车门内饰板冲击器及确定车门内饰板刚度值的方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于汽车碰撞试验的冲击器及确定车门内饰板刚度值的方法。
背景技术
汽车侧面碰撞是常见的交通碰撞事故类型之一，如何提高侧面碰撞时对车内乘员的保护性能受到了汽车生产企业的日益重视。当汽车发生侧面碰撞时，车身钣金结构首先碰撞变形，向乘员舱内侵入，推动车门内饰板和乘员身体发生碰撞接触，造成乘员伤害。可见，良好的汽车侧面碰撞乘员保护性能不仅与车身钣金结构及其材料密切相关，同时还和与乘员发生直接碰撞接触的车门内饰板刚度密切相关。在进行车身钣金结构设计的同时，设计合适的车门内饰板刚度能够进一步提升汽车侧面碰撞性能。
传统设计方法在进行汽车开发时，往往偏重于通过加强车身钣金结构来改善侧面碰撞的乘员保护性能，忽略了对车门内饰板等重要零部件的结构改进和刚度优化，一方面不利于汽车车身的轻量化发展和降低燃油消耗；另一方面增加了车身结构改进的难度和制造成本，延长了整车开发的时间。因此，在进行车身侧面钣金结构设计时，通过合理的冲击试验正确评价车门内饰板的刚度，然后对其进行优化设计，减轻对车身钣金结构更改的依赖性，达到提高侧碰乘员保护性能以及节约开发时间和成本的目的。
由于车门内饰板结构较为复杂，其与车内乘员身体碰撞接触时对应不同的区域，目前汽车生产企业没有对车门内饰板刚度进行冲击测试的一套合理的冲击器，无法从实际碰撞角度对不同车型的车门内饰板刚度进行准确评价和优化，从而导致了内饰板刚度设计不合理，难以大幅提升汽车侧面碰撞时对乘员的保护性能。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种车门内饰板冲击器及确定车门内饰板刚度值的方法。
为实现所述目的，本发明的基于人体侧面轮廓特征的车门内饰板冲击器，其特点是，包括：胸部区域冲击器，其包括具备人体胸部侧面的几何特征的碰撞接触面；腹部区域冲击器，其包括具备人体腹部侧面的几何特征的碰撞接触面；髋部区域冲击器，其包括具备人体髋部侧面的几何特征的碰撞接触面；高压气缸；以及导向杆，设置成高压气缸的直线运动输出件，其末端连接胸部区域冲击器、腹部区域冲击器或髋部区域冲击器。
所述的车门内饰板冲击器，其进一步的特点是，还包括用于固定支撑内饰板的固定支架，内饰板和固定支架的连接方式与内饰板和实车的连接方式相同。
所述的车门内饰板冲击器，其进一步的特点是，还包括设置在胸部区域冲击器、腹部区域冲击器及髋部区域冲击器上的加速度传感器，该加速器用于记录各冲击器随时间变化的加速度信号。
所述的车门内饰板冲击器，其进一步的特点是，还包括积分装置，该积分装置根据冲击器记录的加速度信号获得内饰板受冲击区域的刚度值。
本发明的方法是利用所述的车门内饰板冲击器确定车门内饰板刚度值的方法，其特点是，将内饰板固定于固定支架上，内饰板和固定支架的连接方式与内饰板和实车的连接方式相同；根据人体在车内的坐姿位置及人体轮廓线在内饰板上的投影，确定人体胸部、腹部和髋部与内饰板的对应碰撞接触区域，从而将内饰板划分为3个部分，即胸部碰撞区域、腹部碰撞区域和髋部碰撞区域；利用胸部区域冲击器的碰撞接触面、腹部区域冲击器的碰撞接触面及髋部区域冲击器的碰撞接触面分别冲击内饰板的所述3个部分；以及分别记录胸部区域冲击器、腹部区域冲击器及髋部区域冲击器随时间变化的加速度信号，并根据这些加速度信号分别获得内饰板所述3个部分的刚度数值。
本发明的有益效果如下：
通过采用基于人体身体侧面轮廓特征的车门内饰板冲击器对内饰板进行冲击，测量冲击过程中的各种动力学参数例如各个冲击器的加速度，能够准确测量出内饰板不同碰撞区域的刚度变化，反映出侧面碰撞时人体与内饰板的实际接触作用，基于试验得到的数据进行内饰板刚度优化设计，由此提升汽车侧面碰撞的乘员保护性能；利用冲击器可以在冲击试验中准确地评价车门内饰板的刚度，改变了以往单纯依赖通过加强车身钣金结构来提高汽车侧面碰撞性能的传统设计方法，内饰板刚度的优化实现了侧面碰撞乘员保护性能的快速提升，节约了制造成本和开发时间，提高了经济效益。
本发明的前述目的、特征及有益效果将在下面结合附图说明和具体实施方式进行详细的描述。
【附图说明】
图1是本发明的胸部区域冲击器的示意图。
图2是本发明的腹部区域冲击器的示意图。
图3是本发明的髋部区域冲击器的示意图。
图4是本发明的车门内饰板冲击器的进行刚度试验时的示意图。
【具体实施方式】
在汽车侧面碰撞时，车门内饰板与人体身体侧面不同部位对应的碰撞区域不同。本发明的方法首先根据人体在车内的坐姿位置，生成人体轮廓线在内饰板上的投影，确定汽车侧面碰撞时人体胸部、腹部和髋部与内饰板的对应碰撞接触区域，将内饰板划分为3个部分：胸部碰撞区域、腹部碰撞区域和髋部碰撞区域。
内饰板的胸部、腹部和髋部三个碰撞区域，需要具有不同的刚度值以减轻碰撞时乘员的对应的身体部位的伤害，因此本发明的方法利用具有合理形状特征和质量的冲击器对其内饰板的前述3个区域的刚度进行试验测试，准确反映这些区域在与人体身体碰撞接触过程中的刚度变化，然后基于试验数据正确地进行内饰板刚度的优化设计。
如图1至图3所示，本发明的方法是利用具备人体身体侧面轮廓特征的车门内饰板冲击器，来测试内饰板与人体身体各个部位碰撞接触区域的刚度，该车门内饰板冲击器分别是内饰板胸部区域冲击器10、腹部区域冲击器20和髋部区域冲击器30。
胸部区域冲击器10包括碰撞接触面10a，碰撞接触面10a具备人体胸部侧面的几何特征，在试验中用于与内饰板的胸部碰撞区域接触，，在一实施例中其基本形状尺寸为60mm×75mm×160mm，质量为1.96Kg，材料为铝。腹部区域冲击器20包括碰撞接触面20a，碰撞接触面20a具备人体腹部侧面的几何特征，在试验中用于与内饰板的腹部碰撞区域接触，，在一实施例中，基本形状尺寸为60mm(或65mm)×116mm×77mm，质量为1.68Kg，材料为铝。髋部区域冲击器30包括碰撞接触面30a，碰撞接触面30a具备人体髋部侧面的几何特征，在试验中用于与内饰板的髋部碰撞区域接触，在一实施例中其基本形状尺寸为50mm×186mm(123mm)×144mm(130mm)，质量为3.98Kg，材料为铝。人体胸部、腹部及髋部侧面的几何特征可以通过对人体进行测量后借助计算机辅助软件进行三维造型确定。
如图4所示，将内饰板43固定连接在固定支架44上，二者的连接方式与内饰板在实车中的连接方式相同或者说实质相同，高压气缸41的直线运动输出件为导杆42，导杆42的末端连接冲击器，在图4所示的实施例中，是以胸部区域冲击器10为例进行说明，显然导杆42的末端可以选择性地连接内饰板胸部区域冲击器10、腹部区域冲击器20和髋部区域冲击器30。本发明的方法通过高压气缸41产生的瞬时高气压将导向杆42和冲击器10以一定的速度发射，冲击器10箭头A所示的方向以水平自由状态冲击内饰板对应区域，冲击质量为不同的冲击器10、20、30质量和导向杆质量之和。在冲击器10、20或30上安装加速度传感器，记录随时间变化的加速度信号，然后通过积分装置(可以电路或者计算机软件)求得冲击器受到的反作用力，并获得内饰板受冲击区域的刚度数值。
通过图4可以同时理解到本发明的基于人体侧面轮廓特征的车门内饰板冲击器包括：胸部区域冲击器10，其包括具备人体胸部侧面的几何特征的碰撞接触面10a；腹部区域冲击器20，其包括具备人体腹部侧面的几何特征的碰撞接触面20a；髋部区域冲击器30，其包括具备人体髋部侧面的几何特征的碰撞接触面30a；高压气缸41；以及导向杆42，设置成高压气缸的直线运动输出件，其末端连接胸部区域冲击器10、腹部区域冲击器20或髋部区域冲击器30。
本发明的基于人体侧面轮廓特征的车门内饰板冲击器还包括用于固定支撑内饰板43的固定支架44，内饰板和固定支架的连接方式与内饰板和实车的连接方式相同。本发明的基于人体侧面轮廓特征的车门内饰板冲击器还包括设置在胸部区域冲击器10、腹部区域冲击器20及髋部区域冲击器30上的加速度传感器(没有显示)，该加速器用于记录各冲击器随时间变化的加速度信号。本发明的基于人体侧面轮廓特征的车门内饰板冲击器还包括积分装置(没有显示)，该积分装置根据冲击器记录的加速度信号获得内饰板受冲击区域的刚度值。
另外，还可以根据前述描述，对本发明的方法或冲击器进行更为详细的设计，例如将高压气缸设置在升降台上，以升降对应内饰板的不同的受冲击区域。因此，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变形都将落在本发明权利要求书的范围内。