DE102019112909B4

DE102019112909B4 - Prüfstand für die Brücke eines Karosserietunnels und Verwendung eines solchen Prüfstandes

Info

Publication number: DE102019112909B4
Application number: DE102019112909.5A
Authority: DE
Inventors: Sven Ginsberg
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2039-05-17
Also published as: DE102019112909A1

Abstract

Prüfstand (20) für eine Brücke (10) eines Karosserietunnels (11), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- der Prüfstand (20) umfasst mindestens zwei Lager (21) zum Einspannen der Brücke (10),- mindestens eines der Lager (21) ist für eine Verschraubung (12) mit der Brücke (10) eingerichtet,- die Lager (21) umfassen eine Konsole mit einer Linearführung (22) und ein Widerlager,- die Linearführung (22) ist dazu eingerichtet, die Konsole über eine einstellbare Wegstrecke zum Widerlager zu verschieben, wenn eine äußere Kraft (F) auf die Konsole ausgeübt wird,- die Konsole ist für eine Drehung um eine zur Linearführung (22) senkrechten Achse (23) eingerichtet und- der Prüfstand (20) ist derart konfiguriert, dass die Drehung auf einen einstellbaren Endwinkel (a) begrenzt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfstand für die Brücke eines Karosserietunnels. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung dieses Prüfstandes.
Stand der Technik
Im Stand der Technik ist bekannt, dass zur Untersuchung des Verhaltens von Bauteilen im Crash neben Gesamtfahrzeugversuchen auch sog.
Komponententests durchgeführt werden. Dies ist zum einen durch Kosteneinsparungen und zum anderen durch klar zu definierende Randbedingungen bzgl. Einspannung, Lasteinleitung etc. motiviert, in denen sich viele Bauteilvarianten prüfen lassen. Die Gestaltung der Einspannung und die Art der Lasteinleitung eines so vom Gesamtfahrzeug „freigeschnittenen“ Bauteils ist aber gleichzeitig eine große Herausforderung, um plausible Ergebnisse zu erhalten.
Ein wichtiges Bauteil im Lastpfad des Seitencrashs bei Kraftfahrzeugen ist die sog. Tunnelbrücke, die den Lastpfad zwischen den beiden Sitzquerträgern schließt, während der Tunnel in Z-Richtung höher verläuft. Dieses Bauteil kann als Strangpressteil, Schmiedeteil o. ä. ausgeführt sein. In seinem Verhalten darf es i. d. R. nicht zu steif sein, da ein komplettes Aufrechterhalten der Tunnelgeometrie in Y-Richtung im Seitencrash zu Lasten der Restsitzbreite und damit des Insassenüberlebensraums gehen könnte. Gleichzeitig sollte die Tunnelbrücke aber auch nicht zu leicht knicken oder ausreißen, da dies ebenfalls negative Folgen im Hinblick auf die Strukturintegrität haben könnte. Ein Hauptaugenmerkt liegt bei der Auslegung daher auf der Gestaltung des Querschnitts und der Verschraubung mit dem Rohbau. Ein ausknickende Tunnelbrücke hebelt stark an ihren Verschraubungen, was zum Ausreißen führen kann. Die Tunnelbrücke ist i. d. R. geschraubt, da sie ein Montageteil darstellt, um vorher Abgasanlage, Leitungen etc. im Tunnel verbauen zu können.
In DE 102016223900 A1 wird eine Messvorrichtung für das Biegeverhalten länglicher Bauteile offenbart, die zwei Halterungen aufweist, die die Probe fixieren und momentfrei um eine Rotationsachse drehbar sind, welche senkrecht zur gedachten Verbindungsgeraden steht, die durch beide Halterungen verläuft. Der Abstand zwischen den Halterungen kann hierbei eingestellt werden, da mindestens eine der Halterungen beweglich ist. Die Probe biegt sich beim Zusammenschieben der Halterungen in eine Richtung durch („Ausbauchen“), sodass sich eine konvexe oder konkave Form ergibt. Die eingespannten Stellen der Probe erfahren dabei eine Drehung in der Lagerung. Vor, während und nach dem Zusammenführen der Halterungen werden die Wechselwirkung zwischen Kraft und Weg und die Verbiegung der Probe gemessen. Die Rotationsachsen der Lagerungen verlaufen vertikal, sodass sich die Biegelinie horizontal erstreckt und bei der Vermessung keine Messfehler durch die Schwerkraft ergeben.
US 6205863 B1 und GB 708364 A verkörpern weitere einschlägige Vorrichtungen.
Aus KR 101865864 B1 geht ein Prüfstand für die Zentralsäule eines Fahrzeugs hervor, der mindestens zwei Lager zum Einspannen der Zentralsäule umfasst, von denen mindestens eines für eine Verschraubung mit der Zentralsäule eingerichtet ist.
Ein Verfahren zum Erhalten von freien Biegeversuchen an geschweißten Prüfkörpern gemäß GB 708 364 A sieht vor, dass die Enden eines Prüfkörpers eine leichte Richtungseinstellung erhalten, wobei die Mitte der Schweißnaht am Punkt der maximalen Verschiebung liegt, dass die beiden Enden des Prüfkörpers in Lagern montiert werden, die eine Drehbewegung der Enden beim Biegen des Prüfkörpers ermöglichen, und dass auf beide Enden Druck ausgeübt wird, wobei die Drücke direkt entgegengesetzt sind und mindestens einer positiv ist. Bei der Durchführung einer Versuchsreihe wird ein Werkstück in Form einer rechteckigen Platte vorbereitet, wobei eine Schweißnaht mittig zwischen und parallel zu zwei Kanten der Platte verläuft, die dann in eine Anzahl von Streifen geschnitten wird, wobei ein Teil der Schweißnaht zwischen den Enden von jedem dieser Streifen liegt. Zur Durchführung eines Tests an einem Werkstück werden seine Enden leicht ausgerichtet und durch Schrauben in Blöcke geklemmt, die jeweils ein Paar ausgerichteter Zapfen aufweisen, die sich in Aussparungen in Säulenpaaren abstützen, die von Platten vorstehen, die so geformt sind, dass sie mit den Backen einer Maschine zusammenwirken, die so weit geschlossen werden kann, dass die Zapfen in die Aussparungen eingreifen. Dann wird Druck ausgeübt, um das Teststück zu biegen, dessen Enden sich frei drehen. Die Größe der Dehnung im Bereich der Schweißnaht kann ohne Demontage gemessen werden und ist immer sichtbar.
Die Prüfvorrichtung der CN 108956284 A umfasst einen oberen Vorrichtungskörper und einen unteren Klemmkörper, wobei jeder Körper mit einer geneigten Oberfläche ausgestattet ist, die mit der Oberfläche des anderen Körpers verbunden ist, ein Bolzenloch, das in der Eckposition des oberen Vorrichtungskörpers angeordnet ist, und einen Bolzen, der durch das Loch verläuft und durch eine Mutter befestigt und gesichert wird, wobei die Länge des oberen Vorrichtungskörpers kürzer ist als die Länge des unteren Klemmkörpers.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung stellt einen Prüfstand für die Brücke eines Karosserietunnels sowie ein Verfahren zur Verwendung dieses Prüfstandes gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der Schaffung eines Prüfaufbaus, mit Hilfe dessen das Knickverhalten verschiedener Tunnelbrücken untersucht und optimiert werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

1 zeigt die Schnittdarstellung einer Ausgangssituation im Fahrzeug.
2 zeigt die Situation nach einem Seitencrash.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Prüfstand für Ersatzversuche an Tunnelbrücken.
4 zeigt den Prüfstand nach einem Versuch.

Ausführungsformen der Erfindung
Eine Zusammenschau der 1 und 2 illustriert die Auswirkungen der seitlichen Kollision eines Kraftfahrzeuges. Wie 2 erkennen lässt, wird der Karosserietunnel (11) hierbei in Y-Richtung des Fahrzeugkoordinatensystems deformiert, sodass seine Brücke (10) nach unten ausknickt. Aus dem Klaffen der Brücke (10) gegenüber dem Rohbau folgt aufgrund des abbildungsgemäßen Winkelverhältnisses α < β eine hohe Schraubenbelastung (13).
Erfindungsgemäß wird das zu prüfende Bauteil daher gemäß 3 durch eine jeweils dem Karosserietunnel (11 - 1 und 2) entsprechende Verschraubung (12) zwischen zwei Konsolen eingespannt. Diese Verschraubungen (12) befinden sich an den drehbar gelagerten und ansonsten starren Konsolen, deren Endwinkel (a) begrenzt bzw. deren Anschlag bei der Drehung einstellbar ist. Eines dieser Lager (21) ist als Widerlager im Raum fixiert, etwa an einer Wand oder dem Boden unter einem Fallturm. Das andere, abbildungsgemäß durch die obere Konsole gebildete Lager ist linear geführt, sodass es nur translatorische Bewegungen ausführen kann. Auf dieses Lager (21) wird eine mechanische Kraft (F) ausgeübt. Dies erfolgt entweder mittels Hydraulikzylindern oder über einen Fallturm, der kontrolliert auf das Lager (21) trifft.
In beiden Fällen wird das zu prüfende Bauteil (10) wie in der Darstellung der 4 deformiert und die Lager (21) können sich so verdrehen, wie es durch Biegung der Sitzquerträger auch bei einer Stauchung des Rohbaus zu erwarten wäre. Da diese Drehung durch einen Anschlag begrenzt ist, setzt mit der Erreichung des vorgesehenen Endwinkels (a) eine Scherkraft an der Verschraubung (12 - 3) an, deren Untersuchung eines der Ziele des Versuchs ist. Bei Einsatz eines Fallturms kann außerdem durch einen Anschlag das Maß des Deformationswegs begrenzt werden. In jedem Fall sind dynamische und quasistatische Versuche möglich.

Claims

Prüfstand (20) für eine Brücke (10) eines Karosserietunnels (11), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Prüfstand (20) umfasst mindestens zwei Lager (21) zum Einspannen der Brücke (10), - mindestens eines der Lager (21) ist für eine Verschraubung (12) mit der Brücke (10) eingerichtet, - die Lager (21) umfassen eine Konsole mit einer Linearführung (22) und ein Widerlager, - die Linearführung (22) ist dazu eingerichtet, die Konsole über eine einstellbare Wegstrecke zum Widerlager zu verschieben, wenn eine äußere Kraft (F) auf die Konsole ausgeübt wird, - die Konsole ist für eine Drehung um eine zur Linearführung (22) senkrechten Achse (23) eingerichtet und - der Prüfstand (20) ist derart konfiguriert, dass die Drehung auf einen einstellbaren Endwinkel (a) begrenzt ist.
Verwendung eines Prüfstandes (20) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Brücke (10) wird durch die Verschraubung (12) in den Prüfstand (20) eingespannt, - eine äußere Kraft (F) wird auf die Konsole ausgeübt, bis sich die Brücke (10) verformt und - die verformte Brücke (10) wird untersucht.
Verwendung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Kraft (F) wird durch Hydraulikzylinder ausgeübt.
Verwendung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Kraft (F) wird durch einen Fallturm ausgeübt, der kontrolliert auf die Konsole trifft.
Verwendung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Wegstrecke wird durch einen Anschlag begrenzt.
Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - vor dem Ausüben der Kraft (F) wird das Widerlager an einer Wand oder einem Boden unter dem Fallturm befestigt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Wegstrecke, die Kraft (F) oder der Endwinkel (a) werden derart eingestellt, dass die Brücke (10) und Verschraubung (12) wie bei einer seitlichen Stauchung des Karosserietunnels (11) belastet werden.