DE102007042775A1

DE102007042775A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Crash-Schlitten-Versuchen

Info

Publication number: DE102007042775A1
Application number: DE102007042775A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Moser; Manfred Dipl.-Ing. Hofinger; Hermann Dr. Steffan
Original assignee: DSD DR STEFFAN DATENTECHNIK GM; DSD DR STEFFAN DATENTECHNIK GmbH
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-12
Also published as: WO2009035501A1; EP2185906A1; US20100288013A1; EP2185906A4; JP2010538296A

Abstract

Verfahren zur Durchführung von Crash-Schlitten-Versuchen, insbesondere zur Simulierung des Aufpralls eines Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis, bei welchem die Verzögerungskräfte eines realen Aufpralls simuliert werden, indem ein Crash-Schlitten entsprechend der realen Verzögerungskurve beschleunigt wird, wobei zur Verbesserung der Simulation der Bewegung des Versuchsobjekts bei einem Aufprall zusätzlich die Nickbewegung beim Aufprall simuliert wird, indem das Versuchsobjekt in Höhenrichtung bewegt wird, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Crash-Schlitten-Versuchen, insbesondere zur Simulierung des Aufpralls eines Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis, bei welchem die Verzögerungskräfte eines realen Aufpralls simuliert werden, indem ein Crash-Schlitten entsprechend der realen Verzögerungskurve beschleunigt wird. Darüber betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Um Beschleunigungen bei Unfällen untersuchen zu können, ohne dazu ein gesamtes Fahrzeug vernichten zu müssen, werden sogenannte Crash-Schlitten-Versuche durchgeführt, bei denen das Versuchsobjekt nicht auf ein Hindernis prallt, sondern bei welchen die Verzögerung eines realen Crash-Versuches durch eine Beschleunigung des Versuchsobjektes simuliert wird. Das heißt, die bei einem Aufprall auf ein Hindernis auf die beweglichen Massen des Fahrzeugs wirkenden Beschleunigungskräfte werden direkt über eine Beschleunigung des Crash-Schlittens auf das Versuchsobjekt ausgeübt. Damit können reale Verzögerungskurven mit hoher Genauigkeit nachgefahren werden.
Ein Verfahren der genannten Art ist beispielsweise aus der EP 1 188 039 B1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird während des Versuches auf den Crash-Schlitten einerseits eine Kraft in Beschleunigungsrichtung ausgeübt, die größer ist als die zur Beschleunigung entsprechende realen Verzögerungskurve jeweils nötige Kraft, während zur Erzie lung der gewünschten Beschleunigungskurve auf den Crash-Schlitten oder auf eine diesen antreibende Vorrichtung eine der Beschleunigungsrichtung entgegengerichtete Bremskraft ausgeübt wird, die so groß ist, dass die resultierende Kraft den Schlitten entsprechend der gewünschten Beschleunigungskurve beschleunigt. Hierdurch kann die Beschleunigungskurve mit besonders hoher Genauigkeit nachgefahren werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art weiter zu verbessern. Insbesondere sollen die auf das Versuchsobjekt in der Realität bei einen Crash einwirkenden Kräfte noch besser simuliert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zusätzlich die Nickbewegung beim Aufprall simuliert wird, indem das Versuchsobjekt in Höhenrichtung bewegt wird.
Darüber hinaus wird die genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.
Durch die zusätzliche Simulation der. Nickbewegung beim Aufprall des Versuchsobjekts auf ein Hindernis können auch die dadurch hervorgerufenen Kräfte simuliert werden. Die Simulation eines realen Aufpralls ist dadurch noch genauer.
Um in der Realität auftretende Nickbewegungen besonders gut simulieren zu können, wird das Versuchsobjekt bevorzugt vorne und/oder hinten bewegt. Des Weiteren wird aus diesem Grund das Versuchsobjekt bevorzugt angehoben und/oder abgesenkt. Hiermit können praktisch alle durch die Nickbewegung hervorgerufenen Kräfte simuliert werden, insbesondere wenn die Bewegungen gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung unabhängig voneinander gesteuert werden.
Eine besonders genaue Simulation der durch die Nickbewegung hervorgerufenen Kräfte kann dadurch erreicht werden, dass während des Versuches auf das Versuchsobjekt eine Beschleunigungskraft in Nickrichtung ausgeübt wird, die größer ist als die zur Beschleunigung entsprechend der realen Nickbewegung jeweils nötige Kraft, und dass zur Erzielung der gewünschten Bewegung eine der Beschleunigung entgegenwirkende Bremskraft aufgebracht wird, die so groß ist, dass die resultierende Kraft zu der gewünschten Nickbewegung führt. Bezüglich der Nickbewegung wird also bevorzugt dasselbe Prinzip angewendet wie bezüglich der Axialbewegung des Crash-Schlittens gemäß der EP 1 188 039 B1 . Dabei ist es bevorzugt, wenn die Bremskraft in Abhängigkeit von der gemessenen realen Nickbewegung geregelt wird, da hierdurch die Ergebnisse noch weiter verbessert werden können.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Schlitten, auf welchem das Versuchsobjekt befestigbar ist, und Mittel zum Beschleunigen des Schlittens entsprechend der realen Verzögerungskurve, wobei auf dem Schlitten zusätzlich Mittel vorhanden sind, durch welche das Versuchsobjekt in Höhenrichtung bewegbar ist. Das Versuchsobjekt ist dabei bevorzugt vorne und/oder hinten in der Höhe bewegbar. Ebenfalls bevorzugt ist das Versuchsobjekt heb- und/oder senkbar und sind die Bewegungen vorne und hinten voneinander unabhängig ausführbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind für die Bewegung des Versuchsobjekts auf dem Schlitten angebrachte Aktuatoren vorgesehen. Dies hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Die Aktuatoren wirken bevorzugt auf Umlenkhebel, über welche eine Bewegung in der Schlittenebene in eine Bewegung in Höhenrichtung umgesetzt wird. Die Aktuatoren können dadurch vorteilhafterweise in Längsrichtung des Schlittens angeordnet werden, wodurch die auf die Aktuatoren beim Beschleunigen des Schlittens wirkenden Kräfte verhältnismäßig gering gehalten werden können.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Aktuator für die hintere Hub/Senkbewegung vorne am Schlitten abgestützt ist und der Aktuator für die vordere Hub-Senkbewegung hinten am Schlitten. Dadurch kann im Wesentlichen die gesamte Länge des Schlittens für die Anordnung der Aktuatoren ausgenutzt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wirken die Aktuatoren jeweils auf einen in der Länge verstellbaren Hebel. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Ausgangsneigung des Versuchsobjekts einzustellen.
Um eine besonders gute Simulation der Nickbewegung erzielen zu können, weisen die Aktuatoren nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Druckkammer auf, deren Volumen durch einen Kolben begrenzt wird, der über eine Schubstange auf das Versuchsobjekt wirkt, einen Kompressor zur Erzeugung des notwendigen Druckes in der Druckkammer und eine auf die Schubstange oder das Versuchsobjekt wirkende Bremseinrichtung. Dadurch kann die Nickbewegung durch die Bremseinrichtung gesteuert werden, wodurch eine besonders schnelle und damit genaue Steuerung ermöglicht wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel vorgesehen, durch welche die Bremskraft in Abhängigkeit von der gemessenen realen Nickbewegung regelbar ist. Die reale Nickbewegung kann dadurch noch genauer simuliert werden.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem Schlitten eine zusätzliche Plattform befestigt, die gegenüber dem Schlitten in der Höhe verstellbar ist und auf der das Versuchsobjekt befestigbar ist. Das Anbringen des Versuchsobjekts auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung und das Einstellen einer gewünschten Ausgangslage ist dadurch besonders einfach.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Plattform mit dem Schlitten über einen Schwenkhebel verbunden ist, der sowohl am Schlitten als auch an der Plattform über zueinander in Längsrichtung versetzte, horizontale Querachsen verschwenkbar gelagert ist. Der Schwenkhebel ermöglicht vorteilhafterweise die Übertragung der beim Beschleunigen des Crash-Schlittens auftretenden Kräfte, während die in Längsrichtung versetzten Querachsen eine beliebige Höhenverstellung der Plattform vorne und hinten, und damit eine beliebige Nickbewegung der Plattform und des darauf angebrachten Versuchsobjekts ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt, als einzige Figur,
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Crash-Schlittens zur zusätzlichen Simulation von Nickbewegungen.
1 zeigt den oberen Teil eines bekannten Crash-Schlittens 1 ohne dessen Fahrwerk und Antriebseinrichtungen. Auf dem Schlitten 1 ist eine zusätzliche Plattform 2 angeordnet, auf welcher ein hier nicht dargestelltes Versuchsobjekt befestigbar ist. Die Plattform 2 ist mit dem Schlitten 1 über einen Schwenkhebel 3 verbunden, der sowohl gegenüber dem Schlitten I um eine horizontale Querachse I als auch gegenüber der Plattform 2 um eine horizontale Querachse II verschwenkbar ist. Die beiden horizontalen Querachsen I und II sind dabei in Längsrichtung III des Schlittens 1 versetzt. Auf diese Weise ist die Plattform 2 gegenüber dem Schlitten 1 beliebig gemäß Pfeil V in der Höhe verstellbar. Das heißt, die Plattform 2 kann gegenüber dem Schlitten 1 sowohl vorne als auch hinten angehoben und abgesenkt werden und auch insgesamt gegenüber dem Schlitten 1 in der Höhe verstellt werden.
Zur Verstellung der Plattform 2 gegenüber dem Schlitten 1 sind auf dem Schlitten 1 zwei Aktuatoren 4 und 5 angeordnet. Die beiden Aktuatoren 4 und 5 weisen dabei jeweils eine Druckkammer auf, deren Volumen durch einen Kolben begrenzt wird, der auf eine Schubstange 6 wirkt. Zudem ist ein hier nicht dargestellter Kompressor zur Erzeugung des notwendigen Druckes in der Druckkammer der Aktuatoren 4 und 5 vorgesehen. Über eine Bremseinrichtung 7 kann der durch den Druck in der Druckkammer auf die Schubstange 6 hervorgerufenen Beschleunigungskraft in der nachfolgend beschriebenen Weise entgegengewirkt werden.
Der erste Aktuator 4 ist wie dargestellt mit seinem einen Ende vorne an dem Schlitten 1 abgestützt, während der zweite Aktuator 5 mit seinem einen Ende am hinteren Ende des Schlittens 1 abgestützt ist. Wie man erkennt, kann dadurch die Länge des Schlittens 1 optimal ausgenutzt werden. Die Schubstangen 6 der Aktuatoren 4 und 5 wirken auf Umlenkhebel 8, 9, durch welche die Linearbewegung der Schubstange 6 jeweils parallel zur Oberseite des Schlittens 1 in eine Drehbewegung eines weiteren Hebels 10 um eine horizontale Querachse IV umgesetzt wird. Zwischen dem freien Ende dieses Hebels 10 und der Plattform 2 ist jeweils eine in der Länge veränderliche Stange 11 angeordnet. Dadurch kann die Ausgangsposition und Neigung der Plattform 2 und die Ausgangsverdrehung der Umlenkhebel 8 und 9 eingestellt werden.
Die Simulation der Nickbewegung eines Versuchsobjekts beim Aufprall auf ein Hindernis erfolgt dadurch, dass über den Kompressor in der Druckkammer des jeweiligen Aktuators 4, 5 ein Druck eingestellt wird, der eine maximale Beschleunigung der Schubstange 6 ermöglicht. Über die Bremseinrichtung 7 wird die tatsächliche Beschleunigung der Schubstange 6 entsprechend der gewünschten Nickbewegung eingestellt. Die tatsächliche Nickbewegung der Plattform 2 kann gemessen und zur Regelung der Nickbewegung verwendet werden. Auf diese Weise kann die bei einem realen Aufprall auftretende Nickbewegung des Versuchsobjekts optimal simuliert werden.
Durch die Verwendung von zwei Aktuatoren 4, 5 kann die Auf- und Abbewegung der Vorderseite des Versuchsobjekts unabhängig von der Auf- und Abbewegung von dessen Hinterseite eingestellt werden. Durch den Schwenkhebel 3 mit den versetzt angeordneten Schwenkachsen 1, 2 können die beim Crash-Versuch auftretenden Beschleunigungskräfte vom Schlitten 1 auf die zusätzliche Plattform 2 übertragen werden. Die Umlenkhebel 8, 9 ermöglichen die Anordnung der Aktuatoren 4, 5 in Längsrichtung des Schlittens. Die bei der Beschleunigung des Schlittens 1 auftretenden Kräfte können dadurch gut aufgenommen werden.

1: Schlitten
2: Plattform
3: Schwenkhebel
4: Aktuator
5: Aktuator
6: Schubstange
7: Bremseinrichtung
8: Umlenkhebel
9: Umlenkhebel
10: Hebel
11: Stange
I: Schwenkachse
II: Schwenkachse
III: Bewegungsrichtung von I
IV: Schwenkachse
V: Höhenrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1188039 B1 [0003, 0009]

Claims

Verfahren zur Durchführung von Crash-Schlitten-Versuchen, insbesondere zur Simulierung des Aufpralls eines Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis, bei welchem die Verzögerungskräfte eines realen Aufpralls simuliert werden, indem ein Crash-Schlitten entsprechend der realen Verzögerungskurve beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Nickbewegung beim Aufprall simuliert wird, indem das Versuchsobjekt in Höhenrichtung bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versuchsobjekt vorne und/oder hinten bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versuchsobjekt angehoben und/oder abgesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Versuchsobjekts vorne und die Bewegung des Versuchsobjekts hinten unabhängig voneinander gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Versuchs auf das Versuchsobjekt eine Beschleunigungskraft in Nickrichtung ausgeübt wird, die größer ist als die zur Beschleunigung entsprechend der realen Nickbewegung jeweils nötige Kraft, und dass zur Erzielung der gewünschten Nickbewegung eine der Beschleunigung entgegenwirkende Bremskraft aufgebracht wird, die so groß ist, dass die resultierende Kraft zu der gewünschten Nickbewegung führt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft in Abhängigkeit von der gemessenen realen Nickbewegung geregelt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Schlitten (1), auf welchem das Versuchsobjekt befestigbar ist, und Mitteln zum Beschleunigen des Schlittens (1) entsprechend der realen Verzögerungskurve, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schlitten (1) zusätzlich Mittel (4, 5) vorhanden sind, durch welche das Versuchsobjekt in Höhenrichtung bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Versuchsobjekt vorne und/oder hinten in der Höhe bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Versuchsobjekt heb- und/oder senkbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Versuchsobjekts vorne und hinten unabhängig voneinander steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bewegung des Versuchsobjekts gegenüber dem Schlitten (1) auf dem Schlitten (1) angebrachte Aktuatoren (4, 5) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren (4, 5) auf Umlenkhebel (8, 9) wirken, über welche eine Bewegung in Längsrichtung (III) des Schlittens (1) in eine Be wegung in Höhenrichtung (V) umgesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) für die vordere Hub-/Senkbewegung hinten am Schlitten (1) abgestützt ist und der Aktuator für die hintere Hub-/Senkbewegung vorne am Schlitten (1).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren (4, 5) jeweils auf eine in der Länge verstellbare Stange (11) wirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren (4, 5) jeweils eine Druckkammer aufweisen, deren Volumen durch einen Kolben begrenzt wird, der über eine Schubstange (6) auf das Versuchsobjekt wirkt, sowie einen Kompressor zur Erzeugung des notwendigen Druckes in der Druckkammer und eine auf das Versuchsobjekt oder die Schubstange (6) wirkende Bremseinrichtung (7).
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, durch welche die Bremskraft in Abhängigkeit von der gemessenen realen Nickbewegung regelbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schlitten (1) eine zusätzliche Plattform (2) befestigt ist, die gegenüber dem Schlitten (1) in der Höhe verstellbar ist und auf der das Versuchsobjekt befestigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (2) mit dem Schlitten (1) über einen Schwenkhebel (3) verbunden ist, der sowohl am Schlitten (1) als auch an der Plattform (2) über zueinander in Längsrichtung (III) des Schlittens versetzte, horizontale Querachsen (I, II) verschwenkbar gelagert ist.