DE10059613A1

DE10059613A1 - Vorrichtung für Aufprallversuche, insbesondere für Crashtests von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE10059613A1
Application number: DE2000159613
Authority: DE
Inventors: Holger Becker; Thomas Schwarz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) für Aufprallversuche, insbesondere für Crashtests von Kraftfahrzeugen, mit einem Aufprallelement (1), das eine Aufprallfläche (4) für einen Kollisionsgegenstand aufweist. Ferner ist eine Erfassungs- und Auswerteeinheit (13) vorgesehen, mit der das Aufprallverhalten des Kollisionsgegenstandes erfaßbar und auswertbar ist. Erfindungsgemäß ist das Aufprallelement (1) durch wenigstens ein aufprallstabiles Aufprallflächenelement (3) gebildet, das mit einem Kraftspeicher (5) zusammenwirkt, dergestalt, dass bei einem Aufprall des Kollisionsgegenstandes auf die Aufprallfläche (4) das wenigstens eine Aufprallflächenelement (3) entgegen der Kraft des Kraftspeichers (5) zerstörungsfrei nach hinten verlagerbar ist. Der Kraftspeicher (5) ist zur Erfassung und Auswertung des Aufprallverhaltens des Kollisionsgegenstandes mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit (13) mittelbar und/oder unmittelbar gekoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Aufprallversuche, insbesondere für Crashtests von Fahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Verbindung mit Crashtests für Fahrzeuge ist es allgemein bekannt, Fahrzeuge mit einer bestimmten Geschwindigkeit und/oder unter einem bestimmten Winkel gegen ein Aufprallelement in Form einer Wand oder in Form eines anderen Fahrzeugs zu fahren. Um das Aufprallverhalten der Fahrzeuge zu erfassen und untersuchen zu können, sind am Fahrzeug Meßgeräte und/oder Meßwertaufnehmer angeordnet, die bestimmte Aufprallparameter an eine damit verbundene Auswerteeinheit weiterleiten, in der die Auswertung der Daten erfolgt.

So ist z. B. aus der gattungsgemäßen EP 0 848 241 A1 eine Vorrichtung für Crashtests von Fahrzeugen mit einem Aufprallelement bekannt, das eine Aufprallfläche für einen Kollisionsgegenstand aufweist. Ferner umfaßt diese Vorrichtung eine Erfassungs- und Auswerteeinheit, mit der das Aufprallverhalten des Kollisionsgegenstandes erfaßbar und auswertbar ist.

Konkret ist diese Vorrichtung für Aufprallversuche in Verbindung mit Bussen oder Flugzeugen vorgesehen, die aufgrund deren Dimensionen nur relativ schlecht auf die herkömmliche Art und Weise einem Crashtest unterzogen werden können. Deshalb ist das Aufprallelement hier als zylindrischer, sehr groß dimensionierter Aufprallbolzen ausgebildet, dessen stirnseitiges Bolzenende als Aufprallfläche an die Frontstruktur eines Busses oder eines Flugzeugs angepaßt ist. Der Aufprallbolzen ist mittels eines hydraulischen Stellglieds in eine Richtung vom Bus oder vom Flugzeug weg gegen ein Anschlag vorgespannt, wobei der Aufprallbolzen in einem mittleren Bereich einen ringförmig umlaufenden nutförmigen Einschnitt aufweist. Durch diesen durchmesserreduzierten Bereich des Aufprallbolzens ist ein explosiver Bolzen geführt, der im nicht explodierten Grundzustand den Aufbau in der eben beschriebenen Stellung als Grundzustand hält. Sobald der Bolzen im Falle des Aufbringens einer Vorspannung mittels des hydraulischen Stellglieds auf den Aufprallbolzen explodiert, zerbricht der Aufprallbolzen im Bereich des reduzierten Durchmessers und das dem Bus oder Flugzeug zugewandte Ende des Aufprallbolzens wird daraufhin plötzlich in Aufprallkontakt mit dem Bus oder dem Flugzeug gebracht, die jeweils ortsfest angeordnet sind. Dadurch läuft eine Kompressionswelle durch deren Aufbau, wodurch ein Crash simuliert wird. Über Meßwertaufnehmer an bestimmten Längs- und -Querstellen des Buses bzw. des Flugzeugs können diese Kompressionswellen abgegriffen und erfaßt sowie anschließend zur Auswertung einer Auswerteeinheit zugeführt werden.

Ein derartiger Aufbau führt zwingend zur Zerstörung des Deformationselements in Form des Aufprallbolzens, so dass ein derartiger Crashtest insgesamt nur unter erheblichem Materialaufwand durchzuführen ist, was wegen der hohen darmit verbundenen Kosten nur bei Crashtests mit Bussen oder Flugzeugen vertretbar ist, nicht jedoch in Verbindung mit Kraftfahrzeugen. Ferner ist ein derartiger Aufbau speziell für Crashtests mit großen Aufprallstrukturen, wie diese Busse oder Flugzeuge aufweisen, ausgefegt, so dass ein derartiger Aufbau für Crashtests von Kraftfahrzeugen weniger gut geeignet ist. Zudem ergeben sich hier Probleme bei der Simulation, da hier das zu testende Objekt nicht gegen das Aufprallelement gefahren wird, sondern das Aufprallelement gegen den zu testenden Kollisionsgegenstand bewegt wird, was ggf. zu gewissen Meßwertverfälschungen führen kann.

Weiter ist es in Verbindung mit Vorrichtungen für Crashtestversuche für Kraftfahrzeuge bekannt, diese Kraftfahrzeuge gegen Wabendeformationselemente zu fahren, die vorzugsweise aus Aluminiumwaben hergestellt sind. Nachteilig bei diesen Wabendeformationselementen ist jedoch, dass diese bei einem Aufprall zerstört werden und somit nicht wieder verwendet werden können. Ferner kann mit derartigen Wabendeformationselementen keine Messung der Verformung über der Zeit vorgenommen werden, wie dies wünschenswert ist. Des weiteren können mit derartigen Wabendeformationselementen keine Änderungen und Einstellungen bezüglich der Kennung, insbesondere der Kraft-Weg-Kennung, vorgenommen werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine alternative Vorrichtung für Aufprallversuche, insbesondere für Crashtests von Kraftfahrzeugen, zur Verfügung zu stellen, die nach einem Aufprallversuch wiederverwendbar ist und mit der unterschiedliche Kennungen einstellbar sind.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Gemäß Anspruch 1 ist das Aufprallelement durch wenigstens ein aufprallstabiles Aufprallflächenelement gebildet, das mit einem Kraftspeicher zusammenwirkt dergestalt, dass bei einem Aufprall des Kollisionsgegenstandes auf die Aufprallfläche das wenigstens eine Aufprallflächenelement entgegen die Kraft des Kraftspeichers zerstörungsfrei nach hinten verlagerbar ist. Der Kraftspeicher ist zur Erfassung und Auswertung des Aufprallverhaltens des Kollisionsgegenstandes mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit mittelbar und/oder unmittelbar gekoppelt.

Vorteilhaft läßt sich eine derartige Vorrichtung für Aufprallversuche nach einem einmal durchgeführten Crashtest ohne weiteres wiederverwenden, da die gesamte Aufprallenergie hier nicht zu einer Zerstörung des Aufprallelements führt, sondern zur Verlagerung des Aufprallflächenelements genutzt wird, damit dieses gegen die voreingestellte Kraft eines Kraftspeichers nach hinten verlagert wird. Diese Nachhintenverlagerung des Aufprallflächenelements gegen die Kraft des Kraftspeichers erfolgt dabei mit einer bestimmten Kraft-Weg-Kennung, aus der heraus die einzelnen Parameter des Aufprallverhaltens des Kollisionsgegenstandes auf einfache Weise abgeleitet werden können.

Insgesamt wird daher eine Vorrichtung für Aufprallversuche, insbesondere für Crashtests von Kraftfahrzeugen, zur Verfügung gestellt, mit der Crashtests auf einfache und preiswerte Weise relativ schnell durchgeführt werden können, ohne dass dies ein Austauschen der zerstörten Aufprallelemente zur Folge hat, da diese Aufprallelemente in Form von Aufprallflächenelementen bei der Kollision nicht zerstört werden, d. h. aufprallstabil sind.

Grundsätzlich ist es dabei möglich, dass die Aufprallfläche durch ein einziges Aufprallflächenelement gebildet wird. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht jedoch vor, dass die Aufprallfläche des Aufprallelements als Aufprallwand durch eine Vielzahl von benachbarten plattenförmigen Aufprallflächenelementen als Prallplatten gebildet ist. Mit einem derartigen Aufbau ist eine individuelle Voreinstellung der einzelnen Segmente, die duch die Aufprallflächenelemente gebildet werden, möglich, so dass sich insgesamt eine erhöhte Flexibilität bei der Durchführung der Crashtests ergibt. Weiter ist damit insbesondere auch bei der Verwendung von einer Vielzahl von im Aufprallbereich liegenden Aufprallflächenelementen sichergestellt, dass die Aufprallcharakteristika des Kollisionsgegenstandes sehr genau und fein erfaßt werden können, z. B. mit den gegebenen Unterschieden in nebeneinanderliegenden und unterschiedlichen Aufprallbereichen des Kollisionsgegenstandes.

Vorteilhaft sind deshalb die als Prallplatten ausgebildeten Aufprallflächenelemente jeweils in etwa rechteckförmig ausgebildet und aneinander angrenzend angeordnet. Dadurch kann vorteilhaft eine durchgehende Aufprallfläche der Aufprallwand ausgebildet werden. Mit einer derartigen Aufprallwand können bestimmte Unfallsituationen und Kollisionssituationen relativ gut nachgestellt werden. Die Aufprallwand kann dabei z. B. auf einfache Weise senkrecht verlaufend ausgebildet sein. Je nach den Anforderungen ist es aber auch möglich, dass die Aufprallfläche ggf. eine bestimmte z. B. in einem oder mehreren Bereichen mehr oder weniger gekrümmte Form aufweist.

Weiter gibt es grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten, den Kraftspeicher auszubilden. Eine Möglichkeit einen Kraftspeicher auszubilden ist es, diesen als Federelement auszubilden. Dieses Federelement muß dann aber entsprechend für die Aufnahme von großen Kräften ausgelegt sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mit jedem Aufprallflächenelement zusammenwirkende Kraftspeicher durch eine Zylinder-Kolben- Einheit gebildet, deren Kolben zur Einstellung einer der Aufprallkraft entgegenwirkenden definierten Gegenkraft mit Druck beaufschlagbar ist. Mit einer derartigen Zylinder-Kolben- Einheit als Kraftspeicher ist somit auf besonders einfache Weise eine Einstellung der Gegenkraft zur Aufprallkraft möglich, so dass eine einfach auswertbare und aussagekräftige Kraft-Weg-Kennung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden kann. Zudem kann mit einer derartigen Zylinder-Kolben-Einheit auf vorteilhafte Weise diese Kraft-Weg- Kennung auch noch während des Crashs selbst variiert werden, wodurch sich eine weitere erhöhte Flexibilität bei der Durchführung der Crashtests ergibt. Dadurch läßt sich vorteilhaft auch die Aussagekraft derartiger Crashversuche erhöhen.

In einer konkreten Ausführungsform hierzu ist das Aufprallflächenelement mit einer Kolbenstange der Zylinder-Kolben-Einheit verbunden, wobei diese Kolbenstange vorzugsweise in etwa senkrecht von der der Aufprallfläche gegenüberliegenden Rückseite des Aufprallflächenelements weg ragt. Mit einem derartigen linearen Aufbau des Aufprallflächenelements und der Zylinder-Kolben-Einheit wird eine besonders vorteilhafte Kraft-Weg-Kennung bei der Durchführung der Crashtests erreichbar. Zudem ist ein derartiger Aufbau relativ einfach herstellbar.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Kolben der Zylinder-Kolben-Einheit mit Druck zu beaufschlagen. Bevorzugt ist hier die hydraulische und/oder pneumatische Beaufschlagung des Kolbens mit Druck über eine entsprechende Druckquelle. Eine schnelle und einfache Ansteuerung der Zylinder-Kolben-Einheit ist über ein Steuerventil möglich, das vorzugsweise als elektrisch ansteuerbares Magnetventil, z. B. ein 3/2-Wegeventil, ausgebildet ist. Mit einem derartigen Steuerventil ist die Kraft-Weg-Kennung der Zylinder- Kolben-Einheit besonders vorteilhaft auch während des Aufprallversuchs selbst variierbar.

Um die Betriebssicherheit sicherzustellen, kann zwischen die Zylinder-Kolben-Einheit und das Steuerventil ferner wenigstens ein Druckmesser und/oder wenigstens eine Drossel und/oder wenigstens ein Überdruckventil geschaltet sein. Das Überdruckventil ist dabei vorzugsweise als ein federbetätigtes Überdruckventil ausgebildet.

Um insbesondere die Energieaufnahme über der Zeit genau ermitteln zu können, wie dies für Testversuche mittlerweile gefordert wird, kann ferner im Bereich des Kolbens und/oder einer Kolbenstange der Zylinder-Kolben-Einheit ein Wegaufnehmer angeordnet sein.

Ein besonders kompakter Aufbau ergibt sich, wenn das Steuerventil gleichzeitig Bestandteil der Erfassungs- und Auswerteeinheit ist und dementsprechend mit dieser gekoppelt und über diese gesteuert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise Ansicht eines als Aufprallwand ausgebildeten Aufprallelements, das aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Aufprallflächenelementen aufgebaut ist und

Fig. 2 eine schematische Funktionsdarstellung eines einzelnen Aufprallflächenelements, das mit einer Zylinder-Kolben-Einheit als Kraftspeicher zusammenwirkt.

In der Fig. 1 ist beispielhaft und schematisch eine Teilansicht eines Aufprallelements 1 einer Vorrichtung 2 zur Durchführung von Crashtests für Kraftfahrzeuge dargestellt. Dieses Aufprallelement 1 ist durch eine Vielzahl von aneinander angrenzenden, rechteckförmig sowie plattenförmig ausgebildeten Aufprallflächenelementen 3 als Prallplatten ausgebildet. Diese Aufprallflächenelemente 3 liegen allesamt in einer Ebene und bilden daher eine durchgehende Aufprallfläche 4 in Form einer Aufprallwand aus. Die Größe der einzelnen Aufprallflächenelemente 3 ist dabei frei wählbar, z. B. je nach den Anforderungen an das Meßergebnis bzw. in Abhängigkeit von den getesteten Fahrzeugen. Die Aufprallflächenelemente 3 sind dabei vorzugsweise als Gleichteile ausgebildet, können jedoch insbesondere zur Anpassung an bestimmte Aufprallsituationen aber auch eine unterschiedliche Größe und/oder Geometrie aufweisen.

Jedes dieser Aufprallflächenelemente 3 wirkt, wie dies in der Fig. 2 für ein einziges Aufprallflächenelement 3 lediglich schematisch und beispielhaft dargestellt ist, mit einer z. B. hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 5 als Kraftspeicher zusammen, wobei ein freies Ende einer Kolbenstange 6 mit der Rückseite des Aufprallflächenelements 3 verbunden ist dergestalt, dass die Kolbenstange 6 von der Rückseite des Aufprallflächenelements 3 in etwa senkrecht wegragt. Ein Kolben 7 der Zylinder-Kolben-Einheit 5 ist, wie dies in der Fig. 2 lediglich äußerst schematisch und beispielhaft dargestellt ist, zur Einstellung einer der Aufprallkraft F entgegenwirkenden definierten Gegenkraft mit Druck beaufschlagbar, z. B. hydraulisch mit Druck beaufschlagbar. Dazu ist die Zylinder-Kolben-Einheit 5 mit einem als elektrisch ansteuerbares Magnetventil ausgebildeten Steuerventil 8 gekoppelt. Ein Anschluß dieses Steuerventils 8 ist mit einer Druckquelle 9 verbunden, was hier jedoch äußerst schematisch und beispielhaft dargestellt ist.

Wie dies aus der Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, ist zwischen die Zylinder-Kolben-Einheit 5 und das Steuerventil 8 ferner ein Druckmesser 10, eine Drossel 11 sowie ein federbetätigtes Überdruckventil 12 als Absicherung geschaltet.

Dieses Steuerventil 8 ist, wie dies in der Fig. 2 ebenfalls wiederum lediglich schematisch dargestellt ist, mit einer Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 gekoppelt, über die das Steuerventil 8 ansteuerbar ist, um in der Zylinder-Kolben-Einheit 5 eine bestimmte Gegenkraft zur Aufprallkraft F einzustellen. Gleichzeitig wird über diese Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 bei einem Aufprall eines Fahrzeugs als Kollisionsgegenstand auf das Aufprallflächenelement 3 die Kraft-Weg-Kennung erfaßt und ausgewertet. Über dieses Steuerventil 8 ist auch während des Crashes selbst eine Variierung der Kraft-Weg-Kennung durch elektronische Ansteuerung des Steuerventils 8 möglich.

Weiter kann, wie dies in der Fig. 2 lediglich äußerst schematisch und beispielhaft strichliert eingezeichnet ist, im Bereich der Zylinder-Kolben-Einheit ein Wegaufnehmer 14 vorgesehen sein, der ebenfalls mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 verbunden ist. Mit einem derartigen Wegaufnehmer 14 kann dann insbesondere die Energieaufnahme über der Zeit ermittelt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Aufprallelement

2

Vorrichtung

3

Aufprallflächenelement

4

Aufprallfläche

5

Zylinder-Kolben-Einheit

6

Kolbenstange

7

Kolben

8

Steuerventil

9

Druckquelle

10

Druckmesser

11

Drossel

12

Überdruckventil

13

Erfassungs- und Auswerteeinheit

14

Wegaufnehmer
F Aufprallkraft

Claims

1. Vorrichtung für Aufprallversuche, insbesondere für Crashtests von Kraftfahrzeugen, mit einem Aufprallelement, das eine Aufprallfläche für einen Kollisionsgegenstand aufweist, und mit einer Erfassungs- und Auswerteeinheit, mit der das Aufprallverhalten des Kollisionsgegenstandes erfaßbar und auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Aufprallelement (1) durch wenigstens ein aufprallstabiles Aufprallflächenelement (3) gebildet ist, das mit einem Kraftspeicher zusammenwirkt, dergestalt,
dass bei einem Aufprall des Kollisionsgegenstandes auf die Aufprallfläche (4) das wenigstens eine Aufprallflächenelement (3) entgegen die Kraft des Kraftspeichers (5) zerstörungsfrei nach hinten verlagerbar ist, und
dass der Kraftspeicher (5) zur Erfassung und Auswertung des Aufprallverhaltens des Kollisionsgegenstandes mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit (13) mittelbar und/oder unmittelbar gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallfläche (4) des Aufprallelements als Aufprallwand durch eine Vielzahl von benachbarten plattenförmigen Aufprallflächenelementen (3) als Prallplatten gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Prallplatten ausgebildeten Aufprallflächenelemente (3) jeweils in etwa rechteckförmig ausgebildet und aneinander angrenzend angeordnet sind, dergestalt, dass eine durchgehende Aufprallfläche (4) der Aufprallwand ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit jedem Aufprallflächenelement (3) zusammenwirkende Kraftspeicher durch eine Zylinder-Kolben-Einheit (5) gebildet ist, deren Kolben (7) zur Einstellung einer der Prallkraft (F) entgegenwirkenden definierten Gegenkraft mit Druck beaufschlagbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprallflächenelement (3) mit einer Kolbenstange (6) der Zylinder-Kolben-Einheit (5) verbunden ist, die vorzugsweise in etwa senkrecht von der der Aufprallfläche (4) gegenüberliegenden Rückseite des Aufprallflächenelements (3) wegragt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) der Zylinder-Kolben-Einheit (5) hydraulisch und/oder pneumatisch mit Druck beaufschlagbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Kolben-Einheit (5) Über ein Steuerventil (8), vorzugsweise ein elektrisch ansteuerbares Magnetventil, mit Druck beaufschlagbar ist dergestalt, dass die Kraft- Weg-Kennung der Zylinder-Kolben-Einheit (5) auch während des Aufprallversuchs selbst variierbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Zylinder- Kolben-Einheit (5) und das Steuerventil (8) wenigstens ein Druckmesser (10) und/oder wenigstens eine Drossel (11) und/oder wenigstens ein Überdruckventil (12), vorzugsweise ein federbetätigtes Überdruckventil, geschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Kolbens (7) und/oder einer Kolbenstange (16) der Zylinder-Kolben-Einheit (5) ein Wegaufnehmer (14) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (8) Bestandteil der Erfassungs- und Auswerteeinheit (13) ist und dementsprechend mit dieser gekoppelt und über diese gesteuert ist.