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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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Aus der
DE 195 29 801 C1 ist eine Crashsimulationsanlage mit einem Simulationsschlitten, der translatorisch bewegbar geführt ist, bekannt.
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Die
DE 100 56 325 A1 und
DE 10 2004 050 020 Aloffenbaren Crashsimulationsanlagen mit einem Simulationsschlitten, der translatorisch bewegbar geführt ist und mit einer Kamera.
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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:
- 1 eine erfindungsgemäße Crashsimulationsanlage in der Vorderansicht und
- 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.
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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.
