一种坐垫总成刚度测量装置及方法

技术领域

本发明属于车辆驾驶室人机工程设计领域，具体涉及一种坐垫总成刚度测量装置及方法。

背景技术

目前，在车辆开发过程中，人机工程设计硬点均是通过三维软件进行设计与仿真，虽然能给出各个人机硬点的参数，但却始终不能真实地反应实际车辆的状态。测量车辆的人机工程设计硬点对于车辆人机工程设计方案进行优劣评估是必要手段。

目前，人机工程设计硬点的测量主要是通过H点测量装置来实现，利用H点测量装置测量SAE标准所规定状态下座椅的SIP点(即驾驶员座椅标定点)。而在车辆实际驾驶时，由于不能保证驾驶员体重保持在固定的数值(如75kg)，座椅承受不同的力，会导致座椅蒙皮、聚氨酯泡沫、支撑物等材料变形量不同，因而相同身高不同体重的驾驶员，实际H点位置并不完全相同。这种由驾驶员体重因素造成的实际H点与设计H点间的位置误差将影响车辆人机工程设计方案的优劣。

座椅行业在进行座椅发泡材料刚度测量时，主要采用压力机进行加载并以传感器对变形与受力进行记录，需要计算机辅助，且需要在实验室具备电源的条件下方可开展测量。同时，对试样尺寸具有限制，需要破坏裁切被测试座椅，以提取座面中发泡材料。更重要的是，只能够测量聚氨酯泡沫刚度，而无法对座椅蒙皮、支撑弹簧等系列部件叠加后的综合刚度进行测量，因而不适宜用于实际车辆的测量。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种坐垫总成刚度测量装置及方法，能够测定座椅蒙皮、聚氨酯泡沫、支撑物等材料总体变形量与驾驶员体重关系，完成对包括蒙皮、聚酯泡沫、支撑物等材料的坐垫总成系统的刚度测量。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种坐垫总成刚度测量装置，包括：

座板，所述座板的外形与座椅靠背和座面相匹配，用于与座椅靠背和座面贴合；

轴，所述轴的两端分别与所述座板相连；所述轴上设有两组等距轴肩，轴的中心处设有可绕轴转动的指针；

支架，所述支架的两端分别与所述轴的两端相连，可绕所述轴转动；

水平仪，所述水平仪设于所述支架上；

若干组配重块，每组配重块被分为等重量的两部分，以座板的中轴面为中心对称活动安装在所述轴上，且由轴上的两组等距轴肩进行限位。

可选地，所述指针的其中一端设有配重。

可选地，各配重块上均设有凹槽，所述凹槽的横截面与所述轴的横截面相匹配。

可选地，所述座板包括相连的底板和侧板，所述底板和侧板均为曲面。

可选地，各配重块上靠近侧板的位置设置为切角，用以适配侧板的曲面结构。

可选地，当所述支架绕轴抬起至锁止位置时，所述支架处于竖直状态。

第二方面，本发明提供了一种坐垫总成刚度测量方法，包括：

将座板放置在待测量车辆座椅上，并使其与座椅靠背、座面贴合；

将与座板相连的支架绕轴抬起至锁止位置，使支架处于竖直状态，并固定支架；

参考支架上的水平仪对座板的姿态和位置进行调整，保证座板两侧水平；

将各组配重块从正上方依次放置在设于座板上的轴上，使配重凹槽与轴匹配，并通过轴肩限制配重块的位置，保证两侧配重重心相对座板中轴面对称；

位于轴上的指针能够绕轴自由旋转，始终保持竖直状态，每添加一组配重块测量指针端部距离地面的高度，从而计算出每添加一组配重块使坐垫产生的竖直方向变形量Δh

基于预设的坐垫总成系统的刚度的计算公式，以及所述每添加一组配重块使坐垫产生的竖直方向变形量Δh

可选地，所述指针的其中一端设有配重，使得指针能够绕轴自由旋转，始终保持竖直状态。

可选地，各配重块上均设有凹槽，所述凹槽的横截面与所述轴的横截面相匹配；所述座板包括相连的底板和侧板，所述底板和侧板均为曲面；各配重块上靠近侧板的位置设置为切角，用以适配侧板的曲面结构。

可选地，所述坐垫总成系统的刚度的计算公式为：

式中，k为坐垫总成系统的刚度，Δm为单组配重块的质量，Δh

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出一种坐垫总成刚度测量装置及方法，能够测定座椅蒙皮、聚氨酯泡沫、支撑物等材料总体变形量与驾驶员体重关系，完成对包括蒙皮、聚酯泡沫、支撑物等材料的坐垫总成系统的刚度测量。

本发明通过结构设计的创新，有效减少了装配零部件的数量，且零部件均可实现手动拆卸与装配，更易使用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的坐垫总成刚度测量装置的整体结构示意图之一；

图2为本发明一种实施例的坐垫总成刚度测量装置的整体结构示意图之二；

图3为本发明一种实施例的坐垫总成刚度测量装置的爆炸结构示意图；

其中：

1-座板，2-支架，2.1-第一支杆，2.2-第二支杆，2.3-第三支杆，3-指针，4-配重块，4.1-凹槽，5-水平仪，6-轴，6.1-轴肩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

本发明实施例中提供了一种坐垫总成刚度测量装置，包括：座板1、轴6、支架2、水平仪5和若干组配重块4；

所述座板1的外形与座椅靠背和座面相匹配，用于与座椅靠背和座面贴合；

所述轴6的两端分别与所述座板1相连；所述轴6上设有两组等距轴肩6.1，轴6的中心处设有可绕轴6转动的指针3；所述轴6用于代表驾驶员座椅标定点，即座椅的SIP点；

所述支架2的两端分别与所述轴6的两端相连，可绕所述轴6转动，即所述轴6的两个端点分别是支架2的固定点；

所述水平仪5设于所述支架2上；

每组配重块4被分为等重量的两部分，以座板1的中轴面为中心对称活动安装在所述轴6上，且由轴6上的两组等距轴肩6.1进行限位，多组等重量配重块4用于以模拟驾驶员体重均匀分布于轴6上。

基于本发明实施例中的坐垫总成刚度测量装置，能够测定座椅蒙皮、聚氨酯泡沫、支撑物等材料总体变形量与驾驶员体重关系，完成对包括蒙皮、聚酯泡沫、支撑物等材料的坐垫总成系统的刚度测量。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了保证指针3能够始终保持竖直状态，避免指针3偏斜造成测量误差，所述指针3的其中一端设有配重。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了方便将配重块4安装到轴6上，各配重块4上均设有凹槽4.1，所述凹槽4.1的横截面与所述轴6的横截面相匹配，实现手动拆卸与装配，整个坐垫总成刚度测量装置更易使用。在具体实施过程中，配重块4从座板1的正上方放置到轴6上，使得配重块4上的凹槽与轴6匹配，并通过轴肩6.1限制配重块4的位置，保证两侧配重重心相对座板1中轴面对称。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述座板1包括相连的底板1.1和侧板1.2，为了能够实现与座椅靠背、座面之间的完美贴合，所述底板1.1和侧板1.2均为曲面，所述底板1.1和侧板1.2的具体结构根据座椅靠背、座面的实际结果来确定，针对不同的座椅靠背和座面，设计不同的座板结构。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，各配重块4上靠近侧板1.2的位置设置为切角，用以适配侧板1.2的曲面结构。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，当所述支架2绕轴6抬起至锁止位置时，固定所述支架2，所述支架2处于竖直状态，用于保证水平仪5处于水平状态，以实现对座板1姿态、位置进行调整，保证座板1两侧水平(即座板1的底板的两侧处于水平状态)，避免装置偏斜使座椅受力不均匀造成测量误差。在具体实施过程中，所述支架2包括顺次设置的第一支杆2.1、第二支杆2.2和第三支杆2.3，所述第一支杆2.1与第三支杆2.3相对设置，所述第二支杆2.2与第一支杆2.1与第三支杆2.3相互垂直。

本发明实施例中的坐垫总成刚度测量装置的使用方法具体为：

将座板1放置在待测量车辆座椅上，并使其与座椅靠背、座面贴合；

将支架2绕轴6抬起至锁止位置，使支架2处于竖直状态，并固定支架2；

参考支架2上的水平仪5对座板1的姿态和位置进行调整，保证座板1两侧水平；

将各组配重块4从正上方依次放置在设于座板1上的轴6上，使配重凹槽与轴6匹配，并通过轴肩6.1限制配重块4的位置，保证两侧配重重心相对座板1中轴面对称；

位于轴6上的指针3能够绕轴6自由旋转，始终保持竖直状态，每添加一组配重块4测量指针3端部距离地面的高度，从而计算出每添加一组配重块4使坐垫产生的竖直方向变形量Δh

基于预设的坐垫总成系统的刚度的计算公式，以及所述每添加一组配重块4使坐垫产生的竖直方向变形量Δh

式中，k为坐垫总成系统的刚度，Δm为单组配重块4的质量，Δh

实施例2

本发明提供了一种坐垫总成刚度测量方法，包括：

将座板1放置在待测量车辆座椅上，并使其与座椅靠背、座面贴合；

将与座板1相连的支架2绕轴6抬起至锁止位置，使支架2处于竖直状态，并固定支架2；

参考支架2上的水平仪5对座板1的姿态和位置进行调整，保证座板1两侧水平；

将各组配重块4从正上方依次放置在设于座板1上的轴6上，使配重凹槽与轴6匹配，并通过轴肩6.1限制配重块4的位置，保证两侧配重重心相对座板1中轴面对称；

位于轴6上的指针3能够绕轴6自由旋转，始终保持竖直状态，每添加一组配重块4测量指针3端部距离地面的高度，从而计算出每添加一组配重块4使坐垫产生的竖直方向变形量Δh

基于预设的坐垫总成系统的刚度的计算公式，以及所述每添加一组配重块4使坐垫产生的竖直方向变形量Δh

在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了保证指针3能够始终保持竖直状态，避免指针3偏斜造成测量误差，所述指针3的其中一端设有配重。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了方便将配重块4安装到轴6上，各配重块4上均设有凹槽4.1，所述凹槽4.1的横截面与所述轴6的横截面相匹配，实现手动拆卸与装配，整个坐垫总成刚度测量装置更易使用。在具体实施过程中，配重块4从座板1的正上方放置到轴6上，使得配重块4上的凹槽与轴6匹配，并通过轴肩6.1限制配重块4的位置，保证两侧配重重心相对座板1中轴面对称。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述座板1包括相连的底板1.1和侧板1.2，为了能够实现与座椅靠背、座面之间的完美贴合，所述底板1.1和侧板1.2均为曲面，所述底板1.1和侧板1.2的具体结构根据座椅靠背、座面的实际结果来确定，针对不同的座椅靠背和座面，设计不同的座板结构。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，各配重块4上靠近侧板1.2的位置设置为切角，用以适配侧板1.2的曲面结构。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，当所述支架2绕轴6抬起至锁止位置时，固定所述支架2，所述支架2处于竖直状态，用于保证水平仪5处于水平状态，以实现对座板1姿态、位置进行调整，保证座板1两侧水平，避免装置偏斜使座椅受力不均匀造成测量误差。在具体实施过程中，所述支架2包括顺次设置的第一支杆2.1、第二支杆2.2和第三支杆2.3，所述第一支杆2.1与第三支杆2.3相对设置，所述第二支杆2.2与第一支杆2.1与第三支杆2.3相互垂直。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述坐垫总成系统的刚度的计算公式为：

式中，k为坐垫总成系统的刚度，Δm为单组配重块4的质量，Δh

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。