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Die
Erfindung betrifft einen Prüfstand
für Kraftfahrzeugkomponenten
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein
derartiger Prüfstand
dient zum Prüfen des
Deformationsverhaltens mindestens eines Karosserieteiles eines Kraftfahrzeugs
unter Einwirkung äußerer Kräfte auf
das Karosserieteil, mit denen ein Crash-bedingter Aufprall auf das
Karosserieteil simuliert wird. Der Prüfstand umfasst eine Haltevorrichtung
zum Halten des Karosserieteiles während der Einwirkung der einen
Aufprall simulierenden äußeren Kräfte sowie
eine Lagereinrichtung, über
die das Karosserieteil mit der Haltevorrichtung verbindbar ist,
so dass es während
der Einwirkung der äußeren Kräfte an der
Haltevorrichtung gehalten werden kann.
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Mit
einem solchen Prüfstand
wird es ermöglicht,
einzelne Karosserieteile unabhängig
von der übrigen
Fahrzeugkarosserie im Hinblick auf ihre Crash-Eigenschaften zu ermitteln,
so dass die Prüfung
ohne Beschädigung
oder Zerstörung
einer kompletten Kraftfahrzeugkarosserie entsprechend kostengünstig durchgeführt werden
kann. Es lässt
sich also die Crash-Festigkeit bzw. Crash-Sicherheit von Kraftfahrzeugteilen
einzeln prüfen
und die entsprechenden Karosserieteile können aufgrund dieser Prüfung im
Hinblick auf bestimmte, vorgegebene bzw. erwünschte Crash-Eigenschaften
optimiert werden. Erst nach Abschluss dieses Optimierungsprozesses
müssen
dann Crash-Versuche
an kompletten Kraftfahrzeugen durchgeführt werden, wobei die Anzahl
notwendiger Versuche am kompletten Kraftfahrzeug entsprechend reduziert
ist.
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Bei
einem aus der
DE 102
44 355 B3 bekannten Fahrzeugkomponenten-Prüfstand der
eingangs genannten Art weist die Haltevorrichtung mindestens zwei
Karosserie-Repräsentanten
auf, die beispielsweise die A-, B- und/oder C-Säule eines Kraftfahrzeugs repräsentieren
und die über
mindestens eine Koppelvorrichtung derart relativ zueinander beweglich
miteinander in Verbindung stehen, dass sowohl eine translatorische
Bewegung der Repräsentanten
und der Koppelvorrichtung bezüglich
ihrer Anordnung vor einem simulierten Aufprall als eine rotatorische
Bewegung der Repräsentanten
zueinander möglich
ist. Die beim simulierten Aufprall auf das zu prüfende Fahrzeugkarosserieteil
sowie auf die Haltevorrichtung wirkenden Kräfte werden dabei teilweise
(soweit sie nicht durch Deformation des Karosserieteiles aufgenommen
werden) in eine an der Haltevorrichtung vorgesehene Energieabsorptionsvorrichtung
eingeleitet. Hier wird also die Verformbarkeit der das zu prüfende Karosserieteil
in einem kompletten Kraftfahrzeug umgebenden weiteren Karosseriebereiche
durch die Beweglichkeit der einzelnen Elemente der Haltevorrichtung
simuliert.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Prüfstand der eingangs genannten
Art weiter zu entwickeln, insbesondere im Hinblick auf eine derartige
Anbindung des zu prüfenden
Karosserieteiles an den Prüfstand,
dass mit möglichst
einfachen Mitteln eine realitätsnahe
Integration des zu prüfenden Karosserieteiles
in eine komplette Kraftfahrzeugkarosserie simulierbar ist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Schaffung eines Prüfstandes
für Kraftfahrzeugkomponenten
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Danach
ist die Haltevorrichtung derart ausgebildet, dass deren Komponenten
unter der Wirkung der für
die Simulation eines Crash-bedingten Aufpralles verwendeten äußeren Kräfte nicht
plastisch verformt werden, so dass sie anschließend unverändert für weitere Crash-Versuche zur
Verfügung stehen,
und die zur Anbindung des zu prüfenden
Karosserieteiles an die Haltevorrichtung dienende Lagereinrichtung
ist so ausgebildet, dass sie sich unter der Wirkung der genannten äußeren Kräfte plastisch verformen
lässt, um
die Verformbarkeit der Kraftfahrzeugumgebung des zu prüfenden Karosserieteiles zu
simulieren.
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Die
Größe der einen
Crash-bedingten Aufprall simulierenden äußeren Kräfte, denen die Haltevorrichtung
ohne Beschädigung
stand halten muss, ergibt sich dabei aus der Konstruktion eines
jeweiligen Prüfstandes,
insbesondere aus der Größe der äußeren Kräfte, die
mit dem jeweiligen Prüfstand
zur Prüfung
eines Karosserieteiles erzeugbar sind, sowie aus den zugehörigen Vorschriften
für die
Durchführung
von Crash-Tests.
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Die
erfindungsgemäße Lösung hat
den Vorteil, dass zum Aufbau des Prüfstandes eine einfache, statische
(also während
eines Crash-Versuches nicht notwendigerweise zu bewegbende) Haltevorrichtung genügt, welche
aufgrund ihrer Steifigkeit bzw. Festigkeit während der Durchführung der
einzelnen Crash-Versuche nicht beeinträchtigt wird, so dass sie ohne
weiteres für
eine große
Vielzahl an Crash-Versuchen verwendet werden kann.
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Die
Lagereinrichtung kann hierbei in einfacher Weise durch eine Mehrzahl
Lagerelemente gebildet werden, über
die das zu prüfende
Karosserieteil mit der Haltevorrichtung verbunden wird und die mit
einem Deformationsbereich versehen sind, so dass sie unter der Wirkung
der zur Simulation eines Crash-bedingten Aufpralles auf das zu prüfende Karosserieteil
aufgebrachten äußeren Kräfte in vergleichbarer
Weise verformt werden wie die natürliche Fahrzeugumgebung des
zu prüfenden
Karosserieteiles in einem komplett montierten Kraftfahrzeug. Der hierfür erforderliche
Deformationsbereich der Lagerelemente kann einerseits ein einstückig geformter Bestandteil
des jeweiligen Lagerelementes sein, also insbesondere dadurch realisiert
sein, dass das jeweilige Lagerelement plastisch verformbar ausgebildet ist.
Andererseits kann es sich bei dem Deformationsbereich eines jeweiligen
Lagerelementes um ein separates Deformationselement handeln, das
an dem Lagerelement im Kraftfluss zwischen dem mit der Haltevorrichtung
zu verbindenden Karosserieteil sowie der Haltevorrichtung selbst
liegt, so dass die bei der Simulation eines Aufpralls auf das Karosserieteil einwirkenden äußeren Kräfte teilweise
in jenes Deformationselement (und natürlich auch das Lagerelement)
eingeleitet werden können.
Das jeweilige Deformationselement kann dabei einerseits zwischen der
Haltevorrichtung und dem zugeordneten Lagerelement oder andererseits
zwischen dem Lagerelement und dem jeweils zu prüfenden Karosserieteil angeordnet
sein.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist ein jeweiliges Lagerelement an mindestens zwei voneinander
beabstandeten Haltebereichen der Haltevorrichtung festgelegt und
dabei derart ausgebildet, dass das zu prüfende Karosserieteil zwischen
jenen beiden Haltebereichen der Haltevorrichtung am Lagerelement
anzuordnen ist. Hierbei überbrückt das Lagerelement
beispielsweise einen Freiraum zwischen den beiden Haltebereichen
und ist derart ausgestaltet, dass das zu prüfende Karosserieteil in jenem
Freiraum zwischen den beiden Haltebereichen an dem Lagerelement
angeordnet ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das
zu prüfende
Karosserieteil ausschließlich
in jenem Freiraum an dem entsprechenden Lagerelement anzuordnen ist.
Es ist aber auch möglich,
dass sich das zu prüfende
Karosserieteil außerdem
an solchen Abschnitten des Lagerelementes abstützt, die gleichzeitig unmittelbar
an der Haltevorrichtung des Prüfstandes
anliegen.
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Das
jeweilige Lagerelement ist bevorzugt längserstreckt ausgebildet, kann
also insbesondere stangenartig aus einem stangenförmigen Halbzeug hergestellt
sein. Zur Anpassung an die Steifigkeitsanforderungen, die eine jeweilige
konkrete Kraftfahrzeugumgebung des zu prüfenden Karosserieteiles simulieren
sollen, kann das Lagerelement als Profilteil in Form eines Vollprofiles
oder eines Hohlprofiles und dabei jeweils auch als ein komplexeres
Strukturprofil mit einem Abwinklungen aufweisenden Querschnitt ausgebildet
sein.
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Die
Lagereinrichtung kann (an den hierfür vorgesehenen Lagerelementen)
einerseits Befestigungsbereiche aufweisen, die zur Befestigung des zu
prüfenden
Karosserieteiles an der Lagereinrichtung dienen, zum Beispiel in
Form von Befestigungsöffnungen
für Schrauben
oder in Form von Schweißstellen,
so dass das zu prüfende
Karosserieteil über die
Lagereinrichtung an der Haltevorrichtung fixiert ist. Darüber hinaus
kann die Lagereinrichtung (an den dafür vorgesehenen Lagerelementen)
auch Anlagebereiche aufweisen, die vorgesehen sind zur Anlage des
zu prüfenden
Karosserieteiles, ohne dass dieses an den entsprechenden Stellen
ortsfest an dem jeweiligen Lagerelement befestigt wäre.
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So
kann etwa vorgesehen sein, dass ein zu prüfendes Karosserieteil, beispielsweise
eine Kraftfahrzeugtür,
bereichsweise, zum Beispiel im Brüstungsbereich der Kraftfahrzeugtür, an der
Lagereinrichtung befestigt ist, während die Tür in weiteren Bereichen, zum
Beispiel im Dach- oder Bodenbereich, lediglich (lose) an der Lagereinrichtung
anliegt, ohne ortsfest an dieser fixiert zu sein.
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Zur
Festlegung der Lagerelemente an der Haltevorrichtung kann wiederum
vorgesehen sein, dass das jeweilige Lagerelement (zwischen zwei Spann-
bzw. Anlageelementen) an der Haltevorrichtung eingespannt ist, wobei
bevorzugt eines der Spannelemente eine gekrümmte Oberfläche aufweist, entlang der das
zu prüfende
Kraftfahrzeugteil unter der Wirkung der bei der Simulation eines
Aufpralles auftretenden äußeren Kräfte umbiegbar
ist. Die gekrümmte
Oberfläche,
die in Belastungsrichtung der äußeren Kräfte hinter
dem Karosserieteil liegt, bildet bevorzugt einen Kreisabschnitt.
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Ein
jeweiliges Lagerelement kann weiterhin vorteilhaft derart an der
Haltevorrichtung eingespannt werden, dass der an der Haltevorrichtung
eingespannte Abschnitt des Lagerelementes unter der Wirkung der
bei der Simulation eines Aufpralles eingeleiteten äußeren Kräfte relativ
zu der Einspannstelle (zwischen den beiden einander gegenüberliegenden
Spann- bzw. Anlageelementen) verschiebbar ist, wobei zusätzlich Aufprallenergie
absorbiert werden kann.
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Ferner
kann der Haltevorrichtung zusätzlich zu
der Lagereinrichtung eine Energieabsorptionsvorrichtung zugeordnet
sein, mittels der die zur Simulation eines Aufpralls in das zu prüfende Karosserieteil eingeleiteten äußeren Kräfte teilweise
aufnehmbar sind. Eine solche Energieabsorptionsvorrichtung kann
beispielsweise zwischen der Lagereinrichtung und der Haltevorrichtung
wirkend angeordnet sein oder alternativ ausschließlich auf
die Haltevorrichtung selbst wirken. Für Einzelheiten zum Aufbau einer
Energieabsorptionsvorrichtung wird beispielhaft auf die
DE 102 44 355 B3 verwiesen.
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Die
Haltevorrichtung und die Lagereinrichtung sind bevorzugt eingerichtet
zur Aufnahme mindestens eines zu prüfenden Kraftfahrzeugteiles
in Form eines Teiles der seitlichen Karosserie eines Kraftfahrzeugs,
insbesondere einer Kraftfahrzeugtür. Hierbei erstreckt sich beispielsweise
ein Lagerelement entlang des Brüstungsbereiches
des zu prüfenden
Kraftfahrzeugteiles, also im Fall einer Kraftfahrzeugtür etwas
unterhalb des unteren Randes der Fensteröffnung der entsprechenden Kraftfahrzeugtür. Weitere
Lagerelemente können
sich entlang des Dachbereiches sowie entlang des Bodenbereiches (zum
Beispiel des Türschwellers)
des zu prüfenden Kraftfahrzeugteiles
erstrecken. Dabei ist bevorzugt das entlang des Brüstungsbereiches
erstreckte Lagerelement fest an dem zu prüfenden Kraftfahrzeugteil fixiert,
während
die beiden anderen Lagerelemente beispielsweise lediglich als Anlage
für den
Dachbereich bzw. Bodenbereich des zu prüfenden Kraftfahrzeugteiles
wirken.
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Insgesamt
erfolgt eine Abstützung
des zu prüfenden
Kraftfahrzeugteiles bevorzugt an solchen Stellen, die durch die
zur Simulation eines Aufpralles angelegten äußeren Kräfte auf Druck beansprucht werden.
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Die
zur Bildung der Lagereinrichtung verwendeten Lagerelemente können einerseits
einteilig ausgebildet sein, das heißt sich als einstückiges Element
zwischen unterschiedlichen Haltebereichen der Haltevorrichtung erstrecken,
oder alternativ mehrteilig ausgebildet sein, so dass sie nur eine
abschnittsweise (unterbrochene) Abstützung des zu prüfenden Kraftfahrzeugteiles
bieten.
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Die
zur Simulation eines Aufpralles mittels eines geeigneten Stoßkörpers in
das zu prüfende Kraftfahrzeugteil
eingeleiteten äußeren Kräfte können beispielsweise
durch Kollision des zu prüfenden Kraftfahrzeugteiles
mit einem der Haltevorrichtung zugeordneten Pfahl hervorgerufen
werden, der aus einem bei dem Aufprall im Wesentlichen nicht deformierbaren
Material besteht. Der Pfahl kann im Querschnitt gekrümmt, insbesondere
kreisförmig,
oder alternativ im Querschnitt mehreckig ausgebildet sein, um unterschiedliche
denkbare Hindernisse zu simulieren, die mit dem zu prüfenden Kraftfahrzeugteil
kollidieren können.
Alternativ zu einem im Wesentlichen starren Pfahl kann als Stoßkörper z.B.
auch eine deformierbare Barriere verwendet werden, um äußere Kräfte in das
zu prüfende
Karosserieteil einzuleiten, wobei die Barriere beispielsweise ein
mit dem zu prüfenden
Kraftfahrzeugteil kollidierendes Kraftfahrzeug simuliert.
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Um
unterschiedliche Aufprallwinkel simulieren zu können, kann hierbei die Lage
einzelner Halteelemente der Haltevorrichtung zueinander einstellbar
sein. Während
eines Aufpralles kann demgegenüber
(sofern nicht zusätzliche,
mit der Haltevorrichtung gekoppelte Energieabsorptionselemente verwendet
werden) auf eine Relativbewegung der Halteelemente der Haltevorrichtung
zueinander verzichtet werden, da die Nachgiebigkeit einer Kraftfahrzeugkarosserie
durch die deformierbare Lagereinrichtung simuliert wird.
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Zusätzlich zu
den das zu prüfende
Kraftfahrzeugteil – über die
hierfür
vorgesehene Lagereinrichtung – tragenden
Halteelementen können
zusätzliche Komponenten
an der Haltevorrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise Innenraumkomponenten
eines Kraftfahrzeugs simulieren, wie zum Beispiel einen Kraftfahrzeugsitz
oder einen Armaturenträger, mit
denen das zu prüfende
Karosserieteil aufgrund einer Crashbedingten Deformation in Anlage
geraten kann.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren deutlich werden.
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Es
zeigen:
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1a eine
Seitenansicht eines Prüfstandes für Kraftfahrzeugkomponenten
mit einer zu prüfenden
Kraftfahrzeugtür;
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1b einen
Querschnitt durch die Anordnung gemäß 1a im
Bereich der Türbrüstung;
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1c den
Querschnitt aus 1b nach Simulation eines Seitenaufpralles
auf die Kraftfahrzeugtür
durch Einleitung äußerer Kräfte mittels
eines hierfür
vorgesehenen Pfahles;
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2 eine
Abwandlung der Anordnung aus 1 hinsichtlich
des Aufbaus einer Lagereinrichtung, über die die zu prüfende Kraftfahrzeugtür mit einer
Haltevorrichtung des Prüfstandes
verbunden ist;
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3a, 3b Abwandlungen
der Anordnung aus den 1b und 1c, wobei
der Haltevorrichtung zusätzliche
Komponenten zugeordnet sind, die Bestandteile des Fahrzeuginnenraums
eines Kraftfahrzeugs simulieren, mit denen das zu prüfende Kraftfahrzeugteil
unter Wirkung äußerer Kräfte in Kotakt
gerät;
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4a, 4b eine
weitere Abwandlung der Anordnung aus den 1b und 1c unter Verwendung
zusätzlicher
Komponenten der Haltevorrichtung, welche Bestandteile des Innenraums
eines Kraftfahrzeugs simulieren;
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5a eine
Abwandlung der Anordnung aus 2 zur Simulation
eines Aufpralles, von dem zwei Kraftfahrzeugtüren betroffen sind;
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5b einen
Querschnitt durch die Anordnung aus 5a im
Bereich der Brüstung
der Kraftfahrzeugtüren;
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5c eine
Querschnittsdarstellung gemäß 5b nach
Deformation der zu prüfenden
Kraftfahrzeugtüren
durch Einwirkung äußerer Kräfte;
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6 eine
Abwandlung der Darstellung aus 1b im
Hinblick auf die Einstellbarkeit der Lage der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür.
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In
den 1a und 1b ist
ein Prüfstand zur
Prüfung
der Crash-Eigenschaften eines Kraftfahrzeugteiles (Karosserieteiles),
zum Beispiel in Form einer Kraftfahrzeugtür T, dargestellt, mit dem das
Verhalten des entsprechenden Karosserieteiles unter der Einwirkung äußerer Kräfte überprüft werden
kann, beispielsweise um einen Aufprall des zu prüfenden Karosserieteiles auf
einen mittels eines Schlittens gegen das Karosserieteil bewegbaren Stoßkörper in
Form eines Pfahles P zu simulieren.
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Der
Prüfstand
umfasst eine Haltevorrichtung 1 mit zwei quer zur Wirkrichtung
R der den Aufprall simulierenden äußeren Kräfte voneinander beabstandeten
Halteelementen 11, 12, die derart ausgebildet sind,
dass sie unter der Wirkung der bei Kollision mit dem Pfahl P erzeugten äußeren Kräfte nicht
deformierbar sind. Es handelt sich also um starre Haltelemente 11, 12 der
Haltevorrichtung 1 in Form von Haltesäulen.
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Die
zu prüfende
Kraftfahrzeugtür
T ist mit jener Haltevorrichtung 1 über eine Lagereinrichtung 2 verbunden,
welche zwei längserstreckte,
stangenartige Lagerelemente 21, 22 umfasst, die
sich jeweils zwischen den beiden Haltesäulen 11, 12 der
Haltevorrichtung 1 erstrecken und die jeweils an jedem
der beiden Haltesäulen 11, 12 festgelegt
sind und dabei den Freiraum zwischen den beiden Haltesäulen 11, 12 überbrücken.
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Die
Lagerelemente 21, 22 sind an den beiden Haltesäulen 11, 12 jeweils
unter Verwendung zweier einander gegenüber liegender Spannelemente 16, 17 in
Form von Anlageelementen eingespannt. Die Anlageelemente 16, 17 bilden
jeweils Lagerstellen zur Festlegung der Lagerelemente 21, 22 an
den Haltesäulen 11, 12 der
Haltevorrichtung 1 und sind an der jeweiligen Haltesäule 11 bzw. 12 in
Erstreckungsrichtung E der Haltesäulen 11, 12 übereinander
angeordnet.
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Vorliegend
sind an jeder Haltesäule 11, 12 zwei
entlang deren Erstreckungsrichtung E mit einem Abstand zueinander übereinander
angeordnete Einspannstellen 16, 17 vorgesehen,
die jeweils einen Abschnitt 24 eines zugeordneten Lagerelementes 21 bzw. 22 aufnehmen
können.
Dies entspricht der möglichen
Anordnung zweier Lagerelemente 21, 22 übereinander
und in Erstreckungsrichtung E der Haltesäulen 11, 12 voneinander
beabstandet.
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An
der jeweiligen Lagerstelle der Haltesäulen 11, 12 ist
ein erstes, eine gekrümmte
(nämlich kreisrunde)
Oberfläche 16a aufweisendes
Anlageelement 16 an der entsprechenden Haltesäule 11 bzw. 12 vorgesehen
und ein zweites Anlageelement 17 liegt dem jeweiligen ersten
Anlageelement 16 derart gegenüber, dass ein jeweiliges Lagerelement 21, 22 mit
einem hierfür
vorgesehenen Abschnitt 24 zwischen den beiden Anlageelementen 16, 17 aufgenommen
und eingespannt werden kann. Die Lagerelemente 21, 22 erstrecken
sich dabei im Wesentlichen quer zur Erstreckungsrichtung E der Haltesäulen 11, 12 und
auch zur Wirkrichtung R der äußeren Kräfte, die
zur Simulation eines Aufpralles auf die zu prüfende Kraftfahrzeugtür T aufgebracht
werden sollen.
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Die
zu prüfende
Kraftfahrzeugtür
T weist z.B. in bekannter Weise einen Türkasten K, gebildet durch eine
Türaußenhaut
A und eine hiermit verbundene Türinnenhaut
I auf, sowie einen daran nach oben hin anschließenden Fensterrahmen F mit
einem Dachbereich D, der eine Fensteröffnung O für ein Türfenster definiert und umschließt.
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Das
untere der beiden in Erstreckungsrichtung E der Haltesäulen 11, 12 übereinander
angeordneten Lagerelemente 21, 22 verläuft bei
ordnungsgemäßer Anordnung
der Kraftfahrzeugtür
T an den Lagerelementen 21, 22 entlang des Bodenbereiches (Schwellerbereiches
S) der zu prüfenden
Kraftfahrzeugtür
T, so dass sich diese mit ihrem Boden- bzw. Türschwellerbereich S an einem
Stützabschnitt 27 (Anlagebereich)
jenes ersten Lagerelementes 21 entgegen der Wirkrichtung
R der äußeren Kräfte, die zur
Simulation eines Seitenaufpralles auf die Außenhaut A der Kraftfahrzeugtür T aufgebracht
werden sollen, abstützen
kann.
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Im
Gegensatz zu dem einteilig ausgebildeten ersten Lagerelement 21 ist
das zweite Lagerelement 22 zweiteilig gestaltet, bildet
also zwei Lagerteile 22a, 22b, die sich jeweils
von einer der Haltesäulen 11, 12 zu
der zu prüfenden
Kraftfahrzeugtür
T erstrecken, und zwar parallel zu dem ersten Lagerelement 21 bis zum
Brüstungsbereich
B der zu prüfenden
Kraftfahrzeugtür
unterhalb der Fensteröffnung
O. Dort ist das jeweilige Lagerteil 22a, 22b mittels
einer hierfür
vorgesehenen Befestigungsstelle 26, zum Beispiel durch
Schrauben oder Schweißen,
im Brüstungsbereich
an jeweils einer Stirnseite der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T fixiert.
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Die
Lagerelemente 21, 22 bestehen beispielsweise aus
Stahl und können
als Voll- oder Hohlprofile ausgebildet sein, wobei deren Deformierbarkeit
unter der Wirkung der zur Simulation eines Seitenaufpralles aufzubringenden äußeren Kräfte so gewählt ist,
dass sie die Steifigkeit bzw. Deformierbarkeit der die zu prüfende Kraftfahrzeugtür T im realen Kraftfahrzeug
umgebenden Karosseriebereiche widerspiegeln.
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Zur
Simulation eines solchen Seitenaufpralles, und zwar konkret eines
Aufpralles auf einen Pfahl P, ist der Haltevorrichtung 1 des
Prüfstandes
ein mittels eines Schlittens beweglicher Pfahl P zugeordnet, der
sich entlang einer Richtung R auf die Außenhaut A der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T zu bewegen lässt. Alternativ
kann auch die Haltevorrichtung 1 zusammen mit der Lagereinrichtung 2 und
der daran vorgesehenen Kraftfahrzeugtür T in Richtung auf den Pfahl
P bewegt werden.
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Hierbei
wird, wie in 1c dargestellt, die zu prüfende Kraftfahrzeugtür T in Abhängigkeit
von der Größe der durch
Einwirkung des Pfahles P aufgebrachten äußeren Kräfte deformiert, und zwar unter gleichzeitiger
Deformation der beiden Lagerelemente 21, 22 – in Abhängigkeit
von deren Steifigkeit –,
wobei die Lagerelemente insbesondere entlang der gekrümmten Oberfläche 16a des
in Wirkrichtung R der äußeren Kräfte hinter
dem jeweiligen Lagerelement 21, 22 liegenden Anlageelementes 16 umgebogen werden.
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Gleichzeitig
bewegen sich die Lagerelemente 21, 22 mit ihren
zwischen jeweils zwei Anlageelementen 16, 17 aufgenommenen
Abschnitten 24 entlang einer Verschieberichtung V quer
zur Erstreckungsrichtung E der Haltesäulen 11, 12 und
quer zur Wirkrichtung R der äußeren Kräfte zwischen
den beiden jeweiligen Anlageelementen 16, 17 einer
jeweiligen Einspannstelle, wobei weitere Crash-Energie abgebaut
wird.
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Die
Deformierbarkeit der Lagerelemente 21, 22 sowie
deren Verschiebbarkeit zwischen den Anlageelementen 16, 17 ist
so gewählt,
dass hiermit die Steifigkeit der Umgebung der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T in einem
realen, für
den Einbau der Kraftfahrzeugtür
T vorgesehenen Kraftfahrzeug simuliert wird. Hierdurch lassen sich
die Deformations- bzw. Crash-Eigenschaften
der Kraftfahrzeugtür
T unter realistischen Bedingungen prüfen, ohne dass hierfür die Beschädigung eines
kompletten Kraftfahrzeugs in Kauf genommen werden müsste.
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2 zeigt
eine Weiterbildung der Anordnung aus den 1a und 1b,
bei der ein zusätzliches
drittes, einteiliges Lagerelement 23 oberhalb des ersten
und zweiten Lagerelementes 21, 22 angeordnet ist
und parallel zu diesen verläuft.
Das dritte Lagerelement 23 ist in entsprechender Weise
wie das erste und zweite Lagerelement 21, 22 an
jeder der beiden Haltesäulen 11, 12 mittels
jeweils einer durch zwei Anlageelemente 16, 17 gebildeten
Einspannstelle festgelegt und erstreckt sich derart hinter der zu
prüfenden
Kraftfahrzeugtür
T, dass es mit einem Stützabschnitt 27 (Anlagebereich)
eine Abstützung
für den
Dachbereich D der zu prüfenden
Kraftfahrzeugtür
T bildet.
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In 3a ist
eine Weiterbildung der Anordnung aus den 1a und 1b bzw.
aus 2 dargestellt, bei der der Haltevorrichtung 1 weitere Komponenten 3, 4 zugeordnet
sind, die Bestandteile des Innenraums eines Kraftfahrzeugs repräsentieren und
die in Wirkrichtung R der äußeren Kräfte hinter der
zu prüfenden
Kraftfahrzeugtür
T angeordnet sind. Hierbei handelt es sich einerseits um eine vergleichsweise
steife Komponente 3, die beispielsweise die Armaturentafel
eines Kraftfahrzeugs repräsentiert und
die dementsprechend hinter dem frontseitigen Ende der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T angeordnet
ist. Weiterhin ist eine stärker
deformierbare Komponente 4 vorgesehen, die einen Kraftfahrzeugsitz repräsentiert
und die dementsprechend im Bereich des rückseitigen Endes der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T angeordnet
ist. Diese beiden zusätzlichen Komponenten 3, 4 können in
geeigneter Weise mit der Haltevorrichtung 1 des Prüfstandes
verbunden sein.
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Unter
Einbeziehung dieser zusätzlichen Komponenten 3, 4 wird,
wie anhand 3b dargestellt, das Deformationsverhalten
der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T unter
der Wirkung äußerer Kräfte unter
noch realistischeren Bedingungen geprüft, die zusätzlich einen möglichen
Kontakt der Türinnenhaut I
mit Komponenten 3, 4 berücksichtigt, die üblicherweise
im Innenraum eines Kraftfahrzeugs hinter der Kraftfahrzeugtür T angeordnet
sind.
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In
den 4a und 4b ist
eine Abwandlung der Anordnung aus den 3a und 3b dargestellt,
wobei der wesentliche Unterschied darin besteht, dass ein tatsächlicher
Kraftfahrzeugsitz 5 anstelle einer diesen repräsentierenden,
deformierbaren Komponente 4 hinter der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T angeordnet
ist. Der entsprechende Kraftfahrzeugsitz 5 kann dabei vorteilhaft über ein
in definierter Weise deformierbares Element 50 mit der
Haltevorrichtung 1 verbunden sein, welches die in einem tatsächlichen
Crash-Fall ebenfalls verformbare Anbindung eines Kraftfahrzeugsitzes
an die Bodenbaugruppe eines Kraftfahrzeugs repräsentiert.
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In
den 5a und 5b ist
eine Abwandlung des anhand 2 erläuterten
Prüfstandes
gezeigt, wobei der in den 5a und 5b gezeigte Prüfstand zur
gleichzeitigen Prüfung
der Crash-Eigenschaften zweier nebeneinander angeordneter Kraftfahrzeugtüren, beispielsweise
einer Vordertür und
einer hinteren Tür
eines Kraftfahrzeugs, geeignet und vorgesehen ist.
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Die
beiden Türen
T1 und T2 fassen jeweils einen Türkasten
K1, K2, definiert durch eine Türaußenhaut
A1 bzw. A2 und eine Türinnenhaut
I1 bzw. I2 sowie einen jeweils eine Fensteröffnung O1 bzw. O2 umschließenden Fensterrahmen
F1 bzw. F2.
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Die
beiden Türen
T1, T2 sind in Erstreckungsrichtung der insgesamt drei Lagerelemente 21, 22, 23, über die
die Türen
T1, T2 mit der Haltevorrichtung 1 des Prüfstandes
verbunden sind, nebeneinander angeordnet. Die Lagerelemente 21, 22, 23 sind
dabei ausgestaltet wie anhand der 1a, 1b und 2 beschrieben
und erstrecken sich jeweils zwischen zwei voneinander beabstandeten Haltesäulen 11, 12 der
Haltevorrichtung 1. Die beiden Türen T1, T2 sind an den Lagerelementen 21, 22, 23 im
Freiraum zwischen den beiden äußeren Haltesäulen 11, 12 angeordnet,
und zwar derart, dass das (in Erstreckungsrichtung E der Haltesäulen 11, 12 betrachtet)
untere Lagerelement 21 den Boden- bzw. Schwellerbereich
S1, S2 der jeweiligen Kraftfahrzeugtür T1 bzw. T2 abstützt und
das obere Lagerelement 23 den Dachbereich D1, D2 der jeweiligen Kraftfahrzeugtür T1 bzw.
T2 abstützt.
Das zweiteilige mittlere Lagerelement 22 dient demgegenüber zur Anbindung
des Brüstungsbereiches
B1, B2 der jeweiligen Kraftfahrzeugtür T1 bzw. T2 an jeweils ein Halteelement 11, 12 der
Haltevorrichtung 1. Hierzu ist jede der Türen T1,
T2 mit jeweils einem Teil 22a bzw. 22b des mittleren
Lagerelementes 22 fest verbunden.
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Die
in den 5a und 5b dargestellte Haltevorrichtung
unterscheidet sich von der in den 1a, 1b und 2 gezeigten
weiterhin dadurch, dass im Freiraum zwischen den beiden äußeren Haltesäulen 11, 12 der
Haltevorrichtung 1 ein weiteres Halteelement 13 in
Form einer Haltesäule angeordnet
ist, das in Längsrichtung
der Lagerelemente 21, 22, 23 betrachtet,
mittig zwischen den beiden äußeren Haltesäulen 11, 12 der
Haltevorrichtung 1 liegt. Diese mittlere Haltesäule 13 weist
auf ihrer den zu prüfenden
Kraftfahrzeugtüren
T1, T2 zugewandten Vorderseite einen Halteabschnitt 18 auf,
an dem sich die Kraftfahrzeugtüren
T1, T2 mit jeweils einer Stirnseite abstützen können, wobei zusätzlich auch
eine Fixierung der Kraftfahrzeugtüren T1, T2 mit der jeweils
zugeordneten Stirnseite an jenem Halteabschnitt 18 vorgesehen
sein kann. Der Halteabschnitt 18 kann weiterhin – in Abhängigkeit
von den Bedingungen, die bei Prüfung
des Crash-Verhaltens der Türen
T1, T2 geschaffen werden sollen – auch als ein deformierbares
Lagerelement ausgebildet sein.
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Auf
ihrer den zu prüfenden
Kraftfahrzeugtüren
T1, T2 abgewandten Rückseite
ist die mittlere Haltesäule 13 über eine
deformierbare Abstützung 19 oder
eine andere Energieabsorptionsvorrichtung abgestützt, die bei Einwirkung äußerer Crash-Kräfte zur
Simulation eines Seitenaufpralls in Wirkrichtung R dieser Kräfte nachgeben
kann, so dass sie eine Bewegung der entsprechend beweglich an der
Haltevorrichtung 1 gelagerten mittleren Haltesäule 13 in Wirkrichtung
R jener Kräfte
zulässt.
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Betrachtet
man etwa die mittlere Haltesäule 13 der
Haltevorrichtung 1 als Repräsentanten der mittleren B-Säule eines
Kraftfahrzeugs, so simuliert die nachgiebige Abstützung der
Haltesäule 13 über die
deformierbare Abstützung 19 die
Nachgiebigkeit der B-Säule
eines Kraftfahrzeugs gegenüber äußeren Crash-Kräften.
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In
entsprechender Weise können
die beiden äußeren Säulen 11, 12 der
Haltevorrichtung 1 als Repräsentanten der Säulen in
der seitlichen Karosserie eines Kraftfahrzeugs angesehen werden,
etwa im Fall des Ausführungsbeispieles
aus den 5a und 5b als
Repräsentanten
der vorderen A-Säule bzw.
der hinteren C-Säule,
wobei die Deformierbarkeit der zur Anbindung der Kraftfahrzeugtüren K1,
K2 an diese Haltesäulen
verwendeten Lagerelemente 21, 22, 23 die
Deformierbarkeit der tatsächlichen
Anbindung einer Kraftfahrzeugtür
an die A- bzw. C-Säule
eines Kraftfahrzeugs simuliert.
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Auch
in den zuvor erläuterten 1a bis 4b können die
beiden dort jeweils dargestellten Haltesäulen 11, 12 jeweils
als Repräsentanten
entsprechender Säulen
der seitlichen Kraftfahrzeugkarosserie dargestellt werden, die sich
an die jeweilige Kraftfahrzeugtür
nach vorne bzw. hinten anschließen.
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5c zeigt,
dass wegen der verschieblichen Lagerung der mittleren Haltesäule 13 unter
Wirkung äußerer Crash-Kräfte, die
einen seitlichen Aufprall mit einer definierten Wirkrichtung R repräsentieren,
nicht nur die beiden Kraftfahrzeugtüren T1, T2 sowie die zu deren
Lagerung verwendeten Lagerelemente 21, 22, 23 deformiert
werden, sondern dass auch die mittlere Haltesäule 13 in Wirkrichtung
R der äußeren Kräfte verschoben
wird.
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6 zeigt
schließlich
eine Weiterbildung der Anordnung aus den 1a und 1b,
die eine Einstellung der Orientierung der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür T bezüglich des Stoßkörpers (Pfahl
P) gestattet, über
den zur Simulation eines Crash-Falles, insbesondere eines so genannten
Pfahl-Aufpralles, die Einleitung äußerer Kräfte in die Außenhaut
A der zu prüfenden
Kraftfahrzeugtür
T erfolgt. Hierzu ist mindestens eine der beiden Haltesäulen 11, 12 der Haltevorrichtung 1,
zwischen denen die zu prüfende Kraftfahrzeugtür T eingespannt
ist, in ihrer Position verstellbar. So lässt sich durch Verschiebung
der einen oder anderen Haltesäule 11, 12 entlang
einer geeigneten Raumrichtung um einen definierten Betrag, zum Beispiel Δy, wie in 6 angedeutet,
der Aufprallwinkel α des
zur Einleitung der äußeren Kräfte dienenden
Pfahles auf die Kraftfahrzeugtür
T gezielt variieren.
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In
den 1a bis 6 wurde ein Prüfstand zur
Prüfung
der Crash-Eigenschaften von Karosserieteilen eines Kraftfahrzeugs
beispielhaft am Fall der Prüfung
des Crash-Verhaltens
von Kraftfahrzeugtüren
beschrieben. Selbstverständlich
kann ein entsprechender Prüfstand
auch zur Prüfung
anderer seitlicher Karosserieteile, wie zum Beispiel einer Heckklappe
oder eines Kotflügels
eines Kraftfahrzeugs, dienen. Ferner kann der anhand der 1a bis 6 beschriebene
prinzipielle Aufbau eines Prüfstandes
für Kraftfahrzeugteile
auch zur Prüfung des
Dach- oder Bodenbereichs eines Kraftfahrzeugs verwendet werden,
etwa um die Einwirkung äußerer Kräfte auf
den Dachbereich eines Kraftfahrzeugs bei einem Überschlag zu simulieren.
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Bei
den in den 1a bis 6 dargestellten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung erfolgt die Einleitung der äußeren Kräfte jeweils dadurch, dass ein
entlang der Wirkrichtung R jener Kräfte mittels einer Verschiebeinrichtung,
zum Beispiel in Form eines Schlittens, bewegbarer Stoßkörper, zum
Beispiel in Form eines Pfahles P, in Richtung auf die zu prüfende Kraftfahrzeugtür bewegt
wird. Selbstverständlich kann
umgekehrt auch eine Bewegung der zu prüfenden Kraftfahrzeugtür in Richtung
auf einen ortsfesten Stoßkörper vorgesehen
sein. Bei dem Stoßkörper muss
es sich nicht zwingend um einen Pfahl handeln, wie in den Figuren
jeweils dargestellt, sondern der beschriebene Prüfstand kann in Kombination
mit beliebigen Stoßkörpern eingesetzt
werden.
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Sowohl
die Halteelemente der Haltevorrichtung als auch die vorzugsweise
aus Biegestahl bestehenden Lagerelemente der Lagereinrichtung des Prüfstandes
können
hinsichtlich ihrer Positionierung, hinsichtlich ihrer Ausbildung
und hinsichtlich ihrer Anzahl jeweils so variiert werden, dass die
tatsächliche Fahrzeugumgebung
des zu prüfenden
Karosserieteiles wirklichkeitsgetreu simuliert wird. Ferner können der
Haltevorrichtung jeweils weitere Kraftfahrzeugteile zugeordnet werden,
die bei einem tatsächlichen Crash
mit dem zu prüfenden
Karosserieteil zusammenwirkten, also etwa eine Armaturentafel, ein
Kraftfahrzeugsitz, ein Airbagmodul, eine entfalteter Airbag, sonstige
Bereiche und Komponenten des Fahrzeuginnenraums oder auch sonstige
Bereiche der Kraftfahrzeugkarosserie. Bei Bedarf können derartige
Kraftfahrzeugteile auch durch Repräsentanten ersetzt werden, also
beispielsweise ein Kraftfahrzeugsitz durch eine entsprechend deformierbare,
an der Haltevorrichtung anordenbare Baugruppe. Weitere zu berücksichtigende
Objekte können
beispielsweise ein Fahrzeuginsasse (repräsentiert durch einen Dummy)
sein.