DE102004003200B4

DE102004003200B4 - Device for monitoring the respective pressure forces between at least one control unit and a vehicle body

Info

Publication number: DE102004003200B4
Application number: DE102004003200.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Eckert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: DE102004003200A1

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung von jeweiligen Andruckkräften (F) zwischen wenigstens einem Steuergerät (40) und einer Fahrzeugkarosserie (22, 31), wobei die Vorrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einer der überwachten Andruckkräfte (F) ein Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, um die Andruckkräfte (F) mit Schwellwerten zu vergleichen, um eine nachlassende Andruckkraft (F) zu erkennen.Device for monitoring respective pressing forces (F) between at least one control unit (40) and a vehicle body (22, 31), the device generating a signal as a function of at least one of the monitored pressing forces (F), characterized in that the device is designed is to compare the pressure forces (F) with threshold values in order to recognize a decreasing pressure force (F).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Überwachung von jeweiligen Andruckkräften zwischen wenigstens einem Steuergerät und einer Fahrzeugkarosserie nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.The invention is based on a device for monitoring the respective pressing forces between at least one control unit and a vehicle body according to the preamble of the independent claim.

Aus DE 198 41 258 C1 ist ein Steuergerät mit Beschleunigungssensoren bekannt, dass mit Befestigungsschrauben an der Fahrzeugkarosserie befestigt wird.Out DE 198 41 258 C1 a control device with acceleration sensors is known that is fastened to the vehicle body with fastening screws.

Die Druckschrift DE 689 05913 T2 offenbart einen Beschleunigungsmessaufnehmer.The publication DE 689 05913 T2 discloses an accelerometer.

Die Druckschrift DE 19702518 A1 offenbart eine aktive Beinflussung von Fügestellen in mechanischen Konstruktionselementen und Strukturen.The publication DE 19702518 A1 discloses an active influencing of joints in mechanical construction elements and structures.

Die Druckschrift DE 10052248 C1 offenbart ein System enthaltend ein Lager und einen Sensor zur Messung von auf das Lager wirkenden Kräften.The publication DE 10052248 C1 discloses a system comprising a bearing and a sensor for measuring forces acting on the bearing.

Die Druckschrift DE19811613 A1 offenbart eine Anordnung eines Sensors in einem Fahrzeug.The publication DE19811613 A1 discloses an arrangement of a sensor in a vehicle.

Die Druckschrift WO 2003/ 062 780 A1 offenbart einen allseitig messenden Unfallsensor.The publication WO 2003/062 780 A1 discloses an all-round crash sensor.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung von jeweiligen Andruckkräften zwischen wenigstens einem Steuergerät und einer Fahrzeugkarosserie hat demgegenüber den Vorteil, dass nunmehr die Andruckkräfte, die zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Steuergerät vorliegen überwacht werden. Damit sind die Befestigungen überwachbar und das Überwachungsergebnis kann zur Erzeugung eines Signals genutzt werden, dass beispielsweise zur Ansteuerung einer Anzeige verwendet wird. Damit erhöht sich die Sicherheit von Steuergeräten und deren Funktion, insbesondere wenn Sensoren sich im Steuergerät befinden, die zur Erfassung wenigstens einer kinematischen Größe wie der Fahrzeuglängs-, quer-, Hochbeschleunigung oder auch von Drehraten bzw. Drehbeschleunigungen verwendet werden. Die Überwachung der Andruckkräfte kann insbesondere auch zum Nachweis der Funktionsweise der Steuergeräte über einen langen Zeitraum verwendet werden, insbesondere wenn die Überwachungsergebnisse in einem Speicher abgespeichert werden. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Überwachung der einzelnen Andruckkräfte, so dass individuell identifizierbar ist, mit welcher Andruckkraft das Steuergerät an die Karosserie am jeweiligen Befestigungsort gehalten wird. Auch schon bei der Montage des Steuergeräts kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Überwachung der korrekten Montage vorgenommen werden.The device according to the invention for monitoring respective pressure forces between at least one control unit and a vehicle body has the advantage that the pressure forces that exist between the vehicle body and the control unit are now monitored. The fastenings can thus be monitored and the monitoring result can be used to generate a signal that is used, for example, to control a display. This increases the safety of control devices and their function, in particular if sensors are located in the control device, which are used to record at least one kinematic variable, such as the vehicle's longitudinal, lateral, high acceleration or also rotation rates or rotational accelerations. The monitoring of the pressure forces can in particular also be used to demonstrate the functioning of the control units over a long period of time, in particular if the monitoring results are stored in a memory. The solution according to the invention enables the monitoring of the individual pressing forces, so that it can be individually identified with which pressing force the control device is held against the body at the respective fastening location. Even when the control device is being assembled, the correct assembly can be monitored by the device according to the invention.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Überwachung von jeweiligen Andruckkräften zwischen wenigstens einem Steuergerät und einer Fahrzeugkarosserie möglich.The measures and further developments listed in the dependent claims enable advantageous improvements of the device for monitoring the respective pressing forces between at least one control unit and a vehicle body specified in the independent patent claim.

Besonders vorteilhaft ist, dass zur Überwachung der jeweiligen Andruckkräfte jeweils eine druckempfindliche Folie zwischen dem Steuergerät und der Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist. Diese druckempfindliche Folie kann dann vorteilhafter Weise elektrisch kontaktiert werden, um dann ein druckabhängiges Signal in Abhängigkeit von den jeweiligen Andruckkräften zu bekommen. Dieses Signal kann dann weiter verarbeitet werden, um in Abhängigkeit davon beispielsweise die Anzeige anzusteuern. Die druckempfindliche Folie könnte beispielsweise piezoelektrisch oder auch piezoresistiv ausgebildet sein. Beides sind Effekte, wo eine Kraft bzw. Druckeinwirkung zu einer Änderung von elektrischen Eigenschaften führt, die messbar sind. Auch andere Druckeffekte, die messbar sind, beispielsweise auch ein optischer Effekt könnten hier verwendet werden.It is particularly advantageous that a pressure-sensitive film is provided between the control unit and the vehicle body to monitor the respective pressure forces. This pressure-sensitive film can then advantageously be electrically contacted in order to then receive a pressure-dependent signal as a function of the respective pressure forces. This signal can then be processed further in order to control the display, for example, as a function thereof. The pressure-sensitive film could, for example, be piezoelectric or also piezoresistive. Both are effects where a force or pressure leads to a change in electrical properties that can be measured. Other pressure effects that can be measured, for example an optical effect, could also be used here.

Die Folie ist vorzugsweise im Bereich der jeweiligen Anschraubstellen des Steuergeräts an die Karosserie vorgesehen. Idealerweise ist dabei die Folie zwischen der Karosserie und dem Steuergerät, so dass direkt die Andruckkraft gemessen werden kann, die durch die Schraube ausgeübt wird.The film is preferably provided in the area of the respective screwing points of the control device onto the body. Ideally, the film is between the body and the control unit, so that the pressure force exerted by the screw can be measured directly.

Die Überwachung der Andruckkräfte kann durch das Steuergerät selbst erfolgen und in Abhängigkeit davon dann das Signal erzeugen, um beispielsweise die Anzeige anzusteuern. Damit ist dann die eigene Überwachung in das Steuergerät selbst elektrisch integriert. Entsprechende Leitungen von den Folien zur Auswertung im Steuergerät sind vorzusehen, um die Meßwerte der Andruckkräfte zu übertragen. Diese Datenübertragung könnte auch durch eine Funkübertragung oder auch durch eine optische Übertragung realisiert sein. Alternativ ist es möglich, dass auch andere Steuergeräte als das Steuergerät, dessen Andruckkräfte überwacht werden, diese Andruckkräfte aufnimmt und gegebenenfalls ein Signal erzeugt. Beispielsweise könnte ein zentrales Steuergerät im Fahrzeug die Andruckkräfte verschiedener Steuergeräte überwachen. Damit liegt dann eine Zentralisierung der Überwachung der Andruckkräfte vor.The control unit itself can monitor the pressure forces and then generate the signal as a function thereof, for example to control the display. Your own monitoring is then electrically integrated into the control unit itself. Corresponding lines from the foils for evaluation in the control unit are to be provided in order to transmit the measured values of the pressure forces. This data transmission could also be implemented by radio transmission or by optical transmission. Alternatively, it is possible for control devices other than the control device, the pressure forces of which are monitored, to absorb these pressure forces and, if appropriate, to generate a signal. For example, a central control unit in the vehicle could monitor the pressure forces of various control units. This then centralizes the monitoring of the pressure forces.

Figurenliste Figure list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen

1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine erste Einbauposition der Folie,
3 eine zweite Einbauposition der Folie und
4 ein Steuergerät sowie
5 die Folie.

Show it

1 2 shows a block diagram of the device according to the invention,
2nd a first installation position of the film,
3rd a second installation position of the film and
4th a control unit as well
5 the foil.

Beschreibungdescription

Steuergeräte, beispielsweise solche für die Ansteuerung von Personenschutzmitteln, werden bei der Kraftfahrzeugmontage mit drehmomentüberwachtem Anziehen mittels Schrauben in der Karosserie befestigt. Dabei wird die Andruckkraft zwischen Steuergerät und Karosserie von vielen Faktoren beeinflusst. Dazu gehört die Güte des Bolzen bzw. des Muttergewindes, eine Schmierung, die Reibung der Mutter an der Auflagefläche und weitere Parameter. Die tatsächliche Andruckkraft kann durch das Anzugsmoment nicht erfasst werden, obwohl die Andruckkraft selbst für die richtige Funktionsweise des Steuergeräts mit seinen Beschleunigungsaufnehmern von grundlegender Bedeutung ist.Control units, for example those for controlling personal protection means, are fastened in the vehicle body by tightening the torque by means of screws in the body. The contact pressure between the control unit and the body is influenced by many factors. This includes the quality of the bolt or nut thread, lubrication, the friction of the nut on the contact surface and other parameters. The actual pressing force cannot be recorded by the tightening torque, although the pressing force itself is of fundamental importance for the correct functioning of the control unit with its accelerometers.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Andruckkraft an den Stellen zwischen Steuergerät und Karosserie zu messen, an denen eine Befestigung zwischen diesen beiden Teilen vorliegt. Diese Andruckkraft wird vorzugsweise mit einer druckempfindlichen Folie gemessen. Dies ermöglicht, dass die Andruckkraft über die gesamte Lebensdauer dieser Befestigung überwachbar ist. Insbesondere ist dies für jede Anschraubstelle möglich. Damit ist bei einem eventuell auftretenden Nachlassen der Andruckkraft eine Warnung an den Fahrer beispielsweise über eine Airbagwarnlampe möglich und kann so einen notwendigen Werkstattbesuch rechtzeitig anregen. Bei Anschraubstellen mit unzureichender Andruckkraft, die also eine negative Auswirkung auf die Funktionsweise des Airbagsteuergeräts und insbesondere auf die Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren haben würde, liegt in der Regel dennoch noch ein guter elektrischer Kontakt vor, der selbst dann keinen Hinweis auf die nachlassende Andruckkraft liefern würde. Daher ist eine individuelle Überwachung der einzelnen Andruckkräfte notwendig. Die drucksensitive Folie wird in der Auflagezone zwischen Karosserie und Steuergerät derart angeordnet, dass sie ständig die Andruckkraft jeder einzelnen Anschraubstelle misst. Die von der Folie ermittelten Werte werden entweder direkt vom Airbagsteuergerät ausgewertet oder von einem anderen Steuergerät überprüft. Damit werden die systembedingten Fehler der Anzugsmomentüberwachung bei der Montage des Kraftfahrzeugs ausgeschlossen und ebenso können spätere Änderungen erfasst werden. Diese Änderungen der Anpresskraft werden mit der Anzugsmomentüberwachung überhaupt nicht erfasst und stellen ein gewisses Risiko dar.According to the invention, it is proposed to measure the pressure force at the points between the control unit and the body at which there is an attachment between these two parts. This pressure force is preferably measured with a pressure-sensitive film. This enables the pressure force to be monitored over the entire service life of this fastening. In particular, this is possible for every screwing point. A warning to the driver, for example via an airbag warning lamp, is thus possible in the event of a possible decrease in the pressing force and can thus prompt a necessary visit to the workshop. With screw-on points with insufficient contact pressure, which would have a negative impact on the functioning of the airbag control unit and in particular on the acceleration sensors and rotation rate sensors, there is generally still good electrical contact, which would then provide no indication of the decreasing contact pressure. Therefore, individual monitoring of the individual pressure forces is necessary. The pressure-sensitive film is arranged in the contact zone between the body and the control unit in such a way that it constantly measures the pressure force of each individual screwing point. The values determined by the film are either evaluated directly by the airbag control unit or checked by another control unit. This eliminates the system-related errors of the tightening torque monitoring during the assembly of the motor vehicle and changes can also be recorded later. These changes in the contact pressure are not recorded at all with the tightening torque monitoring and represent a certain risk.

Die Folie kann als ein fahrzeugfestes Teil oder als steuergerätfestes Teil eingesetzt werden. Als Folie kann eine Piezoresistfolie eingesetzt werden. Die Auswertung der von der Folie erfassten Kraftwerte kann über die Steuergeräteelektronik oder über ein anderes elektronisches Steuergerät erfolgen.The film can be used as a part that is fixed to the vehicle or as a part that is fixed to the control unit. A piezoresist film can be used as the film. The force values recorded by the film can be evaluated via the control unit electronics or via another electronic control unit.

1 erläutert in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Drei druckabhängige Folien 10, 11 und 12 liefern elektrische Kennwerte, die die auf die einzelnen Folien 10, 11, und 12 ausgeübte Kraft kennzeichnen an eine Signalverarbeitung 13, die diese Kraftwerte digitalisiert, verstärkt und filtert. Der so entstandene digitale Drahtenstrom wird von der Signalverarbeitung 13 an einen Prozessor 14 übertragen, der eine Auswertung der Kraftwerte vornimmt. Dazu verwendet der Prozessor 14 einen Speicher 15, mit dem er über einen Datenein-/ausgang verbunden ist. Dieser speichert beispielsweise einen RAM-Speicher. In diesem Speicher sind Schwellwerte geladen, mit denen die Kraftwerte verglichen werden. Kommt es zur entsprechenden Schwellwertunterschreitungen, dann weist dies auf eine nachlassende Kraft hin. Insbesondere könnten im Prozessor 14 bereits Algorithmen ablaufen, die eine Extrapolation nach Erfahrungswerten der nachlassenden Andruckkraft liefern. Damit kann bei einer vielleicht noch ausreichenden Anzugskraft durch eine entsprechende Abschätzung der zukünftigen Entwicklung auf ein potenzielles Problem geschlossen werden. Dabei können übliche Algorithmen zur Trendfortsetzung eingesetzt werden. Die gemessenen Werte können auch an dem Speicher 15 dauerhaft abgespeichert werden, um für eine spätere Auswertung in der Werkstatt Verwendung zu finden. Insbesondere bei der Analyse nach einem Unfall sind solche Werte hilfsreich. Der Prozessor 14 kann über einen Datenausgang eine Ausgabe 16 ansteuern, um beispielsweise eine entsprechende Warnlampe zu aktivieren oder auf eine Anzeige einem Fahrer eine entsprechende Botschaft zu übermitteln. Die Ausgabe 16 kann jedoch auch über eine Fernwartung abgefragt werden oder über ein Diagnosekabel das dem Fahrzeug zugeführt wird, beispielsweise in einer Werkstatt. 1 explains the device according to the invention in a block diagram. Three pressure-dependent foils 10th , 11 and 12th provide electrical parameters that apply to the individual foils 10th , 11 , and 12th The force exerted indicates a signal processing 13 , which digitizes, strengthens and filters these force values. The resulting digital wire stream is used by signal processing 13 to a processor 14 transferred, which carries out an evaluation of the force values. The processor uses this 14 a memory 15 to which it is connected via a data input / output. This stores, for example, a RAM memory. Threshold values are loaded into this memory with which the force values are compared. If the corresponding threshold values are undershot, this indicates a weakening force. In particular, could be in the processor 14 algorithms are already running that provide extrapolation based on empirical values of the decreasing contact pressure. If the tightening force is still sufficient, a potential problem can be inferred by an appropriate assessment of the future development. Common algorithms for trend continuation can be used. The measured values can also be stored on the memory 15 stored permanently to be used for later evaluation in the workshop. Such values are particularly helpful when analyzing after an accident. The processor 14 can output via a data output 16 trigger, for example, to activate a corresponding warning lamp or to transmit a corresponding message to a driver on a display. The edition 16 can also be queried via remote maintenance or via a diagnostic cable that is supplied to the vehicle, for example in a workshop.

Die Folien 10, 11 und 12 sind wie oben dargestellt beispielsweise aus piezoresisitven Material ausgebildet. Andere Konfigurationen, die ebenfalls zu einem druckabhängigen Signal führen, sind für diese Folien verwendbar. Die Signalverarbeitung 13 und der Prozessor 14 sowie der Speicher 15 können im Steuergerät, dessen Andruckkräfte gemessen werden, angeordnet sein. Diese Auswertung kann jedoch auch in einem anderen Steuergerät, dessen Andruckkräfte hier nicht geprüft werden, lokalisiert sein.The slides 10th , 11 and 12th are formed, for example, from piezoresisitven material as shown above. Other configurations that also lead to a pressure-dependent signal can be used for these films. The signal processing 13 and the processor 14 as well as the memory 15 can be arranged in the control unit, the pressure forces of which are measured. However, this evaluation can also be localized in another control unit, the pressure forces of which are not checked here.

2 zeigt eine erste Anordnung der druckempfindlichen Folie. Eine Schraube 20 ist in einem Sackloch in der Karosserie 22 eingeschraubt, wobei die Schraube 20 das Steuergerät 23 somit befestigt. Zwischen der Karosserie 22 und dem Steuergerät 23 ist die druckempfindliche Folie 21 angeordnet. Auch sie wird von der Schraube 20 gegen die Karosserie 22 gedrückt. Damit misst die Folie 21 direkt die ausgeübte Andruckkraft, die die Schraube 20 gegen das Steuergerät 23 und die Karosserie 22 ausübt. 2nd shows a first arrangement of the pressure sensitive film. A screw 20th is in a blind hole in the body 22 screwed in, the screw 20th the control unit 23 thus attached. Between the body 22 and the control unit 23 is the pressure sensitive film 21 arranged. It too gets screwed 20th against the body 22 pressed. This measures the film 21 directly the pressure applied by the screw 20th against the control unit 23 and the body 22 exercises.

3 zeigt eine alternative Anordnung, wobei nunmehr eine Schraube 30 mit einer Mutter 33 verschraubt ist, wobei die Mutter 33 ein Steuergerät 34 gegen die Karosserie 31 drückt. Die druckempfindliche Folie ist unter dem Schraubenkopf der Schraube 30 mit dem Bezugszeichen 32 angeordnet. Hier wird die indirekte Andruckkraft gemessen, wobei es hier auch möglich ist, unter der Mutter 33 die druckempfindliche Folie 32 anzuordnen. 3rd shows an alternative arrangement, now a screw 30th with a mother 33 is screwed, the mother 33 a control unit 34 against the body 31 presses. The pressure sensitive film is under the screw head of the screw 30th with the reference symbol 32 arranged. The indirect contact pressure is measured here, although it is also possible here under the nut 33 the pressure sensitive film 32 to arrange.

4 zeigt ein Steuergerät 40 mit vier Befestigungsstellen 41, 42, 43 und 44, die durch Verschraubung mit der Karosserie befestigt werden. An diesen Befestigungsstellen 41 bis 44 werden druckempfindliche Folien angeordnet, um die Andruckkraft, die durch die Schrauben ausgeübt wird, zu messen. 4th shows a control unit 40 with four attachment points 41 , 42 , 43 and 44 , which are fastened to the body by screwing. At these attachment points 41 to 44 pressure sensitive foils are arranged to measure the pressure force exerted by the screws.

5 zeigt schematisch die Kontaktierung einer druckempfindlichen Folie. Die druckempfindliche Folie 50, auf die die Kraft F ausgeübt wird, wird mit einem Strom durch eine Stromquelle 52 beaufschlagt. Die abfallende Spannung wird über ein Voltmeter 51 gemessen. Durch den Druck ändern sich die elektrischen Eigenschaften der druckempfindlichen Folien 50. Dadurch ist es möglich, über die Messung der Spannung den ausgeübten Druck also die ausgeübte Kraft die Andruckkraft zu messen. Dieser Messwert wird dann ausgewertet um gegebenenfalls eine Warnung an den Fahrer auszugeben, falls die Andruckkraft der Befestigung zu schwach ist. 5 shows schematically the contacting of a pressure sensitive film. The pressure sensitive film 50 , on which the force F is exerted, is supplied with a current by a current source 52 acted upon. The falling voltage is via a voltmeter 51 measured. Pressure changes the electrical properties of the pressure-sensitive foils 50 . This makes it possible to measure the pressure exerted, ie the force exerted, the pressure force, by measuring the tension. This measured value is then evaluated in order, if necessary, to issue a warning to the driver if the pressing force of the fastening is too weak.

Neben Verschraubungen sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten durch die erfindungsgemäße Vorrichtung unter dem Einsatz beispielsweise der druckempfindlichen Folie überwachbar.In addition to screw connections, other fastening options can also be monitored by the device according to the invention using, for example, the pressure-sensitive film.

Claims

Device for monitoring respective pressing forces (F) between at least one control unit (40) and a vehicle body (22, 31), the device generating a signal as a function of at least one of the monitored pressing forces (F), characterized in that the device is designed is to compare the pressure forces (F) with threshold values in order to recognize a decreasing pressure force (F).

Device after Claim 1 , characterized in that a pressure-sensitive film (10 to 12, 21, 32, 50) is provided between the control device (23, 34, 40) and the vehicle body (22, 31) for monitoring the respective pressure forces (F).

Device after Claim 2 , characterized in that the respective film (21, 32, 50) has piezoresistive material.

Device after Claim 2 or 3rd , characterized in that the respective film (10 to 12, 21, 32, 50) is provided in the area of the respective screwing points (41 to 44) of the control device (40) to the body.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit itself monitors the pressure forces and generates the signal as a function thereof.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device controls a display as a function of the signal.