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Die
Erfindung betrifft eine Crashsimulationsanlage mit einem Simulationsschlitten,
der translatorisch bewegbar geführt ist, und mit mindestens
einer Kamera. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Crashsimulationsverfahren
zum Simulieren von Crashs oder Unfällen von Kraftfahrzeugen
mit einem Simulationsschlitten, der translatorisch bewegbar geführt
ist, und mit mindestens einer Kamera, insbesondere mit einer vorab
beschriebenen Crashsimulationsanlage.
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Aus
dem US-Patent
US 6,651,482
B1 ist eine Anlage zum Messen und/oder Analysieren der Überrolleigenschaften
eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die bekannte Anlage umfasst mehrere
Kameras, die an einem Rahmen befestigt sind, an dem auch ein zu untersuchendes
Kraftfahrzeug angebracht wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Aufnahme- und/oder Aufzeichnungsqualität
von mindestens einer Kamera in der Crashsimulation zu verbessern.
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Die
Aufgabe ist bei einer Crashsimulationsanlage mit einem Simulationsschlitten,
der translatorisch bewegbar geführt ist, und mit mindestens
einer Kamera, dadurch gelöst, dass die Kamera, zumindest
in einem Bewegungsabschnitt, durch ein von der Führung
des Simulationsschlittens unabhängiges Führungssystem
in der gleichen Richtung wie der Simulationsschlitten translatorisch
bewegbar geführt ist. Gemäß einem wesentlichen
Aspekt der Erfindung werden der Simulationsschlitten und die Kamera
in unterschiedlichen Führungssystemen bewegt. Durch das
separate Führungssystem für die Kamera, das vorzugsweise
schwingungs- und spielfrei sowie reibungsarm ausgeführt
ist, kann sichergestellt werden, dass die Kamera nur einen Bewegungsfreiheitsgrad hat,
und zwar in der Bewegungsrichtung des Simulationsschlittens. Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem für
die Kamera einen Kameraschlitten umfasst, der unabhängig
von dem und in der gleichen Richtung wie der Simulationsschlitten
translatorisch bewegbar geführt ist. Der Kameraschlitten
ist parallel zu dem Simulationsschlitten geführt. Die unabhängige
Führung des Kameraschlittens liefert den Vorteil, dass
die Kamera nicht die gleichen Bewegungen und Beschleunigungen mitmachen
muss, die der Simulationsschlitten ausführt. Es reicht
aus, wenn die Kamera mit dem Kameraschlitten nur in einem zu untersuchenden
Bewegungsabschnitt synchron mit dem Simulationsschlitten bewegt
wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten, zumindest in
einem Abschnitt seiner geführten Bewegung, mit dem Simulationsschlitten
gekoppelt ist. Bei der Untersuchung der Auswirkungen von Beschleunigungen
wird ein überwiegender Teil der Führungsstrecke als
Bremsweg für den Simulationsschlitten benutzt. Daher kann
es ausreichend sein, wenn mit der Kamera nur der Bewegungsabschnitt
mit der Beschleunigung des Simulationsschlittens erfasst wird. Demzufolge
reicht es aus, wenn der Kameraschlitten nur in diesem Bewegungsabschnitt
synchron mit dem Simulationsschlitten bewegt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten, zumindest in
einem Abschnitt seiner geführten Bewegung, mechanisch mit
dem Simulationsschlitten gekoppelt ist. Die mechanische Kopplung
hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft
erwiesen. Alternativ oder zusätzlich kann der Kameraschlitten
auch fluidtechnisch oder elektronisch mit dem Simulationsschlitten
gekoppelt werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten, zumindest in
einem Abschnitt seiner geführten Bewegung, durch ein hochsteifes
Gestänge mit dem Simulationsschlitten gekoppelt ist. Das
hochsteife Gestänge dient dazu, einen für die
Aufzeichnungen erforderlichen Abstand zwischen der Kamera und einem
zu untersuchenden Kraftfahrzeug zu überbrücken.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem für
die Kamera eine Kopplungseinrichtung umfasst, durch die der Kameraschlitten
automatisch mit dem Simulationsschlitten gekoppelt wird. Die vorzugsweise
mechanische Kopplung kann zum Beispiel durch einen Kopplungsriegel
betätigt werden, der den Kameraschlitten über
das Gestänge mit dem Simulationsschlitten koppelt, nachdem
der Kameraschlitten an einen definierten Punkt der Führungsbahn
gestellt wurde. Es ist auch möglich, dass der Kameraschlitten von
Anfang an mit dem Simulationsschlitten gekoppelt ist beziehungsweise
wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem für
die Kamera eine Entkopplungseinrichtung umfasst, durch die der Kameraschlitten
automatisch von dem Simulationsschlitten entkoppelt wird, wenn der
Kameraschlitten einen definierten Abschnitt seiner geführten
Bewegung durchfahren hat. Das liefert den Vorteil, dass der Kameraschlitten
nicht über den kompletten Bremsweg des Simulationsschlittens
synchron mit diesem bewegt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung eine
Kurvenbahn umfasst, an der ein Entkopplungsriegel entlang geführt
ist. Sobald der Entkopplungsriegel einen definierten Entkopplungspunkt
an der Kurvenbahn erreicht, wird der Kameraschlitten automatisch
von dem Simulationsschlitten entkoppelt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem für
die Kamera eine Bremseinrichtung umfasst. Die Bremseinrichtung für
die Kamera ist unabhängig von einer Bremseinrichtung für
den Simulationsschlitten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem für
die Kamera eine Dämpfungseinrichtung umfasst. Die Dämpfungseinrichtung
für die Kamera ist unabhängig von einer Dämpfungseinrichtung
für den Simulationsschlitten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Simulationsschlitten eine deutlich
größere Masse aufweist als der Kameraschlitten.
Der Kameraschlitten kann, da er nur das relativ geringe Gewicht
der Kamera trägt, deutlich leichter ausgeführt
werden als der Simulationsschlitten, mit dem gegebenenfalls ein
komplettes Kraftfahrzeug bewegt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Crashsimulationsanlage
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungssystem mehrere Kameraschlitten
umfasst, die unabhängig von dem und in der gleichen Richtung
wie der Simulationsschlitten translatorisch bewegbar geführt
sind. Vorzugsweise sind zwei Kameras seitlich von dem Simulationsschlitten
parallel zu diesem geführt. Eine dritte Kamera ist vorzugsweise
oberhalb des Simulationsschlittens parallel zu diesem geführt.
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Bei
einem Crashsimulationsverfahren zum Simulieren von Crashs oder Unfällen
von Kraftfahrzeugen mit einem Simulationsschlitten, der translatorisch
bewegbar geführt ist, und mit mindestens einer Kamera,
insbesondere mit einer vorab beschriebenen Crashsimulationsanlage,
ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die
Kamera, zumindest in einem Bewegungsabschnitt, durch ein von der
Führung des Simulationsschlittens unabhängiges Führungssystem
in der gleichen Richtung wie der Simulationsschlitten translatorisch
bewegbar geführt wird. Mit dem vorab und im Folgenden beschriebenen
Crashsimulationsverfahren werden die gleichen Vorteile wie mit der
vorab beschriebenen Crashsimulationsanlage erzielt. Um Wiederholungen
zu vermeiden, wird auf die vorstehende allgemeine Beschreibung der
Crashsimulationsanlage verwiesen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Crashsimulationsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kameraschlitten für
die Kamera unabhängig von dem und in der gleichen Richtung wie
der Simulationsschlitten translatorisch bewegbar geführt
wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Crashsimulationsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten, zumindest in
einem Abschnitt seiner geführten Bewegung, mit dem Simulationsschlitten
gekoppelt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Crashsimulationsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten, zumindest in
einem Abschnitt seiner geführten Bewegung, mechanisch mit
dem Simulationsschlitten gekoppelt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Crashsimulationsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten für
die Kamera durch eine Kopplungseinrichtung automatisch mit dem Simulationsschlitten
gekoppelt wird. Der Kameraschlitten wird regelmäßig
zu Beginn einer Simulation mit dem Simulationsschlitten gekoppelt
werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Crashsimulationsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten durch eine Entkopplungseinrichtung
automatisch von dem Simulationsschlitten entkoppelt wird, wenn der
Kameraschlitten einen definierten Abschnitt seiner geführten
Bewegung durchfahren hat.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Crashsimulationsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Entkopplungsriegel der Entkopplungseinrichtung
an einer Kurvenbahn entlang geführt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Crashsimulationsverfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kameraschlitten nach dem Entkoppeln
abgebremst wird. Das Abbremsen des Kameraschlittens erfolgt unabhängig
von dem Abbremsen des Simulationsschlittens.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben
sind. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Crashsimulationsanlage in der
Vorderansicht und
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2 eine
vereinfachte Darstellung der Crashsimulationsanlage aus 1 in
der Draufsicht.
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In
den 1 und 2 ist eine Crashsimulationsanlage 1 in
verschiedenen Ansichten dargestellt. Mit der Crashsimulationsanlage 1 können Fahrzeugsicherheitsversuche
durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe eines
Simulationsschlittens 4 ein Aufprall simuliert, indem eine
Fahrzeugkarosserie mit Dummies auf dem Simulationsschlitten 4 einer
Beschleunigung unterzogen wird, wie sie bei einem realen Blockaufprall
auftritt. Wegen seiner Beschleunigung wird der Simulationsschlitten 4 auch
als Beschleunigungsschlitten bezeichnet. Analog wird die Crashsimulationsanlage 1 auch
als Beschleunigungsanlage bezeichnet. Es gibt auch so genannte Verzögerungsanlagen
mit Verzögerungsschlitten.
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Die
zu beobachtenden und zu analysierenden Bewegungen laufen in etwa
einer Zehntelsekunde ab. Da das menschliche Auge in dieser kurzen Zeit
Vorgänge nicht detailliert erfassen und erkennen kann,
werden Kameras, vorzugsweise Hochgeschwindigkeitskameras, eingesetzt,
die den zu untersuchenden Vorgang im Allgemeinen in Millisekunden auflösen.
Bei herkömmlichen Crashsimulationsanlagen werden die Kameras
zusammen mit dem Simulationsschlitten bewegt beziehungsweise geschossen.
Wenn die Kameras mit Hilfe von Auslegern an dem Simulationsschlitten
befestigt sind, kann es passieren, dass sich die Beschleunigungskraft über
die Ausleger negativ auf die Aufzeichnungsqualität der Kameras
auswirkt.
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Der
Simulationsschlitten 4 ist, zum Beispiel mit Hilfe von
Führungsschienen 5, 6 und einer Beschleunigungseinrichtung 8,
translatorisch bewegbar geführt. Die Bewegungsrichtung
des Simulationsschlittens 4 ist in 2 durch
einen Pfeil 34 angedeutet. In 1 erfolgt
die Bewegung des Simulationsschlittens 4 senkrecht zur
Zeichenebene. Auf dem Simulationsschlitten 4 ist eine Kraftfahrzeugkarosserie 10 angedeutet,
die bei der Crashsimulation über den Simulationsschlitten 4 zunächst
beschleunigt und dann abgebremst wird. Interessierende Veränderungen
an der Kraftfahrzeugkarosserie 10 werden mit Hilfe von
drei Kameras 11, 12, 13 erfasst, die
in Abständen von jeweils ein bis zwei Metern von der Kraftfahrzeugkarosserie 10 seitlich
und oberhalb von diesem angeordnet sind. Die Abstände zwischen
den Kameras 11 bis 13 und der Kraftfahrzeugkarosserie 10 sind
erforderlich, um den Beobachtungsraum in der Kraftfahrzeugkarosserie
beziehungsweise der Testkarosserie 10 scharf abbilden zu
können.
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Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die Kameras 11 bis 13 in
unterschiedlichen Führungssystemen durch separate Kameraschlitten 21, 22, 23 geführt.
Die Kameras 11 bis 13 sind, wie der Simulationsschlitten 4,
auf einem massiven, stabilen, schwingungsfreien Gestell montiert, das
circa 1,5 bis 1,8 Meter neben der Schlittenbahn des Simulationsschlittens 4 beziehungsweise
oberhalb von diesem aufgestellt beziehungsweise aufgehängt
ist.
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Die
Bewegungsbahn des Simulationsschlittens 4 hat eine Strecke
von insgesamt circa 30 Metern, wobei das zu beobachtende Ereignis
auf den ersten drei Metern stattfindet. Der restliche Weg ist reiner
Bremsweg für den Simulationsschlitten 4 mit der
Karosserie 10. Der Bremsvorgang des Simulationsschlittens 4 darf
nicht zu scharf ausgeführt werden, damit ein unerwünschtes
Verrutschen der Dummies beziehungsweise des Versuchsaufbaus verhindert
wird.
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Die
Kameraschlitten 21 bis 23 sind jeweils in einer
separaten Kameraführung 25, 26, 27 unabhängig
von dem Simulationsschlitten 4 geführt. Die Führungen 25, 26, 27 sind
vorzugsweise schwingungs- und spielfrei sowie reibungsarm ausgelegt.
Durch die separaten Kameraführungen 25 bis 27 ist
sichergestellt, dass die Kameras 11 bis 13 mit
den Kameraschlitten 21 bis 23 jeweils nur einen
Bewegungsfreiheitsgrad in Bewegungsrichtung des Simulationsschlittens 4 haben.
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Über
Gestänge 28, 29, 30 sind die
Kameraschlitten 21 bis 23 einzeln mit dem Simulationsschlitten 4 koppelbar.
Durch eine zeitweise Kopplung der Kameraschlitten 21 bis 23 mit
dem Simulationsschlitten 4 kann auf einfache Art und Weise
sichergestellt werden, dass die Kameras 11 bis 13 in
dem zu untersuchenden Bewegungsabschnitt auf ihrer jeweiligen Führung 25 bis 27 zeitlich
und mechanisch synchron zu dem Simulationsschlitten 4 ihre
Bewegung in Schussrichtung ausführen. Die Kameraschlitten 21 bis 23 sind
vorzugsweise zu einem Startzeitpunkt der Bewegung des Simulationsschlittens 4 mit
diesem gekoppelt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kameraschlitten 21 bis 23 beim
Start eines Versuchs die gleiche Beschleunigung wie der Simulationsschlitten 4 erfahren.
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In 2 ist
eine mechanische Kopplungseinrichtung 40 angedeutet, durch
die der Kameraschlitten 21 über das Gestänge 28 mechanisch
mit dem Simulationsschlitten 4 koppelbar ist. Die Antriebsleistung
der Kameraschlitten 21 bis 23 wird dem Simulationsschlitten 4 entnommen. Über
die vorzugsweise hochsteif ausgeführten Gestänge 28 bis 30 wird
die bei der Beschleunigung auftretende Schubkraft von dem Simulationsschlitten 4 auf
die Kameraschlitten 21 bis 23 übertragen.
Die Steifigkeit der Kopplungsgestänge 28 bis 30 ist
für die Qualität der horizontalen Bewegungssynchronität
entscheidend. Die erforderliche Steifigkeit wird vorzugsweise durch
leichte, hochfeste Werkstoffe, zum Beispiel in Compositebauweise,
ermöglicht.
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Die
Kameraführungen 25 bis 27 können
wesentlich kürzer als die Führung des Simulationsschlittens 4 gebaut
werden, da die Kameraschlitten 21 bis 23 mit den
Kameras 11 bis 13 mit der gleichen Beschleunigung
abgebremst werden können, mit der sie beschleunigt werden.
Nach der gemeinsamen Beschleunigungsphase und einer Beobachtungsstrecke
von zum Beispiel zwei Metern können die Kameraschlitten 21 bis 23 mit
Hilfe einer Entkopplungseinrichtung 44 von dem Simulationsschlitten 4 abgekoppelt
werden.
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Das
Abkoppeln kann durch eine sanft ansteigende Kurvenbahn erfolgen,
an der ein Entkopplungsriegel entlang geführt wird. Nach
einer kurzen Sicherheitszone von circa 0,2 Metern sind die Kopplungsgestänge 28 bis 30 und
die zugehörigen Kameraschlitten 21 bis 23 vollständig
von dem Simulationsschlitten 4 entkoppelt und können
mit Hilfe einer Bremseinrichtung 50 unabhängig
von dem Simulationsschlitten 4 abgebremst werden. Gemäß einem weiteren
Aspekt der Erfindung verbleiben die Gestänge 28 bis 30 an
dem Simulationsschlitten 4 und das Koppeln beziehungsweise
Entkoppeln erfolgt zwischen den Gestängen 28 bis 30 und
den zugehörigen Kameraschlitten 21 bis 23.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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