91 Fahrzeugkonstruktion
A biofidelic flexible pedestrian legform impactor (FlexPLI) has been developed from the year 2000 onwards and evaluated by a technical evaluation group (Flex-TEG) of UN-ECE GRSP. A recently established UN-ECE GRSP Informal Group on GTR9 Phase 2 is aiming at introducing the FlexPLI within world-wide regulations on pedestrian safety (Phase 2 of GTR No. 9 as well as the new UN regulation 127 on pedestrian safety) as a test tool for the assessment of lower extremity injuries in lateral vehicle-to-pedestrian accidents. Besides, the FlexPLI has already been introduced within JNCAP and is on the Euro NCAP roadmap for 2014. Despite of the biofidelic properties in the knee and tibia sections, several open issues related to the FlexPLI, like the estimation of the cost benefit, the feasibility of vehicle compliance with the threshold values, the robustness of the impactor and of the test results, the comparability between prototype and production level and the finalization of certification corridors still needed to be solved. Furthermore, discussions with stakeholders about a harmonized lower legform to bumper test area are still going on. This paper describes several studies carried out by the Federal Highway Research Institute (BASt) regarding the benefit due to the introduction of the FlexPLI within legislation for type approval, the robustness of test results, the establishment of new assembly certification corridors and a proposal for a harmonized legform to bumper test area. Furthermore, a report on vehicle tests that previously had been carried out with three prototype legforms and were now being repeated using legforms with serial production status, is given. Finally, the paper gives a status report on the ongoing simulation and testing activities with respect to the development and evaluation of an improved test procedure with upper body mass for assessing pedestrian femur injuries.
Sicherheitstechnische Anforderungen an die Bestuhlung moderner Reisebusse als Rückhaltesysteme
(1991)
Die Schutzfähigkeit von KOM-Fahrgastsitzen, die den ECE-R 80-Anforderungen entsprechen, ist bisher nur für die aufgerichtete Rückenlehne nachgewiesen. Hier wurde untersucht, ob auch geneigte Rückenlehnen ausreichende Schutzwirkung bieten. Ausgehend von der Normalsitzposition verfügen Reisebussitze heutiger Bauart über einen Lehnenverstellwinkel von circa 15 Grad (Normal-, Ruhesitzposition). Sondersitze für Ältere und Sportler erlauben auch die Liegesitz- beziehungsweise Liegeposition bei jedoch erheblich größeren Sitzteilern. In Schlittenaufprallversuchen mit je zwei instrumentierten anthropometrischen Messpuppen auf Reisebus-Doppelsitzen wurden die Belastungsverhältnisse eines frontalen Aufpralls simuliert. Die Lehnenverstelleinrichtung der Prüfsitze wurde behelfsweise so verändert, dass 3 (4) Winkeleinstellungen der Lehnenneigung möglich waren. Für jeweils zwei hintereinander zugeordnete Sitzplätze wurden wechselweise diese Lehneneinstellungen variiert. Mit 17 Doppelsitzen wurden insgesamt 32 Körperaufprallereignisse in den verschiedenen Lehnenneigungskonfigurationen durchgeführt. Die Versuchsergebnisse gliederten sich nach der Bewegungsform des Dummy, seinen Belastungen und den am Vordersitz hervorgerufenen Beschädigungen. Die Aufprallverhältnisse in aufrechter Normalsitzposition entsprechend der ECE-R 80 bildeten die Bewertungsbasis. Die gewonnenen Versuchsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Für beliebige Lehneneinstellungen im Winkelbereich bis zu 30 Grad zur Senkrechten bietet die vorgebaute Sitzlehne generell ausreichende Rückhaltewirkung beim Körperaufprall. - Wenn die Vordersitzlehne jedoch steiler eingestellt ist als es der Körperhaltung des dahintersitzenden Dummy entspricht, ist mit 1,5-2fach höheren Kopfbelastungen zu rechnen. Das ECE-R 80-Schutzkriterium HAC < 500 wird überschritten. - Vorsorglich sollte aus sicherheitstechnischer Sicht der zulässige Grenzwinkel der Lehnenneigung auf 30 Grad zur Senkrechten beschränkt werden.
Das Ziel des Forschungsprojekts "Quantifizierung der Passiven Sicherheit für Pkw-Insassen" besteht darin, Messergebnisse in Form von Dummybelastungswerten zu einem Sicherheitsindex zu verdichten. Zur Formulierung des dazu erforderlichen Bewertungsalgorithmus wurden folgende Zusammenhänge erarbeitet: 1. Beziehung zwischen Verletzungsschwere und Dummybelastungsgröße für relevante Körperteile, 2. Relevanzfaktoren zur Wichtung der Teilergebnisse und 3. Zusammenhang zwischen körperteilspezifischen Schutzkriterien und dem entsprechenden Erfüllungsgrad. Die wesentliche Aufmerksamkeit erforderte die Bereitstellung der Relevanzstruktur, da mit den einzelnen Relevanzfaktoren die gemessenen Belastungen entsprechend der Bedeutung der im realen Unfallgeschehen beobachteten Verletzungen bewertet werden sollten. Im Bereich der experimentellen Simulation lag das Hauptaugenmerk auf der Bereitstellung der Versuchsbedingungen, wobei die gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsversuche zu berücksichtigen waren. Daraus ergab sich die Festlegung auf folgende Versuchskonstellationen: 1. Frontaler Wandaufprall, 2. Seitenaufprall einer fahrbaren Barriere auf den stehenden Pkw und 3. Kompatibilitätsversuch, bei dem ein Fahrzeug seitlich mit einem anderen Fahrzeug gleichen Typs kollidiert. Mit Hilfe eines erarbeiteten Bewertungsalgorithmus werden die versuchstechnisch gemessenen Belastungswerte normiert und der Bewertungsfunktion zugeführt. Die so ermittelten Erfüllungsgrade erhalten durch die Relevanzfaktoren eine unfallspezifische Wichtung und lassen sich über Teilsicherheitsindizes zu einem Gesamt-Sicherheitsindex zusammenfassen. Dieser Sicherheitsindex soll Aufschluss über das Niveau der inneren Sicherheit von Pkw geben.
According to the German road traffic regulations children up to the age of 12 or a height below 150 cm have to use approved and appropriate child restraint systems (CRS). CRS must be approved according to UN-ECE Regulation No. 44. The regulation classifies CRS in 5 weight categories. The upper weight group is approved for children from 22 to 36 kg. However, studies show that already today many children weigh more than 36 kg although they have not reached a height of 150 cm. Therefore, no ECE R44 approved CRS is available for these overweight children. In conclusion, today's sizes and weights of children are no longer represented by the current version of the ECE R44. The heaviest used dummy (P10) weighs just 32.6 kg and has a height of 137.9 cm. Statistical data of German children show that already 5% of the children at a height of 137.9 cm have a weight above 45.3 kg. Regarding children at a height of 145 cm, the 95th percentile limit is at a weight of 53.3 kg. Based on these data 4 dummies with different heights and weights were defined and produced. Two of them are overweight. Up to now, there is no experience how current child restraint systems perform in a car crash if they are used by children with a weight above 36 kg and a height smaller than 150 cm. In the future, different child restraint systems will be tested with respect to the ECE R44 regulation using these overweight dummies.
A legform impactor with biofidelic characteristics (FlexPLI) which is being developed by the Japanese Automobile Research Institute (JARI) is being considered as a test tool for legislation within a proposed Global Technical Regulation on pedestrian protection (UNECE, 2006) and therefore being evaluated by the Technical Evaluation Group (TEG) of GRSP. In previous built levels it already showed good test results on real cars as well as under idealised test conditions but also revealed further need for improvement. A research study at the Federal Highway Research Institute (BASt) deals with the question on how leg injury risks of modern car fronts can be revealed, reflected and assessed by the FlexPLI and how the impactor can be used and implemented as a legislative instrument for the type approval of cars according to current and future legislations on pedestrian protection. The latest impactor built level (GTα ) is being evaluated by a general review and assessment of the certification procedure, the knee joint biofidelity and the currently proposed injury criteria. Furthermore, the usability, robustness and durability as a test tool for legislation is examined and an assessment of leg injuries is made by a series of tests with the FlexPLI on real cars with modern car front shapes as well as under idealised test conditions. Finally, a comparison is made between the FlexPLI and the current european legislation tool, the legform impactor according to EEVC WG 17.
A flexible pedestrian legform impactor (FlexPLI) has been evaluated by a Technical Evaluation Group (Flex-TEG) of the Working Party on Passive Safety (GRSP) of the United Nations Economic Commission for Europe (UN-ECE). It will be implemented within phase 2 of the global technical regulation (GTR 9) as well as within a new ECE regulation on pedestrian safety as a test tool for the assessment of lower extremity injuries in lateral vehicle-to-pedestrian accidents (UN-ECE 2010-1, 2010-2 and 2010-3). Due to its biofidelic properties in the knee and tibia section, the FlexPLI is found to having an improved knee and tibia injury assessment ability when being compared to the current legislative test tool, the lower legform impactor developed by the Pedestrian Safety Working Group of the European Enhanced Vehicle-safety Committee (EEVC WG 17). However, due to a lack of biofidelity in terms of kinematics and loadings in the femur part of the FlexPLI, an appropriate assessment of femur injuries is still outstanding. The study described in this paper is aimed to close this gap. Impactor tests with the FlexPLI at different impact heights on three vehicle frontends with Sedan, SUV and FFV shape are performed and compared to tests with a modified FlexPLI with upper body mass. Full scale validation tests using a modified crash test dummy with attached FlexPLI that are carried out for the first time prove the more humanlike responses of the femur section with applied upper body mass. Apart from that they also show that the impact conditions described in the current technical provisions for tests with the FlexPLI don"t necessarily compensate the missing torso mass in terms of knee and tibia loadings either. Therefore it can be concluded that an applied upper body mass will contribute to a more biofidelic overall behavior of the legform and subsequently an improved injury assessment ability of all lower extremity injuries addressed by the FlexPLI. Nevertheless, the validity of the original as well as the modified legform for tests against vehicles with extraordinary high bumpers as well as flat front vehicles still needs to be evaluated in detail. A first clue is given by the application of an additional accelerometer to the legform.
Der Anteil von Geländefahrzeugen an der Gesamtzahl von Personenkraftwagen betrug im Juli 1991 in den alten Bundesländern ca. 1,1 Prozent. Nach eigenen Erhebungen sind etwa 62 Prozent der Geländefahrzeuge mit einem Frontschutzbügel ausgestattet. Der Bundesminister für Verkehr hat die BASt beauftragt zu prüfen, ob solche Konstruktionen einen Einfluss auf die Verletzungen bei Kollisionen mit Fußgängern und Zweiradbenutzern haben. Dazu wurde das Datenmaterial der Unfallerhebung der Medizinischen Hochschule Hannover ausgewertet und die um fahrzeugtechnische Angaben ergänzten Unfalldaten aus Nordrhein-Westfalen betrachtet. Weiterhin wird von Komponententests berichtet, die den Anprall menschlicher Körperteile an das Fahrzeug simulieren. Mit den Ergebnissen dieser Untersuchung wurde ein Frontschutzbügel hergestellt, der weniger aggressiv gegenüber ungeschützten Verkehrsteilnehmern ist. Zur Quantifizierung der Gefährdung von Fußgängern wurden zwei gängige Geländefahrzeugtypen mit und ohne Frontschutzbügel gemäß dem Prüfvorschlag der EEVC-WG 10 zur Bestimmung der Fußgängerverträglichkeit von Pkw-Frontflächen getestet. Die Ergebnisse aus den Versuchsreihen wurden mit Ergebnissen aus Versuchen an normalen Pkw verglichen.Es kann festgestellt werden, dass bei einem Unfall mit Kopfanprall eines Kindes an ein mit Frontschutzbügel ausgestattetes Geländefahrzeug bei 20 km/h mit gleichen Kopfbelastungen zu rechnen ist, wie bei einem Unfall mit 30 km/h mit einem Geländefahrzeug ohne Frontschutzbügel, beziehungsweise mit 40 km/h mit einem normalen Pkw. Für den Hüftanprall eines Erwachsenen an die Haubenkante ist bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 25 km/h bei einem Fahrzeug mit Frontschutzbügel mit gleichen Belastungen zu rechnen, wie bei einem Unfall mit einem Fahrzeug ohne Frontschutzbügel bei 40 km/h (Pkw oder Geländewagen). Für die Belastungen des Knies eines Erwachsenen lässt sich keine Verschlechterung durch montierte Frontschutzbügel ableiten.
Thoracic injury is one of the predominant types of severe injuries in frontal accidents. The assessment of the injury risk to the thorax in the current frontal impact test procedures is based on the uni-axial chest deflection measured in the dummy Hybrid III. Several studies have shown that criteria based on the linear chest potentiometer are not sensitive enough to distinguish between different restraint systems, and cannot indicate asymmetric chest loading, which has been shown to correlate to increased injury risk. Furthermore, the measurement is sensitive to belt position on the dummy chest. The objective of this study was to evaluate the optical multipoint chest deflection measurement system "RibEye" in frontal impact sled tests. Therefore the sensitivity of the RibEyesystem to different restraint system parameters was investigated. Furthermore, the issue of signal drop out at the 6 th rib was investigated in this study.A series of sled tests were conducted with the RibEye system in the Hybrid III 50%. The sled environment consisted of a rigid seat and a standard production three-point seat belt system. Rib deflections were recorded with the RibEye system and additionally with the standard chest potentiometer. The tests were carried out at crash pulses of two different velocities (30 km/h and 64 km/h). The tests were conducted with different belt routing to investigate the sensitivity of chest deflection measurements to belt position on the dummy chest. Furthermore, different restraint system parameters were investigated (force limiter level, with or without pretensioning) to evaluate if the RibEye measurements provide additional information to distinguish between restraint system configurations . The results showed that with the RibEye system it was possible to identify the effect of belt routing in more detail. The chest deflections measured with the standard chest potentiometer as well as the maximum deflection measured by RibEye allowed the distinction to be made between different force limiter levels. The RibEye system was also able to clearly show the asymmetric deflection of the rib cage due to belt loading. In some configurations, differences of more than 15 mm were observed between the left and side areas of the chest. Furthermore, the abdomen insert was identified as source of the problem of signal drop out at the 6th rib. Possible solutions are discussed. In conclusion, the RibEye system provided valuable additional information regarding the assessment of restraint systems. It has the potential to enable the evaluation of thoracic injury risk due to asymmetric loading. Further investigations with the RibEye should be extended to tests in a vehicle environment, which include a vehicle seat and other restraint system components such as an airbag.
Evaluation of the performance of competitive headforms as test tools for interior headform testing
(2009)
The European Research Project APROSYS has evaluated the interior headform test procedure developed by EEVC WG 13, representing the head contact in the car during a lateral impact. One important aspect within this test procedure was the selection of an appropriate impactor. The WG13 procedure currently uses the Free Motion Headform as used within the FMVSS 201. The ACEA 3.5 kg headform used in Phase 1 of the European Directive and the future European Regulation on Pedestrian Protection is still discussed as a possible alternative. This paper reports work performed by the Federal Highway Research Institute (BASt) as a part of the APROSYS Task 1.1.3. The study compares the two headform impactors according to FMVSS and ACEA, in a series of basic tests in order to evaluate their sensitivity towards different impact angles, impact accuracy, the effect of differences to impactors of the same type and the effects of the repeatability and reproducibility of the test results. The test surface consisted of a steel tube covered with PU foam and PVC, representing the car interior to be tested. Despite of the higher mass of the FMH the HIC values of this impactor were generally lower than those of the ACEA headform. The FMH showed a higher repeatability of test results but a high sensitivity on the angle of roll, the spherical ACEA impactor performed better with regards to the reproducibility. In case of the ACEA impactor-, the angle of roll had no influence.