专利名称：一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对车辆进行安全研究、试验和检验用的汽车碰撞模拟台车用的波形 复现装置。
背景技术：
为了增加车辆的安全性能以及最可靠地设计车内的各种设施的强度、稳定性以 及对安全部件进行检验、研发等，在投入生产之前，应对车辆的安全性能作动态试验， 以评价前方撞车时各个测试部位的综合强度和冲击性能，这一试验是通过再现撞车时 的减速度波形与时间关系曲线和撞车时的速度的模拟试验方法完成的。为了使得到的 试验结果更准确，试验中有时用实车，但试验完成后该实车基本报废了，使试验价格 相当昂贵。特别是有些安全部件，如座椅、安全带等，必须保证在试验和产品检测中 保持重复性，就必须采用模拟台车才能保持产品检测中所需的重复性。传统的台车虽 然也能模拟一些动态曲线，但设备昂贵，对试验环境要求高，特别是所模拟的曲线单 一。对此，本发明人在2001年4月23日提交了 "汽车碰撞模拟台车"发明申请(公 开号CN1381368A)，该项发明申请能基本满足一般汽车安全部件的研发和产品检测。但 经过几年使用后发现，该项发明也存在着一些不足之处，主要表现在l.当模拟碰撞曲 线时，特别是一些经济车型的汽车时，由于经济汽车的碰撞过程比较猛烈，所产生的 碰撞曲线的变化很大，即碰撞曲线的梯度很大，而现有的技术由于吸能管的形变相对 比较平滑，难以模拟这种大梯度的曲线；2.当台车的重量增大时，所需要的导杆和吸能 管的数量也必须相应成比例地增加，吸能管太多，难以保证彼此之间的一致性，使整 个模拟难度加大，所得到的碰撞模拟曲线的重复性下降。
发明内容
本发明的目的在于提供针对现有技术所存的缺陷，提供一种结构简单、安装方 便、可以模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置。
为此，本发明提供了一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，所述方法是利 用金属管在受到直径大于其内径的碰撞杆的作用时，其直径会被碰撞杆扩张，产生膨 胀变形，在膨胀变形过程中吸收台车的冲击能量，使台车减速，产生所需要的波形曲线。所述装置包括障碍壁、台车及吸能部件，所述吸能部件是由膨胀吸能管与套接在 其中的碰撞杆组成，碰撞杆的一端套接在膨胀吸能管内一端伸出膨胀吸能管外；所述 吸能部件安装在障碍壁前面的固定支架上，其中的碰撞杆的一端伸出在固定支架外。 所述碰撞杆由同一根但不同直径的两段钢杆组成，前段套接在膨胀吸能管里的直径小 于后段伸出段的直径，两段之间是通过锥形过度，过度部分表面光滑。当模拟台车撞 向障碍壁时，台车前面的平板与碰撞杆的前端相撞，碰撞杆受力后被撞入到膨胀吸能 管时，由于碰撞杆的直径大于膨胀吸能管的直径，所以膨胀吸能管被膨胀直径变大， 其内径变得与碰撞杆的外径相配合，在膨胀的过程中吸能模拟台车的冲击能量，从而 给模拟台车一个阻力，不同的阻力使模拟台车产生不同的碰撞模拟曲线，通过改变膨
胀吸能管的厚度、直径、材质的强度以及改变碰撞杆的不同直径、表面粗糙度等能产 生不同的阻力，从而也模拟产生不同的碰撞曲线。
在本发明提供的另一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置中，为了模拟出复 杂的碰撞曲线，所述不同的碰撞杆可相互连接使用，以满足不同的需求。所述膨胀吸 能管是由同一根但不同直径的钢管组成，不同段的直径可以不同，两段之间是通过锥 形过度，过度部分表面光滑，其形状与套接在其中的碰撞杆的前段外形相配合。所述 的不同的膨胀吸能管可以相互连接使用，以满足不同的需求。可以将不同段的碰撞杆 与不同的膨胀吸能管套接使用，以产生不同的膨胀力，从而产生不同的曲线，模拟出 复杂的碰撞模拟曲线。
在本发明提供的另一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置中，所述装置至少 有一个或一个以上的吸能部件，当装置有一个以上的吸能部件时，吸能部件之间彼此 相互平行，与障碍壁垂直。所述的吸能部件可以安装在障碍壁前的固定支架上，也可 以安装在台车上，也可以同时安装在固定支架上和台车上以满足不同的需求。所述台 车的前面是一块平面钢板，所述平面钢板的中心与碰撞杆的中心在同一水平上。通过 多个吸能部件可以模拟复杂的碰撞模拟曲线，同样通过在障碍壁前的吸能部件与模拟 台车上的吸能部件的组合，力的叠加，可以模拟出复杂的碰撞波形，产生复杂的碰撞 模拟曲线。为了防止在碰撞过程中损坏模拟台车上的传感器，所述碰撞杆的前端安装 缓冲材料。
本发明所提供的另一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置与现有的技术相 比，具有以下优点1. 可以模拟复杂的碰撞曲线可以产生多级波峰以及高梯度波峰，满足不同车 型模拟碰撞曲线的需求；
2. 用途广泛既可用于安全带、座椅、等零部件的检验及试验，同时也可用于 模拟实车碰撞曲线。
下面通过附图描述本发明的实施例，可以更清楚地理解本发明的构思、方法。
附图1是本发明一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置的一个单级吸能部件 的原理示意附图2是本发明一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置的一个多级吸能部件 的原理示意附图3是本发明一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置的一个结构示意图。 具体实施
参照附图1，附图1是本发明一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置的一个单 级吸能部件的原理示意图膨胀吸能管6的前端4通过固定件5固定在支撑架的支撑 件3上，碰撞杆1套接在膨胀吸能管6的里面，碰撞杆1套接在膨胀吸能管6里面的 尺寸与膨胀吸能管6相配，碰撞杆1外面部分的直径大于里面的直径，两段之间通过 光滑锥形过度，在碰撞杆1的前端安装了缓冲块2防止碰撞对模拟台车上的传感器造 成损害。当模拟台车与吸能部件相撞时，模拟台车与碰撞杆1前端的缓冲块2相撞， 将碰撞杆1顶入膨胀吸能管6里，由于碰撞杆1被顶入段的直径大于膨胀吸能管6的 直径，因此，将使膨胀吸能管6的内径变得和碰撞杆1的外径一样，膨胀吸能管6被 膨胀，在膨胀过程中吸收模拟台车的冲击能量，对模拟台车产生阻力，从而使模拟台 车模拟出碰撞曲线。
附图2是本发明一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置的一个多级吸能部件 的愈理示意图本多级吸能部件由两个不同直径的碰撞杆和膨胀吸能管组成，前碰撞杆 21的端面上安装有缓冲块22，避免在碰撞时产生瞬间刚性碰撞，保护模拟台车上的传 感器，前吸能管27套在前碰撞杆21的外面，前吸能管27的前端24通过固定件25固 定在支撑架的支撑件23上，后吸能管30套接在后碰撞杆33的外面，后吸能管30的 前端26通过后固定件32固定在支撑架的支撑件31上，前碰撞杆21与后碰撞杆33之 间通过碰撞杆连接件29串联在一起，为了方便安装，碰撞杆连接件29与前碰撞杆21
5的尾部通过定位件28定位，所述碰撞杆连接件29可以是单独一块，也可以是多块叠 加；当模拟台车以预定的速度被释放时，模拟台车的前部与前碰撞杆21上的缓冲块22 与相磁撞，前碰撞杆21受到撞击后相对于前吸能管27运动，前碰撞杆21的粗杆部分 将前吸能管27的细管部分扩开同时将作用力通过碰撞杆连接件29传递给后碰撞杆33, 后碰撞杆33的粗杆部分相对于后吸能管30运动，将后吸能管30的细管部分扩开，此 时模拟台车所受到的阻力是前碰撞杆21与后碰撞杆33的作用力的合力；由于模拟台 车所受到的作用力突然增大，从而产生很大的加速度，加速度的梯度迅速上升，模拟 出高梯度碰撞模拟波形；当后碰撞杆33穿透后吸能管30后，后碰撞杆33已经没有作 用力了，只剩下前碰撞杆21的作用力；此时作用力又突然减少，加速度又迅速下降， 产生高梯度的负梯度波形；通过改变碰撞杆的粗细、碰撞杆的相对位置、吸能管的壁 厚、材质及后碰撞杆的数量，可以产生不同梯度、不同大小的模拟波形。因此，通过 多级吸能部件可以模拟出复杂的碰撞曲线。
附图3是本发明一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置的一个结构示意图 支撑架45安装在障碍壁44的前面，多级吸能部件40和41安装在支撑架45上，在多 级吸能部件40和41的前碰撞杆的前端分别安装了缓冲块42和43。当模拟台车以预先 设定的速度释放撞向障碍壁44时，模拟台车的前面板与多级吸能部件40和41相撞， 模拟台车所受到的阻力是多级吸能部件40和41的合力。通过多个平行安装的吸能部 件，既可以保证模拟台车的导向性能，同时又可以模拟出更加复杂的碰撞曲线。
上面所述实施例是对本发明进行说明，并非对本发明进行限定。本发明要求保 护的构思和范围，都记载在本发明的权利要求书中。
权利要求
1.一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述方法是利用金属管在受到直径大于其内径的碰撞杆的作用时，其直径会被碰撞杆扩张，产生膨胀变形，在膨胀变形过程中吸收台车的冲击能量，使台车减速，产生所需要的波形曲线。
2. 根据权利要求l所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述装置包括障碍壁、台车及吸能部件，所述吸能部件是由膨胀吸能管与套接在其中的碰撞杆组成，碰撞杆的一端套接在膨胀吸能管内另一端伸出膨胀吸能管外；所述吸能部件安装在障碍壁前面的固定支架上，其中的碰撞杆的一端伸出在固定支架外。
3. 根据权利要求2所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述碰撞杆由同一根但不同直径的两段钢杆组成，前段套接在膨胀吸能管里的直径小于后段伸出段的直径，两段之间是通过锥形过度，过度部分表面光滑。
4. 根据权利要求3所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述不同的碰撞杆可相互串联组合使用，以满足不同的需求。
5. 根据权利要求2所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述膨胀吸能管是由同一根但不同直径的钢管组成，不同段的直径可以不同，两段之间是通过锥形过度，过度部分表面光滑，其形状与套接在其中的碰撞杆的前段外形相配合。
6. 根据权利要求5所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述的不同的膨胀吸能管可以相互串联组合使用，以满足不同的需求。
7. 根据权利要求2所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述装置至少有一个或一个以上的吸能部件，当装置有一个以上的吸能部件时，吸能部件之间彼此相互平行，与障碍壁垂直。
8. 根据权利要求1或2或3或4所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述碰撞杆的前端安装缓冲材料。
9. 根据权利要求2所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述的吸能部件可以安装在障碍壁前的固定支架上，也可以安装在台车上，也可以同时安装在固定支架上和台车上以满足不同的需求。
10. 根据权利要求2所述的一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置，其特征是所述台车的前面是一块平面钢板，所平面钢板的中心与碰撞杆的中心在同一水平上。
全文摘要
本发明公开了一种模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置。本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种结构简单、安装方便、可以模拟汽车碰撞复杂曲线的方法及装置。所述方法是利用金属管在受到直径大于其内径的碰撞杆的作用时，会被碰撞杆扩张，产生膨胀变形，通过膨胀吸收能量，使台车减速，产生所需要的波形曲线。所述装置包括障碍壁、台车及吸能部件。当模拟台车撞向障碍壁时，台车与碰撞杆的前端相撞，碰撞杆受力后被撞入到膨胀吸能管时，在膨胀的过程中吸能模拟台车的冲击能量，从而给模拟台车一个阻力，不同的阻力使模拟台车产生不同的碰撞模拟曲线。本发明用于对汽车安全部件进行检验及研发，模拟实车碰撞。
文档编号G01M17/007GK101603879SQ20081003877
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者王武生 申请人:上海奇谋能源技术开发有限公司