汽車安全氣囊反作用力測試裝置的製作方法

2023-10-08 03:49:49

專利名稱：汽車安全氣囊反作用力測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車安全氣囊的試驗裝置。更確切地說，本實用新型涉及一種測試汽車安全氣囊靜態展開時反作用力變化情況的試驗裝置。
背景技術：
隨著汽車數量的激增和車速的提高，交通事故變得頻繁和嚴重，汽車的安全性日益被人們所重視。安全氣囊是補充約束系統與三點式安全帶配套使用的安全系統。作用是減少撞車帶來的巨大慣性力對司乘人員造成的二次碰撞傷害，緩和司乘人員受到的衝擊並吸收碰撞能量，保護司乘人員安全。汽車安全氣囊又分為DAB、PAB、SAB、PAS、CAB、ECU等種類。汽車安全氣囊一般包括傳感器(sensor)、電控單元(E⑶)、氣體發生器·(inflator)、氣囊袋(bag)與支架等。當汽車的碰撞傳感器受到的衝量超過規定值時，電控單元向氣體發生器發出一個觸發脈衝，觸發發生器中的雷管，雷管爆炸擊穿氣體發器的燃料盒，將固體燃料點燃並產生高溫、高壓氣體(氮氣)，氣體快速地通過過濾器過濾冷卻後衝入氣囊袋。氣囊袋在20 50ms內膨脹達到最大容積，與安全帶配合保護車內司乘人員安全。根據GB/T19949. 2 一 2005/IS012097-2:1996，採用汽車安全氣囊靜態展開試驗和
壓力容器試驗測試來對汽車安全氣囊氣體發生器的性能、氣囊袋的展開性能以及汽車安全氣囊的機械機構分別進行測試，然後通過相關實驗數據及汽車安全氣囊各部分性能評估汽車安全氣囊的綜合性能。綜合以上兩種實驗的目的及優缺點，提出了汽車安全氣囊反作用力實驗。該實驗是基於考慮汽車安全氣囊靜態展開時，通過其向後作用的效果來反映其向前充氣的特性的原理，通過力傳感器直接測量汽車安全氣囊靜態展開的反作用力，來評估汽車安全氣囊的各項性能。相比汽車安全氣囊靜態展開試驗存在著人為因素的影響，及壓力容器試驗測試中由於壓力容器的差異，不同設備做出的結果很難用同一標準判定，此方法真實客觀，提高了檢驗效率、降低檢驗成本、減少檢驗誤判。由於國內現有實驗設備的限制，汽車安全氣囊的作用力實驗大多採用專用實驗設備或臨時搭建的實驗平臺來完成實驗，試驗成本高昂、過程繁瑣，試驗精度差，不能應付種類繁多的安全氣囊測試任務。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是克服了現有技術存在試驗成本高昂、過程繁瑣、試驗精度差與不能應付種類繁多的汽車安全氣囊測試任務的問題，提供了一種汽車安全氣囊反作用力測試裝置。為解決上述技術問題，本實用新型是採用如下技術方案實現的所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置由機械部分與控制部分組成。所述的機械部分由通用基架和專用安裝定位架組成。所述的通用基架包括左側支撐架、左側鎖緊盤、氣囊約束板、旋轉支架、4根結構相同的支撐柱、右側鎖緊盤、蝸輪、右側支撐架、蝸杆和蝸杆軸承座。旋轉支架上的左旋轉軸與右旋轉軸採用滾動軸承安裝在左側支撐架與右側支撐架上為轉動連接，旋轉支架的左旋轉軸與右旋轉軸上套裝有左側鎖緊盤與右側鎖緊盤，右側鎖緊盤的右側安裝的蝸輪與安裝在右側支撐架上的蝸杆嚙合連接，蝸杆的一端加工成便於裝卸旋轉扳手的四方體或六方體，左側鎖緊盤和右側鎖緊盤通過鍵安裝在旋轉支架的左旋轉軸與右旋轉軸上，採用螺母將左旋轉軸上的左側鎖緊盤與右旋轉軸上的右側鎖緊盤以及蝸輪固定在旋轉支架的左旋轉軸與右旋轉軸上，採用螺釘將通用基架中的左側鎖緊盤與右側鎖緊盤固定在左側支撐架和右側支撐架上，4個結構相同的支撐柱的下端和左側支撐架與右側支撐架的頂端面螺紋連接，4個結構相同的支撐柱的上端和氣囊約束板螺栓連接；專用安裝定位架安裝在旋轉支架上。技術方案中所述的旋轉支架是採用方形鋼管焊接加工成U字形的框架式結構件，即旋轉支架是由左旋轉支架壁、右旋轉支架壁與旋轉支架底構成，左旋轉支架壁與右旋轉支架壁相互平行對稱地安裝在旋轉支架底的兩端並和旋轉支架底垂直，旋轉支架的左旋轉支架壁的左側面上與右旋轉支架壁的右側面上安裝有和左右側面垂直的左旋轉軸與右旋轉軸，旋轉支架的左旋轉軸與右旋轉軸上加工有鍵槽，並採用螺釘將左旋轉軸與右旋轉軸安裝在旋轉支架中的左旋轉支架壁與右旋轉支架壁上為固定連接，左旋轉軸與右旋轉軸的迴轉軸線在同一軸線上，旋轉支架的旋轉支架底面上設置了鋼板。技術方案中所述的旋轉支架上安裝有力傳感器，力傳感器在旋轉支架中的旋轉支架底上為單點上布置力傳感器的布局、三點上布置力傳感器的水平布局、四點上布置力傳感器的水平布局以及在旋轉支架中的旋轉支架底上與安裝在旋轉支架底上的附加支撐架上布置力傳感器的空間布局。技術方案中所述的左側鎖緊盤和右側鎖緊盤為結構相同的盤式結構件，左側鎖緊盤和右側鎖緊盤皆由一個法蘭盤與一個圓環體連成一體，法蘭盤的周邊對稱地設置有2條同圓心的長圓弧通孔，法蘭盤的中心處設置有中心通孔；圓環體與法蘭盤的迴轉軸線共線，圓環體的內孔直徑與法蘭盤的中心通孔直徑相等，圓環體的內孔與法蘭盤的中心通孔內沿軸向設置有鍵槽。與現有技術相比本實用新型的有益效果是I.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置可以完成汽車安全氣囊靜態展開反作用力實驗，並通過數據全程記錄汽車安全氣囊靜態展開時反作用力的變化情況。可廣泛應用於汽車安全氣囊綜合設計和性能測試，並同時能為汽車車身骨架，座椅，儀錶板等提供重要的設計參數。2.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置可以完成對不同種類和不同實驗要求的汽車安全氣囊進行測試，具有良好的通用性，節約了試驗成本，提高了實驗的仿真性。3.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的機械部分分為通用基架和專用安裝定位架。使汽車安全氣囊夾具同時具有通用性和專用性。4.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的通用基架的主體是旋轉支架，可以調整角度並鎖緊。旋轉機構採用蝸輪蝸杆原理，並輔以旋轉定位盤進行夾緊。提高了整個汽車安全氣囊反作用力測試裝置的穩定性，降低衝擊力產生的誤差，使傳感器可以穩定的測試汽車安全氣囊靜態展開的反作用力。5.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的通用基架上設有不同的傳感器安裝點，可根據實驗要求採用不同的力傳感器和不同的傳感器布局，增加實驗的靈活性，滿足不同的實驗要求和方法。6.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的左右旋轉支撐架上安裝有支撐柱，用以安裝氣囊約束板。約束板與緩衝蓋板的組合用來模仿真實環境對汽車安全氣囊展開的約束，提高實驗精度，增強實驗的仿真性。7.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置採用高速同步數據採集卡 作為數據採集處理部分的核心來完成對安全氣囊靜態展開反作用力的同步採集，大大提高裝置的採樣速度和精度，縮短了開發時間，降低了開發成本，提高了測試系統的可靠性。8.本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置可與高速攝像設備型連接，使整個汽車安全氣囊反作用力測試裝置具有圖像採集分析功能，可與傳感器採集的數據進行對比分析，增強裝置的實用性。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明圖I為本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置結構組成的軸側投影圖；圖2為本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中通用基架結構組成的軸側投影圖；圖3為本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置結構組成的主視圖上的剖視圖；圖4為本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中通用支架結構組成的左視圖；圖5為本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置上力傳感器空間布局的軸側投影圖圖6為本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的控制部分結構原理示意框圖；圖中1.汽車安全氣囊，2.專用安裝定位架，3.通用基架；4.左側支撐架，5.左側鎖緊盤，6.氣囊約束板，7.旋轉支架，8.支撐柱，9.右側鎖緊盤，10.蝸輪，11.右側支撐架，
12.蝸杆，13.蝸杆軸承座，14.附加支撐架，15.力傳感器；
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細的描述參閱

圖1，本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置由機械部分與控制部分組成。所述的機械部分由通用基架3和專用安裝定位架2組成。汽車安全氣囊反作用力測試裝置具有通用性和專用性。[0033]所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的通用基架3的主體是旋轉支架7，可以調整角度並鎖緊。旋轉支架7上設置有力傳感器15和汽車安全氣囊I的專用安裝定位架2的安裝位置，可根據不同類型的汽車安全氣囊I和實驗要求做相應的調整。專用安裝定位架2是根據汽車安全氣囊I的型號和安裝方法，製作的專用固定安裝架。專用安裝定位架2通過力傳感器15與通用支架3相連。當汽車安全氣囊I展開時，反作用力通過專用安裝定位架2傳遞到力傳感器15上。使汽車安全氣囊反作用力測試裝置同時具有通用性和專用性，節約了試驗成本，提高了實驗測試的仿真性。參閱圖2與圖3，本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置的機械部分中的通用基架3包括左側支撐架4、左側鎖緊盤5、氣囊約束板6、旋轉支架7、4根結構相同的支撐柱8、右側鎖緊盤9、蝸輪10、右側支撐架11、蝸杆12和蝸杆軸承座13。所述的通用基架3中的旋轉支架7是採用方形鋼管加工(焊接)而成的U字形的框架結構件，即旋轉支架7是由左旋轉支架壁、右旋轉支架壁與旋轉支架底構成，左旋轉支架壁與右旋轉支架壁相互平行對稱地安裝在旋轉支架底的兩端並和旋轉支架底垂直，左旋轉·支架壁與右旋轉支架壁的橫向對稱面和旋轉支架底的縱向對稱面共面，之所以採用方形鋼管目的是在保證通用基架3整體強度的情況下減輕其重量。旋轉支架7的左旋轉支架壁的左側面上與右旋轉支架壁的右側面上安裝有和左右側面垂直的左旋轉軸與右旋轉軸，並通過螺釘將兩側的旋轉軸安裝在旋轉支架7中的左旋轉支架壁與右旋轉支架壁上為固定連接，左旋轉軸與右旋轉軸保證在同一軸線上。旋轉支架7中的旋轉支架底面上為了安裝力傳感器15增加鋼板，方便對其進行精加工，加強整個通用基架3的精度。所述的通用基架3可以調整角度並且鎖緊。旋轉支架7上的左旋轉軸與右旋轉軸採用滾動軸承安裝在左側支撐架4和右側支撐架11上為轉動連接。左側支撐架4和右側支撐架11通過螺釘固定在穩定的試驗檯面上。通用基架3採用蝸輪蝸杆和蝸輪蝸杆傳動不可逆原理實現對旋轉支架7的旋轉角度調整及自鎖。蝸杆13 —端(左端)加工成方頭(即四方體或六方體)，便於裝卸旋轉扳手。旋轉支架7的處於左側支撐架4和右側支撐架11外側的左旋轉軸與右旋轉軸上套裝有左側鎖緊盤5和右側鎖緊盤9，旋轉支架7的左旋轉軸與右旋轉軸上加工鍵槽，左側鎖緊盤5和右側鎖緊盤9通過鍵定位在旋轉支架7的左旋轉軸與右旋轉軸上，右側鎖緊盤9的右側安裝有蝸輪10，蝸輪10與通過蝸杆軸承座13安裝在右側支撐架11上的蝸杆12相嚙合實現旋轉支架7的角度調整，然後通過螺母將左旋轉軸與右旋轉軸上的左側鎖緊盤5與右側鎖緊盤9以及蝸輪10 —起固定在旋轉支架7的左旋轉軸與右旋轉軸上。再採用螺釘將旋轉支架7上的左側鎖緊盤5與右側鎖緊盤9固定在左側支撐架4和右側支撐架11上實現旋轉支架7的整體緊固，目的是消除蝸輪蝸杆之間存在的齒隙，增加汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的旋轉支架7的穩定性。左側鎖緊盤4上刻有刻度，便於精確地控制旋轉角度。左側鎖緊盤5和右側鎖緊盤9為結構相同的盤式結構件，左側鎖緊盤5和右側鎖緊盤9皆由一個法蘭盤與一個圓環體連成一體。法蘭盤的周邊對稱地設置有2條同圓心的長圓弧通孔，法蘭盤的中心處設置有中心通孔；圓環體與法蘭盤的迴轉軸線共線，圓環體的內孔直徑與法蘭盤的中心通孔直徑相等，圓環體的內孔與法蘭盤的中心通孔壁上沿軸向設置有鍵槽。所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的通用基架3上的力傳感器15的數量、布局和型號可根據實驗要求變化，例如可適用一維拉壓力傳感器、二維拉壓力傳感器或三維拉壓力傳感器等。參閱圖2和圖5，在汽車安全氣囊I靜態展開反作用力試驗中，力傳感器15的布局尤為重要。不同汽車安全氣囊I對採力點要求也不同。為適應實驗要求，旋轉支架7上設置了不同的力傳感器15的安裝點，根據實驗要求和力傳感器15的不同，進行簡單的改造或調整，就能適應實驗的要求。例如可實現單點上布置力傳感器15的布局、三點上布置力傳感器15的水平布局，四點上布置力傳感器15的水平布局以及空間布局等。如圖2所示，汽車安全氣囊反作用力測試裝置採用的力傳感器15四點平面布局；如圖5所示，汽車安全氣囊反作用力測試裝置採用的力傳感器的空間布局，即在旋轉支架7中的旋轉支架底上加裝規定高度的附加支撐架14與旋轉支架7中的旋轉支架底上安裝力傳感器15。所述的汽車安全氣囊展開的反作用力為三維力。而不同汽車安全氣囊I實驗對反作用力的測試要求不同，例如有些實驗要求測試反作用力的法向力，有些則要求測試反作用力三個方向的分力。則在通用基架3上設置有不同的安裝位置用來與專用安裝定位架2 和力傳感器15組合安裝來滿足不同的實驗要求。通用基架3與專用安裝定位架2的安裝形式主要分為以下三種第一種為導向軸安裝，採用導向軸安裝專用安裝定位架2、力傳感器15和通用基架3，並通過螺紋固定。當採用單導向軸中心定位結構時，導向軸上設置滑動鍵，對專用安裝定位架2的Z軸旋轉方向進行約束；第二種是組合定位塊安裝，將力傳感器15通過螺釘固定在通用基架3上，專用安裝定位架2置於力傳感器15上，通過在通用基架3上設置定位塊，模擬固定框架將專用安裝定位架2固定在力傳感器上15 ;第三種是直接通過力傳感器上15中的螺紋結構將通用基架3和專用安裝定位架2連接到一起。為保證汽車安全氣囊反作用力測試裝置的通用性和專用性，提高實驗的仿真性。實驗前，根據不同汽車安全氣囊I的機械結構、實驗要求、力傳感器15的機械結構以及力傳感器15在旋轉支架7上的布局，設計專用安裝定位架2以適應汽車安全氣囊I安裝和夾緊。通過力傳感器15和通用基架3上的安裝位置，將專用安裝定位架2和通用基架3組合到一起，調整旋轉支架7的角度，使汽車安全氣囊I上表面保持水平，就完成了汽車安全氣囊I的定位安裝。當汽車安全氣囊I展開時，反作用力通過專用安裝定位架2傳遞到力傳感器15上。圖I表示了其中一種專用安裝定位架2和通用基架3的安裝實例。所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置中的左側支撐架4和右側支撐架11上的4個支撐柱8用來對氣囊約束板6進行安裝定位。氣囊約束板6上加工有長條通孔，使氣囊約束板6可沿X方向運動，保證氣囊約束板6與汽車安全氣囊I上表面相對應。氣囊約束板6用來對氣囊袋的展開形狀進行約束，模仿汽車儀錶板，座椅等對氣囊袋展開的影響。參見圖6，本實用新型所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置的控制部分主要由工控機、多通道同步數據採集卡、信號調理模塊、力傳感器、高速攝像機及應用軟體組成。所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置的控制部分採用高速同步數據採集卡作為數據採集處理部分的核心。開始試驗，啟動汽車安全氣囊1，汽車安全氣囊I靜態展開時的反作用力通過專用安裝定位架2傳遞到力傳感器15上，力傳感器15產生的模擬信號傳送到信號調理模塊中，信號調理模塊將完成信號放大、濾波等，信號調理模塊將採集的信號轉換成多通道同步數據採集卡能夠識別的標準信號並傳送到多通道同步數據採集卡中。多通道同步數據採集卡同時將多個標準信號轉換成數字量並傳遞到工控機中進行分析處理，並自動保存數據及生成實驗報告。所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置可與高速攝像機連接，開始試驗時，高速攝像機完成對汽車安全氣囊I靜態展開整個過程的圖像採集，並傳送到工控機中進行圖像處理分析。使汽車安全氣囊反作用力測試裝置具有同時完成汽車安全氣囊I靜態展開試驗和汽車安全氣囊I靜態展開反作用力試驗的功能。·
權利要求1.一種汽車安全氣囊反作用力測試裝置，包括機械部分，其特徵在於，所述的機械部分由通用基架(3)和專用安裝定位架(2)組成； 所述的通用基架(3)包括左側支撐架(4)、左側鎖緊盤(5)、氣囊約束板(6)、旋轉支架(7)、4根結構相同的支撐柱(8)、右側鎖緊盤(9)、蝸輪(10)、右側支撐架(11)、蝸杆(12)和蝸杆軸承座(13)； 旋轉支架(7)上的左旋轉軸與右旋轉軸採用滾動軸承安裝在左側支撐架(4)與右側支撐架(11)上為轉動連接，旋轉支架(7)的左旋轉軸與右旋轉軸上套裝有左側鎖緊盤(5)與右側鎖緊盤(9)，右側鎖緊盤(9)的右側安裝的蝸輪(10)與安裝在右側支撐架(11)上的蝸杆(12)嚙合連接，蝸杆(12)的一端加工成便於裝卸旋轉扳手的四方體或六方體，左側鎖緊盤(5 )和右側鎖緊盤(9 )通過鍵安裝在旋轉支架(7 )的左旋轉軸與右旋轉軸上，採用螺母將左旋轉軸上的左側鎖緊盤(5)與右旋轉軸上的右側鎖緊盤(9)以及蝸輪(10)固定在旋轉支架(7)的左旋轉軸與右旋轉軸上，採用螺釘將通用基架(3)中的左側鎖緊盤(5)與右側鎖緊盤(9)固定在左側支撐架(4)和右側支撐架(11)上，4個結構相同的支撐柱(8)的下端和左側支撐架(4)與右側支撐架(11)的頂端面螺紋連接，4個結構相同的支撐柱(8)的上端和氣囊約束板(6)螺栓連接；專用安裝定位架(2)安裝在旋轉支架(7)上。
2.按照權利要求I所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置，其特徵在於，所述的旋轉支架(7)是採用方形鋼管焊接加工成U字形的框架式結構件，即旋轉支架(7)是由左旋轉支架壁、右旋轉支架壁與旋轉支架底構成，左旋轉支架壁與右旋轉支架壁相互平行對稱地安裝在旋轉支架底的兩端並和旋轉支架底垂直，旋轉支架(7)的左旋轉支架壁的左側面上與右旋轉支架壁的右側面上安裝有和左右側面垂直的左旋轉軸與右旋轉軸，旋轉支架(7)的左旋轉軸與右旋轉軸上加工有鍵槽，並採用螺釘將左旋轉軸與右旋轉軸安裝在旋轉支架(7)中的左旋轉支架壁與右旋轉支架壁上為固定連接，左旋轉軸與右旋轉軸的迴轉軸線在同一軸線上，旋轉支架(7)的旋轉支架底面上設置了鋼板。
3.按照權利要求2所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置，其特徵在於，所述的旋轉支架(7)上安裝有力傳感器(15)，力傳感器(15)在旋轉支架(7)中的旋轉支架底上為單點上布置力傳感器(15)的布局、三點上布置力傳感器(15)的水平布局、四點上布置力傳感器(15)的水平布局以及在旋轉支架(7 )中的旋轉支架底上與安裝在旋轉支架底上的附加支撐架(37)上布置力傳感器(15)的空間布局。
4.按照權利要求I所述的汽車安全氣囊反作用力測試裝置，其特徵在於，所述的左側鎖緊盤(5)和右側鎖緊盤(9)為結構相同的盤式結構件，左側鎖緊盤(5)和右側鎖緊盤(9)皆由一個法蘭盤與一個圓環體連成一體，法蘭盤的周邊對稱地設置有2條同圓心的長圓弧通孔，法蘭盤的中心處設置有中心通孔；圓環體與法蘭盤的迴轉軸線共線，圓環體的內孔直徑與法蘭盤的中心通孔直徑相等，圓環體的內孔與法蘭盤的中心通孔內沿軸向設置有鍵槽。
專利摘要本實用新型公開了汽車安全氣囊反作用力測試裝置，包括機械部分，其由通用基架和專用安裝定位架組成。通用基架包括左側支撐架、旋轉支架、支撐柱、蝸輪、右側支撐架、蝸杆和蝸杆軸承座。旋轉支架安裝在左側支撐架與右側支撐架上為轉動連接，左側鎖緊盤與右側鎖緊盤套裝在旋轉支架的左旋轉軸與右旋轉軸上鍵連接，右側鎖緊盤右側安裝的蝸輪與蝸杆嚙合連接，採用螺母將左旋轉軸上的左側鎖緊盤與右旋轉軸上的右側鎖緊盤及蝸輪固定在旋轉支架上，採用螺釘將左側鎖緊盤與右側鎖緊盤固定在左側支撐架和右側支撐架上，4個支撐柱的下端和左側支撐架與右側支撐架的頂端面螺紋連接，4個支撐柱的上端和氣囊約束板螺栓連接。專用安裝定位架安裝在旋轉支架上。
文檔編號G01L5/00GK202710230SQ20122039198
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月8日 優先權日2012年8月8日
發明者高印寒, 張澧桐, 楊開宇, 唐榮江, 顧軍傑 申請人:吉林大學