專利名稱：用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于汽車碰撞試驗(yàn)的假人設(shè)計(jì)，特別涉及假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，屬于行人與車輛碰撞中行人保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車交通事故是威脅人類生命安全的一大公害，行人事故在汽車交通事故中占有很高的比例。為解決此問題，歐洲和日本都已經(jīng)研制了用于行人碰撞保護(hù)的假人模塊。
歐洲提高車輛安全委員會(EEVC)經(jīng)過多年研究，先后制定并頒布了WG10和WG17標(biāo)準(zhǔn)，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用其自行研制的行人模塊試驗(yàn)，檢驗(yàn)并評價(jià)車輛對行人下肢、髖部和頭部的傷害。
但是，EEVC開發(fā)的行人腿部模塊有很多有待改進(jìn)的地方。首先是它們的膝關(guān)節(jié)模型只有兩自由度。EEVC WG10和WG17行人下肢模塊作了大量的簡化，只規(guī)定了膝關(guān)節(jié)的側(cè)向彎曲和相對位移兩個(gè)方向的力學(xué)特性，沒有考慮其前后方向的彎曲和相對位移。這種兩自由度的下肢模塊僅適合評價(jià)機(jī)動車與站立姿態(tài)的行人之間的側(cè)面正撞，對側(cè)面斜碰撞、前碰撞、后碰撞和行人步行姿態(tài)等復(fù)雜工況并不直接適用。在實(shí)際的行人與車輛碰撞事故類型中，人車碰撞的復(fù)雜工況是大量存在的。山西省400例行人交通事故中，后撞(人車同向)、前撞(人車相對)、側(cè)撞(包含側(cè)面正撞與側(cè)面斜撞)分別占29％、5％、66％。這進(jìn)一步說明，有必要開發(fā)新的具有4自由度的行人腿部模塊，以更好的對人車碰撞進(jìn)行模擬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，使其能更好的對人車碰撞的復(fù)雜工況進(jìn)行模擬和試驗(yàn)研究，以利于提高汽車交通事故中行人的安全性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)由大腿模塊總成，主移動塊總成，副移動塊總成，小腿模塊總成以及四條纜索組成；所述的大腿模塊總成包括大腿套筒和設(shè)置在大腿套筒下部的轉(zhuǎn)軸套筒，在大腿套筒和轉(zhuǎn)軸套筒之間設(shè)有限位塊；所述的轉(zhuǎn)軸套筒內(nèi)部設(shè)有三個(gè)階梯孔，該套筒與大腿套筒有徑向和軸向的配合關(guān)系，具有共同的軸線a；轉(zhuǎn)軸套筒與限位塊固定在一起，在大腿套筒的帶動下，與軸套筒一起繞軸線a旋轉(zhuǎn)；所述的主移動塊總成包括主移動塊和分別安裝在主移動塊上且與主移動塊具有共同軸線b的兩個(gè)對稱安裝的滑動軸承、兩個(gè)對稱安裝的定位碟和設(shè)置在兩定位碟之間的第一橡膠塊；所述的副移動塊總成包括副移動塊、小腿轉(zhuǎn)動塊，在副移動塊和小腿轉(zhuǎn)動塊之間安裝有第一轉(zhuǎn)動軸承和第二轉(zhuǎn)動軸承，通過共有軸線c來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動配合；在小腿轉(zhuǎn)動塊下部的兩個(gè)孔內(nèi)分別裝有第二橡膠塊和第三橡膠塊，在第二橡膠塊和第三橡膠塊的底端分別裝有第三定位碟和第四定位碟，在所述副移動塊上設(shè)有四個(gè)均布的纜索孔，在小腿轉(zhuǎn)動塊上設(shè)有與纜索孔相對應(yīng)的纜索通道；所述的小腿模塊總成包括小腿套筒、階梯套筒和第四橡膠塊，所述的階梯套筒嵌套在小腿套筒中，在階梯套筒的頂端安裝有腿部墊片，在階梯套筒的內(nèi)部依次裝有第四橡膠塊、第六定位碟、一對膜片彈簧和第五定位碟；所述的兩個(gè)滑動軸承、兩個(gè)定位碟安裝在轉(zhuǎn)軸套筒內(nèi)部的三個(gè)階梯孔內(nèi)，所述的軸線a和軸線b重合，所述的主移動塊總成相對于大腿模塊總成轉(zhuǎn)動和左右向的移動；所述的主移動塊設(shè)置在副移動塊總成的上方，并在相對于副移動塊總成作前后向運(yùn)動；所述的副移動塊和小腿轉(zhuǎn)動塊之間繞軸線c相對轉(zhuǎn)動；所述的腿部墊片與副移動塊總成下端固定在一起；所述的第一和第三纜索的一端分別與主移動塊連接，另一端分別穿過設(shè)置在副移動塊上的第一纜索孔和第三纜索孔以及小腿轉(zhuǎn)動塊上對應(yīng)的纜索通道后，分別與第三定位碟和第四定位碟連接；所述的第二和第四纜索的一端分別與副移動塊連接，另一端分別穿過設(shè)置在副移動塊上的第二纜索孔和第四纜索孔以及小腿轉(zhuǎn)動塊上對應(yīng)的纜索通道后，進(jìn)入小腿模塊總成與第五定位碟相連。
為了加工和安裝方便，本發(fā)明所述的大腿模塊總成上的轉(zhuǎn)軸套筒和限位塊分別采用對稱的兩部分構(gòu)成。所述的主移動塊采用對稱結(jié)構(gòu)的兩部分構(gòu)成本發(fā)明的技術(shù)特征還在于在所述的主移動塊的下部設(shè)有截面為T形的臺階結(jié)構(gòu)，在副移動塊的頂部設(shè)有與該臺階結(jié)構(gòu)相配合的插槽。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出性效果如前所述，由于EEVC WG10和WG17行人下肢模塊作了大量的簡化，只規(guī)定了膝關(guān)節(jié)的側(cè)向彎曲和相對位移兩個(gè)方向的力學(xué)特性，沒有考慮其前后方向的彎曲和相對位移，因此這種兩自由度的下肢模塊僅適合評價(jià)機(jī)動車與站立姿態(tài)的行人之間的側(cè)面正撞，對側(cè)面斜碰撞、前碰撞、后碰撞和行人步行姿態(tài)等復(fù)雜工況并不直接適用。與歐洲的EEVC兩自由度行人假人膝關(guān)節(jié)模塊相比，增加了前后向轉(zhuǎn)動和前后向移動兩個(gè)自由度，新增加的兩個(gè)自由度符合美國THOR正面碰撞假人膝關(guān)節(jié)所具有的力學(xué)特性。本發(fā)明作為一種新型的行人膝關(guān)節(jié)碰撞假人模塊，具有更高的生物仿真性，也更能夠適應(yīng)各種復(fù)雜工況下的人車碰撞研究。


圖1為四自由度膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)整體模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為四個(gè)總成的爆炸視圖。為圖1的分解爆炸視圖。
圖3為大腿模塊總成的結(jié)構(gòu)圖(主視圖)。
圖4為圖3的B-B剖視的局部放大圖。
圖5a為大腿套筒5的零件主視圖。
圖5b為大腿套筒5的零件左視圖。
圖6為主移動塊總成2的結(jié)構(gòu)圖。
圖7為圖6的B-B剖視圖。
圖8為圖6的A-A剖視圖。
圖9為副移動塊總成3的結(jié)構(gòu)圖。
圖10為圖9的俯視圖。
圖11為圖9的左視圖(半剖視)。
圖12為小腿模塊總成4的結(jié)構(gòu)圖。
圖13為圖12的局部放大圖。
圖中1-大腿模塊總成；2-主移動塊總成；3-副移動塊總成；4-小腿模塊總成；5-大腿套筒；6a-第一轉(zhuǎn)軸套筒；6b-第二轉(zhuǎn)軸套筒；7a-第一限位塊；7b-限位塊；8a-第一滑動軸承；8b-第二滑動軸承；8c-第一轉(zhuǎn)動軸承；8d-第二轉(zhuǎn)動軸承；9a-第一定位碟；9b-第二定位碟；9c-第三定位碟；9d-第四定位碟；9e-第五定位碟；9f-第六定位碟；10-主移動塊；11-副移動塊；12-小腿轉(zhuǎn)動塊；13a-第一橡膠塊；13b-第二橡膠塊；13c-第三橡膠塊；13d-第四橡膠塊；14-階梯套筒；15-小腿套筒；16a-第一膜片彈簧；16b-第二膜片彈簧；17-腿部墊片；18a-第一纜索；18b-第二纜索；19a-第一纜索孔；19b-第二纜索孔；19c-第三纜索孔；19d-第四纜索孔；20-插槽。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、具體結(jié)構(gòu)及實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明。
圖1是本發(fā)明的設(shè)計(jì)總成圖，圖2是將設(shè)計(jì)分為4部分后的爆炸圖，這四部分為大腿模塊總成1、主移動塊總成2、副移動塊總成3和小腿模塊總成4。下文將順次說明4個(gè)部分的組成和裝配關(guān)系，為說明方便，將人體站立時(shí)，自然的前后方向定義為前后方向，左右方向定義為膝關(guān)節(jié)的側(cè)向，膝關(guān)節(jié)前后向轉(zhuǎn)動自由度即人體做自然屈膝動作時(shí)所具有的自由度。
圖3是大腿模塊總成1的結(jié)構(gòu)圖。該總成由大腿套筒5、轉(zhuǎn)軸套筒以及限位塊構(gòu)成。為方便加工和安裝，將轉(zhuǎn)軸套筒拆分制造成兩個(gè)對稱的部件，即第一轉(zhuǎn)軸套筒6a和第二轉(zhuǎn)軸套筒6b，在轉(zhuǎn)軸套筒內(nèi)部設(shè)有三個(gè)階梯孔；大腿套筒5與兩側(cè)的第一轉(zhuǎn)軸套筒6a和第二轉(zhuǎn)軸套筒6b有徑向和軸向的配合關(guān)系，其共同的軸線為軸線a。限位塊同樣被拆分制造成兩個(gè)對稱的部件，即第一限位塊7a和第二限位塊7b，轉(zhuǎn)軸套筒與大腿套筒有徑向和軸向的配合關(guān)系，具有共同的軸線a；轉(zhuǎn)軸套筒與限位塊固定在一起，限位塊的頂部平面保證了它能在大腿套筒5的帶動下，與轉(zhuǎn)軸套筒一起繞軸線a旋轉(zhuǎn)。
圖6是主移動塊總成2的結(jié)構(gòu)圖。該總成由第一滑動軸承8a、第二滑動軸承8b、第一定位碟9a、第二定位碟9b、主移動塊10和第一橡膠塊13a組成。其中第一滑動軸承8a、第二滑動軸承8b、第一定位碟9a，第二定位碟9b和第一橡膠塊13a都安裝在主移動塊10上部的軸上，且都與主移動塊10共軸線b。其中，橡膠塊13a放置在中間，而其兩端裝配有第一定位碟9a和第二定位碟9b提供限位，第一滑動軸承8a和第二滑動軸承8b則分別裝配在第一定位碟9a和第二定位碟9b的兩端。主移動塊為裝配方便，必須沿圖6的B-B剖線分開成兩半制造，裝配時(shí)則固定在一起。
圖9是副移動塊總成3的結(jié)構(gòu)圖。該總成由第一轉(zhuǎn)動軸承8c、第二轉(zhuǎn)動軸承8d、第三定位碟9c、第四定位碟9d、副移動塊11、小腿轉(zhuǎn)動塊12、第二橡膠塊13b、第三橡膠塊13c、第一纜索18a和第二纜索18b組成。其中，副移動塊11和小腿轉(zhuǎn)動塊12通過共有軸線c來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動配合，兩者之間則裝配有第一轉(zhuǎn)動軸承8c和第二轉(zhuǎn)動軸承8d。第二橡膠塊13b和第三橡膠塊13c分別安裝在小腿轉(zhuǎn)動塊12下部的孔內(nèi)，第三定位碟9c和第四定位碟9d分別裝配在第二橡膠塊13b和第三橡膠塊13c的底端。
見圖10和11，副移動塊總成3中，還有四條纜索(圖中畫出兩條)作為傳動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)特定的力學(xué)特性。其中，第一纜索18a穿過第一纜索孔19a及小腿轉(zhuǎn)動塊12上的對應(yīng)纜索通道后，下端與第三定位碟9c連接，第三定位碟9c可向上運(yùn)動壓縮第二橡膠塊13b。第二纜索18b穿過第二纜索孔19b及小腿轉(zhuǎn)動塊12上的對應(yīng)纜索通道后，繼續(xù)向下進(jìn)入小腿模塊總成4，具體連接方式將在后面介紹。第一纜索18a的上端連接在主移動塊10上，第二纜索18b的上端連接在副移動塊11上。此外，這兩條纜索各有一條與之對稱的纜索，以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動，這兩條對稱纜索分別從第三纜索孔19c和第四纜索孔19d中穿過，在圖中沒有繪出。
圖12是小腿模塊總成4的結(jié)構(gòu)圖，圖13是其局部放大圖。它由第五定位碟9e、第六定位碟9f、第四橡膠塊13d、階梯套筒14、小腿套筒15、第一膜片彈簧16a、第二膜片彈簧16b和腿部墊片17組成。所有這些部件都共軸線d。其中階梯套筒14嵌套在小腿套筒15中，而腿部墊片17則固定在階梯套筒14的頂端，這三個(gè)部件間沒有相對運(yùn)動。第四橡膠塊13d安裝在第六定位碟9f和腿部墊片17之間，處于預(yù)張緊狀態(tài)，第一膜片彈簧16a和第二膜片彈簧16b處于第六定位碟9f和第五定位碟9e之間。如前所述，第二纜索18b進(jìn)入小腿模塊總成4，其下端與第五定位碟9e相連。
下面將說明各總成的裝配關(guān)系。
見圖3，第一轉(zhuǎn)軸套筒6a和第二轉(zhuǎn)軸套筒6b內(nèi)部有以軸線a為軸的、左右對稱的三段階梯孔，而圖6中的第一滑動軸承8a、第二滑動軸承8b、第一定位碟9a、第二定位碟9b則裝配在此階梯孔中。裝配后，圖3中的軸線a和圖6中的軸線b重合；因此，裝配后主移動塊總成2可以相對大腿模塊總成1轉(zhuǎn)動和左右向的移動，以實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)前后向轉(zhuǎn)動自由度和膝關(guān)節(jié)側(cè)向平動自由度。
圖6中主移動塊總成2的A-A剖面以下的部分為一臺階型結(jié)構(gòu)，該部分可以與圖10中副移動塊總成3上方的插槽a配合，并在插槽a中做雙向的移動。這樣使得主移動塊總成2可以相對副移動塊總成3做前后移動，以實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)前后向平動自由度。另外，副移動塊總成3中的副移動塊11和小腿轉(zhuǎn)動塊12之間可以相對轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)側(cè)向轉(zhuǎn)動自由度。
圖9中副移動塊總成3的最下端與圖12中的腿部墊片17用螺釘固定裝配在一起，以保證小腿模塊總成4可以與副移動塊總成3一起運(yùn)動。
下面將分自由度詳細(xì)介紹本發(fā)明的工作原理和力學(xué)特性實(shí)現(xiàn)方式。
1).膝關(guān)節(jié)前后向轉(zhuǎn)動自由度即人體膝關(guān)節(jié)的自然轉(zhuǎn)動。實(shí)現(xiàn)方式如圖7。
圖3中，大腿套筒5可帶動第一轉(zhuǎn)軸套筒6a繞膝關(guān)節(jié)主移動塊10做順時(shí)針轉(zhuǎn)動，但是第一轉(zhuǎn)軸套筒6a的限位結(jié)構(gòu)的兩個(gè)端面可能與主移動塊10的側(cè)面接觸，使得大腿套筒5相對主移動塊10的轉(zhuǎn)動角度在一定的范圍內(nèi)。這樣就模擬了人體的自然屈膝動作，該自由度沒有特別的阻力特性要求，但應(yīng)具有一定的阻尼來保持碰撞時(shí)的穩(wěn)定。
2).膝關(guān)節(jié)側(cè)向平動自由度膝關(guān)節(jié)側(cè)向平動設(shè)計(jì)參見圖6和圖7，其中第一轉(zhuǎn)軸套筒6a(參見圖3)相對于主移動塊10左右運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)側(cè)向平動。在其內(nèi)部通過對橡膠塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特定的阻力特性要求。
如圖3，大腿套筒5將帶動第一轉(zhuǎn)軸套筒6a和第二轉(zhuǎn)軸套筒6b同時(shí)向一個(gè)方向(左或者右)運(yùn)動，帶動膝關(guān)節(jié)套筒內(nèi)部機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，從而產(chǎn)生要求的阻力特性。
圖6顯示了膝關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第一橡膠塊13a的兩端各有一個(gè)定位碟，分別為第一定位碟9a和第二定位碟9b，圖6中畫出了第一定位碟9a的與主移動塊10的相對位置。定位碟只能單向移動，即兩個(gè)定位碟9a和9b都只能向中間移動，因此任意一個(gè)定位碟的移動會導(dǎo)致第一橡膠塊13a被壓縮，從而產(chǎn)生需要的阻力一位移曲線。第一滑動軸承8a的作用為承載第一轉(zhuǎn)軸套筒6a。
具體的機(jī)構(gòu)運(yùn)動機(jī)制，參見圖6，大腿套筒5將帶動第一轉(zhuǎn)軸套筒6a或第二轉(zhuǎn)軸套筒6b同時(shí)向一個(gè)方向(左或者右)運(yùn)動，假設(shè)此時(shí)運(yùn)動方向?yàn)橄蜃?。第一轉(zhuǎn)軸套筒6a和第二轉(zhuǎn)軸套筒6b一起向左移動。第一轉(zhuǎn)軸套筒6a會帶動第一定位碟9a一起向第一橡膠塊13a的方向移動，而第二定位碟9b由于只能向左單向移動，因此此時(shí)不會運(yùn)動。此時(shí)，處于兩個(gè)定位碟之間的橡膠塊13a被壓縮，產(chǎn)生彈性形變和阻力。至此膝關(guān)節(jié)側(cè)向平動自由度即可實(shí)現(xiàn)。
3).膝關(guān)節(jié)前后向平動自由度參見圖9，膝關(guān)節(jié)主移動塊10能相對于膝關(guān)節(jié)副移動塊11作前后運(yùn)動。第一纜索18a上端與主移動塊10相連，穿過膝關(guān)節(jié)副移動塊11的第一孔19a(參見圖11)；再穿過小腿轉(zhuǎn)動塊12后，其末端與第三定位碟9c固連。
當(dāng)主移動塊10相對于副移動塊11向右方運(yùn)動時(shí)，將通過第一纜索18a帶動第三定位碟9c向上運(yùn)動，此時(shí)第二橡膠塊13b被壓縮產(chǎn)生彈性形變，于是給主移動塊10的運(yùn)動造成阻力。這樣膝關(guān)節(jié)前后向平動自由度即可實(shí)現(xiàn)。需要說明的是，由于膝關(guān)節(jié)前后向平動自由度在前后兩個(gè)方向上都存在，因此圖9中設(shè)計(jì)了對稱的纜索結(jié)構(gòu)，即在主移動塊10的另一端也有一條纜索，穿過副移動塊11上的孔及小腿轉(zhuǎn)動塊12上的纜索通道后與第四定位碟9d相連，其工作原理與第一纜索18a一致，以完整實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)前后向平動自由度，該纜索在圖9中沒有畫出。
4).膝關(guān)節(jié)側(cè)向轉(zhuǎn)動自由度如圖10，膝關(guān)節(jié)側(cè)向轉(zhuǎn)動自由度，在機(jī)制上通過副移動塊11上的轉(zhuǎn)軸相對小腿轉(zhuǎn)動塊12的轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)。要求的力學(xué)特性仍然通過纜索傳遞來實(shí)現(xiàn)。如果假設(shè)小腿轉(zhuǎn)動塊12靜止，副移動塊11繞12作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，則相對于12而言，副移動塊11的第一纜索孔19b上升(見圖11)，對稱端的孔下降，這使第二纜索18b被拉伸，但是由于纜索本身可看成是不可伸長的，因此第二纜索18b的末端會升高。由于第二纜索18b的末端是與第五定位碟9e(見圖13)相連的，因此造成第五定位碟9e對第一膜片彈簧16a和第二膜片彈簧16b的壓縮，同時(shí)也會擠壓第六定位碟9f并使之壓縮第四橡膠塊13d。
參見圖13，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，膜片彈簧和第四橡膠塊13d處于串聯(lián)狀態(tài)。拉伸的初始階段，第四橡膠塊13d被預(yù)壓縮，由階梯套筒14通過第六定位碟9f施加預(yù)壓縮力；當(dāng)?shù)诙|索18b對第五定位碟9e的作用力比較小時(shí)，壓縮量主要由兩個(gè)第一膜片彈簧16a和第二膜片彈簧16b實(shí)現(xiàn)；當(dāng)?shù)诙|索18b的拉伸力到了一定程度時(shí)，膜片彈簧被完全壓縮，第四橡膠塊13d開始變形，階梯套筒14不再對第四橡膠塊13d施加預(yù)壓縮力，壓縮量由第四橡膠塊13d的變形來實(shí)現(xiàn)。這樣膝關(guān)節(jié)側(cè)向轉(zhuǎn)動要求的分段的轉(zhuǎn)角-力矩曲線由此得以實(shí)現(xiàn)。
與膝關(guān)節(jié)前后向平動自由度類似，由于轉(zhuǎn)動也是雙向的，因此在圖8中第二纜索18b的對稱位置，即副移動塊11的另一端，也有一條同樣的纜索，其與對應(yīng)部件的連接方式，同第二纜索18b完全一致，只是圖中為了簡化沒有畫出。
權(quán)利要求
1.一種用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于該機(jī)構(gòu)由大腿模塊總成(1)，主移動塊總成(2)，副移動塊總成(3)，小腿模塊總成(4)以及四條纜索組成；所述的大腿模塊總成包括大腿套筒(5)和設(shè)置在大腿套筒下部的轉(zhuǎn)軸套筒，在大腿套筒和轉(zhuǎn)軸套筒之間設(shè)有限位塊；所述的轉(zhuǎn)軸套筒內(nèi)部設(shè)有三個(gè)階梯孔，該套筒與大腿套筒有徑向和軸向的配合關(guān)系，具有共同的軸線a；轉(zhuǎn)軸套筒與限位塊固定在一起，在大腿套筒的帶動下，與軸套筒一起繞軸線a旋轉(zhuǎn)；所述的主移動塊總成(2)包括主移動塊(10)和分別安裝在主移動塊上且與主移動塊具有共同軸線b的兩個(gè)對稱安裝的滑動軸承(8a、8b)、兩個(gè)對稱安裝的定位碟(9a、9b)和設(shè)置在兩定位碟之間的第一橡膠塊(13a)；所述的副移動塊總成(3)包括副移動塊(11)、小腿轉(zhuǎn)動塊(12)，在副移動塊和小腿轉(zhuǎn)動塊(12)之間安裝有第一轉(zhuǎn)動軸承(8c)和第二轉(zhuǎn)動軸承(8d)，通過共有軸線c來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動配合；在小腿轉(zhuǎn)動塊(12)下部的兩個(gè)孔內(nèi)分別裝有第二橡膠塊(13b)和第三橡膠塊(13c)，在第二橡膠塊和第三橡膠塊的底端分別裝有第三定位碟9c和第四定位碟9d，在所述副移動塊上設(shè)有四個(gè)均布的纜索孔，在小腿轉(zhuǎn)動塊上設(shè)有與纜索孔相對應(yīng)的纜索通道；所述的小腿模塊總成(4)包括小腿套筒(15)、階梯套筒(14)和第四橡膠塊(13d)，所述的階梯套筒嵌套在小腿套筒中，在階梯套筒的頂端安裝有腿部墊片(17)，在階梯套筒的內(nèi)部依次裝有第四橡膠塊(13d)、第六定位碟(9f)、膜片彈簧(16a、16b)和第五定位碟(9e)；所述的滑動軸承(8a、8b)、定位碟(9a、9b)安裝在轉(zhuǎn)軸套筒(6)內(nèi)部的三個(gè)階梯孔內(nèi)，所述的軸線a和軸線b重合，所述的主移動塊總成相對于大腿模塊總成轉(zhuǎn)動和左右向的移動；所述的主移動塊(10)設(shè)置在副移動塊總成(3)的上方，并在相對于副移動塊總成作前后向運(yùn)動；所述的副移動塊(11)和小腿轉(zhuǎn)動塊(12)之間繞軸線c相對轉(zhuǎn)動；所述的腿部墊片(17)與副移動塊總成(3)下端固定在一起；所述的第一和第三纜索的一端分別與主移動塊連接，另一端分別穿過設(shè)置在副移動塊上的第一纜索孔和第三纜索孔以及小腿轉(zhuǎn)動塊上對應(yīng)的纜索通道后，分別與第三定位碟和第四定位碟連接；所述的第二和第四纜索的一端分別與副移動塊連接，另一端分別穿過設(shè)置在副移動塊上的第二纜索孔和第四纜索孔以及小腿轉(zhuǎn)動塊上對應(yīng)的纜索通道后，進(jìn)入小腿模塊總成(4)與第五定位碟(9e)相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的大腿模塊總成上的轉(zhuǎn)軸套筒和限位塊分別采用對稱的兩部分構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的主移動塊采用對稱結(jié)構(gòu)的兩部分構(gòu)成
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述的主移動塊(10)的下部設(shè)有截面為T形的臺階結(jié)構(gòu)，在副移動塊的頂部設(shè)有與該臺階結(jié)構(gòu)相配合的插槽(20)。
全文摘要
用于人體碰撞保護(hù)試驗(yàn)的四自由度假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，屬于行人與車輛碰撞中行人保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由大腿模塊總成，主移動塊總成，副移動塊總成，小腿模塊總成以及四條纜索組成。上述四個(gè)總成以及纜索裝配完畢后，通過橡膠塊、彈簧等變形機(jī)構(gòu)以及纜索等傳動機(jī)構(gòu)的作用，能完全實(shí)現(xiàn)歐洲EEVC行人假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動機(jī)制及力學(xué)特性，并且在此基礎(chǔ)上增加了前后向轉(zhuǎn)動和前后向移動兩個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)EEVC假人膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動機(jī)制，新增加的兩個(gè)自由度符合美國THOR正面碰撞假人膝關(guān)節(jié)所具有的力學(xué)特性。本發(fā)明作為一種新型的行人膝關(guān)節(jié)碰撞假人模塊，具有更高的生物仿真性，也更能夠適應(yīng)各種復(fù)雜工況下的人車碰撞試驗(yàn)研究。
文檔編號B25J17/00GK1827317SQ200610011609
公開日2006年9月6日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者周青, 杜匯良, 邁克爾·奎德, 雷鵬, 張金換, 黃毅 申請人:清華大學(xué)