正调整护膝板的刚度设计规范。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种护膝板的刚度测试装置，其特征在于，包括：刚性球，其设置在连接钢板上，用于撞击护膝板；三轴加速度传感器，其设置在所述连接钢板上，用于检测所述连接钢板及刚性球的加速度；和驱动装置，其与所述连接钢板连接；其中，所述驱动装置用于驱动所述连接钢板转动，通过所述连接钢板带动所述刚性球转动至预设位置之后，所述驱动装置停止驱动，所述刚性球继续运动并撞击所述护膝板。

2.根据权利要求1所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述刚性球通过支撑组件设置在所述连接钢板上。

3.根据权利要求2所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述支撑组件包括第一支撑杆及第二支撑杆，所述第一支撑杆与第二支撑杆的首端均与所述连接钢板连接，所述第一支撑杆与第二支撑杆的尾端均与所述刚性球连接。

4.根据权利要求3所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述第一支撑杆与第二支撑杆之间具有预设夹角，以使所述第一支撑杆、第二支撑杆与连接钢板之间围成缓冲空腔。

5.根据权利要求1所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述护膝板上具有用于与所述刚性球接触的碰撞区域，所述碰撞区域设置有触发接触贴片。

6.根据权利要求5所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述触发接触贴片分别与高速摄像装置以及三轴加速度传感器连接，以在所述刚性球接触所述触发接触贴片时，启动所述高速摄像装置进行图像采集。

7.根据权利要求1所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机，所述电机连接有转轴，所述转轴与所述连接钢板连接，以使所述电机通过驱动转轴旋转，进而带动所述连接钢板转动。

8.根据权利要求1所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述驱动装置包括液压缸，所述液压缸通过传动组件与转轴连接，所述转轴与所述连接钢板连接，以使所述液压缸通过所述传动组件带动所述连接钢板转动。

9.根据权利要求8所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述传动组件包括：第一连杆和第二连杆，所述液压缸的活塞杆与所述第一连杆铰接，所述第一连杆与第二连杆铰接，所述第二连杆与所述转轴固定连接，以通过所述第一连杆和第二连杆将所述液压缸的活塞杆的伸缩运动转换为转轴的旋转运动。

10.根据权利要求1所述的护膝板的刚度测试装置，其特征在于，所述三轴加速度传感器设置在所述连接钢板及刚性球的质心位置。