DE19503395C1 - Einrichtung zum Messen einer dynamischen Relativbewegung zweier Teile bei einem Crashtest für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen einer dynamischen Relativbewegung zweier Teile bei einem Crashtest für Kraftfahrzeuge, wie bspw. der Lenksäule eines Fahrzeuges relativ zu dem am Fahrzeugaufbau befestig­ ten Lenkrohr.

Bei einem Crashtest für Kraftfahrzeuge wird generell deren Unfallverhalten untersucht, wobei mit den Ergebnissen des Crashtests die Sicherheitsanforderungen für das Fahrzeug beurteilt und neu geordnet werden. Die Neuordnung bestimmt sich dabei vorrangig nach dem Materialverhalten der ver­ schiedenen Fahrzeugteile, dabei insbesondere nach dem Verhalten der Lenksäule unter dem Gesichtspunkt von deren primärer Bedeutung für Verletzungen des Fahrers bei einem Unfall. Die Erkenntnisse, die aus einem Crashtest gezogen werden, konzentrieren sich daher auch vordergründig auf das Verhalten der Lenksäule im Verhältnis zu Dummies. Dabei werden unter Zugrundelegung einer komplizierten Meßtechnik Filmaufnahmen ausgewertet, wobei die Auswertung Zusammen­ hänge zu der Auftreffgeschwindigkeit, der über die Lenk­ säule übertragenen Stoßenergie, usw. herstellen.

Für die bei einem Crashtest zur Erfassung des Materialver­ haltens einer Lenksäule bisher angewandte Meßtechnik ist voraussetzbar, daß dabei mittels einer sog. "String-Pot" Meßeinrichtung das Hubverhalten der Lenksäule meßtechnisch äußerst kompliziert erfaßt wird und aus den Meßergebnissen dann solche Rückschlüsse abgeleitet werden. Dabei sind häufig auch experimentell gewonnene Erfahrungswerte berück­ sichtigt, wenn die für das Hubverhalten gewonnenen Meßkurven auch in Verbindung mit den begleitenden Filmaufnahmen keine eindeutigen Aussagen erlauben. Jedenfalls ist feststellbar, daß die herkömmlichen Messungen bei einem Crashtest für Kraftfahrzeuge meßtechnisch äußerst kompliziert und zeit­ aufwendig sind, so daß der Kostenanteil von solchen Crashtests bei der Entwicklung von neuen Fahrzeugtypen auch entspre­ chend hoch angesetzt werden muß.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine bei einem Crashtest für Kraftfahrzeuge einsetzbare Meßein­ richtung bereitzustellen, mittels welcher die dynamische Relativbewegung zweier Teile auch mit Rücksicht auf eine nachgeschaltete Auswertung der Meßergebnisse einfacher meßbar ist.

Aus der allgemeinen Meßtechnik bekannt sind sog. Dehnungs­ messer als Geräte zum Messen kleiner Längenänderungen, wobei im einfachsten Fall mittels einer Meßuhr die Verschie­ bung zwischen zwei Endmarken einer bestimmten Meßlänge mechanisch, optisch oder auch elektrisch ermittelt wird. Bei diesen Dehnungsmessern handelt es sich um Feinmeßgeräte, die vielfach auch Dehnungsmeßstreifen als passivem Geber für Feindehnungsmessungen verwenden, wobei das Grundmeß­ element ein dünner Widerstandsdraht ist, dessen gemessene Widerstandänderung Rückschlüsse zuläßt auf die Belastungen an einer Meßstelle als Folge der dabei auftretenden Dehnun­ gen oder Stauchungen.

Aus der DE 35 35 932 A1 ist daneben eine Schaltungsanordnung für Werkstoffprüfeinrichtungen bekannt, mit denen Zug- und Druckbeanspruchungen sowie auch Verformungskräfte an einer Probe meßbar sind, wobei ein an der Probe angebrachter Meßumformer in der Ausbildung eines Dehnungsmeßstreifens verwendet wird. Der Dehnungsmeßstreifen ist dabei in eine Brückenschaltung eingegliedert, mit welcher die bei der Werkstoffprüfung der Probe auftretenden Dehnungen als elektrische Meßgrößen erfaßt und auf das Erreichen vorge­ gebener Werte und eine damit dann ausgelöste Erzeugung eines Schaltsignales überwacht werden.

In Anlehnung an diese Feinmeßtechnik mittels solcher Deh­ nungsmeßstreifen zur Realisierung einer Widerstandsänderung auch bei einer dynamischen Belastung einer betreffenden Meßstelle besteht die Erfindung grundsätzlich darin, daß eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art gekennzeich­ net ist durch

• - einen ersten Meßdraht, der mit seinen beiden Enden an den beiden Teilen befestigt ist, die bei einem Crashtest einer dynamischen Relativbewegung unterliegen, wobei die Meßlänge dieses ersten Meßdrahtes eine Ausgangs -Relativ­ lage der beiden Teile angibt;
• - mindestens einen weiteren Meßdraht einer größeren Länge als der erste Meßdraht, der an einer von dem ersten Meßdraht beabstandeten Stelle eine übereinstimmende endseitige Befestigung an den beiden Teilen aufweist; und
• - eine Einrichtung zur zeitbezogenen Erfassung eines auf­ einanderfolgenden Brechens der beiden Meßdrähte in Ab­ hängigkeit von der dynamischen Relativbewegung der beiden Teile.

Wenn mit einer Meßeinrichtung der erfindungsgemäßen Ausbil­ dung die bei der Lenksäule eines Kraftfahrzeuges bei einem Crashtest auftretende Bewegung der Lenksäule relativ zu dem Lenkrohr gemessen werden soll, dann sollte dafür zweck­ mäßig eine doch größere Vielzahl einzelner Meßdrähte unter­ schiedlicher Länge verwendet werden, so daß durch die Erfas­ sung von deren aufeinanderfolgendem Brechen eine Aufeinander­ folge von Meßpunkten erhalten werden kann, die genügend präzise Rückschlüsse bspw. auf die Auftreffgeschwindigkeit oder die Stoßenergie zulassen. Die Genauigkeit einer solchen Meßwerterfassung unter Verwendung solcher Meßdrähte kann bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung insbesondere mit der Vorkehrung erhalten werden, daß die Meßdrähte einen Stromanschluß erhalten und also für die Messung stromdurch­ flossen sind, so daß dabei dann die mit einer jeweiligen Unterbrechung des Stromflusses durch die Meßdrähte erfaßte Zeitdauer des aufeinanderfolgenden Brechens der Meßdrähte ein bezogenes Maß ergibt, das für die von der unterschied­ lichen Länge der Meßdrähte abhängige Größe der bei einem betreffenden Crashtest einer Relativbewegung unterliegenden Teile ausgewertet werden kann. Die Auswertung kann bspw. der Erfassung von Materialeigenschaften der Teile dienlich sein bei einer dabei gleichzeitig möglichen Einengung eines betreffenden Fehlerortes durch eine Berücksichtigung der anfänglichen Befestigungsstellen der Meßdrähte. Gleichartig kann die Auswertung auch daraufausgerichtet sein, daß aus der Zeitfolge des aufeinanderfolgenden Brechens der Meß­ drähte Rückschlüsse auf die bei dem betreffenden Crashtest maßgebliche Auftreffgeschwindigkeit, die Stoßenergie usw. abgeleitet werden.

Eine Meßeinrichtung der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde unter Verwendung von fünf Meßdrähten unterschiedlicher Länge für einen Crashtest in Bezug auf eine Lenksäule probeweise eingesetzt, bei der gleichzeitig mit der herkömm­ lichen "String-Pot" Meßeinrichtung eine Meßkurve zu dem Hub der Lenksäule relativ zu dem Lenkrohr ermittelt werden sollte. In der beigefügten Zeichnung, die ein Schaubild des Hubes der Lenksäule über der Zeit zeigt, ist die Meßanord­ nung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung schematisch gezeigt. Die Meßeinrichtung 1 ist dabei mit einer Gesamtheit von fünf Meßdrähten 2 bis 6 gezeigt, die in einem gleichen gegenseitigen Abstand mit ihren Enden an einer Lenksäule 7 und an einem Lenkrohr 8 befestigt sind. Die Meßdrähte haben in Stufen von 10 mm eine unterschiedliche Länge, wobei der kürzeste Meßdraht, nämlich der Meßdraht 4 bei dieser Dar­ stellung, eine Referenzlänge ergibt, bei welcher die Lenk­ säule 7 und das Lenkrohr 8 die ursprüngliche Relativlage zu Beginn eines Crashtests einnehmen. Die neben diesem mittle­ ren Meßdraht 4 angeordneten Meßdrähte 3 und 5 haben dann eine Länge, die um 10 mm bzw. 20 mm größer ist als diese Referenzlänge, und die Meßdrähte 2 und 6 haben eine Länge, die um weitere 10 mm bzw. 20 mm größer ist. Für die Meßein­ richtung 1 ist weiterhin gezeigt, daß alle Meßdrähte 2 bis 6 an eine gemeinsame Stromquelle 9 angeschlossen sind, so daß mit den Meßdrähten Datenkanäle 10 erhalten werden, die somit die Zeitfolge erfassen lassen, mit welcher die einzelnen Meßdrähte bei einem Verschieben der Lenksäule 7 relativ zu dem Lenkrohr 8, wie angegeben mit dem Pfeil 11, aufeinanderfolgend brechen. Dabei kommt es dann aufeinander­ folgend zu einer Unterbrechung des Stromflusses durch die einzelnen Meßdrähte, was die in den Datenkanälen 10 erfaßten Zeitdaten ergibt.

Das eigentliche Schaubild der Zeichnung zeigt nun eine kontinuierliche Kurve 12, welches die Meßkurve darstellt, die mit einer herkömmlichen "String-Pot" Meßeinrichtung erhalten wurde. Zum Vergleich mit dieser Meßkurve gibt der Meßpunkt 13 den Meßpunkt an, der mit einem Brechen des die Referenzlänge aufweisenden ersten Meßdrahtes 4 erhalten wurde, so daß hier gezeigt wird, daß dieses Brechen nach etwa 47 ms stattfand und damit zu einem Zeitpunkt, als sich die Lenksäule 7 um 0.01 in relativ zu dem Lenkrohr 8 bewegt hatte. Der nächste Meßpunkt 14 wurde gleichartig für das Brechen des zweiten Meßdrahtes 3 nach 69 ms ermittelt, als der Hub der Lenksäule relativ zu dem Lenkrohr 0.02 in betrug. Unter Einbeziehung auch der folgenden Meßdrähte konnte damit für dieses Erproben der erfindungsgemäßen Meßeinrich­ tung festgestellt werden, daß die Meßkurve 12 prak­ tisch übereinstimmend nachverfolgt wurde und es somit auch möglich war, mit dieser Meßeinrichtung eine gleiche Auswer­ tung der Meßergebnisse zu verfolgen, die bei der bekannten Meßeinrichtung eine ungleich kompliziertere und wesentlich zeit- und kostenaufwendigere Konstellation erfordert.

Claims (4)

1. Einrichtung zum Messen einer dynamischen Relativbewegung zweier Teile bei einem Crashtest für Kraftfahrzeuge, wie bspw. der Lenksäule relativ zu dem am Fahrzeugaufbau befestigten Lenkrohr, gekennzeichnet durch

• - einen ersten Meßdraht, der mit seinen beiden Enden an den beiden Teilen befestigt ist, wobei seine Meßlänge eine Ausgangs-Relativlage der beiden Teile angibt;
• - mindestens einen weiteren Meßdraht mit einer größeren Länge als der erste Meßdraht, der an einer von dem ersten Meßdraht beabstandeten Stelle eine übereinstim­ mende endseitige Befestigung an den beiden Teilen aufweist; und
• - eine Einrichtung zur zeitbezogenen Erfassung eines aufeinanderfolgenden Brechens der beiden Meßdrähte in Abhängigkeit von einer Relativbewegung der beiden Teile.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Meßdrähte stromdurchflossen sind und die mit einer Unterbrechung des Stromflusses durch die Meßdrähte jeweils erfaßte Zeitdauer des aufeinanderfolgenden Brechens der Meßdrähte als ein bezogenes Maß für die von der unterschiedlichen Länge der Meßdrähte abhängige Größe der Relativbewegung der Teile ausgewertet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die ermittelten Einzelzeiten des aufeinanderfolgenden Bre­ chens der Meßdrähte zur Erfassung von Materialeigenschaf­ ten der Teile in Abhängigkeit von den Befestigungsstellen der Meßdrähte ausgewertet werden.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die ermittelten Einzelzeiten des aufeinanderfolgenden Brechens der Meßdrähte zur Erfassung der Auftreffge­ schwindigkeit und/oder der Stoßenergie ausgewertet wird, mit welcher die Relativbewegung der Teile ausgelöst wurde.