JP2014532876A - 衝突シミュレーション試験用試験設備 - Google Patents

Abstract

衝突シミュレーション試験用試験設備（１００）が、レール装置（１３０）と、レール装置（１３０）の長手軸に沿って変位可能に設けられた第１のキャリッジ装置（１１０）と、加速ユニット（１２０）とを有しており、該加速ユニットを介して、力が第１のキャリッジ装置（１１０）に伝達され該キャリッジ装置（１１０）を加速させることができる。試験すべき部品を試験設備外部で準備し、それらの部品を試験設備内に素早く導入し、試験される物体を含むキャリッジ装置で構成される全体質量を低く抑えるために、試験設備１００は第２のキャリッジ装置（１４０）を更に有している。該第２のキャリッジ装置はレール装置（１３０）に搭載し、該レール装置に沿って変位することができ、衝突シミュレーションにおいて試験される少なくとも１つの構成要素を有する試験上部構造体（１５０）を支持する。第１のキャリッジ装置（１１０）は、力を加速ユニット１２０から第１のキャリッジ装置１１０を介して第２のキャリッジ装置１４０に伝達するための着脱可能なクラッチ（１６０）を更に有している。

Description

本発明は、特許請求項１の前段部分に記載の衝突シミュレーション試験用試験設備に関する。
従って、本発明は、例えば、地上輸送システム（列車または自動車車両）の車両部品のみならず、例えば、航空機座席等の非地上輸送システムの構成要素の衝突シミュレーションの試験設備に関する。試験設備はこのために、レール装置と、キャリッジ装置とを有する。キャリッジ装置は、レール装置に沿って変位可能に設けられる。試験設備は加速ユニットを更に備え、加速ユニットを介して、力をキャリッジ装置に伝達させ、キャリッジ装置を加速させることができる。

そのような試験設備は一般に、原理上、特に自動車工学から知られており、自動車構築での開発時間の更なる短縮化およびパッシブセーフティ増大要件を考慮に入れるという目的を果たす。そのような試験設備を使用して逆衝突試験を実施することができる。これらの場合、調査する車両構成要素に影響を与えるのは、通常の動作や衝突時に生じ得る減速力ではない。むしろ、逆衝突試験では、生じ得る減速力に対応する加速力が、調査する車両構成要素に与えられる。

一般的に、この場合、調査する構成要素、特に、シート、ステアリングコラムおよびステアリングホイール、ウィンドシールド、ダッシュボード、安全ベルトおよび安全ベルトの固定具、エアバッグシステムその他の構成要素等の車両構成要素は、キャリッジ装置上で高強度自動車車体いわゆる装甲車体内で、様々な事故状況に対応するように制御、加速され、損壊挙動および／または構成要素の信頼性が調査される。

従来の試験設備では、キャリッジ装置は、例えば、蓄圧器からの加圧媒質を用いて油圧ピストンにより駆動される加速ユニットのスラストロッドを用いて加速される。詳細には、実際の減速曲線に従って、スラストロッドが駆動シリンダーの円筒管から油圧で動作させることが知られている。実際の減速曲線を追跡することができるように、この場合、油圧弁を介してスラストロッドの油圧印加を制御することが試みられる。

そのような試験設備での個々の試験は、比較的短時間で実行することができる。しかし、試験される要素の準備にかなり長い準備時間が必要である。既知の試験設備の場合、試験すべき部品は装甲車体に準備される。この装甲車体はキャリッジ装置に載せられ、そこに確実に固定されなくてはならない。大きな力が生じるため、安定した構造が必要であり、その結果、キャリッジ装置に搭載するために或る特定の時間も必要である。装甲車体をパレットに配置し、パレットをキャッリッジ装置に固定することも可能である。これは交換に役立つが、加速すべき質量の増大も引き起こし、ひいては試験設備の動特性を低減させる。

代替的には、キャリッジ装置を交換することも可能である。しかし、キャリッジ装置は、加速ユニットに接続する構成要素と、測定ピックアップとを含むため、これらの複数のキャリッジ装置を提供するには大きな費用支出がある。

既述した問題に基づいて、本発明の目的は、試験すべき部品を試験設備の外部で準備し、次に、試験設備に素早く導入することができるような、冒頭で説明したタイプの衝突シミュレーション試験用の試験設備を開発することである。ここでの目的は、キャリッジ装置と、試験される物体とで構成される総質量を、試験設備のコストを可能な限り低くしながら、可能な限り小さくすることである。

試験設備に関して、この目的は、試験設備が、レール装置に沿って変位可能な第２のキャリッジ装置を有することにより、本発明により達成される。更に、試験設備の第１のキャリッジ装置は着脱可能なクラッチを有し、このクラッチは、第１のキャリッジ装置に及ぼされる力の少なくとも一部を加速ユニットから第２のキャリッジ装置に伝達可能となるように、第２のキャリッジ装置と係合するように構成される。

また、有利には、様々な試験上部構造体が配置される複数の第２のキャリッジを準備することが可能である。別の試験上部構造体を試験設備に導入するために、完全に準備が整った試験上部構造体を第２のキャリッジ装置上の試験設備まで移動させ、レール装置内に導入することが可能である。着脱可能なクラッチにより、第２のキャリッジ装置は第１のキャリッジ装置と係合し、その結果として、第１のキャリッジ装置に作用する加速力または制動力も第２のキャリッジ装置に伝達する。更に、キャリッジ装置を２つの部分に分けることにより、試験上部構造体を直接、すなわち、パレットなしで第２のキャリッジ装置に固定することが可能であり、そのため、パレット質量の追加を節減することが可能である。それにもかかわらず、第２のキャリッジ装置を交換することにより、試験上部構造体を素早く置き換えることも可能である。

本発明の有利な発展が、従属請求項に記載される。
好ましい実施形態では、加速ユニットは試験設備に固定して配置されている。従って、加速ユニットそれ自体の質量を加速させる必要がなく、加速させる必要があるのは、キャリッジ装置のより小さな質量だけである。このようにして、衝突シミュレーションにおいて、より高い動特性を有利に達成することができる。

更に、第１のキャリッジ装置が、測定値を記録する１または複数のセンサーを有することができる。この場合での測定値は測定加速度値である。センサーを使用して、速度または作用している力等の他の測定値を取得することも可能である。特に、これらの測定値を用いて、加速ユニットを制御し、規定された加速が試験上部構造体に作用することを可能にする。

ここで、試験上部構造体を交換するために、第１のキャリッジ装置を置換する必要がないことが特に有利である。この理由は、試験上部構造体が、第１のキャリッジ装置に結合することができる第２のキャリッジ装置に配置されるためである。このようにして、高価な測定装置を準備する必要があるのは、第２のキャリッジ装置ごとにではなく、１回のみである。更に、試験上部構造体を交換するとき、センサーを加速ユニットに新たにケーブルで取り付ける必要がない。また更に、各事例でセンサーを新たに較正する必要がない。

本試験設備の一実施形態では、レール装置は、レール装置の長手軸がある平面において移動することにより、レール装置に第２のキャリッジ装置を載せるように構成される。これは、部分的に、第２のキャリッジ装置および試験上部構成のかなりの質量を、大半の場合で水平に位置合わせされた平面から持ち上げる必要がないため、有利である。クレーンおよび他のリフト装置を省くことができる。

一実施形態では、加速ユニットとは逆にある第１の端部において、レール装置は、レール装置の長手軸に沿って移動することにより、第２のキャリッジ装置をレール装置に載せることができるように開放して構成される。次に、第２のキャリッジ装置を輸送手段上でレール装置の端部まで移動させ、レール装置の長手軸の方向に導入することができる。

レール装置がスイベルユニットを有することも考えられ、スイベルユニットは、レール装置の一部分を、レール装置の長手軸外へ回動させる。その場合、有利には、第２のキャリッジ装置を、輸送手段上でレール装置の外側に回動させた部分まで移動させ、その部分に導入することが可能である。その部分は、その後、再び第２のキャリッジ装置と共に内側に回動させることができる。

本発明による解決策の一実施態様では、試験設備が受動ブレーキ装置を有している。受動ブレーキ装置は、第１のキャリッジ装置と第２のキャリッジ装置の一方または双方に制動力を制御することなく印加し、第１のキャリッジ装置と第２のキャリッジ装置の一方または双方が、加速ユニットとは反対側のレール装置の端部の前で停止させる。

そのような受動ブレーキ装置が使用される場合、制御または電源の故障時に制動を保証する更なるブレーキシステムを準備する必要はない。従って、例えば、安全性を失わずにレール装置または加速ユニットの逆に配置される試験設備の端部においてエネルギー消費体を省くことが可能であり、これにより、第２のキャリッジ装置の簡単な導入が促進される。

一実施形態では、受動ブレーキ装置は、キャリッジおよび試験設備に配置された永久磁石と金属フィンとを有する渦電流ブレーキにより実施される。キャリッジ装置がレール構成要素に沿って移動すると、金属フィンは、永久磁石の磁場により永久磁石に対して相対的に移動する。この相対移動によって金属フィンに渦電流が発生して、渦電流の磁場が永久磁石の磁場と相互作用して移動方向に対抗する力が生じ、キャリッジ装置を制動するような磁場が生じる。この制動作用では摩擦を生じることなく、つまり摩耗することない。

制動作用は、磁石と金属フィンとの相対速度に伴って増大するため、そのような制動作用は、広範囲の速度にわたって有効である。更に、低速では、小さな力で、互いに相対移動が可能であり、それにより、例えば、制動作用を消失させることなく、第２のキャリッジ装置をレール装置内にゆっくりと導入することができる。

しかし、これに対する代替として、試験設備が、従来の（能動）ブレーキ装置を有することも考えることができ、従来の能動ブレーキ装置は、第１のキャリッジ装置と第２のキャリッジ装置の一方または双方が、加速ユニットとは反対側のレール装置の端部の前で停止するよう、第１のキャリッジ装置および／または第２のキャリッジ装置に対して制動力をかけるように任意選択的に作動することができる。この実施形態は、本発明による態様、特に、互いに接続することができる２つのキャリッジ装置を有する試験設備を提供するという態様を、従来のレール装置の場合に実施することもできるという利点を有する。

本発明による試験設備の例示的な一実施形態について、添付図面を参照してより詳細に以下で説明する。

本発明による試験設備の略示側面図である。

図１は、本発明による、衝突シミュレーション試験用試験設備の例示的な一実施形態の略示側面図を示す。
試験設備１００は、基部２００に固定されるレール装置１３０を有する。加速ユニット１２０がレール装置１３０の一端部に配置される。

更に、試験設備１００は第１のキャリッジ装置１１０を有する。第１のキャリッジ装置１１０は、レール装置１３０に沿って変位可能に設けられている。更に、第１のキャリジ装置１１０は一端部にクラッチ１６０を有する。

試験設備１００は第２のキャリッジ装置１４０を更に有している。第２のキャリッジ装置は、レール装置１３０上に乗せることができ、更に該レール装置１３０に沿って変位させることができる。第２のキャリッジ装置１４０は、試験上部構造体１５０を支持するように構成される。上記試験上部構造体１５０は、第２のキャリッジ装置１４０の全ての移動および加速に従うように、第２のキャリッジ装置１４０に固定して接続することができる。試験上部構造体１５０は、例えば、極度の加速下での挙動を試験される地上輸送システムまたは非地上輸送システムの様々な構成要素を含むことができる。

第１のキャリッジ装置１１０のクラッチ１６０は、第２のキャリッジ装置１４０と係合するように構成され、それにより、加速力を第１のキャリッジ装置から第２のキャリッジ装置に伝達させることができる。クラッチ１６０は着脱可能である。このようにして、第２のキャリッジ装置１４０は任意選択的に、絶対的に第１のキャリッジ装置１１０に接続することができるか、またはクラッチ１６０が外れたとき、第１のキャリッジ装置１１０とは独立して移動することができる。クラッチの可能な実施形態は、例えば、第２のキャリッジ装置１４０に搭載され、第１のキャリッジ装置１１０の切り欠きに係合する突出部であり、この突出部はボルトにより長手方向の力に逆らって固定される。しかし、本明細書では、力を第１のキャリッジ装置１１０からレール装置に沿って第２のキャリッジ装置１４０に伝達可能なあらゆるクラッチの考案が可能である。

試験設備１００はスラストロッド１２１を有し、このロッドは第１のキャリッジ装置と係合することができる。スラストロッド１２１は、加速ユニット１２０により、加圧油圧油によりレール装置１３０に沿って移動および／または加速することができる。このプロセスでは、第１のキャリッジ装置１１０は、スラストロッド１２１と係合し、同様に加速される。更に、第２のキャリッジ装置がクラッチ１６０により第１のキャリッジ装置１１０に結合される場合、第２のキャリッジ装置１４０も、スラストロッド１２１を介して加速ユニットにより加速する。

油圧式加速ユニット１２０に加えて、他のタイプの加速ユニットも加速ユニットとして考えることができる。これらは特に、空気圧モーター、電気モーター、または他の純粋に機械的な加速ユニットとすることができる。例として、電磁線形モーター、または高さ若しくはトルクにより駆動されるフライホイール質量によりキャリッジ装置に対して機械的に作用する他の機械的ユニットを考えることが可能である。

試験設備はブレーキ装置を更に有し、ブレーキ装置は、加速ユニット１２０により生じる加速段階を辿って第１のキャリッジ装置１１０および第２のキャリッジ装置１４０を再び制動するように構成される。この場合、ブレーキ装置は、２つのキャリッジ装置１１０、１４０が、加速ユニットとは反対側のレール装置１３０の端部１８０の前で停止するように構成される。

安全性の理由から、ブレーキ装置が、外部から供給される制御またはエネルギーなしでキャリッジ装置１１０、１４０を制動可能な受動ブレーキ装置である場合が有利である。このようにして、制御系統または電源系統が故障した場合であっても、キャリッジ装置１１０、１４０を、レール装置１３０の端部１８０の前に安全に停止させることが可能なことが保証される。

好ましい実施形態では、受動ブレーキ装置は渦電流ブレーキである。そのような渦電流ブレーキは永久磁石と、金属フィンとを有し、これらはそれぞれ、キャリッジ装置がレール装置１３０に沿って移動すると、金属フィンが永久磁石に相対して、永久磁石の磁場により移動するように、キャリッジおよび試験設備に配置される。相対移動は金属フィンに渦電流を生じさせ、それにより、渦電流の磁場が永久磁石の磁場と相互作用して、移動方向に対抗する力を生じさせるような磁場が生じる。キャリッジ装置は、このようにして制動される。摩擦を生じることなく、つまり摩耗することなく、制動を行うことができる。渦電流ブレーキの更なる利点は、制動作用が速度に伴って増大することである。従って、広範囲の質量および速度にわたり、渦電流ブレーキは、キャリッジ装置を確実に所望の範囲以内で制動させることが可能である。更に、非常に低い速度において、小さな力でブレーキを超えてキャリッジ装置１１０、１４０を移動させることが可能である。

その結果、本発明による試験設備の場合、キャリッジ装置がレール装置の第１の端部１８０の前で確実に制動されることを考えれば、この端部１８０を開いたままにすることも可能である。レール装置のこの第１の端部１８０には、いかなる衝撃体または他のエネルギー消費要素も必要ない。その結果、輸送手段１９０を使用することにより、例えば、第２のキャリッジ装置１４０をレール装置１３０の第１の端部１８０まで移動させることも可能である。輸送手段が、レール装置の延長部において直接位置合わせされると、第２のキャリッジ装置をレール装置１３０上に直接、押し出すことができる。

しかし、エネルギー消費要素または他の緊急制動装置をレール装置１３０の第１の端部１８０に配置することを考えることもできる。この場合、第２のキャリッジ装置も上からレールに載せることができる。レール装置の一部を横方向外側に回動させ、それにより、第２のキャリッジ装置１４０を有する輸送手段１９０を、レール装置１３０において外側に回動させた部分まで移動させることができることを考えることも可能である。上述したように、第２のキャリッジ装置１４０を次に、レール装置１３０の外側に回動させた部分に載せ、レール装置１３０と共に再び内側に回動させることができる。

しかし、これに対する代替として、試験設備が従来の（能動）ブレーキ装置を有することを考えることもできる。この従来の（能動）ブレーキ装置は、第１および／または第２のキャリッジ装置１１０、１４０が加速ユニット１２０とは反対側のレール装置１３０の端部の前で停止するように、制動力を第１のキャリッジ装置１１０および／または第２のキャリッジ装置１４０にかけるように任意選択的に作動することができる。この実施形態は、本発明による態様、特に、互いに接続することができる２つのキャリッジ装置１１０、１４０を有する試験設備を提供する態様が、従来のレール装置の場合でも実施可能であるという利点を有する。

本発明による試験設備１００の場合、測定される加速度値を記録する加速度センサーが第１のキャリッジ装置１１０に配置される。この加速度センサー１７０により記録される測定値は、加速段階中および制動段階中に第１のキャリッジ装置１１０にわたる加速度値を再現する。第２のキャリッジ装置１４０を第１のキャリッジ装置１１０に結合することができるため、加速度センサー１７０の測定値は、第２のキャリッジ装置１４０およびそこに固定される試験上部構造体１５０の加速度値も再現する。従って、そのようなセンサーを各第２のキャリッジ装置１４０に搭載する必要がない。試験上部構造体１５０の測定値は、単一の第１のキャリッジ装置１１０と、そこに配置される加速度センサー１７０とにより記録することができる。更に、複数の更なるセンサーを第１のキャリッジ装置１１０に搭載して、測定値を取得することも可能である。

加速度センサー１７０の測定値を使用して、加速ユニット１２０を制御することもできる。この場合、第２のキャリッジ装置１４０が交換されるとき、第１のキャリッジ装置１７０が試験設備内に留まることが有利である。例として、この場合、ケーブル敷設を変更する必要もなければ、新たな較正測定を行う必要も一切ない。

本発明は、図１を参照して例として説明された試験設備１００の実施形態に限定されず、本明細書に説明される全ての特徴および利点の組み合わせから明らかになる。

１００ 試験設備
１１０ 第１のキャリッジ装置
１２０ 加速ユニット
１２１ スラストロッド
１３０ レール装置
１４０ 第２のキャリッジ装置
１５０ 試験上部構造体
１６０ クラッチ
１７０ 加速度センサー
１８０ 第１の端部
１９０ 輸送手段
２００ 基部

Claims (12)

1. レール装置（１３０）と、
   前記レール装置（１３０）の長手軸に沿って変位可能に設けられた第１のキャリッジ装置（１１０）と、
   前記第１のキャリッジ装置（１１０）に力を伝達し該キャリッジ装置（１１０）を加速させる加速ユニット（１２０）とを具備する衝突シミュレーション試験用試験設備（１００）において、
   該試験設備は第２のキャリッジ装置（１４０）を有しており、該第２のキャリッジ装置（１４０）は、前記レール装置（１３０）に搭載することができるとともに、前記レール装置（１３０）の前記長手軸に沿って変位することができ、前記衝突シミュレーションにおいて試験される少なくとも１つの構成要素を有する試験上部構造体（１５０）を支持するように構成され、前記第１のキャリッジ装置（１１０）は着脱可能なクラッチ（１６０）を有しており、該着脱可能なクラッチ（１６０）が前記第２のキャリッジ装置（１４０）と係合して、前記力の少なくとも一部が、前記加速ユニット（１２０）から前記第１のキャリッジ装置（１１０）を介して前記第２のキャリッジ装置（１４０）に伝達されることを特徴とする衝突シミュレーション試験用試験設備。
2. 前記加速ユニット（１２０）は、該試験設備（１００）に対して動かないように構成される請求項１に記載の試験設備。
3. 前記第１のキャリッジ装置（１１０）は、該第１のキャリッジユニットの測定される加速度値を記録するセンサー（１７０）を有する請求項１または２に記載の試験設備。
4. 前記レール装置（１３０）は、該レール装置（１３０）の前記長手軸が延在する平面内で移動させることにより、前記第２のキャリッジ装置（１４０）を該レール装置（１３０）上に載せるように構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の試験設備。
5. 前記レール装置（１３０）は、前記第２のキャリッジ装置（１４０）が該レール装置（１３０）の前記長手軸に沿って移動することにより該レール装置（１３０）に載ることができるように、前記加速ユニット（１２０）とは反対側の第１の端部（１８０）において開いている請求項４に記載の試験設備。
6. 前記レール装置（１３０）はスイベルユニットを有しており、該スイベルユニットは、前記レール装置（１３０）の一部分を前記レール装置（１３０）の前記長手軸外に回動させるように構成されている請求項４に記載の試験設備。
7. 前記試験設備は受動ブレーキ装置を有しており、該受動ブレーキ装置は、前記第１のキャリッジ装置（１１０）と前記第２のキャリッジ装置（１４０）の一方または双方に制動力を制御することなく印加して、前記加速ユニット（１２０）の反対側の前記レール装置（１３０）の端部の手前で前記第１のキャリッジ装置（１１０）および前記第２のキャリッジ装置（１４０）を停止させる請求項１〜６の何れか一項に記載の試験設備。
8. 前記ブレーキ装置は渦電流ブレーキである請求項７に記載の試験設備。
9. 前記渦電流ブレーキは、永久磁石および金属フィンを有しており、該永久磁石および金属フィンは、前記キャリッジ装置（１１０、１４０）が前記レール装置（１３０）に沿って移動すると、前記金属フィンが前記永久磁石の磁場により移動するように、前記第１のキャリッジ装置（１１０）と前記第２のキャリッジ装置（１４０）の一方または双方と、前記レール装置（１３０）とに配置されている請求項８に記載の試験設備。
10. 前記試験設備は、任意に作動可能な能動ブレーキ装置を有しており、該能動ブレーキ装置は、前記第１のキャリッジ装置（１１０）と前記第２のキャリッジ装置（１４０）の一方または双方に制動力を印加して、前記第１のキャリッジ装置（１１０）と前記第２のキャリッジ装置（１４０）の一方または双方を前記加速ユニット（１２０）とは反対側の前記レール装置（１３０）の端部の手前で停止させる請求項１〜９の何れか一項に記載の試験設備。
11. 前記加速ユニット（１２０）は、スラストピストン（１２１）により前記第１のキャリッジ装置（１１０）の前記力を発揮する油圧加速ユニット（１２０）である請求項１〜１０の何れか一項に記載の試験設備。
12. 前記第１のキャリッジ装置（１１０）および前記第２のキャリッジ装置（１４０）は、前記レール装置の前記長手軸に対して横断方向に前記キャリッジ装置（１１０、１４０）の移動を制限するガイド要素を更に有している請求項１〜１１の何れか一項に記載の試験設備。

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