[发明专利]一种汽车转向管柱动态溃缩速度测量系统及方法

说明书

本发明提出一种汽车转向管柱动态溃缩速度测量系统及方法，包括加速度传感器、数据采集系统和控制电脑。所述加速度传感器包括至少三个，分别安装在转向管柱上、下柱筒上，以及安装在车辆B柱下端，所述加速度传感器与数据采集系统通过有线或无线信号连接，将三个位置的加速度信号传输给数据采集系统；控制电脑对数据进行处理，通过对加速度积分所得的速度进行修正，得到转向管柱的溃缩速度，通过溃缩速度可以获得转向管柱的溃缩时刻、运动状态、动态溃缩位移等信息，本发明简单、可靠可行且成本低廉，解决了在实车碰撞测试中难以测量转向管柱溃缩速度的难题。

技术领域

本发明属于汽车转向系统试验领域，具体涉及汽车转向管柱动态溃缩速度的测量技术。

背景技术

汽车发生正面碰撞事故过程中，由于转向系统的存在减小了驾驶员可前移的空间，导致车辆保护驾驶员比保护车内其它乘员更有难度，因此在汽车安全设计时通常采用可溃缩式转向管柱来避免和减少方向盘、气囊等装置对驾驶员造成的伤害。可溃缩式转向管柱在受到一定的撞击力或收到溃缩信号时，向远离驾驶员的方向溃缩移动，从而增大了驾驶员与方向盘之间的距离，以避免驾驶员与气囊和方向盘发生刚性的猛烈碰撞。但是，转向管柱在正常的使用过程中，不能发生溃缩；并且在发生溃缩时应有一定吸能作用，同时转向管柱在什么时刻开始溃缩、溃缩时间持续多久、多大的速度溃缩应该是可控的，否则不能达到最佳的保护效果，这是都是在进行汽车安全设计时需要考虑的问题。因此车辆安全性能设计时，就需要一种测量方法来测量碰撞过程中转向管柱的动溃缩速度。

但目前还没有一种有效的、低成本的测量方案来实现整车碰撞时转向管柱溃缩速度的测量。虽然在零部件试验和台车模拟试验中，是可以通过高速摄像记录下整个转向管柱运动过程的，进一步可以通过高速录像的分析计算测量出转向管柱的溃缩速度。但在整车碰撞试验时，由于车门、护膝板等遮挡的原因，高速摄像不能有效全面地观察到转向管柱运动过程，采用此方法在实车碰撞中测量转向管柱的溃缩速度是不准确的。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车转向管柱动态溃缩速度测量系统及方法，以测量在实际碰撞工况下转向管柱的动态溃缩速度，解决实车碰撞中转向管柱动态溃缩速度难以测量的问题。

本发明的发明目的是通过以下技术方案加以实现：

本发明提出的一种汽车转向管柱动态溃缩速度测量系统，包括加速度传感器、数据采集系统和控制电脑。所述加速度传感器包括至少三个，分别安装在转向管柱上、下柱筒上，以及安装在车辆B柱下端，所述加速度传感器与数据采集系统通过有线或无线信号连接，将三个位置的加速度信号传输给数据采集系统；所述电脑对数据进行处理，通过对加速度积分所得的速度进行修正，得到转向管柱的溃缩速度。

由此，本发明提出的汽车转向管柱动态溃缩速度测量方法是一种简单可行，成本低廉的方法，只需要在转向管柱上下柱筒上分别安装两个加速度传感器，同时在车辆B柱下端安装一个加速度传感器，通过数据采集系统采集得到碰撞过程中这三个位置的加速度，然后对采集到的上下柱筒加速度分别进行积分得到各自的速度曲线；再通过车辆B柱下端减速度判断出车辆碰撞结束转向管柱溃缩完成的时刻；将转向管柱溃缩完成后上下柱筒速度相对小的曲线，乘以一个放大系数，使得转向管柱溃缩完成后的任意一个时刻的上下柱筒速度相等，然后将上下柱筒的速度相减，得到转向管柱的溃缩速度上限；将转向管柱溃缩完成后用上下柱筒速度相对大的曲线，乘以一个缩小系数，使得转向管柱溃缩完成后的任意一个时刻的上下柱筒速度相等，然后将上下柱筒的速度相减，得到转向管柱的溃缩速度下限。溃缩速度上限和溃缩速度下限构成转向管柱溃缩速度区间，即为测量结果。

本发明所述方法的步骤主要包括：

步骤1：在转向管柱上下柱筒上安装加速度传感器：

转向管柱上下柱筒发生相对运动形成溃缩过程，在测量前首先确认管柱的上下柱筒位置，然后将两个加速度传感器分别安装在上下柱筒两端，加速度测量的方向为转向管柱的轴向，即溃缩方向。

步骤2：安装B柱加速度传感器