CN103917855A - 用于碰撞模拟试验的试验设备 - Google Patents

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尤尔根·克雷默
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Abstract

详细阐述了一种用于碰撞模拟试验的试验设备(100)具有:轨道装置(130);第一运载装置(110),其沿轨道装置(130)的纵向轴线可移位地设置;以及加速单元(120),通过其将力传递至第一运载装置(110)以加速运载装置(110)。为了实现在试验设备的外部准备待试验部件、快速将其引入到试验设备中并且保持包括将要试验对象的运载装置组成的低的整体质量的目标,试验设备(100)还具有第二运载装置(140),其能够安装在轨道装置(130)上且能够沿其移位,并且设置成在碰撞模拟中支撑具有至少一个待试验部件的待试验上层结构(150)。第一运载装置(110)还具有可拆式离合器(160),用于通过第一运载装置(110)将力从加速单元(120)传递至第二运载装置(140)。

Description

用于碰撞模拟试验的试验设备
[0001] 本申请涉及根据权利要求1前序部分的用于碰撞模拟试验的试验设备。
[0002] 因此,本申请涉及一种试验设备,例如用于车辆部件、用于地面运输系统(列车或机动车辆)的碰撞模拟,同时也用于诸如非地面运输系统的部件,例如飞机座椅等。该试验设备具有用于此目的的轨道装置和运载装置。运载装置沿轨道装置可移位地设置。试验设备还具有加速单元,通过其能够将力传递至运载装置而使运载装置加速。
[0003] 这样的试验设备尤其是对于车辆工程通常是众所周知的,并且其有助于考虑在车辆构造方面逐渐缩短研制时间以及更大的被动安全需求。这样的试验设备可用于实行翻转碰撞测试。在这些例子中,在正常操作中或在发生碰撞情况下,影响所要测试的机动车辆部件的减速力不能够出现。相反,在翻转碰撞测试中,能够出现的与减速力相对应的加速力被引入到所要测试的机动车辆部件中。
[0004] 通常,在此情况下,所要测试的部件,尤其是机动车辆部件,诸如座椅、转向柱和方向盘、挡风玻璃、仪表盘、安全带及其锁扣、气囊系统和其他部件,以与各种事故情况相对应的控制方式被加速,其中,运载装置位于强化的机动车辆车体中,所谓的装甲体和破坏行为和/或部件可靠性都被测试。
[0005] 在传统的试验设备中,例如,运载装置在推力杆的帮助下加速,该推力杆属于加速单元并且借助来自压力容器的加压介质通过液压活塞而驱动。具体而言,所知道的是根据实际减速曲线从驱动缸的柱形管液压地移动推力杆。为了能够追踪实际减速曲线,尝试在这种情况下通过液压阀而控制推力杆的液压应用。
[0006] 在该试验设备上的单个试验能够在相对较短的时间内执行。然而,需要实质上较长的准备时间来准备待试验元件。因此,在已知的试验设备情况下,待试验元件被准备在装甲体中,装甲体必须被提升到运载装置上并且牢固地固定在其上。因为要发生很大的力,所以需要稳定的结构,因此也需要一定的时间将其安装在运载装置上。也可以将装甲体安装在托盘上,再将托盘固定在运载装置上。这样有助于更换,但是也提高了待加速的质量,因此降低了试验设备的动态性能。
[0007] 另外,也可以更换运载装置。然而,由于后者包括用于连接至加速单元的部件以及测试整理,所以需要大量的成本支出用以提供多个这样的运载装置。
[0008] 根据所述问题的表述,本发明的目的是开发一种用于上述碰撞模拟试验类型的试验设备,这样,待试验部件能够在试验设备之外准备然后快速地弓I入到试验设备中。此目的在于使得由运载装置和待试验对象组成的总质量尽可能减小,同时使得试验设备的成本尽可能降低。
[0009] 对于试验设备,由于其具有能够沿轨道装置可移位地设置的第二运载装置,从而根据本发明而实现其目的。另外,试验设备的第一运载装置具有设计成与第二运载装置相接合的可拆式离合器,这样,施加到第一运载装置的力至少一部分能够从加速单元传递至
第二运载装置。
[0010] 因此,可能有利的是准备多个第二运载装置,其上设置有各种待试验的上层结构。为了将另一个待试验的上层结构引入到试验设备中,可能的是将已完全准备好的位于第二运载装置上的待试验的上层结构提升至试验设备并且引入到轨道装置中。由于可拆式离合器,第二运载装置与第一运载装置相接合,因此施加到第一运载装置的加速力和制动力也被传递至第二运载装置。此外,因为运载装置被分为两部分,所以可将待试验的上层结构直接固定到第二运载装置,也就是说在没有托盘的情况下固定,并且因此节省了托盘的附加重量。无论如何,可行的是通过更换第二运载装置而快速地更换待试验的上层结构。
[0011] 本发明的有利的发展列入在从属权利要求中。
[0012] 在优选实施例中所提供的是,加速单元相对于试验设备固定设置。因此,加速单元的自身质量不需要被加速,只需要对较小质量的运载装置进行加速。这样,在碰撞模拟中有利于获得更闻的动态性能。
[0013] 此外,也可提供的是,第一运载装置具有用于记录测量值的一个或多个的传感器。测量值在这种情况下为测量的加速度值。也可使用传感器以获得其他测量值,诸如正在运行中的力或速度。此外,也可借助这些测量值来控制加速单元从而允许所规定的加速度作用到待试验的上层结构。
[0014] 此处特别有利的是,因为待试验的上层结构设置在能够与第一运载装置相对接的第二运载装置上,所以不需要为了更换试验上层结构而更换第一运载装置。这样,昂贵的测量设备只需要提供一次,而并不需要对每一个第二运载装置都要提供。此外,当更换待试验的上层结构时,不需要将传感器重新电缆连接到加速单元。再者,不需要在每种情况下重新校准传感器。
[0015] 在试验设备的一个实施例中,轨道装置设计成通过在沿轨道装置纵向轴线所在的平面移动地将第二运载装置安装在轨道装置上。这是有利的,因为第二运载装置和待试验的上层结构的大部分质量不需要由平面上升,也就是在大部分情况下水平对齐。起重机和其他悬吊装置可省略。
[0016] 在一个实施例中,在加速单元反向的第一端部处,轨道装置设置成开放形式,这样,第二运载装置能够通过沿轨道装置纵向轴线移动地被安装在轨道装置上。然后,第二运载装置可通过运输装置上升至轨道装置的端部,沿着轨道装置纵向轴线的方向被引入。
[0017] 也可能想到的是轨道装置具有转体单元,其设置成用于将轨道装置的一部分转出轨道装置的纵向轴线。然后,其可能有利于将第二运载装置在运输装置上移动升至轨道装置的转出部分,再将其引入到该部分中。该部分随后又与第二运载装置一起被转入。
[0018] 在本发明技术方案的一个实施例中,所提供的是,试验设备具有被动式制动装置,其设计成无需控制地将制动力施加在第一和/或第二运载装置上,使得第一和/或第二运载装置在加速单元反向的的轨道装置端部之前停止不动。
[0019] 当使用这样的被动式制动装置时,不需要提供在发生控制或电源故障时确保制动的其他制动系统。因此,例如,在没有损失安全的情况下,在轨道装置或试验设备与加速单元相反的端部上无需安装能源消耗体,并且这样有利于简化第二运载装置的引入。
[0020] 在一个实施例中,被动式制动装置通过涡流制动器而运行,涡流制动器具有分别设置在运载装置和试验设备上的永磁铁和金属鳍状物(fin),这样,在运载装置沿轨道装置移动时,金属鳍状物相对于永磁铁且通过其磁场而移动。该相对移动在金属鳍状物中产生引起磁场的涡流,因此,在与永磁铁磁场的相互作用下,涡流的磁场引起了与移动方向相反的力,对运载装置进行制动。该制动发生在没有摩擦的情况下,且因此不会磨损。[0021] 由于该制动作用随着磁铁和金属鳍状物之间的相对速度而增加,这样的制动在宽速度范围内都是有效的。此外,相对于另一个的低速移动可用较小的力实现,从而,例如,第二运载装置可以在无需移除制动的情况下缓慢地引入到轨道装置中。
[0022] 然而,也可以想到的另一种选择是试验设备具有传统的(主动式)制动装置,其可任选地以这种方式启动,制动力施加在第一和/或第二运载装置上,使得第一和/或第二运载装置在加速单元反向的轨道装置的端部之前停止不动。该实施例具有如下优点:在创造性方面,特别是提供了具有两个能够可彼此连接的运载装置的试验设备,也能够在传统轨道装置的情况下运行。
[0023] 以下将参照附图详细描述本发明试验设备的一个示范性实施例,其中:
[0024] 图1示出了根据本发明试验设备的侧面示意图。
[0025] 图1示出了根据本发明用于碰撞模拟试验的试验设备示范性实施例的侧面示意图。
[0026] 试验设备100具有固定在基座200上的轨道装置130。加速单元120设置在轨道装置130的一端。
[0027] 此外,试验设备100具有第一运载装置110。第一运载装置110沿轨道装置130可移位地设置。另外,第一运载装置Iio的一端具有离合器160。
[0028] 试验设备100还具有第二运载装置140,其可安装在轨道装置130上并且能够沿其移位。第二运载装置140设计成支撑待试验的上层结构150。该待试验的上层结构150能够固定连接到第二运载装置140,从而待试验的上层结构150随着第二运载装置140移动和加速。例如,待试验的上层结构150可包括例如地面或非地面运输系统的各种部件,它们将被测试其在极度加速下的行为。
[0029] 第一运载装置110的离合器160设计成与第二运载装置140相接合,从而加速力能够从第一运载装置传递至第二运载装置。离合器160是可拆卸的。这样,第二运载装置140可任选地以非形状配合地连接到第一运载装置110,或当离合器160被拆卸时,从第一运载装置110单独地移动。例如,离合器的可能实施例是安装在第二运载装置140上的凸起,并且与第一运载装置110上的切口接合,该凸起通过螺栓相对纵向力固定。然而,此处可想到的是,能够将力沿轨道装置从第一运载装置110传递至第二运载装置140的任何离合器都是可行的。
[0030] 试验设备100具有与第一运载装置相接合的推力杆121。推力杆121通过加速单元120借助加压的液压流体能够沿轨道装置130移动和/或加速。在这个过程中,与推力杆121相接合的第一运载装置110同样被加速。另外,当第二运载装置通过离合器160接合到第一运载装置110时,第二运载装置140也由加速单元通过推力杆121被加速。
[0031] 除了液压加速单元120,加速单元的其他类型也被看作是加速单元。尤其可以是气缸、电机或其他纯机械的加速单元。例如,可以想到的是电磁直线型电机,或其借助由高度或转矩驱动的飞轮块机械作用在运载装置上的其他机械单元。
[0032] 试验设备还具有制动装置,其设计成由加速单元120引发的加速状态之后再对第一运载装置Iio和第二运载装置140进行制动。在这种情况下,制动装置以下述方式设计:使得两个运载装置110,140在加速单元反向的轨道装置130的端部180之前停止不动。
[0033] 当制动装置是被动式制动装置时,由于安全方面的原因,这是有利的,该被动式制动装置在无需控制或无需从外部供给能源的情况下能够制动运载装置110,140。这样,确保了即使在发生控制或供电系统故障时,运载装置110,140能够安全地在轨道装置130的端部180之前停止不动。
[0034] 在优选实施例中,被动式制动装置是涡流制动器。这样的涡流制动器具有分别设置在运载装置和试验设备上的永磁铁和金属鳍状物,这样,在运载装置沿轨道装置130移动时,金属鳍状物相对于永磁铁且通过其磁场而移动。该相对移动在金属鳍状物中产生引起磁场的涡流,因此,涡流的磁场在与永磁铁磁场的相互作用下,引起了与移动方向相对的力。运载装置以这样的方式得以制动。该制动在没有摩擦的情况下执行,且因此不会磨损。涡流制动器的另一个优点是制动作用随着速度而增加。因此,对于大范围的质量和速度,涡流制动器能够在所希望的范围内可靠地制动运载装置。此外,用较小的力以非常低的速度可以移动运载装置110,140通过制动器。
[0035] 因此,也可行的是,在本发明的试验设备使轨道装置的第一端部180保持打开状态的情况下,运载装置在该端部之前被可靠地制动。在轨道装置的第一端部180处不需要任何冲击体或其他能源消耗元件。因此,例如,也可通过使用运输装置190来使第二运载装置140到达轨道装置130的第一端部180。当运输装置与轨道装置的延长方向上直接处于对齐布置时,第二运载装置可直接推至轨道装置130上。
[0036] 然而,也可以想到的是能源消耗元件或其他紧急制动装置设置在轨道装置130的第一端部180处。在这种情况下,第二运载装置也可以从上方提升到轨道上。也可以想到的是,轨道装置的一部分可以侧向转出,使运输装置190和第二运载装置140可以提升至轨道装置130的该转出部分。如上所述,第二运载装置140然后能够被安装在轨道装置130的该转出部分上且与后者一起再被转入。
[0037] 然而,作为选择,也可想到的是试验设备具有传统(主动式)制动装置,其可任选地以这种方式启动,制动力施加在第一和/或第二运载装置110,140上,使得第一和/或第二运载装置110,140在加速单元120反向的轨道装置130端部之前停止不动。该实施例具有如下优点:在创造性方面,特别是提供了具有两个可彼此连接的运载装置的试验设备,也能够在传统轨道装置的情况下运行。
[0038] 对于本发明的试验设备100,提供有在第一运载装置110上设置用于记录测量的加速度值的加速度传感器。在加速阶段和制动阶段期间由该加速度传感器170记录的测量值再现第一运载装置110的加速度值。由于第二运载装置140能够对接到第一运载装置110,加速度传感器170的测量值也可再现第二运载装置140和其上固定的待试验的上层结构150的加速度值。因此,不需要在每一个第二运载装置140上安装此类传感器。对于待试验的上层结构150的测量值能够通过单一的第一运载装置110和其上设置的加速度传感器170而记录。另外,为了获得测量值,在第一运载装置110上安装多个其他传感器也是可行的。
[0039] 加速度传感器170的测量值也能够用于控制加速单元120。这种情况的优点是:当更换第二运载装置140时,第一运载装置170保留在试验设备中。例如,在这种情况下,不需要更换电缆,也不需要进行任何新的校准测量。
[0040] 本发明不限于参照图1所描述示例的试验设备100的实施例,只要从其中所描述的所有特征和有益效果的结合中得出即可。

Claims (12)

1.一种用于碰撞模拟试验的试验设备(100),所述试验设备(100)具有: 轨道装置(130); 第一运载装置(110),沿所述轨道装置(130)的纵向轴线可移位地设置,以及 加速单元(120),通过其能够将力传递至所述第一运载装置(110)从而使所述运载装置(110)加速; 其特征在于,所述试验设备具有第二运载装置(140),所述第二运载装置(140)能够安装在所述轨道装置(130)上,并且能够沿所述轨道装置(130)的所述纵向轴线移动,且设计成在碰撞模拟中支撑具有至少一个待试验部件的上层结构(150),所述第一运载装置(110)具有可拆式离合器(160),所述可拆式离合器(160)设计成与所述第二运载装置(140)这样接合,使得所述力的至少一部分能够通过所述第一运载装置(110)从所述加速单元(120)传递至所述第二运载装置(140)。
2.如权利要求1所述的试验设备(100),其中所述加速单元(120)相对于所述试验设备(100)固定设置。
3.如权利要求1或2所述的试验设备(100),其中所述第一运载装置(110)具有传感器(170),用于记录已测出的所述第一运载单元的加速度值。
4.如前述权利要求任意一项所述的试验设备(100),其中轨道装置(130)设计成将所述第二运载装置(140)沿所述轨道装置(130)的所述纵向轴线所在的平面移动地安装在所述轨道装置(130)上。
5.如权利要求4所述的试验设备(100),其中在与所述加速单元(120)反向的第一端部(180)处,所述轨道装置(130)设计成开放形式,以使所述第二运载装置(140)能够沿所述轨道装置(130)的所述纵向轴线移动地安装在所述轨道装置(130)上。
6.如权利要求4所述的试验设备(100),其中所述轨道装置(130)具有转体单元,设计成用于将所述轨道装置(130)的一部分转出所述轨道装置(130)的所述纵向轴线。
7.如前述权利要求中任意一项所述的试验设备(100),其中所述试验设备具有被动式制动装置,设计成无需控制地将制动力施加在所述第一和/或第二运载装置(110,140)上,使得所述第一和第二运载装置(110,140)在与所述加速单元(120)反向的所述轨道装置(130)的端部之前会停止不动。
8.如权利要求7所述的试验设备(100),其中所述制动装置是涡流制动器。
9.如权利要求8所述的试验设备(100),其中所述涡流制动器具有设置在所述第一和/或第二运载装置(110,140)和所述轨道装置(130)上的永磁铁和金属鳍状物,以在所述运载装置(110,140)沿所述轨道装置(130)移动时,使所述金属鳍状物通过所述永磁铁的磁场而移动。
10.如以上权利要求中任意一项所述的试验设备(100),其中所述试验设备具有主动式制动装置,其能够任选地以这种方式被启动,使得制动力被施加在所述第一和/或第二运载装置(110,140)上,以使所述第一和/或第二运载装置(110,140)在与所述加速单元(120)反向的所述轨道装置(130)的端部之前会停止不动。
11.如以上权利要求中任意一项所述的试验设备(100),其中所述加速单元(120)是液压加速单元(120),其设计成通过推力活塞(121)来施加所述第一运载装置(110)的力。
12.如以上权利要求中任意一项所述的试验设备(100),其中所述第一和第二运载装置(110,140)还具有导向元件, 所述导向元件设计成限制所述运载装置(110,140)相对于所述轨道装置的纵向轴线的横向移动。
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