专利名称：汽车碰撞用假人髋关节标定系统及方法
技术领域：
本发明 涉及属于汽车安全检侧技术领域，特别涉及用于汽车被动安全试验的一种汽车碰撞用假人髋关节标定系统及方法，利用该发明确认假人的髋关节的性能满足标准要求。
背景技术：
汽车碰撞试验属于汽车被动安全的研究范畴，其目的主要是检验碰撞过程中车辆对乘员的保护能力。碰撞试验的危险性，使得在试验中不可能使用真人，国外研究机构在根据人体的动力特性及各部位的质量大小等，制造了假人，它可以代替人体用于汽车碰撞试验，模拟真人受到的伤害情况。汽车实车碰撞试验进行之前，由于各种原因导致假人内部的数据可能失准，因而需要对假人进行标定，例如在前碰试验过程中所采用Hybrid III 50%男性假人的标定程序按照CFR 572中的E部分规定和ECE R94附件10规定；HybridIII 5%女性假人的标定程序按照CFR 572中的部分规定；另外，中国新车评价规程(C-NCAP)规定假人标定试验频次为每2次碰撞试验后，应进行重新标定，如果假人某一部位伤害指标在试验中达到或超出规定的低性能限值，该部位也应进行重新标定。以保证在试验中，假人能够尽可能准确的模拟碰撞过程中真人的受伤情况，进而对汽车的安全性提供数据支持，假人经过标定通过后可以重复使用。2010年，我国的汽车产量位居世界第一，达到1800万辆，因此中国也加大对汽车碰撞性能的研究力度，已建立多个碰撞试验室，并进行大量的整车碰撞试验，初步积累了一定的试验经验。由于目前试验假人和标定设备大多从国外进口，成本高、通用性差、使用不方便，目前国内对假人的测试以及使用研究就进行很少，迫切需要对假人的标定设备进行自主研发。现有的一些假人髋关节标定台传感器多，计算复杂容易引起误差，同时造价和维护成本高昂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的假人髋关节标定台传感器多、计算复杂且易引起误差，同时造价和维护成本高昂的问题，本发明提供了一种汽车碰撞用假人髋关节标定系统及方法。所述技术方案如下—方面，提供了一种汽车碰撞用假人髋关节标定系统，包括一台架，所述台架上设有假人髋关节固定装置，假人髋关节通过所述假人髋关节固定装置固定于所述台架上，所述系统还包括摇臂，其一端伸入假人的大腿孔并与假人的髋关节固定连接；力传感器，与所述摇臂活动连接；摇臂抬升装置，与所述力传感器连接，用于对所述摇臂施加抬升作用力；
数据处理器，接收所述力传感器所采集的信息，其运行有比较�？楹捅甓？椋凰霰冉夏？橛糜诮邮账隽Υ衅魉杉募偃索殴亟诘氖芰κ荩⒏菟鲆”厶爸蒙仙木嗬爰扑愠隽睾蜕仙嵌龋儆爰偃索殴亟诒甓ū曜际萁斜冉希凰霰甓？楦菟霰冉夏？榈谋冉辖峁约偃索殴亟谑欠窈细褡龀霰甓煅�。所述假人髋关节固定装置包括支座，与所述台架的上端面可拆卸连接，其上设有假人固定安装板；支撑板，固定于所述支座的上端，且水平伸出所述支座的上端；两螺杆，其一端垂直固定于所述支撑板的外伸板面上，其下端与假人的骨盆固定连接。进一步地，所述台架的一侧面向上延伸形成凸出其上端面的外伸支架，所述外伸支架上设有导轨，所述导轨水平固定于所述外伸支架上，所述支座与所述导轨滑动连接。所述摇臂抬升装置包括升降杆和驱动电机系统，所述升降杆通过一安装板与所述台架竖直固定连接，所述驱动电机系统设置于所述升降杆的下端，用于驱动所述升降杆沿其轴向升降，所述力传感器固定于所述升降杆的上端，所述摇臂在其长度方向上成型一长条形滑槽，所述力传感器上固定一连接件，所述连接件与所述滑槽滑动连接。进一步地，所述连接件上成型有U型连接槽，所述摇臂设置于U型连接槽中，所述摇臂与所述连接件之间通过一固定于所述连接槽槽壁上的销轴连接，所述销轴贯穿所述摇臂上的滑槽，并与所述滑槽滑动连接。所述的假人髋关节为Hybrid III 50%男性假人髋关节或Hybrid III 5%女性假人髋关节。另一方面，本发明还提供了一种汽车碰撞用假人髋关节标定方法，所述标定方法包括如下步骤步骤一，将假人髋关节固定于台架上，通过一摇臂伸入假人的大腿孔与假人髋关节连接；步骤二，抬升摇臂，并测定抬升角度下的作用于摇臂上的力，根据摇臂抬升装置上升的距离计算出力矩和上升的角度大�。徊街枞谕忍嵌认拢冉纤饧偃索殴亟谑芰κ萦爰偃索殴亟诒甓ū曜际荩徊街杷模荼冉辖峁运怊殴亟谧鞒霰甓ㄅ卸�。所述步骤四中对所测髋关节作出标定判断，其具体是若所测假人髋关节受力数据在假人髋关节标定标准数据范围内，判断假人髋关节合格；若所测假人髋关节受力数据不在假人髋关节标定标准数据范围，需对假人髋关节作出检查修复。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是本发明只通过一个单轴向的力传感器，通过摇臂抬升装置可以改变摇臂的作用角度，可多角度对假人髋关节进行标定，有效减少了传感器数量，将所测数据资料与标定标准数据进行比较，其计算简单，减小试验结果的误差，同时造价和维护成本低。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为假人髋关节标定台整体台架结构示意图。图2为假人髋关节标定台固定背板装置结构示意图。图3为假人髋关节升降装置结构示意图。图中I-台架，11-外伸支架，12-导轨；2-假人髋关节固定装置，21-支座，22-支撑板，23-螺杆，24-固定安装板，25-固定板；3-摇臂，31-滑槽；4-力传感器；5-摇臂抬升装置，51-升降杆，52-驱动电机系统，53-安装板；6-假人髋关节；7-连接件，71-连接槽，72-销轴。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。如图I所示，本发明提供了一种汽车碰撞用假人髋关节标定系统，包括一台架I、假人髋关节固定装置2、摇臂3、力传感器4、摇臂抬升装置5及数据处理器，假人髋关节6通过所述假人髋关节固定装置2固定于台架I上，摇臂的一端伸入假人的大腿孔并与假人的髋关节固定连接；力传感器4与摇臂3通过一连接件7活动连接；摇臂抬升装置5与力传感器4连接，用于对摇臂3施加抬升作用力；数据处理器，接收力传感器4所采集的信息，其内运行有比较�？楹捅甓？椋籺匕较�？橛糜诮Υ衅魉杉募偃索殴亟�6的受力数据与假人髋关节标定标准数据进行比较；标定�？楦荼冉夏？榈谋冉鲜荻约偃索殴亟�6做出标定。 如图2所示，假人髋关节固定装置2包括支座21、支撑板22和两螺杆23，台架I的一侧面向上延伸形成凸出其上端面的外伸支架11，外伸支架11上设有导轨12，导轨12水平固定于外伸支架11上，支座21与台架I的导轨12滑动连接，支座的侧面上固定有用于固定假人的固定安装板24 ;支撑板22固定于支座21的上端，且水平伸出支座21的上端；两螺杆23的一端垂直固定于支撑板22的外伸板面上，其下端与假人的骨盆固定连接。如图3所示，摇臂抬升装置5包括升降杆51和驱动电机系统52，升降杆51通过一安装板53与台架I竖直固定连接，驱动电机系统52设置于升降杆51的下端，用于驱动升降杆51沿其轴向升降，力传感器4固定于升降杆51的上端，摇臂3在其长度方向上成型一长条形滑槽31，连接件7的下端固定于力传感器4上。其中的连接件7上成型有U型连接槽71，摇臂3设置于U型连接槽71中，摇臂3与连接件7之间通过一固定于连接槽71槽壁上的销轴72连接，销轴72贯穿摇臂3上的滑槽31，并与滑槽31滑动连接，当升降杆51在驱动电机系统52的驱动下沿轴向升降时，销轴在滑槽中滑动并带动摇臂3改变角度，进而实现对假人的作用力调整。本发明所用的假人髋关节6为Hybrid III 50%男性假人髋关节或Hybrid III 5%女性假人髋关节。本发明还提供了一种汽车碰撞用假人髋关节标定方法，标定方法包括如下步骤步骤一，将假人髋关节6固定于台架上，通过一摇臂伸入假人的大腿孔与假人髋关节6连接； 步骤二，抬升摇臂，并测定抬升角度下的作用于摇臂上的力；步骤三，比较所测假人髋关节受力数据与假人髋关节标定标准数据；步骤四，根据比较结果对所测髋关节作出标定判断。所述步骤四中对所测髋关节作出标定判断，其具体是若所测假人髋关节受力数据在假人髋关节标定标准数据范围内，判断假人髋关节合格；若所测假人髋关节受力数据不在假人髋关节标定标准数据范围，需对假人髋关节进行检查修复。假人的标定标准数据要求如下对于Hybrid III 50%男性假人A.在摇臂受到的力矩为203Nm时，摇臂的角度应该在10° -50°范围内。B 在摇臂的角度为30°时，摇臂上受到的力矩应小于95Nm。对于Hybrid III 5%女性假人A.在摇臂受到的力矩为55Nm时，摇臂的角度应该在40° -50°范围内。B 在摇臂的角度为30°时，摇臂上受到的力矩应小于43Nm。标定过程如下所述首先将Hybrid 11150%男性假人固定背板安装在台架I上,然后将假人髋关节6固定在固定安装板24上(如果标定Hybrid III 5%女性假人时，由于两者尺寸不同需将固定固定安装板换成固定Hybrid III 5%女性假人髋关节的专用固定板)，在安装时将和骨盆连接的两个螺杆23与假人骨盆拧紧，将假人髋关节6后面四个螺栓孔通过螺栓连接到固定安装板24上。固定好后需确保完全松开髋关节内的两个调节大腿松紧度的压紧螺母，否则标定过程中极易对髋关节造成损坏，将装有力传感器4的升降杆51和带有滑糟31的摇臂3连接，然后将摇臂3和待标定的假人大腿连接，连接方法是将摇臂3一端推入假人大腿孔内，安装过程中可以顺导轨12左右移动髋关节以便可以更好地安装，然后使用大腿连接螺栓将摇臂3和髋关节连接起来并拧紧，提起摇臂3并左右移动髋关节，确保摇臂3的力臂刚好位于摇臂3的中间位置。将固定于支座21上的固定板25通过紧固螺母与导轨12固定连接，使其不能左右移动，连接数据采集系统电源，将标定中所用到的力传感器所采集的信息输入到数据处理器6中。通过与标定要求的标准数据进行对比，对假人髋关节6是否合格做出标定检验。通过左右移动假人髋关节固定装置2，可将摇臂3 —端分别推入假人左右两边大腿孔内，对Ii关节左右两边进行标定检验。本发明不局限于上述实施方式，改变支架的形状、改变髋关节固定背板结构和改变升降杆形状结构的，都是本发明的一种变形，均应认为在本发明保护范围之内。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.ー种汽车碰撞用假人髋关节标定系统，包括一台架(I)，所述台架(I)上设有假人髋关节固定装置(2)，假人髋关节通过所述假人髋关节固定装置(2)固定于所述台架(I)上，其特征在于，所述系统还包括 摇臂(3)，其一端伸入假人的大腿孔并与假人的髋关节固定连接； 力传感器(4)，与所述摇臂(3)活动连接；摇臂抬升装置(5)，与所述カ传感器(4)连接，用于对所述摇臂(3)施加抬升作用力；数据处理器，接收所述力传感器(4)所采集的信息，其内运行有比较�？楹捅甓？椋凰霰冉夏？橛糜诮邮账謦衅魉杉募偃索殴亟诘氖堀荩菟鲆”厶爸蒙仙木嗬爰扑愠隽睾蜕仙嵌龋儆爰偃索殴亟诒甓ū曜际萁斜冉希凰霰甓？楦菟霰冉夏？榈谋冉辖峁约偃索殴亟谑欠窈细褡龀霰甓煅�。
2.根据权利要求I所述的汽车碰撞用假人髋关节标定系统，其特征在干， 所述假人髋关节固定装置(2)包括 支座(21)，与所述台架(I)的上端面可拆卸连接，其上设有假人固定安装板(24)； 支撑板(22)，固定于所述支座(21)的上端，且水平伸出所述支座(21)的上端； 两螺杆(23)，其一端垂直固定于所述支撑板(22)的外伸板面上，其下端与假人的骨盆固定连接。
3.根据权利要求2所述的汽车碰撞用假人髋关节标定系统，其特征在干， 所述台架(I)的ー侧面向上延伸形成凸出其上端面的外伸支架(11)，所述外伸支架(11)上设有导轨(12)，所述导轨(12)水平固定于所述外伸支架(11)上，所述支座(21)与所述导轨(12)滑动连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的汽车碰撞用假人髋关节标定系统，其特征在干， 所述摇臂抬升装置(5)包括升降杆(51)和驱动电机系统(52)，所述升降杆(51)通过一安装板(53)与所述台架(I)竖直固定连接，所述驱动电机系统(52)设置于所述升降杆(51)的下端，用于驱动所述升降杆(51)沿其轴向升降，所述カ传感器(4)固定于所述升降杆(51)的上端，所述摇臂(3)在其长度方向上成型ー长条形滑槽(31)，所述カ传感器(4)上固定ー连接件(7 )，所述连接件(7 )与所述滑槽(31)滑动连接。
5.根据权利要求4所述的汽车碰撞用假人髋关节标定系统，其特征在干， 所述连接件(7)上成型有U型连接槽(71)，所述摇臂(3)设置于U型连接槽(71)中，所述摇臂(3)与所述连接件(7)之间通过一固定于所述连接槽(71)槽壁上的销轴(72)连接，所述销轴(72)贯穿所述摇臂(3)上的滑槽(31)，并与所述滑槽(31)滑动连接。
6.根据权利要求1-3或5任一所述的汽车碰撞用假人髋关节标定系统，其特征在干， 所述的假人髋关节为Hybrid III 50%男性假人髋关节或Hybrid III 5%女性假人髋关节。
7.ー种汽车碰撞用假人髋关节标定方法，其特征在于，所述标定方法包括如下步骤 步骤一，将假人髋关节固定于台架上，通过ー摇臂伸入假人的大腿孔与假人髋关节连接； 步骤ニ，抬升摇臂，并测定抬升角度下的作用于摇臂上的力； 步骤三，在同等抬升角度下，比较所测假人髋关节受力数据与假人髋关节标定标准数据；步骤四，根据比较结果对所测髋关节作出标定判断。
8.根据权利要求7所述的汽车碰撞用假人髋关节标定方法，其特征在干， 所述步骤四中对所测髋关节作出标定判断，其具体是 若所测假人髋关节受カ数据落入假人髋关节标定标准数据范围内，判断假人髋关节合格； 若所测假人髋关节受カ数据超出假人髋关节标定标准数据范围，需对假人髋关节作出标定。
全文摘要
本发明公开了一种汽车碰撞用假人髋关节标定系统及方法，属于汽车安全检测领域。所述装置包括一台架，台架上设有假人髋关节固定装置，假人髋关节通过所述假人髋关节固定装置固定于台架上，系统还包括摇臂、力传感器、摇臂抬升装置和数据处理器，摇臂的一端伸入假人的大腿孔并与假人的髋关节固定连接，力传感器与摇臂活动连接；摇臂抬升装置与所述力传感器连接，用于对摇臂施加抬升作用力，通过数据处理器中的比较模块将力传感器所采集的假人髋关节的受力数据与标定标准数据进行比较，然后通过标定�？槎运饧偃索殴亟谧龀霰甓�。本发明解决了现有的假人髋关节标定台传感器多、计算复杂且易引起误差，同时造价和维护成本高昂的问题。
文档编号G01M7/08GK102661841SQ20121015973
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者曹辰, 沈光勇, 王鹏翔, 谷先广, 赵友梅 申请人:奇瑞汽车股份有限公司
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