一种假人脚部冲击试验装置的制作方法

本实用新型涉及汽车安全评价体系，具体涉及一种假人脚部冲击试验装置。

背景技术：

在碰撞事故中，下肢是容易发生损伤的部位，因此下肢保护也一直是汽车安全评价体系的重点关注部分。在汽车碰撞试验中，假人下肢伤害主要来自于假人膝部、小腿。在汽车发生正面碰撞时，下肢的伤害主要来自于假人膝部、小腿撞击产生的力和力矩。在实际应用中，发现下肢伤害与假人脚部姿态存在极大的关系。可见，研究假人脚部姿态对车辆安全性能的研究有非常重要的意义。

在传统测试中，如CN 102680199A 公开的一种汽车碰撞用假人脚部冲击标定系统及方法，使用摆锤冲击假人脚底，但该类测试方法中，脚部只能按照法规要求的角度放置，无法反映脚部呈不同角度的冲击情况。 因此，在固定角度撞击假人脚部的基础上，需要开发了一种新的假人脚部不同姿态冲击试验装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种假人脚部不同姿态冲击试验装置，其能够模拟整车碰撞试验中假人脚部受到撞击时，不同位置、不同角度的下肢响应情况；通过采集试验过程中的假人下肢伤害值数据，能对车辆地板、踏板及脚垫等对乘员下肢造成的伤害进行快速评估。

本实用新型所述的一种假人脚部不同姿态冲击试验装置，包括下端与地面垂直固定连接的立式支架、一端与立式支架上端铰接的冲击构件，其特征是：

一膝部固定基座固定连接在地面上且位于所述立式支架的一侧，在所述膝部固定基座的上面连接有膝部调节机构；

一脚部固定基座固定连接在地面上且位于所述立式支架的另一侧，在所述脚部固定基座的上面连接有脚部调节机构；

一假人下肢的膝部安装在所述膝部调节机构上，所述假人下肢的脚部放置在所述脚部调节机构上并与所述冲击构件的下端对应。

进一步，所述膝部固定基座由两根平行的滑轨构成，所述滑轨上设有导向槽、两端设有第一螺栓孔，所述两根平行的滑轨通过膨胀螺栓与两端的螺栓孔配合固定连接在地面上；

所述膝部调节机构包括底板、面板、四根下端与底板固定连接上端穿过面板的导向杆、四个分别与四根导向杆和面板配合的第一夹紧构件，所述面板能够沿四根导向杆上下滑动并通过第一夹紧构件夹紧定位，在所述面板的中心部位设有假人下肢安装块；

膝部调节机构通过四颗螺栓连接在膝部固定基座上，膝部调节机构能够沿导向槽前后移动。

进一步，所述脚部固定基座的中心与所述冲击构件自由状态位置垂直；在所述脚部固定基座上设有四个第二螺栓孔和一个定位销；

所述脚部调节机构包括基板、上板、两根下端与基板固定连接上端穿过上板的导向滑杆、两个分别与两根导向滑杆和上板配合的第二夹紧构件，所述上板能够沿两根导向滑杆上下滑动并通过第二夹紧构件夹紧定位；

所述脚部调节机构的基板上设有四个与四个第二螺栓孔一一对应的过孔和一个与所述定位销对应的通孔，所述脚部调节机构通过螺栓固定连接在所述脚部固定基座上。

进一步，在所述面板上设有0-180度的刻度。

进一步，在所述上板上安装有水平仪。

进一步，所述假人下肢采用单侧假人下肢，其包括膝部，与膝部连接的小腿，以及与小腿连接的脚部。

假人下肢的膝部安装在膝部调节机构的模拟假人大腿安装块上。假人下肢的脚部放置在脚部调节机构上。膝部和脚部的高度变化，会使假人胫骨与脚部形成不同的角度。

本实用新型具有以下优点：

（1）使用本实验装置进行假人脚部不同姿态冲击试验，能够很好地反映假人下肢呈不同姿态时受到冲击的伤害情况；另外，相比于使用整车碰撞试验或台车试验能够减少车型研发中的试验成本；

（2）采集本试验装置试验过程中的假人下肢伤害值数据，能对车辆地板、踏板及脚垫等对乘员下肢造成的伤害进行快速评估；可以在研发前期较快地验证地板、踏板、地毯设计方案对乘员的保护效果，缩短了研发时间。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图 ；

图2为膝部调节机构安装在膝部固定基座上的示意图；

图3为脚部固定基座的结构示意图；

图4为脚部调节机构安装在脚部固定基座上的示意图。

图中：

1—立式支架；

2—假人下肢；

3—膝部固定基座，30—滑轨，31—导向槽，32—第一螺栓孔

4—膝部调节机构，40—底板，41—面板，42—导向杆，43—第一夹紧构件，44—假人下肢安装块；

5—脚部固定基座，50—第二螺栓孔，51—定位销；

6—脚部调节机构，60—基板，61—上板，62—导向滑杆，63—第二夹紧构件；

7—冲击构件；

10—地面。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参见图1至图4，所示的一种假人脚部不同姿态冲击试验装置，包括下端与地面10垂直固定连接的立式支架1、一端与立式支架上端铰接的冲击构件7，其特征是：

一膝部固定基座3固定连接在地面10上且位于所述立式支架1的一侧，在所述膝部固定基座3的上面连接有膝部调节机构4；

一脚部固定基座5固定连接在地面10上且位于所述立式支架1的另一侧，在所述脚部固定基座5的上面连接有脚部调节机构6；

一假人下肢2的膝部安装在所述膝部调节机构4上，所述假人下肢2的脚部放置在所述脚部调节机构6上并与所述冲击构件7的下端对应。

所述膝部固定基座3由两根平行的滑轨30构成，所述滑轨30上设有导向槽31、两端设有第一螺栓孔32，所述两根平行的滑轨30通过膨胀螺栓与两端的第一螺栓孔配合固定连接在地面10上；

所述膝部调节机构4包括底板40、面板41、四根下端与底板40固定连接上端穿过面板41的导向杆42、四个分别与四根导向杆42和面板41配合的第一夹紧构件43，所述面板41能够沿四根导向杆42上下滑动并通过第一夹紧构件43夹紧定位，在所述面板41的中心部位设有假人下肢安装块44；

膝部调节机构4通过四颗螺栓连接在膝部固定基座3上，膝部调节机构能够沿导向槽31前后移动，用于调整假人下肢的前后位置。

所述脚部固定基座5的中心与所述冲击构件7自由状态位置垂直；在所述脚部固定基座5上设有四个第二螺栓孔50和一个定位销51；

所述脚部调节机构6包括基板60、上板61、两根下端与基板60固定连接上端穿过上板61的导向滑杆62、两个分别与两根导向滑杆62和上板配合的第二夹紧构件63，所述上板61能够沿两根导向滑杆62下滑动并通过第二夹紧构件63夹紧定位；

所述脚部调节机构6的基板60上设有四个与四个第二螺栓孔50一一对应的过孔和一个与所述定位销51对应的通孔，所述脚部调节机构6通过螺栓固定连接在所述脚部固定基座5上。

在所述面板41上设有0-180度的刻度，用于指示脚部摆放的角度位置。

在所述上板61上安装有水平仪，用于确认固定后的面板是否水平。

所述假人下肢2采用单侧假人下肢，其包括膝部，与膝部连接的小腿，以及与小腿连接的脚部。用于模拟整车试验中假人腿部的姿态。

如果仅靠假人下肢的脚部高度改变，假人下肢所形成的姿态角度有限，所以需要假人下肢膝部也同样高度可调，膝部调节机构可解决这个问题。

实验时，根据需要在假人下肢2上配置对应的传感器，所用传感器包括（但不限于）：上胫骨力和弯矩传感器，安装于假人胫骨与膝部连接处，用于测量假人上胫骨的力和弯矩；下胫骨力和弯矩传感器，安装于假人胫骨与脚踝连接处，用于测量假人下胫骨的力和弯矩；脚部加速度传感器，安装于假人脚部内，用于测量假人脚部的加速度。用各传感器来检测假人下肢受到的伤害。

所述的假人脚部冲击试验装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，准备工作；

将各传感器安装在假人下肢2上；

将膝部固定基座3安装在地面10上，并位于立式支架1的一侧，再将膝部调节机构（4）固定连接在膝部固定基座3上；

将脚部固定基座5安装在地面10上，并位于立式支架1的另一侧，再将脚部调节机构6固定连接在脚部固定基座5上；

将假人下肢2的脚部放置在脚部调节机构6上，假人下肢2的膝部安装在膝部调节机构3上，并根据整车试验中假人相应腿部的姿态对假人下肢2的角度和脚部位置进行调整，使假人下肢的姿态调整至与实际碰撞试验中假人腿的姿态一致；根据不同工况的需求安装测试所需的配重，同时将上胫骨力和弯矩传感器在安装于假人下肢2的胫骨与膝部连接处，将下胫骨力和弯矩传感器在安装于假人胫骨与脚踝连接处。

步骤2， 调节过程；

松开第一夹紧构件43和第二夹紧构件63上的紧固螺栓，根据试验需求，将假人下肢2的脚部、膝部调整至要求高度后，固定第一夹紧构件43和第二夹紧构件63上的紧固螺栓，使脚部调节机构6、膝部调节机构4保持在要求高度上，使假人下肢2的姿态调整与实际碰撞试验中假人腿的姿态一致。在调整高度的同时，还需要移动膝部调节机构4的前后位置，确保冲击构件7的自由释放静止垂直位置正好与假人脚部刚刚接触。

步骤3，试验过程；

计算所需冲击速度，将冲击构件7升起到要求高度后再释放，冲击构件7沿假人下肢2脚部方向自由跌落直至冲击假人下肢2脚部。

步骤4，数据采集及分析。

采集假人下肢2在与冲击构件7撞击过程当中的各传感器所检测的伤害值数据，该伤害值数据包含但不限于假人胫骨力、假人胫骨弯矩以及假人足部加速度并基于所述伤害值数据根据碰撞法规及第三方评价标准对假人下肢2的伤害值进行评估。