DE4407256A1 - Komponentenprüfstand für Kraftfahrzeugseitenbauteile und Kraftfahrzeugsitze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Komponentenprüfstand für Kraftfahr­ zeugtüren und Kraftfahrzeugsitze zur Crashsimulation eines Sei­ tenaufpralls gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Während in den vergangenen Jahren erhebliche Anstrengungen unter­ nommen wurden, durch besondere bauliche Maßnahmen die Unfall­ schwere von Frontalkollisionen von Kraftfahrzeugen zu vermindern, richtet sich derzeit das Hauptaugenmerk auf die Reduzierung der Unfallschwere beim Seitenaufprall eines Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis.

Zur Überprüfung des Crashverhaltens von Seitenbauteilen von Kraftfahrzeugen sind Seitenaufprallprüfverfahren vorgeschlagen worden, bei denen eine fahrbare Barriere seitlich in das zu prü­ fende Fahrzeug fährt. Da derartige Prüfverfahren sehr kostenin­ tensiv sind und erst relativ spät in der Entwicklung eines Fahr­ zeuges angewendet werden können, besteht der Wunsch nach einem einfachen Komponententestverfahren, mit dem bereits frühzeitig in der Entwicklung eines Fahrzeuges Crashuntersuchungen an der Fahr­ zeugseitenstruktur durchgeführt werden können.

Da ein derartiges Komponentenprüfverfahren nur einzelne Bauteile eines Fahrzeuges prüft, muß eine zugehörige Komponentenprüfein­ richtung so gestaltet sein, daß die gemessenen Crashergebnisse mit denen aus Ganzfahrzeug-Crashtests weitgehend übereinstimmen, oder auf solche übertragbar sind. Zudem muß sichergestellt sein, daß die simulierte Crashsituation im Komponentenprüfstand für ei­ ne dort angeordnete Meßgeberpuppe annähernd die gleichen meßbaren Auswirkungen hat, wie in einem Ganzfahrzeug-Seitencrashtest.

Ein Komponentenprüfstand, der die genannten Anforderungen weitge­ hend erfüllen kann, ist aus der Druckschrift "Pelvic Response to Lateral Impact - Padded and Unpadded, Shaw, L. M., SAE Technical Paper 890606" bekannt. Dieser Komponentenprüfstand besteht aus einem Zwei-Schlitten-System, bei dem ein Geschoßschlitten auf ei­ nen Zielschlitten trifft. Der Geschoßschlitten ist an seiner De­ formationsseite mit einem Deformationskörper aus einer Waben­ struktur verbunden, dessen Steifigkeit in etwa der Vorderseite eines Personenkraftfahrzeuges entspricht. Auf dem Zielschlitten ist das Bodenblech, der Fahrersitz mit der Meßgeberpuppe und die Tür eines Kraftfahrzeuges montiert. Die gesamte Tür ist über ge­ führte Stahlseile mit vier Energieabsorptionselementen verbunden, deren Gesamtsteifigkeit der Seitensteifigkeit des zugrundegeleg­ ten Fahrzeuges entspricht. Die Energieabsorber sind dabei an ei­ nem starren Rahmen befestigt, der auf dem Zielschlitten montiert ist.

Während der Versuchsdurchführung wird der Geschoßschlitten auf eine Geschwindigkeit von etwa 60 km/h beschleunigt, bevor sein Deformationselement in die nicht vordeformierte Tür prallt. Durch die Einstellung der Energieabsorber erfährt die Tür bevor sie die Meßgeberpuppe und den Sitz trifft, annähernd das Geschwindig­ keitsprofil, das zuvor in einem Ganzfahrzeugreferenztest ermit­ telt worden war. Gleichzeitig wird der Zielschlitten beschleu­ nigt, um eine Eigenbewegung zu simulieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen sehr viel einfa­ cher aufgebauten und damit kostengünstiger herstellbaren und be­ treibbaren Komponentenprüfstand für Seitencrashversuche vorzu­ stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 besteht die grundlegen­ de Idee der Erfindung darin, das zu testende Fahrzeugseitenbau­ teil und den Fahrzeugsitz sowie das Kollisionsbauteil in bei der Kollision unbewegten Aufnahmevorrichtungen zu führen. Mit einem derartigen Komponentenprüfstand kann kostengünstiger als bisher die Vielzahl der bisher notwendigen Ganzfahrzeug-Seitencrashver­ suche minimiert werden, indem in einem frühen Fahrzeugentwick­ lungsstadium seitencrashrelevante Abstimmungen an der Seiten­ struktur des Kraftfahrzeuges vorgenommen werden können. Der ver­ gleichsweise einfache Aufbau des Komponentenprüfstandes erlaubt zudem die schnelle Umrüstung und Durchführung verschiedenartiger Seitencrashversuche. Die koaxial zur Stoßrichtung vorgesehene Be­ weglichkeit des Seitenbauteils des Kraftfahrzeuges und des Boden­ bleches samt Fahrzeugsitz erlaubt eine gute Annäherung insbeson­ dere an die Belastungsmeßwerte, die an einer auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Meßgeberpuppe in Ganzfahrzeugversuchen ermittelt wurden.

In einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel zu dieser Erfindung ist der erfindungsgemäße Komponentenprüfstand in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Auf einem mit der Be­ zugsziffer 1 gekennzeichneten Bodenblech ist ein Fahrzeugsitz 2 befestigt, auf der eine Meßgeberpuppe 20 sitzt. Dieses Bodenblech 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel auf Führungsbahnen 13, 14 achsparallel zur Stoßrichtung eines Kollisionsbauteils 5 geführt, wenngleich auch eine freie Beweglichkeit des Bodenbleches 1 samt Sitz 2 und Meßgeberpuppe 20 möglich ist.

Ein mit 3 bezeichnetes Kraftfahrzeugseitenbauteil (beispielsweise eine Kraftfahrzeugtür) ist seitlich zum Fahrersitz 2 in etwa par­ allel zu einer fiktiven Fahrtrichtung angeordnet. Dieses Fahr­ zeugseitenbauteil 3 ist an Haltevorrichtung 21, 22 befestigt, die auf Führungsbahnen 6, 7 in etwa achsparallel zur Stoßrichtung des Kollisionsbauteils 5 ausgerichtet sind. Diese in den Führungsbah­ nen 6, 7 gelagerten Haltevorrichtungen 21, 22 ermöglichen eine Bewegung des Fahrzeugseitenbauteils 3 in Richtung auf den Fahr­ zeugsitz 2 und die Meßgeberpuppe 20.

Zwischen den Haltevorrichtungen 21, 22 und den Befestigungspunk­ ten für die Führungsbahnen 6, 7 sind bei einer besonders vorteil­ haften Ausgestaltung der Erfindung Feder-Dämpfungs-Elemente 23, 24 angeordnet, mit denen die Steifigkeit eines Ganzfahrzeuges in diesem Seitenteilbereich simuliert werden kann.

Das Kollisionsbauteil 5 ist auf seiner dem Seitenbauteil 3 des Kraftfahrzeuges abgewandten Seite mit einer Kolben-Zylinder-An­ ordnung 10, 11 verbunden und weist an seiner gegenüberliegenden Seite ein Deformationselement 4 auf. Dieses genormte Deforma­ tionselement 4 besteht in diesem Beispiel aus einer Wabenstruk­ tur, dessen Steifigkeit der eines Kraftfahrzeuges entspricht. Bei einem Zusammenstoß des mit dem Deformationselement 4 verbundenen Kollisionsbauteils 5 mit dem Seitenbauteil 3 in der Prüfvorrich­ tung kann so das Deformationsverhalten zweier Ganzfahrzeuge si­ muliert werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das Kollisionsbauteil 5 auf zwei Führungsbahnen 8, 9 achsparallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens 10 der Kolben-Zylinder-Anordnung 10, 11 geführt wird, so daß seitliche Verkantungen oder Verschiebungen des Kollisions­ bauteils 5 während des Prüfversuches vermieden werden.

Der Zylinder 11 der Kolben-Zylinder-Anordnung 10, 11 ist in dem Zeichnungsbeispiel über eine Vorlaufleitung 17a, 17b und einer Rücklaufleitung 18 samt Rücklaufbehälter 27 mit einer Hydraulik­ pumpe 12 verbunden. Zwischen der Hydraulikpumpe 12 und dem Zylin­ der 11 befindet sich ein mit Stickstoff vorspannbarer Blasenspei­ cher 15 und ein elektrisch betätigbares Steuerventil 16. Eine Steuerungseinheit 19 ist ihrerseits über Steuerleitungen 25, 26 mit der Hydraulikpumpe 12 und dem Steuerventil 16 verbunden.

Zur Vorbereitung eines Komponentenprüfversuches in der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Steuerungseinheit 19 die Hydraulikpumpe 12 aktiviert, so daß Hydraulikflüssigkeit aus dem Rücklaufbehälter 27 in den mit Stickstoff vorgespannten Druck­ mittelspeicher 15 gelangt. Beim Auslösen des Crash-Versuches durch Öffnung des Ventils 16 strömt das unter sehr hohen Druck stehende Hydrauliköl über die Druckmittelleitung 17b in den Hy­ draulikzylinder 11, so daß der Kolben 10 zusammen mit dem Kolli­ sionsbauteil 5 und dem Deformationselement 4 mit hoher Geschwin­ digkeit gegen das Seitenbauteil 3 des Prüfstandes schießt. Als Folge des Aufpralls bewegt sich das so deformierte Seitenbauteil 3 dann in Richtung auf den Fahrzeugsitz 2 und die Meßgeberpuppe 20 zu, so daß deren Kollisionsbeschleunigungen und die Aufprall­ kräfte meßbar werden. Derartige Komponentenversuche erwiesen sich als sehr effektiv und kostengünstig.

Sofern das Ventil 16 als Drückbegrenzungsventil ausgebildet ist, kann mit dem Komponentenprüfstand auch ein sogenannter "quasi-statischer" Crash-Versuch durchgeführt werden. Dabei fährt das Kollisionsbauteil 5 zusammen mit dem Deformationselement 4 sehr langsam an das in diesem Fall fixierte Seitenbauteil 3 heran und drückt dieses unter definierten Bedingungen ein. So lassen sich vordeformierte Fahrzeugseitenbauteile herstellen, deren De­ formationszustand dem entspricht, wie er bei einem ersten Kontakt zwischen dem Seitenbauteil 3 und der Meßgeberpuppe 20 entspricht.

Mit solchen vordeformierten Seitenbauteilen können dann wiederum Komponentenversuche durchgeführt werden, bei denen beispielsweise das Kollisionsbauteil zusammen mit dem Deformationselement mit voller Wucht und bei hoher Geschwindigkeit gegen das vordefor­ mierte Seitenbauteil stoßen. Auf diese Weise lassen sich die in Ganzfahrzeug-Seitenaufprallversuchen ermittelten Belastungen auf die Meßgeberpuppe 20 besonders gut und im Vergleich zu Ganzfahr­ zeugversuchen kostengünstiger durchführen.

Claims (6)

1. Komponentenprüfstand für Kraftfahrzeugseitenbauteile und Kraftfahrzeugsitze zur Crashsimulation eines Seitenaufpralls, mit einem auf einem Bodenblech (1) befestigten Fahrzeugsitz (2), mit einem verschiebbar gehalterten Fahrzeugseitenbauteil (3) sowie mit einem mit einem Deformationselement (4) versehe­ nen Kollisionsbauteil (5), dadurch gekennzeichnet, daß das Bo­ denblech (1) in dem Komponentenprüfstand frei beweglich ange­ ordnet ist, daß das Fahrzeugseitenbauteil (3) über Haltevor­ richtungen (21, 22) in Führungsbahnen (6, 7) verschiebbar ge­ lagert ist, daß das Kollisionsbauteil (5) gemeinsam mit dem Deformationselement (4) in Führungsbahnen (8, 9) verschiebbar ist, und daß das Kollisionsbauteil (5) an eine Kolben-Zylin­ der-Anordnung (10, 11) gekoppelt ist, die mittels einer Lei­ tung (17a, 17b) über ein Steuerventil (16) und einen Druckmit­ telspeicher (15) mit einer Druckmittelpumpe (12) in Verbindung steht.

2. Komponentenprüfstand gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenblech (1) in Führungsbahnen (13, 14) achsparallel zur Stoßrichtung des Kollisionsbauteiles (5) angeordnet ist.

3. Komponentenprüfstand gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (21, 22) über Feder- Dämpfungs-Elemente (23, 24) mit den Befestigungspunkten der Führungsbahnen (6, 7) verbunden sind.

4. Komponentenprüfstand gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (10, 11) über eine Rücklaufleitung (18) und einen Rücklaufbehälter (27) mit der Druckmittelpumpe (12) in Verbindung steht.

5. Komponentenprüfstand nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuerventil (16) als ein elektrisch be­ tätigbares Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist.

6. Komponentenprüfstand nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuerventil (16) und die Druckmittel­ pumpe (12) über Steuerleitungen (25, 26) mit einer Steuerein­ heit (19) in Verbindung stehen.