DE4333863A1 - Methode und Vorrichtung zum Prüfen von Ladungssicherungen - Google Patents

Description

Zum Prüfen von Ladungssicherungen wird u. a. die DIN 75410 Ausgabe Juli 1992 herangezogen. Diese Vorschrift sieht vor, daß Ladungssicherungen in Kraftfahrzeugen mit Hilfe eines Crashversuchs geprüft werden. Dazu wird die Ladungssicherung in eine Rohkarosse oder in ein Fahrzeug eingebaut. Die Prüfladungen werden dann in einer definierten Anordnung hinter der Ladungs­ sicherung aufgebaut. Die Rohkarosse bzw. das Fahrzeug wird mit einer Geschwindigkeit von 30-32 km/h gegen eine Wand gefahren. Die Prüfladungen werden beim Aufprall des Fahrzeugs gegen die Ladungssicherung geschleudert. Die Ladungssicherung erfüllt die DIN 75410, wenn erstens die Ladungssiche­ rung die Ladung abfangen kann, ohne aus ihren Halterungen zu reißen, und zweitens, wenn sich die Ladungssicherung nur bis zu einen bestimmten Wert verformt.

Dieser Versuch ist sehr aufwendig und wirtschaftlich nicht sinnvoll, da bei jeder Prüfung ein Auto zerstört wird (Kosten ca. 60.000 bis 100.000 DM). Auch kann der Versuch nur an ganz bestimmten Anlagen durchgeführt werden. Eine Test­ serie zum Optimieren der Eigenschaften der Ladungssicherung ist ebenfalls nicht möglich, weil diese Versuche - insbesonders aus Kostengründen - nur im begrenzten Umfang durchgeführt werden können. Ferner sind Anlagen zur Durchführung eines Crashversuchs überwiegend ortsgebunden.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die Kosten für die Prüfung nach DIN 75410 erheblich zu minimieren und die Prüfung in allen Einzelheiten reproduzierbar und relativ beschädigungsfrei für das Kraftfahrzeug durchzu­ führen. Ferner sollen diese Versuche überall stattfinden können.

Das Prüfverfahren besteht darin, daß nicht das Auto beschleunigt wird, sondern eine Prüfladung mit definierten Abmessungen und definiertem Gewicht. Diese Prüfladung wird nun auf eine bestimmte Geschwindigkeit in horizontaler Rich­ tung beschleunigt und gegen die im Kraftfahrzeug installierten Ladungssicherung geschossen. Das Kraftfahrzeug selbst wird nicht bewegt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind ein Verfahren, das relativ beschädi­ gungsfrei und durch seine Wiederholbarkeit gegenüber Crash-Versuchen weit aussagekräftiger ist.

Die Versuche können fast überall stattfinden, da die Prüfvorrichtung nicht an eine bestimmte Umgebung gebunden ist. Weitere Kennzeichen sind die stufenlos einstellbare Geschwindigkeit, sowie die stufenlos einstellbare Verzögerung. Somit können mit dieser Prüfvorrichtung Prüfladungen verschossen werden, wie auch Prüfobjekte mit positiver oder negativer Beschleunigung geprüft werden.

Bisherige Prüfvorrichtungen sind meistens ortsgebunden und benötigen oft einen erheblichen Rüstaufwand. Positive und negative Beschleunigung lassen sich oft nicht mit einer einzigen Prüfvorrichtung erzeugen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau

Fig. 2 zeigt das Federsystem

Fig. 3 zeigt den Verschluß

Fig. 4 zeigt den Aufnehmer

Fig. 5 zeigt die Spindelmutter

Fig. 6 zeigt die Spindel

Fig. 7 zeigt die Drehwinkelbegrenzung

Fig. 8 zeigt die Drehwinkelverriegelung

In einem Rahmen 1 sind zwei Federsysteme 2 eingebaut, die wie folgt aufge­ baut sind: Um ein möglichst leistungsfähiges und kompaktes Federsystem 2 zu erhalten, werden zwei Federn in einem Federsystem parallel geschaltet. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß zwei Federn mit unterschiedlichen Durchmessern ineinander gesteckt werden. Um ein Verhaken zu verhindern, ist die Außenfeder 20 mit entgegengesetzten Wicklungssinn zur Innenfeder 21 gewickelt. Um ein Ausknicken des Federsystems zu verhindern, müssen die Innenfeder 21 und die Außenfeder 20 im Durchmesser zueinander angepaßt werden. Die Innenfeder 21 darf im Durchmesser nur soviel kleiner sein, daß sie sich beim Spannen nicht gegen die Außenfeder 20 spreizt. Die Innenfeder 21 wird außerdem noch durch eine Hülse 22 abgestützt. Diese Hülse 22 wird auf der Federsystemführungsstange 3 geführt. Damit die Hülse 22 immer mittig zwischen den Federaufnehmern 4 geführt werden kann, wird diese noch von zwei Zentrierfedern 23 geführt. Diese Zentrierfedern 23 befinden sich jeweils zwischen den Federaufnehmern 4 und der Hülse 22. Die Federaufnehmer 4 haben die Aufgabe, Längenunterschiede der Federn auszugleichen und die Kraftübertragung sicherzustellen.

Das gesamte Federsystem 3 wird zwischen der Rückseite des Rahmens 1 und den Federwegbegrenzern 5 geführt. Sie haben die Aufgabe einen definierten Federweg sicherzustellen.

Die Kraft von den Federsystemen 2 wird auf eine Schubplatte 6 übertragen. An dieser Schubplatte 6 ist eine Vorrichtung befestigt, welche die Prüfladung auf­ nimmt. Diese Vorrichtung besteht aus zwei Schubstangen 7 und einer Prüf­ ladungsaufnahme 8. Die Prüfladungsaufnahme 8 bewirkt, daß die Prüfladung so aufzunehmen, daß diese beim Beschleunigungsvorgang sicher gehalten wird. Damit die Schubstangen 7 leichtgängig laufen, werden diese in einem Führungs­ element 9 geführt.

Um die Schubplatte 6 mit den Schubstangen 7 und der Prüfladungsaufnahme 8 sicher abfangen zu können, werden Dämpfer 10 verwendet. Diese Dämpfer 10 sind in ihrer Dämpfung stufenlos einstellbar. Durch die variabel einstellbare Verzögerungskurve ist die Prüfvorrichtung universell verwendbar. Je nach gewünschter Verzögerungskurve kann die Energie über verschiedene Dämpfungswege und Dämpfungselemente abgefangen werden. Ein kurzer Weg ermöglicht hohe Verzögerungswerte, ein langer Weg niedrigere Verzögerungs­ werte. Somit können auch andere Systeme, z. B. Autokindersitze oder Rück­ halteelemente, auf ihre Sicherheit geprüft werden.

Die Federsysteme 2 werden über die Schubplatte 6 gespannt. An der Schub­ platte 6 befindet sich ein Aufnehmer 11, in den eine Verschlußvorrichtung 12 einrastet. Diese Verschlußvorrichtung 12 ist an einer Spindel 13 befestigt. Die Spindel 13 verfügt über ein Gewinde mit definierter Steigung. Beim Spannen der Prüfvorrichtung befindet sich die Spindel 13 in Ruhe, d. h. sie dreht sich nicht. Ein Elektromotor 14 treibt über ein einstufiges Getriebe 15 eine Spindelmutter 16 an. Je nach Drehrichtung wird nun die Spindel nach hinten gezogen oder nach vorne geschoben. Um die Spindel 13 in der Prüfvorrichtung sicher zu füh­ ren, wird sie außerdem noch in einer U-Halterung 17 gelagert. Damit sich die Spindel beim Spannen oder Entspannen der Federsysteme nicht mitdreht, muß sie durch einen Drehwinkelbegrenzer 18 in ihrer Position gehalten werden. Der Drehwinkelbegrenzer 18 läßt sich linear auf der Spindel 13 verschieben. Beim Spannen der Federsysteme wird außerdem noch über einer Drehwinkelver­ riegelung 19 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Drehwinkelbe­ grenzer 18 und der U-Halterung 17 hergestellt.

Zum Spannen der Prüfvorrichtung wird eine Verbindung zwischen Aufnehmer 11 und Verschlußvorrichtung 12 hergestellt. Wenn der gewünschte Federweg erreicht ist, wird die Drehwinkelverriegelung 19 entriegelt und die gesamte Spindel 13 um 45 Grad gedreht. Dabei dreht sich die Verschlußvorrichtung 11 aus dem Aufnehmer 12 und die Schubplatte 6 wird freigegeben. Als Antrieb für diesen Auslösemechanismus wird die Verspannung zwischen Spindelmutter 16 und Spindel 13 verwendet. Die Verspannung wird dadurch hergestellt, daß die Federlast der Federsysteme 2 die Spindel 13 gegen die Spindelmutter 16 ver­ spannt. Der Drehwinkelbegrenzer 18 begrenzt die Verschlußvorrichtung 12 auf 45 Grad, damit sich die Verschlußvorrichtung 12 nicht mit dem Federsystem 2 verfängt, wenn sich die Federsysteme entspannen.

Dadurch, daß die Verschlußvorrichtung 12 bei jedem beliebigem Federweg aus­ gelöst werden kann, ist eine stufenlose Einstellung der Geschwindigkeit mög­ lich. Wenn sich die Federsysteme entspannt haben, gleitet die Schubplatte 6 noch ein kurzes Stück mit konstanter Geschwindigkeit, bevor sie in die Dämpfer 10 fährt und die Prüfladung freigibt.

Das Grundgestell der Prüfvorrichtung besteht aus einem geschlossenen Rahmen 1 aus einem U-Profil Stahl. Für die Aufnahme der Federführungsstangen 3 und der Schlittenführungsstangen 7 müssen Bohrungen an den Stirnseiten im Rahmen angebracht werden. Durch das mittlere Loch in der Rückseite wird die Spindel 13 geführt. Die Federwegbegrenzer 5 haben zum einen die Aufgabe, den Federweg zu definieren bzw. zu begrenzen; zum anderen verhindern sie, daß sich das Federsystem beim Entspannen nicht in seine Einzelteile zerfällt, da alle Komponenten nicht miteinander fest gefügt, sondern nur ineinander gesteckt sind.

Zwei Motorträger 24 dienen zur Aufnahme eines Elektromotors 14 für das Spannen der Schubplatte 6. Der Elektromotor 14 wird auf diesen Trägern so montiert, daß die Abtriebsdrehachse parallel zu den Führungsstangen 3 ist. Die Spindel wird durch den Rahmen 1 und durch eine U-Halterung 17 geführt, die an der Rückseite der Prüfvorrichtung befestigt wird.

Die Spiralfedersysteme 2 bestehen hauptsächlich aus den aufeinander abge­ stimmten Federn. Eine der Federn muß links gewickelt sein, um ein Verhaken zu verhindern. In diesem Beispiel ist die Außenfeder 20 links gewickelt. Das Aus­ knicken des Federsystems wird mit Hilfe einer Hülse 22 verhindert, die durch zwei Federn immer mittig zwischen den Federaufnehmern 4 geführt wird. Direkt geführt wird nur die Innenfeder 21. Da aber die Außenfeder 20 auf die Innen­ feder 21 abgestimmt ist, wird diese auch mitgeführt.

Das Federsystem wird auf der Federsystemführungsstange 3 geführt. An den Federenden befinden sich die Federaufnehmer 4. Sie müssen die Längenunter­ schiede der Federn ausgleichen, um eine optimale Kraftübertragung zu gewähr­ leisten. Die Federn sind mit den Federaufnehmern 4 nicht fest verbunden. Dies ist nicht notwendig, weil das System zwischen Rahmen 1 und Federwegbegren­ zer 5 begrenzt ist.

Weitere Komponenten sind die Hülsen 22. Sie haben die Aufgabe, ein Aus­ knicken der Federn zu verhindern. Damit sich die Hülse immer mittig zwischen den beiden Aufnehmern befindet, werden die Hülsen mit zwei Zentrierfedern 23 links und rechts geführt.

Die Prüfladungsaufnahme besteht aus einer Schubplatte 6, in der die zwei Schubstangen 7 fixiert sind. An dem vorderen Ende des Schlittens befindet sich eine Vorrichtung für die Prüfladungsaufnahme 8. Die Konstruktion stellt sicher, daß die Prüfladung beim Beschleunigungsvorgang sicher geführt wird und nicht in eine Richtung ausbricht.

Die Schubstangen 7 werden im Führungselement 9 geführt, das an der Vorder­ seite des Rahmens 1 befestigt ist.

Die Aufnehmer 11 für die Verschlußvorrichtung dienen dazu, den Schlitten beim Spannen des Katapultes sicher zu halten und beim Auslösevorgang unter wenig Krafteinwirkung freizugeben. Die Aufnehmer 11 werden an der Schubplatte 6 befestigt. Sie sind aus Stahlprofilen gefertigt, in die Aussparungen für die Ver­ riegelungsvorrichtung eingebracht wurden.

Die Verschlußvorrichtung 12 besteht aus einer Mutter 25, einer Achse 26, zwei Abstandhalter 27 und zwei Wälzlagern 28. Die Achse hat die Aufgabe, alle Teile miteinander zu verbinden und zudem die Wälzlager möglichst biegefest zu füh­ ren. Die Wälzlager sind notwendig, um die Schubplatte auch bei sehr großen Federkräften leicht und sicher auszulösen. Mit den Abstandhalter 27 werden die Abstände der Haltevorrichtung ausgeglichen.

Um eine leichte Auslösung zu garantieren, muß die Lauffläche für die Wälzlager 28 genau 90 Grad zur Spindel 13 stehen, d. h. bei Belastung darf der Aufnehmer 11 unter keinen Umständen merklich nachgeben, da dies unweigerlich zur unkontrollierten Auslösung führen würde.

Die Spindelmutter besteht aus einer Mutter 29, an der ein Kettenblatt 30 ange­ flanscht wird.

Als Spindel 13 wurde eine Gewindestange mit definierter Steigung verwendet. Auf der gesamten Länge der Spindel wird eine Längsnut eingefräst, da auf die Spindel eine Drehwinkelkontrolle 18 mit Feder aufgeschoben wird. Realisiert wird diese Drehwinkelbegrenzung 18 mit einer Anbau-Nabe, einer zugehörigen Feder 31, die in die Spindel eingreift und zwei Hebeln. Diese benützen die U- Halterung 17 als Anschlag.

Die Drehwinkelverriegelung 19 dient zum Verriegeln der Drehwinkelbegrenzung 18. Das ist notwendig, damit die Prüfvorrichtung nicht selbstständig auslöst. Als Verriegelung dient eine Exzenterscheibe 34, die einen Hebel 32 der Drehwinkel­ begrenzung 18 mit der U-Halterung 17 verbindet.

Als Antrieb der Verriegelung wird ein handelsüblicher Modellbauservo 35 ver­ wendet, da dieser den Vorteil hat, in beiden Drehrichtungen ein sehr hohes Drehmoment zu besitzen. Im Gegensatz hierzu hat ein Elektromagnet nur in einer Richtung eine hohe Zug- oder Druckkraft.

Für den Antrieb der Spindelmutter 16 wird ein einstufiges Kettenradgetriebe 15 verwendet.

Die Dämpfung des Schlittens durch die Dämpfer 10 wird durch ein Paket von Tellerfedern bewerkstelligt, die auf einer Gewindestange aufgereiht sind. Die Gewindestange ist in der Stirnseite des Rahmens 1 eingeschraubt. Je nach gewünschter Verzögerung kann die Anzahl der Tellerfedern erhöht oder verrin­ gert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Prüfen von in Kraftfahrzeugen eingebauten Ladungssicherun­ gen mittels einer Prüfladung, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfladung in die im Kraftfahrzeug eingebaute Ladungssicherung geschleudert wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfladung mittels eines elastischen Elements auf eine stufenlos einstell­ bare Geschwindigkeit beschleunigt und die beschleunigte Prüfladung wieder mit einem Dämpfer mit beliebiger Verzögerung verzögert werden kann.

3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß definierte positive und negative Beschleunigungen mit einer einzigen Prüf­ vorrichtung erzeugt werden können.

4. Prüfvorrichtung nach Patentanspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Federsystem betriebene mobile Prüfvorrichtung die Prüfladung horizontal mit definierter, stufenlos einstellbarer Geschwindigkeit gegen die Ladungssicherung schleudert.

5. Prüfvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federsystem aus parallel geschalteten, ineinander gesteckten Federn besteht, die einen die Prüfladung tragenden Schlitten beaufschlagen.

6. Prüfvorrichtung nach einem der Patentansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschlußvorrichtung die beim Spannen des Federsystems auftreten­ den Kräfte aufnimmt und daß die Verschlußvorrichtung durch eine 45 Grad-Dre­ hung den Schlitten auslöst.

7. Prüfvorrichtung nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Dämpfers die Verzögerung stufenlos einstellbar ist.