模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法
【專利摘要】本發明提供一種模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置，其包括一多軸驅動器，多軸驅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，多軸驅動器、第一力傳感器與一控制器連接。該模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置采用的多軸驅動器驅動座墊加載頭移動，因具有多個自由度，可模擬各種復雜運動軌跡，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動器實時記錄的自身位姿信息，可很好地監測和復現整個試驗過程，從而保證試驗結果的準確性和試驗過程的可追溯性。
【專利說明】
模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法
技術領域
[0001]本發明涉及汽車零部件測試領域，特別涉及一種用于模擬人體進出汽車座椅、測試汽車座椅疲勞度的裝置。
【背景技術】
[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。對于座椅舒適性和可靠性的評價，涉及到的關鍵零部件較多，諸如頭枕、調角器、滑軌、靠墊、坐墊、扶手等。其中，模擬人體進出座椅試驗對帶面套的座椅進行面料耐磨性測試相比其他零部件的測試，動作較復雜，試驗難度大。
[0003]模擬人體進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行面料耐磨性測試，模擬人體進出汽車的使用工況，試驗后的座椅面套不應出現斷裂、結團、脫散和漏底，不允許出現損傷，縫線不允許斷裂等。由于不同整車的空間不同，實際乘客進出車門時的動作軌跡是有差異的，因此不同車型規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，整個模擬人體進出汽車座椅的過程一般既要包含平移和旋轉動作，又要包含力的加載作用，且要求重復循環動作在1.5萬次以上。因此，模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置就需要具備較高的控制精度，較好的重復性和通用性。目前，市面上適用于模擬人體進出汽車座椅疲勞測試的設備較少，且多數采用多作動缸組合聯動的方式對被試座椅進行測試。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，其包括機架，通過絲杠與機架的上部連接且豎向活動安裝在機架上的氣缸架，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。
【發明內容】
[0004]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種控制精度高、重復性好、通用性強的模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置。
[0005]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置，其包括一多軸驅動器，所述多軸驅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，所述多軸驅動器、第一力傳感器與一控制器連接。
[0006]優選地，所述法蘭連接架上還設有一靠背加載器，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]優選地，所述法蘭連接架上設有一通槽，所述靠背加載器位于所述通槽內與所述法蘭連接架鉸接。
[0008]優選地，所述第二力傳感器通過關節軸承與所述靠背加載頭連接。
[0009 ]優選地，所述靠背加載器為液壓缸、氣缸或電動缸。
[0010]優選地，所述多軸驅動器為一六軸驅動器，所述六軸驅動器包括可水平旋轉的第一驅動軸、鉸接于第一驅動軸頂部以鉸接點為圓心上下旋轉的第二驅動軸、鉸接于第二驅動軸以鉸接點為圓心上下旋轉的第三驅動軸、轉動連接于第三驅動軸可繞自軸旋轉的第四驅動軸、鉸接于第四驅動軸以鉸接點為圓心上下旋轉的第五驅動軸及轉動連接于第五驅動軸可繞自軸旋轉的第六驅動軸，所述法蘭連接架一端與第六驅動軸端面固定連接。
[0011]本發明還公開了一種模擬人體進出汽車座椅疲勞測試的測試方法，其包括如下步驟:
1)設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動器連接，所述多軸驅動器可帶動所述座墊加載頭在水平方向來回移動、旋轉，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)設置一控制器，所述控制器與所述多軸驅動器、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，根據模擬試驗要求通過控制器控制多軸驅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動假人模型在汽車座椅上運動。
[0012]優選地，所述控制器能夠實時記錄所述力傳感器反饋的壓力信號及所述多軸驅動器自身位置信息，通過力傳感器反饋的壓力信號及多軸驅動器自身位置信息可監控和復現整個試驗過程。
[0013]如上所述，本發明的模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法具有以下有益效果:該模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法采用的多軸驅動器驅動座墊加載頭移動，因具有多個自由度，可模擬各種復雜運動軌跡，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、重復性好的優點。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動器實時記錄的自身位姿信息，可很好地監測和復現整個試驗過程，從而保證試驗結果的準確性和試驗過程的可追溯性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例的結構示意圖。
[0015]圖2為本發明實施例使用狀態時的結構示意圖。
[0016]圖3為本發明實施例假人模型運動軌跡示意圖。
[0017]元件標號說明:1、多軸驅動器；1-1、第一驅動軸；1-2、第二驅動軸；1-3、第三驅動軸；1-4、第四驅動軸；1-5第五驅動軸；1-6第六驅動軸;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、關節軸承;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。
【具體實施方式】
[0018]以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
[0019]請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。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，而非用以限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的范疇。
[0020]如圖1所示，本發明提供一種模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置，其主要包括多軸驅動器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。多軸驅動器I可帶動座墊加載頭4移動旋轉，模擬人體進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]作為一種優選實施例，多軸驅動器I選用六軸驅動器，該六軸驅動器包括可水平旋轉的第一驅動軸1-1，與第一驅動軸1-1鉸接且頂部以該鉸接點為圓心上下旋轉的第二驅動軸1-2;鉸接在第二驅動軸1-2上且以鉸接點為圓心可上下旋轉的第三驅動軸1-3;轉動的連接于第三驅動軸上且可繞自軸旋轉的第四驅動軸1-4，鉸接在第四驅動軸1-4上且以鉸接點為圓心上下旋轉的第五驅動軸1-5及轉動連接于第五驅動軸1-5可繞自軸旋轉的第六驅動軸1-6，法蘭連接架3的一端與第六驅動軸1-6的端面固定連接。使用六軸驅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對座椅上的座墊進行模擬試驗外，該裝置還設置了一靠背加載頭6，通過背加載頭6可對座椅上的靠背進行模擬加載試驗。靠背加載頭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之間設有第二力傳感器12。法蘭連接架3上設有一通槽，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通過關節軸承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擺動的角度自動調節，從而使力測量的更加精確。靠背加載器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行控制。可在靠背加載頭6的位置設置一角度傳感器，通過角度傳感器測量靠背加載頭6的角度。同時設置一驅動裝置與靠背加載器5連接，通過驅動裝置來控制靠背加載器5擺動的角度。
[0023]上述多軸驅動器1、第一力傳感器2、靠背加載器5及第二力傳感器12均與一控制器進行連接，通過該控制器可控制多軸驅動器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，根據加載力信號及多軸驅動器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測試驗過程，并且能夠復現整個試驗過程，從而保證試驗結果的準確性和試驗過程的可追溯性。
[0024]本發明還公開了一種模擬人體進出汽車座椅疲勞測試的測試方法，其包括如下步驟:設置一座墊加載頭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動器I連接，多軸驅動器I可帶動座墊加載頭4在水平方向來回移動、旋轉，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。設置一控制器，控制器與多軸驅動器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，根據模擬試驗要求通過控制器控制多軸驅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，多軸驅動器I選用通用型六軸機器人作為六軸驅動器，該六軸驅動器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，這樣便于調節座椅10及多軸驅動器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，把適當的重物配置到壓頭上，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]通過控制器設置模擬人體進出試驗的假人模型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，到達位置(b)，旋轉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/分鐘的頻率循環進行15000次后停止并復位。
[0027]圖3所示運動軌跡只是模擬人體進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可通過控制器對多軸驅動器及靠背加載器進行設置。
[0028]該模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置及測試方法采用的多軸驅動器驅動座墊加載頭移動，因具有多個自由度，可模擬各種復雜運動軌跡，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、重復性好的優點。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動器實時記錄的自身位姿信息，可很好地監測和復現整個試驗過程，從而保證試驗結果的準確性和試驗過程的可追溯性。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0029]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:其包括一多軸驅動器(I)，所述多軸驅動器(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，所述多軸驅動器(1)、第一力傳感器(2)與一控制器連接。2.根據權利要求1所述的模擬人體進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.根據權利要求2所述的模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:所述法蘭連接架(3)上設有一通槽，所述靠背加載器(5)位于所述通槽內與所述法蘭連接架(3)鉸接。4.根據權利要求2所述的模擬人體進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)通過關節軸承(7)與所述靠背加載頭(6)連接。5.根據權利要求2所述的模擬人體進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.根據權利要求1所述的模擬人體進出汽車座椅疲勞測試裝置，其特征在于:所述多軸驅動器(I)為一六軸驅動器，所述六軸驅動器(I)包括可水平旋轉的第一驅動軸(1-1)、鉸接于第一驅動軸(1-1)頂部以鉸接點為圓心上下旋轉的第二驅動軸(1-2)、鉸接于第二驅動軸(1-2 )以鉸接點為圓心上下旋轉的第三驅動軸(1-3 )、轉動連接于第三驅動軸(1-3 )可繞自軸旋轉的第四驅動軸(1-4)、鉸接于第四驅動軸(1-4)以鉸接點為圓心上下旋轉的第五驅動軸(1-5)及轉動連接于第五驅動軸(1-5)可繞自軸旋轉的第六驅動軸(1-6)，所述法蘭連接架(3)—端與第六驅動軸(1-6)端面固定連接。7.一種模擬人體進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動器連接，所述多軸驅動器可帶動所述座墊加載頭在水平方向來回移動、旋轉，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)設置一控制器，所述控制器與所述多軸驅動器、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，根據模擬試驗要求通過控制器控制多軸驅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動假人模型在汽車座椅上運動。8.根據權利要求7所述的模擬人體進出汽車座椅疲勞測試方法，其特征在于:所述控制器能夠實時記錄所述力傳感器反饋的壓力信號及所述多軸驅動器自身位置信息，通過力傳感器反饋的壓力信號及多軸驅動器自身位置信息可監控和復現整個試驗過程。
【文檔編號】G01M7/08GK105928682SQ201610496520
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】金益
【申請人】蘇州東菱振動試驗儀器有限公司