DE202005010466U1

DE202005010466U1 - Knee protector test unit for car development has acceleration slide with adjustable height leg model, instrument panel and foot barrier

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Publication number: DE202005010466U1
Application number: DE200520010466
Authority: DE
Original assignee: Eyrainer & Co KG GmbH
Current assignee: TRENKWALDER ENGINEERING GMBH, DE
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2015-07-01

Abstract

A knee protector test unit (1) has an acceleration slide (3) with adjustable height pelvic joint (16) guide for a leg (8, 9) and foot (11) dummy (4) striking (17) an adjustable height car instrument panel (5) component on an impact block (21) and a barrier (18) or guide in the foot area.

Description

Um Kraftfahrzeuge zulassen zu können, müssen diese vielfältige und unterschiedliche Anforderungen der Fahrzeugsicherheit erfüllen. Dies sind zum Beispiel für die USA die Regelungen des FMVSS 208 und für Europa die ECE-Regelungen. Des Weiteren werden die Fahrzeuge nach den Anforderungen der Fahrzeugversicherer, wie z.B. US-NCAP und EURO-NCAP, geprüft und u. a. hinsichtlich der passiven Sicherheit bewertet.Around To allow motor vehicles, they must diverse and meet different vehicle safety requirements. This are for example for the USA the regulations of the FMVSS 208 and for Europe the ECE regulations. Of Furthermore, the vehicles will be designed according to the requirements of vehicle insurers, such as. US-NCAP and EURO-NCAP, tested and u. a. with regard to the passive safety rated.

In all diesen Tests sind die Belastungen des Testdummys sowohl an Knien/Oberschenkeln und Unterschenkeln als auch an den Fußgelenken ein wichtiges Kriterium. Des Weiteren werden speziell im EURO-NCAP-Testverfahren die potenziellen Aufprallzonen der Knie und ggf. der Beine an der Instrumententafel auf ein mögliches Verletzungspotential untersucht, welches durch spröde und harte Kontaktkomponenten an und unter der Instrumententafel entsteht.In All these tests are the loads of the test dummy on both knees / thighs and lower legs as well as at the ankles an important criterion. Furthermore, especially in the EURO NCAP test procedure, the potential Impact zones of the knees and possibly the legs on the instrument panel on a possible Injury potential investigated, which by brittle and hard Contact components on and under the instrument panel are created.

Üblicherweise werden diese Bedingungen nach heutigem Stand der Technik sowohl in aufwändigen Schlittenaufprallversuchen mit Fahrzeugkarosserien und entsprechendem Interieur, wie kompletten Instrumententafeln, Sitzen usw., abgeprüft. Zusätzlich werden anhand dieser Ergebnisse mithilfe und Anwendung aufwändiger numerischer Modelle, Optimierungen und Entwicklungen an den betroffenen Komponenten durchgeführt.Usually These conditions are according to the current state of the art both in elaborate Sled impact tests with vehicle bodies and corresponding Interior, such as complete instrument panels, seats, etc., checked. In addition will be using these results, and applying more complex numerical Models, optimizations and developments on the affected components carried out.

All diese Tests sind aufgrund ihrer enormen Komplexität sehr kosten- und zeitintensiv. Zudem können Rückschlüsse auf Einflussparameter der einzelnen Instrumententafel- und Deformationskomponenten nur sehr schwer und ungenau gezogen werden, da weitere Interieurkomponenten wie Airbags, Sicherheitsgurte, Sitze als auch Verzögerungspulse des Schlitten- oder Fahrzeugaufpralls etc. (speziell im Entwicklungsstadium) teilweise sehr große Toleranzen aufweisen und durch Wechselbeziehungen großen Einfluss auf die Belastungswerte des Dummys nehmen.Alles These tests are very costly and time consuming due to their enormous complexity. In addition, you can Conclusions on Influence parameters of the individual instrument panel and deformation components only very difficult and inaccurate to be drawn, as more interior components like airbags, seatbelts, seats as well as delay pulses of the Sledge or vehicle impact etc. (especially in the development stage) sometimes very large Have tolerances and through interactions of great influence take on the load values of the dummies.

Um diese Störparameter auszuschließen, werden heute zur Überprüfung und Vorentwicklung von Knie-Deformationselementen und Knieairbags vorwiegend Kniependelprüfstande, Linearimpaktoren etc. mit Nachbildungen der Knieform eingesetzt. Diese spiegeln den beim Fahrzeugtest auftretenden Kraftveriauf in den Oberschenkeln und Knien nur sehr annährend wieder. Des Weiteren können mithilfe der heute verwendeten Testeinrichtungen wichtige Kriterien der Euro-NCAP-Prüfung wie Knieverschiebung, Tibia-Index (berechnet aus Kräften und Momenten am oberen und unteren Unterschenkel) sowie die Fußgelenksbelastung (Winkel), die vom geometrischen Anstellpunkt der Dummy-Fersen und von der geometrischen Verbindung zu den Knieaufprallpunkten abhängig sind, nicht bzw. nur sehr entfernt ermittelt werden.Around these interference parameters be excluded today for review and Advance development of knee deformation elements and knee airbags predominantly Knee pendulum test benches, Linearimpaktoren etc. with replicas of the knee form used. These reflect the force occurring during the vehicle test in the Thighs and knees only very nearly again. Furthermore can using the test facilities used today important criteria the Euro NCAP exam like Knee displacement, tibia index (calculated from forces and moments at the top and lower leg) and the ankle load (angle), that of the geometric setting point of the dummy heels and of the geometric connection to the knee impact points, not or only very remote determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Testeinrichtung für Knieschutzsysteme zu entwickeln, wobei möglichst reale Aufprallvorgänge vorzugsweise im unteren Bereich der Instrumententafel simuliert werden können.Of the The invention is based on the object, a test device for knee protection systems to develop as much as possible real impacts preferably simulated in the lower part of the instrument panel can be.

Diese Aufgabe wird durch eine Testeinrichtung gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Mithilfe der erfindungsgemäßen Testeinrichtung können schon in einem frühen Entwicklungsstadium sehr realitätsnahe Testergebnisse zur Auslegung und Optimierung der passiven Rückhalteelemente wie Deformationszonen und Airbags sowie aktiv-reversiblen Schutzkomponenten wie ausfahrbare Polster etc. gewonnen werden. Die Testergebnisse können mithilfe numerischer Simulationsmodelle hinsichtlich relativer Auftreffgeschwindigkeit, wirksamer Dummyteilenergie und Dummykinematik unterstützt werden. Aufgrund der hohen Variabilität der Testeinrichtung können dabei alle relevanten Testkriterien, Dummygrößen und Dummytypen sowie alle relevanten Fahrzeugbedingungen ohne größeren Aufwand nachgestellt werden. Gleichermaßen können die ermittelten Ergebnisse zur früheren Validierung der virtuellen Fahrzeugmodelle und zur numerischen Weiterentwicklung anderer Schutzkomponenten wie Airbags und Gurtsystemen etc. dienen. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Testeinrichtung können die sonst notwendigen Schlittenversuche und Fahrzeugversuche deutlich reduziert werden. Die Erfindung ermöglicht eine erhebliche Kostenreduzierung und Zeiteinsparung und eine weitgehend autonome Entwicklung eines Knieschutzsystems.These Task is solved by a test device according to protection claim 1. aid the test device according to the invention can already in an early age Developmental stage very realistic Test results for the design and optimization of the passive retention elements such as deformation zones and airbags as well as actively-reversible protective components as extendable upholstery, etc. are obtained. The test results can using numerical simulation models with respect to relative impact velocity, effective dummy energy and dummy kinematics are supported. Due to the high variability the test device can all relevant test criteria, dummy sizes and dummy types as well as all adjusted relevant vehicle conditions without much effort become. equally can the results obtained for the earlier validation of the virtual vehicle models and for the numerical development of other protective components like airbags and belt systems etc. By using the Test device according to the invention can the otherwise necessary slide tests and vehicle tests clearly be reduced. The invention enables a significant cost reduction and time saving and a largely autonomous development of a Knee protection system.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Schutzansprüchen beschrieben. Vorteile zu den Weiterbildungen sind in die Beschreibung des Ausführungsbeispiels eingearbeitet.advantageous Further developments of the invention are described in the dependent claims. Advantages to the further developments are in the description of the embodiment incorporated.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:Two preferred embodiments The invention are illustrated in the drawing. It shows in detail:

1 eine Seitenansicht einer ersten Testeinrichtung für Knieschutzsysteme in einem Kraftfahrzeug; 1 a side view of a first test device for knee protection systems in a motor vehicle;

2 eine Seitenansicht einer zweiten Testeinrichtung für Knieschutzsysteme in einem Kraftfahrzeug. 2 a side view of a second test device for knee protection systems in a motor vehicle.

Aus der 1 ist ersichtlich, dass eine Testeinrichtung 1 im Wesentlichen einen auf einer Schiene 2 verschiebbaren Beschleunigungsschlitten 3, einen Dummy 4 und eine Instrumententafel 5 umfasst.From the 1 it can be seen that a test device 1 essentially one on a rail 2 movable acceleration slide 3 , a dummy 4 and an instrument panel 5 includes.

Der Beschleunigungsschlitten 3 ist in Pfeilrichtung 6 verschiebbar angeordnet. Der Beschleunigungsschlitten 3 kann mithilfe eines nicht näher dargestellten Antriebs 7 bis zu einer definierten Geschwindigkeit beschleunigt werden, welche der relativen Aufprallgeschwindigkeit eines Knies eines Fahrzeuginsassen auf eine Instrumententafel entspricht. Die Aufprallgeschwindigkeit der Knie kann durch eine entsprechende Vorspannung des Antriebs 7 eingestellt werden. Der Beschleunigungsschlitten 3 umfasst eine Grundplatte 3a und eine Rückenplatte 3b, so dass sich in der Seitenansicht ein L-förmiger Aufbau des Beschleunigungsschlittens 3 ergibt.The acceleration slide 3 is in the direction of the arrow 6 slidably arranged. The acceleration slide 3 can by means of a non-illustrated drive 7 accelerated to a defined speed which corresponds to the relative impact velocity of a knee of a vehicle occupant on an instrument panel. The impact velocity of the knee can be adjusted by a corresponding bias of the drive 7 be set. The acceleration slide 3 includes a base plate 3a and a back plate 3b , so that in the side view, an L-shaped structure of the acceleration slide 3 results.

Der Dummy 4 ist durch zwei Oberschenkel 8, zwei Unterschenkel 9 und ein Becken 10 sowie zwei Füße 11 ausgebildet. In der Seitenansicht gemäß 1 sind lediglich ein Oberschenkel, ein Unterschenkel und ein Fuß zu erkennen. Der Oberschenkel 8, der Unterschenkel 9, das Becken 10 und der Fuß 11 sind gelenkig miteinander verbunden (Gelenke oder Drehachsen 12, 13, 14). Es versteht sich von selbst, dass zum Zwecke unterschiedlicher Simulationen Oberschenkel und Unterschenkel bezüglich der Kontur und Größe gegebenenfalls ausgetauscht werden können. Hierdurch können unterschiedlich große Insassen simuliert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Dummy lediglich einen Oberschenkel und einen Unterschenkel aufweist, um spezielle Auftreffpunkte im potentiellen Knieauftreffbereich zu testen. Das in Pfeilrichtung 15 frei bewegliche Becken 10 ist in einer Beckenpunktführung 16 gelagert. Die Masse des Beckens 10 lässt sich einstellen. Die Beckenpunktführung 16 ist höhenverstellbar angeordnet. Hierdurch lässt sich die H-Punkt-Position 12 des Dummys 4 beim Kniekontakt mit der Instrumententafel 5 variieren. Ebenso lässt sich der H-Punkt-Verlauf beim Kniekontakt mit der Instrumententafel 4 durch einen speziellen Gestaltungsverlauf der Beckenpunktführung 16 variieren. Der Dummy 4 ist über das Becken 10 bzw. die Beckenpunktführung 16 an der Rückenplatte 3b aufgehängt.The dummy 4 is through two thighs 8th , two lower legs 9 and a basin 10 as well as two feet 11 educated. In the side view according to 1 are only a thigh, a lower leg and a foot to recognize. The thigh 8th , the lower leg 9 , the basin 10 and the foot 11 are hinged together (joints or axes of rotation 12 . 13 . 14 ). It goes without saying that for the purpose of different simulations thigh and lower leg with respect to the contour and size can be optionally replaced. As a result, different sized occupants can be simulated. It may also be provided that the dummy has only a thigh and a lower leg to test specific points of impact in the potential knee impact area. The in the direction of the arrow 15 freely movable pelvis 10 is in a pelvic point guide 16 stored. The mass of the basin 10 can be adjusted. The pelvic point guide 16 is arranged height adjustable. This allows the H-point position 12 of the dumbbell 4 at the knee contact with the instrument panel 5 vary. Similarly, the H-point course can be at knee contact with the instrument panel 4 through a special design of the pelvic point guide 16 vary. The dummy 4 is over the pelvis 10 or the pelvic point guide 16 on the back plate 3b suspended.

Wenn nun der Beschleunigungsschlitten 3 mithilfe eines gedämpften Anschlags 17 abrupt abgebremst wird, bewegt sich das Becken 10 durch seine Massenbeschleunigungsenergie in Pfeilrichtung 15 nach vorne zur simulierten bzw. realen Instrumententafel 5. Die gelenkig mit dem Becken 10 verbundenen weiteren Glieder des Dummys 4 werden ebenfalls nach vorne zur Instrumententafel 5 bewegt. Die Instrumententafel 5 ist höhenverstellbar und seitlich verschiebbar am Aufprallblock 21 angeordnet. Hierdurch lassen sich die Aufprallpunkte der Knie einstellen.Now if the acceleration slide 3 using a muffled stop 17 abruptly decelerated, the pelvis moves 10 by its mass acceleration energy in the direction of the arrow 15 forward to the simulated or real instrument panel 5 , The articulated with the pelvis 10 connected further members of the dummies 4 will also be forward to the instrument panel 5 emotional. The instrument panel 5 is height adjustable and can be moved sideways on the impact block 21 arranged. This allows you to adjust the impact points of the knees.

Nach Anschlag der Füße 11 an einer Barriere 18 nach dem Aufprall des Schlittens 3 an dem Anschlag 17 bewegen sich die Kniegelenke in den fahrzeugspezifischen Bahnkurven auf die Aufprallfläche der Instrumententafel 5 zu. Durch die Nachbildung der Fußraumgeometrie des Fahrzeugs, gegebenenfalls separat für ein linkes und ein rechtes Fußgelenk mithilfe einer Variation der Kontur und der geometrischen Lage der Barriere 18 (siehe Barriere 19 in 2), kann der Auftreffpunkt der Fußgelenke beeinflusst werden. Weiterhin ist es auch denkbar, während des Aufpralls die Barriere 18 gemäß Doppelpfeil 20 zu verschieben, um eine mögliche Fußraumverengung während des Unfalls zu simulieren. Die beschleunigte wirksame Massenenergie des Dummys 4 wird durch den Aufprall an der Instrumententafel 5 bzw. durch die Deformation der Instrumententafel 5 abgebaut. Dabei können alte relevanten Daten wie Oberschenkelkräfte, Tibiawerte, Kniegelenksverschiebung, Fußgelenkswinkel etc. und wenn erforderlich auch die Beckenbeschleunigung weitestgehend Fahrzeug identisch ermittelt und aufgezeichnet werden. Anhand dieser ermittelten und aufgezeichneten Messwerte lassen sich Knieaufprall-Deformationskomponenten bzw. Knieairbagsysteme oder reversible Aufprallpolster im Bereich der Instrumententafel 5 entwickeln oder optimieren.After touch of the feet 11 at a barrier 18 after the impact of the carriage 3 at the stop 17 The knee joints in the vehicle-specific trajectories move on the impact surface of the instrument panel 5 to. By replicating the footwell geometry of the vehicle, optionally separately for left and right ankle, using a variation of the contour and the geometric position of the barrier 18 (see barrier 19 in 2 ), the point of impact of the ankles can be influenced. Furthermore, it is also conceivable during the impact of the barrier 18 according to double arrow 20 to simulate a possible narrowing of the foot space during the accident. The accelerated mass effective energy of the dumbbell 4 is due to the impact on the instrument panel 5 or by the deformation of the instrument panel 5 reduced. In this case, old relevant data such as thigh forces, tibia values, knee joint displacement, ankle angles, etc. and, if necessary, the pelvic acceleration can be determined and recorded to the same extent as possible. On the basis of these determined and recorded measured values, knee impact deformation components or knee airbag systems or reversible impact pads in the area of the instrument panel can be used 5 develop or optimize.

Claims

Test facility ( 1 ) for knee protection systems with a movable acceleration slide ( 3 ) on which a dummy ( 4 ), preferably consisting of a basin ( 10 ), at least one thigh ( 8th ) and at least one lower leg ( 9 ) and at least one foot ( 11 ), wherein the acceleration slide ( 3 ) in the direction of a simulated vehicle component, such. B. an instrument panel ( 5 ), up to a stop ( 17 ) is acceleratable and wherein on the acceleration slide ( 3 ) a barrier ( 18 ) and / or leadership ( 19 ) or the like is arranged in the foot area.

Test device according to claim 1, characterized in that an adjustable drive ( 7 ) for accelerating the acceleration carriage ( 3 ) is provided.

Test device according to claim 1 or 2, characterized in that the instrument panel ( 5 ) height adjustable and / or laterally adjustable on the impact block ( 21 ) is arranged.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that a pelvic point guide ( 16 ) is arranged adjustable in height.

Test device according to claim 4, characterized in that the course of the pelvic point (H point) by the geometry of the pelvic point guide ( 16 ) adaptable to the vehicle conditions is.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the contour and / or size of the barrier ( 18 ) is adjustable in the foot area.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the mass of the pelvis ( 10 ) is adjustable.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that original parts of the legally defined dummy types, such. B. complete lower leg, to the pelvis ( 10 ) or on the thighs ( 8th ) are adaptable.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the barrier ( 18 ) in the foot area in the acceleration direction ( 20 ) is arranged displaceably.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one thigh ( 8th ) on the basin ( 10 ) is suspended by means of ball joints.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that flexible lateral guides of the pelvis ( 10 ) are designed such that a different penetration behavior is possible depending on the deformation characteristic of the instrument panel.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy ( 4 ) can be arranged in an out-off position.

Test device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that instead of the leg simulations other Impactors, such. B. head simulations are adaptable.

Test device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in place of the leg simulations also impactors for the review of bumper systems for pedestrian protection, such as B. leg impactors, or adaptable by boundary posts.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that instead of the instrument panel and other vehicle components, such. As bumpers, steering wheels and deformation parts of the vehicle interior, on the impact block ( 21 ) are adaptable.