DE10028099A1 - Prüfstand für Fahrzeugteile - Google Patents

Abstract

Bei einem Prüfstand für Fahrzeugteile wie Innenraumteile, Bedienteile und Komponenten eines Insassen-Rückhaltesystems ist das zu prüfende Teil an einem ortsfesten Gestell abgestützt. Ein Stoßkörper wird auf einer Führungsbahn gegen das Teil bewegt. Der Stoßkörper wird durch einen Linearantrieb auf eine definierte Aufprallgeschwindigkeit beschleunigt. Der Stoßkörper ist an einer Führungsstange befestigt, die ihrerseits in einem Führungsbock über ihre Länge frei längsverschiebbar geführt ist. Der Führungsbock ist auf einer Beschleunigungsbahn verschiebbar angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für Fahrzeugteile wie Innenraumteile, Bedienteile und Komponenten eines Insassen-Rück­ haltesystems.

In modernen Fahrzeugen finden Insassen-Rückhaltesysteme ver­ schiedenster Art Anwendung. Dazu zählen neben Gurtsystemen mit oder ohne Gurtstraffer insbesondere aufblasbare Schutzkissen, Polsterungen und energieabsorbierend deformierbare Auskleidungs- und Bedienteile. Zur Optimierung der Schutzwirkung werden die verschiedenen Kompo­ nenten von Insassen-Rückhaltesystemen umfangreichen Überprüfungen unterzogen. Auch zur Sicherung einer gleichbleibenden Qualität in der Serienproduktion sind systematische Überprüfungen erforderlich.

Um bei der Überprüfung alle für die Schutzwirkung maßgeblichen Parameter zu erfassen, sind komplexe dynamische Tests erforderlich, die derzeit als sogenannte Schlittenversuche oder Real-Crashversuche durchgeführt werden. Bei einem Schlittenversuch wird eine Fahrzeug­ karosse oder Fahrzeugattrappe mit dem darin installierten Rückhalte­ system und einer Prüfpuppe (Dummy) mittels eines Beschleunigungs­ schlittens auf eine definierte Aufprallgeschwindigkeit beschleunigt und gegen ein definiertes Hindernis gefahren. Durch Sensoren ver­ schiedenster Art können während des Aufprallvorgangs alle interes­ sierenden Parameter abgeleitet werden.

Schlittenversuche dieser Art sind zwar sehr aufwendig, werden aber als notwendig angesehen, weil mit ihnen die häufigsten Aufprall­ abläufe realistisch simuliert werden können.

Durch die Erfindung wird ein Prüfstand für die dynamische Prüfung von Fahrzeugteilen, insbesondere von Komponenten eines Insassen- Rückhaltesystems, zur Verfügung gestellt, der bei drastisch ver­ ringertem Aufwand, insbesondere einer gegenüber Schlittenversuchen reduzierten Anzahl von Bauteilen, gleichfalls eine realistische Simulation von Aufprallvorgängen und Interaktionen ermöglicht. Gemäß der Erfindung ist das zu prüfende Fahrzeugteil an einem ortsfesten Gestell abgestützt und angeordnet, und ein Stoßkörper wird auf einer Führungsbahn gegen die Komponente bewegt. Bei dem erfindungsgemäßen Prüfstand wird somit das zu testende Fahrzeugteil ortsfest gehalten, und nur der Stoßkörper wird bewegt. Der Stoßkörper ist repräsentativ für Form und Masse des auf dem Fahrzeugteil auftreffenden Insassen. Durch Variation von Masse, Größe und Form des Stoßkörpers ist eine ausreichend realistische Simulation der häufigsten Aufprallabläufe möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand können die wichtigsten Funktionen aktiver Rückhaltesysteme und energieabsorbierender Elemen­ te geprüft werden. Bei aufblasbaren Schutzkissen können insbesondere geprüft werden:

• - Die Festigkeit der Hülle des Schutzkissens;
• - kontrolliertes Abströmverhalten durch Abströmöffnungen oder gasdurchlässige Wandung der Hülle des Schutzkissens;
• - verschiedene Fangbandanordnungen;
• - verschiedene Gassackfaltungen;
• - Rückhaltewirkung in Abhängigkeit von der Druckgasquelle, z. B. mehrstufiger Gasgenerator.

Ferner können mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand verschiedenste Fahrzeugteile auf ihr energieabsorbierendes Verhalten geprüft werden, insbesondere:

• - Lenkräder und Lenkanlagen;
• - Kniepolster;
• - Fahrzeuginnenraumteile;
• - Konstruktions- und Werkstoffvarianten zur Optimierung der Schutzwirkung.

Schließlich sind auch systematische Untersuchungen über kritische Relativpositionen zwischen Insassen und Rückhaltesystemen (OOP für Out-of-Position) möglich:

• - Anschußversuche auf verschiedene Simulationseinrichtungen (Kopf, Rumpf oder sonstige Körperteile);
• - Ermittlung der auftretenden Anschußenergie;
• - Untersuchung verschiedener Gassack-Volumina;
• - Begutachtung verschiedener Faltvarianten und Fangbandanordnun­ gen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüf­ standes ist der Stoßkörper auswechselbar am freien Ende einer Füh­ rungsstange befestigt, die ihrerseits in einem Beschleunigungs­ schlitten linear frei verschiebbar geführt ist. Der auf einer Be­ schleunigungsbahn angetriebene Schlitten nimmt den Stoßkörper mit Führungsstange mit, bis er nach Erreichen der vorgegebenen Geschwin­ digkeit an einem Anschlag kontrolliert abgebremst wird. Stoßkörper und Führungsstange werden nun durch ihre Massenträgheit weiterbewegt und sind von dem Beschleunigungsschlitten entkoppelt, so daß der Stoßkörper unabhängig von der Abbremsung des Beschleunigungsschlit­ tens gegen die zu testende Komponente bewegt wird und auf dieser auf­ prallt. Durch eine Anzahl geeigneter Sensoren werden während des Auf­ prallvorgangs alle relevanten Parameter abgenommen und an ein Erfas­ sungs- und Auswertesystem weitergegeben.

Wenn die zu testende Komponente ein aktives System wie ein auf­ blasbares Schutzkissen ist, erfolgt mittels eines weiteren Sensors, der die Bewegung des Stoßkörpers, die zurückgelegte Wegstrecke und den Abstand von der zu testenden Komponente erfaßt, eine Aktivierung dieses Systems.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Die Fig. 1, 2 und 3 Seitenansichten des Prüfstandes im Ruhezu­ stand, im Beschleunigungszustand und nach Beschleunigung eines Stoß­ körpers; und

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Prüfstandes beim Auf­ prall des Stoßkörpers auf einem aufgeblasenen Schutzkissen.

Der in Fig. 1 schematisch gezeigte Prüfstand für Fahrzeugteile wie Innenraumteile, Bedienteile und Komponenten eines Insassen-Rück­ haltesystems besteht im wesentlich aus einer Beschleunigungsbahn 10, einem ortsfesten Gestell 12 am einen Ende der Beschleunigungsbahn 10 und einem Beschleunigungsschlitten 14, der auf der Beschleunigungs­ bahn 10 verfahrbar ist. Auf dem Beschleunigungsschlitten 14 ist ein Führungsbock 16 montiert, der eine Linearführung für eine Führungs­ stange 18 aufweist. Die in dieser Linearführung frei verschiebbar angeordnete Führungsstange 18 trägt an ihrem dem Gestell 12 zugewand­ ten Ende einen Halter 20, an dem ein Stoßkörper 22 auswechselbar be­ festigt ist, und an ihrem anderen Ende einen Anschlag 24. Der Be­ schleunigungsschlitten 14 ist an einen Antriebsstrang 26, insbe­ sondere Riemen, Kette oder Seil, angekoppelt, der über zwei Umlenk­ rollen 28, 30 gespannt ist. Die Umlenkrolle 30 wird durch einen Servomotor 32 angetrieben. Unmittelbar hinter der Umlenkrolle 30 ist ein Anschlag 34 für den Beschleunigungsschlitten 14 angeordnet. Der Anschlag 34 ist über einen Dämpfungszylinder 36 am Aufbau der Be­ schleunigungsbahn 10 abgestützt.

Fig. 1 zeigt den Beschleunigungsschlitten 14 mit dem Stoßkörper 22 in einer Ausgangsstellung an dem vom Gestell 12 abgewandten Ende der Beschleunigungsbahn 10. Für die Durchführung eines Versuchs wird der Beschleunigungsschlitten 14 durch den Servomotor 22 auf das Ge­ stell 12 zu beschleunigt, an dem in noch näher zu beschreibender Wei­ se ein zu prüfendes Fahrzeugteil angeordnet und abgestützt ist.

Fig. 2 zeigt den Beschleunigungsschlitten 14 etwa in der Mitte der Beschleunigungsbahn 10. Bei der Beschleunigung wird der Halter 20 mit Stoßkörper 22 und Führungsstange 18 mitgenommen, wobei der Halter 20 in Anlage an den Führungsbock 16 gedrückt wird. Am Ende der Be­ schleunigungsbahn 10 (Fig. 3) wird der Beschleunigungsschlitten 14 von dem Antriebsstrang 26 abgekoppelt und fährt gegen den Anschlag 34, der aufgrund seiner Abstützung mittels des Dämpfungszylinders 36 energieabsorbierend nachgibt. Der Stoßkörper 22 mit Halter 20 und in dem Führungsbock 16 frei verschiebbarer Führungsstange 18 bewegt sich aber durch Massenträgheit unabhängig von der Abbremsung des Be­ schleunigungsschlittens 14 weiter auf das Gestell 12 zu. Der Stoß­ körper 22 ist somit in der Beschleunigungsphase an den Beschleu­ nigungsschlitten 14 gekoppelt, beim Abbremsen des Beschleunigungs­ schlittens jedoch kinematisch von diesem entkoppelt.

Die letzte Phase des Aufprallversuchs ist in Fig. 4 detailliert dargestellt. Bestandteil des Gestells 12 ist eine Aufspannwand 12A, an der das zu prüfende Fahrzeugteil angeordnet und befestigt wird. Insbesondere ist für den gezeigten Versuch eine aktive Komponente 40 eines Insassen-Rückhaltesystems an der Aufspannwand 12A aufgebaut. Sie enthält einen Gasgenerator und einen durch diesen aufblasbaren Gassack 42, der in Fig. 4 im aktivierten Zustand dargestellt ist. Die Aktivierung erfolgt durch Zünden des Gasgenerators zu einem Zeit­ punkt, der durch die Bewegung des Stoßkörpers 22a bestimmt wird, bei­ spielsweise indem dieser einen Näherungsschalter betätigt. Für jeden Versuch wird der passende Stoßkörper ausgewählt. Der in Fig. 4 ge­ zeigte Stoßkörper 22a ist verschieden von dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Stoßkörper 22. Die in Fig. 4 gestrichelt gezeigte Stellung des Stoßkörpers 22a entspricht im wesentlichen der des Stoßkörpers 22 in Fig. 3. Daran anschließend bewegt sich der Stoßkörper 22a weiter und dringt in den aufgeblasenen Gassack 42 ein. Bei diesem Aufprall­ vorgang werden über eine Reihe von (nicht dargestellten) Sensoren alle interessierenden Parameter erfaßt, insbesondere:

• - Die Verzögerung des Stoßkörpers, woraus rechnerisch Wegstrecke und Geschwindigkeitsverlauf bestimmt werden können;
• - die zeitabhängige Funktion des Gassack-Innendrucks;
• - der exakte Zündzeitpunkt des Gasgenerators;
• - die Reaktionskräfte am ortsfesten Gestell.

Der gesamte Vorgang wird vorzugsweise zusätzlich mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen.

Durch den Anschlag 24 am Ende der Führungsstange 18 wird verhin­ dert, daß der Stoßkörper 22a den Gassack 42 durchschlägt und Zerstö­ rungen im Bereich des ortsfesten Gestells 12 verursacht. Da der An­ schlag 24 in diesem Fall gegen den Lagerbock 16 prallt, der mit dem Beschleunigungsschlitten 14 verbunden ist, welcher seinerseits an dem Anschlag 34 in Anlage ist, wird die Bewegung des Stoßkörpers letzt­ lich durch den Dämpfungszylinder 36 kontrolliert abgebremst.

Je nach Art der zu prüfenden Fahrzeugteile wird der Prüfstand mit zusätzlichen Einrichtungen ausgestattet. In Fig. 4 ist beispiels­ halber eine schräg geneigte Stützwand 44 gezeigt, durch welche die Ausdehnung des Gassacks 42 nach oben begrenzt wird, ähnlich wie durch eine Windschutzscheibe im Fahrzeug. Ferner ist schematisch eine Haube 46 gezeigt, die an eine Absauganlage angeschlossen wird, um die von pyrotechnischen Gasgeneratoren freigesetzten toxischen Gase abzusau­ gen.

Claims (11)

1. Prüfstand für Fahrzeugteile wie Innenraumteile, Bedienteile und Komponenten eines Insassen-Rückhaltesystems, dadurch gekennzeich­ net, daß das zu prüfende Teil an einem ortsfesten Gestell abgestützt angeordnet ist und ein Stoßkörper auf einer Führungsbahn gegen das Teil bewegbar ist.

2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßkörper durch einen Linearantrieb auf eine definierte Aufprall­ geschwindigkeit beschleunigbar ist.

3. Prüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßkörper an einer Führungsstange befestigt ist, die ihrerseits in einem Führungsbock über ihre Länge frei längsverschiebbar geführt ist, und der Führungsbock auf einer Beschleunigungsbahn verschiebbar ange­ ordnet ist.

4. Prüfstand nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearantrieb den Führungsbock beschleunigt und die Führungs­ stange mit dem Stoßkörper an ihrem freien Ende während der Beschleu­ nigung an dem Führungsbock in Anlage verbleibt sowie beim Abbremsen des Führungsbocks in definiertem Abstand von dem ortsfesten Gestell durch Massenträgheit gegen das zu prüfende Teil weiterbewegt wird.

5. Prüfstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbock auf einem auf der Beschleunigungsbahn horizontal verfahr­ baren Schlitten montiert ist.

6. Prüfstand nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Abbrems­ vorrichtung, die den Schlitten am Ende der Beschleunigungsbahn kontrolliert abbremst.

7. Prüfstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Abbremsvorrichtung, die den Stoßkörper bei Unterschrei­ tung eines vorbestimmten Abstandes von dem Gestell zum Stillstand bringt.

8. Prüfstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßkörper an einem Halter auswechselbar angebracht ist.

9. Prüfstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Auslöseeinrichtung, die in Abhängigkeit der vom Stoßkörper zurückgelegten Wegstrecke und/oder seiner Geschwindigkeit ein Aktivierungssystem einer aktiven Rückhaltekomponente auslöst.

10. Prüfstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Sensoren zur Erfassung wenigstens eines der folgenden Parameter ausrüstbar ist:

• - Beschleunigung des Stoßkörpers;
• - Wegstrecke des Stoßkörpers;
• - Innendruck eines Gassacks;
• - Aktivierungszeitpunkt einer Druckgasquelle;
• - Reaktionskräfte am ortsfesten Gestell;
• - Aktivierungszeitpunkt einer Energiequelle.

11. Prüfstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch eine Hochgeschwindigkeitskamera zur Aufnahme des Aufprall­ vorgangs.