(57)【要約】  本発明は、レール機構に沿って変位可能に設けられたスライド機構１１０と、スライド機構１１０上に配置され、試験される少なくとも１つの自動車コンポーネントが、その上に配置されるかまたは取付け可能である試験リグとを備え、自動車の衝突を模擬する試験装置１００に関する。また、この試験装置は加速ユニット１２０を備える。この加速ユニットによって、スライド機構１１０を加速するためにこのスライド機構に力を伝達可能である。試験再現可能性および試験シミュレーション精度を改善することができるとともに、必要な反復ステップの数を低減することができる試験装置を提供するために、試験装置１１０は、スライド機構１１０の動作測定値を連続的に検出する少なくとも１つのセンサー素子１１１、１１２、１１３を有する。
2015515010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の衝突を模擬する試験装置（１００）であって、該試験装置（１００）は以下のもの、すなわち、
レール機構に沿って変位可能に設けられたスライド機構（１１０）と、
前記スライド機構（１１０）上に配置され、試験される少なくとも１つの自動車コンポーネントを備えた試験リグと、
加速ユニット（１２０）であって、該加速ユニット（１２０）によって、前記スライド機構（１１０）を加速するために該スライド機構（１１０）に力を伝達可能である加速ユニットとを有し、
該試験装置（１００）は、前記スライド機構（１１０）の少なくとも１つの動作測定値を検出する少なくとも１つのセンサー素子（１１１、１１２、１１３）を有することを特徴とする試験装置。
【請求項２】
該試験装置（１１０）は前記スライド機構（１１０）の加速度を調節する調節装置（１５０）を更に有し、該調節装置（１５０）は、前記少なくとも１つのセンサー素子（１１１、１１２、１１３）に接続される請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記調節装置（１５０）は、前記スライド機構（１１０）の前記動作測定値を参照して、前記加速ユニット（１２０）によって前記スライドユニット（１１０）に伝達される前記力を調節するように構成される請求項２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記調節装置（１５０）に接続されるとともに前記スライド機構（１１０）の加速度を制御するように構成される制動装置（１１４）を更に有する請求項２または３に記載の試験装置。
【請求項５】
前記制動装置（１１４）は渦電流ブレーキを有する請求項４に記載の試験装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサー素子（１１１、１１２、１１３）は、加速度センサー（１１１）および／または速度センサー（１１２）および／または位置センサー（１１３）を有する請求項１〜５の何れか１項に記載の試験装置。
【請求項７】
自動車の衝突を模擬する試験装置（１００）を作動させる方法であって、前記試験装置は加速ユニット（１２０）を有し、該加速ユニット（１２０）によって、スライド機構（１１０）を加速するために該スライド機構（１１０）に力を伝達可能であり、該方法は、以下の方法ステップ、すなわち、
前記加速ユニット（１２０）を用いて、前記スライド機構（１１０）を加速するステップと、
センサー素子（１１１、１１２、１１３）を用いて、好ましくは連続的に、前記スライド機構（１１０）の少なくとも１つの動作測定値を記録するステップと、
前記少なくとも１つの動作測定値を、好ましくは連続的に、調節装置（１５０）に送信するステップと、
前記加速ユニット（１２０）によって前記スライドユニット（１１０）に伝達される前記力を、前記調節装置（１５０）を用いて、前記スライド機構（１１０）の前記少なくとも１つの動作測定値を参照して調節するステップとを含んで成る自動車の衝突を模擬する試験装置を作動させる方法。
【請求項８】
制動装置（１１４）を用いて前記スライド機構（１１０）に伝達される制動力の大きさが、前記調節装置（１５０）を用いて、前記スライド機構（１１０）の前記少なくとも１つの動作測定値を参照して制御される請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１のプリアンブルによる自動車の衝突を模擬する試験装置および試験装置を作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従って、本発明は、レール機構に沿って変位可能に設けられたスライド機構と、スライド機構上に配置され、試験される少なくとも１つの自動車コンポーネントが、その上に配置されるかまたは取り付けられ得る試験リグとを備え、自動車の衝突を模擬する試験装置に関する。また、この試験装置は加速ユニットを備える。この加速ユニットによって、スライド機構を加速するためにこのスライド機構に力を伝達可能である。
【０００３】
このタイプの試験装置は、専門分野ではサーボ油圧カタパルトシステムまたは空気圧カタパルトシステムとも呼ばれ、車両工学から原理に関して一般に知られており、自動車製造におけるますます短くなる開発時間およびより大きなパッシブセーフティについての要件に対処する役割を果たす。こうした試験装置によって、インバース衝突試験が実施され得る。こうした試験では、通常運転においてまたは衝突の場合に生じ得る減速力は、調査される自動車コンポーネントに作用しない。代わりに、インバース衝突試験では、生じ得る減速力に対応する加速力が、調査される自動車コンポーネントに加えられる。
【０００４】
一般に、これに関して、座席、ステアリングコラム、およびステアリングホイール、フロントガラス、ダッシュボード、シートベルト、および、それらの取付け手段、エアバッグシステム並びに他のコンポーネント等の調査される車両コンポーネントは、スライド上のタンクと呼ばれる強化された車両本体内で、種々の事故状況に対応して制御された様式で加速され、破壊挙動またはコンポーネント信頼性が調査される。従来の試験装置では、スライドは、例えば加速ユニットの一部であるプッシュロッドを使用して加速される。特に、現実的な減速曲線に従って、駆動シリンダーのシリンダーチューブからプッシュロッドを油圧または空気圧によって動かすことが知られている。現実的な減速曲線を模擬することを可能にするために、ここでは、弁によってプッシュロッドの油圧負荷または空気圧負荷を制御することが試みられる。
【０００５】
現実的な減速曲線を得るために、プッシュロッドの負荷に関する極めて正確な加速度プロファイルが確実にされる必要がある。従来技術から、印加される空気圧または液体圧に基づき、この加速度プロファイルを計算することが既知である。しかし、この点で数値計算された圧力プロファイルは、スライド機構の再現可能な加速度プロファイルをもたらさないことが多いことがわかっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題に基づき、本発明の目的は、簡単、かつ、再現可能に事故状況を模擬できるように改善した冒頭で述べた種の自動車の衝突を模擬する試験装置および該試験装置を作動させる方法を開発することである。特に、従来の試験装置と比較して、試験の再現性および試験の模擬精度を改善するするとともに、必要な反復ステップの数を低減することができる試験装置を規定することが意図される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記試験装置に関して、この目的は、試験装置が、スライド機構の動作測定値を連続して検出する少なくとも１つのセンサー素子を有する点で本発明によって達成される。
【０００８】
本発明に係る試験装置は、試験中、スライド機構の瞬間加速度を連続して測定することができるという利点を有する。従って、試験のシミュレーション精度が大幅に改善されるとともに、必要な反復ステップの数が低減される。さらに、本発明に係る試験装置によって、信頼性のある試験パラメーターを求めるとともに確実にすることができる。
【０００９】
本発明に係る試験装置の有利な発展形態は、従属請求項に規定される。
【００１０】
従って、本発明に係る試験装置の更なる一実施態様において、スライド機構の加速度値を調節する調節装置を更に有する試験装置が提供される。このために、調節装置は少なくとも１つのセンサー素子に電気的に接続される。それに応じて、本発明に係る試験装置によって検出されるスライド機構の動作測定値が、記録のためだけでなく、スライド機構の加速度を調節するのにこの動作測定値を利用するように記憶されることが考えられる。本発明に係る試験ユニットのこの変形形態によれば、少なくとも１つのセンサー素子によって連続的に検出されるスライド機構の動作測定値は、調節装置に送信される。調節装置は、作動変数としてスライド機構の加速度を調節するために、この関連付けられる動作測定値を調節変数として用いる。
【００１１】
ここで、特に、スライド機構の動作測定値を参照して、加速ユニットによってスライドユニットに伝達される力を調節するように構成される調節装置が提供される。具体的には、調節装置が作動値として計算可能な圧力を加速ユニットにロードすることにより、力が調節される。換言すれば、加速ユニットに及ぶ圧力は、加速ユニットによってスライドユニットに伝達される力、すなわち加速度もひいては調節するために、調節装置によって制御することができる。当然ながら、本発明に係る試験装置は、ここで、加速ユニットの特定の実施形態に限定されない。むしろ、加速ユニットは、全ての従来的な駆動機構（空気圧式、油圧式、電気式、機械式等）によって、スライド機構を加速する力をもたらすことができる。
【００１２】
本発明に係る試験装置の次の使用によれば、調節装置に接続されるとともに、スライド機構の加速度を制御するように構成される制動装置を更に有する試験装置が提供される。制動装置を設けることにより、所望の加速度プロファイルの調節可能性を更に改善することができる。結果として、所望の加速度プロファイルの再現可能性が大幅に改善されることが有利である。さらに、述べた制動装置が、スライド機構が所望の加速度プロファイルを経た後に、このスライド機構を制動するのにも用いられることが考えられる。換言すれば、調節装置は、加速ユニットに影響を及ぼすことによりスライド機構の加速度を増大させるようにだけでなく、必要とされる場合、スライド機構の加速度を減少させるようにも用いることができる。
【００１３】
この場合、渦電流ブレーキとして構成される制動装置が提供されることが好ましい。それにより、本発明に係る試験装置は、摩耗を被る量が特に少なく、同時に特に迅速かつ正確に決定可能な制動力が得られる。当然ながら、制動装置を、任意の他の電磁ブレーキまたは機械ブレーキまたは流体ブレーキとして構成することも考えられる。
【００１４】
更なる代替的な一実施形態によれば、スライド機構の動作測定値を連続的に検出する少なくとも１つのセンサー素子は加速度センサーおよび／または速度センサーおよび／または位置センサーを有する。この場合、特に、センサー素子を加速度センサーとして構成することが好ましい。例えば、この場合、加速度センサーを歪みゲージ、および／または、コイルの電場内で動かされる磁石として構成することが考えられる。更なる例は、レーザードップラー技術等のレーザーの使用を含む。動作測定値がスライド機構の加速度を含む場合、上記調節変数（動作測定値）は所望の値（求められる加速度プロファイル）と直接比較することができる。他方で、動作測定値がスライド機構の位置または速度に関与する場合、この測定値は調節装置によって事前に再計算される必要がある。例えば、これに関して、少なくとも１つのセンサー素子を速度センサーとして構成し、調節装置が、検出された速度プロファイルをスライド機構の加速度プロファイルに連続的に変換することが考えられる。さらに、直前で述べた速度プロファイルは、調節装置によって、リアルタイムでスライド機構の絶対位置測定値を計算するのに同時に用いることができる。換言すれば、調節装置は、物理センサー素子の実際の測定値を利用する仮想センサー素子としての役割を果たすことができる。
【００１５】
また、本発明によれば、上述した目的は、自動車の衝突を模擬する試験装置を作動させる方法によって達成される。本発明に係る方法では、まず、加速ユニットを用いて、スライド機構を加速し、センサー素子を用いて、連続的にスライド機構の動作測定値を記録する。さらに、上記動作測定値を連続的に調節装置に送信する。加速ユニットによってスライドユニットに伝達される力を、調節装置を用いて、スライド機構の動作測定値を参照して調節する。加速ユニットによってスライド機構に伝達される力を、特にリアルタイムで、すなわち試験が進行するのと同時に、または他では試験の終了後に次の試験シーケンスに向けて調節することができる。
【００１６】
また、特に容易に再現可能な試験パラメーターを、本発明に係る方法によって得ることができる。
【００１７】
本発明に係る方法の更なる一実施形態によれば、制動装置を用いてスライド機構に伝達される制動力を、調節装置を用いて、スライド機構の動作測定値を参照して制御することが提供される。従って、既に上述したスライド機構の加速度プロファイルは、特に信頼性のあるように制御され、その結果、極めて容易に再現可能な試験条件を有利に作り出すことができる。
【００１８】
本発明に係る試験装置の例示的な一実施形態が、添付図面を参照しながら以下でより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の例示的な一実施形態の信号の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明に係る試験装置１００の例示的な一実施形態の信号の流れ図の略図である。示されているように、試験装置１００は、スライド機構１１０および加速ユニット１２０を有する。スライド機構１１０および加速ユニット１２０は、力伝達装置１２１によって接続される。示されている実施形態では、力伝達装置１２１は、プッシュロッドまたはピストンロッドである。試験対象物、例えば自動車または自動車のコンポーネントは、スライド機構１１０上に配置することができる。
【００２１】
加速ユニット１２０は、ピストン１２３を有する油圧または空気圧駆動シリンダー１２２と、２つの制御弁（第１の弁１２４、第２の弁１２５）とを有する。ピストン１２３は、ピストン１２３に連結されるピストンロッド１２１とともに、駆動シリンダー１２２の軸に沿って軸方向に変位されることができ、２つのシリンダー領域、すなわち、ピストン側シリンダー領域１２８とピストンロッド側シリンダー領域１２９とを、互いから流体密式に分離する。
【００２２】
特に、図１に示されている本発明に係る試験装置１００の実施形態では、駆動シリンダー１２２が複動シリンダーとして実現されるように提供されている。この場合、駆動シリンダー１２２のピストン側領域１２８に接続されない方の第１の弁１２４の側は、第１の流体リザーバー１４０に流体的に接続される。第１の流体リザーバー１４０は、例えば、ピストン格納ユニットとすることができる。他方で、駆動シリンダー１２２のピストンロッド側領域１２９に接続されない方の第２の弁１２５の側は、作動信号に応じて、第２の無圧流体リザーバー１４１または高圧流体リザーバー１７０に流体的に接続される。
【００２３】
それに応じて、高加圧流体は、第１の弁１２４を介して駆動シリンダー１２２のピストン側領域１２８に給送することができる。それにより、駆動シリンダー１２２のピストン側領域１２８に及ぶ圧力Ｐ１を増加することができ、ピストン１２３およびピストンロッド１２１に作用する圧力の力を、スライド機構１１０に伝達することができる。こうして、スライド機構１１０を加速することができる。
【００２４】
特に、ピストンロッド１２１に作用する圧縮力は、駆動シリンダー１２２のピストン側領域１２８に及ぶ圧力Ｐ１と、駆動シリンダー１２２のピストンロッド側領域１２９に及ぶ圧力Ｐ２との差によって決定される。さらに、ピストン１２３のピストン側領域１２８に存在する作用面積およびピストン１２３のピストンロッド側領域１２９に存在する作用面積は、ピストンロッド１２１に作用する圧縮力に影響を及ぼす。他方で、駆動シリンダー１２２のピストンロッド側領域１２９に接続されない側は、無圧流体リザーバー１４１に流体的に接続させることができる。
【００２５】
既に示したように、流体は、第２の弁１２５を介して駆動シリンダー１２２のピストンロッド側領域１２９に対して流入および流出することができる。こうして、ピストンロッド側領域１２９に発生する圧力Ｐ２および結果として得られる加速度がはっきりと影響を受け得る。特に、大量の加圧流体が、高圧リザーバー１７０から駆動シリンダー１２２のピストンロッド側領域１２９に流れ出ることができるかまたは弁１２５を介して無圧リザーバー１４１に流れることができるため、ピストン側領域１２８とピストンロッド側領域１２９との圧力差によってピストン１２３にかかる力が、力伝達装置１２１を介してスライド機構１１０の所望の加速度をもたらす。
【００２６】
一方、スライド機構の実際の加速度プロファイルを記録することを可能にするために、本発明に係る試験装置は少なくとも１つのセンサー素子１１１、１１２、１１３を有する。少なくとも１つのセンサー素子は、位置センサー１１１および／または速度センサー１１２および／または加速度センサー１１３とすることができる。それに応じて、少なくとも１つのセンサー素子は、好ましくは連続的に、スライド機構１１０の動作測定値（位置、速度、または加速度）を記録する。
【００２７】
図１に示されている好ましい実施形態によれば、求められた動作測定値は、スライド機構１１０の加速度を調節する調節装置１５０に直接送信される。このために、上記調節装置１５０は少なくとも１つのセンサー素子１１１、１１２、１１３に接続される。調節装置は、信号送信接続部を介して、例えば、ＰＣ等の制御ユニット１６０に更に接続される。スライド機構の加速度に所望の変数が、制御ユニット１６０によって、信号送信接続部を介して調節装置１５０に送信される。この所望の変数は予め規定することができ、例えば、制御ユニット１６０に手動で入力することができる。所望の変数は、所定の加速度値とすることができるか、または他では所定の加速度プロファイル（すなわち、加速度の所定の経時的変動値）とすることもできる。
【００２８】
従って、調節装置１５０は、所望の変数に従って調節変数を調整するように構成される。本発明に係る試験装置１００の好ましい一実施形態において、上記調節変数は、少なくとも１つのセンサー素子１１１、１１２、１１３によって検出される瞬間動作測定値である。動作測定値は、センサー素子１１１、１１２、１１３に応じて、スライド機構１１０の位置、速度、または加速度である。動作測定値がスライド機構の加速度である場合、上記調節変数は所望の値と直接比較することができる。他方で、動作測定値がスライド機構１１０の位置または速度である場合、この測定値は調節装置１５０によって事前に再計算される必要がある。
【００２９】
調節装置１５０は、スライド機構１１０の動作測定値を参照して、加速ユニット１２０によってスライドユニット１１０に伝達される力を調節するように更に構成される。換言すれば、調節装置１５０は、動作測定値（複数の場合もある）（調節変数）および所望の値から、２つの弁１２４、１２５によって流量を変化させる作動変数を生成し、ひいては、単位時間あたりにピストン側領域１２８に給送されるかまたはロッド側領域１２９において放出される流体の量を変化させることにより、駆動シリンダー１２２の圧力Ｐ１、Ｐ２に影響を及ぼす。
【００３０】
試験装置１００の種々の実施形態において、例えば、比例（Ｐ）レギュレーター、比例積分（ＰＩ）レギュレーター、または比例積分微分（ＰＩＤ）レギュレーターを、調節装置１５０として使用することができる。
【００３１】
図示されている試験装置１００は、試験フェーズ中および／または試験フェーズに続いてスライド機構１１０を再度制動する制動装置１１４を更に有する。制動装置１１４は、特に調節装置１５０に接続され、その結果、調節装置１５０が、制動装置１１４に対する制御信号を第２の作動変数として出力することができる。換言すれば、調節装置１５０は、加速ユニット１２０に影響を及ぼすことにより、スライド機構１１０の加速度を増大させるようにだけではなく、必要な場合、スライド機構１１０の加速度を減少させるのにも用いることができる。
【００３２】
当然ながら、代替的には、スライド機構１１０と力伝達ユニット１２１との接続を、加速フェーズ後、スライド機構１１０が、ピストン１２３によって力伝達ユニット１２１から外れるとともに、ピストン１２３および力伝達ユニット１２１とは独立に好適な制動手段によって制動されるように構成することも可能である。
【００３３】
概略的に示されている制動装置１１４は、渦電流ブレーキとすることができることが有利である。それにより、本発明に係る試験装置１００は特に摩耗が少なく、同時に極めて迅速かつ正確に決定可能な制動力が得られる。当然ながら、制動装置１１４を、任意の他の電磁ブレーキまたは機械ブレーキまたは他では流体ブレーキとして構成することも考えられる。
【００３４】
既に上述したように、少なくとも１つのセンサー素子１１１、１１２、１１３は、位置センサー１１１および／または速度センサー１１２および／または加速度センサー１１３とすることができる。この場合、特に、少なくとも１つのセンサー素子を加速度センサー１１３として構成することが好ましい。例えば、この場合、加速度センサー１１３を歪みゲージおよび／またはコイルの電場内で動かされる磁石として構成することが考えられる。更なる例は、レーザードップラー技術等の光学測定技術の使用を含む。当然ながら、本発明に係る試験装置は、或る特定のタイプのセンサー素子に限定されず、原則として、動作測定値の迅速な検出に好適である任意の測定原理を用いてもよい。
【００３５】
本発明は、図１を参照して一例として記載されている試験装置１００の実施形態に限定されるのではなく、本明細書に記載されている特徴および利点の全ての組合せから得られる。
【００３６】
１００    試験装置
１１０    スライド機構
１１１    位置センサー
１１２    速度センサー
１１３    加速度センサー
１１４    制動装置
１２０    加速ユニット
１２１    力伝達装置
１２２    空気圧駆動シリンダー
１２３    ピストン
１２４    第１の弁
１２５    第２の弁
１２８    ピストン側シリンダー領域
１２９    ピストンロッド側シリンダー領域
１４０    第１の流体リザーバー
１４１    第２の流体リザーバー
１５０    調節装置
１６０    制御ユニット
１７０    高圧流体リザーバー
【図１】
2015515010.tif 000003
【国際調査報告】
2015515010.tif 000004
2015515010.tif 000005