DE19805512A1 - Kraftfahrzeug-Kollisionssimulator - Google Patents

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.