DE19805512A1 - Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator - Google Patents
Kraftfahrzeug-KollisionssimulatorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator nach
dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3.
Ein derartiger Kollisionssimulator ist beispielsweise aus dem SAE-Paper
850098, insbesondere Seite 129, bekannt. Im allgemeinen werden Kraftfahr
zeug-Kollisionstests (sog. "Crash-Tests") in Realkollisionstests zur Bewer
tung der Aufprallzerstörungsgrößen und der verbleibenden Fahrgastzelle
und in zerstörungsfreie Kollisionsbeschleunigungssimulationen für die Bewer
tung der Fahrgast-Schutzvorrichtungen eingeteilt. Die Erfindung bezieht sich
auf die Kategorie zerstörungsfreie Kollisionsbeschleunigungssimulation.
Hierbei wird grundsätzlich eine Crash-Simulation durch Anstoßen eines in
Schienen geführten Schlittens mit einem Testfahrzeug durchgeführt. Eine
Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Beschleunigungssimulators
ist beispielsweise aus der DE 195 11 422 A1 bekannt. Hierbei wird jedoch
das Testfahrzeug nicht auf einem in Schienen geführten Schlitten ange
bracht, sondern kann sich auf eigenen Rädern fortbewegen.
Bei Real-Crashversuchen, insbesondere bei einem Frontalcrash hat sich
herausgestellt, daß die Verzögerungen in Längsrichtung insbesondere von
vertikalen Beschleunigungen und Beschleunigungen in Querrichtung überla
gert werden. Diese entstehen durch elastische und plastische Deformationen
der Karosserie und haben einen deutlichen Einfluß auf die Dummymeßwerte
zur Folge. Die hierbei üblicherweise als "Pitching" bezeichnete resultierende
Nickbewegung wird auch bei dem aus dem SAE-Paper 850098 bekannten
Kollisionssimulator berücksichtigt. Zur Durchführung der Nickbewegung wird
hierbei entweder ein Einbruch bzw. eine Erhebung in der Schienenführung
oder eine aufwendige aktive Zylinderanordnung auf dem Schlitten vorgese
hen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kollisionssimulator zu schaffen, der die
als Pitching bezeichnete Nickbewegung einerseits durch eine einfache Vor
richtung und andererseits mit der Möglichkeit einer flexiblen Zeitsteuerung
durchführen kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 ge
löst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der ab
hängigen Ansprüche.
Erfindungswesentlich ist zum einen eine Stützanordnung, z. B. in Form eines
(passiven) Zylinders, die bezogen auf eine definierte Drehachse (Fahrzeug-
Querachse) am vorderen Teil des Testfahrzeugs wirkt und der zur Durchfüh
rung der Nickbewegung lediglich gesteuert oder geregelt Stützkraft entzogen
werden muß. Hierdurch wird im Unterschied zur aktiven Zylinderanordnung
nach dem Stand der Technik ein passives System geschaffen, das eine ver
einfachte Anordnung erlaubt. Da die Stützanordnung vorzugsweise eine
elektrische oder elektronische Steuereinheit aufweist oder mit einer derarti
gen Steuereinheit verbunden ist, kann der Zeitpunkt, zu dem die Stützkraft
entzogen werden soll, beliebig gesteuert werden.
Zum anderen ist zumindest eine erste Stützanordnung erfindungswesentlich,
durch die um eine definierte Drehachse (Fahrzeug-Querachse) eine Nickbe
wegung durchführbar ist und die in einer Grube unterhalb eines verstellbaren
Schienenabschnitts angebracht ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es
zeigt
Fig. 1 eine Pitchingsimulationsvorrichtung, die auf die Schienenführung wirkt
und
Fig. 2 eine passive Pitchingsimulationsvorrichtung, die auf dem Schlitten
integriert ist.
In Fig. 1 ist ein Kollisionssimulator dargestellt, bei dem sich unterhalb eines
verstellbaren Schienenabschnitts 3 der Schienen 2 eine Grube 1 befindet.
Auf den Schienen 2 sowie auf dem verstellbaren Schienenabschnitt 3 wird
ein Schlitten 5 geführt, auf dem ein Testfahrzeug 4 befestigt ist, nachdem
der Schlitten 5 von einer Katapulteinrichtung 6 mit einem Schußkolben 7 an
gestoßen wurde. Der Schlitten 5 wird mit einer Beschleunigung versehen,
deren Betrag der Verzögerung bei einem Realcrash entspricht.
In der Grube 1 unterhalb des verstellbaren Schienenabschnitts 3 sind eine
erste Stützanordnung 9 und eine zweite Stützanordnung 10 vorgesehen. Die
Stützanordnungen sind in Form von mittels eines Steuergeräts 8 ansteuer
baren Zylindern 9 und 10 aufgebaut.
Nachdem der Schlitten 5 durch den Schußkolben 7 angestoßen wurde, wird
die Nickbewegung um die bezogen auf den Schlitten 5 bzw. das Testfahr
zeug 4 definierte Drehachse 11 (Fahrzeug-Querachse) durchgeführt. Hierzu
wird zumindest der Zylinder 9 als erste Stützanordnung entsprechend ange
steuert. Bei der Gesamtanordnung ist darauf zu achten, daß während der
Durchführung der Nickbewegung die Drehachse 11 auf einer dem Realcrash
entsprechenden Bahn verläuft.
Die Zeitverzögerung zwischen dem Anstoßen durch den Schußkolben 7 und
der Durchführung der Nickbewegung, die Drehwinkeländerung über der Zeit
sowie die Führung der Drehachse entsprechen den fahrzeugspezifischen
empirisch ermittelten Werten beim Aufprall des Fahrzeugs im Realcrash.
Das Einhalten dieser Werte wird durch das Steuergerät 8 sichergestellt. Die
Zeitverzögerungen bewegen sich in der Größenordnung von Millisekunden.
Der Drehwinkel bei der Nickbewegung ist üblicherweise kleiner als 100.
Wäre nur die erste Stützanordnung 9 in der Grube 1 vorgesehen, müßte der
Zylinder 9 in der Weise angesteuert werden, daß der gesamte Drehwinkel
durch diesen Zylinder 9 erreicht wird. Hierbei ist jedoch nur eine Drehung um
einen festen Drehpunkt am anderen Ende (rechts) des verstellbaren Schie
nenabschnitts 3 möglich (in Fig. 1 nicht dargestellt). Somit würde eine Pit
ching-Bewegung simuliert werden, die an die Realität nur angenähert ist. Es
könnten jedoch erhebliche Kosten für eine zweite Stützanordnung (10) ent
fallen.
Da jedoch im Beispiel nach Fig. 1 die zweite Stützanordnung 10 vorgesehen
ist, kann z. B. durch den Zylinder 9 ein Teil des Gesamtdrehwinkels nach
unten und durch den Zylinder 10 der andere Teil des Gesamtdrehwinkels
nach oben eingestellt werden, wodurch eine schnellere Nickbewegung und
auch eine schnellere Rückstellung in die Ausgangslage der Stützanordnun
gen möglich ist. Wichtig bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ist, daß die Stütz
anordnungen 9 und 10 nach der Durchführung der Nickbewegung in ihre
Ausgangslage zurückgestellt werden, bevor der Schlitten 5 den verstellbaren
Schienenabschnitt 3 in Richtung der festen Schienen 2 verläßt. Weiterhin
werden die Zylinder 9 und 10 entsprechend dem realen Verhalten bei einem
Frontalcrash derart angesteuert, daß die Nickbewegung der Drehachse 11
entsprechend der Bewegung des Schlittens 5 folgt. Hierin liegt der Vorteil
eines Kollisionssimulators, der die Nickbewegung mittels zweier Stützanord
nungen durchführt. Die Nickbewegung wird demnach nicht um einen festen
Drehpunkt, sondern um die wandernde Drehachse 11 durchgeführt.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß das sog. Yawing (= Wegdrehen
der Karosserie z. B. bei einem Schrägaufprall) dem Pitching bei Verwendung
eines entsprechend weiter ausgebildeten Schlittensystems überlagert wer
den kann.
In Fig. 2 ist ein Schlitten 5 auf festen Schienen 2 dargestellt. Die Katapultvor
richtung zum Anstoßen des Schlittens 5 ist beispielsweise gleich der Kata
pultvorrichtung 6 und 7, wie in Fig. 1 dargestellt.
Auf dem Schlitten 5 ist eine Testfahrzeug-Haltevorrichtung 12 angebracht.
Auf der Haltevorrichtung 12 ist das Testfahrzeug 4 befestigt. Die Haltevor
richtung 12 ist um die Fahrzeug-Y-Achse (Querachse) drehbar geführt. Die
se Führung um die Drehachse 11 kann entweder durch ein Lager oder durch
eine spielfreie in X-Richtung (Fahrzeuglängsrichtung) angeordnete Blattfe
dereinrichtung 13, wie in Fig. 2 dargestellt, realisiert werden. Eine Anschlag
vorrichtung 14 verhindert ein ungewolltes Ausweichen der Haltevorrichtung
12 in Z-Richtung während der Beschleunigungsphase.
Unterhalb des bezogen auf die Drehachse 11 vorderen Teils des Testfahr
zeugs 4 bzw. der Haltevorrichtung 12 wirkt eine Stützanordnung 15, 16, 17
in Form einer passiven, d. h. nicht angetriebenen, Hydraulikeinheit. Die Hal
tevorrichtung 12 wird demnach in der Ausgangslage mittels des Zylinders 15
der Hydraulikeinheit am Schlitten 5 abgestützt. Die Hydraulikeinheit besteht
aus einem Zylinder 15, einem steuerbaren Ventil 6 und einem vorspannba
ren Entspannungsbehälter 17. Eine aktive Hydraulikversorgung ist nicht not
wendig. Das Ventil 16 ist beispielsweise mittels eines Steuergeräts 18 so
wohl im Hinblick auf die vorzugebende Zeitverzögerung als auch im Hinblick
auf den einzustellenden Drehwinkel während der Nickbewegung einstellbar.
Während des Anstoßens des Schlittens 5 durch den Schußkolben 7 bleibt
das Ventil 16 zunächst geschlossen. Die Haltevorrichtung 12 stützt sich starr
am Zylinder 15 ab. Es tritt noch kein Pitchingeffekt bzw. keine Nickbewegung
ein. Zu einem frei wählbaren Zeitpunkt entsprechend der vorzugebenden
Zeitverzögerung wird das Ventil 16 gesteuert oder geregelt geöffnet. Das im
Zylinder 15 befindliche Öl wird durch das Ventil 16 in den Entspannungsbe
hälter 17 gepreßt. Der Kolben des Zylinders 15 mit seiner Kolbenstange be
wegt sich nach unten und ermöglicht somit die Nickbewegung in Form einer
Drehung um die definierte Drehachse 11. Die Einstellung des Drehwinkels
und der Zeitverzögerung ist nicht nur mittels des Steuergeräts 18 in Verbin
dung mit dem Ventil 16, sondern auch über die Steifigkeit der Blattfederung
13 oder der Gasdruckvorspannung im Entspannungsbehälter 17 möglich.
Die Nickbewegung bzw. das Fahrzeugpitching wird durch Schließen des
Ventils 16 beendet. Danach wird aufgrund der Vorspannung im Entspan
nungsbehälter 17 das Öl relativ langsam über das für diesen Vorgang im
Schlittenstillstand nochmals zu öffnende Ventil 16 in den Zylinder 15 bis zur
Ausgangslage zurückgedrückt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt eine besonders einfache und ko
stengünstige Vorrichtung zur Kollisionssimulation mit Pitchingeffekt.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß dem "Pitching-Vorgang" weitere
Bewegungen überlagert werden können; wie z. B. eine Drehbewegung des
Versuchsaufbaus um die Z-Achse, wie sie sich aus dem 30°-Schrägaufprall
ergibt.
Claims (6)
1. Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator, bei dem eine Crash-Simulation durch
Anstoßen eines in Schienen geführten Schlittens mit einem Testfahr
zeug durchgeführt wird und bei dem nach dem Anstoßen eine Nickbe
wegung des Testfahrzeuges entsprechend der bekannten Nickbewe
gung bei einem Real-Crash erwirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nickbewegung in Form einer Drehbewegung um eine definierte
Drehachse (11) mittels einer Stützanordnung (15, 16, 17) durchgeführt
wird, wobei zur Durchführung der Nickbewegung der Stützanordnung
Stützkraft entzogen wird.
2. Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator nach Patentanspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Stützanordnung (15, 16, 17) zwischen dem
Schlitten (5) und einer auf dem Schlitten (5) angebrachten Testfahr
zeug-Haltevorrichtung (12) angebracht ist.
3. Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator, bei dem eine Crash-Simulation durch
Anstoßen eines in Schienen geführten Schlittens mit einem Testfahr
zeug durchgeführt wird und bei dem nach dem Anstoßen eine Nickbe
wegung des Testfahrzeuges entsprechend der bekannten Nickbewe
gung bei einem Real-Crash erwirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nickbewegung in Form einer Drehbewegung um eine definierte
Drehachse (11) zumindest mittels einer ersten Stützanordnung (9)
durchgeführt wird, wobei die Stützanordnung (9) in einer Grube (1) un
terhalb eines verstellbaren Schienenabschnitts (3) angebracht ist.
4. Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator nach Patentanspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur ersten Stützanordnung (9) hinzu eine zweite
Stützanordnung (10) vorgesehen ist, wobei beide Stützanordnungen (9,
10) während der Nickbewegung eine Senk- und/oder Hebebewegun
gen durchführen können.
5. Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator nach Patentanspruch 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Stützanordnungen (9, 10) nach der
Durchführung der Nickbewegung in ihre Ausgangslage zurückgestellt
werden, bevor der Schlitten (5) den verstellbaren Schienenabschnitt (3)
verläßt.
6. Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator nach einem der Patentansprüche 3
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützanordnungen (9, 10) der
art ansteuerbar sind, daß die Nickbewegung der auf das bewegte
Testfahrzeug bezogenen Drehachse (11) folgt.
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