Трехмерный посадочный манекен дляизмерения параметров характеризующихвнутренние размеры кузова автомобиля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 5087ll

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.01,74 (21) 1985570/27-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.76. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 21.05.76 (51) М. Кл G 01М 17/00

А 41Н 5/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 629.113.001-4: 620.1.05 (088.8) ло делам изобретений и цтхрытнК (72) Авторы изобретения

М. А. Андронов, В. Н. Фридлянов, Ф. Е. Межевич, Ю, М. Немцов, В. Е. Гангус, Ю. К. Гаврютин и H. В. Тимофеева

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (7I) Заявитель (54) ТРЕХМЕРНЫЙ ПОСАДОЧНЫЙ МАНЕКЕН ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ

ВНУТРЕННИЕ РАЗМЕРЫ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ

Трехмерный посадо шый манекен предназначен для решения задач инженерной привязки антропометрических данных человека к внутренним размерам пассажирского помещения и взаимодействия человека и автомобиля.

Этот тип манекена не представляет собой полного подобия человека, а лишь отдаленно напоминает его, являясь своего рода контрольным и измерительным прибором. Посадочный манекен точно воспроизводит форму и размеры тех частей тела человека, которые соприкасаются с сиденьем и его спинкой, вес и распределение его составляющих по частям тела и, следовательно, направление и величину сил, действующих на сиденье, его спинку и опоры для ног. Манекены подобного типа названы посадочными, так как одной из главных, решаемой с их помощью задач, является определение положения базовой координатной точки тела сидящего человека относительно системы координат, связанной с автомобилем.

В качестве базовой координатной точки тела выбрана точка пересечения оси, проходящей через центры обоих тазобедренных суставов, с плоскостью симметрии человека. Эта точка (применительно к манекену называется контрольной точкой О манекена) замечательна тем, что меньше других точек тела изменяет свое положение относительно остова сиденья в зависимости от роста, веса, позы сидящего и регулировки наклона спинки сидеш.я. Это позволяет прп определении координат контрольной точки R сиденья, а также при проведении других измерений, базирую5 шихся на координатах этой точки, пригодных в дальнейшем для использования применительно к посадке любого человека из общего контингента населения, за исключением 10% самых низкорослых и 10% высокорослых, ис10 пользовать один посадочный манекен с размерными и весовыми показателями взрослого мужчины 50% уровня репрезетативности (представительности), под которым понимается обозначаемая в процентах величина, со15 ответствующая части населения (при сплошном отборе индивидов), у которой числеHH0е значение антропометрических параметров (признаков) не превосходит некоторой предельнои для данной группы индивидов вели20 чины.

Изобретение относится к устройствам для испытания безопасности автомобилей, а также при проектировании рабочего места водителя и посадочных мест пассажиров кабин и

25 кузовов автомобилей, отвечающих требованиям безопасности движения и эргономики. Бол=e конкретно оно относится к трехмерным (объемным) манекенам.

Известны трехмерные посадочные манекены

30 для измерения параметров, характеризующих

508711

3 внутренние размеры кабин и кузовов автомобилей, содержащие соединенные «тазобедренным» шарниром элементы, моделпрующие торс и седалище человека, каждый пз которых выполнен в виде основания с закрепленной на нем соответственно спинкой и седалищной панелью; установленный на основании седалищного элемента с возможностью продольного перемещения Т-образный кронштейн, на поперечине которого шарнирно смонтированы телескопически раздвижные элементы, моделирующие голени, шарнирно соединенные нижними концами с элементами, моделирующими,ступни; измерительный раздвижной шток, соединенный с деталью основания седалища шарниром, соосным «тазобедренному» шарниру; соединенные с элементами манекена грузы, воспроизводящие вес моделируемых ими частей тела человека, и измерите IbHbre приспособления со шкалами, определяющими относительные линейные и угловые положения частей манекена (1).

Недостатком известных трехмерных посадочных манекенов является or ðàrrï÷årríoñòü решаемых с пх непосредственной помощью задач, которые сводятся в основном к определению контрольной точки сиденья, пользуясь координатамп которой, остальные задачи инженерной привязки ачтропометрических данных человека к внутренним размерам пассажирского помещения п взаимодействия человека и автомобиля решаются графическим путем. Это увеличивает трудоемкость .исследований и проектирования автомобилей.

Целью изобретения является обеспечение возможности непосредственного определения зон возможного удара человека об элементы кузова и внутреннего оборудования, траекторий движения частей тела при его смещении с сиденья, а также определения размеров остаточ Ioro внутреннего пространства пассажирского помещения после деформации кузова в результате аварии.

Это достигается тем, что манекен снабжен моделирующими бедра раздвижными пластинами, выполненными каждая из двух частей, одна из которых оединена с Т-образным кронштейном, продольный стержень которого снабжен фиксаторами, входящими в продольные пазы закрепленных на основании седалищного элемента направляющих, в которых с возможностью фиксируемого перемещения установлены Г-образные кронштейны, обхватывающие перекладину Т-образного кронштейна с торцов и соединяемые с ними осевыми фиксаторами, причем на частях Г-образных кронштейнов, соосных упомянутой перекладине, шарнирно смонтированы дополнительные моделирующие голень и стопуэлементы, соединенные по оси «голеностопных» шарниров с соответствующими элементами Т-ооразного кронштейна посредством разъединяемых осевых фиксаторов, а шарнир измерительного штока установлен на выдвижном г

4 кронштейне, фиксируемом на внутреннем конце продольного стержня Т-образного кронштейна.

Манекен снабжен сферическим макетом головы, закрепленным на конце измерительного штока, а его шарнир выполнен с тремя степенями свободы.

На фиг. 1 изображен предлагаемый манекен, частичный продольный разрез; на фиг.

2-- то же, вид сверху; на фиг. 3 — разрез по

Л-Л на фиг. 2; па фиг. 4 — разрез по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 — разрез по В-В на фиг. 2; на фпг. 6 — размещение манекена на сиденье: а — исходное положение; б — моделирование смещения с сиденья при неизменном положении ступней; в — то же, при неизменном положении ступней и голеней.

Трехмерный посадочный манекен содержит моделирующий торс человека элемент, состоящий из основания l троса и жестко прикрепленной к нему панели 2 спины, и моделирующий седалище элемент, состоящий из основания 3 седалища и седалищной панели 4, которые соединены «тазобедренным» шарниром

5, соответствующим оси тазобедренных суставов человека. В точках пересечения указанной оси с наружными поверхностями седалищной панели закреплены указатели, используемые прп измерениях. На основании торса закреплены кронштейны 6 для монтажа торсовых грузов 7, воспроизводящих вес торса человека и обеспечивающих соответствующее положение его центра тяжести. На основании 3 седалища закреплены параллельно плоскости симметрии манекена направляющие 8, в которых с возможностью продольного перемещения, фиксируемого винтами 9, установлены Г-образные кронштейны 10, отогнутые внутрь части которых обхватывают торцы перекладины Т-образного кронштейна 11, и соединены с ними осевыми фиксаторами 12. Продольный стержень Т-образного кронштейна в средней части снабжен пружинными фиксаторами 13, входящими в продольные пазы направляющих

8, и стойкой 14, в которой закреплен поперечный стержень 15. На внутреннем конце продольного стержня Т-образного кронштейна подвижно с возможностью фиксации винтом

16 установлен выдвижной кронштейн 17, на котором смонтирован посредством универсального шарнира 18 измерительный телескопический шток 19 со шкалой, определяющей рас. стояние от оси «тазобедренного» шарнира 5 до конца измерительного штока, совпадающего с центром монтируемого на нем макета

20 головы. Манекен снабжен моделирующими бедра, раздвижными пластинами, состоящими каждая из передней пластины 21, соединенной с перекладиной Т-образного кронштейна, и поперечным стержнем 15, проходящим через прорезь в задней пластине 22. На пластинах

21 и 22 выполнен ряд отверстий, служащих для их взаимной фиксации стопором в положениях, когда длина моделирующих бедра элементов равна одной из длин, соответствующих

508711

OO

5

10, 50 и 90",, группам репрезентативности.

Направляющие продольных стержней Т-образного и Г-образного кронштейнов оснащены шкалой, по которой,lo>KHO определить также проме>куточные длины.

На концах перекладины Т-ооразного стержня и внутренчих концах отогнутых частей

Г-образных стержней шарнирно установлены моделирую1цие голень внутренние 23 и наружные 24 элементь1, которые выполнены телескопически раздвижными по длине с фиксацией длин, соответствующих длинам голени взрослого человека 10, 50 и 90 /О группы репрезсHTЗTHBHOCТи, н Cllаб>кенbl IIIKал3ми. <<ÊOленные» шарниры 25 снабжены угловыми шкалами, Нижние концы гo.!IBHFlblx элементов 23 и

24 посредством «голеностопных» шарниров

26, снабженных угловыми шкалами, соединены с элементами, моделирующими стопу, соответственно внутренними 27 и наружными 28.

«Голеностопные» шарниры каждой пары голенных элементов соединены разъединяемыми фиксаторами 29.

На основании седалища закреплены бедренные грузы 30, а на наружных элементах голени — голенные грузы 31, воспроизводящие вес и положение центра тяжести моделируемых частей тела.

При замкнутом фиксаторами 12 и 13 Т-образном кронштейне, когда его продольный стержень параллелен Г-образным кронштейнам и при попарно соединенных фиксаторами

29 «голеностопных» шарнирах (позиция а на фиг. 6), манекен полностью соответствует требованиям к трехмерному манекену, предъявляемым проектом ГОСТ ПГ-400-218-73, стандартом $АЕ1 826 и Правилами ООН, и при соблюдении предписываемой указанными нормативными документами методики испытаний обеспечивает эквивалентные результаты в отношении определения координат контрольной точки сиденья.

При замкнутых фиксаторах 12, 13 и 29 с помощью измерительного штока обеспечивается измерение расстояний от контрольной точки H манекена, совпадающей (для «уса>КеННого» на сиденье манекена) с контрольной точкой R сиденья до различных точек кузова, а также определение возможных зон удара головой при продольных и поперечных наклонах торса, моделируемых измерительным штоком с закрепленным на его конце сферическим манекеном головы.

При наружных фиксаторах 13, выведенных из продольных пазов направляющих на «усаженном» в сиденье манекене, продольный стержень Т-образного кронштейна вместе с моделирующими бедра пластинами 21 и 22 и измерительным штоком, сохраняя размеры соответствующих частей тела моделируемого человека, получают возможность поворота вокруг оси «коленных» шарниров, воспроизводящих положения и траекто ри и характерных точек упомянутых частей тела в процессе привставания человека с сиденья при неизменном

6 поло>кении голеней. С разомкнутыми фиксаторами 12 и 13 моделируются процессы смещения человека с сиденья IlpH неизменном положении стоп, à с „"àìêíóòûìè фиксаторами

12 и 13 и разомкнутыми 29 моделируется движение голеней .о стопами при неизменном на сиденье положении бедер. Это позволяст определять на натурном образце автомобиля при его макетировании предельные поло>кения частей тела человека, исходя пз антропометрии Вских H конструктивных размеров человека и автомобиля, определять зоны возмо>кного удара об элементы Ви;.Трени сборудОВ3011я для различных частей тела, размеры и конфигураци1о необходимого остаточного пространства деформированного при аварии кузова, обеспечивающего размещение в нем че 10ВСК3 без защем:1ения, а так>не проводить ряд других испытàHèé п исследоBníH!I, cBÿçBHûх с «ðазмерI. bI »1» В 3 3 и м О д е и с т В и е м ч е л 0 В е к а и 3 В т 0 м 0 б 11 л я, базируясь па системе отсчета с началом координат в контрольной точке R сиденья, вещественно определяемой совпадалощей с ней контрольной точкой О «усаженного» на сиденье манекена, в частности той его части, которая неизменно находится на сиденье прилюбых положениях его подвижных частей.

Преимуществом трехмерного посадочного манекена в соответствии с настоящим изобретением по сравнению с известным является обеспечиваемая им возможность проведения целого комплекса работ по испытапшо натурных образцов автомобилей, а также моделированию оптимальных с точки зрения безопасности условий размещения человека в автоAIOállëå, в том числе в отношении определения Возможных зон удара, остаточного пространства, досягаемости педалей, и рп этом значительно сокращается трудоемкость и продол>кпте IbHoc! ь IlcHI-1т311ий c0ъектов ответствие требоганиям безопасности, проектных изысканий Н3 cT3äHII м".кет11ровапия параметров внутреннего простр-.нства кузовов новых автомобилей и их корректировки на стадии доводочных работ.

Формула изобретения

1. Трехмерный посадочный манекен для измерения параметров, характеризующих внутренние размеры кузова автомобиля, содержащий соединенные «тазобедренным» шарниром элементы, моделирующие торс и седалище человека, каждый из KOTopblx выполнен в виде основания с закрепленной на нем соответственно спинной и седалищной панелью; установленный на основании седалищного элемента с возможностью продольного перемещения

Т-образный кронштейн, на поперечине которого шарнирно смонтированы телескопические раздвижные элементы, моделирующие голени, шарнирно соединенные нижними концами с элементами, моделирующими ступни; измерительный раздвижной шток, соединенный с деталшо основания седалища шарниром, соос508711 ным с «тазобедренным» шарниром; соединенные с элементами манекена грузы, воспроизводящие вес моделируемых частей тела человека, и измерительные приспособления со шкалами, определяющими относительные линейные и угловые положения частей манекена, отличающийся тем, что, с целью определения зон возможного удара человека об элементы кузова и внутреннего оборудования, траекторий движения частей тела при его смещении с сиденья, а также определения размеров остаточного внутреннего пространства пассажирского помещения, деформированного в результате аварии кузова, он снабжен моделирующими бедра раздвижными пластппамп, выполненными каждая из двух частей, одна из которых соединена с Т-образным кронштейном, продольный стержень которого снабжен фиксаторами, входящими в продольные пазы закрепленных на основании седалищного элемента направляющих, в которых с возможностью фиксируемого перемещения установлены Г-образные кронштейны, обхватывающие перекладину Т-образного кранштейна с торцов и соединяемые с ними осевыми фиксаторами, причем на частях Г-образных кронштейнов, соосных упомянутой перекладине, 5 шарнирно смонтированы дополнительные моделирующие голень и стопу элементы, соединенные по оси «голеностопных» шарниров с соответствующими элементами Т-образного кронштейна посредством разъединяемых осе10 вых фиксаторов, а шарнир измерительного штока установлен на выдвижном кронштейне, фиксируемом на внутреннем конце продольного стержня Т-образного кронштейна.

2. Трехмерный посадочный манекен по и.

15 1, отличающийся тем, что, с целью определения возможных траекторий и зон удара головой, в том числе при боковом наклоне торса моделируемого человека, он снабжен сферическим макетом головы, закрепленным

20 на конце измерительного штока, а его шарнир выполнен с тремя степенями свободы. (1) Патент США № 3147617, кл. 73-172, 08.09.64 г, 508711

Составитель Л. Смольская

Техред Г, Андреева

Корректор Е. Хмелева

Редактор Т. Горячева

Типография. пр. Сапунова, 2

Заказ 1084/18 Изд. ¹ 1212 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5