[發明專利]一種汽車轉向管柱動態潰縮速度測量系統及方法

有效

• 申請號: 202010117227.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111157756B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 李佳耀;彭令旦;尹長青
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: G01P3/00
• 分類號: G01P3/00;G01M17/06;G01M17/007
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

本發明提出一種汽車轉向管柱動態潰縮速度測量系統及方法，包括加速度傳感器、數據采集系統和控制電腦。所述加速度傳感器包括至少三個，分別安裝在轉向管柱上、下柱筒上，以及安裝在車輛B柱下端，所述加速度傳感器與數據采集系統通過有線或無線信號連接，將三個位置的加速度信號傳輸給數據采集系統；控制電腦對數據進行處理，通過對加速度積分所得的速度進行修正，得到轉向管柱的潰縮速度，通過潰縮速度可以獲得轉向管柱的潰縮時刻、運動狀態、動態潰縮位移等信息，本發明簡單、可靠可行且成本低廉，解決了在實車碰撞測試中難以測量轉向管柱潰縮速度的難題。

技術領域

本發明屬于汽車轉向系統試驗領域，具體涉及汽車轉向管柱動態潰縮速度的測量技術。

背景技術

汽車發生正面碰撞事故過程中，由于轉向系統的存在減小了駕駛員可前移的空間，導致車輛保護駕駛員比保護車內其它乘員更有難度，因此在汽車安全設計時通常采用可潰縮式轉向管柱來避免和減少方向盤、氣囊等裝置對駕駛員造成的傷害。可潰縮式轉向管柱在受到一定的撞擊力或收到潰縮信號時，向遠離駕駛員的方向潰縮移動，從而增大了駕駛員與方向盤之間的距離，以避免駕駛員與氣囊和方向盤發生剛性的猛烈碰撞。但是，轉向管柱在正常的使用過程中，不能發生潰縮；并且在發生潰縮時應有一定吸能作用，同時轉向管柱在什么時刻開始潰縮、潰縮時間持續多久、多大的速度潰縮應該是可控的，否則不能達到最佳的保護效果，這是都是在進行汽車安全設計時需要考慮的問題。因此車輛安全性能設計時，就需要一種測量方法來測量碰撞過程中轉向管柱的動潰縮速度。

但目前還沒有一種有效的、低成本的測量方案來實現整車碰撞時轉向管柱潰縮速度的測量。雖然在零部件試驗和臺車模擬試驗中，是可以通過高速攝像記錄下整個轉向管柱運動過程的，進一步可以通過高速錄像的分析計算測量出轉向管柱的潰縮速度。但在整車碰撞試驗時，由于車門、護膝板等遮擋的原因，高速攝像不能有效全面地觀察到轉向管柱運動過程，采用此方法在實車碰撞中測量轉向管柱的潰縮速度是不準確的。

發明內容

本發明的目的是提供一種汽車轉向管柱動態潰縮速度測量系統及方法，以測量在實際碰撞工況下轉向管柱的動態潰縮速度，解決實車碰撞中轉向管柱動態潰縮速度難以測量的問題。

本發明的發明目的是通過以下技術方案加以實現：

本發明提出的一種汽車轉向管柱動態潰縮速度測量系統，包括加速度傳感器、數據采集系統和控制電腦。所述加速度傳感器包括至少三個，分別安裝在轉向管柱上、下柱筒上，以及安裝在車輛B柱下端，所述加速度傳感器與數據采集系統通過有線或無線信號連接，將三個位置的加速度信號傳輸給數據采集系統；所述電腦對數據進行處理，通過對加速度積分所得的速度進行修正，得到轉向管柱的潰縮速度。

由此，本發明提出的汽車轉向管柱動態潰縮速度測量方法是一種簡單可行，成本低廉的方法，只需要在轉向管柱上下柱筒上分別安裝兩個加速度傳感器，同時在車輛B柱下端安裝一個加速度傳感器，通過數據采集系統采集得到碰撞過程中這三個位置的加速度，然后對采集到的上下柱筒加速度分別進行積分得到各自的速度曲線；再通過車輛B柱下端減速度判斷出車輛碰撞結束轉向管柱潰縮完成的時刻；將轉向管柱潰縮完成后上下柱筒速度相對小的曲線，乘以一個放大系數，使得轉向管柱潰縮完成后的任意一個時刻的上下柱筒速度相等，然后將上下柱筒的速度相減，得到轉向管柱的潰縮速度上限；將轉向管柱潰縮完成后用上下柱筒速度相對大的曲線，乘以一個縮小系數，使得轉向管柱潰縮完成后的任意一個時刻的上下柱筒速度相等，然后將上下柱筒的速度相減，得到轉向管柱的潰縮速度下限。潰縮速度上限和潰縮速度下限構成轉向管柱潰縮速度區間，即為測量結果。

本發明所述方法的步驟主要包括：

步驟1：在轉向管柱上下柱筒上安裝加速度傳感器：

轉向管柱上下柱筒發生相對運動形成潰縮過程，在測量前首先確認管柱的上下柱筒位置，然后將兩個加速度傳感器分別安裝在上下柱筒兩端，加速度測量的方向為轉向管柱的軸向，即潰縮方向。

步驟2：安裝B柱加速度傳感器