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Die
Erfindung betrifft eine Versuchseinrichtung für Crashversuche von Kraftwagen.
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Im
Entwicklungsprozess von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen,
sind eine Vielzahl von Abstimmungen beispielsweise der Rückhaltesysteme
innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs vorzunehmen. Dies geschieht
heute unter anderem mit Hilfe von so genannten Schlittenkarosserien,
in welche die entsprechenden Bauteile, Komponenten oder dergleichen
beispielsweise der Rückhaltesysteme
eingebaut werden. Derartige Bauteile, Komponenten oder dergleichen
sind beispielsweise die Fahrzeugsitze, Kopf- und Seitenschutz, Airbags, Gurtsysteme,
Gurtstraffer, Lenkungsanlagen und dergleichen.
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Die
Problematik besteht in diesem Fall darin, dass erst nach Vorhandensein
einer Fahrzeugkarosserie beziehungsweise Schlittenkarosserie derartige Abstimmungen
der Rückhaltesysteme
beziehungsweise Verifikationen und Falsifikationen der errechneten
Simulationen erfolgen können.
Abgesehen davon, dass solche Crashversuche somit erst relativspät im Entwicklungs-
und Entstehungsprozesses eines neuen Kraftwagens vorgenommen werden können, sind
somit hohe Kosten erforderlich, um die aufwändig zu fertigenden Schlittenkarosserien
bereitzustellen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Versuchseinrichtung
sowie ein Verfahren zur Durchführung
von Crashversuchen zu schaffen, mittels welchen Bauteile, Komponenten
oder dergleichen von verschiedensten Systemen frühzeitig und kostengünstig im
Entstehungsprozess eines Kraftwagens erprobt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Versuchseinrichtung sowie ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 beziehungsweise
4 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der
Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Damit
verschiedene Bauteile, Komponenten oder dergleichen von Fahrzeugsystemen
wie beispielsweise von Rückhaltesystemen
besonders früh und
kostengünstig
im Entstehungsprozess eines neuen Kraftwagens erprobt werden können, ist
bei der erfindungsgemäßen Versuchseinrichtung
eine Plattform mit einem Aufbau vorgesehen, durch welche Teilbereiche
der Fahrgastzelle des Kraftwagens nachgebildet sind und welche eine
Mehrzahl von Haltevorrichtungen aufweisen, an welchen Bauteile, Komponenten
oder dergleichen in Abhängigkeit
des jeweils zu untersuchenden Kraftwagens variabel anzuordnen sind.
Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine Plattform
mit einem Aufbau als Crash-Schlitten-Karosserie zu nutzen, welche baukastenartig
ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Haltevorrichtungen aufweist,
an welchen Bauteile, Komponenten oder dergleichen in Abhängigkeit
des zu untersuchenden Kraftwagens anzuordnen sind. Mit anderen Worten
kann durch die Versuchseinrichtung eine Kraftwagenkarosserie zumindest
in einem Teilbereich der Fahrgastzelle nachgebildet werden, um innerhalb
dieser Plattform mit Aufbau entsprechende Bauteile, Komponenten
oder dergleichen zu befestigen. Die Bauteile, Komponenten oder dergleichen
werden dabei beispielsweise in Abhängigkeit des Maßkonzeptes
des zu untersuchenden Kraftwagens angeordnet, das heißt in jeweiligen
Abständen und
Positionen, wie diese nachfolgend auch im Kraftwagen angeordnet
sind. Derartige Bauteile, Komponenten oder dergleichen können dabei
nicht nur Teile der Kraftwagenkarosserie beziehungsweise der Fahrgastzelle
selbst (Cockpitquerträger,
Türsäulen oder
dergleichen) sein, sondern auch andere Ausstattungsteile, welche üblicherweise
im Fahrzeuginnenraum angeordnet sind. Derartige Bauteile können beispielsweise
Fahrzeugsitze, eine Instrumententafel, Lenkungsteile, Kopf- und
Seitenschutzairbags, Gurtsysteme inklusive Gurtstraffern oder andere Bauteile
sein.
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Damit
die Bauteile, Komponenten oder dergleichen in Abhängigkeit
beziehungsweise in demjenigen Abstand zueinander angeordnet werden
können,
welcher später
in dem jeweils zugeordneten Kraftwagen vorherrscht, sind die Haltevorrichtungen entsprechend
so ausgebildet, dass eine Anpassung an die Größenverhältnisse innerhalb des jeweiligen Personenkraftwagens
möglich
ist. Dies kann in erster Linie durch jeweiligen Haltevorrichtungen
geschaffen werden, welche rasterförmige Befestigungsaufnahmen
aufweisen, so dass die unterschiedlichen Bauteile, Komponenten oder
dergleichen in jeweiligen Positionen innerhalb der Versuchseinrichtung
angeordnet werden können.
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Aufgrund
dieser Ausgestaltung der Plattform sowie von deren Aufbau kann praktisch
jedes Fahrzeug hinsichtlich der beispielsweise crashrelevanten Systeme
und Einrichtungen nachgebildet werden, so dass diese Plattform reale
Crashversuche ermöglicht.
Im Einzelnen bedeutet dies insbesondere, dass die exakte räumliche
Ausrichtung beispielsweise der Sitze, der Airbags, der Türsäulen, des
Seitenschutzes sowie der vorgesehenen Gurtsysteme zueinander in
beliebiger beziehungsweise spezifischer Weise möglich ist.
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Darüber hinaus
bietet die Versuchseinrichtung die Möglichkeit, kostengünstig Crashversuche für Neufahrzeuge
real nachzustellen, um insbesondere Sicherheitsbauteile und -komponenten
zu prüfen,
um hierdurch deren Idealausrichtung zueinander zu finden beziehungsweise
aufeinander abzustimmen.
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Die
vorstehend im Zusammenhang mit der Versuchseinrichtung beschriebenen
Vorteile gelten natürlich
in ebensolcher Weise für
das Verfahren gemäß Patentanspruch
4.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
schematische Perspektivansicht auf eine Versuchseinrichtung für Crashversuche
von Kraftwagen mit einer Plattform und mit einem Aufbau, durch welche
zumindest Teilbereiche der Fahrgastzelle des Kraftwagens nachgebildet
sind und welche eine Mehrzahl von Haltevorrichtungen aufweisen,
an welchen Bauteile, Komponenten oder dergleichen in Abhängigkeit
des jeweils zu untersuchenden Kraftwagens variabel anzuordnen sind;
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2 eine
schematische Seitenansicht auf die Versuchseinrichtung mit der Plattform
und dem Aufbau gemäß 1,
wobei insbesondere eine Lenkung, eine Pedalerie und eine Sitzanlage
eines Kraftwagens in Abhängigkeit
des jeweils zu untersuchenden Fahrzeugs variabel innerhalb der Versuchseinrichtung
angeordnet sind; und in
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3 eine
schematische und ausschnittsweise Perspektivansicht auf die Versuchseinrichtung gemäß den 1 und 2,
wobei insbesondere die Plattform und ein Teil des Aufbaus der Versuchseinrichtung
dargestellt sind.
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In
den 1 bis 3 ist in einer schematischen
Perspektivansicht (1), einer schematischen Seitenansicht
(2) sowie einer ausschnittsweisen Perspektivansicht
(3) eine Versuchseinrichtung für Crashversuche von Personenkraftwagen dargestellt.
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Wie
insbesondere aus 1 und 3 erkennbar
ist, umfasst die Versuchseinrichtung eine Plattform 10,
welche aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Trägerelementen 12 besteht.
Die Trägerelemente 12 sind
dabei baukastenartig miteinander zusammengefügt, beispielsweise über Schraubverbindungen,
und zwar beispielsweise an Knotenstellen beziehungsweise Knotenblechen 14.
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Zudem
umfasst die Plattform 10 einen Aufbau 16, welcher
ebenfalls eine Mehrzahl von Trägerelementen 18 umfasst.
Auch die Trägerelemente 18 sind
beispielsweise miteinander verschraubt. Zudem sind die Trägerelemente 18 des
Aufbaus 16 mit den korrespondierenden Trägerelementen 12 der
Plattform 10 verschraubt.
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Wie
nun insbesondere aus der 1 und der 3 erkennbar
ist, umfasst die Versuchseinrichtung eine Mehrzahl von Haltevorrichtungen 20,
welche beispielsweise rasterförmige
Befestigungsaufnahmen 22 in Form von Lochblechen 24 aufweisen.
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Die
die Haltevorrichtungen 20 bildenden Lochbleche 24 sind
dabei vorliegend mit den Trägerelementen 12 der
Plattform 10 beziehungsweise den Trägerelementen 18 des
Aufbaus 16 verschraubt.
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Die
jeweiligen Haltevorrichtungen 20 beziehungsweise Befestigungsaufnahmen 22 (Lochbleche 24)
dienen – wie
aus den Figuren erkennbar ist – zur Halterung
beziehungsweise Befestigung einer Vielzahl von Bauteilen, Komponenten
oder dergleichen. Eines der jeweiligen Bauteile ist zum Beispiel
ein Fahrersitz 26 beziehungsweise ein Beifahrersitz 28, welche
anhand der Befestigungsaufnahmen 22 beziehungsweise der
Lochbleche 24 so an der Plattform 10 befestigt
sind, wie diese auch im späteren Kraftwagen
beziehungsweise in dessen Fahrgastzelle 30 angeordnet sind.
Mit anderen Worten wird durch die Versuchseinrichtung beziehungsweise
die Plattform 10 und den Aufbau 16 die Fahrgastzelle 30 eines
spezifischen Kraftwagens simuliert, innerhalb welchem – bevorzugt
in Originalabständen
zueinander – die
jeweiligen Bauteile angeordnet sind.
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Neben
den Fahrzeugsitzen 28, 30 ist innerhalb der Fahrgastzelle 30 der
Versuchseinrichtung eine Pedalanlage 32, eine Instrumententafel 34 und eine
Lenkung 36 erkennbar. Die Instrumententafel 34 und
die Lenkung 36 sind dabei beispielsweise über zugehörige Ständer 38 an
der Plattform 10 befestigt, und zwar wiederum über entsprechende
Lochbleche 24 beziehungsweise Befestigungsaufnahmen 22 von zugehörigen Haltevorrichtungen 20.
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Insbesondere
auf Höhe
des Aufbaus 16 sind vorliegend Kopf- und Seitenschutzairbags 40 positioniert.
Zudem ist an dem die Fahrgastzelle 30 simulierenden Aufbau 16 eine
Gurteinrichtung 42 beispielsweise mit einem zugehörigen Gurtstraffer
vorgesehen.
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Insgesamt
ist somit innerhalb der durch die Versuchseinrichtung gebildeten
Fahrgastzelle 30 eine Vielzahl von Bauteilen, Komponenten
oder dergleichen angeordnet, und zwar – bedingt durch die variabel
einsetzbaren Haltevorrichtungen 20 in einer dementsprechenden
Beabstandung und Anordnung zueinander, wie diese später im reellen
Fahrzeug gewählt
ist.
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Dabei
ist an dieser Stelle anzumerken, dass sowohl die Plattform 10 wie
auch deren Aufbau 16 ebenfalls baukastenartig frei konfigurierbar
sind. So kann beispielsweise die Gestaltung und Anordnung von Querträgern wie
den Sitzquerträgern
oder die Gestaltung und Anordnung von Türsäulen wie den A-Säulen und
den B-Säulen
zu angepasst werden, wie diese dem späteren realen Fahrzeug entsprechen.
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Insgesamt
ist somit vorliegend eine Versuchseinrichtung geschaffen, bei welcher
entsprechende Bauteile der Versuchseinrichtung beziehungsweise Fahrgastzelle 30 und entsprechende
Bauteile 26, 28, 32, 34, 36, 38, 40, 42 so
angeordnet werden, wie diese im späteren Fahrzeug positioniert
sind. Hierdurch kann insbesondere das Zusammenspiel von Bauteilgruppen
und Systemen – wie
insbesondere von Rückhaltesystemen – erprobt
werden. Dies kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass eine
crashfeste Nachbildung der Fahrzeuggeometrie analog des zuvor erstellten
CAD-Datenmodells vorgenommen wird. Mit anderen Worten werden die
Bauteile, Komponenten oder dergleichen in Abhängigkeit von Messdaten des
Fahrzeugs positioniert. Diese variable Anordnung aller erforderlichen
Bauteile beliebiger Baureihen in einem Baukastensystem wird dadurch vorgenommen,
dass beispielsweise entsprechende Lochbleche 24 genutzt
werden, auf welchen die Bauteile und Komponenten an unterschiedlichen
Positionen arrangiert werden.
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Durch
die so geschaffene Versuchseinrichtung kann insbesondere ein Schlittenversuch
als Crashversuch gefahren werden, um die Rückhaltesysteme in der Gesamtfahrzeugumgebung
abzustimmen. Dies ist somit in einer äußerst frühen Entwicklungsphase möglich, wie
dies bislang im Stand der Technik – unter Verwendung einer Hardware-Fahrzeugkarosserie-
nicht möglich
war. Somit ist es beispielsweise möglich, die Rückhaltesysteme
beim Systemlieferanten mit konkreten Spezifikationen zu bestellen,
welche zuvor anhand der vorliegenden Versuchseinrichtung erprobt
worden sind. Zudem müssen
vorliegend weniger Gesamtfahrzeug-Crashs mit sehr teuren Prototypen
durchgeführt
werden.
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Ein
weiterer Vorteil ist es, dass beim vorliegenden Verfahren zur Durchführung des
Crashversuchs ein Datenbanksystem genutzt werden kann, welches zur
Bauteilverwaltung und Unterstützung beim
Aufbau der Versuchseinrichtung dienen kann. Somit können Systeme
weitaus früher
im Entwicklungsprozess abgestimmt, ausgelegt und erprobt werden,
da sie in einem deutlich früheren
Stadium des Entwicklungsprozesses ein deutlich höherer Reifegrad ergibt, was
den weiteren Entwicklungsablauf zusätzlich verkürzt und verbilligt. Bei diesen
Produkten kann dadurch beispielsweise komplett auf die Anfertigung
von teuren Schlittenkarosserien verzichtet werden.