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Die Erfindung betrifft einen Versuchsstand zum Durchführen eines Seitenaufprall-Kollisionsversuchs.
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Bei einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug oder einem anderen Objekt der Umgebung wie einem Baum wirken hohe Beschleunigungen auf das Fahrzeug und damit auf die Insassen im Fahrzeug. Wegen Massenträgheit können so Körperteile schädlich gegeneinander bewegt werden oder mit dem Innenraum des Fahrzeugs kollidieren. Besonders gefährlich für Insassen ist ein Seitenaufprall, da beispielsweise eine Kopfstütze nur begrenzt Seitenhalt bieten kann und es somit zu schweren Kopfverletzungen kommen kann. Zudem ist die plastisch formbare Zone der Fahrzeugkarosserie zu den Seiten hin naturgemäß geringer als in einer Fahrzeuglängsrichtung. Es sind daher im Stand der Technik verschiedene Systeme bekannt, um die Schäden an Personen bei einem Seitenaufprall eines Fahrzeugs möglichst gering zu halten.
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Die
DE 10 2015 106 987 A1 betrifft hierzu eine Schutzeinrichtung für Insassen eines Kraftfahrzeugs bei einem Seitenaufprall, die an einer inneren Seite eines Frontsitzes befestigt ist und aus einem von einem Gasgenerator aufblasbaren Airbagelement besteht, das in einer gefalteten Grundstellung in den Sitz integriert und in einer mit Luft gefüllten und entfalteten Schutzstellung neben dem Frontsitz platziert ist, wobei der Airbag in der gefalteten Grundstellung innerhalb der Sitzstruktur angeordnet ist und aus einem im Seitenteil einer Sitzlehne und in Verlängerung im Seitenteil des Sitzrahmens angeordneten Airbag-Elementen besteht, wobei das in der Sitzlehne gehaltene erste Airbag-Element in der entfalteten Schutzstellung einen Thorax- und Kopfbereich und das im Sitzrahmen gehaltene zweite Airbag-Element ein Becken- und Beinbereich abdeckt.
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Zur Sicherstellung eines gewissen Mindestsicherheitsniveaus werden neben verbauten Schutzeinrichtungen wie Seitenairbags auch bereits in der Entwicklungsphase des Fahrzeugs Simulationen und physische Tests durchgeführt wie die allseits bekannten Crashtests. Die Organisation „Euro NCAP“ (in Langform "European New Car Assessment Programme) wird von europäischen Verkehrsministerien gebildet, um die Kollisionssicherheit von Neuwagen zu prüfen. Dafür werden Crashtests mit neuen Automobiltypen ausgeführt. Diese Crashtests der Euro NCAP sind jedoch nicht gesetzlich vorgeschrieben, sie dienen vielmehr der Kategorisierung von Neuwagen in Sicherheitsstufen. Einer dieser dort ausgeführten Tests ist beispielsweise der „Far-Side Impact“ Test bei einem Seitenaufprall. Bei einem solchen „Far-Side Impact“ ist es im Unterschied zum „Near Side Impact“ (bei dem der betrachtete Insasse an der Kollisionsseite selbst sitzt, d. h. beispielsweise bei dem der Aufprall auf einer Beifahrerseite erfolgt, wenn der Beifahrer betrachtet wird, bzw. der Fahrerseite erfolgt, wenn der Fahrer betrachtet wird) entscheidend, wie die Mittelkonsole mechanisch reagiert. In diesem speziellen Seitencrashversuch „Far-Side Impact“ wird daher insbesondere die mechanische Verformung und Verschiebung der Mittelkonsole im Bereich der Becken, Knie, etc. des betrachteten Insassen untersucht. Diesen Crashtest durchzuführen bedeutet einen hohen Aufwand, es wird jedoch von den Automobilherstellern gewünscht, sich vor den Tests der NCAP durch selbst durchgeführte Tests abzusichern, um bei Euro NCAP ein entsprechend gutes Ergebnis zu erhalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Seitenaufpralltest eines Fahrzeugs zu vereinfachen.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Versuchsstand zum Durchführen eines Seitenaufprall-Kollisionsversuchs zur Nachbildung der Situation eines der Aufprallseite des Fahrzeugs gegenüberliegend sitzenden Insassen, aufweisend einen Beschleunigungsschlitten, um den Aufbau einer Mittelkonsole eines Fahrzeugs und eine Impaktoreinheit mit einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit aufeinanderzu zu bewegen, sodass bei der Kollision zwischen dem Aufbau der Mittelkonsole und der Impaktoreinheit ein Kraftstoß übertragen wird, wobei die Impaktoreinheit einen ersten Impaktor für einen Beckenbereich eines Insassen und einen zweiten Impaktor für einen Kniebereich des Insassen aufweist, um mit einem einzigen Seitenaufprall-Kollisionsversuch die Auswirkungen einer Kollision auf den Kniebereich und den Beckenbereich des Insassen des Fahrzeugs ermitteln zu können.
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Dies stellt eine Vereinfachung des Tests für den Lastfall „Farside Impact“ beim Seitenaufprall mit einem hohen Absicherungsreifegrad dar. Es ist mit diesem verwendeten Aufbau möglich, zwei Impaktoren gleichzeitig zum Einsatz zu bringen.
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Der Versuch wird mit Hilfe einer Beschleunigungsanlage durchgeführt, um den Aufbau der Mittelkonsole und die Impaktoreinheit bis zu einer Kollision miteinander aufeinanderzu zu bewegen. Es spielt dabei grundsätzlich keine Rolle, ob alleine die Impaktoreinheit gegenüber einem Boden beschleunigt wird oder der Aufbau der Mittelkonsole gegenüber einem Boden beschleunigt wird, und das jeweils andere Teil im Stillstand verbleibt, da der Impuls als Funktion von der Relativgeschwindigkeit entscheidend ist. Die Geschwindigkeit für die Kollision ist entsprechend abhängig von den Massen bzw. der Lagerung auf dem Boden zu bestimmen. Prinzipiell könnten auch die Impaktoreinheit und der Aufbau der Mittelkonsole beide mit einer Geschwindigkeit gegenüber dem Boden aufeinander zu bewegt werden, dies ist jedoch wegen erhöhten Aufwands unüblich.
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Praktischerweise können hierbei zwei Varianten im jeweiligen Versuch angewendet werden: Zum einen kann der Aufbau der Mittelkonsole mit Hilfe eines Gestells analog zur Fahrzeug-Einbaulage auf der Beschleunigungsanlage fixiert werden. Alternativ hierzu kann bei dem Versuch ein Gesamt-Cockpit (Instrumententafel, Mittelkonsole) mit Hilfe eines Gestells analog zur Fahrzeug-Einbaulage auf der Beschleunigungsanlage fixiert werden.
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Der Kraftstoß, der zwischen der Impaktoreinheit und dem Aufbau der Mittelkonsole übertragen wird, ist abhängig von der Konfiguration eines jeweiligen Impaktors. Jeder Impaktor besitzt ein spezifisches Kraftniveau, die im Laufe der Entwicklungszeit des Gesamtfahrzeugs hinsichtlich des Themas „Crash“ ermittelt wird. Dieser Kraftstoß wird bevorzugt in Simulationen vorausgelegt und kann je nach Baureihe bis zu 10 kN in Spitze betragen. Die Positionierung und geometrische Auslegung des ersten und zweiten Impaktors der Impaktoreinheit werden bevorzugt nach der ersten Gesamtfahrzeug-Simulation festgelegt.
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Mit dem Versuchsstand können die Auswirkungen der Kollision mit dem Aufbau der Mittelkonsole untersucht werden. Kritische Auswirkungen sind dabei insbesondere Brüche im Nicht-Sichtbereich. Es ist weiterhin auf die Einhaltung der Vorgabe hin zu prüfen, dass sich Integrationsbauteile nicht komplett lösen dürfen. Die notwendige Rückhaltewirkung muss durch die Mittelkonsole gewährleistet werden. Das heißt, kein schlagartiger Kraftabbau darf durch versagende Bauteile oder Verbindungen den Insassen auf der „Far-Side“ betreffen. In einer konservativen Anforderung dürfen keine scharfkantigen Brüche in der gesamten Mittelkonsole auftreten. In einer strengeren Vorgabe dürfen keine scharfkantigen Brüche im gesamten Cockpitbereich, zum Beispiel Mittelkonsole und Instrumententafel, erfolgen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Versuchsstand wird somit eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung des eingangs genannten „Far-Side Impact“ Crashversuchs erhalten, welche es ermöglicht, zwei Impaktoren (sowohl Becken- als auch Knie- Impaktor) gleichzeitig zu verwenden. Der komplexe „Far-Side Impact“ Crashversuch wird somit vereinfacht. Dadurch wird eine vorzeitige Bewertung des Verhaltens der Mittelkonsole in diesem Lastfall ermöglicht. Der Versuch gilt für die vorzeitige und vereinfachte Absicherung für den Gesamtfahrzeug-Lastfall „Farside Impact“ bei einem Seitenaufprallszenario.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Aufbau der Mittelkonsole eine sich an die Mittelkonsole anschließende Instrumententafel des Fahrzeugs. Somit wird auch die Instrumententafel in den Auswirkungen der Kollision berücksichtigt, da auch diese splittern und bersten kann und somit den Insassen verletzen könnte.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist an der von der Seite der Einleitung des Kraftstoßes abgewandten Seite der Mittelkonsole ein Abstützschaumelement angeordnet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der erste Impaktor und der zweite Impaktor jeweils aus dem Material EPP60 gefertigt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der erste Impaktor und der zweite Impaktor auf einem jeweiligen Gestell aus Metall angeordnet. Hierbei wird beispielsweise eine Stahlkonstruktion oder eine Konstruktion auf Aluminiumbasis angewendet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das jeweilige Gestell auf einem gemeinsamen Schlitten angeordnet. Der gemeinsame Schlitten bewirkt eine synchrone Bewegung des jeweiligen Gestells miteinander.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das jeweilige Gestell auf linearen Führungen gelagert, sodass beim übertragenen Kraftstoß zwischen der Impaktoreinheit und dem Aufbau der Mittelkonsole der jeweilige Impaktor auf seinem jeweiligen Gestell nachgiebig verschoben werden kann. Bevorzugt werden hierbei lineare Führungen verwendet, welche eine Bewegung um ca. 1 m des jeweiligen Impaktors erlauben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1: Eine Impaktoreinheit und einen Mittelkonsolen-Aufbau eines Versuchsstands gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2: Ein Gestell für eine Impaktoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 3: Ein Abstützschaumelement des Versuchsstands gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt einen Versuchsstand zum Durchführen eines Seitenaufprall-Kollisionsversuchs mit Bezug auf einen der Aufprallseite des Fahrzeugs gegenüberliegend sitzenden Insassen. Die perspektivische Darstellung der 1 ist dabei so ausgerichtet, dass die Mittelkonsole sich von rechts unten nach links oben in der Zeichenebene erstreckt, und senkrecht dazu in der linken oberen Bildhälfte als Teil des Aufbaus 1 der Mittelkonsole eine Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet ist. Hierbei handelt es sich bei diesem Versuch um einen sogenannten „Far-Side“ Seitenaufprall, bei dem die Kollision auf einer dem Insassen gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs liegt. Mittels eines Beschleunigungsschlittens werden der Aufbau 1 der Mittelkonsole eines Fahrzeugs und eine Impaktoreinheit mit einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit aufeinanderzu bewegt, sodass bei der Kollision zwischen dem Aufbau 1 der Mittelkonsole und der Impaktoreinheit ein Kraftstoß übertragen wird, um die Auswirkungen des Kraftstoßes und der damit einhergehenden Beschleunigung auf Becken und Knie beim Aufprall auf die Mittelkonsole zu untersuchen. Bei dem Versuch wird ein Gesamt-Cockpit (mit Instrumententafel und Mittelkonsole) mit Hilfe eines Gestells 9 analog zur Fahrzeug-Einbaulage auf der Beschleunigungsanlage fixiert. Es folgt hierauf eine Beschleunigung einer Schlittenplatte der Beschleunigungsanlage mit einem vorgegebenen Beschleunigungswert, woraus sich bei Kollision die Beschleunigung an den Impaktoren 3,5 mit einer weiteren Beschleunigung ergibt. Die Impaktoreinheit weist einen ersten Impaktor 3 für einen Beckenbereich eines Insassen und einen zweiten Impaktor 5 für einen Kniebereich des Insassen auf, um mit einem einzigen Seitenaufprall-Kollisionsversuch abhängig von den Auswirkungen der Kollision auf den Aufbau 1 der Mittelkonsole die Auswirkungen auf den Kniebereich und den Beckenbereich des Insassen des Fahrzeugs ermitteln zu können. Sowohl der erste Impaktor 3 als auch der zweite Impaktor 5 wie auch das Abstützschaumelement 7 an der gegenüberliegenden Seite der Mittelkonsole sind aus dem Material EPP60 gefertigt. Der jeweilige Impaktor 3,5 ist auf einem jeweiligen Gestell 9 zum Aufnehmen des Impaktorschaums angeordnet, welche aus Aluminium und/oder Stahl gefertigt sind. Der erste Impaktor 3 im Beckenbereich weist dabei einen quaderförmigen Impaktorschaum auf, der zweite Impaktor 5 dagegen eher die Konturen eines Oberschenkels mit einem sich anschließenden Knie und dem sich anschließenden Unterschenkel.
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2 zeigt einen solches Gestell 9 detaillierter. Die Frontfläche dient dazu, flächig einen jeweiligen Impaktorschaum eines jeweiligen Impaktors 3,5 aufzunehmen, wobei der jeweilige Impaktorschaum nun den Kraftstoß auf die Bereiche der Mittelkonsole des Aufbaus 1 aus Mittelkonsole und Instrumententafel überträgt. Das Gestell 9 ist aus Metall gefertigt, um die hohen Druckkräfte von ca. 10 kN aufnehmen zu können.
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3 zeigt ein beispielhaftes Abstützschaumelement 7, welches zwei Schaumkissen aufweist.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015106987 A1 [0003]
