一种用于侧面碰撞试验的假人上肢结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，包括骨骼，所述骨骼包括大臂骨和小臂骨，所述大臂骨和所述小臂骨通过肘关节相转动连接，所述大臂骨和所述小臂骨均包括位于内层的内骨骼和包覆在所述内骨骼的外部的外骨骼，所述内骨骼和所述外骨骼均采用复合材料制成，所述外骨骼的材料强度及密度均大于所述内骨骼的材料强度及密度。该用于侧面碰撞试验的假人上肢结构结构简单，可以更加真实的模拟人体上肢情况，从而在侧面碰撞环境中能够充分体现上肢损伤情况，进而能够为设计更加安全有效的防护装置提供更多的数据支持。

【技术实现步骤摘要】
一种用于侧面碰撞试验的假人上肢结构
本专利技术涉及汽车安全
，具体涉及一种用于侧面碰撞试验的假人上肢结构。
技术介绍
侧面碰撞对保护驾驶乘员安全的要求不断提高，国内外学者针对侧面碰撞中乘员损伤进行了大量研究，但是针对上肢损伤研究较少。主要原因有两个，其一，国外先进假人价格昂贵，重复试验成本较高；其二，现有HybridⅢ假人不能充分体现出碰撞过程中乘员身体某一具体部位损伤情况。由于现有HybridⅢ假人上肢结构与人体真实结构有一定的差距，因此需要设计一种成本相对较低，并且可以应用到侧面碰撞的假人上肢结构。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的问题，提供一种改进的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，包括骨骼，所述骨骼包括大臂骨和小臂骨，所述大臂骨和所述小臂骨通过肘关节相转动连接，所述大臂骨和所述小臂骨均包括位于内层的内骨骼和包覆在所述内骨骼的外部的外骨骼，所述内骨骼和所述外骨骼均采用复合材料制成，所述外骨骼的材料强度及密度均大于所述内骨骼的材料强度及密度。优选地，所述大臂骨的所述外骨骼的强度小于所述小臂骨的所述外骨骼的强度。优选地，所述大臂骨和所述小臂骨的所述外骨骼均采用碳纤维管制成。进一步地，所述碳纤维管的密度为1.88g/cm3，所述大臂骨的所述外骨骼的强度值为125Mpa，所述小臂骨的所述外骨骼的强度值为152Mpa。优选地，所述大臂骨和所述小臂骨的所述内骨骼均采用聚氨酯泡沫制成。优选地，所述肘关节包括一端部相转动连接的第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的另一端部与所述大臂骨固定连接，所述第二连接臂的另一端部与所述小臂骨固定连接。优选地，所述骨骼还包括与肩关节转动连接的第一连接件，所述第一连接件与所述大臂骨固定连接。优选地，所述骨骼还包括与所述小臂骨相转动连接的腕关节组件，所述腕关节组件包括与所述小臂骨转动连接的手腕和与所述手腕相转动连接的第二连接件，手掌与所述第二连接件固定连接。优选地，所述假人上肢结构还包括分别设置在所述大臂骨和所述小臂骨的所述内骨骼上的压力传感器，所述大臂骨和所述小臂骨的所述内骨骼上均至少设置有一个所述压力传感器。优选地，所述假人上肢结构还包括包覆在所述骨骼的外部的皮肤肌肉层。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构结构简单，可以更加真实的模拟人体上肢情况，从而在侧面碰撞环境中能够充分体现上肢的损伤情况，进而能够为设计更加安全有效的防护装置提供更多的数据支持。附图说明附图1为本专利技术的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构的结构示意图之一；附图2为本专利技术的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构的结构示意图之二（去掉大臂骨和小臂骨的外骨骼）；附图3为本专利技术的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构的结构示意图之三；附图4为本专利技术的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构的结构示意图之四。具体实施方式下面结合附图来对本专利技术的技术方案作进一步的阐述。如图1~图4所示，本专利技术的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构包括骨骼和包覆在骨骼外部的皮肤肌肉层（图中未示出）。骨骼包括大臂骨1和小臂骨2，大臂骨1和小臂骨2通过肘关节3相转动连接。人体骨骼可以分为两层：位于外层的密质骨以及位于内层的松质骨和骨髓。密质骨层硬度很高，主要起到支撑及保护内部组织的作用，松质骨和骨髓主要起到养分输送和信息传递作用。为了更好地模拟骨骼结构，本专利技术的大臂骨1和小臂骨2也均采用与人体骨骼类似的两层结构，具体为：大臂骨1和小臂骨2均包括位于内层的内骨骼11/21和包覆在内骨骼11/21的外部的外骨骼12/22，大臂骨1和小臂骨2的内骨骼11/21和外骨骼12/22均采用复合材料制成，外骨骼12/22的材料强度及密度均大于内骨骼11/21的材料强度及密度。具体的，大臂骨1和小臂骨2的外骨骼12/22均采用与密质骨相当的碳纤维管制成，通过碳纤维管代替密质骨层，相较于大多数合金材料，该碳纤维管密度为1.88g/cm3，与人骨密度相当。根据国外学者山田(Yamada)、Evans、Reilly和Burstein研究得知，大臂骨1与小臂骨2的强度不同，且大臂骨1的强度小于小臂骨2的强度。本实施例中，大臂骨1的碳纤维管的强度值为125Mpa，小臂骨2的碳纤维管的强度值为152Mpa。大臂骨1和小臂骨2的内骨骼11/21均采用聚氨酯泡沫制成，通过聚氨酯泡沫代替内部的松质骨和骨髓层。肘关节3包括第一连接臂31和第二连接臂32，第一连接臂31和第二连接臂32的一端部通过第一轴33相转动连接，第一连接臂31的另一端部与大臂骨1的一端部固定连接，第二连接臂32的另一端部与小臂骨2的一端部固定连接。第一连接臂31和第二连接臂32绕第一轴33相对转动时，驱使大臂骨1和小臂骨2相对转动。骨骼还包括与假人的肩关节（图中未示出）转动连接的第一连接件4，第一连接件4固定设置在大臂骨1的另一端部。本实施例中，第一连接件4上设置有第一连接孔41，第一螺栓穿过第一连接孔41与肩关节连接，第一连接件4可绕第一螺栓的自身轴心线相对肩关节转动地设置，从而带动该假人上肢结构相对肩关节转动。骨骼还包括与小臂骨2相转动连接的腕关节组件5，具体的，腕关节组件5包括手腕51和第二连接件52，手腕51与小臂骨2的另一端部通过第二轴6相转动连接，第二连接件52与手腕51通过第三轴53相转动连接，手掌（图中未示出）与第二连接件52固定连接。从而使得手腕51可相对小臂骨2转动，手掌可相对手腕51转动，从而调整试验过程中手掌与方向盘的角度。本实施例中，第二轴6固定设置在小臂骨2的另一端部，第二轴6的中心轴线与小臂骨2的中心轴线沿同一直线方向延伸，手腕51夹持在第二轴6上并能够绕第二轴6转动地设置。本实施例中，第二连接件52上设置有第二连接孔521，第二螺栓穿过第二连接孔521与手腕51连接，第二连接件52可带动手掌绕第二螺栓的自身轴心线相对手腕51转动地设置。优选第二轴6和第三轴53的中心轴线或其延伸线垂直设置，当然第二轴6和第三轴53的中心轴线或其延伸线倾斜相交亦可。肘关节3、第一连接件4和腕关节组件5均采用合金材料制成。该假人上肢结构还包括分别设置在大臂骨1和小臂骨2的内骨骼11/21上的压力传感器3，大臂骨1和小臂骨2的内骨骼11/21上均至少设置有一个压力传感器3。优选压力传感器3分别设置在大臂骨1和小臂骨2的内骨骼11/21的中部位置。压力传感器3用于测量假人上肢结构在侧面碰撞中骨骼内部的压力情况。在大臂骨1的外骨骼12上设置有第一出线口121，在小臂骨2的外骨骼22上设置有第二出线口221，设置在大臂骨1的内骨骼11上的压力传感器3的数据线从第一出线口121穿出与数据采集装置连接，设置在小臂骨2的内骨骼21上的压力传感器3的数据线从第二出线口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，其特征在于：包括骨骼，所述骨骼包括大臂骨和小臂骨，所述大臂骨和所述小臂骨通过肘关节相转动连接，所述大臂骨和所述小臂骨均包括位于内层的内骨骼和包覆在所述内骨骼的外部的外骨骼，所述内骨骼和所述外骨骼均采用复合材料制成，所述外骨骼的材料强度及密度均大于所述内骨骼的材料强度及密度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，其特征在于：包括骨骼，所述骨骼包括大臂骨和小臂骨，所述大臂骨和所述小臂骨通过肘关节相转动连接，所述大臂骨和所述小臂骨均包括位于内层的内骨骼和包覆在所述内骨骼的外部的外骨骼，所述内骨骼和所述外骨骼均采用复合材料制成，所述外骨骼的材料强度及密度均大于所述内骨骼的材料强度及密度。


2.根据权利要求1所述的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，其特征在于：所述大臂骨的所述外骨骼的强度小于所述小臂骨的所述外骨骼的强度。


3.根据权利要求1或2所述的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，其特征在于：所述大臂骨和所述小臂骨的所述外骨骼均采用碳纤维管制成。


4.根据权利要求3所述的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，其特征在于：所述碳纤维管的密度为1.88g/cm3，所述大臂骨的所述外骨骼的强度值为125Mpa，所述小臂骨的所述外骨骼的强度值为152Mpa。


5.根据权利要求1所述的用于侧面碰撞试验的假人上肢结构，其特征在于：所述大臂骨和所述小臂骨的所述内骨骼均采用聚氨酯泡沫制成。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少鹏，许述财，朱勇，黄彬兵，马国英，张洋洋，
申请(专利权)人：清华大学苏州汽车研究院相城，苏州清泰汽车安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32