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技术领域

本发明涉及一种摆锤式汽车仪表碰撞试验装置，属于汽车仪表试验技术领域。

背景技术

作为汽车的重要组成部分，汽车仪表是人车信息交互最主要的途径，其能够显示 车辆的各种运行参数、故障等信息，汽车仪表根据其结构原理可以分为机械式、电气式、模 拟电路式以及数字式，不管是早期的机械式仪表还是如今广泛运用的数字式仪表，在显示 方式方面，由于指针式显示方式具有很好的直观性从而一直占据着主导地位。

一些研究以及实际事故表明，在特殊情况下，当车辆发生碰撞后，采用指针式显示 方式的汽车仪表指针会出现卡死现象，指针指向某一数值。对于该数值是否即为车辆碰撞 时的车速，目前尚无定论。如果能够理清车辆碰撞过程中汽车仪表指针卡死时指向的数值 与实际车速之间的关系，确认其是否可以作为直接证据确定事故车辆的行驶速度，将对涉 及到该种情况的道路交通事故责任的认定起到非常重要的意义。

汽车仪表在车辆碰撞过程中通常会遇到撞击、先撞击后断电和先断电后撞击等工 况，通过实车碰撞试验研究上述问题尽管贴近真实的碰撞情况，但其消耗了巨大的人力物 力，且周期较长，如果可以通过独立的试验装置模拟汽车仪表在车辆碰撞中所遇到的不同 工况，将能有效达到研究目的。目前针对汽车仪表的试验装置种类较少，中国专利 201310067728.1公开了一种基于CAN网络汽车仪表耐久试验台，该装置能够实现对汽车仪 表的功能性检测，对于碰撞过程中汽车仪表的检测尚未涉及，目前尚未出现能够模拟汽车 仪表在车辆碰撞中所遇到的不同工况的试验装置，因此摆锤式汽车仪表碰撞试验装置对于 解决上述问题具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种摆锤式汽车仪表碰撞试验装置，对各类 实际运行中的汽车仪表进行碰撞试验，研究车辆碰撞过程中汽车仪表指针的指示情况，以 及指针卡死时指示的数值与实际车速之间的关系。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：所述摆锤式汽车仪表碰撞试验装置 包括仪表固定模块、信号模拟模块、碰撞发生模块和摄影装置；汽车仪表固定在仪表固定模 块上；碰撞发生模块中包括摆臂、质量块和限位挡板，摆臂一端为固定端，另一端为自由端， 质量块固定在摆臂自由端，限位挡板处于水平位置时，将质量块托举，限位挡板切换到竖直 位置时，质量块跟随摆臂落下，撞击汽车仪表；所述信号模拟模块包括信号控制单元、第一 光电开关和第二光电开关，所述信号控制单元与第一光电开关、第二光电开关、限位挡板以 及汽车仪表分别存在信号连接，信号模拟模块能够模拟产生不同试验工况中的车速、发动 机转速信号，驱动汽车仪表指针转动，并控制限位挡板在水平位置和竖直位置切换；所述第 一光电开关位于摆臂固定端的正下方，即当质量块撞击到汽车仪表时摆臂会触发第一光电 开关，所述第二光电开关位于摆臂下落途经的一固定点，即当质量块还未撞击到汽车仪表 之前摆臂会触发第二光电开关；所述摄影装置用于记录汽车仪表碰撞前后的指针指示情 况。

所述质量块和摆臂旋转下落先后经过第二光电开关和第一光电开关时，第二光电 开关可以生成一个即时触发信号，第一光电开关可以生成一个延时1秒的触发信号。

所述摆锤式汽车仪表碰撞试验装置包括以下试验工况：

a.撞击工况，第一光电开关和第二光电开关均处于关闭状态，信号控制单元控制限位 挡板由水平位置切换到竖直位置，质量块和摆臂旋转下落，质量块与汽车仪表发生接触产 生撞击，摄影装置拍照试验前后的指针指示位置；

b.先断电后撞击工况，第一光电开关处于关闭状态，第二光电开关处于开启状态，信号 控制单元控制限位挡板由水平位置切换到竖直位置，质量块和摆臂旋转下落通过第二光电 开关时，第二光电开关产生即时触发信号，信号控制单元接收到该触发信号后，生成模拟断 电信号实现对汽车仪表的突然断电，与此同时质量块和摆臂继续旋转下落完成对汽车仪表 的撞击，摄影装置拍照试验前后的指针指示位置；

c.先撞击后断电工况，第一光电开关处于开启状态，第二光电开关处于关闭状态，信号 控制单元控制限位挡板由水平位置切换到竖直位置，质量块和摆臂以轴承为中心旋转下 落，质量块与汽车仪表发生接触产生撞击的同时，第一光电开关产生一个延时1秒的触发信 号，信号控制单元接收到该触发信号后，生成模拟断电信号实现对汽车仪表的突然断电，摄 影装置拍照试验前后的指针指示位置。

进一步的，所述质量块撞击汽车仪表的一面带有第三缓冲块。

所述仪表固定模块包括：箱体、固定平板、第一缓冲块、第二缓冲块、固定滑块和锁 紧螺母，所述固定平板一端与箱体竖梁固定连接，使固定平板上表面呈水平状态，固定平板 另一端在水平方向设置有锁紧螺母；固定平板上表面具有台阶，汽车仪表被固定在台阶和 固定滑块之间，汽车仪表与台阶、固定滑块的接触面分别由第一缓冲块和第二缓冲块间隔； 所述锁紧螺母端部顶住固定滑块，向汽车仪表施加压力。

所述摆臂通过轴承安装在箱体横梁下方，所述限位挡板安装在箱体竖梁上，所述 第一光电开关和第二光电开关布置在箱体内壁上。所述摄影装置固定安装于箱体竖梁上， 且镜头位置对准汽车仪表。

本发明具有如下优点：

（1）能够在避免实车碰撞的前提下实现对汽车仪表的碰撞试验研究。

（2）信号模拟模块能够模拟不同类型的试验工况，实现对各类仪表在不同碰撞工 况下的试验研究。

（3）通过改变质量块的质量，可以模拟不同级别碰撞能量的汽车仪表碰撞试验研 究。

（4）试验装置结构简单、紧凑，成本低。

附图说明

图1是摆锤式汽车仪表碰撞试验装置结构示意图。

图2是摆锤式汽车仪表碰撞试验装置工作示意图，图中A表示水平举升状态，B表示 垂直卸荷状态，C表示位置一，D表示位置二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施过程做进一步说明。

本发明设计专用仪表固定模块1用于固定试验用汽车仪表5，加装信号模拟模块9 用于产生可用于驱动汽车仪表指针转动的车速、发动机转速等信号，同时可实现对汽车仪 表的突然断电；增设碰撞发生模块13用于模拟碰撞过程中针对汽车仪表的不同级别的碰撞 能量；加装摄影装置19用于记录汽车仪表碰撞前后的指针指示情况。通过上述不同模块共 同实现对于汽车仪表的碰撞试验和结果的分析。

如图1所示，所述仪表固定模块1包括箱体2、固定平板3、第一缓冲块4、第二缓冲块 6、固定滑块7和锁紧螺母8，所述固定平板3一端与箱体2竖梁固定连接，使固定平板上表面 呈水平状态，固定平板3另一端在水平方向设置有锁紧螺母8；固定平板3上表面具有台阶， 汽车仪表5被固定在台阶和固定滑块7之间，汽车仪表5与台阶、固定滑块7的接触面分别由 第一缓冲块4和第二缓冲块6间隔；所述锁紧螺母8端部顶住固定滑块7，向汽车仪表5施加压 力。所述固定滑块7置于第二缓冲块6与锁紧螺母8之间，且底部与固定平板3接触，可沿固定 平板3水平移动，以适配各种型号的汽车仪表5。

所述碰撞发生模块13中包括摆臂17、质量块16和限位挡板14，摆臂17一端为固定 端，另一端为自由端，质量块16固定在摆臂17自由端，限位挡板14处于水平位置时，将质量 块16托举，限位挡板14切换到竖直位置时，质量块16跟随摆臂17落下，撞击汽车仪表5。摆臂 17通过轴承18安装在箱体2横梁下方，所述限位挡板14安装在箱体2竖梁上。

所述信号模拟模块9包括信号控制单元10、第一光电开关11和第二光电开关12，所 述信号控制单元10与第一光电开关11、第二光电开关12、限位挡板14以及汽车仪表5分别存 在信号连接，信号模拟模块9能够模拟产生不同试验工况中的车速、发动机转速信号，驱动 汽车仪表5指针转动，并控制限位挡板14在水平位置和竖直位置切换；所述第一光电开关11 位于摆臂17固定端的正下方，即当质量块16撞击到汽车仪表5时摆臂17会触发第一光电开 关11，所述第二光电开关12位于摆臂17下落途经的一固定点，即当质量块16还未撞击到汽 车仪表5之前摆臂17会触发第二光电开关12；所述摄影装置19用于记录汽车仪表5碰撞前后 的指针指示情况。第一光电开关11和第二光电开关12布置在箱体2内壁上。

所述摄影装置19固定安装于箱体2竖梁上，且镜头位置对准汽车仪表5。

在试验中，将试验用汽车仪表5放置在固定平板3上表面，且卡在第一缓冲块4和第 二缓冲块6之间，锁紧螺母8旋紧推动固定滑块7和第二缓冲块6紧贴固定平板3上表面移动， 并与第一缓冲块4共同作用，夹紧汽车仪表5，使其固定。

限位挡板14可处于A状态水平举升状态和B状态垂直卸荷状态，处于水平举升状态 时，其对质量块16产生向上的举升力，可确保质量块16处于最高点，摆臂17处于水平位置； 处于垂直卸荷状态时，限位挡板14对质量块16不产生举升力，质量块16和摆臂17以轴承18 为中心旋转下落，质量块16位于最低点即摆臂17处于竖直位置时，第三缓冲块15与汽车仪 表5发生接触。

当质量块16和摆臂17以轴承18为中心旋转下落先后经过第二光电开关12和第一 光电开关11时，第二光电开关12可以生成一个即时触发信号，第一光电开关11可以生成一 个延时1秒的触发信号。

信号控制单元10能够控制限位挡板14切换水平举升状态和垂直卸荷状态，同时其 能够模拟车速、发动机转速等信号驱动汽车仪表5指针转动，信号控制单元10可以接收第一 光电开关11和第二光电开关12生成的触发信号，并据此生成模拟断电信号实现对汽车仪表 5的突然断电。

试验开始时，仪表固定模块1使汽车仪表5处于固定夹紧状态，限位挡板14处于水 平举升状态，质量块16处于最高点，摆臂17处于水平位置，信号控制单元10产生模拟信号使 得汽车仪表5指针转动并维持在某一数值，摄影装置19拍照记录试验前的指针指示位置。

随后确定试验工况，试验工况可分为撞击、先断电后撞击和先撞击后断电三种工 况。

当试验工况为撞击时，第一光电开关11和第二光电开关12处于关闭状态，信号控 制单元10控制限位挡板14由水平举升状态切换为垂直卸荷状态，质量块16和摆臂17以轴承 18为中心旋转下落，当运动至位置二即质量块16位于最低点摆臂17处于竖直位置时，第三 缓冲块15与汽车仪表5发生接触产生撞击，随后试验结束，摄影装置19拍照记录试验后的指 针指示位置。

当试验工况为先断电后撞击时，第一光电开关11处于关闭状态，第二光电开关12 处于开启状态，信号控制单元10控制限位挡板14由水平举升状态切换为垂直卸荷状态，质 量块16和摆臂17以轴承18为中心旋转下落，当运动到位置一时，第二光电开关12产生即时 触发信号，信号控制单元10接收到该触发信号后，生成模拟断电信号实现对汽车仪表5的突 然断电，与此同时质量块16和摆臂17以轴承18为中心继续旋转下落至位置二，最终完成对 汽车仪表5的撞击，随后试验结束，摄影装置19拍照记录试验后的指针指示位置。

当试验工况为先撞击后断电时，第一光电开关11处于开启状态，第二光电开关12 处于关闭状态，信号控制单元10控制限位挡板14由水平举升状态切换为垂直卸荷状态，质 量块16和摆臂17以轴承18为中心旋转下落，当运动到位置二即质量块16位于最低点，摆臂 17处于竖直位置时，第三缓冲块15与汽车仪表5发生接触产生撞击，与此同时第一光电开关 11产生一个延时1秒的触发信号，信号控制单元10接收到该触发信号后，生成模拟断电信号 实现对汽车仪表5的突然断电，随后试验结束，摄影装置19拍照记录试验后的指针指示位 置。

研究人员可以通过分析对比不同工况下摄影装置在试验前后拍照固定的图像资 料，对前后的汽车仪表指针指示情况进行分析研究。

本发明能够对各类实际运行中的汽车仪表进行模拟碰撞试验，实现对车辆碰撞过 程中汽车仪表指针指示问题的研究，可对交通事故鉴定领域涉及汽车仪表指针卡死时的车 速鉴定问题以及汽车零部件领域的汽车仪表质量问题的研究提供极大帮助。该装置能够较 好的模拟车辆碰撞时对汽车仪表的碰撞冲击过程，可实现多种试验工况，适用于各种类型 的汽车仪表，结构可靠，成本低廉。