DE19541318C2 - Kollisionsbeschleunigungs-Simulationsanordnung - Google Patents
Kollisionsbeschleunigungs-SimulationsanordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung für ein Verbindungsteil zwischen einem
Betätigungsglied für einen Fahrzeug-Kollisionsbeschleunigungssimulator und einer Fahr
zeugattrappe bzw. einem Fahrzeugmodell.
Ein herkömmlicher Fahrzeug-Kollisionsbeschleunigungssimulator (G-Simulator) be
sitzt den Aufbau gemäß Fig. 16. Dabei ist ein Betätigungsglied 121 so angeordnet, daß es
sich an einer fest auf einem Boden aufgebauten Gegenwirkkraft-Wand 120 abstützt,
während ein Druckteil 123 eines Fahrzeugmodells 122 einem Ausgangsschaft 121a des
Betätigungsglieds gegenüberstehend angeordnet ist.
Eine Nachbildung eines menschlichen Körpers 124 befindet sich auf einem Sitz im
Fahrzeugmodell. Mit dem Betätigungsglied 121 ist eine (Druck-)Luftquelle 125 über ein
Öffnungs-/Schließ- bzw. Absperrventil 126 und eine pneumatische Rohrleitung 127 ver
bunden.
Wenn mittels dieser Anordnung eine Aufprallsimulation durchgeführt werden soll,
wird durch schnelles Öffnen des Ventils 126 von der Luftquelle 125 über die Rohrleitung
127 Druckluft dem Betätigungsglied 121 zugespeist, so daß dessen Ausgangsschaft 121a
gegen den Druckteil 123 des Fahrzeugmodells zum Aufprallen gebracht wird. Die Ge
genwirkkraft wird dabei durch die Wand 120 aufgefangen.
Als herkömmliche Trennvorrichtung bei einer Einrücktyp-Kupplung eines Fahr
zeugaufprall-Beschleunigungssimulators ist eine in den Fig. 17(A) und 17(B) dargestellte
Sprengmittel-Trennmuttervorrichtung 01 bekannt, die am Vorderende eines Schraubbol
zens 06 angebracht ist, der unter Zwischenfügung einer vorderen und einer hinteren Zwi
schenscheibe 05 eine Bohrung 04 durchsetzt, die ihrerseits in den Achsverbindungsflä
chen zweier verbundener Elemente 02, 03 ausgebildet ist.
Die genannte Trennmuttervorrichtung 01 ist mit dem Bolzen 06 mittels eines Stifts 07
verbunden und umfaßt eine an einem Betätigungsgliedkörper 08 angebrachte geteilte
oder geschlitzte Mutter 09, ein im Betätigungsgliedkörper 08 enthaltenes Sprengmittel
010 und eine mit der Außenseite verbundene Verdrahtung bzw. Draht-Leitung 011.
Bei dieser Trennmuttervorrichtung 01 wird durch Anlegen von elektrischem Strom
an die Leitung 011 das Sprengmittel 010 zur Explosion gebracht, wodurch der Betäti
gungsgliedkörper 08 nach vorn getrieben oder gesprengt und dadurch von der ge
schlitzten Mutter 09 abgezogen wird. Dadurch verliert die Mutter ihre Spannfunktion, und
die verbundenen Elemente 02, 03 trennen sich mit hoher Geschwindigkeit voneinander.
Da bei dem herkömmlichen (im folgenden einfach als Simulator bezeichneten)
Fahrzeugkollisions-Beschleunigungssimulator gemäß Fig. 16 der Betätigungsglied-
Ausgangsschaft 121a und das Fahrzeugmodell 122 voneinander getrennt werden und
dabei eine Methode angewandt wird, nach welcher der Betätigungsglied
Ausgangsschaft 121 zum Aufprallen auf den Druckteil des Fahrzeugmodells 122 gebracht
wird, kann höchstens eine Simulation der Grundbeschleunigungswellen (basic G waves)
erreicht werden.
Bei Verwendung einer Verbindungsart, bei der ein Betätigungsglied-Ausgangs
schaft 121a und ein Fahrzeugmodell 122 miteinander verbunden sind, kann möglicher
weise durch Betätigung eines hydraulischen Servoventils eine Zielbeschleunigung (target
G) erreicht werden; dabei wird jedoch der Hub des Betätigungsglieds länger, wodurch
das Ansprechverhalten beeinträchtigt wird und infolgedessen eine Zielbeschleunigung
nicht erreicht werden kann.
Die Vorrichtung nach Fig. 17 ist mit folgenden Mängeln behaftet:
- 1. Da die Vorrichtung den Vorschriften von Sprengstoffkontrollgesetzen und dgl. un terliegt, sind ein berechtigter Arbeiter und ein den gesetzlichen Vorschriften genügender Sprengstofflagerplatz erforderlich, so daß sich für den praktischen Einsatz zahlreiche Ein schränkungen ergeben.
- 2. Da die Vorrichtung höchst zuverlässig sein muß und dennoch von einem Ein mal(benutzungs)typ ist, erfordert sie in unwirtschaftlicher Weise einen hohen Kostenauf wand.
- 3. Bei Auslösung der Explosion in der Vorrichtung wird der Betätigungsgliedkörper 08 gesprengt (scatters); hieraus ergeben sich Probleme bezüglich der Sicherheit von Arbei tern und der Erhaltung der Vorrichtung.
Im Hinblick auf die geschilderten Mängel des Stands der Technik bezweckt damit
die Erfindung die Schaffung einer Kollisionsbeschleunigungssimulator-Trennvorrichtung,
die nicht unter die Vorschriften eines Sprengstoffkontrollgesetzes oder dgl. fällt, wiederholt
benutzbar ist, dabei keine Gefahr für ein Bersten von Bauteilen aufwirft und demzufolge
bezüglich praktischem Nutzwert, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Erhaltbarkeit ausge
zeichnet ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Kollisionsbeschleunigungs- Simulations
anordnung, die gekennzeichnet ist durch eine hydraulischen Trennkupplungsvorrichtung
zum Verbinden einer Seite eines hydraulischen Betätigungsglieds mit einer Seite eines
Fahrzeugmodells und zum Trennen der beiden Seiten nach Maßgabe eines Trennsteuer
signals, eine Hydraulikdruckquelle für das hydraulische Betätigungsglied und die hy
draulische Trennkupplungsvorrichtung sowie einen Hydraulikkreis zum Erzeugen einer Ziel
beschleunigung am hydraulischen Betätigungsglied nach Maßgabe eines Beschleuni
gungssteuersignals in einem Zustand, in welchem das hydraulische Betätigungsglied und
das Fahrzeugmodell miteinander verbunden sind.
In spezieller Ausgestaltung ist diese Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die
hydraulische Trennkupplungsvorrichtung einen Schraubbolzen, der durch je eine Kupp
lung an der Seite des hydraulischen Betätigungsglieds und an der Seite des Fahrzeugmo
dells hindurch eingeführt ist, eine geteilte oder geschlitzte Mutter, die zusammen mit ei
nem eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines Mutter
halteelements, das in der Achsrichtung des Schraubbolzens (gleitend) verschiebbar ist,
eingesetzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraubbolzen verbindet,
einen an der Kupplung an der Seite des Fahrzeugmodells befestigten Betätigungs
gliedkörper, einen in letzterem angeordneten und in der Achsrichtung des Schraubbol
zens verschiebbaren Kolben, ein Verbindungselement zum Verbinden von Mutterhalte
element und Kolben sowie einen mit einer Kammer an der Seite des Verbindungsele
ments des Kolbens verbundenen Hydraulikdruckspeisedurchgang umfaßt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die hydraulische
Trennkupplungsvorrichtung umfaßt: einen durch je eine Kupplung an der Seite eines hy
draulischen Betätigungsglieds und an der Seite eines Fahrzeugmodells hindurch einge
führten Schraubbolzen, eine geteilte oder geschlitzte Mutter, die zusammen mit einem
eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines Mutterhalte
elements, das in der Achsrichtung des Schraubbolzens (gleitend) verschiebbar ist, einge
setzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraubbolzen verbindet, einen
an der Kupplung an der Seite des Fahrzeugmodells befestigten Betätigungsgliedkörper
sowie ein zwischen dem Mutterhalteelement und dem Betätigungsgliedkörper angeord
netes Trägheitskraft-Betätigungsglied mit einem an der Kupplung an der Seite des Fahr
zeugmodells befestigten und an mindestens einer Stelle eine durchgehende Bohrung
aufweisenden zylindrischen Halteelement, einem im Halteelement in Richtung der Achse
des Schraubbolzens (gleitend) verschiebbar angeordneten Gewichtselement, das an
einer der durchgehenden Bohrung gegenüberliegenden Stelle eine zur Seite des
Schraubbolzens hin schräggestellte und mit dem Mutterhalteelement mit einem Spiel-
Zwischenraum dazwischen in Eingriff stehende Nut aufweist, einem das Mutterhalteele
ment und einen Ausgangsschaft des Betätigungsgliedkörpers mit einem Spiel-Zwischen
raum dazwischen verbindenden Verbindungselement sowie einem mit einer Preßkraft
von der durchgehenden Bohrung her in die Nut eingeführten Anschlag- oder Stopper
element, das eine an dem Schrägflächenabschnitt der Nut anliegende gekrümmte
Oberfläche aufweist.
In noch weiterer Ausgestaltung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die
hydraulische Trennkupplungsvorrichtung je eine Kupplung an der Seite des hydraulischen
Betätigungsglieds und an der Seite eines Fahrzeugmodells mit einer solchen Ausgestal
tung, daß eine (der Kupplungen) mit einem dazwischen festgelegten Zwischenraum in
die andere einsetzbar ist, einen elastischen Mantel, der zwischen sich und der Außenum
fangsfläche des eingesetzten Abschnitts der eingesetzten Kupplung einen geschlossenen
Raum festlegt, eine den geschlossenen Raum mit einer außenseitigen Öffnung oder
Bohrung verbindende Ölbohrung und ein an der außenseitigen Öffnung oder Bohrung
montiertes Wechselventil zum Umschalten der Ölzuspeisung und der Ölabfuhr zwischen
der Hydraulikdruckquelle und dem geschlossenen Raum aufweist.
Noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die hydraulische Trennkupplungsvorrichtung einen durch je eine Kupplung an der Seite
des hydraulischen Betätigungsglieds und an der Seite des Fahrzeugmodells hindurchge
führten Schraubbolzen, eine geteilte oder geschlitzte Mutter, die zusammen mit einem
eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines Betätigungs
gliedkörpers, der in der Achsrichtung des Schraubbolzens (gleitend) verschiebbar ist, ein
gesetzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraubbolzen verbindet, einen
im Betätigungsgliedkörper vorgesehenen und in der Achsrichtung des Schraubbolzens
(gleitend) verschiebbaren Kolben und einen Hydraulikdruckspeisedurchgang, der mit
einer Kammer am Vorderendabschnitt des Kolbens verbunden ist, aufweist.
Schließlich ist noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekenn
zeichnet, daß die hydraulische Trennkupplungsvorrichtung einen durch je eine Kupplung
an der Seite des hydraulischen Betätigungsglieds und an der Seite des Fahrzeugmodells
hindurchgeführten Schraubbolzen, eine geteilte oder geschlitzte Mutter, die zusammen
mit einem eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines
Mutterhalteelements, das in der Achsrichtung des Schraubbolzens (gleitend) verschieb
bar ist, eingesetzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraubbolzen
verbindet, einen mit dem Mutterhalteelement verbundenen Betätigungsgliedkörper, der
unter der Führung eines an der fahrzeugmodellseitigen Kupplung befestigten Lagerele
ments in der Achsrichtung des Schraubbolzens (gleitend) verschiebbar ist, einen im Betä
tigungsgliedkörper vorgesehenen und in der Achsrichtung des Schraubbolzens (gleitend)
verschiebbaren Kolben sowie einen Hydraulikdruckspeisedurchgang, der mit einer Kam
mer am Vorderendabschnitt des Kolbens verbunden ist, aufweist.
Im folgenden sind Funktionen bzw. Wirkungsweisen der Erfindung beschrieben.
Gemäß Fig. 5 wird bei einem Kollisionsbeschleunigungstest ein Zeitpunkt für Start
des Betätigungsglieds als die Grundzeit 0 (Null) eingestellt.
Während der Zeit bis zu einem Zeitpunkt ΔT₁ erfolgt eine Betätigung zum Errei
chen einer Zielbeschleunigung mittels eines Servosystems A5 für ein Fahrzeugmodell A15
(Δt₁ = etwa 0,1 s).
Nach dem Zeitpunkt Δt₁ ist keine Betätigung mittels des Servosystems nötig; an
diesem Punkt wird die Verbindung zwischen einem Betätigungsglied-Ausgangsschaft A8
und dem Fahrzeugmodell A15 getrennt.
Ein Trennbefehlssignal wird zum Zeitpunkt ΔtF ausgegeben, welcher Zeitpunkt
sich wie folgt bestimmen läßt:
ΔtF = t₁ - (Δ1 + Δ2)
Darin bedeuten:
Δ1 = Arbeits- bzw. Betätigungszeit von einem Prozessor A1-10 in einer Steuervorrichtung A1 zu einer Muttertrenn-Steuervorrichtung A3;
Δ2 = Arbeits- bzw. Betätigungszeit von einem elektromagnetischen Ven til A4-7 und einem Muttertrenn-Betätigungsglied A4-2 zu einer Trennmutter A4-3.
Δ1 = Arbeits- bzw. Betätigungszeit von einem Prozessor A1-10 in einer Steuervorrichtung A1 zu einer Muttertrenn-Steuervorrichtung A3;
Δ2 = Arbeits- bzw. Betätigungszeit von einem elektromagnetischen Ven til A4-7 und einem Muttertrenn-Betätigungsglied A4-2 zu einer Trennmutter A4-3.
Auf dieser Grundlage arbeitet die Muttertrenn-Steuervorrichtung A3. Eine Trenn
mutter A4-3, die einen Schraubbolzen A4-5 verspannt, wird getrennt bzw. löst sich auf,
wodurch die Verbindung mittels des Schraubbolzens A4-5 aufgehoben wird. Der Betäti
gungsglied-Ausgangsschaft (oder -stempel) A8 stoppt am Ende seines Hubs, und das
Fahrzeugmodell A15 bewegt sich unter der Trägheitskraft.
Gemäß Fig. 7 wird durch Zuspeisung von Drucköl über einen Ölspeise-Durchgang
B2-4 in einer ortsfesten Betätigungsgliedeinheit B2-1 ein Kolben B2-2 in Richtung einer
X-Achse bewegt.
Der Kolben B2-2 ist über ein Verbindungselement B9 mit einem Verbindungsschaft
B7 verbunden, der seinerseits an einem Mutterhalteelement B1-3 befestigt ist.
Dabei wird das Mutterhalteelement B1-3 von einer Trennmutter B1-1 abgezogen.
Die ihre Verspannung verlierende Trennmutter B1-1 löst sich auf (scatters), wobei ein die
beiden verbundenen Elemente B4-1, B4-2 verbindender (Schraub-)Bolzen B3 seine Funkti
on verliert und damit die Verbindung aufgehoben wird.
Im folgenden ist anhand von Fig. 8 und Fig. 11 die Wirkungsweise der erfindungs
gemäßen Anordnung anhand eines Beispiels von Fahrzeugaufprall-Beschleunigungstests
beschrieben.
Wenn eine Trennkupplung C3 nicht rechtzeitig oder überhaupt nicht arbeitet, muß
zur Verhinderung einer Kollision eines Schwingungserzeugers C1-1, während dieser einen
angeschlossenen Abschnitt C2 am Hubende in Schwingung versetzt hat, die Geschwin
digkeit durch einen am Schwingungserzeuger C1 vorgesehenen Dämpfer oder Puffer
und dgl. herabgesetzt werden.
Um dabei einen Geschwindigkeitsreduktions- bzw. Verzögerungshub zum Errei
chen einer solchen Beschleunigung einzustellen, daß die einzelnen Bauteile des in
Schwingung versetzten Abschnitts C2, der ein Gewicht von etwa 1 t besitzt und sich mit
einer Geschwindigkeit von 16 m/s bewegt, nicht beschädigt werden, wird angenom
menerweise eine gleichmäßige (equal) Beschleunigungsgeschwindigkeitsreduktion auf
eine Geschwindigkeit 0 (Null) mit einer Länge von 5 cm (als Verzögerungshub des
Schwingungserzeugers vorausgesetzt) realisiert, wobei eine Verzögerung von etwa 260G
während 6 ms einwirkt.
Dabei wirkt eine Beschleunigung von 260G auf ein Gewicht C5-1 eines Trägheits
kraft(typ)-Betätigungsglieds C5 ein. Wenn das Gewicht C5-1 26 kg beträgt, tritt an einem
Mutterhalteelement C6-3 eine Zugkraft von 5200 kg auf.
Wenn die zum Abziehen des Mutterhalteelements C6-3 erforderliche Kraft zu
1000 kg vorausgesetzt wird, muß das Gewicht C5-1 in der Zugrichtung mit einer Beschleu
nigung von
a = (5200 - 1000)/20G = 210G
bewegt werden.
Unter der Annahme, daß das Mutterhalteelement C6-3 die Funktion und Ver
spannleistung einer Mutter verliert, wenn es über eine Hälfte der Länge (etwa 1 cm) ab
gezogen ist oder wird, bestimmt sich eine für das Herausziehen um 1 cm erforderliche Zeit
wie folgt:
t₂ = 2/210G, t = 3 × 10 10-13 s = 3 ms < 6 ms
Bevor der Schwingungserzeuger C1-1 das Hubende erreicht, kann damit die Wirkung der
Mutter aufgehoben werden.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum
Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Trennkupplung bei der
ersten Ausführungsform,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Trennkupplungseinheit bei der ersten
Ausführungsform,
Fig. 4 eine schematisierte Darstellung eines Hydrauliksystems bei der ersten
Ausführungsform,
Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Meßmethode
bei der ersten Ausführungsform,
Fig. 6 eine schematische Darstellung von Hauptfunktionen einer Steuervor
richtung bei der ersten Ausführungsform,
Fig. 7 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 9 eine schaubildliche (explanatory) Darstellung eines Stopperelements eines
Gewichthalteelements bei der dritten Ausführungsform,
Fig. 10 eine schaubildliche bzw. graphische Darstellung von auf das Stopper
element bei der dritten Ausführungsform einwirkenden Kräften,
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugkollisions-Beschleunigungs
simulators gemäß der dritten Ausführungsform,
Fig. 12 eine teils schematische und teils graphische Darstellung des Arbeits- oder
Betriebszustands einer Trennkupplung bzw. von Datenerfassungen bei der
dritten Ausführungsform,
Fig. 13 eine Teilschnittdarstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 14 eine Darstellung einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wobei die
Fig. 14(A), 14(B) und 14(C) jeweils eine Seitenansicht, eine Längsschnitt
ansicht bzw. eine Vorderansicht sind,
Fig. 15 eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 16 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung und
Fig. 17 eine Darstellung einer herkömmlichen Sprengmittel(typ)-Trennmutter
vorrichtung, wobei die Fig. 17(A) und 17(B) jeweils eine Längsschnittansicht
bzw. eine Teilseitenansicht sind.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 6 darge
stellt. Fig. 1 zeigt ein Beispiel der Gesamtanordnung eines Fahrzeugkollisions-Beschleu
nigungssimulators (vehicle colliding G simulator). Dieser Simulator erteilt einem Fahrzeug
modell A15 eine Zielbeschleunigung (target G); dabei werden verschiedene, an einer
Nachbildung eines menschlichen Körpers A16 auftretende Größen gemessen.
Gemäß Fig. 5 ist eine Zielbeschleunigung eine G- oder Beschleunigungsgrundwel
le (G basic wave) mit zu dieser addierter bzw. dieser überlagerter hochfrequenter
schwingungsartiger Beschleunigung bis zu einem Zeitpunkt Δt₁; anschließend folgt ein
Zustand einer Nullbeschleunigung bis zu einem Zeitpunkt Δt₂, welcher dem Ende des
Tests entspricht. Während dieser Zeit werden die nötigen Datenmessungen bzw.
-erfassungen vorgenommen.
Als Mittel zum Simulieren dieses Zustands werden ein Fahrzeugmodell A15 und ein
Ausgangsschaft (oder -stempel) A8 eines Betätigungsglieds A6 miteinander verbunden
und durch eine hydraulische Trennkupplung A4 sowie einen Verbindungsschaft A14 bis
zum Erreichen des Zeitpunkts Δt₁ betätigt. Danach wird das Fahrzeugmodell A15 mittels
der hydraulischen Trennkupplung A4 getrennt.
Damit wird der Betätigungsglied-Hub verkürzt, wobei die Verhinderung einer Her
absetzung einer (eines) Ansprechleistung oder -verhaltens aufgrund von Kompressibilität
usw. möglich wird.
Im folgenden ist zunächst ein Beispiel eines Falls beschrieben, in welchem eine
Trennmutter A4-3 (vgl. Fig. 2) in einer hydraulischen Trennkupplung A4 verwendet wird.
Bei Verwendung einer Anzahl von Trennmuttern A4-3 werden eine entsprechende
Anzahl von Trennmutter-Betätigungsgliedern A4-2, elektromagnetischen Ventilen A4-7,
Trennsignalleitungen A4-4 und Hydraulik-Rohrleitungen A4-8, A4-9 für Steuerung bzw.
Kontrolle derselben eingesetzt.
Gemäß Fig. 2 dient die Trennmutter A4-3 zusammen mit einem Schraubbolzen A4-5
zur festen Verbindung von Kupplungskörpern A4-1, die Übermaßbohrungen aufweisen,
so daß damit eine geringfügige Abweichung der Mittelachsen der linken und rechten
Kupplungskörper A4-1 ausgeglichen werden kann.
Um dabei eine übermäßige Biegebeanspruchung oder dgl. am Bolzen A4-5 zu
vermeiden, ist bei diesem Beispiel an der Betätigungsgliedseite ein von einem Schildzap
fenlager A10 mit einem selbstjustierenden Lager gelagerter Schildzapfen A9 vorgesehen,
während an der Fahrzeugmodellseite eine nach rechts und links drehbare Achse A13 mit
einem selbstjustierenden Lager vorgesehen ist. (Es können aber auch andere Mechanis
men verwendet werden, welche die Wirkungsweise (work) der Trennmutter A4-3 und des
Trennmutter-Betätigungsgliedes A4-2 nicht beeinträchtigen.)
Die genannte Achse A13 ist je nach Fall mit einem Anschlag oder Stopperverse
hen, damit sich die Verbindungsachse nicht zu weit nach rechts und links drehen kann.
Im folgenden ist anhand von Fig. 1 der Fortgang eines Kollisionsbeschleunigungs-
Simulationstests vom Test-Beginn bis zum -Ende beschrieben.
Wenn dem Simulator gemäß Fig. 1 ein Teststartsignal an bzw. von einer System
steuereinheit A1 eingegeben wird (beispielsweise ein Startschalter geschlossen wird), wird
ein in Fig. 6 gezeigter Prozessor A1-10 wirksam; zu einem bestimmten, vorgeschriebenen
Zeitpunkt wird ein Kollisionsbeschleunigungs-Befehlssignal von einem (einer) Servome
chanismus-Befehlssignal(einheit) A1-11 zu einem Servomechanismus A5 ausgegeben.
Der Zeitpunkt des Test-Starts ist als 0 (Null) auf der Zeitbasis vorgegeben. Das Signal
wird über eine Servomechanismus-Befehlssignalleitung A1-1 einer Servomechanismus-
Steuereinheit A2 und über eine Steuerleitung A2-1 einem Servoventil A7 eingespeist (wie
dargestellt, weist die Steuerleitung A2-1 eine für Servomechanismussteuerung bzw. -rege
lung nötige Rückkopplungsleitung auf).
Das Servoventil A7 regelt die Ölzufuhr von einem Ölvorrat A11 über eine Hydrau
lik(rohr)leitung A12 und realisiert in Fig. 5 gezeigte Beschleunigungs-Grundwellenformen.
Während der Betriebszeit Δ1 (Fig. 5) einer Muttertrenn-Steuereinheit A3 werden
andererseits ein elektromagnetisches Ventil A4-7 und ein Muttertrenn-Betätigungsglied
A4-2 wirksam bzw. betätigt. Wenn dabei mit Δt₂ eine Zeit bis zum Trennen der Trennmut
ter A4-3 bezeichnet wird, liefert zu einem Zeitpunkt ΔtF
ΔtF = Δt₁ - (Δ1 + Δ2)
ab der Zeitbasis 0 (Null) der Prozessor A1-10 gemäß Fig. 6 ein Trennbefehlssignal für die
Trennmutter A4-3.
Dieser Befehl wird der Muttertrenn-Steuereinheit A3 über eine Trennbefehl-Signalleitung
A1-2 eingegeben. Auf der Grundlage dieses Befehls wird das elektromagnetische Ventil
A4-7 über eine Trennbefehl-Signalleitung A4-4 betätigt.
Fig. 4 veranschaulicht schematisch ein Hydrauliksystem der Trennkupplung.
Das unter Druck in einem Druckspeicher A17 gespeicherte Öl wird dem elektro
magnetischen Ventil A4-7 über eine Öl(speiserohr)leitung A4-9 und dem Muttertrenn-
Betätigungsglied A4-2 über eine Öldruckleitung A4-8 zugespeist.
Ein Absperrventil A4-12 (Fig. 4) dient zum Druckablassen, wenn die Ölzufuhr vom
Druckspeicher beendet oder das Hydrauliksystem des Trenn-Betätigungsglieds A4-2 ent
lüftet wird. Die im Muttertrenn-Betätigungsglied A4-2 angesammelte Luft wird zusammen
mit dem Öl über einen Luftablaßdurchgang A4-29 nach außen abgelassen; nach dem
Entlüften wird ein Blindstopfen A4-30 zum Verschließen des Systems eingesetzt.
Ein Manometer A4-14 zeigt einen Restöldruck im Druckspeicher A17 an. Ein Rück
schlagventil A4-13 dient für Ölzufuhr zum Druckspeicher A17. Wenn dem elektromagneti
schen Ventil A4-7 über die Trennsignalleitung A4-4 ein Trennsignal zugespeist wird, wird
das elektromagnetische Ventil A4-7 gemäß Fig. 4 aus einer Neutralstellung in eine Öl
druckzufuhrstellung (abwärts) umgeschaltet, wobei Hochdrucköl aus dem Druckspeicher
A17 dem Muttertrenn-Betätigungsglied A4-2 zugespeist wird.
Im folgenden sind anhand von Fig. 3 die Arbeitsvorgänge des Muttertrenn-
Betätigungsglieds A4-2 und der Trennmutter A4-3 beschrieben.
Die Trennmutter A4-3 ist mit Hilfe von Muttern und Zwischenscheiben A4-33 sicher
auf Stehbolzen A4-32 eines Körpers A4-21 des Betätigungsglieds A4-2 befestigt. Dabei ist
ein Körperlagerabschnitt A4-24 an einem Kupplungskörper A4-1 angebracht, der mittels
eines Schraub-Bolzens A4-11 in einer Übermaßbohrung A4-38 geringfügig bewegbar oder
verschiebbar ist. Der Kupplungskörper A4-1 ist mit der Trennmutter A4-3 verbunden, mit
der ein Schraub-Bolzen A4-5, eine Zwischenscheibe A4-6 und der Körper A4-21 verbun
den sind.
Wenn auf den Körper A4-21 keine unzulässige Kraft einwirkt, sind der Bolzen A4-11
arretiert und der Körperlagerabschnitt A4-24 am Kupplungskörper A4-1 fixiert. Wenn da
bei aufgrund einer Schrägstellung zwischen den Verbindungsflächen des Körperlagerab
schnitts A4-24 und des Kupplungskörpers A4-1 ein Zwischenraum oder Spalt entsteht, wird
eine sichere Fixierung mittels einer Distanzscheibe A4-34 hergestellt.
Das vom elektromagnetischen Ventil A4-7 zum Muttertrenn-Betätigungsglied A4-2
zugespeiste Öl wird über die Rohr-Leitung A4-8 zu einem Ölspeiseeinlaß A4-26 geleitet
und tritt dann über einen Ölspeisedurchgang A4-25 in den Körper A4-21 ein, um einen
Kolben A4-20 mit Druck zu beaufschlagen. Der Kolben A4-20 wird durch den Öldruck ge
ringfügig verpreßt oder verschoben, so daß er an dem Bolzen A4-5 andrückt. Da der Bol
zen A4-5 durch die Trennmutter A4-3 sicher fixiert und dabei mittels eines Fixierelements
A4-23 am Körper A4-21 fixiert oder festgelegt ist, wirkt auf das Betätigungsgliedende A4-22,
das mittels des Fixierelements A4-23 am Körper A4-21 festgelegt ist, eine Kraft ein,
durch welche der Körper A4-21 nach rechts verschoben wird. Der Körper A4-21 wird zu
einem Gleitabschnitt A4-27 des Körperlagerabschnitts A4-24 geführt und verschiebt sich in
einer Richtung im Sinne eines Herausziehens der Trennmutter A4-3. Der Gleitabschnitt
A4-27 ist für Schmierungszwecke mit einem Lager versehen, so daß sich der Körper A4-21
praktisch reibungsfrei verschieben kann, und er dient zum Führen des Körpers A4-21 bei
seiner Bewegung in der Achsrichtung. Das Betätigungsgliedende (Zylinderende) A4-22
weist gemäß Fig. 3 im zentralen Bereich einen Öldurchgang für Verbindung mit dem Öl
speisedurchgang A4-25 des Körperlagerabschnitts A4-24 auf, und fungiert zum Einstellen
der Länge des Öldurchgangs entsprechend der Verschiebung des Körpers A4-21.
Der Berührungs- oder Kontaktabschnitt des Kolbens A4-20 ist so ausgelegt, daß
die Kontaktfläche klein ist; in letzterer sind Ölrillen zum Zuführen von Öl für leichte Tren
nung ausgebildet. Der Kolben A4-20 ist mit einer Kappendichtung A4-35 oder dgl. zur
Verringerung der Reibung und zum Führen des Kolbens verstehen. Der Betätigungsglie
dend-(zylinderend)abschnitt besitzt ebenfalls eine Ausgestaltung zur Verringerung der
Reibung.
Der Körper A4-21 ist mit einer Luftablaßöffnung oder -bohrung A4-31 versehen, so
daß in einer Kammer an der Ausgangsschaftseite des Kolbens A4-20 enthaltene Luft
beim Verschieben des Körpers A4-21 nach rechts entweichen kann. Ebenso ist der Kör
perlagerabschnitt A4-24 mit einer Luftablaßbohrung A4-31 versehen, so daß in diesem
Abschnitt enthaltene Luft bei Verschiebung des Körpers A4-21 nach rechts entweichen
kann.
Ein durch eine Anschlagaufnahmebohrung A4-37 hindurchgeführter Stopper
oder Anschlag A4-28 verhindert ein Herausrutschen des Körpers A4-21 aus dem Körperla
gerabschnitt A4-24.
Zur Verhinderung eines Ölaustritts sind das Betätigungsgliedende (Zylinderende)
A4-22 und der Ölspeisedurchgang A4-20 mit Dichtungen A4-36 versehen.
In der Trennmutter A4-3 ist eine geschlitzte Mutter A4-40 in eine geschlitzte Mutter
büchse A4-39 eingesetzt. Um bei Einwirkung eines Drehmoments auf die Mutter eine
Gleitbewegung zwischen diesen beiden Teilen zu verhindern, ist ein Stift A4-41 vorgese
hen. Die geschlitzte Mutterbüchse A4-39 weist einen Flansch auf und ist über eine Über
maßbohrung am Körper A4-21 angebracht.
Die geschlitzte Mutterbüchse A4-39 ist so ausgestaltet, daß sie abgezogen wird
(to get out), wenn sie einem Zug in Achsrichtung unterworfen wird. Wenn sie abgezogen
wird, birst (scatters) die geschlitzte Mutter A4-40 bzw. sie spreizt sich auf, so daß sie ihre
Funktion als Mutter verliert.
Nach Abschluß der Tests wird das elektromagnetische Ventil A4-7 so umgeschal
tet, daß der Öldruck im Muttertrenn-Betätigungsglied A4-2 über eine Ölaustrag(rohr)
leitung A4-10 auf den Atmosphärendruck gesenkt wird. Die die Trennmutter A4-3 mit
dem Körper A4-21 verbindende Mutter A4-33 wird (dann) gelöst bzw. abgeschraubt
und herausgenommen.
Da der Körper A4-21 in der Achsrichtung verschiebbar und um die Achse dreh
bar ist, kann die Trennmutter A4-3 zu einer Stelle verschoben werden, an welcher die
Arbeit einfach ausgeführt werden kann. Dabei ist oder wird das Absperrventil A4-12
geschlossen.
Für die Durchführung eines nächsten Tests wird der Schraub-Bolzen A4-5 zur Ver
bindung mit dem Körper A4-21 mittels einer neuen Trennmutter A4-3 verriegelt bzw. ver
spannt. Dabei ist der Kolben A4-20 zum Betätigungsgliedende A4-22 zurückgezogen.
Das elektromagnetische Ventil A4-7 wird so umgeschaltet, daß dem Trenn-Betätigungs
glied A4-2 Öl zugespeist wird. Der Blindstopfen A4-30 für Luftablassung wird entfernt, das
Absperrventil A4-12 wird allmählich bzw. langsam geöffnet, und nach dem Entlüften wird
der Blindstopfen A4-30 wieder eingesetzt.
Das elektromagnetische Ventil A4-7 wird in eine Neutralstellung (eine Stellung
gemäß Fig. 4) umgeschaltet, und das Absperrventil A4-12 wird voll geöffnet. Daraufhin
sind das Muttertrenn-Betätigungsglied A4-2 und die Trennmutter A4-3 für einen Test
bereit.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Fig. 7 veran
schaulicht ein Beispiel eines Verbindungszustands von Elementen B4-1, B4-2, die mittels
einer hydraulischen, geschlitzten Mutter des Kolbenverbindungstyps miteinander ver
bunden sind. Die letztere besteht aus einer Trennmutter B1 und einem Betätigungsglied
B2 sowie einem Schaft B7 und einem Verbindungselement B9, die zwischen ersteren an
geordnet sind.
Die Trennmutter B1 besteht aus einer geschlitzten Mutter B1-1, einem Zapfen oder
Stift B1-2 und einem Mutterhalteelement B1-3. Letzteres dient als Halteelement, durch
welches der in z. B. vier Teile unterteilten geschlitzten Mutter B1-1 ihre Funktion und Lei
stung als Mutter erteilt wird. Der Stift B1-2 ist so angeordnet, daß dann, wenn die Trenn
mutter B1 einen Schraub-Bolzen B3 verspannt, die geschlitzte Mutter B1-1 und das Mut
terhalteelement B1-3 sich nicht um die X-Achse drehen und das Mutterhalteelement
B1-3 in der Richtung der X-Achse verschiebbar ist, um von der geschlitzten Mutter B1
abgezogen zu werden.
Das Betätigungsglied B2 besteht aus einem Betätigungsgliedkörper B2-1, einem
Kolben B2-2 und einem Endelement B2-3. Der Körper B2-1 ist gemäß Fig. 7 mit Hilfe von
Obermaß besitzenden Schraubenbohrungen an seiner Außenseite bzw. einem außensei
tigen Bauteil befestigt.
Das Verbindungselement B9 besteht aus einem Elementkörper B9-1, Schraub-
Bolzen B9-2, Muttern B9-3 und Zwischenscheiben B9-4; es stellt die Verbindung zwischen
dem Schaft B7 und dem Kolben B2-2 her.
Ein Ende des Schafts B7 ist in das Mutterhalteelement B1-3 eingeschraubt; eine
Sicherung gegen ein Lockern wird durch eine Mutter B6 gewährleistet. Am anderen Ende
ist ein selbstjustierendes Lager B8 vorgesehen. Andererseits ist am Ende eines Ausgangs
schafts des Kolbens B2-2 des Betätigungsglieds B2 ebenfalls ein selbstjustierendes Lager
B8 vorgesehen; auch wenn dabei ein geringfügiger Versatz der Achse gegenüber der
X-Achse zwischen dem Schaft B7 und dem Kolben B2-2 auftritt oder vorhanden ist, wird
durch das Verbindungselement B9 eine feste Verbindung zwischen diesen Teilen gewähr
leistet. Wie dargestellt, sind die Schraub-Bolzen B9-2 des Verbindungselements B9 parallel
zueinander angeordnet; wenn sie jedoch unter einem Winkel von 90° zueinander an
geordnet sind, ist auch ein Phasenversatz möglich.
Für die Montage der Trennmutter B1 werden die verbundenen oder zu verbin
denden Elemente B4-1, B4-2 mittels des Schraub-Bolzens B3 und einer Zwischenscheibe
BS miteinander verbunden. Der Schaft B7 wird mittels der Mutter B6 an der Trennmutter
B1 befestigt.
Am Kolben B2-2 des Betätigungsglieds B2 wird der Elementkörper B9-1 des Verbin
dungselements B9 mittels des Schraub-Bolzens B9-2 und der Mutter B9-3 befestigt. Zur
Verbindung des Schafts B7 mit dem Elementkörper B9-1 nach erfolgter Montage der
Anordnung aus der Trennmutter B1 werden der Elementkörper B9-1 in Richtung der
X-Achse verschoben und um die X-Achse gedreht und der bzw. die Bolzen B9-2 zur Herstel
lung der Verbindung in das bzw. die selbstjustierende(n) Lager B8 eingesetzt. (Bei der
Verschiebung des Elementkörpers B9-1 verschiebt und dreht sich der Kolben B2-2 ent
sprechend, so daß der Elementkörper B9-1 und das bzw. jedes selbstjustierende Lager B8
des Schafts B7 zweckmäßig miteinander verbunden werden können.)
Dem Körper B2-1 wird über einen Öldruck- bzw. Druckölspeisedurchgang B2-4
Öldruck bzw. Drucköl zugeführt; dabei entsteht eine Kraft zum Verschieben des Kolbens
B2-2 in Richtung der X-Achse. Das Mutterhalteelement B1-3 wird dabei über das Verbin
dungselement B9 und den Schaft B7 abgezogen (drawn out), so daß die den Schraub-
Bolzen B3 verspannende Trennmutter B1 ihre Wirkung verliert. Eine Ölkammer innerhalb
des Körpers B2-1 ist mit einem Luftablaßdurchgang B2-5 zum Entlüften von eingeschlos
sener Luft versehen; der Durchgang wird nach der Entlüftung mittels eines Blindstopfens
B2-6 verschlossen. Ferner ist eine Luftbohrung B2-7 so angeordnet, daß bei der Verschie
bung des Kolbens B2-2 in der Richtung der X-Achse die Luft ohne weiteres an der Seite
der Ölzuspeisung und an der gegenüberliegenden Seite ein- und ausströmen kann.
Zum Abdichten der hydraulischen Bauteile sind eine Gleitabschnitt-Kappen
dichtung B2-8, eine Fixierabschnitt-Dichtung B2-11 und eine Staubdichtung B2-9 an Ein
laß- und Auslaßseite des Kolbens B2-2 vorgesehen.
Die Trennmutter B1 kann ausgewechselt werden, indem die Spannmutter B6 ge
lockert und das Mutterhalteelement B1-3 vom Schaft B7 abgezogen werden, oder indem
der den Schaft B7 mit dem Elementkörper B9-1 verbindende Schraub-Bolzen B9-2 ent
fernt und das Mutterhalteelement B1-3 zusammen mit dem daran befestigten Schaft B7
herausgenommen werden.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 8 bis 12 dargestellt.
Gemäß Fig. 11 ist diese Anordnung so ausgestaltet, daß eine durch einen
Schwingungsgenerator oder -erzeuger C1-1 herbeigeführte Beschleunigung zu einem
Kollisionszeitpunkt mit einem Fahrzeugmodell C2-1 simuliert wird; nach etwa 0,1 s wird
ein in Schwingung versetztes Element C2 im Bereich einer Trennkupplung C3 getrennt.
Dabei besitzt das in Schwingung versetzte Element C2 eine Geschwindigkeit von
etwa 16 m/s. Wenn hierbei keine Trennung stattfindet, wird der Schwingungserzeuger
C1-1 durch das ein Gewicht von etwa 1 t besitzende und sich mit der angegebenen
Geschwindigkeit bewegende genannte Element C2 belastet.
Gemäß Fig. 8 besteht die Trennkupplung C3 aus einem Trägheitskraft-
Betätigungsglied C5 (für eine geteilte oder geschlitzte Mutter) für Verbindungsaufhebung
des Verbindungsabschnitts zum Verbinden entsprechender Abschnitte (eines Schwin
gungsabschnitts C1 und des in Schwingung versetzten Abschnitts oder Elements C2) mit
tels eines Schraub-Bolzens C4, einer Zwischenscheibe C4-1, einer Trennmutter C6 zum
Abziehen eines Mutterhalteelements C6-3 sowie einem auf ein Befehlssignal hin arbei
tenden Betätigungsglied C8.
Das Trägheitskraft-Betätigungsglied C5 ist nachstehend beschrieben.
Ein Gewicht C5-1 wird durch ein Halteelement C5-2 so gehalten, daß es wirksam
wird, wenn eine Beschleunigung in Richtung der X-Achse einwirkt.
Zum Heraus- bzw. Abziehen des Mutterhalteelements C6-3 ist ein Schaft C5-4 (für
diesen Zweck) am Mutterhalteelement C6-3 mittels einer Kontermutter C5-13 befestigt.
Am anderen Ende des Schafts C5-4 ist ein selbstjustierendes Lager für Verbindung mit
einem Verbindungselement C5-3 mittels eines Zapfens C5-6 über ein Lager C5-7 vor
gesehen.
Die beiden Enden des Zapfens C5-6 vermögen eine Zugkraft vom Gewicht C5-1
in Richtung der X-Achse zu übertragen.
Im anderen Ende des Verbindungselements C5-3 ist ein Langloch C5-11 vorge
sehen, so daß ein Zapfen C5-10 die Bewegung oder Verschiebung des Verbindungse
lements C5-3 in Richtung der X-Achse nicht behindert, wenn das Mutterhalteelement
C6-3 durch einen Ausgangsschaft C8-1 des Betätigungsglieds C8, das auf ein Befehlssignal
hin aktiviert wird, abgezogen wird.
Das Gewicht C5-1 und das Halteelement C5-2 umfassen einen Stopperabschnitt
C7, der eine Bewegung des Gewichts C5-1 bei einer Beschleunigung in der Richtung der
X-Achse zuläßt, eine Bewegung bei einer Beschleunigung in der Gegenrichtung aber
verhindert. Nachdem das Gewicht C5-1 das Mutterhalteelement C6-3 abgezogen hat,
stößt ein Stopper oder Anschlag C5-9 unter Stoppen der Bewegung am Halteelement C5-2
an.
Auf ein Befehlssignal hin verschiebt das Betätigungsglied C8 den Ausgangsschaft
C8-1; dabei wird das Verbindungselement C5-3 in Richtung der X-Achse gezogen, um
das Mutterhalteelement C6-3 abzuziehen. Damit in diesem Augenblick das Gewicht C5-1
das Stellglied C8 nicht belastet, ist im Gewicht C5-1 ein Langloch C5-8 vorgesehen, in
welchem sich der Zapfen C5-6 ungehindert in Richtung der X-Achse bewegen kann.
Der unter einem rechten Winkel zum Zapfen C5-6 angeordnete Zapfen C5-10 ist
mit einem am Ausgangsschaft C8-1 des Betätigungsglieds C8 vorgesehenen selbstjustie
renden Lager verbunden. Das Halteelement C5-2 des Gewichts C5-1 und das durch ein
Befehlssignal aktivierbare Betätigungsglied C8 sind fest mit dem in Schwingung versetz
ten Abschnitt C2 verbunden.
Im folgenden ist Fig. 9 näher beschrieben. Wenn das Gewicht C5-1 in Richtung
der X-Achse mit einer Beschleunigung, die eine bestimmte Grundgröße übersteigt, beauf
schlagt wird, wird ein Stopperelement C7-1 des Stopperabschnitts C7, das an einer
Schrägfläche einer Nut C5-12 im Gewicht C5-1 anliegt, derart mit einer Kraft beauf
schlagt, daß es aus dem Gewicht C5-1 in das Halteelement C5-2 hineingedrückt wird.
Das Stopperelement C5-1 wird durch eine Feder C7-3 und einen Bolzen C7-4 mit
einer bestimmten Federkraft in die Nut C4-12 des Gewichts C5-1 hineingedrückt. Der Bol
zen C7-4 ist am Halteelement zu C5-2 mittels eines Arretierstoppers C7-5 befestigt. Eine
Führung C7-2 bewirkt, daß sich das Stopperelement C7-1 nicht drehen, aber aufwärts
und abwärts bewegen kann. Im Halteelement C5-2 sind (für diesen Zweck) Führungsnu
ten oder -rillen C5-14 vorgesehen.
Damit das Stopperelement C7-1 nicht mit einer Hochdrückkraft beaufschlagt
werden kann, wenn auf das Gewicht C5-1 entgegengesetzt zur X-Achse (zur linken Seite
in Fig. 9 hin) eine Beschleunigung einwirkt, liegen die Nut C5-1 und das Stopperelement
C7-1 in der Richtung der X-Achse über senkrechte Flächen aneinander an.
Aus Fig. 10 geht folgendes hervor: Wenn mit θ ein Winkel der Schrägfläche der
Nut C5-12 im Gewicht C5-1, mit r ein Radius des an der Schrägfläche anliegenden Ab
schnitts des Stopperelements C7-1, mit FO eine Einwirkkraft (accruing force) des Ge
wichts, mit FN eine Zug kraft des Mutterhalteelements C6-3 und mit FM eine auf das
Gewicht C5-1 wirkende Kraft bezeichnet sind, gilt folgendes:
FM = FO - FN
FMV = FM sin θ · cos θ
FMH = FM sin² θ
FMV = FM sin θ · cos θ
FMH = FM sin² θ
Wenn ein Reibbeiwert zwischen dem Stopperelement C7-1 und dem Halteele
ment C5-2 mit µ und eine Hochdrückkraft des Stopperelements C7-1 mit FMV bezeich
net sind, gilt folgendes:
FMV = FMV + µFMH = FM (sin θ · cos θ + µsin² θ)
Andererseits sei angenommen, daß sich das Gewicht C5-1 in Richtung der
X-Achse verschiebt, wenn die das Stopperelement C7-1 mit Druck beaufschlagende Feder
C7-3 über eine Länge von r entsprechend dem Radius des Kopfteils des Stopperele
ments C7-1 zusammengedrückt ist oder wird, wobei FMV eine Hochdrückkraft und K
eine Federkonstante (FM < FO) bedeuten; dabei gilt folgendes:
Kr = FMV
∴ K = FMV/r
∴ K = FMV/r
Allgemein gesagt, wird folgendes Ergebnis erzielt:
Es sei angenommen, daß der in Schwingung versetzte Abschnitt C2 eine gleich mäßige (equal) Beschleunigungsgeschwindigkeitsverringerung von V = 16 m/s auf V = 0 m/s über eine Länge von 5 cm erfährt (wobei der Schwingungserzeuger C1 einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus mit der erwähnten Eigenschaft aufweist und die Länge des Hubendes des Schwingungserzeugers zu 5 cm vorausgesetzt ist) und daß eine Beschleunigung zu diesem Zeitpunkt wie folgt ist:
Es sei angenommen, daß der in Schwingung versetzte Abschnitt C2 eine gleich mäßige (equal) Beschleunigungsgeschwindigkeitsverringerung von V = 16 m/s auf V = 0 m/s über eine Länge von 5 cm erfährt (wobei der Schwingungserzeuger C1 einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus mit der erwähnten Eigenschaft aufweist und die Länge des Hubendes des Schwingungserzeugers zu 5 cm vorausgesetzt ist) und daß eine Beschleunigung zu diesem Zeitpunkt wie folgt ist:
a′ = {1,6 × 10³ (cm/s)}²/2 × 5 cm
= 2,6 × 10⁵ cm/s
= 260G
= 2,6 × 10⁵ cm/s
= 260G
In diesem Fall ist die erforderliche Zeit bis zum Stillstand gleich
t = (1,6 × 10³)/(2,6 × 10⁵) = 0,006 s
Wenn das Gewicht C5-1 20 kg wiegt und einer Beschleunigung von 260G unter
worfen ist, entspricht eine auf das Gewicht C5-1 in Richtung der X-Achse einwirkende
Kraft:
20 kg × 260G = 5200 kg
Wenn eine Abziehkraft FN des Mutterhalteelements C6-3 1900 kg beträgt, ent
spricht die auf dieses Gewicht einwirkende Beschleunigung a:
5200 kg - 1000 kg (20/G) · a
∴ a = (4200/20)G = 210G
∴ a = (4200/20)G = 210G
Unter der Voraussetzung, daß das Mutterhalteelement C6-3 seine Funktion als
Mutter verliert, wenn es bei dieser Beschleunigung über die Hälfte seiner Länge abgezo
gen worden ist, bestimmt sich die für das Abziehen erforderliche Zeit t zu:
t₂ = 2/(210G)
t = 0,003 s < 0,006 s
t = 0,003 s < 0,006 s
Eine Trennung erfolgt dabei, bevor der Kolben des Schwingungserzeugers das Ende des
Hubs erreicht.
Andererseits bestimmt sich die Federkonstante K der Feder C7-3 zum Herab
drücken des Stopperelements C7-1 zu:
K × 10 mm = 10 kg
∴ K = 1 kg/mm
∴ K = 1 kg/mm
Dabei betragen der Radius des Kopfteils des Stopperelements C7-1 10 mm und die Preß
kraft 10 kg.
Wenn die effektive Windungszahl der Feder gleich 10 ist, und der Drahtdurch
messer der Feder 1 mm beträgt, besitzt die Feder einen mittleren Durchmesser von etwa
11 mm.
Unter der Voraussetzung, daß der Winkel der Nut θ = 45° und der Reibbeiwert
µ = 0 betragen, bestimmt sich-eine für das Hochdrücken des Stopperelements C7-1 er
forderliche Kraft zu:
FM = 10 kg/(sin 45° · cos 45°) = 20 kg
Diese Kraft ist von vernachlässigbarer Größe im Vergleich zu einer auf das Gewicht wir
kenden Kraft von:
FO - FN = 4200 kg
Im folgenden ist Fig. 12 im einzelnen beschrieben:
Fig. 12(a) veranschaulicht einen Zustand eines Kolbens des Schwingungserzeugers C1-1 zum Zeitpunkt des Schwingungsbeginns. Der Kolben befindet sich am linken Ende, und die Trennkupplung C3 ist gekoppelt. Nach Abschluß des Tests wird der Kolben in die se Stellung zurückgeführt und mit dem in Schwingung versetzten Element oder Abschnitt C2 verbunden. Fig. 12(b) zeigt einen Zustand, in welchem der Schwingungserzeuger C1-1 eine Schwingung (vibration) innerhalb des Steuerhubs beendet und die Trennkupp lung C3 eine vollständige Trennung bewirkt hat. Der vom Fahrzeugmodell C2-1 getrenn te Schwingungserzeuger C1-1 geht auf einen Geschwindigkeitsreduktionshub über, so daß die Geschwindigkeit am Ende des Hubs zu Null wird. (Dieser Geschwindigkeitsreduk tionsmechanismus vermag auch dann zu arbeiten, wenn das Fahrzeugmodell C2-1 an geschlossen ist.) Fig. 12(c) zeigt verschiedene qualitative Größen des Zustands (Beschleunigung, Geschwindigkeit, Verschiebung) zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahr zeugmodell C2-1 mit Schwingung beaufschlagt wird, einen Steuerhub des Betätigungs glieds, einen Geschwindigkeitsreduktionshub, einen Zustand der Trennkupplung C3 sowie Beziehungen der Datenmessungen oder -erfassungen.
Fig. 12(a) veranschaulicht einen Zustand eines Kolbens des Schwingungserzeugers C1-1 zum Zeitpunkt des Schwingungsbeginns. Der Kolben befindet sich am linken Ende, und die Trennkupplung C3 ist gekoppelt. Nach Abschluß des Tests wird der Kolben in die se Stellung zurückgeführt und mit dem in Schwingung versetzten Element oder Abschnitt C2 verbunden. Fig. 12(b) zeigt einen Zustand, in welchem der Schwingungserzeuger C1-1 eine Schwingung (vibration) innerhalb des Steuerhubs beendet und die Trennkupp lung C3 eine vollständige Trennung bewirkt hat. Der vom Fahrzeugmodell C2-1 getrenn te Schwingungserzeuger C1-1 geht auf einen Geschwindigkeitsreduktionshub über, so daß die Geschwindigkeit am Ende des Hubs zu Null wird. (Dieser Geschwindigkeitsreduk tionsmechanismus vermag auch dann zu arbeiten, wenn das Fahrzeugmodell C2-1 an geschlossen ist.) Fig. 12(c) zeigt verschiedene qualitative Größen des Zustands (Beschleunigung, Geschwindigkeit, Verschiebung) zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahr zeugmodell C2-1 mit Schwingung beaufschlagt wird, einen Steuerhub des Betätigungs glieds, einen Geschwindigkeitsreduktionshub, einen Zustand der Trennkupplung C3 sowie Beziehungen der Datenmessungen oder -erfassungen.
Wenn eine normale Trennung erfolgt ist, ändern sich eine Beschleunigung X′′,
eine Geschwindigkeit X′ und eine Verschiebung X, die auf das Fahrzeugmodell C2-1
einwirken, auf die in ausgezogenen Linien angegebene Weise; damit ist eine Bedingung
für die Datengewinnung bis zum Ablauf einer bestimmten Zeit nach dem Trennen der
Trennkupplung C3 gut erfüllt.
Es sei jedoch ein Fall angenommen, in welchem die Trennkupplung C3 nicht ein
wandfrei arbeitet, speziell ein Fall, in welchem überhaupt keine Trennung stattfindet. In
einem solchen Fall beginnt der in einen Geschwindigkeitsreduktionshub eintretende
Schwingungserzeuger C1-1 eine Geschwindigkeitsreduktion oder -verringerung.
Ein Zustand, in welchem eine gleichmäßige Beschleunigungsreduktion stattfindet
und die Geschwindigkeit am Ende des Hubs die Größe Null erreicht, ist in einer gestri
chelten Linie angegeben. In diesem Fall können keine Planungsdaten gewonnen wer
den.
Wenn bei angeschlossenem Fahrzeugmodell C2-1 keine einwandfreie Geschwin
digkeitsreduktion erfolgt und der Kolben am Hubende des Schwingungserzeugers C1-1
anstößt, besteht die Gefahr, daß die Trennkupplung C3 und ihr Umgebungsbereich
oder eine kostenaufwendige Nachbildung eines menschlichen Körpers C2-2 für Kollisi
onstests beschädigt wird.
In Fig. 13 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei den Tei
len und Elementen vom Fig. 17 entsprechende Teile bzw. Elemente mit den gleichen
Bezugsziffern wie dort bezeichnet sind. Die Ziffer 1 steht für einen (im folgenden als
"Innenkupplung" bezeichneten) Innenkupplungskörper in Form eines dickwandigen Zy
linders, dessen eines Ende geschlossen ist, während an seinem hinteren Endabschnitt
koaxial dazu ein dünnerer Abschnitt 2 mit einer Stufe angeformt ist. Ein (im folgenden als
"Außenkupplung" bezeichneter) Außenkupplungskörper 3 besitzt eine Säulenform. Im
Vorderabschnitt dieses Körpers ist eine zylindrische Bohrung 5 ausgebildet, derart, daß der
hintere Endabschnitt des den größeren Durchmesser besitzenden bzw. dickeren Ab
schnitts 4 der Innenkupplung 1 lose bzw. mit Spiel koaxial zu diesem Körper einführbar ist.
Ein zylindrischer, elastischer Mantel (shell) 6 mit einer dünnen Wand ist koaxial
zwischen den dünneren Abschnitt 2 der Innenkupplung 1 und die zylindrische Bohrung
5 der Außenkupplung 3 eingesetzt. Die Ziffern 7, 8 stehen für einen umlaufenden Füh
rungsring bzw. einen O-Ring, die an der Außenumfangsfläche bzw. an der Innenum
fangsfläche des Vorderendabschnitts bzw. des hinteren Endabschnitts des elastischen
Mantels 6 vorgesehen sind.
Die Ziffern 9, 10 bezeichnen einen Innengewindeabschnitt bzw. einen Außen
gewindeabschnitt, die jeweils an der Innenumfangsfläche des Mantels 6 bzw. an der
Außenumfangsfläche des vorderen Endabschnitts des dünneren Abschnitts 2 mit einer
Stufe der Innenkupplung 1 vorgesehen sind. Zwischen dem dünneren Abschnitt 2, der
Innenkupplung 1 und dem elastischen Mantel 6 ist eine zylindrische Öldruck- bzw.
Druckölkammer gebildet.
Ein Blindstopfen 12 ist in den äußeren Endabschnitt einer Luftablaßbohrung 13
eingeschraubt, welche den hinteren Endabschnitt des weiteren Abschnitts 4 der Innen
kupplung 1 mit der Öldruckkammer 11 verbindet. Mit der Ziffer 14 ist ein Wechselventil
bezeichnet, das einen Ölspeiseeinlaß 16 und einen Ölaustragauslaß 17 zu bzw. vom Au
ßenendabschnitt einer Ölbohrung 15 aufweist, welche den hinteren Teil des weiteren
Abschnitts 4 der Innenkupplung 1 mit der Öldruckkammer 11 verbindet.
Mit den Ziffern 18, 19 sind eine Ölbohrung bzw. ein ringförmiges Paßelement be
zeichnet, die am hinteren Endabschnitt der Bohrung 5 bzw. am hinteren Endteil des ela
stischen Mantels 6 vorgesehen sind.
Bei dieser Vorrichtung werden an ihrer betreffenden Seite, mit welcher die Innen
kupplung 1 oder die Außenkupplung 3 verbunden ist, die Lage und Neigung der Achse
eingestellt und die Vorrichtung auf die in Fig. 13 gezeigte Weise zusammengesetzt. Nach
Entlüftung des Hydrauliksystems der Innenkupplung 1 wird zur Herstellung einer nötigen
Verbindungskraft der Kupplungen über das Wechselventil 14 Drucköl der Öldruck- oder
Druckölkammer 11 zugespeist.
Durch das zugespeiste Drucköl dehnt sich der elastische Mantel 6 hauptsächlich
in Richtung seines Radius aus, um sich innig an die Innenfläche der Außenkupplung 3
anzulegen. Da diese Ausdehnung durch eine Spannung oder Beanspruchung innerhalb
des elastischen Bereichs erfolgt, nimmt der elastische Mantel 6 bei Aufhebung des
Drucks wieder seine ursprüngliche Form an.
Wenn die Kupplungen getrennt sind oder werden, wird das Wechselventil 14 auf
"Austragen" umgeschaltet, und das Öl wird aus der Öldruckkammer 11 abgeführt; dabei
fällt der Öldruck ab, der elastische Mantel 6 schrumpft bzw. zieht sich zusammen, die
enge Anlage an der Außenkupplung 3 wird aufgehoben, und die Verbindungskraft der
beiden Kupplungen wird beseifigt.
Dabei tritt Außenluft über die Luftbohrung 18 in die Außenkupplung 3 ein, so daß
das Trennen leicht erfolgen kann. Die Verbindung zwischen dem elastischen Mantel 6
und der Innenkupplung 1 ist an der einen bzw. zur einen Seite verschiebbar, so daß sich
der Mantel 6 bei einer Ausdehnung desselben in Richtung der X-Achse verschieben
kann.
In Fig. 14 ist eine fünfte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Fig. 14(A),
14(B) und 14(C) sind dabei eine Seitenansicht, eine in teilweise vergrößertem Maßstab
gehaltene Längsschnittansicht bzw. eine Vorderansicht. Eine hydraulische Trennmutter 20
dient zum Verbinden zweier zu verbindender Elemente 02 bzw. 03 über einen Schraub-
Bolzen 06.
Gemäß Fig. 14(B) wird der hydraulischen Trennmutter 20 über einen Ölspeiseein
laß 21 Öl zugespeist, um die vordere Stirnfläche eines Kolbens 22 mit Druck zu beauf
schlagen. Der Kolben 22 verschiebt sich dabei in Rückwärtsrichtung, bis der Kolbenbo
den 23 am Bolzen 06 anstößt. Der Kolbenboden (oder -kopf) 23 besteht aus einem
Werkstoff, der ausreichende Festigkeit und Steifheit für die Kollision mit dem Bolzen 06
bietet, und er ist bei Deformation, Verschleiß usw. austauschbar.
Nach dem Auftreffen des Kolbenkopfes auf den Bolzen 06 wirkt aufgrund eines
Drucks, der ein am Betätigungsgliedkörper 24 befestigtes Endelement 25 beaufschlagt,
eine Kraft in Richtung der X-Achse (Vorwärtsrichtung) ein.
Eine geteilte oder geschlitzte Mutter 09 ist in einen Rohrspannerteil am hinteren
Ende des Betätigungsgliedkörpers 24 eingesetzt und mittels eines Stifts oder Bolzens 07
fixiert. Wenn diese geschlitzte Mutter den Schraub-Bolzen 06 verspannt, ist sie nicht in
Drehrichtung, aber in Richtung der X-Achse gegenüber dem Betätigungsgliedkörper 24
bewegbar.
Wenn somit der Betätigungsgliedkörper 24 durch ein Endelement 25 in Richtung
der X-Achse gezogen wird, wird er von der geschlitzten Mutter 09 abgezogen, so daß
diese aus ihrer Verspannung freigegeben wird und vom Bolzen 06 abspringt. Hierdurch
wird die Verbindung zwischen den verbundenen Elementen 02 und 03 aufgehoben.
Der Kolben 22 ist durch eine Kappendichtung 26 abgedichtet, die einen geringen
Gleitwiderstand bietet. Das Endelement 25 weist einen Anschlag 27 auf, der ein Ver
schließen eines Ölspeisezulasses 28 durch den Kolben 22 verhindert, wenn sich letzterer in
Richtung der X-Achse verschiebt.
Im Spitzenendteil des Anschlags 27 sind Ölrillen oder dgl. vorgesehen, um die
Anlagefläche gegen den Kolben 22 zu verkleinern. Zwischen dem Endelement 25 und
dem Betätigungsgliedkörper 24 ist weiterhin eine Dichtung zur Verhinderung eines Ölaus
tritts vorgesehen.
In einer Kolbenkammer im Betätigungsgliedkörper 24 ist eine Luftbohrung 30 so
angeordnet, daß ein Ausströmen oder Einströmen von Luft bei Verschiebung des Betäti
gungsgliedkörpers 24 in Rückwärts- oder Vorwärtsrichtung nicht behindert wird.
Zur Verhinderung eines Staubeintritts von Außenseite her ist zudem in der Luftboh
rung 30 ein Filter 31 vorgesehen.
Wenn die hydraulische Trennmutter 20 mit dem Schraub-Bolzen 06 verschraubt
wird, muß der Betätigungsgliedkörper 24 gedreht werden. Dabei kann eine auf diesen
Körper 24 aufgesetzte Drehkupplung den Winkel des Ölspeisezulasses 21 unabhängig
von der Drehbewegung des genannten Körpers 24 konstant halten.
Die Ausgestaltung ist dabei derart, daß auch bei der Drehung des Betätigungs
gliedkörpers 24 um dessen Umfang und den Umfang der Drehkupplung 32 Ölrillen vor
gesehen sind, so daß das Drucköl unabhängig von der Stellung des Ölspeisezulasses 21
der Kolben 22 zugeführt wird. Ferner sind an mehreren Stellen in den Rillen des Betäti
gungsgliedkörpers 24 Ölspeisezulässe 28 vorgesehen.
Die in den Betätigungsgliedkörper 24 eindringende Luft sammelt sich in den Ölril
len und wird nach Herausschrauben eines Blindstopfens 34 mit einer Dichtung 35 zur
Verhinderung eines Ölaustritts über eine Luftablaßbohrung 33 abgeführt.
Die mittels einer Dichtung 36 abgedichtete Drehkupplung 32 ist um die X-Achse
drehbar, jedoch durch das Endelement 25 über ein Abstandstück 37 in Richtung der
X-Achse in einer (bestimmten) Stellung gegenüber dem genannten Körper 24 gehalten. Ein
Stopper oder Anschlag 38 dient zur Führung des Kolbens 22 und Begrenzung seines
Hubs.
Sobald die hydraulische Trennmutter 20 zum Trennen der Verbindung arbeitet,
wird die Druckölzuspeisung zum Ölspeisezulaß 21 durch das Wechselventil beendet.
Nach Öffnen des Wechselventils fällt der im Betätigungsgliedkörper 24 herrschende Öl
druck auf den Atmosphärendruck ab.
In einem Zustand, in welchem der Kolben 22 in Anlage an den Stopper 27 des
Endelements 25 verschoben ist, wird der Betätigungsgliedkörper 24 mit der geteilten
oder geschlitzten Mutter 09 und dem Stift 07 zusammengesetzt, so daß er mit dem
Schraub-Bolzen 06 verbunden und für einen erneuten Trennvorgang bereit ist.
Bei dieser Vorrichtung wird durch Zuführung von Drucköl zum bzw. über den Öl
speisezulaß 21 eine Kammer am Vorderendabschnitt des Kolbens 22 unter Druck gesetzt.
Der Kolben 22 beaufschlagt dabei den Bolzen 06, wobei gleichzeitig der Betätigungs
gliedkörper 24 durch einen auf das Endelement 25 einwirkenden Druck mit einer Kraft zur
Verschiebung in Richtung der X-Achse beaufschlagt wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Hauptkraft, die in der Richtung der X-Achse zwischen
dem Betätigungsgliedkörper 24 und der geteilten oder geschlitzten Mutter 09 wirkt,
eine Reibungskraft; wenn die betreffenden Teile mit einer größeren Kraft beaufschlagt
werden, verschiebt sich der Betätigungsgliedkörper 24 in Vorwärtsrichtung, und die Mut
ter 09 sowie der Stift 07 werden abgezogen und die Verbindungs- bzw. Spannfunktion
am Schraub-Bolzen 06 wird aufgehoben.
Für erneute Benutzung wird der Betätigungsgliedkörper 24 wieder mit der ge
schlitzten Mutter 09 und dem Stift 07 zusammengesetzt und erneut als hydraulische
Trennmutter 20 benutzt.
Im Gegensatz zur vierten Ausführungsform bietet die fünfte Ausführungsform einen
Vorteil, daß aufgrund des verwendeten Schraub-Bolzens 06 und der geschlitzten Mutter
09 die Verbindungsanordnung einfach ist und eine Trennung der Verbindungsabschnitte
infolge eines Ölaustritts nicht vorkommt.
In Fig. 15 ist eine sechste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei besteht
eine hydraulische Trennmutter 39 für Betätigungsglied-Verbindung aus einem Betäti
gungsglied 40, das hauptsächlich an einem verbundenen oder angeschlossenen Ele
ment 03 befestigt ist, und einer Trennmutter 41, die mittels eines Schraub-Bolzens und
einer Mutter koaxial dazu unmittelbar mit dem Betätigungsglied verbunden ist.
Die Trennmutter 41 besteht aus einer geteilten oder geschlitzten Mutter 09, einem
Stift oder Zapfen 07 und einem Mutterhalteelement 42. Letzteres hält die in z. B. vier Teile
unterteilte Mutter 09 zur Gewährleistung ihrer Funktion als Mutter zusammen. Der Stift 07 ist
dabei so angeordnet, daß dann, wenn die Trennmutter 41 den Schraub-Bolzen 06 ver
spannt, die Mutter 09 und das Mutterhalteelement 42 sich nicht um die X-Achse bewegen
können, das Mutterhalteelement 42 aber in Richtung der X-Achse verschiebbar ist, um
von der Mutter 09 abgezogen werden zu können.
Das Betätigungsglied 40 besteht aus einem Betätigungsglied-Körper 43, einem
Kolben 44, einem Endelement 45 und einem Lagerelement 46. Der Körper 43 ist um die
X-Achse drehbar und in Richtung der X-Achse nach vorn und rückwärts verschiebbar.
Das Lagerelement 46 bewirkt die Lagerung in der Weise, daß beim Abziehen der
Trennmutter 41 von der Zugkraft verschiedene Kräfte oder Momente, wie das Gewicht
des Körpers 43, oder aber Kräfte oder Momente usw., die durch die hydraulischen
Hochdruck-Gummischläuche oder -rohrleitungen hervorgerufen werden, nicht auf die
Trennmutter 41 einwirken. Außerdem wird dadurch nach dem Abziehen der Körper 43 in
einem zurückgezogenen Zustand gehalten oder gelagert. Durch oder nach Auswechs
lung der Trennmutter 41 kann das Lagerelement 46 wiederholt benutzt werden.
Wenn die Trennmutter 41 und der Betätigungsglied-Körper 43 unter Nutzung von
Übermaßbohrungen 47, 48 miteinander verbunden sind, werden zwei zu verbindende
Elemente oder Anschlußelemente 02, 03 mittels des Schraub-Bolzens 06 unter Zwischenfü
gung von Zwischenscheiben 05 miteinander verbunden.
Dabei wird der befestigte Teil des Lagerelements 46 gelockert, so daß er inner
halb des Bereichs von Übermaßbohrungen 49 bewegbar ist. Wenn dabei am befestigten
Teil des Lagerelements 46 ein Spalt auftritt, erfolgt vor der Befestigung eine Einstellung
mittels einer Distanzscheibe 50.
Wenn zur Befestigung des Lagerelements 46 ein Schildzapfenlager mit einem
selbstjustierenden Lager verwendet wird, wird die Notwendigkeit für die Verwendung
einer Distanzscheibe 50 zum Ausgleichen einer schrägen Verbindungsfläche herabge
setzt.
Bei dieser Anordnung wird bei Zuspeisung von Drucköl über einen Ölspeisedurch
gang 51 des Lagerelements 46 eine Kammer am vorderen Endabschnitt das Kolbens 44
unter Druck gesetzt. Der Kolben 44 legt sich demzufolge an den Schraub-Bolzen 06 an
und beendet seine Verschiebung, wobei sich das Endelement 45 entgegengesetzt zur
Richtung der X-Achse verschiebt.
Da dabei das Endelement 45 mittels des Stoppers 52 fest mit dem Betätigungs
glied-Körper 43 verbunden ist, verschiebt sich der Körper 43 in der Richtung der X-Achse;
das Mutterhalteelement 42 der Trennmutter 41 wird abgezogen, die geteilte oder ge
schlitzte Mutter 41 spreizt sich unter Aufhebung ihrer Spannfunktion als Mutter auf, so daß
infolgedessen die Verbindung zwischen den Anschlußelementen 02 und 03 aufgehoben
wird.
Das Endelement 45 weist einen verschiebbaren bzw. variablen Öldurchgang auf,
so daß das Drucköl auch bei Verschiebung des Körpers 43 in Richtung der X-Achse oder
bei einer Drehung um die X-Achse zugespeist werden kann.
Der Körper 43 ist mit einem Luftablaßdurchgang 53 und einem Blindstopfen 54 zum
Ablassen von im Inneren angesammelter Luft sowie mit einer Luftbohrung 55 versehen,
über welche Luft entsprechend der Verschiebung des Kolbens 44 in den Betätigungs
glied-Körper 43 einströmen und aus ihm ausströmen kann.
Zur Abdichtung des Hydrauliksystems sind eine Kappendichtung (cap seal) 56 für
den gleitenden Abschnitt sowie Dichtungen 57 für feststehende Abschnitte vorgesehen.
Das Lagerelement 46 lagert den Betätigungsglied-Körper 43 mittels eines Lagers
58, beispielsweise eines ölimprägnierten Lagers oder dgl., so daß der Körper 43 in Rich
tung der X-Achse verschiebbar und um diese drehbar ist.
Für Luftein- und -austritt ist im Lagerelement 46 eine Luftbohrung 59 vorgesehen.
Um zu verhindern, daß der Betätigungsglied-Körper 43 aus dem Lagerelement 46 her
ausgezogen wird und herabfällt, ist eine Stopper-Einsetzbohrung 61 zur Aufnahme eines
Stoppers oder Anschlags 60 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist das Lagerelement
46 von einem anschraubbaren oder anflanschbaren Typ mit Übermaßbohrungen 49 für
(Schrauben-) Befestigung.
Bei Zuspeisung von Drucköl über einen Ölspeisedurchgang 51 des Lagerelements
46 verschiebt sich bei dieser Vorrichtung der Kolben 44 in der Rückwärtsrichtung gemäß
Fig. 15; bei Anlage an den Schraub-Bolzen 06 beendet er seine Verschiebung, und das
Endelement 45 bewegt sich entgegengesetzt in der Vorwärtsrichtung (in Richtung der
X-Achse).
Da dabei das Endelement 45 mit dem Körper 43 fest verbunden ist, verschiebt sich
letzterer in Vorwärtsrichtung, wobei er das Mutterhalteelement 42 von der geteilten oder
geschlitzten Mutter 09 abzieht und letztere somit ihre Spannwirkung verliert und sich
aufspreizt. Damit wird die Verbindung zwischen den Anschlußelementen 02 und 03 auf
gehoben.
Der Betätigungsglied-Körper 43 ist durch das Lagerelement 46 gehaltert oder
gelagert. Vom Gewicht des Körpers 43 oder vom Gewicht der Hochdruck-
Hydraulikschläuche oder dem hohen Druck derselben usw. herrührende Kräfte wirken
damit nicht auf den Körper 43 ein.
Nach dem Abziehen des Mutterhalteelements 42 bleibt der Betätigungsglied-
Körper 43 in einem in das Lagerelement 46 zurückgezogenen Zustand. Durch Aufsetzen
einer neuen Trennmutter 41 auf den Betätigungsglied-Körper 43 kann die Anordnung
wieder betriebsbereit gemacht werden.
Gegenüber der fünften Ausführungsform bietet die sechste Ausführungsform auf
grund der Anordnung des Mutterhalteelements 42, eines Lagerelements 46 usw. die fol
genden Vorteile:
- (1) Bei der Verschiebung des Betätigungsglied-Körpers 43 in Richtung der X-Achse wirkt eine kleinere, der Verschiebung entgegenwirkende Kraft ein; die Querschnittsflä che des Kolbens 44 kann kleiner sein, so daß auch die Ölmenge kleiner sein und damit eine noch schnellere Trennung erfolgen kann.
- (2) Das Auswechseln der geteilten oder geschlitzten Mutter 09 kann in Form einer Ein heit der Trennmutter 41 bewerkstelligt werden; infolgedessen läßt sich der Arbeitsvorgang wirtschaftlich durchführen, so daß auch die Wirtschaftlichkeit bei wiederholter Verwen dung verbessert sein kann.
- (3) Da der Betätigungsglied-Körper 43 durch das Lagerelement 46 stabil gehaltert oder gelagert ist, wird ein sicheres Abziehen des Mutterhalteelements 42 von der Mutter 09 gewährleistet und auch die Zuverlässigkeit weiter verbessert.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung bietet die Erfindung fol
gende Nutzeffekte:
- (1) Durch die Verwendung einer hydraulischen Trennkupplung, einer Öldruck- bzw. Druckölquelle und einer Muttertrenn-Steuervorrichtung wird eine Einwirkung einer Kolli sionsbeschleunigung mit derartigen Hochfrequenzwellen, wie sie bisher nicht realisierbar waren, möglich, wodurch eine praktisch günstigere Durchführung von Kollisionsbe schleunigungssimulationen und Auswertung und dgl. von Kollisions- bzw. Aufprall- Sicherheitsvorrichtungen mit höherer Genauigkeit möglich werden.
- (2) Während die herkömmlichen Sprengmitteltyp- oder elektrischen Trennmutteran ordnungen nahezu keinen Abschnitt enthalten, der wiederholt verwendbar ist, ist die er findungsgemäße Anordnung wiederholt einsetzbar, indem lediglich die Trennmutter aus gewechselt wird; dies erweist sich bei Langzeitbenutzung als äußerst wirtschaftlich.
- (3) Mittels einer Trennkupplung unter Verwendung einer hydraulischen Trennmutter eines Kolbenverbindungstyps wird das einen wesentlichen Einfluß auf das Ansprechver halten besitzende Gewicht der bewegbaren Abschnitte beträchtlich verringert, so daß eine Trennkupplung einer hohen Ansprechgeschwindigkeit (responseability) realisiert werden kann.
- (4) Da der Betätigungsglied-Körper unmittelbar fixiert bzw. befestigt werden kann, wird ein Trag- bzw. Lagerelement oder dgl. unnötig, und die Anordnung kann kompakter ausgestaltet sein.
- (5) Da die Zahl der Gleitabschnitte minimiert ist, wird die Herstellung einfacher.
- (6) Auch wenn bei einer Trägheitskraft-Trennmutter eine Trennung durch ein Befehls signal einer (für eine) Trennkupplung verzögert ist, bewirkt das Trägheitskraft-Betätigungs glied im Geschwindigkeitsreduktionshub eines Schwingungserzeugers eine Geschwindig keitsreduktionsbeschleunigung (bzw. -verzögerung), welche die Wirkungsweise des Betä tigungsglieds begünstigt. Bevor der Kolben sein Hubende erreicht, wird die Trennkupp lung getrennt bzw. ausgerückt, so daß die Zeit verkürzt sein kann, in welcher der Schwin gungsabschnitt, die Trennkupplung und der in Schwingung versetzte Abschnitt Bedin gungen einer schnellen Geschwindigkeitsreduktionsbeschleunigung (bzw. -Verzögerung) unterworfen sind. Hierdurch kann ein Bruch der betreffenden Bauteile vermieden werden.
- (7) Wenn die Trennkupplung mittels des Betätigungsglieds nicht getrennt wird und der Geschwindigkeitsreduktion innerhalb des Geschwindigkeitsreduktionshubs des Schwin gungserzeugers voll unterworfen ist, während sie mit den verbundenen Abschnitten ver bunden ist, oder wenn die Geschwindigkeitsreduktion nicht voll(ständig) stattfindet und eine Kollision mit dem bzw. am Hubende des Schwingungserzeugers auftritt, arbeitet der Schwingungserzeuger im Geschwindigkeitsreduktionshub, wobei eine Trennung erfolgt, bevor der Kolben mit dem bzw. am Hubende des Schwingungserzeugers kollidiert. Hier durch kann ein Bruch der einzelnen Bauteile vermieden werden.
- (8) Da die Kupplung bei hoher Geschwindigkeit durch Abführen des Drucköls aus der innerhalb des elastischen Mantels geformten geschlossenen Kammer oder aber durch Zuspeisen von Drucköl in die Kammer am Vorderendabschnitt des im Betätigungsglied körper angeordneten Kolbens und durch Aufheben der Verbindungsfunktion der geteil ten oder geschlitzten Mutter durch Verschiebung des Kolbens und des Betätigungsglieds in die (zueinander) entgegengesetzten Richtungen oder aber auf gleiche Weise, wie oben angegeben, durch den mit einem Mutterhalteelement versehenen Betätigungs gliedkörper getrennt wird, unterliegt die Anordnung keinen Vorschriften eines Spreng stoffgesetzes o. dgl.; zudem ist die Anordnung wiederholt einsetzbar, und es erfolgt kein Bersten oder Sprengen von Bauteilen. Infolgedessen wird eine hydraulische Hochge schwindigkeit-Trennvorrichtung eines Einsteckkupplungstyps bereitgestellt, die bezüglich praktischem Nutzwert, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit, Erhaltbarkeit usw. ausgezeichnet ist und einen hervorragenden industriellen Nutzeffekt gewährleistet.
Claims (6)
1. Kollisionsbeschleunigungs-Simulationsanordnung, gekennzeichnet durch
eine hydraulische Trennkupplungsvorrichtung (A4) zum Verbinden einer Seite ei
nes hydraulischen Betätigungsglieds (A6) mit einer Seite eines Fahrzeugmodells (A15) und
zum Trennen der beiden Seiten nach Maßgabe eines Trennsteuersignals, eine Hydraulik
druckquelle (A11) für das hydraulische Betätigungsglied (A6) und die hydraulische Trenn
kupplungsvorrichtung (A4) sowie einen Hydraulikkreis zum Erzeugen einer Zielbeschleuni
gung am hydraulischen Betätigungsglied (A6) nach Maßgabe eines Beschleunigungs
steuersignals in einem Zustand, in welchem das hydraulische Betätigungsglied (A6) und
das Fahrzeugmodell (A15) miteinander verbunden sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrauli
sche Trennkupplungsvorrichtung einen Schraub-Bolzen (B3), der durch je eine Kupplung
an der Seite des hydraulischen Betätigungsglieds und an der Seite des Fahrzeugmodells
hindurch eingeführt ist, eine geteilte oder geschlitzte Mutter (B1-1), die zusammen mit
einem eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines Mut
terhalteelements, das in der Achsrichtung des Schraub-Bolzens (gleitend) verschiebbar ist,
eingesetzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraub-Bolzen verbindet,
einen an der Kupplung an der Seite des Fahrzeugmodells befestigten Betätigungs
gliedkörper (B2), einen in letzterem angeordneten und in der Achsrichtung des Schraub-
Bolzens verschiebbaren Kolben (B2-2), ein Verbindungselement (B9) zum Verbinden von
Mutterhalteelement und Kolben sowie einen mit einer Kammer an der Seite des Verbin
dungselements des Kolbens verbundenen Hydraulikdruckspeisedurchgang umfaßt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrauli
sche Trennkupplungsvorrichtung umfaßt: einen durch je eine Kupplung an der Seite eines
hydraulischen Betätigungsglieds und an der Seite eines Fahrzeugmodells hindurch einge
führten Schraub-Bolzens (C4), eine geteilte oder geschlitzte Mutter (C6-1), die zusammen
mit einem eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines
Mutterhalteelements, das in der Achsrichtung des Schraub-Bolzens (gleitend) verschieb
bar ist, eingesetzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraub-Bolzen ver
bindet, einen an der Kupplung an der Seite des Fahrzeugmodells befestigten Betäti
gungsgliedkörper (C8) sowie ein zwischen dem Mutterhalteelement und dem Betäti
gungsgliedkörper angeordnetes Trägheitskraft-Betätigungsglied (C5) mit einem an der
Kupplung an der Seite des Fahrzeugmodells befestigten und an mindestens einer Stelle
eine durchgehende Bohrung aufweisenden zylindrischen Halteelement (C5-2), einem im
Halteelement in Richtung der Achse des Schraub-Bolzens (gleitend) verschiebbar ange
ordneten Gewichtselement (C5-1), das an einer der durchgehenden Bohrung gegen
überliegenden Stelle eine zur Seite des Schraub-Bolzens hin schräggestellte und mit dem
Mutterhalteelement mit einem Spiel-Zwischenraum dazwischen in Eingriff stehende Nut
aufweist, einem das Mutterhalteelement und einen Ausgangsschaft des Betätigungs
gliedkörpers mit einem Spiel-Zwischenraum dazwischen verbindenden Verbindungsele
ment (C5-3) sowie einem mit einer Preßkraft von der durchgehenden Bohrung her in die
Nut eingeführten Anschlag- oder Stopperelement (C7), das eine an dem Schrägflächen
abschnitt der Nut anliegende gekrümmte Oberfläche aufweist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrauli
sche Trennkupplungsvorrichtung je eine Kupplung an der Seite des hydraulischen Betäti
gungsglieds und an der Seite eines Fahrzeugmodells mit einer solchen Ausgestaltung, daß
eine (der Kupplungen) mit einem dazwischen festgelegten Zwischenraum in die andere
einsetzbar ist, einen elastischen Mantel (6), der zwischen sich und der Außenumfangsflä
che des eingesetzten Abschnitts der eingesetzten Kupplung einen geschlossenen Raum
festlegt, eine den geschlossenen Raum mit einer außenseitigen Öffnung oder Bohrung
verbindende Ölbohrung (15) und ein an der außenseitigen Öffnung oder Bohrung mon
tiertes Wechselventil (14) zum Umschalten der Ölzuspeisung und der Ölabfuhr zwischen
der Hydraulikdruckquelle und dem geschlossenen Raum aufweist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrauli
sche Trennkupplungsvorrichtung einen durch je eine Kupplung an der Seite des hydrauli
schen Betätigungsglieds und an der Seite des Fahrzeugmodells hindurchgeführten
Schraub-Bolzen (06), eine geteilte oder geschlitzte Mutter (09), die zusammen mit einem
eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines Betätigungs
gliedkörpers, der in der Achsrichtung des Schraub-Bolzens (gleitend) verschiebbar ist,
eingesetzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraub-Bolzen verbindet,
einen im Betätigungsgliedkörper vorgesehenen und in der Achsrichtung des Schraub-
Bolzens (gleitend) verschiebbaren Kolben (22) und einen Hydraulikdruckspeisedurch
gang, der mit einer Kammer am Vorderendabschnitt des Kolbens verbunden ist, aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrauli
sche Trennkupplungsvorrichtung einen durch je eine Kupplung an der Seite des hydrauli
schen Betätigungsglieds und an der Seite des Fahrzeugmodells hindurchgeführten
Schraub-Bolzen (06), eine geteilte oder geschlitzte Mutter (09), die zusammen mit einem
eine Drehung verhindernden Stift in einen konkaven Spitzenabschnitt eines Mutterhalte
elements, das in der Achsrichtung des Schraub-Bolzens (gleitend) verschiebbar ist, einge
setzt ist und die beiden Kupplungen in Eingriff mit dem Schraub-Bolzen verbindet, einen
mit dem Mutterhalteelement verbundenen Betätigungsgliedkörper (43), der unter der
Führung eines an der fahrzeugmodellseitigen Kupplung befestigten Lagerelements in der
Achsrichtung des Schraub-Bolzens (gleitend) verschiebbar ist, einen im Betätigungs
gliedkörper vorgesehenen und in der Achsrichtung des Schraub-Bolzens (gleitend) ver
schiebbaren Kolben (44) sowie einen Hydraulikdruckspeisedurchgang (51), der mit einer
Kammer am Vorderendabschnitt des Kolbens verbunden ist, aufweist.
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