专利名称：汽车正面碰撞假人新型五节腰椎的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车正面碰撞安全领域，特指Hybrid III 50th正面碰撞假人的腰椎结构。
背景技术：
Hybrid III 50th正面碰撞试验假人是用特殊材料制成的精密测试仪器。通过它在试验中模拟真人，感受汽车碰撞时各种物理量(力、加速度、位移)对人体的作用，并将这种物理量由数据采集系统转换为数字信号交给计算机处理，得出HPC(头部性能指标)、ThPC (胸部性能指标)、FPC (大腿轴向压力值)三项指标值，并由此评价车辆对乘员的保护能力。因此，假人与真人的人体生物特性的吻合程度直接影响这三项指标值的准确性，也影响正确评价车辆对乘员的保护能力。汽车安全性研究中，Hybrid III 50th正面碰撞试验假人在模拟人体损伤过程获得的指标值，对车辆安全性能的评估、乘员约束系统的开发和安全法规的制定都有着重要的指导意义。假人腰椎是碰撞试验假人的一个重要组成部分，它安装在盆骨上，并仅通过它支承假人的上半身。故在试验中，假人腰椎和假人其他部位的运动响应密切相关，尤其是胸部、盆骨和头部的运动响应。相关解剖学研究表明，人体的腰椎有五节腰椎骨，每两节腰椎骨之间由椎间盘连接，椎间盘由纤维环和髓核两部分组成。而目前广泛应用于汽车安全碰撞领域的Hybrid III 50th正面碰撞假人腰椎段仅将五节腰椎模简化为单一弯柱体，虽然在标定实验上满足标定要求，但显然其不能真实模拟腰椎间的相互作用关系，也不能模拟腰椎的伸张状态，将导致假人运动响应与真实人体不符。且现有的翻滚试验中基本上也采用Hybrid 11150th正面碰撞假人做为试验假人，假人腰椎的运动状态更加复杂，而单一的弯柱设计不能满足这些要求。因此本实用新型针对目前假人腰椎的以上不足之处进行了改进。
实用新型内容本实用新型所解决的问题是现有碰撞试验假人的腰椎采用一个弯柱体简化模拟，与真实人体的五节腰椎不符合，简单弯柱无法模拟腰椎内部各椎骨之间的相互作用关系，且弯柱在后伸时会受到弯柱内侧很大的拉力，这与真实人体腰椎在做后伸运动时不符。本实用新型专利针对现有假人腰椎存在的问题进行了改进，得到了与真实人体腰椎更符合的假人腰椎，从而使汽车正面碰撞试验数据采集的结果更加准确有效。本实用新型所采用的技术方案是根据真实人体五节腰椎结构，用五块金属块模拟五节椎骨，用橡胶模拟椎间盘，椎骨和椎间盘间隔布置，与真实人体的五节腰椎骨相符合，其中，五节椎骨质量形状相同，六节椎间盘质量和形状也相同，五节椎骨的圆柱面在同一弯柱面上，六节椎间盘的外圆柱面也在同一弯圆柱面上；在腰椎主体弯曲内侧椎间盘设有开口，在开口终端设有孔槽，目的是使腰椎能真实的模拟后伸运动。相比于现有的Hybrid 11150th正面碰撞假人腰椎，本实用新型除具备现有技术在质量及质量分布等方面的生物拟合性，还具备以下两个优点:1，能够真实的模拟人体运动中腰椎内部各椎骨之间的相互作用。相对于原假人腰椎采用的单一弯曲圆柱结构，本实用新型采用的是与真实人体相符合的具有详细五节椎骨的结构，因此能很好的模拟腰椎各椎骨之间的相互作用。2，能够更好 的模拟人体腰椎的后伸运动。原假人采用的整体弯曲圆柱结构很难模拟腰椎做后伸运动，本实用新型在腰椎弯曲内侧开有后伸孔槽(7)，能很好的模拟人体腰椎的后伸运动。
图1是本实用新型的示意图图2是本实用新型的内部示意图图例说明1、椎骨 2、椎间盘 3、配重块 4、调节螺母5、支架 6、钢索 7、后伸孔槽 8、钢制垫圈9、固定螺钉
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。如图1和图2所示，本实用新型所设计的汽车正面碰撞假人新型五节腰椎由椎骨
(1)、椎间盘(2)、配重块(3)、支架(5)、钢索(6)组成。椎骨⑴的材料为铝合金，椎间盘
(2)材料为橡胶。五块椎骨(I)与六块椎间盘(2)依次紧密胶合形成腰椎主体。椎间盘(2)前部有孔槽(7)，以增加假人腰椎的后伸弯曲性能。在椎骨(I)与椎间盘(2)中设置有两根钢索￠)，其作用是和腰椎主体的椎骨(I)、椎间盘(2)组成整体，使得整体的力学性能与真实的人体腰椎的力学性能一致。钢索出)穿过支架(5)、椎骨(I)和椎间盘(2)，通过上端的调节螺母(4)调节长度，从而调节腰椎主体的角度和由钢索￠)与腰椎主体所组成的整体的预紧力。钢索(6)下端为球状结构，卡在钢制垫圈(8)中间孔外部。椎间盘(2)和配重块(3)之间垫有钢制垫圈(8)，二者通过三个轴向均匀分布的固定螺钉(9)固定，螺钉
(9)由配重块(3)的底部拧入钢制垫圈(8)完成连接。本实用新型安装在Hybrid III 50th正面碰撞假人上，假人放置在乘员的座位上，在进行汽车正面碰撞试验时，假人的新型五节腰椎的运动情况是:人体向前倾斜，钢索(6)受到拉伸，腰椎主体内侧压缩外侧拉伸，椎骨(I)压缩椎间盘(2)，椎间盘(2)发生变形，当变形达到最大后，椎间盘积蓄 的弹性势能对椎骨(I)做功，使腰椎回复到初始状态；当假人发生后伸运动时，腰椎主体内侧拉伸外侧压缩，但由于腰椎弯曲内侧开有后伸孔槽(7)，因此来自腰椎弯曲内侧的拉力减小，这与真实的人体腰椎相符。腰椎主体通过配重块(3)与假人盆骨连接，腰椎主体的上部通过支架与胸椎盒相连接。
权利要求1.一种汽车正面碰撞假人新型五节腰椎，包括椎骨、椎间盘、配重块、支架、钢索，其特征是:用五块金属块模拟五节椎骨，用橡胶模拟椎间盘，椎骨和椎间盘间隔布置，与真实人体的五节腰椎骨相符合。
2.根据权利要求1所述的汽车正面碰撞假人新型五节腰椎，其特征是:五节椎骨质量形状相同，六节椎间盘质量和形状也相同，五节椎骨的圆柱面在同一弯圆柱面上，六节椎间盘的外圆柱面也在同一弯圆柱面上。
3.根据权利要求1所述的汽车正面碰撞假人新型五节腰椎，其特征是:腰椎主体弯曲内侧椎间盘设有开口，在 开口终端设有后伸孔槽，目的是使腰椎能真实的模拟后伸运动。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车正面碰撞假人的新型五节腰椎结构，属于汽车正面碰撞安全领域。目前广泛应用于汽车碰撞安全领域的Hybrid III 50th正面碰撞假人腰椎段采用单一弯曲圆柱模拟人体腰椎，这与真实的人体腰椎有五节椎骨不符，会导致假人腰椎无法模拟人体腰椎内各节椎骨之间的作用力，也不能准确模拟人体腰椎的后伸运动。本实用新型所设计的假人腰椎基于人体实际情况，表现为五节腰椎，用金属块模拟各节腰椎的椎骨，用橡胶模拟椎间盘，并为能真实模拟腰椎的后伸运动设计了后伸孔槽。在汽车正面碰撞试验时，本实用新型五节腰椎比现有Hybrid III 50th正面碰撞假人腰椎的运动更接近真实情况，提高了试验假人的生物逼真度。
文档编号G01M7/08GK202916064SQ20122041663
公开日2013年5月1日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者曹立波 申请人:湖南赛孚汽车科技有限公司