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HINTERGRUND
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Ein Fahrzeugüberschlag kann zum Zwecke des Testens von Komponenten des Fahrzeugs, wie Sitzbefestigungen, Sitzkomponenten, Sitzgurte usw., simuliert werden. Bei solchen Tests kann das Fahrzeug, oder ein Teil des Fahrzeugs, wie etwa die Rohkarosserie, in einen Käfig platziert werden, und der Käfig kann gekippt werden, um einen Überschlag zu simulieren. Insbesondere kann der Käfig auf einer bewegbaren Plattform platziert werden, die entlang einer Schiene bewegt wird. Bremsen werden betätigt, um die Plattform abrupt zu stoppen, woraufhin der Käfig von der Plattform kippt und weiter kippt, um einen Fahrzeugüberschlag zu simulieren. Solche Tests können als Überschlagkomponententests bezeichnet werden.
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Der Käfig gestattet die Simulation des Fahrzeugüberschlags, wobei eine Beschädigung des Äußeren des Fahrzeugs während der Simulation verhindert wird. Da das Äußere des Fahrzeugs während der Simulation des Fahrzeugüberschlags nicht beschädigt wird, kann das Äußere des Fahrzeugs, z. B. die Rohkarosserie, in wiederholten Fahrzeugüberschlagsimulationen wiederverwendet werden.
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Während eines durch Unfall verursachten Fahrzeugüberschlags können sich allerdings Teile des Äußeren des Fahrzeugs verformen. Da der Käfig das Äußere des Fahrzeugs während der Fahrzeugüberschlagsimulation schützt, simuliert die Überschlagsimulation im Käfig nicht diese Verformung des Äußeren. Beispielsweise kann sich die B-Säule des Fahrzeugs, die einen D-Ring eines vorderen Sitzgurts hält, während eines zufälligen Überschlags verformen. Diese Verformung der B-Säule während des Überschlags bewegt den D-Ring des vorderen Sitzgurts. Daher wird dieser Aspekt des Betriebs des vorderen Sitzgurts während der Überschlagsimulation im Käfig nicht beschrieben.
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Es bleibt eine Möglichkeit, eine Fahrzeugüberschlagsimulation durchzuführen, die das Äußere des Fahrzeugs nicht beschädigt, sodass das Fahrzeug während wiederholter Simulationen wiederverwendet werden kann, wobei auch die von einer B-Säule während eines Fahrzeugüberschlags resultierende Bewegung des D-Rings des Sitzgurts simuliert wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Käfigs und eines Fahrzeugs zum Simulieren eines Fahrzeugüberschlags.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs in dem Käfig mit einer Testbefestigung in einer eingefahrenen Position.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Käfigs und eines Fahrzeugs während eines simulierten Fahrzeugüberschlags.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeugs in dem Käfig während des Fahrzeugüberschlags, einschließlich der Testbefestigung in einer ausgefahrenen Position.
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5 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Testbefestigung.
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6 ist eine seitliche Ansicht der Testbefestigung mit einem Kolben zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position.
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7 ist eine weitere seitliche Ansicht der Testbefestigung mit dem Kolben in der eingefahrenen Position.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Figuren, wobei gleiche Nummern in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, wird eine Fahrzeugüberschlagtestvorrichtung 10 in den 1–4 gezeigt. Die Testvorrichtung 10 umfasst einen Käfig 12 zum Halten eines Fahrzeugs 14 und eine Testbefestigung 16 zum Montieren am Fahrzeug 14. Wie nachfolgend dargelegt wird, kann der Käfig 12 gekippt werden, während das Fahrzeug 14 in dem Käfig 12 angeordnet ist, um einen Fahrzeugüberschlag zu simulieren. Der Käfig 12 simuliert den Fahrzeugüberschlag und verhindert eine Beschädigung des Äußeren des Fahrzeugs 14 während der Simulation. Da das Äußere des Fahrzeugs 14 während der Simulation des Fahrzeugüberschlags nicht beschädigt wird, kann das Fahrzeug 14 in wiederholten Fahrzeugüberschlagsimulationen wiederverwendet werden.
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Weiterhin Bezug nehmend auf 1–4 hält die Testbefestigung 16 einen D-Ring 18 eines vorderen Sitzgurts 20 benachbart einer Säule 22 des Fahrzeugs. Die Testbefestigung 16 bewegt den D-Ring 18 während der Fahrzeugüberschlagsimulation im Käfig 12, um eine Verformung der Säule 22 während eines Fahrzeugüberschlags zu simulieren, wie nachfolgend noch dargelegt wird. Wie ebenfalls nachfolgend dargelegt wird, kann die Testbefestigung 16 eingestellt werden, um Säulenverformung und zugehörige Bewegung des D-Rings 18 jedes Fahrzeugtyps und jeder Überschlagsimulation zu simulieren.
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Bezug nehmend auf 5–7 umfasst die Testbefestigung 16 ein Rohr 24 und einen gleitbar in dem Rohr 24 angeordneten Kolben 26. Ein Aktuator 28 wird auf dem Rohr 24 gehalten und ist durch das Rohr 24 in Kommunikation mit dem Kolben 26. Eine Sperrvorrichtung 30 ist am Rohr 24 gehalten und greift in den Kolben 26 ein, um die Bewegung des Kolbens 26 in das Rohr 24 zu verhindern.
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Der Kolben 26 ist anfänglich in einer eingefahrenen Position relativ zum Rohr 24, wie am besten in 2 und 7 gezeigt. Während der Fahrzeugüberschlagsimulation wird der Aktuator 28 aktiviert, um den Kolben 26 aus dem Rohr 24 in eine ausgefahrene Position auszufahren, wie in 4 gezeigt. Die Sperrvorrichtung 30 ist dazu ausgelegt, die Bewegung des Kolbens 26 in Richtung der ausgefahrenen Position zu gestatten und die Bewegung des Kolbens 26 in das Rohr 24, d. h. in Richtung der eingefahrenen Position, zu verhindern, um den Fahrzeugüberschlag zu simulieren. Mit anderen Worten hält, nachdem sich der Kolben 26 in die ausgefahrene Position bewegt, die Sperrvorrichtung 30 den Kolben 26 in der ausgefahrenen Position, um die dauerhafte Verformung der Säule 22 während des Fahrzeugüberschlags zu simulieren.
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Bezug nehmend auf 5–7 definiert das Rohr 24 eine Kammer 32, die den Kolben 26 aufnimmt. Die Kammer 32 kann sich entlang einer Achse A erstrecken, und der Kolben 26 kann aus der eingefahrenen Position entlang der Achse A in die ausgefahrene Position ausfahren.
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Das Rohr 24 kann einen oder mehrere Flansche 34 zum Befestigen des Rohrs 24 am Fahrzeug und/oder dem Käfig 12 umfassen. Beispielsweise sind die Flansche 34 mit Gewindemuttern und Schrauben mit dem Fahrzeug 14 verbunden, wie beispielsweise in 2 gezeigt. Alternativ können die Flansche 34 in jeder geeigneten Weise mit dem Fahrzeug und/oder dem Käfig 12 verbunden sein.
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Das Rohr 24 kann aus Metall, wie etwa Stahl, ausgebildet sein. Alternativ kann das Rohr 24 aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein.
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Der Kolben 26 kann dazu ausgelegt sein, relativ zum Rohr 24 in der Kammer 32 aus der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu gleiten. Der Kolben 26 und die Kammer 32 können eine gemeinsame Querschnittsform haben, um das Gleiten des Kolbens 26 in der Kammer 32 zu erleichtern. Beispielsweise haben der Kolben 26 und die Kammer 32 in den Figuren einen rechteckigen Querschnitt. Alternativ können der Kolben 26 und die Kammer 32 jede geeignete Querschnittsform haben, um das Gleiten des Kolbens 26 in der Kammer 32 zu erleichtern.
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Wie oben dargelegt, hält der Kolben 26 den D-Ring 18 des Sitzgurts. Insbesondere kann, Bezug nehmend auf die 5–7, der Kolben 26 eine Befestigungsoberfläche 36 umfassen, und der Kolben 26 kann auf der Befestigungsoberfläche 36 befestigt sein. Der Kolben 26 kann ein Loch 38 in der Befestigungsoberfläche 36 zum Aufnehmen eines mit dem Sitzgurt-D-Ring 18 verbundenen Befestigungsmittels 40 (in 2 und 4 gezeigt) definieren. Das Loch 38 und das Befestigungsmittel 40 können beispielsweise ein Gewinde aufweisen.
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Der Kolben 26 kann eine benachbart zum D-Ring 18 angeordnete Platte 42 umfassen, wie in 2 und 4 gezeigt. Die Platte 42 kann einen Beschleunigungsmesser (nicht gezeigt) zum Messen von Beschleunigung des D-Rings 18 halten, wenn sich der D-Ring 18 aus der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position bewegt.
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Der Kolben 26 kann aus Metall, wie etwa Stahl, ausgebildet sein. Alternativ kann der Kolben 26 aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein.
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Das Rohr 24 kann einen Schlitz 44 definieren, der sich beispielsweise entlang der Achse A erstrecken kann. Ein Anschlagbolzen 46 kann in den Kolben 26 eingreifen, und der Schlitz 44 kann den Anschlagbolzen 46 aufnehmen. Der Anschlagbolzen 46 bewegt sich entlang der Achse A in Richtung eines Endes 48 des Schlitzes 44, wenn sich der Kolben 26 aus der eingefahrenen Position in Richtung der ausgefahrenen Position bewegt. Wenn der Kolben 26 die ausgefahrene Position erreicht, greift der Anschlagbolzen 46 in das Ende 48 des Schlitzes 44 ein, um den Kolben 26 in der ausgefahrenen Position zu stoppen. Wie oben dargelegt und wie nachfolgend beschrieben, greift die Sperrvorrichtung 30 in den Kolben 26 ein, wenn sich der Kolben 26 in der ausgefahrenen Position befindet, um zu verhindern, dass sich der Kolben 26 entlang der Achse A in Richtung der eingefahrenen Position bewegt.
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Weiterhin Bezug nehmend auf die 5–7 definiert der Kolben 26 mehrere Löcher 50 entlang des Schlitzes 44 zum alternativen Aufnehmen des Anschlagbolzens 46. Eines oder mehrere den Anschlagbolzen 46 nicht aufnehmende Löcher können einen Scherstift 80 aufnehmen, wie in 5–6 gezeigt. Wenn der Kolben 26 in der Kammer 32 angeordnet ist, sind die Löcher 50 entlang der Achse A voneinander entfernt. Wenn sich der Kolben 26 in der eingefahrenen Position befindet, können die Löcher 50 durch den Schlitz 44 so freigelegt sein, dass der Anschlagbolzen 46 in eines der Löcher 50 eingreifen kann. Der Anschlagbolzen 46 kann in jedes der Löcher 50 eingreifen, um die Ausfahrlänge des Kolbens 26 im Rohr 24 in der ausgefahrenen Position auszuwählen.
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Die Löcher 50 können sich durch den Kolben 26 erstrecken. In einer solchen Auslegung kann sich der Anschlagbolzen 46 durch eines der Löcher 50 erstrecken und durch ein Befestigungsmittel 52 in dem Loch 50 gehalten werden. Beispielsweise kann der Anschlagbolzen 46 ein Gewinde aufweisen, und er kann eine Mutter zum Befestigen des Anschlagbolzens 46 in dem ausgewählten Loch aufnehmen. Das Befestigungsmittel 52 kann alternativ ein Befestigungsmittel jedes geeigneten Typs sein, z. B. ein Splint, eine Kappe usw.
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Einer oder mehrere Scherstifte 80, in 5–6 gezeigt, können in die Löcher 50 eingreifen. Die Scherstifte 80 können dazu ausgelegt sein, zerbrechbar zu sein, wenn der Aktuator 28 aktiviert wird. Insbesondere können die Scherstifte 80 verwendet werden, um die Bewegung des Kolbens 26 aus der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position fein einzustellen. Beispielsweise können die Scherstifte 80 die Bewegung des Kolbens 26 in Richtung der ausgefahrenen Position auf eine gewünschte Beschleunigung verlangsamen. Die Scherstifte 80 können aus jedem geeigneten Materialtyp, jeder geeigneten Materialgüte und mit jedem geeigneten Durchmesser ausgebildet sein. Beispielsweise können die Scherstifte 80 aus Aluminium, Edelstahl, Stahl usw. ausgebildet sein. Einer oder mehrere Scherstifte 80 mit gleichem/gleicher oder unterschiedlichem/unterschiedlicher Materialtyp, Materialgüte und/oder Durchmesser können in die Löcher 50 eingreifen, um die Bewegung des Kolbens 26 fein einzustellen, wenn der Aktuator 28 aktiviert wird. Zwei Scherstifte 80 sind in 5–6 gezeigt, allerdings versteht es sich, dass jede Anzahl von Scherstiften 80 in jede Anzahl von entsprechenden Löchern 50 eingreifen kann.
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Einer oder mehrere Scherstifte 54 können in das Rohr 24 und den Kolben 26 eingreifen, um den Kolben 26 vorübergehend in der eingefahrenen Position zu halten. Insbesondere Bezug nehmend auf 5 kann das Rohr 24 eines oder mehrere Löcher 56 definieren, und der Kolben 26 kann eines oder mehrere Löcher 58 definieren, die aufeinander ausgerichtet sind, wenn sich der Kolben 26 in der eingefahrenen Position befindet. Der Scherstift 54 kann in die Löcher 56, 58 eingreifen, um den Kolben 26 in der eingefahrenen Position zu halten. 6 zeigt den Kolben 26 zwischen der eingefahrenen Position und der ausgefahrenen Position.
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Der Scherstift 54 ist dazu ausgelegt, zerbrechbar zu sein, wenn der Aktuator 28 aktiviert wird. Daher verhindert der Scherstift 54 die Bewegung des Kolbens 26 relativ zum Rohr 24 vor der Überschlagsimulation, und während der Überschlagsimulation bricht der Aktuator 28 den Scherstift 54 und zwingt den Kolben 26 in Richtung der ausgefahrenen Position. Wie oben dargelegt, stoppt der Anschlagbolzen 46 den Kolben 26 in der ausgefahrenen Position, und die Sperrvorrichtung 30 hält den Kolben 26 in der ausgefahrenen Position.
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Die Anzahl und Position der in das Rohr 24 und den Kolben 26 eingreifenden Scherstifte 54 kann gezielt basierend auf der gewünschten Scherkraft, die zum Brechen der Scherstifte 54 erforderlich sein soll, ausgewählt werden. Beispielsweise definieren der Kolben 26 und das Rohr 24 in der in den Figuren gezeigten Auslegung jeweils ein Paar zusammengehöriger Löcher 56, 58. In Abhängigkeit von den gewünschten Scherkräften kann in dieser Auslegung ein Scherstift 54 in eines der entsprechenden Löcher 56, 58 eingreifen, oder zwei Scherstifte 54 können in beide entsprechende Löcher 56, 58 eingreifen. Die Scherkraft, die erforderlich ist, um die Scherstifte 54 zu brechen, kann auch durch Modifizieren der Dicke und des Materialtyps der Scherstifte 54 modifiziert werden.
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Der Aktuator 28 kann ein Gasgenerator sein. In einer solchen Auslegung kann der Gasgenerator in Kommunikation mit der Kammer 32 sein und kann, bei Aktivierung, unter Druck stehendes Gas in die Kammer 32 einleiten, um den Kolben 26 in die ausgefahrene Position zu zwingen. Der Kolben 26 kann entlang der Kammer 32 gegen das Rohr 24 so abgedichtet sein, dass die Kammer 32 gasdicht ist. Der Aktuator 28 kann alternativ jeden geeigneten Typ haben, einschließlich mechanisch, hydraulisch, pneumatisch usw.
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Weiterhin Bezug nehmend auf die 5–7 kann das Rohr 24 einen Druckanschluss 60 definieren. In der Auslegung, bei der der Aktuator 28 der Gasgenerator ist, kann der Druckanschluss 60 gezielt geöffnet oder geschlossen werden, um einen gewünschten Betrag an Druck in der Kammer 32 vom Gasgenerator zu steuern. Die Testbefestigung 16 kann einen Drucksensor (nicht gezeigt) in der Kammer 32 zum Messen des Drucks in der Kammer 32 während Aktivierung des Aktuators 28 umfassen.
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Der Aktuator 28 kann am Rohr 24 befestigt sein. Beispielsweise kann der Aktuator 28, wie in 5–7 gezeigt, mit einer Schraube an das Rohr 24 angeschraubt sein.
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Wie oben dargelegt, greift die Sperrvorrichtung 30 in den Kolben 26 ein, um die Bewegung des Kolbens 26 in Richtung der ausgefahrenen Position zu gestatten und die Bewegung des Kolbens 26 in Richtung der eingefahrenen Position zu verhindern. Daher hält, wenn der Aktuator 28 aktiviert wird, um den Kolben 26 aus der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu bewegen, die Sperrvorrichtung 30 den Kolben 26 in der ausgefahrenen Position, um eine dauerhaft verformte Säule des Fahrzeugs zu simulieren.
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Die Sperrvorrichtung 30 kann eine drehbar am Rohr 24 befestigte Klinke 62 umfassen. Die Klinke 62 kann beispielsweise um einen Stift gedreht werden. Die Sperrvorrichtung 30 kann alternativ jede geeignete Auslegung haben, die es dem Kolben 26 gestattet, sich in Richtung der ausgefahrenen Position zu bewegen, und die Bewegung des Kolbens 26 in Richtung der eingefahrenen Position verhindert.
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Der Kolben 26 kann Zähne 66 definieren, in die die Klinke 62 eingreift. Die Zähne 66 erstrecken sich ausgehend von einer Basis 68 nach oben und umfassen eine nach vorn zeigende Oberfläche 70, in einem stumpfen Winkel O relativ zur Basis 68 geneigt, und eine nach hinten zeigende Oberfläche 72, in einem spitzen Winkel A relativ zur Basis 68 geneigt. Mit anderen Worten haben die Zähne 66 ein Sägezahnmuster. Die Klinke 62 kann geformt sein, um mit den Winkeln der nach vorn zeigenden Fläche 70 und der nach hinten zeigenden Fläche 72 übereinzustimmen. Daher gestattet der stumpfe Winkel O zwischen der nach vorn zeigenden Fläche 70 und der Basis 68 der nach vorn zeigenden Fläche 70, entlang der Klinke 62 zu gleiten, wenn der Aktuator 28 die Klinke 62 in Richtung der ausgefahrenen Position zwingt. Der spitze Winkel A zwischen der nach hinten zeigenden Fläche 72 und der Basis 68 keilt die Klinke 62 gegen die nach hinten zeigende Fläche 72 des Kolbens 26, wenn dieser in Richtung der eingefahrenen Position gezwungen wird, wodurch die Bewegung des Kolbens 26 in Richtung der eingefahrenen Position verhindert wird.
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Die Sperrvorrichtung 30 kann eine Feder 74 zwischen der Klinke 62 und dem Rohr 24 umfassen. Die Feder 74 zwingt die Klinke 62 in Eingriff mit den Zähnen 66. Wenn der Aktuator 28 den Kolben 26 in Richtung der ausgefahrenen Position bewegt, dreht sich die Klinke 62 um den Stift 64, wenn die nach vorn zeigende Fläche entlang der Klinke 62 gleitet. Während dieser Bewegung zwingt die Feder 74 die Klinke 62 in Eingriff mit den Zähnen 66. Wenn sich der Kolben 26 in der ausgefahrenen Position befindet, drückt die Feder 74 die Klinke 62 gegen die Zähne 66, um Eingriff der Klinke 62 mit der nach hinten zeigenden Oberfläche 72 für den Fall aufrechtzuerhalten, dass der Kolben 26 in Richtung der eingefahrenen Position gezwungen wird.
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Bezug nehmend auf 1 kann während der Simulation des Fahrzeugüberschlags der Käfig 12 auf einem Schlitten 76 platziert werden, der entlang einer Schiene (nicht gezeigt) bewegt wird. Bremsen werden betätigt, um den Schlitten 76 abrupt zu stoppen, woraufhin der Käfig 12 vom Schlitten 76 kippt und weiter kippt, um einen Fahrzeugüberschlag zu simulieren. Der Käfig 12 schützt das Äußere des Fahrzeugs 14 während der Fahrzeugüberschlagsimulation. Das im Test verwendete Fahrzeug 14 kann, beispielsweise, die Rohkarosserie des Fahrzeugs, d. h. der Rahmen und die Karosseriebleche, sein. Alternativ kann das im Test verwendete Fahrzeug 14 mehr oder weniger Merkmale als die Rohkarosserie des Fahrzeugs umfassen.
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Wie oben dargestellt, wird während der Fahrzeugüberschlagsimulation der Aktuator 28 aktiviert, um den Kolben 26 relativ zum Rohr 24 aus der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu bewegen, um Verformung der Säule 22, an der der D-Ring 18 des Sitzgurts befestigt ist, zu simulieren. Wenn der Aktuator 28 aktiviert wird, bricht der Aktuator 28 die Scherstifte 54 und zwingt den Kolben 26 in Richtung der ausgefahrenen Position. Wenn sich der Kolben 26 in Richtung der ausgefahrenen Position bewegt, fährt die Sperrvorrichtung 30 entlang der nach vorn zeigenden Flächen 70 der Zähne 66. Wenn der Kolben 26 die ausgefahrene Position erreicht, greift der Anschlagbolzen 46 in das Ende 48 des Schlitzes 44 ein, um den Kolben 26 in der ausgefahrenen Position zu stoppen. Wenn der Kolben 26 die ausgefahrene Position erreicht, greift die Sperrvorrichtung 30 in die Zähne 66 ein und insbesondere in die nach hinten zeigende Fläche eines Zahns 66, um den Kolben 26 in der ausgefahrenen Position zu sperren, um die Verformung der Säule 22 und die zugehörige Bewegung des D-Rings 18 zu simulieren.
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In 1 und 3 wird die Testbefestigung 16 als an der B-Säule 22 befestigt gezeigt. Alternativ kann die Testbefestigung 16 an jeder geeigneten Säule 22 des Fahrzeugs befestigt sein, um die Verformung dieser Säule 22 und die resultierende Bewegung des an dieser Säule 22 befestigten D-Rings 18 zu simulieren. Die Testbefestigung 16 kann für jeden geeigneten Test, einschließlich Überschlagtests, wie etwa Überschlagkomponententests, Überschlagtests mit Bordsteinauslösung, volle Fahrzeugtests mit lateraler Auslösung usw. verwendet werden.
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Bezug nehmend auf 2 und 4 umfasst der Sitzgurt 20 den D-Ring 18 und einen durch den D-Ring 18 gehaltenen Gurt 78. Der D-Ring 18 hält den Gurt 78 so, dass sich der Gurt 78 über die Schulter des Insassen erstreckt, wie mit dem Crashtest-Dummy in 1 gezeigt. Es versteht sich, dass der Sitzgurt 20 einen an dem Sitz oder der Karosserie des Fahrzeugs 14 befestigten Aufroller (nicht gezeigt) umfassen kann. Ein freies Ende (nicht gezeigt) des Gurtes 78 ist ebenfalls mit dem Sitz oder der Karosserie des Fahrzeugs 14 verbunden. Während der Überschlagsimulation sind der Aufroller und das freie Ende des Sitzgurts 20 mit dem Sitz und/oder der Karosserie des Fahrzeugs 14 verbunden.
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Die Testbefestigung 16 kann einen Beschleunigungsmesser (nicht gezeigt) zum Messen der Beschleunigung, Geschwindigkeit und Verlagerung des D-Rings 18 während des Tests umfassen. Der Beschleunigungsmesser kann beispielsweise an der Platte 42 am Kolben 26 befestigt sein.
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Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Art beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie den Charakter von Worten der Beschreibung und nicht der Beschränkung aufweisen soll. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung sind im Licht der obigen Lehren möglich und die Offenbarung kann anders als hier spezifisch beschrieben umgesetzt werden.
