-
Die
Erfindung betrifft eine Testvorrichtung für ein passives Sicherheitssystem
eines Kraftfahrzeugs, welches in eine Auslöseentscheidung fahrdynamische
Informationen eines aktiven Sicherheitssystems einbezieht. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zum Testen eines passiven Sicherheitssystems
eines Kraftfahrzeugs der oben bezeichneten Art.
-
Untersuchungen
des realen Unfallgeschehens zeigen, dass einem Überschlagunfall eines Kraftfahrzeugs
häufig
ein Schleudervorgang mit seitlichem Rutschen vorausgeht. Bei bisher
eingesetzten Sensorsystemen eines passiven Sicherheitssystems des
Kraftfahrzeugs können
bei solchen Unfällen
besonders bei der Ansteuerung von Curtain Airbags kritische Situationen
auftreten. Curtain Airbags sind Airbags, die sich bei einem Überschlag
des Kraftfahrzeugs in der Regel im Bereich der A- bis C-Säule des Kraftfahrzeugs
zwischen den Fahrzeuginsassen und die Karosserie des Kraftfahrzeugs
entfalten. Für
passive Sicherheitssysteme, wie z. B. den genannten Curtain Airbags,
kann es bei einer verspäteten Überschlagerkennung
zu einer Verringerung der Schutzwirkung kommen. Dies kann dann geschehen, wenn
der Insasse eine sog. Out of Position (OOP)-Ebene zum Zeitpunkt
der Auslösung
des Sicherheitssystems bereits überschritten
hat. Daher spielt der Zeitpunkt der Auslösung in Relation zur lateralen
Insassenverlagerung eine entscheidende Rolle bei der Definition
der spätest
möglichen
Auslösezeiten.
-
Zur
Verbesserung der Schutzwirkung des passiven Sicherheitssystems werden
derer Recheneinheit in jüngster
Zeit auch fahrdynamische Informationen eines aktiven Sicherheitssystems
zur Verfügung
gestellt, welche die Recheneinheit des passiven Sicherheitssystems
in die Auslöseentscheidung einbeziehen kann.
Dazu gehören
beispielsweise eine Wankwinkelrate, Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs
in unterschiedlichen Richtungen, ein Schwimmwinkel oder die Fahrzeuggeschwindigkeit in
Längs-
und Querrichtung. Auf diese Weise ist eine robustere und frühere Erkennung
von Überschlagunfällen möglich.
-
Um
ein derart ausgestaltetes Sicherheitssystem validieren zu können, wird
versucht, eine dem realen Unfallgeschehen entsprechende Testsituation nachzubilden.
Eine bislang verwendete Testvorrichtung 1 zur Überprüfung der
Funktionalität
des passiven Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs ist in 2 dargestellt.
Bei einer derartigen Testvorrichtung 1 ist ein Kraftfahrzeug 2 mit
einem darin implementierten passiven Sicherheitssystem auf einem Schlitten 4 angeordnet.
Der Schlitten 4 wird mit einer definierten Beschleunigung
und/oder Geschwindigkeit in einer Bewegungsrichtung 6 in
Richtung eines Hindernisses 3 bewegt. Bei dem Hindernis 3 kann
es sich um eine Wand, einen Poller, einen Bordstein, einen weichen
Untergrund und dergleichen handeln. Je nach durchzuführendem
Test kann das Hindernis 3 dabei unterschiedlich ausgebildet
sein. Das Kraftfahrzeug 2 ist typischerweise auf dem Schlitten 4 angeordnet,
dass dieses mit seiner Fahrzeuglängsachse 8 senkrecht
zu der Bewegungsrichtung 6 des Schlittens 4 angeordnet
ist.
-
Bei
einer gemäß 2 ausgebildeten
Testvorrichtung ist es möglich,
einen Fahrzeugüberschlag
herbeizuführen
und die Arbeitsweise des passiven Sicherheitssystems zu verifizieren.
Hierzu wird der Schlitten 4 beim Erreichen des Hindernisses 3 abrupt
abgebremst, so dass das Kraftfahrzeug 2 zunächst seitlich
entlang der Oberfläche
des Schlittens 4 gleitet, bis es auf das Hindernis, z.
B. einen Bordstein oder einen weichen Untergrund, aufprallt und hierdurch
in eine Rotationsbewegung um seine Fahrzeuglängsachse 8 versetzt
wird.
-
Bei
einem Standardtest mit der in 2 gezeigten
Testvorrichtung werden ein Schwimmwinkel von 90°, eine Gierrate von 0°/sec und
eine Längsgeschwindigkeit
von 0 km/h zugrunde gelegt. Nachteilig ist der Umstand, dass der
in der Praxis dem Überschlag
häufig
vorausgehende Schleudervorgang in Verbindung mit dem seitlichen
Rutschen nicht im Test abgebildet werden kann. Die Verwendung einer
derartigen Testvorrichtung erlaubt es daher nicht, das passive Sicherheitssystem,
welches in eine Auslöseentscheidung
auch fahrdynamische Informationen eines aktiven Sicherheitssystems
des Kraftfahrzeugs einbezieht, optimal auszulegen.
-
Alternativ
wurde auch vorgeschlagen, ein Fahrmanöver durchzuführen, bei
dem das Kraftfahrzeug durch gezieltes Lenken ins Schleudern gebracht
wird, so dass dieses nach anschließendem seitlichem Rutschvorgang
in einen weichen Untergrund als Hindernis fährt. Nachteilig bei diesem
Test ist der Umstand, dass dieser mit nicht hinreichender Genauigkeit
reproduzierbar durchführbar
ist. Bei diesem Verfahren ist es sehr aufwändig, Parameter, wie z. B.
Geschwindigkeit, Anprallwinkel, Gierrate usw., zu variieren. Hierzu
sind zeitaufwändige
und kostenintensive Vorversuche notwendig.
-
Aus
der
EP 1600756 A1 ist
eine Crashsimulationsanlage bekannt, bei der Drehbewegungen des Fahrzeugs
um eine vertikale achse durch schräge Abstützung hervorgerufen werden.
Der Kollisionssimulator gemäß der
DE 19805512 A1 nutzt
eine Stützenanordnung
zur Simulation einer Nickbewegung beim Aufprall. Bei der
DE 10 2004 029 426
A1 wird das zu prüfende
Fahrzeug auf dem Schlitten über
ein Scharnier bzw. Gelenk befestigt, um Drehbewegungen beim Aufprall
zu ermöglichen.
-
Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Testvorrichtung
und ein Verfahren zum Testen eines passiven Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs
anzugeben, welches in die Auslöseentscheidung
fahrdynamische Informationen eines aktiven Sicherheitssystems des
Kraftfahrzeugs einbezieht. Dabei soll das Testverfahren eine Reproduzierbarkeit
ermöglichen.
-
Diese
Aufgaben werden durch eine Testvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches
11 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Patentansprüchen.
-
Die
Erfindung schafft eine Testvorrichtung für ein passives Sicherheitssystem
eines Kraftfahrzeugs, welches in eine Aus löseentscheidung fahrdynamische
Informationen eines aktiven Sicherheitssystems einbezieht, bei der
ein Hindernis und ein in Richtung des Hindernisses definiert verfahrbarer Schlitten
vorgesehen ist, wobei der Schlitten ein definiert in Rotation versetzbares
Drehgestell umfasst, auf dem das zu testende Kraftfahrzeug anordenbar ist.
-
Durch
das Vorsehen des Drehgestells auf dem Schlitten kann das auf das
Hindernis zu „lenkende” Fahrzeug
in einen simulierten Driftzustand versetzt werden, bevor dieses
auf das Hindernis auftrifft. Hierdurch lässt sich eine bessere Annäherung an
das reale Unfallgeschehen erzielen, bei welchem dem Überschlagunfall
ein Schleudervorgang mit seitlichem Rutschen vorausgeht. Die erfindungsgemäße Testvorrichtung
weist darüber
hinaus den Vorteil auf, dass die Konfiguration einer an sich bekannten
und im Einsatz befindlichen Testvorrichtung nur geringfügig abgeändert werden
braucht. Statt der Verwendung eines einfachen Schlittens wird nunmehr
ein Schlitten mit integriertem Drehgestell verwendet, durch welches
das Kraftfahrzeug in Rotation versetzbar ist, während sich der Schlitten in
Richtung des Hindernisses bewegt. Die Tests des Kraftfahrzeugs können hierdurch
auf kostengünstige
Weise, z. B. in einer Halle, durchgeführt werden, wodurch auch der Test
von Prototypen möglich
ist, welche der Öffentlichkeit
nach Möglichkeit
noch nicht zugänglich
gemacht werden sollen. Darüber
hinaus kann eine beliebige Anzahl an identischen Versuchen durchgeführt werden,
wodurch die Applikation und Validierung des Sicherheitssystems verbessert
werden kann.
-
Der
Schlitten kann z. B. als Trolley oder Rollwagen ausgebildet sein.
-
Um
sicherzustellen, dass das Kraftfahrzeug nach dem Stoppen des Schlittens
ungehindert über den
Schlitten und das Drehgestell rutschen kann, schließt das Drehgestell
oberflächenbündig mit
einer Oberfläche
des Schlittens ab.
-
Um
das seitliche Rutschen des Kraftfahrzeugs auf dem Schlitten bzw.
dem Drehgestell nach dem Stoppen des Schlittens beim Erreichen des
Hindernisses zu gewährleisten,
weisen die Oberfläche des
Drehgestells und die Oberfläche
des Schlittens zweckmäßigerweise
einen geringen Reibwert auf. Zweckmäßigerweise sind die Oberfläche des
Drehgestells und die Oberfläche
des Schlittens aus Polytetrafluorethylen (besser bekannt als Teflon® – eine Marke
der Firma DuPont) gebildet.
-
In
einer konkreten Ausgestaltung ist das Drehgestell als Drehplatte
ausgebildet, auf welcher das Fahrzeug anordenbar ist. Hierdurch
lässt sich eine
konstruktiv besonders einfache und robuste Testvorrichtung bereitstellen.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung ist das Drehgestell derart in Rotation
versetzbar, dass eine Längsachse
des Kraftfahrzeugs im Moment des Anpralls des Schlittens auf das
Hindernis einen Winkel von ungleich 90° zu einer Ebene einnimmt, die
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens steht. Dieser Winkel
ist der Schwimmwinkel, welcher dem Überschlagunfall im realen Unfallgeschehen
meist vorausgeht. Der Schwimmwinkel wird auch als „side slip
angle” bezeichnet.
-
Es
ist ferner eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit
des Drehgestells und/oder zur Steuerung der Beschleunigung und/oder
der Geschwindigkeit des Schlittens vorgesehen. Hierdurch lässt sich
die Reproduzierbarkeit durchzuführender
Tests sicherstellen. Hierzu kann z. B. eine aktive elektrische Steuerung
oder eine passive Steuerung vorgesehen sein, bei welcher die Steuerung
der Rotationsgeschwindigkeit durch eine mechanische Kopplung an
die Längsbewegung
des Schlittens erfolgt.
-
Insbesondere
ist die Steuervorrichtung derart eingerichtet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des
Drehgestells und die Beschleunigung des Schlittens zueinander synchronisiert
sind. Die Synchronisation erfolgt dabei derart, dass ausgehend von
einem Stopp des Schlittens beim Erreichen des Hindernisses ein gewünschter
Winkel der Längsachse des
Kraftfahrzeugs zu der Ebene, die senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Schlittens steht, gegeben ist. Ausgehend von diesem Zustand
werden dann die Bewegungsparameter des Schlittens und des Drehgestells
zurückgerechnet.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung sind einer zentralen Recheneinheit
des passiven Sicherheitssystems des Kraftfahrzeugs die fahrdynamischen
Informationen zumindest teilweise von einer die fahrdynamische Informationen
ermittelnden Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems des Kraftfahrzeugs zuführbar. Zweckmäßigerweise
sind der Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems die fahrdynamischen
Informationen zumindest teilweise durch Simulation vorgegeben. Auf
diese Weise wird sichergestellt, dass die Recheneinheit des zu testenden
passiven Sicherheitssystems des Kraftfahrzeugs sämtliche, funktionsnotwendige
fahrdynamischen Informationen des aktiven Sicherheitssystems erhält, obwohl sich
bei einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung
z. B. die Räder
des Kraftfahrzeugs während
der Durchführung
der Tests nicht drehen. Diese während
des Tests nicht sensorisch ermittelten Größen können im Rahmen einer Simulation
bestimmt und in der Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems
abgespeichert werden, so dass diese dann der Recheneinheit des passiven
Sicherheitssystems zur Verfügung
gestellt werden können.
-
Alternativ
kann vorgesehen sein, dass einer zentralen Recheneinheit des passiven
Sicherheitssystems des Kraftfahrzeugs die fahrdynamischen Informationen
zumindest teilweise durch eine Recheneinheit zuführbar sind, welche von einer
Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems unabhängig ist. Diese
Recheneinheit kann eine Recheneinheit der Testvorrichtung sein,
welche aus Sicht der zentralen Recheneinheit des passiven Sicherheitssystems
die Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems darstellt bzw.
simuliert.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Testvorrichtung werden
als fahrdynamische Informationen insbesondere folgende Größen berücksichtigt:
ein Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs, eine Gierrate um eine Hochachse
des Kraftfahrzeugs, eine Längs- und/oder
Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Drehgeschwindigkeiten der
Fahrzeugräder,
ein Lenkwinkel, eine Längs-
und/oder Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (2). Darüber hinaus
können
weitere Informationen berücksichtigt
werden.
-
Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Testen eines passiven Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs, welches
in eine Auslöseentscheidung
fahrdynamische Informationen eines aktiven Sicherheitssystems einbezieht,
bei dem eine Testvorrichtung mit einem Hindernis und einem in Richtung des
Hindernisses definiert verfahrbaren Schlittens verwendet wird, wobei
ein Drehgestell des Schlittens, auf dem das zu testende Kraftfahrzeug
angeordnet wird, definiert in Rotation versetzt und der Schlitten gleichzeitig
auf das Hindernis zu bewegt wird. Hiermit sind die gleichen Vorteile
verbunden, wie sie vorstehend in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Testvorrichtung
beschrieben wurden.
-
In
einer Ausgestaltung wird das Drehgestell derart in Rotation versetzt,
dass eine Längsachse des
Kraftfahrzeugs im Moment des Anpralls des Schlittens auf das Hindernis
zu einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens einen Winkel
von ungleich 90° einnimmt.
Hierdurch wird, wie bereits erläutert,
ein Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs während einer Schleudersituation
vor dem Überschlag
simuliert.
-
Insbesondere
werden die Rotationsgeschwindigkeiten des Drehgestells und die Beschleunigung
des Schlittens zueinander synchronisiert. Hierdurch wird die Reproduzierbarkeit
des Tests ermöglicht.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung werden einer zentralen Recheneinheit
des passiven Sicherheitssystems des Kraftfahr zeugs die fahrdynamischen
Informationen zumindest teilweise von einer die fahrdynamischen
Informationen ermittelnden Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems
des Kraftfahrzeugs zugeführt.
Darüber
hinaus können der
Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems die fahrdynamischen
Informationen zumindest teilweise durch Simulation vorgegeben werden,
sofern die Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems die entsprechenden
Informationen sensorisch nicht ermitteln kann.
-
Ferner
werden einer zentralen Recheneinheit des passiven Sicherheitssystems
des Kraftfahrzeugs die fahrdynamischen Informationen zumindest teilweise
durch eine Recheneinheit zugeführt,
welche von einer Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems unabhängig ist.
Hierdurch kann vollständig
auf die sensorische Ermittlung von fahrdynamischen Zuständen durch
die Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems verzichtet werden.
Die entsprechenden Informationen, die durch die Recheneinheit des
passiven Sicherheitssystems benötigt
werden, werden von einer Recheneinheit von außerhalb eingespeist, welche
die Recheneinheit des aktiven Sicherheitssystems z. B. simuliert.
Diese simulierende Recheneinheit kann Bestandteil der Testvorrichtung
sein.
-
Als
fahrdynamische Informationen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
folgende Größen berücksichtigt:
ein Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs, eine Gierrate um eine Hochachse des
Kraftfahrzeugs, eine Längs-
und/oder Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Drehgeschwindigkeiten
der Fahrzeugräder,
ein Lenkwinkel, eine Längs-
und/oder Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (2). Darüber hinaus
können
auch weitere Größen berücksichtigt
werden.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung, und
-
2 eine
schematische Darstellung einer Testvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik.
-
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Testvorrichtung 1.
Die Testvorrichtung 1 umfasst ein Hindernis 3.
Das Hindernis 3 kann als Wand, Poller, Sandbank, Bordstein
und dergleichen ausgebildet sein. Beabstandet zu dem Hindernis 3 ist
ein Schlitten 4 angeordnet, welcher sich in Bewegungsrichtung 6 auf
das Hindernis 3 zu bewegen kann. Dabei nimmt die Bewegungsrichtung 6 vorzugsweise
einen rechten Winkel zu einer Ebene 9 des Hindernisses 3 an. Der
Schlitten 4 ist mit einem Drehgestell 5 in Form
einer Drehplatte versehen, auf welchem ein zu testendes Kraftfahrzeug
mittig angeordnet ist. Die Fahrzeuglängsachse des auf dem Schlitten 4 angeordneten
Kraftfahrzeugs 2 ist mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet.
-
Das
Drehgestell 5 kann unabhängig oder synchronisiert zu
der Bewegung des Schlittens 4 in Rotation versetzt werden.
Die Rotationsrichtung des Drehgestells ist mit 7 gekennzeichnet.
Hierzu kann der Schlitten 4 beispielsweise mit einem Motor
ausgestattet sein, welcher das Drehgestell 5 in definierter
Weise in Rotation versetzen kann. Der Antrieb des Drehgestells 5 kann
alternativ hydraulisch erfolgen. Die Drehbewegung des Drehgestells 5 kann
dabei gekoppelt sein mit der Linearbewegung des Schlittens 4 oder
auch unabhängig
davon.
-
Im
Moment des Anpralls des Schlittens 4 an dem Hindernis 3 (was
auch durch ein abruptes Stoppen des Schlittens 4 unmittelbar
vor dem Hindernis 3 bewirkt werden kann) weist das Kraftfahrzeug
einen Winkel 10 zwischen einer Längsachse 8' des Kraftfahrzeugs
und der senkrechten Ebene zur Bewegungsrichtung 6 des Schlittens 4 auf.
Um eine Anzahl an gleich ablaufenden Tests bereitstellen zu können, können die
Rotation des Drehgestells 5 und die Bewegung des Schlittens 4 in
einer definierten Weise zueinander synchronisiert sein.
-
Durch
den Aufprall des Schlittens 4 auf das Hindernis 3 bzw.
das Stoppen der Bewegung des Schlittens 4 beim Erreichen
des Hindernisses 3 gleitet das Kraftfahrzeug 2 zunächst auf
der Oberfläche des
Drehgestells 5 bzw. des Schlittens 4 entlang,
bis dieses in Kontakt mit dem Hindernis 3 gerät bzw. auf dieses
aufprallt. Aufgrund der gleichzeitigen Rotations- und Linearbewegung
des Kraftfahrzeugs 2 ergibt sich dabei eine an ein reales
Unfallgeschehen angenäherte
Bewegung des Kraftfahrzeugs 2 im Moment der Kollision mit
dem Hindernis 3. Um das Gleiten des Kraftfahrzeugs 2 auf
der Oberfläche
des Drehgestells 5 und des Schlittens 4 zu ermöglichen, weist
diese einen möglichst
geringen Reibwert auf. Dies kann beispielsweise durch eine Beschichtung der
jeweiligen Oberflächen
mit Teflon bewirkt sein.
-
Bei
einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung
weist das Kraftfahrzeug 2 beim Aufprall auf das Hindernis 3 nicht
nur eine definierte Lineargeschwindigkeit auf, sondern ebenso eine
definierte Gierrate, welche mit der Winkelgeschwindigkeit im Moment des
Anpralls des Schlittens an das Hindernis 3 korrespondiert.
Der Winkel der Rotation des Drehgestells 5 im Moment des
Aufpralls korrespondiert dabei mit dem Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs 2,
welcher die lineare Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in eine laterale
und eine longitudinale Komponente aufteilt.
-
Die
für ein
passives Sicherheitssystem des Kraftfahrzeugs notwendigen fahrdynamischen
Komponenten können
entweder sensorisch von einer Recheneinheit eines aktiven Sicherheitssystems
des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Da im Gegensatz zu einem
realen Unfall jedoch beispielsweise Raddrehgeschwindigkeiten nicht
zur Verfügung
stehen, können
diese alternativ durch Simulation in die Recheneinheit des passiven
Sicherheitssystems eingespeist werden. Ebenso können sämtliche für die Funktion des passiven
Sicherheitssystems notwendigen Parameter „offline” durch Simulation bereitgehalten
werden.
-
Die
erfindungsgemäße Testvorrichtung
erlaubt es, Bedingungen eines Überschlagunfalls
bereitzustellen, welche dem realen Unfallgeschehen weitestgehend
entsprechen, bei dem einem Überschlagunfall
ein Schleudervorgang mit seitlichem Rutschen vorausgeht. Dabei können der
Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs, d. h. das Verhältnis von lateraler und longitudinaler
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, und seine Gierrate unabhängig voneinander
definiert werden.
-
Die
Testvorrichtung weist aufgrund einer Reproduzierbarkeit der Tests
Vorteile gegenüber
einem gelenkten Schleudermanöver
auf, bei dem eine Reproduzierbarkeit nur schwer zu gewährleisten
ist. Darüber
hinaus sind die Kosten für
die Durchführung des
Tests erheblich geringer. Existierende Testvorrichtungen können mit
geringem monetären
Aufwand auf eine erfindungsgemäße Testvorrichtung
umgerüstet
werden.