用于碰撞试验假人的带角度调节的脊柱调节关节的制作方法

本公开总体上涉及拟人试验装置(atd)，更具体地，涉及用于atd的脊柱组件，甚至更具体地涉及用于atd的脊柱组件中的脊柱调节关节，其中atd用于评估和预测碰撞、身体爆炸和航空航天弹射座椅试验环境下的损伤。

背景技术：

1、汽车、航空、军事和其他车辆制造商进行各种碰撞、弹射和车底爆炸(ubb)试验，以测量撞击对车辆及其乘员的影响。通过试验，车辆制造商获得了可用于提高车辆耐撞击性的宝贵信息。

2、撞击试验通常涉及使用拟人化试验装置，更广为人知的是“碰撞试验假人”。在试验期间，操作人员将碰撞试验假人放置在车辆内，车辆进行模拟碰撞、ubb或弹射。该试验将碰撞试验假人暴露于高惯性载荷，并且碰撞试验假人内部的传感器，诸如载荷传感器、位移传感器、加速度计、压力计、角速率传感器等，产生与载荷相对应的数据的电信号。电缆或导线将数据的这些电信号传输到数据采集系统(das)以进行后续处理。这些数据揭示了撞击对碰撞试验假人影响的信息，并可与类似撞击对人类乘员的影响相关。

3、为了获得更准确的试验数据，试验工程师试图最大限度地提高碰撞试验假人的“生物逼真度”。生物逼真度是衡量碰撞试验假人在车辆撞击试验环境中像人一样反应的好坏的量度。碰撞试验假人在碰撞期间的反应就像真人一样，据说具有很高的生物逼真度。相应地，具有高生物逼真度的碰撞试验假人将提供来自碰撞试验的关于碰撞对人类的影响的更准确的信息。因此，atd设计工程师设计了具有适当人体测量学的碰撞试验假人，该人体测量学反映了与人体相似的总重量、重心、质量惯性矩和运动范围，以提高碰撞试验假人的生物逼真度。

4、然而，很难将人类脊柱复制成碰撞试验假人。在一个碰撞试验假人中，脊柱的下腰部是固定的，不能调节。

5、目前设计的碰撞试验假人具有可调节的脊柱组件。例如，nhtsa(美国国家公路交通安全管理局)开发了一种thor设计，作为高级假人，以取代美国法规联邦机动车安全标准(fmvss)208规定的混合动力iii假人。thor设计有一个上部柔性胸椎和一个柔性腰椎，它们在直立的坐姿(通常为25度的座椅靠背角度)下足以进行当前的美国法规试验。

6、随着自主驾驶汽车(av)技术的进步，驾驶员可以免除驾驶职责。在没有驾驶职责的情况下，车辆乘客可以工作、放松，并与其他乘客进行社交。人们认为，更多的车辆乘客会倾斜座椅，以更舒适的坐姿休息和放松，尤其是在长途乘坐中。为了解决自主驾驶汽车中倾斜坐姿(即，比典型的25度座椅靠背角度更倾斜，如45度座椅靠背角或60度座椅靠背角)下的乘客安全问题，开发了thor-av假人，以解决从标准直立坐姿(即典型的25度座椅靠背角)到更倾斜姿势的坐姿变化，以及与碰撞试验假人的子模型相关的受伤风险增加的问题，这些问题在thor假人中没有得到充分解决。

7、特别地，用于thor-av碰撞试验假人的脊柱组件通常包括上部脊柱组件，该上部脊柱组件具有通常安装到颈部组件(未示出)的上部脊柱箱，以及经由上部脊柱构件联接到上部脊柱箱的胸部中脊托架。thor-av脊柱组件通常还包括下部脊柱组件，该下部脊柱组件具有通常安装到骨盆组件的骨盆接口托架，并且可选地包括联接到骨盆接口托架的下部胸椎载荷传感器，以及联接到胸部中脊托架的刚性脊柱调节关节。此外，thor-av脊柱组件的脊柱调节关节经由下部脊柱组件联接到骨盆接口托架(即，下部脊柱组件将骨盆接口托架联接到脊柱调节关节)。

8、如上所述，为了将上部脊柱组件联接到下部脊柱组件，thor-av碰撞试验假人通常包括定位在上部脊柱组件和下部脊柱组件之间的刚性脊柱调节关节，该刚性脊柱调节关节允许上部脊柱组件相对于下部脊柱组件进行调节，以在碰撞试验前定位在座椅上时为碰撞试验假人提供所需的座椅。虽然具有刚性脊柱调节关节的thor-av碰撞试验假人能够实现所需的座椅靠背角度，但发现由于其在与刚性脊柱调节关节的位置相对应的区域缺乏弯曲灵活性，整体设计没有实现所需的类人响应(即生物逼真度)。

9、本公开提供了一种脊柱调节关节的改进设计，其在直立和倾斜的坐姿中都提高了假人的生物逼真度。

技术实现思路

1、相应地，本公开提供了一种用于拟人化装置的脊柱组件中的脊柱调节关节，所述脊柱调节关节用于将上部脊柱组件联接到下部脊柱组件，并且被构造用于调节所述脊柱组件的座椅靠背角度。

2、所述脊柱调节关节包括联接到所述下部脊柱组件的下部托架和联接到所述上部脊柱组件的上部托架。所述脊柱调节关节还包括至少部分由弹性体材料形成的关节构件，该关节构件联接到所述上部托架和所述下部托架中的每一个并提供所述上部脊柱组件和所述下部脊柱组件之间的柔性。所述脊柱组件还包括穿过所述上部托架或所述下部托架中的一个的至少一个紧固件，该紧固件被安装到将所述上部脊柱组件固定在相对于所述下部脊柱组件的期望角位置的关节构件。在使用所述至少一个紧固件将所述上部脊柱组件固定到所述下部脊柱组件之前，所述上部托架可相对于所述下部托架枢转，以将所述脊柱调节关节调节到与所述拟人化装置的期望座椅靠背角度相对应的各种角位置，所述期望座椅靠背角度对应于当所述装置定位在车辆座椅上时用于碰撞试验模拟的人类初始座姿。在某些实施例中，所述关节构件包括胸板构件，所述胸板构件设置在所述关节构件的顶表面上，而在其他实施例中，所述胸板构件定位在所述关节构件内其顶表面与其基座部分之间，或者以其他方式由所述弹性关节构件限定，其中所述至少一个紧固件通过所述胸板构件固定到所述关节构件。

3、根据本公开的包括改进的脊柱调节关节的碰撞试验假人的改进型thor-av设计克服了包括具有所述刚性脊柱调节关节在内的所述脊柱组件的thor-av设计中的缺陷，因为新设计能够实现期望角位置，使得所述碰撞试验假人能够定位在所述期望的座椅靠背角度，并且在直立和倾斜座姿的碰撞试验模拟期间实现期望的类人响应(即，生物逼真度)。特别地，在设置在所述胸板构件和所述下部托架之间的所述脊柱调节关节内包括至少部分由弹性体材料形成的关节构件，提供了在碰撞试验模拟期间适当的脊柱弯曲响应，与它所替代的所述刚性脊柱调节关节相比，在各种座椅靠背角度下更接近对应于自然类人响应。特别地，所述关节构件允许所述脊柱调节关节在碰撞试验模拟期间在任何方向上挠曲，从而更接近于在直立和倾斜座姿的类似碰撞模拟中人类脊柱的自然运动。此外，在所述上接口托架中引入可与所述胸板构件中的对应开口对准的调节开口的组合，允许所述thor-av碰撞试验假人的所述脊柱组件以期望的座椅靠背角度精确且可重复地对准。

4、在阅读了结合附图进行的后续描述之后，随着对本公开的其他特征和优点的更好理解，将容易理解本公开的其他特征和优点。

技术特征：

1.一种用于拟人化试验装置的脊柱组件，所述脊柱组件包括：

2.根据权利要求1所述的脊柱组件，其中，所述上部托架包括一对间隔开的凸缘，所述凸缘从基座部分延伸，其中所述至少一个紧固件中的一个紧固件穿过所述一对一对间隔开的凸缘中的第一个，并且其中所述至少一个紧固件中的附加紧固件穿过所述一对间隔开凸缘中的第二个。

3.根据权利要求1所述的脊柱组件，其中，所述关节构件包括：

4.根据权利要求3所述的脊柱组件，其中，所述弹性体部件包括：

5.根据权利要求4所述的脊柱组件，其中，所述胸板构件被定位在所述突出区域上，使得所述突出区域位于所述基座区域和所述胸板构件之间。

6.根据权利要求4所述的脊柱组件，其中，所述突出区域包括终止于顶表面的弓形侧部区域，并且其中，所述胸板构件就座在所述顶表面上。

7.根据权利要求2所述的脊柱组件，其中，所述关节构件包括：

8.根据权利要求1所述的脊柱组件，其中，所述脊柱调节关节进一步包括用于可枢转地联接所述上部托架和所述下部托架的枢轴螺栓。

9.根据权利要求8所述的脊柱组件，其中，所述枢轴螺栓穿过所述关节构件以及所述上部托架和所述下部托架中的一个。

10.根据权利要求9所述的脊柱组件，其中，所述上部托架包括一对间隔开的凸缘，每个凸缘限定一个中心开口，并且所述枢轴螺栓被接收在所述一对间隔开的凸缘中的每个凸缘的所述中心开口内。

11.根据权利要求10所述的脊柱组件，其中，所述关节构件包括：

12.根据权利要求3所述的脊柱组件，其中，所述一对所述间隔开的凸缘中的第一个限定一个或多个调节开口，并且其中，所述胸板构件进一步限定在第一侧表面内延伸的一个或多个附加开口，

13.根据权利要求12所述的脊柱组件，其中，被限定在所述间隔开的凸缘中的所述第一个中的所述一个或多个调节开口包括一对中间调节开口、第一对外部调节开口和第二对外部调节开口，

14.根据权利要求12所述的脊柱组件，其中，被限定在所述间隔开的凸缘中的所述第一个和所述第二个中的所述一个或多个调节开口各自包括一对中间调节开口、第一对外部调节开口和第二对外部调节开口，

15.一种用于将用于在碰撞试验模拟中使用的拟人化试验装置的脊柱组件固定在期望角位置的方法，所述脊柱组件包括上部脊柱组件、下部脊柱组件、脊柱调节关节和至少一个紧固件；所述脊柱调节关节包括被联接到所述上部脊柱组件的上部托架、被联接到所述下部脊柱组件的下部托架；关节构件，所述关节构件具有由弹性体材料形成的弹性体部件和被联接到所述弹性体部件的胸板构件；

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述上部托架包括从基座部分延伸的一对间隔开的凸缘，

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一对间隔开的凸缘中的第二个限定一个或多个调节开口，并且其中，所述胸板构件进一步限定在第二侧表面内延伸的一个或多个附加开口，并且其中，所述脊柱组件包括至少一个附加紧固件，并且

技术总结一种用于拟人装置的脊柱组件中的脊柱调节关节，该装置用于在碰撞试验模拟中实现类人响应。该关节包括联接到下部脊柱组件的下部托架和联接到上部脊柱组件的上部托架。得到脊柱调节关节还包括至少部分地由弹性体材料形成的关节构件，该关节构件联接到上部托架和下部托架中的每一个，其中该关节构件提供所述上部脊柱组件和所述下部脊柱组件之间的柔性。所述脊柱组件还包括至少一个紧固件，该紧固件穿过所述上部托架和所述下部托架中的一个并安装到所述关节构件以将所述上部脊柱组件固定在相对于所述下部脊柱组件的期望角位置。技术研发人员：Z·J·王受保护的技术使用者：惠曼创新解决方案公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2