DE102005011753B3 - Prüfstand für Fahrzeugseitenteile und Verfahren zur Simulation einer Seitenkollision eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es wird ein Prüfstand (1) für Fahrzeugseitenteile zur Simulation einer Seitenkollision, mit einer zumindest während eines Prüfvorgangs lagefest im Prüfstand (1) angeordneten Adaptionseinrichtung (3) zum Halten des Fahrzeugseitenteils und mit einem entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn gegen das Fahrzeugseitenteil verlagerbaren Prüfkörper vorgeschlagen. Der Prüfstand (1) zeichnet sich dadurch aus, dass der Prüfkörper an einem Impaktorträger gehalten ist, welcher mittels Stellmittel zum Zwecke der gezielten Ausrichtung des Prüfkörpers gegenüber dem Fahrzeugseitenteil in X-, Y- und/oder Z-Richtung verstellbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für Fahrzeugseitenteile zur Simulation einer Seitenkollision, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, und ein Verfahren zur Simulation einer Seitenkollision eines Fahrzeugs, gemäß Anspruch 10.
• Aus der DE 100 28 099 A1 geht ein Prüfstand zur dynamischen Prüfung von Fahrzeugteilen, beispielsweise von Komponenten eines Insassen-Rückhaltesystems hervor, der eine lagefest angeordnete Adaptionseinrichtung aufweist, an der das zu prüfende Fahrzeugteil angebracht wird. Des Weiteren ist ein Prüfkörper vorgesehen, der repräsentativ für Form und Masse des mit dem zu prüfenden Fahrzeugteil kollidierenden Insassens ist. Der Prüfkörper ist auf einem linear frei verschiebbar geführten Beschleunigungsschlitten angeordnet, der zum Prüfen des Fahrzeugteils entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn bis auf eine gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt und an einem Anschlag kontrolliert abgebremst wird. Dabei wird der Prüfkörper vom Beschleunigungsschlitten entkoppelt und bewegt sich aufgrund seiner Massenträgheit weiter, so dass er unabhängig von der Abbremsung des Beschleunigungsschlittens gegen das zu testende Fahrzeugteil bewegt wird und auf diesem aufprallt. Die Aufschlagstelle des Prüfkörpers auf dem Fahrzeugteil ergibt sich durch entsprechende Positionierung des Fahrzeugteils an der Adaptionseinrichtung in fluchtender Anordnung zur Bewegungs-/Beschleunigungsbahn des Prüfkörpers. Es hat sich gezeigt, dass der bekannte Prüfstand hohe Rüstzeiten aufweist.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Prüfstand der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine verringerte Rüstzeit realisierbar ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Simulation einer Seitenkollision eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem mit hoher Zuverlässigkeit genaue Belastungswerte für Fahrzeuginsassen bei einer Seitenkollision ermittelbar sind.
• Zur Lösung der Aufgabe wird ein Prüfstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass der Prüfkörper an einem Impaktorträger gehalten ist, welcher mittels Stellmittel zum Zecke der gezielten Ausrichtung des Prüfkörpers gegenüber dem an der lagefest angeordneten Adaptionseinrichtung gehaltenen, zu prüfenden Fahrzeugseitenteil in X-, Y- und/oder Z-Richtung verstellbar ist. Dadurch ist in einfacher Weise eine exakte Ausrichtung des Prüfkörpers gegenüber dem Fahrzeugseitenteil realisierbar, so dass die Aufschlagstelle und/oder der Aufschlagwinkel des Prüfkörpers auf dem Fahrzeugseitenteil exakt vorherbestimmbar ist. Weiterhin ist eine spezifische Anpassung der Versuchsanordnung an unterschiedliche Fahrzeugseitenteile oder vom Typ her gleiche Fahrzeugseitenteile, welche jedoch unterschiedliche Größen, Formen und/oder Massen aufweisen, ermöglicht. Darüber hinaus bietet der Prüfstand deutlich mehr Möglichkeiten reale Crashszenarien nachzustellen als bekannte Prüfstände. Dies bietet insbesondere in der Entwicklung neuer Fahrzeugteile und An- sowie Einbaukomponenten, beispielsweise Insassenschutzsysteme, eine einfache, kostengünstig sowie in kurzer Zeit durchführbare Prüfung, welche aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus des Prüfstands wiederholbar ist.
• Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Prüfkörper am Impaktorträger verdrehsicher gehalten ist, insbesondere in Z-Richtung, welche parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer gedachten Hochachse des Fahrzeugs, in dem das zu prüfende Fahrzeugseitenteil eingebaut wird, verläuft. Dadurch wird sichergestellt, dass im Moment des Aufpralls ein die auf den Prüfkörper wirkende Belastung reduzierendes Ausweichen des Prüfkörpers verhindert wird, so dass die auf den Prüfkörper wirkenden Belastungen hoch sind, insbesondere ein Maximum aufweisen.
• In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Impaktorträger zwei Spannflächen aufweist, zwischen denen der Prüfkörper einspannbar ist. Aufgrund der relativ zueinander verstellbaren Spannflächen ist in einfacher Weise die Adaption unterschiedlich großer Prüfkörper an ein und denselben Impaktorträger möglich.
• Bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel des Prüfstands, bei dem die Adaptionseinrichtung eine steife, beispielsweise aus Metall oder Holz bestehende Aufnahmeplatte zum Anbringen des Fahrzeugseitenteils aufweist, die beim Aufprall des Prüfkörpers auf das Fahrzeugseitenteil dieses abstützt. Es hat sich gezeigt, dass die aufgrund dieses Aufbaus ermittelbaren Belastungswerte für den Insassen durch die Kollision mit dem Fahrzeugseitenteil den tatsächlichen Belastungswerten beim im Fahrzeug eingebauten Fahrzeugseitenteil bei einer Seitenkollision mit großer Näherung entsprechen.
• Bei einem vorteilhaften, ersten Ausführungsbeispiel des Prüfstands ist vorgesehen, dass der Prüfkörper eine, einem Menschen nachgebildete, auch als Dummy bezeichnete Puppe ist. Diese kann mit Mitteln zum Prüfen oder Messen von bestimmten Parametern, beispielsweise Beschleunigung, Kraft, Temperatur und dergleichen ausgestattet sein, welche Rückschlüsse auf die Leistung- und Belastungsgrenzen des Menschen ermöglichen.
• Bei einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Prüfkörper eine dem Rumpf eines Menschen ähnelnde Form ausweist. Unter dem Begriff "Rumpf" wird der mittlere Körperabschnitt eines Menschen verstanden, umfassend Brust, Bauch und Rücken. In bevorzugter Ausführungsform weist der den Rumpf nachbildende Prüfkörper auch menschliche Rippen simulierende beziehungsweise nachbildende Elemente auf. Die Verwendung lediglich eines Teils einer menschenähnlichen Puppe, nämlich insbesondere den Teil, welcher bei einer Seitenkollision in Kontakt mit dem zu testenden Fahrzeugseitenteil kommt, ist kostengünstiger als die Verwendung einer vollständigen menschenähnlichen Puppe. Darüber hinaus ist die Handhabung eines Prüfkörpers, welcher eine deutlich geringere Größe als eine vollständige Testpuppe aufweist, leichter.
• Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Prüfkörper, welcher eine dem Rumpf eines Menschen ähnelnde Form aufweist, zumindest auf seiner Aufprallseite am Fahrzeugseitenteil mit einem zumindest eine ähnliche Form wie ein Arm oder ein Armschnitt eines Menschen aufweisendes Teilelement versehen ist. Es wird also auch der Teil des Menschen nachgebildet, der zumindest bei bestimmten Seitenkollisionen als erstes in Kontakt mit dem intrudierenden Fahrzeugseitenteil kommt und gegebenenfalls Einfluss auf die Belastungen des menschlichen Thoraxes hat.
• Selbstverständlich kann der den Rumpf eines Menschen nachstellende Prüfkörper und das gegebenenfalls vorgesehene, vorstehend beschriebene Teilelement jeweils mit wenigstens einem Sensor zur Ermittlung eines durch die Kollision auf den Rumpf beziehungsweise das armähnliche Teilelement wirkenden Belastungsparameters versehen sein. Derartige Sensoren sind allgemein bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen wird.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebige Kombinationen erfindungswesentlich sein.
• Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Verfahren zur Simulation einer Seitenkollision eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen. Dieses sieht vor, dass ein zu prüfendes Fahrzeugseitenteil in eine während des Prüfvorgangs ortsfeste Prüfposition gebracht und darin gehalten wird. Gegen dieses in Prüfposition angeordnete Fahrzeugseitenteil wird ein Prüfkörper mit einer bestimmten, vorgegebenen Geschwindigkeit verlagert, wobei die Aufschlagstelle des Prüfkörpers auf das lagefest angeordnete Fahrzeugseitenteil sich auf einer Innenseite desselben befindet, welche bei im Fahrzeug montierten Zustand des Fahrzeugseitenteils einem Fahrgastraum zugewandt ist. Vor dem Beginn des eigentlichen Prüfvorgangs werden der Prüfkörper und das Fahrzeugteil so zueinander ausgerichtet, dass die Aufschlagstelle und/oder der Aufschlagwinkel des Prüfkörpers auf das Fahrzeugseitenteil zumindest im Wesentlichen der Aufschlagstelle/dem Aufschlagwinkel entsprechen/entspricht, bei der/dem bei einer realen Seitenkollision für eine neben dem Fahrzeugseitenteil sitzende Person der Grad ihrer zu erwartenden Verletzung hoch ist beziehungsweise ein Maximum aufweist. Dies ermöglicht, dass mit vorzugsweise nur einem oder zumindest mit nur wenigen Versuchen die für den Fahrzeuginsassen ungünstigen, realen Seitenkollisionen, bei denen der zu erwartende Grad der Verletzungen des Insassens hoch ist, nachzustellen. Die während der Simulation einer Fahrzeugseitenkollision ermittelten Werte am Insassen und die Beschädigungen am Fahrzeugseitenteil ermöglichen Rückschlüsse auf konstruktive Änderungen des Fahrzeugseitenteils beziehungsweise am Fahrzeugseitenteil, um diese Belastungswerte zu reduzieren.
• Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass der mit dem Fahrzeugseitenteil kollidierende Prüfkörper während des gesamten Prüfvorgangs, also insbesondere auch bei dessen Aufprall auf das Fahrzeugseitenteil, geführt beziehungsweise gehalten ist und sich nicht unkontrolliert durch den Prüfstand bewegt. Damit kann die Verletzungsgefahr für das Bedienpersonal reduziert und Beschädigungen an Prüfstandkomponenten vermieden werden. Ferner ist die Vorbereitungszeit des Prüfstands für einen weiteren Versuch nur kurz.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines Prüfstandes 1 für Fahrzeugseitenteile zur Simulation einer Seitenkollision eines Fahrzeugs, der eine Adaptionseinrichtung 3 mit einer Aufnahmeplatte 5 umfasst. Die Adaptionseinrichtung 3 ist auf einer ortsfesten, hier horizontal ausgerichteten Basis 7 angeordnet. Die Aufnahmeplatte 5 dient zum Halten eines zu prüfenden Fahrzeugseitenteils 9, das bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel an einer Flachseite der Aufnahmeplatte 5 befestigt ist.
• Bei dem Fahrzeugseitenteil 9 kann es sich beispielsweise um eine einteilige oder mehrteilige Türinnenverkleidung handeln. Denkbar ist auch, dass es sich um eine Nachbildung einer vollständigen Fahrzeugseitentür handelt. Das Fahrzeugseitenteil 9 kann beispielsweise auch mit einem Airbagsystem mit wenigstens einem aufblasbaren Luftsack (Airbag) versehen sein. Dabei kann es sich um einen so genannten Sidebag handeln, der üblicherweise im Bereich der Innenverkleidung untergebracht ist oder um einen Windowbag, der sich entlang einer Fensterscheibe erstreckt.
• Wie mit Pfeilen angedeutet, ist die Adaptionseinrichtung 3 beziehungsweise die Aufnahmeplatte 5 in vertikaler Richtung 11 und in horizontaler Richtung 13 verstellbar, um das daran gehaltene Fahrzeugseitenteil 9 in eine Prüfposition zu bringen. Festzuhalten bleibt, dass das Fahrzeugseitenteil 9 während des Prüfvorgangs ortsfest angeordnet ist, die Aufnahmeplatte 5 also nicht bewegt wird. In der Prüfposition ist das Fahrzeugseitenteil 9 vorzugsweise so angeordnet, wie es auch bei im Fahrzeug montierten Zustand relativ gegenüber einem im Fahrgastraum benachbart angeordneten Fahrzeuginsassen angeordnet wäre.
• Der Prüfstand 1 umfasst ferner einen Impaktorträger 15, an dem ein Prüfkörper 17 gehalten ist. Der Impaktorträger 15 ist mittels nicht dargestellter Stellmittel zum Zwecke der gezielten Ausrichtung des Prüfkörpers 17 gegenüber dem Fahrzeugseitenteil 9 in X-Richtung, also senkrecht zur Bildebene der Figur, in Y-Richtung, hier parallel zu einer gedachten Horizontalen, und in Z-Richtung, hier parallel zu einer gedachten Vertikalen, verstellbar. Die Bewegungsbahnen können dabei linear oder kurvenförmig sein. Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Impaktorträger in X-, Y- und Z-Richtung nicht nur translatorisch, sondern auch zumindest um eine dieser Achse auch rotatorisch bewegbar ist.
• Der Impaktorträger 15 weist ein Traggestell 19 und ein spannzangenähnliches Halteelement 21 auf, das um eine in Y-Richtung verlaufende Achse 23 drehbar ist, wie mit einem Pfeil 24 angedeutet. Am Haltelemente 21 sind Spannflächen 25 und 27 vorgesehen, zwischen denen der stark schematisiert dargestellte Prüfkörper 17 eingespannt ist. Das Halteelement 21 ist ferner so ausgebildet, dass der Prüfkörper 17 in Z-Richtung verdrehsicher gehalten ist.
• Der Prüfkörper 17 ist hier ein Teil einer menschenähnlichen Testpuppe (Dummy), nämlich der Rumpf 29, welcher in mehrere, übereinander angeordnete Belastungsbereiche 31A bis 31F unterteilt ist, von denen der Belastungsbereich 31A den Schulterbereich und die Belastungsbereiche 31B bis 31F jeweils eine Rippe eines Menschen repräsentieren. Die Belastungsbereiche 31A bis 31F sind mit einer entsprechenden Sensorik ausgerüstet, mittels der die auf den Prüfkörper 17 wirkenden Belastungen ermittelbar sind.
• In Vorbereitung eines Prüfvorgangs wird das zu prüfende Fahrzeugseitenteil 9 an der Aufnahmeplatte 5 befestigt und in Prüfposition gebracht. Der Impaktorträger 15 wird mit einem geeigneten Prüfkörper 17 versehen, welcher durch Verstellung des gesamten Impaktorträgers 15 in X-, Y- und Z-Richtung exakt gegenüber dem Fahrzeugseitenteil 9 ausgerichtet wird. Die drehbare Lagerung des den Prüfkörper 17 aufweisenden Haltelementes 21 ermöglicht es, den Prüfkörper 17 relativ gegenüber dem Traggestell 19 zu verschwenken und so praktisch jede Lage des einen menschlichen Rumpf repräsentierenden Prüfkörpers, welcher durch die eingestellte Neigung einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes gegenüber einer Sitzfläche des Fahrzeugsitzes bestimmt ist, nachzustellen. Dann wird der Prüfkörper durch eine translatorische Verlagerung des Impaktorträgers 15 entlang einer linearen oder gekrümmten Bewegungsbahn in Richtung des Fahrzeugseitenteils verlagert und dabei auf eine gewünschte Geschwindigkeit beschleunigt, bevor er schließlich an gewünschter Stelle und unter einem gewünschten Winkel auf das lagefest gehaltene Fahrzeugseitenteil auftrifft. Festzuhalten bleibt, dass der Prüfkörper zu jedem Moment des Prüfvorgangs sicher und definiert mittels des Impaktorträgers 15 gehalten und geführt ist.
• Der anhand der Figur beschriebene Prüfstand 1 weist einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auf und ermöglicht es, in kurzer Zeit mehrere Prüfvorgänge durchzuführen. Aufgrund der permanenten Führung des Prüfkörpers sind die die Versuche jederzeit reproduzierbar.
• Der Prüfstand 1 und das damit realisierbare, erfindungsgemäße Prüfverfahren sind besonders vorteilhaft in der Entwicklung von Fahrzeugseitenteilen einsetzbar, um diese schon in der Konzeptphase ohne großen Aufwand hinsichtlich ihrer Wirkung auf einen Fahrzeuginsassens im Falle einer Seitenkollision zu prüfen und beispielsweise hinsichtlich ihres Energieabsorptionsvermögens zu optimieren, ob beispielsweise die Rippenlast bei einer Seitenkollision für den Insassen zu reduzieren beziehungsweise zu verteilen.

Claims (11)

1. Prüfstand (1) für Fahrzeugseitenteile (9) zur Simulation einer Seitenkollision, mit einer zumindest während eines Prüfvorgangs lagefest im Prüfstand (1) angeordneten Adaptionseinrichtung (3) zum Halten des Fahrzeugseitenteils (9), und mit einem entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn gegen das Fahrzeugseitenteil (9) verlagerbaren Prüfkörper (17), dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (17) an einem Impaktorträger (15) gehalten ist und dass der Impaktorträger (15) mittels Stellmittel zum Zwecke der gezielten Ausrichtung des Prüfkörpers (17) gegenüber dem Fahrzeugseitenteil (9) in X-, Y- und/oder Z-Richtung verstellbar ist.
2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (17) am Impaktorträger (15) verdrehsicher gehalten ist.
3. Prüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Impaktorträger (15) Spannflächen (25,27) aufweist, zwischen denen der Prüfkörper (17) einspannbar ist.
4. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptionseinrichtung (3) eine steife Aufnahmeplatte (5) zum Anbringen des Fahrzeugseitenteils (9) aufweist, die beim Aufprall des Prüfkörpers (17) auf das Fahrzeugseitenteil (9) dieses abstützt.
5. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (17) eine, einem Menschen nachgebildete Puppe ist.
6. Prüfstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Puppe mit wenigstens einem Sensor zur Ermittlung eines durch die Kollision auf die Puppe wirkenden Belastungsparameters versehen ist.
7. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (17) eine dem Rumpf (29) eines Menschen ähnelnde Form aufweist.
8. Prüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rumpf (29) zumindest auf seiner Aufprallseite am Fahrzeugseitenteil (9) mit einem zumindest eine ähnliche Form wie ein Arm oder ein Armabschnitt eines Menschen aufweisendes Teilelement versehen ist.
9. Prüfstand nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf (29) mit wenigstens einem Sensor zur Ermittlung eines durch die Kollision auf den Rumpf (29) wirkenden Belastungsparameters versehen ist.
10. Verfahren zur Simulation einer Seitenkollision eines Fahrzeugs, bei dem ein zu prüfendes Fahrzeugseitenteil in eine während des Prüfvorgangs ortsfeste Prüfposition gebracht und gehalten wird und bei dem ein Prüfkörper zur Herbeiführung einer definierten Kollision zwischen Prüfkörper und Fahrzeugseitenteil gegen eine bei im Fahrzeug montierten Zustand des Fahrzeugseitenteils einem Fahrgastraum zugewandte Innenseite des Fahrzeugseitenteils verlagert wird, wobei vor dem Prüfvorgang der Prüfkörper und das Fahrzeugseitenteil so zueinander ausgerichtet werden, dass die Aufschlagstelle und/oder der Aufschlagwinkel des Prüfkörpers auf das Fahrzeugseitenteil zumindest im Wesentlichen der Aufschlagstelle/dem Aufschlagwinkel entsprechen/entspricht, bei der/dem bei einer realen Seitenkollision für eine neben dem Fahrzeugseitenteil sitzenden Person der Grad ihrer zu erwartenden Verletzung hoch ist, insbesondere ein Maximum aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels eines Prüfstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt wird.