模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其包括一多軸驅(qū)動器，多軸驅(qū)動器的末端輸出軸與一法蘭連接架連接，法蘭連接架與第一力傳感器連接，第一力傳感器與座墊加載頭連接，多軸驅(qū)動器、第一力傳感器與一控制器連接。該模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置采用的多軸驅(qū)動器驅(qū)動座墊加載頭移動，因具有多個自由度，可模擬各種復(fù)雜運動軌跡，這樣就可模擬各種試驗要求的軌跡，因此該測試裝置具有較好的通用性，可進(jìn)行各種針對座椅的模擬試驗。再有采用這種測試裝置通過力傳感器實時反饋的力信號及多軸驅(qū)動器實時記錄的自身位姿信息，可很好地監(jiān)測和復(fù)現(xiàn)整個試驗過程，從而保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗過程的可追溯性。
【專利說明】
模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車零部件測試領(lǐng)域，特別涉及一種用于模擬人體進(jìn)出汽車座椅、測試汽車座椅疲勞度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]座椅是汽車上的一個重要組成元件，其乘坐舒適性與駕駛員的操作便利性及乘員的乘坐體驗緊密相關(guān)。對于座椅舒適性和可靠性的評價，涉及到的關(guān)鍵零部件較多，諸如頭枕、調(diào)角器、滑軌、靠墊、坐墊、扶手等。其中，模擬人體進(jìn)出座椅試驗對帶面套的座椅進(jìn)行面料耐磨性測試相比其他零部件的測試，動作較復(fù)雜，試驗難度大。
[0003]模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞試驗主要使用帶面套的三維假人模型對座椅總成進(jìn)行面料耐磨性測試，模擬人體進(jìn)出汽車的使用工況，試驗后的座椅面套不應(yīng)出現(xiàn)斷裂、結(jié)團(tuán)、脫散和漏底，不允許出現(xiàn)損傷，縫線不允許斷裂等。由于不同整車的空間不同，實際乘客進(jìn)出車門時的動作軌跡是有差異的，因此不同車型規(guī)定了不同的三維假人模型運動軌跡，從而更真實地評價使用可靠性。同時，整個模擬人體進(jìn)出汽車座椅的過程一般既要包含平移和旋轉(zhuǎn)動作，又要包含力的加載作用，且要求重復(fù)循環(huán)動作在1.5萬次以上。因此，模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置就需要具備較高的控制精度，較好的重復(fù)性和通用性。目前，市面上適用于模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試的設(shè)備較少，且多數(shù)采用多作動缸組合聯(lián)動的方式對被試座椅進(jìn)行測試。如中國實用新型專利(專利號:201120221968.9)就公開了一種座椅疲勞測試機(jī)，其包括機(jī)架，通過絲杠與機(jī)架的上部連接且豎向活動安裝在機(jī)架上的氣缸架，氣缸架上安裝有椅座測試氣缸和椅背測試氣缸，椅座測試氣缸豎向安裝在氣缸架上，椅背測試氣缸橫向安裝在氣缸架上，椅座測試氣缸和椅背測試氣缸上均安裝緩沖海綿墊，在機(jī)架上安裝電控裝置，電控裝置與椅座測試氣缸和椅背測試氣缸連接。這種測試裝置通用性較差，滿足不了多種不同運動軌跡的試驗需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種控制精度高、重復(fù)性好、通用性強(qiáng)的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置。
[0005]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其包括一多軸驅(qū)動器，所述多軸驅(qū)動器的末端輸出軸與一法蘭連接架連接，所述法蘭連接架與第一力傳感器連接，所述第一力傳感器與座墊加載頭連接，所述多軸驅(qū)動器、第一力傳感器與一控制器連接。
[0006]優(yōu)選地，所述法蘭連接架上還設(shè)有一靠背加載器，所述靠背加載器與所述法蘭連接架鉸接，所述靠背加載器與第二力傳感器連接，所述第二力傳感器與靠背加載頭連接，所述第二力傳感器與所述控制器連接。
[0007]優(yōu)選地，所述法蘭連接架上設(shè)有一通槽，所述靠背加載器位于所述通槽內(nèi)與所述法蘭連接架鉸接。
[0008]優(yōu)選地，所述第二力傳感器通過關(guān)節(jié)軸承與所述靠背加載頭連接。
[0009 ]優(yōu)選地，所述靠背加載器為液壓缸、氣缸或電動缸。
[0010]優(yōu)選地，所述多軸驅(qū)動器為一六軸驅(qū)動器，所述六軸驅(qū)動器包括可水平旋轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動軸、鉸接于第一驅(qū)動軸頂部以鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動軸、鉸接于第二驅(qū)動軸以鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第三驅(qū)動軸、轉(zhuǎn)動連接于第三驅(qū)動軸可繞自軸旋轉(zhuǎn)的第四驅(qū)動軸、鉸接于第四驅(qū)動軸以鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第五驅(qū)動軸及轉(zhuǎn)動連接于第五驅(qū)動軸可繞自軸旋轉(zhuǎn)的第六驅(qū)動軸，所述法蘭連接架一端與第六驅(qū)動軸端面固定連接。
[0011]本發(fā)明還公開了一種模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試的測試方法，其包括如下步驟:
1)設(shè)置一座墊加載頭和一靠背加載頭，所述座墊加載頭、靠背加載頭均與力傳感器連接，所述座墊加載頭與一多軸驅(qū)動器連接，所述多軸驅(qū)動器可帶動所述座墊加載頭在水平方向來回移動、旋轉(zhuǎn)，所述靠背加載頭與一靠背加載器連接，所述靠背加載器可在垂直方向來回擺動；
2)設(shè)置一控制器，所述控制器與所述多軸驅(qū)動器、靠背加載器及力傳感器連接，所述控制器可控制所述多軸驅(qū)動器、靠背加載器工作；
3)使所述座墊加載頭、靠背加載頭分別與假人模型的臀部、背部連接，根據(jù)模擬試驗要求通過控制器控制多軸驅(qū)動器及靠背加載器動作，使座墊加載頭、靠背加載頭按試驗要求的運行軌跡、運行速度及加載力驅(qū)動假人模型在汽車座椅上運動。
[0012]優(yōu)選地，所述控制器能夠?qū)崟r記錄所述力傳感器反饋的壓力信號及所述多軸驅(qū)動器自身位置信息，通過力傳感器反饋的壓力信號及多軸驅(qū)動器自身位置信息可監(jiān)控和復(fù)現(xiàn)整個試驗過程。
[0013]如上所述，本發(fā)明的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法具有以下有益效果:該模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法采用的多軸驅(qū)動器驅(qū)動座墊加載頭移動，因具有多個自由度，可模擬各種復(fù)雜運動軌跡，這樣就可模擬各種試驗要求的軌跡，因此該測試裝置具有較好的通用性，可進(jìn)行各種針對座椅的模擬試驗，這種模擬裝置還具有較高的控制精度、重復(fù)性好的優(yōu)點。再有采用這種測試裝置通過力傳感器實時反饋的力信號及多軸驅(qū)動器實時記錄的自身位姿信息，可很好地監(jiān)測和復(fù)現(xiàn)整個試驗過程，從而保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗過程的可追溯性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例使用狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實施例假人模型運動軌跡示意圖。
[0017]元件標(biāo)號說明:1、多軸驅(qū)動器；1-1、第一驅(qū)動軸；1-2、第二驅(qū)動軸；1-3、第三驅(qū)動軸；1-4、第四驅(qū)動軸；1-5第五驅(qū)動軸；1-6第六驅(qū)動軸;2、第一力傳感器;3、法蘭連接架;4坐墊加載頭；5、靠背加載器;6、靠背加載頭；7、關(guān)節(jié)軸承;8、底板;9、假人模型；10汽車座椅；
11、座椅固定裝置;12、第二力傳感器;(a)-(d)假人模型四個不同位置狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0018]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0019]請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供一種模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其主要包括多軸驅(qū)動器1、第一力傳感器2、法蘭連接架3、座墊加載頭4、靠背加載器5、靠背加載頭6及第二力傳感器12。法蘭連接架3的一端與多軸驅(qū)動器I的末端輸出軸固定連接，法蘭連接架3的另一端與第一力傳感器2的一端連接，第一力傳感器2的另一端與座墊加載頭4連接。多軸驅(qū)動器I可帶動座墊加載頭4移動旋轉(zhuǎn)，模擬人體進(jìn)出汽車座椅時運動軌跡，同時可通過第一力傳感器2實時反饋座椅所受到的加載力。
[0021]作為一種優(yōu)選實施例，多軸驅(qū)動器I選用六軸驅(qū)動器，該六軸驅(qū)動器包括可水平旋轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動軸1-1，與第一驅(qū)動軸1-1鉸接且頂部以該鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動軸1-2;鉸接在第二驅(qū)動軸1-2上且以鉸接點為圓心可上下旋轉(zhuǎn)的第三驅(qū)動軸1-3;轉(zhuǎn)動的連接于第三驅(qū)動軸上且可繞自軸旋轉(zhuǎn)的第四驅(qū)動軸1-4，鉸接在第四驅(qū)動軸1-4上且以鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第五驅(qū)動軸1-5及轉(zhuǎn)動連接于第五驅(qū)動軸1-5可繞自軸旋轉(zhuǎn)的第六驅(qū)動軸1-6，法蘭連接架3的一端與第六驅(qū)動軸1-6的端面固定連接。使用六軸驅(qū)動器能夠使座墊加載頭4在水平面上沿六個自由度移動，這樣就可非常方便的模擬各種復(fù)雜的運動軌跡，滿足各種試驗的要求。
[0022]除了通過座墊加載頭4對座椅上的座墊進(jìn)行模擬試驗外，該裝置還設(shè)置了一靠背加載頭6，通過背加載頭6可對座椅上的靠背進(jìn)行模擬加載試驗?？勘臣虞d頭6固定在一靠背加載器5上，靠背加載器5與靠背加載頭6之間設(shè)有第二力傳感器12。法蘭連接架3上設(shè)有一通槽，靠背加載器5穿過該通槽并與法蘭連接架3鉸接，靠背加載器5可在垂直方向來回擺動。第二力傳感器12通過關(guān)節(jié)軸承7與靠背加載頭6連接，這樣第二力傳感器12可隨靠背加載器5擺動的角度自動調(diào)節(jié)，從而使力測量的更加精確?？勘臣虞d器5可選用液壓缸、氣缸或電動缸中的一種，以便于通過控制器對其加載力進(jìn)行控制。可在靠背加載頭6的位置設(shè)置一角度傳感器，通過角度傳感器測量靠背加載頭6的角度。同時設(shè)置一驅(qū)動裝置與靠背加載器5連接，通過驅(qū)動裝置來控制靠背加載器5擺動的角度。
[0023]上述多軸驅(qū)動器1、第一力傳感器2、靠背加載器5及第二力傳感器12均與一控制器進(jìn)行連接，通過該控制器可控制多軸驅(qū)動器1、靠背加載器5的運動軌跡、運動速度、加載力，并可實時采集第一力傳感器2、第二力傳感器12、反饋的加載力信號，根據(jù)加載力信號及多軸驅(qū)動器I的自身位姿信息，角度傳感器反饋的角度信號可很好地監(jiān)測試驗過程，并且能夠復(fù)現(xiàn)整個試驗過程，從而保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗過程的可追溯性。
[0024]本發(fā)明還公開了一種模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試的測試方法，其包括如下步驟:設(shè)置一座墊加載頭4和一靠背加載頭6，座墊加載頭4、靠背加載頭6均與力傳感器連接，使座墊加載頭與一多軸驅(qū)動器I連接，多軸驅(qū)動器I可帶動座墊加載頭4在水平方向來回移動、旋轉(zhuǎn)，靠背加載頭6與一靠背加載器5連接，靠背加載器5可在垂直方向來回擺動。設(shè)置一控制器，控制器與多軸驅(qū)動器1、靠背加載器5及力傳感器連接，通過控制器控制多軸驅(qū)動器、靠背加載器工作。使座墊加載頭4、靠背加載頭6分別與假人模型的臀部、背部連接，根據(jù)模擬試驗要求通過控制器控制多軸驅(qū)動器及靠背加載器動作，使座墊加載頭、靠背加載頭按試驗要求的運行軌跡、運行速度及加載力驅(qū)動假人模型在汽車座椅上運動。
[0025]作為一種【具體實施方式】，如圖2所示。本實施例中，多軸驅(qū)動器I選用通用型六軸機(jī)器人作為六軸驅(qū)動器，該六軸驅(qū)動器I通過螺釘連接直接固定安裝在底板8上。被測汽車座椅10通過座椅固定裝置11固定安裝在底板8上。底板8選用T形槽鑄鐵平臺，這樣便于調(diào)節(jié)座椅10及多軸驅(qū)動器I的位置。選用一個三維假人模型9制造的壓頭，該假人模型9按照SAEJ826-2002的50%假人。壓頭包一層12mm的泡沫和牛仔布，把適當(dāng)?shù)闹匚锱渲玫綁侯^上，使壓頭保持重量在44.5kg。將坐墊加載頭4、靠背加載頭6分別與假人模型(9)的臀部、背部固定連接。
[0026]通過控制器設(shè)置模擬人體進(jìn)出試驗的假人模型9運動軌跡，如圖3所示:圖中，(a)為假人模型9的初始位置，假人模型9中心線與被試汽車座椅10中心線夾角30°，水平滑入被試汽車座椅10并陷入坐墊邊翼和靠背邊翼各約25mm，到達(dá)位置(b)，旋轉(zhuǎn)30°，使假人模型9中心線與被試汽車座椅10中心線對齊，即位置(c)，然后假人模型9蠕動至位置(d)并對坐墊和靠背蠕動加載445N;退出時，假人模型9保持加載445N至位置(c)卸載，并退回到初始位置(a)，該試驗以4.5次/分鐘的頻率循環(huán)進(jìn)行15000次后停止并復(fù)位。
[0027]圖3所示運動軌跡只是模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試試驗的一種，對于不同的試驗，運動軌跡、運動速度、時間、加載力均會有所不同，每個試驗的具體參數(shù)可通過控制器對多軸驅(qū)動器及靠背加載器進(jìn)行設(shè)置。
[0028]該模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法采用的多軸驅(qū)動器驅(qū)動座墊加載頭移動，因具有多個自由度，可模擬各種復(fù)雜運動軌跡，這樣就可模擬各種試驗要求的軌跡，因此該測試裝置具有較好的通用性，可進(jìn)行各種針對座椅的模擬試驗，這種模擬裝置還具有較高的控制精度、重復(fù)性好的優(yōu)點。再有采用這種測試裝置通過力傳感器實時反饋的力信號及多軸驅(qū)動器實時記錄的自身位姿信息，可很好地監(jiān)測和復(fù)現(xiàn)整個試驗過程，從而保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗過程的可追溯性。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0029]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:其包括一多軸驅(qū)動器(I)，所述多軸驅(qū)動器(I)的末端輸出軸與一法蘭連接架(3)連接，所述法蘭連接架(3)與第一力傳感器(2)連接，所述第一力傳感器(2)與座墊加載頭(4)連接，所述多軸驅(qū)動器(1)、第一力傳感器(2)與一控制器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:所述法蘭連接架(3)上還設(shè)有一靠背加載器(5)，所述靠背加載器(5)與所述法蘭連接架(3)鉸接，所述靠背加載器(5)與第二力傳感器(12)連接，所述第二力傳感器(12)與靠背加載頭(6)連接，所述第二力傳感器(12)與所述控制器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:所述法蘭連接架(3)上設(shè)有一通槽，所述靠背加載器(5)位于所述通槽內(nèi)與所述法蘭連接架(3)鉸接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:所述第二力傳感器(12)通過關(guān)節(jié)軸承(7)與所述靠背加載頭(6)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:所述靠背加載器(5)為液壓缸、氣缸或電動缸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:所述多軸驅(qū)動器(I)為一六軸驅(qū)動器，所述六軸驅(qū)動器(I)包括可水平旋轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動軸(1-1)、鉸接于第一驅(qū)動軸(1-1)頂部以鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動軸(1-2)、鉸接于第二驅(qū)動軸(1-2 )以鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第三驅(qū)動軸(1-3 )、轉(zhuǎn)動連接于第三驅(qū)動軸(1-3 )可繞自軸旋轉(zhuǎn)的第四驅(qū)動軸(1-4)、鉸接于第四驅(qū)動軸(1-4)以鉸接點為圓心上下旋轉(zhuǎn)的第五驅(qū)動軸(1-5)及轉(zhuǎn)動連接于第五驅(qū)動軸(1-5)可繞自軸旋轉(zhuǎn)的第六驅(qū)動軸(1-6)，所述法蘭連接架(3)—端與第六驅(qū)動軸(1-6)端面固定連接。7.一種模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試方法，其特征在于，其包括如下步驟: (1)設(shè)置一座墊加載頭和一靠背加載頭，所述座墊加載頭、靠背加載頭均與力傳感器連接，所述座墊加載頭與一多軸驅(qū)動器連接，所述多軸驅(qū)動器可帶動所述座墊加載頭在水平方向來回移動、旋轉(zhuǎn)，所述靠背加載頭與一靠背加載器連接，所述靠背加載器可在垂直方向來回擺動； (2)設(shè)置一控制器，所述控制器與所述多軸驅(qū)動器、靠背加載器及力傳感器連接，所述控制器可控制所述多軸驅(qū)動器、靠背加載器工作； (3)使所述座墊加載頭、靠背加載頭分別與假人模型的臀部、背部連接，根據(jù)模擬試驗要求通過控制器控制多軸驅(qū)動器及靠背加載器動作，使座墊加載頭、靠背加載頭按試驗要求的運行軌跡、運行速度及加載力驅(qū)動假人模型在汽車座椅上運動。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬人體進(jìn)出汽車座椅疲勞測試方法，其特征在于:所述控制器能夠?qū)崟r記錄所述力傳感器反饋的壓力信號及所述多軸驅(qū)動器自身位置信息，通過力傳感器反饋的壓力信號及多軸驅(qū)動器自身位置信息可監(jiān)控和復(fù)現(xiàn)整個試驗過程。
【文檔編號】G01M7/08GK105928682SQ201610496520
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】金益
【申請人】蘇州東菱振動試驗儀器有限公司