-
Die Erfindung betrifft eine Kollisionstestanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Durchführen eines Kollisionstests gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
-
Derartige Kollisionstestanordnungen dienen insbesondere zur Simulation von Fahrzeugkollisionen, wobei die Kollisionstestanordnungen beispielsweise eine auf einem Schlitten angeordnete erste Kollisionsstruktur, die z.B. eine erste Fahrzeugstruktur repräsentiert, aufweist, die in Kollision mit einer zweiten Kollisionsstruktur, die z.B. eine zweite Fahrzeugstruktur repräsentiert, gebracht werden kann. Die Kollisionsstrukturen müssen sich für eine realistische Simulation einer Fahrzeugkollision möglichst genau nach einem vorgegebenen Beschleunigungsverlauf bewegen. Aus diesem Grund muss verhindert werden, dass sich die Kollisionsstrukturen nach einem ersten Kontakt voneinander wegbewegen. Hierfür kann eine Weglaufsperre vorgesehen sein, wie dies in der
EP 0 660 097 B1 beschrieben ist. Derartige Weglaufsperren sind jedoch konstruktiv und baulich aufwendig. Eine Kollisionstestanordnung mit zwei Koppelelementen ist beispielsweise aus der
US 2008 / 0 016 970 A1 oder
EP 0 660 097 B1 bekannt. Die
EP 2 110 655 A1 und die
DE 202 10 946 U1 offenbaren Teststände zur Aufprallsimulation, die verformbare Elemente umfassen.
-
Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, einen möglichst realistischen Kollisionstest auf möglichst einfach realisierbare Weise durchführen zu können.
-
Dieses Problem wird durch die Bereitstellung der Kollisionstestanordnungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Danach wird eine Kollisionstestanordnung bereitgestellt, mit
- - mindestens zwei relativ zueinander bewegbaren Kollisionsobjekten;
- - einem Kopplungsmechanismus, über den ein erstes der Kollisionsobjekte mit dem zweiten der Kollisionsobjekte bei einer Kollision der Kollisionsobjekte koppelbar ist, wobei
- - der Kopplungsmechanismus ein erstes, dem ersten Kollisionsobjekt zugeordnetes (insbesondere mit dem ersten Kollisionsobjekt verbundenes) Koppelelement und ein zweites, dem zweiten Kollisionsobjekt zugeordnetes (insbesondere mit dem zweiten Kollisionsobjekt verbundenes) Koppelelement aufweist, wobei
- - der Kopplungsmechanismus so ausgestaltet ist, dass sich das erste Koppelelement bei einer Kollision des ersten mit dem zweiten Kollisionsobjekt derart deformiert (insbesondere plastisch deformiert), dass eine Kopplung zwischen dem deformierten ersten und dem zweiten Koppelelement und damit eine Kopplung des ersten Kollisionsobjekts mit dem zweiten Kollisionsobjekt erfolgt.
-
Die Kollisionstestanordnung dient insbesondere zur Simulation einer Kollision zwischen den beiden Kollisionsobjekten. Mit dem Kopplungsmechanismus wird einem Wegbewegen der beiden Kollisionsobjekte voneinander nach Beginn der Kollision (insbesondere nach einem ersten Kontakt der Kollisionsobjekte) entgegengewirkt; insbesondere, um einen vorgegebenen (z.B. normierten) zeitlichen Verlauf einer Relativbewegung der beiden Kollisionsobjekte zueinander (insbesondere deren Geschwindigkeit und Beschleunigung) möglichst genau einhalten zu können.
-
Zur Herbeiführung einer Kollision zwischen den beiden Kollisionsobjekten und einer entsprechenden Relativbewegung ist beispielsweise das erste Kollisionsobjekt auf das zweite Kollisionsobjekt zu und/oder das zweite Kollisionsobjekt auf das erste Kollisionsobjekt zu bewegbar. Denkbar ist, dass zum Erzeugen der Relativbewegung nur eines der beiden Kollisionsobjekte bewegt wird, während das andere Kollisionsobjekt stationär ist. Möglich ist natürlich auch, dass beide Kollisionsobjekte zur Herbeiführung der Kollision bewegt werden. Insbesondere ist das erste und/oder zweite Kollisionsobjekt linear bewegbar, d.h. zumindest eines der beiden Kollisionsobjekte kann in einer geradlinigen Bewegung in Richtung des anderen Kollisionsobjektes bewegt werden.
-
Die Deformation des ersten Kopplungselementes, die insbesondere eine Stauchung des Kopplungselementes umfasst, wird z.B. durch einen Aufprall des zweiten Kollisionsobjektes und/oder des zweiten Kopplungselementes auf das erste Kopplungselement verursacht.
-
Beispielsweise umfasst die erfindungsgemäße Kollisionstestanordnung eine Führungseinrichtung, die eine Bewegung des ersten und/oder zweiten Kollisionsobjektes führt. So kann die Führungseinrichtung so ausgestaltet sein, dass sie die erwähnte lineare Bewegung des ersten und/oder zweiten Kollisionsobjektes erzwingt. Eine lineare Bewegung ist dennoch nicht zwingend, vielmehr könnte eine Bewegung des ersten und/oder zweiten Kollisionsobjektes auch entlang einer zumindest abschnittsweise gekrümmten Bahn verlaufen.
-
Die Führungseinrichtung weist z.B. mindestens eine Schiene auf, an der das erste und/oder das zweite Kollisionsobjekt (insbesondere bewegbar) angeordnet sind.
-
Beispielsweise umfasst das erste Kollisionsobjekt einen ersten Schlitten und/oder das zweite Kollisionsobjekt umfasst einen zweiten Schlitten, wobei die Schlitten insbesondere jeweils mit der erwähnten Schiene zusammenwirken. An dem ersten Schlitten kann eine erste Kollisionsstruktur und/oder an dem zweiten Schlitten kann eine zweite Kollisionsstruktur angeordnet sein. Denkbar ist, dass die erste Kollisionsstruktur eine erste Fahrzeugstruktur und/oder die zweite Kollisionsstruktur eine zweite Fahrzeugstruktur repräsentiert. So kann die erste Kollisionsstruktur zur Simulation einer Fahrzeugseitenkollision eine Fahrzeugseitenstruktur (umfassend z.B. eine Fahrzeugtür) und die zweite Kollisionsstruktur einen Fahrzeugsitz mit einem integrierten Airbagmodul aufweisen; insbesondere, um das Entfalten eines Airbags des Airbagmoduls während einer Seitenkollision und den für die Entfaltung des Airbags während der Kollision zur Verfügung stehenden Raum zu simulieren.
-
Die Deformation des ersten Koppelelements erfolgt beispielsweise so, dass das erste und zweite Koppelelement zumindest abschnittsweise in (z.B. kraft- und/oder formschlüssigen) Eingriff miteinander kommen, wodurch die Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Koppelelement entsteht. Denkbar ist natürlich auch, dass nicht nur das erste Koppelelement, sondern auch das zweite Koppelelement deformierbar ausgestaltet ist.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das zweite Koppelelement z.B. einen ersten und zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich eine größere Ausdehnung (Abmessung; insbesondere eine größere Querschnittsfläche) senkrecht zu einer Längsachse (insbesondere des ersten Koppelementes) und/oder einer Bewegungsrichtung des ersten Koppelelementes gemessen aufweist als der zweite Bereich. Beispielsweise weist der erste Bereich einen größeren Durchmesser als der zweite Bereich auf. Der zweite Bereich des zweiten Koppelelementes befindet sich insbesondere näher an dem zweiten Kollisionsobjekt (insbesondere an einem Schlitten des zweiten Kollisionsobjektes) als sein erster Bereich.
-
Beispielsweise deformiert sich das erste Koppelelement bei einer Kollision des ersten mit dem zweiten Kollisionsobjekt (insbesondere bei einem Aufprall des zweiten Kollisionsobjektes und/oder des zweiten Koppelelements auf das erste Kollisionsobjekt und/oder auf das erste Koppelelement) derart, dass zumindest ein Teilabschnitt des deformierten ersten Koppelelementes in den zweiten Bereich des zweiten Koppelelementes eingreift. Mit dem Eingreifen in den zweiten Bereich des zweiten Koppelelementes erfolgt insbesondere ein Kraft- und/oder Formschluss zwischen den Koppelelementen, der einem Entfernen der Koppelelemente voneinander entgegenwirkt. Insbesondere hintergreift der in den zweiten Bereich des zweiten Koppelelementes eingreifende Teilabschnitt des ersten Koppelelementes den ersten Bereich zweiten Koppelelementes.
-
Beispielsweise ist der in den zweiten Bereich des zweiten Koppelelementes eingreifende Teilabschnitt des deformierten ersten Koppelelementes durch einen Bereich des ersten Koppelelementes gebildet, dessen Ausdehnung (insbesondere dessen Querschnittsfläche) senkrecht zu der Längsachse und/oder der Bewegungsrichtung des ersten Koppelelementes sich in Folge der Deformation verringert hat. Denkbar ist, dass der Außendurchmesser und damit auch der Innendurchmesser des in den zweiten Bereich des zweiten Koppelelementes eingreifenden Teilabschnitts des ersten Koppelelementes einen geringeren Außendurchmesser (Innendurchmesser) aufweist als das erste Koppelelement vor der Deformation.
-
Möglich ist auch, dass das erste Koppelelement eine Öffnung aufweist, wobei bei einer Kollision des ersten Kollisionsobjektes mit dem zweiten Kollisionsobjekt das zweite Koppelelement über die Öffnung zumindest teilweise in das Innere des ersten Koppelelements hinein gelangt. Das zweite Koppelelement weist hier insbesondere einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des ersten Koppelementes. Denkbar ist, dass das erste Koppelelement zumindest abschnittsweise (zumindest im Bereich der Öffnung) als Hohlkörper ausgebildet ist. Beispielsweise ist das erste Koppelelement zumindest teilweise hohlzylindrisch ausgebildet, wobei die Öffnung durch den Rand einer Mantelfläche des ersten Koppelelements begrenzt ist.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Durchführen eines Kollisionstests, mit den Schritten:
- - Bereitstellen mindestens zweier relativ zueinander bewegbarer Kollisionsobjekte;
- - Herbeiführen einer Kollision der Kollisionsobjekte miteinander;
- - Koppeln der Kollisionsobjekte miteinander bei der Kollision mit Hilfe eines Kopplungsmechanismus, wobei
- - der Kopplungsmechanismus mindestens ein erstes, dem ersten Kollisionsobjekt zugeordnetes Koppelelement und mindestens ein zweites, dem zweiten Kollisionsobjekt zugeordnetes Koppelelement aufweist, wobei
- - das Koppeln des ersten mit dem zweiten Kollisionsobjekt dadurch erfolgt, dass sich das erste Koppelelement bei der Kollision des ersten mit dem zweiten Kollisionsobjekt derart deformiert, dass eine Kopplung zwischen dem deformierten ersten und dem zweiten Koppelelement erfolgt.
-
Die weiter oben beschriebenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kollisionstestanordnung können natürlich analog auch zur Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1A eine Kollisionstestanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in seitlicher Ansicht vor einer Kollision;
- 1B die Kollisionstestanordnung aus 1A in einer Ansicht von oben (ohne Basisschlitten und Anschlag);
- 1C den Koppelmechanismus der Kollisionstestanordnung der 1A und 1B;
- 2A bis 2C die Kollisionstestanordnung der 1A und 1B und ihren Koppelmechanismus zu Beginn einer Kollision; und
- 3A bis 3C die Kollisionstestanordnung der 1A und 1B und ihren Koppelmechanismus zu einem späteren Zeitpunkt der Kollision.
-
Die in 1A dargestellte erfindungsgemäße Kollisionstestanordnung 1 umfasst ein erstes Kollisionsobjekt 10 mit einem Schlitten 11 und einer an dem Schlitten 11 angebrachten Kollisionsstruktur 111. Darüber hinaus umfasst die Kollisionstestanordnung 1 ein zweites Kollisionsobjekt 20 mit einem zweiten Schlitten 12 und einer auf dem zweiten Schlitten 12 angeordneten zweiten Kollisionsstruktur 121. Die Kollisionstestanordnung 1 dient zur Simulation eines Fahrzeugseitenaufpralls, wobei die erste Kollisionsstruktur 111 Elemente enthält, die eine Fahrzeugseitenstruktur nachbilden; zum Beispiel eine Fahrzeugtür. Die zweite Kollisionsstruktur 121 umfasst einen Fahrzeugsitz 23, auf dem sich ein Dummy 24 befindet.
-
Die Schlitten 11, 12 mit den Kollisionsstrukturen 111, 121 sind an einer gemeinsamen Schiene 3, welche an einem verfahrbaren Basisschlitten 300 befestigt ist, linear bewegbar relativ zum Basisschlitten 300 angeordnet. Der Basisschlitten 300 ist mit einem Anschlag 301 versehen. Vor Beginn eines Kollisionstests ist der Schlitten 11 sowohl vom Schlitten 12 als auch vom Anschlag 301 beabstandet. Zur Durchführung eines Kollisionstests, mit dem zum Beispiel das Verhalten des Fahrzeugsitzes 23 oder von Elementen (zum Beispiel eines Airbags), die in den Fahrzeugsitz 23 und/oder in die Kollisionsstruktur 111 integriert sind, geprüft werden soll, wird der Basisschlitten 300 durch einen nicht dargestellten Antrieb in einer vom Schlitten 11 zum Schlitten 12 weisenden Richtung beschleunigt.
-
Bedingt durch ihre Massenträgheit bewegen sich die Schlitten 11, 12 relativ zu dem Basisschlitten 300 entgegen der Richtung der Beschleunigung des Basisschlittens 300, bis der Schlitten 11 auf den Anschlag 301 trifft und seine Position bezüglich des Basisschlittens 300 beibehält. Dieser Zustand ist in den 1A/1B dargestellt. Im weiteren Verlauf bewegt sich lediglich der Schlitten 12 bezüglich des Basisschlittens 300 und wird auf den Schlitten 11 zu verfahren, bis es zur Kollision zwischen den Schlitten 11, 12 und/oder zwischen den Kollisionsstrukturen 111, 121 kommt. Denkbar ist, dass nur der Schlitten 12, d.h. nur das Kollisionsobjekt 20 relativ zu dem Basisschlitten 300 bewegt wird, während das andere Kollisionsobjekt 10 in Ruhe bleibt. Dies ist der Fall, wenn sich der Schlitten 11 bereits vor Beginn des Kollisionstests in Kontakt mit dem Anschlag 301 befindet.
-
Die Kollisionstestanordnung 1 weist des Weiteren einen Kopplungsmechanismus 30 auf, der dazu dient, die Kollisionsobjekte 10, 20 während der Kollision (insbesondere bereits bei Beginn der Kollision) miteinander zu koppeln. Der Kopplungsmechanismus 30 umfasst zwei röhrenförmige erste Koppelelemente 31, 32 (vgl. insbesondere 1B), die an dem ersten Schlitten 11 angebracht sind. Des Weiteren umfasst der Kopplungsmechanismus 30 zwei zweite Koppelelemente 33, 34, die an dem zweiten Schlitten 12 angeordnet sind. Die ersten Koppelelemente 31, 32 und die zweiten Koppelelemente 33, 34 sind einander zugewandt an den Schlitten 11, 12 angebracht und so positioniert, dass sie sich jeweils entlang der Bewegungsrichtungen der Schlitten 11, 12, d.h. in Richtung der Schiene 3, gegenüberliegen.
-
Anhand der 1C, die sich wie die 1A und 1B auf den Zustand der Kollisionstestanordnung 1 vor der Kollision bezieht, wird der Kopplungsmechanismus 30 anhand einer vergrößerten Darstellung eines ersten und zweiten Koppelelementes 31, 33 näher erläutert. Die weiteren, in 1C nicht dargestellten Koppelelemente 32, 34 sind identisch ausgestaltet. Das erste Koppelelement 31 ist zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildet und mit einem Halter 4 an einer Stirnseite 112 des Schlittens 11 angebracht. Entsprechend weist das erste Kopplungselement 31 einen dem zweiten Koppelelement 33 zugewandten Endabschnitt 311 mit einer Öffnung 312 auf. Das zweite Koppelelement 33 ist mit einem Befestigungselement 5 (z.B. einer Schraube) an einer Stirnseite 122 des zweiten Schlittens 12 befestigt.
-
Darüber hinaus umfasst das zweite Koppelelement 33 einen scheibenartigen ersten Bereich 331, der einen größeren Durchmesser besitzt als ein sich zum Schlitten 12 hin anschließender zweiter Bereich 332. Der Außendurchmesser des ersten Bereichs 331 ist zudem kleiner als der Innendurchmesser des Endabschnitts 311 des ersten Koppelelements 31, so dass das zweite Koppelelement 33 bei einer Annäherung der Kollisionsobjekte 10, 20 durch die Öffnung 312 des ersten Koppelelements 31 in das Innere des ersten Koppelelements 31 gelangen wird, d.h. das erste Koppelelement 31 wird das zweite Koppelelement 33 mit seinem Endabschnitt 311 aufnehmen. Dies ist in den 2A bis 2C dargestellt, die den Zustand der Kollisionstestanordnung 1 zu Beginn einer Kollision der Kollisionsobjekte 10, 20 betreffen. Zu diesem Zeitpunkt steht ein Kontakt zwischen den Kollisionsstrukturen 111, 121 unmittelbar bevor.
-
Insbesondere wird der zweite Schlitten 12 so weit verfahren, dass die Stirnfläche 122 des zweiten Schlittens 12 auf die ersten Koppelelemente 31, 32 aufprallt und sich die zweiten Koppelelemente 33, 34 jeweils vollständig im Innern des ihnen zugeordneten ersten Koppelelements 31, 32 befinden.
-
Die ersten Koppelelemente 31, 32 sind nun so deformierbar ausgestaltet, dass sie im weiteren Verlauf der Kollision gestaucht und plastisch deformiert werden; vgl. die 3A bis 3C, die sich auf den Zustand Kollisionstestanordnung 1 zu einem späteren Zeitpunkt der Kollision beziehen, zu dem die Kollision zu einer Verlagerung des Dummys 24 geführt hat. Durch die Stauchung der ersten Koppelelemente 31, 32 erhalten diese eine ziehharmonikaartig zusammengedrückte Gestalt, wobei sich jeweils in Längsrichtung der ersten Koppelelemente 31, 32 hintereinander liegende Bereiche 313 verringerten Durchmessers und Bereiche 314 größeren Durchmessers abwechseln.
-
Zumindest einer der Bereiche 313 verringerten Durchmessers der ersten Koppelelemente 31, 32 greift jeweils radial in den zweiten Bereich 332 des zweiten Koppelelementes 33, 34 ein und hintergreift somit den ersten Bereich 331 der zweiten Koppelelemente 33, 34. Durch dieses Hintergreifen entsteht eine form- und kraftschlüssige Kopplung zwischen jeweils den einander zugeordneten Koppelelementen 31, 33 und 32, 34, die einem Wegbewegen der beiden Schlitten 11, 12 nach der erfolgten Kollision und damit der Kollisionsobjekte 10, 20 voneinander entgegenwirkt. Insbesondere wird einem Zurückbewegen des zweiten Schlittens 12 von dem ersten Schlitten 11 weg entgegengewirkt.
-
Die plastische Deformierung der ersten Koppelelemente 31, 32 trägt auch zu einer Dämpfung des Aufpralls der beiden Kollisionsobjekte 10, 20 bei. Somit hat der Kopplungsmechanismus 30 eine Doppelfunktion, er dämpft den Aufprall der Kollisionsobjekte 10, 20 aufeinander (Dämpfungsfunktion) und verhindert das Wegbewegen der Kollisionsobjekte 10, 20 voneinander (Kopplungsfunktion, Weglaufsperre). Darüber hinaus ist es natürlich auch denkbar, dass die deformierbaren Koppelelemente 31, 32 nicht an dem ersten Schlitten 11, sondern an dem zweiten Schlitten 12, und die Koppelelemente 33, 34 an dem ersten 11 angeordnet sind. Auch kann der Kopplungsmechanismus 30 zur Einstellung der Dämpfung des Aufpralls zwischen den Kollisionsobjekten 10, 20 nur ein Paar bzw. mehr als zwei Paar der einander zugeordneten ersten und zweiten Koppelelemente 31, 32, 33, 34 umfassen. Weiterhin kann ein Kopplungsmechanismus 30 auch zwischen dem Anschlag und dem ersten Kollisionsobjekt 10 vorgesehen sein, um einen Aufprall des Schlittens 11 auf den Anschlag 301 zu dämpfen und ein Wegbewegen des Schlittens 11 vom Anschlag 301 zu verhindern.
