专利名称：汽车安全气囊反作用力测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车安全气囊的试验装置。更确切地说，本实用新型涉及一种测试汽车安全气囊静态展开时反作用力变化情况的试验装置。
背景技术：
随着汽车数量的激增和车速的提高，交通事故变得频繁和严重，汽车的安全性日益被人们所重视。安全气囊是补充约束系统与三点式安全带配套使用的安全系统。作用是减少撞车带来的巨大惯性力对司乘人员造成的二次碰撞伤害，缓和司乘人员受到的冲击并吸收碰撞能量，保护司乘人员安全。汽车安全气囊又分为DAB、PAB、SAB、PAS、CAB、ECU等种类。汽车安全气囊一般包括传感器(sensor)、电控单元(E⑶)、气体发生器·(inflator)、气囊袋(bag)与支架等。当汽车的碰撞传感器受到的冲量超过规定值时，电控单元向气体发生器发出一个触发脉冲，触发发生器中的雷管，雷管爆炸击穿气体发器的燃料盒，将固体燃料点燃并产生高温、高压气体(氮气)，气体快速地通过过滤器过滤冷却后冲入气囊袋。气囊袋在20 50ms内膨胀达到最大容积，与安全带配合保护车内司乘人员安全。根据GB/T19949. 2 一 2005/IS012097-2:1996，采用汽车安全气囊静态展开试验和
压力容器试验测试来对汽车安全气囊气体发生器的性能、气囊袋的展开性能以及汽车安全气囊的机械机构分别进行测试，然后通过相关实验数据及汽车安全气囊各部分性能评估汽车安全气囊的综合性能。综合以上两种实验的目的及优缺点，提出了汽车安全气囊反作用力实验。该实验是基于考虑汽车安全气囊静态展开时，通过其向后作用的效果来反映其向前充气的特性的原理，通过力传感器直接测量汽车安全气囊静态展开的反作用力，来评估汽车安全气囊的各项性能。相比汽车安全气囊静态展开试验存在着人为因素的影响，及压力容器试验测试中由于压力容器的差异，不同设备做出的结果很难用同一标准判定，此方法真实客观，提高了检验效率、降低检验成本、减少检验误判。由于国内现有实验设备的限制，汽车安全气囊的作用力实验大多采用专用实验设备或临时搭建的实验平台来完成实验，试验成本高昂、过程繁琐，试验精度差，不能应付种类繁多的安全气囊测试任务。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在试验成本高昂、过程繁琐、试验精度差与不能应付种类繁多的汽车安全气囊测试任务的问题，提供了一种汽车安全气囊反作用力测试装置。为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的所述的汽车安全气囊反作用力测试装置由机械部分与控制部分组成。所述的机械部分由通用基架和专用安装定位架组成。所述的通用基架包括左侧支撑架、左侧锁紧盘、气囊约束板、旋转支架、4根结构相同的支撑柱、右侧锁紧盘、蜗轮、右侧支撑架、蜗杆和蜗杆轴承座。旋转支架上的左旋转轴与右旋转轴采用滚动轴承安装在左侧支撑架与右侧支撑架上为转动连接，旋转支架的左旋转轴与右旋转轴上套装有左侧锁紧盘与右侧锁紧盘，右侧锁紧盘的右侧安装的蜗轮与安装在右侧支撑架上的蜗杆啮合连接，蜗杆的一端加工成便于装卸旋转扳手的四方体或六方体，左侧锁紧盘和右侧锁紧盘通过键安装在旋转支架的左旋转轴与右旋转轴上，采用螺母将左旋转轴上的左侧锁紧盘与右旋转轴上的右侧锁紧盘以及蜗轮固定在旋转支架的左旋转轴与右旋转轴上，采用螺钉将通用基架中的左侧锁紧盘与右侧锁紧盘固定在左侧支撑架和右侧支撑架上，4个结构相同的支撑柱的下端和左侧支撑架与右侧支撑架的顶端面螺纹连接，4个结构相同的支撑柱的上端和气囊约束板螺栓连接；专用安装定位架安装在旋转支架上。技术方案中所述的旋转支架是采用方形钢管焊接加工成U字形的框架式结构件，即旋转支架是由左旋转支架壁、右旋转支架壁与旋转支架底构成，左旋转支架壁与右旋转支架壁相互平行对称地安装在旋转支架底的两端并和旋转支架底垂直，旋转支架的左旋转支架壁的左侧面上与右旋转支架壁的右侧面上安装有和左右侧面垂直的左旋转轴与右旋转轴，旋转支架的左旋转轴与右旋转轴上加工有键槽，并采用螺钉将左旋转轴与右旋转轴安装在旋转支架中的左旋转支架壁与右旋转支架壁上为固定连接，左旋转轴与右旋转轴的回转轴线在同一轴线上，旋转支架的旋转支架底面上设置了钢板。技术方案中所述的旋转支架上安装有力传感器，力传感器在旋转支架中的旋转支架底上为单点上布置力传感器的布局、三点上布置力传感器的水平布局、四点上布置力传感器的水平布局以及在旋转支架中的旋转支架底上与安装在旋转支架底上的附加支撑架上布置力传感器的空间布局。技术方案中所述的左侧锁紧盘和右侧锁紧盘为结构相同的盘式结构件，左侧锁紧盘和右侧锁紧盘皆由一个法兰盘与一个圆环体连成一体，法兰盘的周边对称地设置有2条同圆心的长圆弧通孔，法兰盘的中心处设置有中心通孔；圆环体与法兰盘的回转轴线共线，圆环体的内孔直径与法兰盘的中心通孔直径相等，圆环体的内孔与法兰盘的中心通孔内沿轴向设置有键槽。与现有技术相比本实用新型的有益效果是I.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置可以完成汽车安全气囊静态展开反作用力实验，并通过数据全程记录汽车安全气囊静态展开时反作用力的变化情况。可广泛应用于汽车安全气囊综合设计和性能测试，并同时能为汽车车身骨架，座椅，仪表板等提供重要的设计参数。2.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置可以完成对不同种类和不同实验要求的汽车安全气囊进行测试，具有良好的通用性，节约了试验成本，提高了实验的仿真性。3.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的机械部分分为通用基架和专用安装定位架。使汽车安全气囊夹具同时具有通用性和专用性。4.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的通用基架的主体是旋转支架，可以调整角度并锁紧。旋转机构采用蜗轮蜗杆原理，并辅以旋转定位盘进行夹紧。提高了整个汽车安全气囊反作用力测试装置的稳定性，降低冲击力产生的误差，使传感器可以稳定的测试汽车安全气囊静态展开的反作用力。5.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的通用基架上设有不同的传感器安装点，可根据实验要求采用不同的力传感器和不同的传感器布局，增加实验的灵活性，满足不同的实验要求和方法。6.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的左右旋转支撑架上安装有支撑柱，用以安装气囊约束板。约束板与缓冲盖板的组合用来模仿真实环境对汽车安全气囊展开的约束，提高实验精度，增强实验的仿真性。7.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置采用高速同步数据采集卡 作为数据采集处理部分的核心来完成对安全气囊静态展开反作用力的同步采集，大大提高装置的采样速度和精度，缩短了开发时间，降低了开发成本，提高了测试系统的可靠性。8.本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置可与高速摄像设备型连接，使整个汽车安全气囊反作用力测试装置具有图像采集分析功能，可与传感器采集的数据进行对比分析，增强装置的实用性。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明图I为本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置结构组成的轴侧投影图；图2为本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中通用基架结构组成的轴侧投影图；图3为本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置结构组成的主视图上的剖视图；图4为本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中通用支架结构组成的左视图；图5为本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置上力传感器空间布局的轴侧投影图图6为本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的控制部分结构原理示意框图；图中1.汽车安全气囊，2.专用安装定位架，3.通用基架；4.左侧支撑架，5.左侧锁紧盘，6.气囊约束板，7.旋转支架，8.支撑柱，9.右侧锁紧盘，10.蜗轮，11.右侧支撑架，
12.蜗杆，13.蜗杆轴承座，14.附加支撑架，15.力传感器；
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的描述参阅
图1，本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置由机械部分与控制部分组成。所述的机械部分由通用基架3和专用安装定位架2组成。汽车安全气囊反作用力测试装置具有通用性和专用性。[0033]所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的通用基架3的主体是旋转支架7，可以调整角度并锁紧。旋转支架7上设置有力传感器15和汽车安全气囊I的专用安装定位架2的安装位置，可根据不同类型的汽车安全气囊I和实验要求做相应的调整。专用安装定位架2是根据汽车安全气囊I的型号和安装方法，制作的专用固定安装架。专用安装定位架2通过力传感器15与通用支架3相连。当汽车安全气囊I展开时，反作用力通过专用安装定位架2传递到力传感器15上。使汽车安全气囊反作用力测试装置同时具有通用性和专用性，节约了试验成本，提高了实验测试的仿真性。参阅图2与图3，本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置的机械部分中的通用基架3包括左侧支撑架4、左侧锁紧盘5、气囊约束板6、旋转支架7、4根结构相同的支撑柱8、右侧锁紧盘9、蜗轮10、右侧支撑架11、蜗杆12和蜗杆轴承座13。所述的通用基架3中的旋转支架7是采用方形钢管加工(焊接)而成的U字形的框架结构件，即旋转支架7是由左旋转支架壁、右旋转支架壁与旋转支架底构成，左旋转支架壁与右旋转支架壁相互平行对称地安装在旋转支架底的两端并和旋转支架底垂直，左旋转·支架壁与右旋转支架壁的横向对称面和旋转支架底的纵向对称面共面，之所以采用方形钢管目的是在保证通用基架3整体强度的情况下减轻其重量。旋转支架7的左旋转支架壁的左侧面上与右旋转支架壁的右侧面上安装有和左右侧面垂直的左旋转轴与右旋转轴，并通过螺钉将两侧的旋转轴安装在旋转支架7中的左旋转支架壁与右旋转支架壁上为固定连接，左旋转轴与右旋转轴保证在同一轴线上。旋转支架7中的旋转支架底面上为了安装力传感器15增加钢板，方便对其进行精加工，加强整个通用基架3的精度。所述的通用基架3可以调整角度并且锁紧。旋转支架7上的左旋转轴与右旋转轴采用滚动轴承安装在左侧支撑架4和右侧支撑架11上为转动连接。左侧支撑架4和右侧支撑架11通过螺钉固定在稳定的试验台面上。通用基架3采用蜗轮蜗杆和蜗轮蜗杆传动不可逆原理实现对旋转支架7的旋转角度调整及自锁。蜗杆13 —端(左端)加工成方头(即四方体或六方体)，便于装卸旋转扳手。旋转支架7的处于左侧支撑架4和右侧支撑架11外侧的左旋转轴与右旋转轴上套装有左侧锁紧盘5和右侧锁紧盘9，旋转支架7的左旋转轴与右旋转轴上加工键槽，左侧锁紧盘5和右侧锁紧盘9通过键定位在旋转支架7的左旋转轴与右旋转轴上，右侧锁紧盘9的右侧安装有蜗轮10，蜗轮10与通过蜗杆轴承座13安装在右侧支撑架11上的蜗杆12相啮合实现旋转支架7的角度调整，然后通过螺母将左旋转轴与右旋转轴上的左侧锁紧盘5与右侧锁紧盘9以及蜗轮10 —起固定在旋转支架7的左旋转轴与右旋转轴上。再采用螺钉将旋转支架7上的左侧锁紧盘5与右侧锁紧盘9固定在左侧支撑架4和右侧支撑架11上实现旋转支架7的整体紧固，目的是消除蜗轮蜗杆之间存在的齿隙，增加汽车安全气囊反作用力测试装置中的旋转支架7的稳定性。左侧锁紧盘4上刻有刻度，便于精确地控制旋转角度。左侧锁紧盘5和右侧锁紧盘9为结构相同的盘式结构件，左侧锁紧盘5和右侧锁紧盘9皆由一个法兰盘与一个圆环体连成一体。法兰盘的周边对称地设置有2条同圆心的长圆弧通孔，法兰盘的中心处设置有中心通孔；圆环体与法兰盘的回转轴线共线，圆环体的内孔直径与法兰盘的中心通孔直径相等，圆环体的内孔与法兰盘的中心通孔壁上沿轴向设置有键槽。所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的通用基架3上的力传感器15的数量、布局和型号可根据实验要求变化，例如可适用一维拉压力传感器、二维拉压力传感器或三维拉压力传感器等。参阅图2和图5，在汽车安全气囊I静态展开反作用力试验中，力传感器15的布局尤为重要。不同汽车安全气囊I对采力点要求也不同。为适应实验要求，旋转支架7上设置了不同的力传感器15的安装点，根据实验要求和力传感器15的不同，进行简单的改造或调整，就能适应实验的要求。例如可实现单点上布置力传感器15的布局、三点上布置力传感器15的水平布局，四点上布置力传感器15的水平布局以及空间布局等。如图2所示，汽车安全气囊反作用力测试装置采用的力传感器15四点平面布局；如图5所示，汽车安全气囊反作用力测试装置采用的力传感器的空间布局，即在旋转支架7中的旋转支架底上加装规定高度的附加支撑架14与旋转支架7中的旋转支架底上安装力传感器15。所述的汽车安全气囊展开的反作用力为三维力。而不同汽车安全气囊I实验对反作用力的测试要求不同，例如有些实验要求测试反作用力的法向力，有些则要求测试反作用力三个方向的分力。则在通用基架3上设置有不同的安装位置用来与专用安装定位架2 和力传感器15组合安装来满足不同的实验要求。通用基架3与专用安装定位架2的安装形式主要分为以下三种第一种为导向轴安装，采用导向轴安装专用安装定位架2、力传感器15和通用基架3，并通过螺纹固定。当采用单导向轴中心定位结构时，导向轴上设置滑动键，对专用安装定位架2的Z轴旋转方向进行约束；第二种是组合定位块安装，将力传感器15通过螺钉固定在通用基架3上，专用安装定位架2置于力传感器15上，通过在通用基架3上设置定位块，模拟固定框架将专用安装定位架2固定在力传感器上15 ;第三种是直接通过力传感器上15中的螺纹结构将通用基架3和专用安装定位架2连接到一起。为保证汽车安全气囊反作用力测试装置的通用性和专用性，提高实验的仿真性。实验前，根据不同汽车安全气囊I的机械结构、实验要求、力传感器15的机械结构以及力传感器15在旋转支架7上的布局，设计专用安装定位架2以适应汽车安全气囊I安装和夹紧。通过力传感器15和通用基架3上的安装位置，将专用安装定位架2和通用基架3组合到一起，调整旋转支架7的角度，使汽车安全气囊I上表面保持水平，就完成了汽车安全气囊I的定位安装。当汽车安全气囊I展开时，反作用力通过专用安装定位架2传递到力传感器15上。图I表示了其中一种专用安装定位架2和通用基架3的安装实例。所述的汽车安全气囊反作用力测试装置中的左侧支撑架4和右侧支撑架11上的4个支撑柱8用来对气囊约束板6进行安装定位。气囊约束板6上加工有长条通孔，使气囊约束板6可沿X方向运动，保证气囊约束板6与汽车安全气囊I上表面相对应。气囊约束板6用来对气囊袋的展开形状进行约束，模仿汽车仪表板，座椅等对气囊袋展开的影响。参见图6，本实用新型所述的汽车安全气囊反作用力测试装置的控制部分主要由工控机、多通道同步数据采集卡、信号调理模块、力传感器、高速摄像机及应用软件组成。所述的汽车安全气囊反作用力测试装置的控制部分采用高速同步数据采集卡作为数据采集处理部分的核心。开始试验，启动汽车安全气囊1，汽车安全气囊I静态展开时的反作用力通过专用安装定位架2传递到力传感器15上，力传感器15产生的模拟信号传送到信号调理模块中，信号调理模块将完成信号放大、滤波等，信号调理模块将采集的信号转换成多通道同步数据采集卡能够识别的标准信号并传送到多通道同步数据采集卡中。多通道同步数据采集卡同时将多个标准信号转换成数字量并传递到工控机中进行分析处理，并自动保存数据及生成实验报告。所述的汽车安全气囊反作用力测试装置可与高速摄像机连接，开始试验时，高速摄像机完成对汽车安全气囊I静态展开整个过程的图像采集，并传送到工控机中进行图像处理分析。使汽车安全气囊反作用力测试装置具有同时完成汽车安全气囊I静态展开试验和汽车安全气囊I静态展开反作用力试验的功能。·
权利要求1.一种汽车安全气囊反作用力测试装置，包括机械部分，其特征在于，所述的机械部分由通用基架(3)和专用安装定位架(2)组成； 所述的通用基架(3)包括左侧支撑架(4)、左侧锁紧盘(5)、气囊约束板(6)、旋转支架(7)、4根结构相同的支撑柱(8)、右侧锁紧盘(9)、蜗轮(10)、右侧支撑架(11)、蜗杆(12)和蜗杆轴承座(13)； 旋转支架(7)上的左旋转轴与右旋转轴采用滚动轴承安装在左侧支撑架(4)与右侧支撑架(11)上为转动连接，旋转支架(7)的左旋转轴与右旋转轴上套装有左侧锁紧盘(5)与右侧锁紧盘(9)，右侧锁紧盘(9)的右侧安装的蜗轮(10)与安装在右侧支撑架(11)上的蜗杆(12)啮合连接，蜗杆(12)的一端加工成便于装卸旋转扳手的四方体或六方体，左侧锁紧盘(5 )和右侧锁紧盘(9 )通过键安装在旋转支架(7 )的左旋转轴与右旋转轴上，采用螺母将左旋转轴上的左侧锁紧盘(5)与右旋转轴上的右侧锁紧盘(9)以及蜗轮(10)固定在旋转支架(7)的左旋转轴与右旋转轴上，采用螺钉将通用基架(3)中的左侧锁紧盘(5)与右侧锁紧盘(9)固定在左侧支撑架(4)和右侧支撑架(11)上，4个结构相同的支撑柱(8)的下端和左侧支撑架(4)与右侧支撑架(11)的顶端面螺纹连接，4个结构相同的支撑柱(8)的上端和气囊约束板(6)螺栓连接；专用安装定位架(2)安装在旋转支架(7)上。
2.按照权利要求I所述的汽车安全气囊反作用力测试装置，其特征在于，所述的旋转支架(7)是采用方形钢管焊接加工成U字形的框架式结构件，即旋转支架(7)是由左旋转支架壁、右旋转支架壁与旋转支架底构成，左旋转支架壁与右旋转支架壁相互平行对称地安装在旋转支架底的两端并和旋转支架底垂直，旋转支架(7)的左旋转支架壁的左侧面上与右旋转支架壁的右侧面上安装有和左右侧面垂直的左旋转轴与右旋转轴，旋转支架(7)的左旋转轴与右旋转轴上加工有键槽，并采用螺钉将左旋转轴与右旋转轴安装在旋转支架(7)中的左旋转支架壁与右旋转支架壁上为固定连接，左旋转轴与右旋转轴的回转轴线在同一轴线上，旋转支架(7)的旋转支架底面上设置了钢板。
3.按照权利要求2所述的汽车安全气囊反作用力测试装置，其特征在于，所述的旋转支架(7)上安装有力传感器(15)，力传感器(15)在旋转支架(7)中的旋转支架底上为单点上布置力传感器(15)的布局、三点上布置力传感器(15)的水平布局、四点上布置力传感器(15)的水平布局以及在旋转支架(7 )中的旋转支架底上与安装在旋转支架底上的附加支撑架(37)上布置力传感器(15)的空间布局。
4.按照权利要求I所述的汽车安全气囊反作用力测试装置，其特征在于，所述的左侧锁紧盘(5)和右侧锁紧盘(9)为结构相同的盘式结构件，左侧锁紧盘(5)和右侧锁紧盘(9)皆由一个法兰盘与一个圆环体连成一体，法兰盘的周边对称地设置有2条同圆心的长圆弧通孔，法兰盘的中心处设置有中心通孔；圆环体与法兰盘的回转轴线共线，圆环体的内孔直径与法兰盘的中心通孔直径相等，圆环体的内孔与法兰盘的中心通孔内沿轴向设置有键槽。
专利摘要本实用新型公开了汽车安全气囊反作用力测试装置，包括机械部分，其由通用基架和专用安装定位架组成。通用基架包括左侧支撑架、旋转支架、支撑柱、蜗轮、右侧支撑架、蜗杆和蜗杆轴承座。旋转支架安装在左侧支撑架与右侧支撑架上为转动连接，左侧锁紧盘与右侧锁紧盘套装在旋转支架的左旋转轴与右旋转轴上键连接，右侧锁紧盘右侧安装的蜗轮与蜗杆啮合连接，采用螺母将左旋转轴上的左侧锁紧盘与右旋转轴上的右侧锁紧盘及蜗轮固定在旋转支架上，采用螺钉将左侧锁紧盘与右侧锁紧盘固定在左侧支撑架和右侧支撑架上，4个支撑柱的下端和左侧支撑架与右侧支撑架的顶端面螺纹连接，4个支撑柱的上端和气囊约束板螺栓连接。专用安装定位架安装在旋转支架上。
文档编号G01L5/00GK202710230SQ20122039198
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者高印寒, 张澧桐, 杨开宇, 唐荣江, 顾军杰 申请人:吉林大学