DE102004031184B3 - Motor vehicle`s body component, has detector unit including voltage source and voltmeter for measuring electrical signal, and detecting change of state of measured electrical signal to identify fissure in structural component - Google Patents

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Abstract

The component has a detector unit (6) connected to a diagnostic unit (7), and including a voltage source and a voltmeter for measuring an electrical signal. The detector unit detects a change of state of the measured electrical signal to identify a fissure in a structural component. A piezo foil (10) is provided at the structural component, over which compensation vibration is produced for attenuating noise vibration.

Description

Die Erfindung betrifft eine Karosseriekomponente eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Strukturbauteil aus Blech.The The invention relates to a body component of a motor vehicle with at least one structural component made of sheet metal.

Eine selbsttragende Karosserie besteht aus mehreren hunderten verschieden geformten Blechteilen, Blechhohlkörpern und Schalen. Zu den sogenannten Strukturbauteilen zählen alle tragenden stabilitäts- und sicherheitsrelevanten Karosseriekomponenten, beispielsweise Längs- und Querträger, Seitenschweller und die A-, B- oder C-Säulen. Aus technischer Sicht müssen diese immer ein Höchstmaß an Sicherheit garantieren. Die Karosseriesteifigkeit ist einer der wesentlichen Schlüssel für Sicherheit, Stabilität, Komfort und Haltbarkeit eines Kraftfahrzeugs. Eine Verformung der Karosserie würde sich unmittelbar auf das gesamte Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirken.A self-supporting body consists of several hundreds different shaped sheet metal parts, sheet metal hollow bodies and shells. To the so-called Count structural components all supporting stability and safety-related body components, for example Along- and crossbeams, Side skirts and the A, B or C pillars. From a technical perspective have to This always the highest level of security to guarantee. The body rigidity is one of the essential key for security, Stability, Comfort and durability of a motor vehicle. A deformation of the Body would directly affect the overall handling of the vehicle.

Durch immer größer werdenden Wartungs- und Inspektionsintervalle, möglichst geringe Wandstärken der Strukturbauteile sowie Einsparung von Fügeverbindungen, insbesondere Schweißnähten, werden die Karosserie und deren Strukturbauteile immer mehr belastet. Insbesondere an kritischen Verbindungsstellen, die im Fahrbetrieb statischen und hohen dynamischen Belastungen, insbesondere Schwingungsbelastungen unterliegen, kann es zu Bauteilermüdungen bis hin zur Rissbildung kommen. Eine Beschädigung von tragenden Strukturbauteilen der Karosserie ist jedoch insbesondere unter Sicherheitsaspekten problematisch.By ever-growing Maintenance and inspection intervals, minimum wall thicknesses of the Structural components and saving of joints, in particular Welds, be the body and its structural components increasingly burdened. Especially at critical junctions that are static while driving high dynamic loads, especially vibration loads may lead to component fatigue and even cracking come. A damage however, particular of structural structural components of the body problematic from a safety point of view.

Durch die DE 103 25 406 A1 gehört eine Ultraschallprüfeinrichtung zum Stand der Technik. Die Ultraschallprüfeinrichtung kann an einem Strukturbauteil beispielsweise im Fahrzeugbau durch Kleben befestigt werden. Sie umfasst eine Detektoreinheit zur Risserkennung, die aus einer Piezofolie besteht und die mit einem Steuergerät in Verbindung steht.By the DE 103 25 406 A1 belongs to an ultrasonic testing device to the prior art. The ultrasonic testing device can be attached to a structural component, for example in vehicle construction by gluing. It comprises a detector unit for detecting cracks, which consists of a piezo foil and which is connected to a control unit.

In der DE 199 36 552 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Indizierung von Anrissen bei umlaufenden Transmissionsriemen offenbart. Dazu werden in den Transmissionsriemen innen oder außen an der Oberfläche elektrische Leiter oder magnetisches Material integriert und über eine geeignete Sensorik erfasst, so dass Anrisse rechtzeitig erkannt werden können.In the DE 199 36 552 A1 For example, a method and apparatus for indexing contours on rotating transmission belts are disclosed. For this purpose, electrical conductors or magnetic material are integrated in the transmission belt inside or outside on the surface and detected by a suitable sensor, so that cracks can be detected in time.

Die DE 198 37 369 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Risserkennung bei der Tiefziehverformung auf. Hierzu werden in einer Ziehpresse die bei der Umformung entstehenden Geräusche des Werkstücks mittels Körperschallsensoren aufgenommen. Die in der Verformungszone aufgenommenen Körperschallsignale werden unter Ausblendung der Störsignale ausgewertet und zur Risserkennung herangezogen.The DE 198 37 369 A1 shows a method and apparatus for crack detection in deep drawing deformation. For this purpose, the noise generated during the forming of the workpiece are recorded by means of structure-borne sound sensors in a drawing press. The structure-borne sound signals recorded in the deformation zone are evaluated while suppressing the interference signals and used for crack detection.

Die DE 600 02 450 T2 zeigt eine Achsnabeneinheit für Schienenfahrzeuge auf, wobei an einem Achslagergehäuse eine Sensoreinheit zum Detektieren von Schwingungen befestigt ist. Eine elektronische Prozessoreinheit analysiert die aufgenommenen Schwingungen in Echtzeit und zeigt unmittelbar einen möglichen Ausfall oder Schaden an der überwachten Nabeneinheit an.The DE 600 02 450 T2 shows an axle hub unit for rail vehicles, wherein on a axle box a sensor unit for detecting vibrations is fixed. An electronic processor unit analyzes the recorded vibrations in real time and immediately indicates a possible failure or damage to the monitored hub unit.

Die DD 293 428 A5 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Dopplungen in Blechen. Bei der Verformung des Blechs werden auftretende Körperschallsignale erfasst und über eine Auswerteeinheit analysiert. Als Vorrichtung wird dazu ein planer Prüftisch mit einseitiger Blechspannvorrichtung beschrieben, bei dem Schallsensoren derart angeordnet sind, dass sie gleichschenklige Dreiecke bilden. Hierbei zeigen die Spitzen der Schallsensoren in das Zentrum des zu prüfenden Blechs. Im Zentrum sind ein Bauteildeformationssensor sowie ein weiterer Schallsensor positioniert.The DD 293 428 A5 discloses a method and apparatus for detecting doublings in sheets. When the sheet is deformed, structure-borne noise signals are recorded and analyzed by means of an evaluation unit. As a device for a planar test table is described with one-sided plate clamping device, in which sound sensors are arranged such that they form isosceles triangles. Here, the tips of the sound sensors point into the center of the sheet to be tested. In the center, a component deformation sensor and another sound sensor are positioned.

In der EP 0 589 066 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mittels durch Kraft- oder Druckeinwirkung beeinflusster Umformprozesse beschrieben. Dazu wird der Krafteinfluss über die Zeit gemessen und mit einem Gutteil verglichen. Über direkte Messung oder Korrelationsberechnungen kann über eine Steuereinheit festgestellt werden, ob ein Reißen oder eine Faltung des zu prüfenden Teils vorliegt.In the EP 0 589 066 B1 a process for the production of moldings is described by means of force or pressure influenced forming processes. For this purpose, the force influence is measured over time and compared with a good part. Via direct measurement or correlation calculations it can be determined via a control unit whether there is a tearing or a folding of the part to be tested.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug sicherheitstechnisch zu verbessern und eine Karosseriekomponente aufzuzeigen, bei dem eine Schadensfrüherkennung möglich ist.Of the Invention is the object of a motor vehicle safety to improve and to show a body component in which a damage early detection possible is.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Karosseriekomponente gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.The solution This object is according to the invention in a body component according to the characteristics of claim 1.

Die Risserkennung an der Karosseriekomponente wird über eine elektrische Analyse durchgeführt, beispielsweise durch eine elektrische Widerstands- oder Spannungsmessung. Hierzu weist die Detektor-Einheit Mittel zur Messung elektrischer Signale auf. Hierbei handelt es sich um am Strukturbauteil applizierte Spannungssonden, eine Spannungsquelle und einen Strom-, Spannungs- oder Widerstandsmesser.The Crack detection on the body component is via an electrical analysis carried out, for example, by an electrical resistance or voltage measurement. For this purpose, the detector unit has means for measuring electrical Signals on. This is applied to the structural component Voltage probes, a voltage source and a current, voltage or ohmmeter.

Ein elektrisches Prüfverfahren ist beispielsweise auch gut geeignet, um die Qualität von Klebeverbindungen des Strukturbauteils bzw. zwischen Strukturbauteilen zu prüfen. Der Klebefilm zwischen den Blechen eines Strukturbauteils oder zwischen den Strukturbauteilen wirkt als Isolator. Wird die Verbindung unterbrochen, führt dies zu einer Änderung eines elektrischen Eingangssignals, beispielsweise einer angelegten Spannung. Diese Zustandsänderung wird zur Risserkennung herangezogen.An electrical test method is for example also well suited to the quality of adhesive joints of the structural component or between Check structural components. The adhesive film between the sheets of a structural component or between the structural components acts as an insulator. If the connection is interrupted, this leads to a change of an electrical input signal, for example an applied voltage. This change of state is used for crack detection.

Die Karosseriekomponente besteht aus zumindest einem Strukturbauteil aus Blech. Erfindungsgemäß ist dem Strukturbauteil eine Detektor-Einheit zur Risserkennung zugeordnet, welche mit einer Diagnoseeinheit in Verbindung steht.The Body component consists of at least one structural component made of sheet metal. According to the invention Structural component associated with a detector unit for crack detection, which is connected to a diagnostic unit.

Über die Detektor-Einheit werden Risse an dem Strukturbauteil bzw. zwischen miteinander verbundenen Strukturbauteilen ermittelt und über die Diagnoseeinheit zur Anzeige gebracht. Die Beschädigung wird erkannt, bevor es zu größeren Schäden oder dem Komplettversagen der Karosseriekomponente kommt. Schwerwiegende Unfälle können so vermieden werden. Bei Auftreten eines Risses an der Karosseriekomponente wird dies signalisiert, beispielsweise als visuelles oder akustisches Signal im Kraftfahrzeug. Hierzu steht die Diagnoseeinheit mit einem Bordcomputer und dem Check-Kontroll-System des Kraftfahrzeugs in Verbindung. Auch kann eine Schnittstelle vorgesehen sein, über die eine Zustandsabfrage in einer Werkstatt vorgenommen werden kann.About the Detector unit cracks on the structural component or between Determined interconnected structural components and on the Diagnostic unit displayed. The damage is detected before it to greater damage or the complete failure of the body component comes. serious accidents can to be avoided. If a crack occurs on the body component this is signaled, for example as a visual or acoustic Signal in the motor vehicle. For this purpose, the diagnostic unit with a On-board computer and the check-control system of the motor vehicle in Connection. Also, an interface may be provided via the a status query can be made in a workshop.

Vorteilhafte Ausführungsformen des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 und 3 aufgezeigt.advantageous embodiments of the fundamental The inventive idea are in the dependent claims 2 and 3 shown.

Die Risserkennung an der Karosseriekomponente kann durch eine Schallprüfung, insbesondere durch eine Ultraschallprüfung vorgenommen werden. Demzufolge weist die Detektor-Einheit mittel zur Schallmessung auf, insbesondere zumindest einen Schallsender und einen Schallempfänger. Vom Schallsender werden Ultraschallwellen durch die Kraftfahrzeugkomponente gesandt. Die Schallwellen durchdringen die Kraftfahrzeugkomponente und werden an Grenzflächen sowie an Fehlerstellen, nämlich Rissen, reflektiert. Die zurückkommenden Schallwellen werden vom Schallempfänger erfasst, in elektrische Schwingungen umgewandelt und über die Diagnoseeinheit zwecks Risserkennung ausgewertet.The Crack detection on the body component can by a sound test, in particular by an ultrasonic test be made. Consequently, the detector unit has medium for sound measurement, in particular at least one sound transmitter and a sound receiver. From the sound transmitter are ultrasonic waves through the motor vehicle component sent. The sound waves penetrate the motor vehicle component and are at interfaces as well as at fault locations, namely cracks, reflected. The returning ones Sound waves are detected by the sound receiver, in electrical Vibrations are transformed and over the diagnostic unit is evaluated for the purpose of crack detection.

Im Rahmen der Erfindung kann auch eine Schallemissionsanalyse zur Risserkennung durchgeführt werden. Die Schallemissionsanalyse beruht auf Empfang und Analyse von Schallimpulsen, die durch hochfrequente Schwingungen der Karosseriekomponente bzw. deren Strukturbauteilen erzeugt werden. Diese werden durch piezzoelektrische Empfänger in elektrische Signale umgewandelt. Die Schallemissionen werden durch eine Rissentstehung und einen Rissfortschritt ausgelöst. Über die Detektor-Einheit werden die Schallimpulse aufgenommen und in der Diagnoseeinheit, deren Amplitudenform und das Frequenzspektrum analysiert und zur Risserkennung ausgewertet.in the The scope of the invention may also include a sonic emission analysis for crack detection carried out become. The sound emission analysis is based on reception and analysis of sound pulses caused by high-frequency vibrations of the body component or their structural components are generated. These are going through piezoelectric receiver converted into electrical signals. The sound emissions are triggered by cracking and crack propagation. About the Detector unit, the sound pulses are recorded and in the diagnostic unit, their amplitude shape and the frequency spectrum analyzed and the Crack detection evaluated.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer Karosseriekomponente ist vorgesehen, dass an zumindest einem Strukturbauteil eine Piezzofolie angeordnet ist. Diese wirkt mit einem Regler zusammen. Bei einer Piezzofolie handelt es sich um ein piezzokeramisches Aktuator Sensorelement. Bei Auftreten einer Störschwingung an der Karosseriekomponente, insbesondere im kritischen Bereich, wird diese sensorisch erfasst und über die Piezzofolie eine Gegen- bzw. Kompensationsschwingung angeregt. Hierdurch wird eine Dämpfung der Störschwingung erreicht.at a particularly advantageous embodiment of a body component it is provided that on at least one structural component a piezo film is arranged. This interacts with a regulator. At a Piezzofoil is a piezoceramic actuator sensor element. When a spurious oscillation occurs on the body component, in particular in the critical area, is sensory detected and via the Piezzofolie a counter- or compensation oscillation excited. As a result, an attenuation of the spurious oscillation reached.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:The Invention is described below with reference to two embodiments. Show it:

1 einen Ausschnitt aus dem Verbindungsbereich der B-Säule und den Seitenschwellern und 1 a section of the connecting region of the B-pillar and the side sills and

2 technisch schematisiert den Ausschnitt aus einem Strukturbauteil in einer Schnittdarstellung. 2 technically schematized the section of a structural component in a sectional view.

Bei der in der 1 dargestellten Karosseriekomponente wird eine Schallprüfung zur Erkennung von Rissen an bzw. zwischen tragenden Strukturbauteilen 1, 2, 3 durchgeführt. Bei den Strukturbauteilen handelt es sich um eine B-Säule 1 und die daran angeschlossenen Seitenschweller 2, 3, welche über Schweißnähte 4, 5 miteinander gefügt sind. Zur Risserkennung bzw. -überwachung, insbesondere an den Schweißnähten 4, 5 ist eine Detektor-Einheit 6 vorgesehen, die mit einer Diagnoseeinheit 7 signalübertragend in Verbindung steht. Die Detektor-Einheit 6 umfasst Schallelemente 8, welche im Bereich der Schweißnähte 4, 5 an den Seitenschwellern 2, 3 angeordnet sind. Jedes Schallelement 8 ist Schallsender und Schallempfänger in einer Einheit. Vom Schallelement 8 werden kurze Ultraschallimpulse U erzeugt, die an der Schweißnaht 4, 5 reflektiert und zu dem dann als Empfänger geschalteten Schallelement 8 zurück laufen. Kommt es in einer Schweißnaht 4, 5 zu einer Rissbildung, führt dies zu einer Anomalie in der Reflektion der Ultraschallwellen U und zu einem Fehlerecho, welches von einer Diagnoseeinheit 7, ausgewertet und durch ein Signal zur Anzeige gebracht wird. Hierdurch ist eine Risserkennung und eine Schadensfrühwarnung möglich.When in the 1 shown body component is a sound test for the detection of cracks on or between supporting structural components 1 . 2 . 3 carried out. The structural components are a B-pillar 1 and the side skirts connected to it 2 . 3 , which have welds 4 . 5 are joined together. For crack detection or monitoring, in particular at the weld seams 4 . 5 is a detector unit 6 provided with a diagnostic unit 7 signal transmitting communicates. The detector unit 6 includes sound elements 8th , which are in the area of the weld seams 4 . 5 on the side sills 2 . 3 are arranged. Every sound element 8th is sound transmitter and sound receiver in one unit. From the sound element 8th Short ultrasonic pulses U are generated at the weld 4 . 5 reflected and then connected to the receiver as a sound element 8th run back. Does it come in a weld 4 . 5 cracking, this leads to an anomaly in the reflection of the ultrasonic waves U and to a error echo, which from a diagnostic unit 7 , evaluated and displayed by a signal. As a result, a crack detection and a damage early warning is possible.

Am Fuß 9 der B-Säule 1 ist des Weiteren eine Piezzofolie 10 vorgesehen, die mit einem hier nicht dargestellten Regler zusammenwirkt. Beim Auftreten von kritischen Schwingungen an der Karosseriekomponente wird die Piezzofolie 10 aktiviert und eine Kompensationsschwingung in den Fuß 9 eingeleitet, wodurch die Störschwingung gedämpft werden kann.At the foot 9 the B-pillar 1 is also a piezzo foil 10 provided, which cooperates with a controller, not shown here. When up Occurring critical vibrations on the body component is the Piezzofolie 10 activated and a compensation vibration in the foot 9 initiated, whereby the Störschwingung can be damped.

Die 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Strukturbauteil 11 einer Karosseriekomponente, welches aus zumindest zwei miteinander verbundenen Blechen 12, 13 gebildet ist. Die beiden Bleche 12, 13 sind über eine Klebenaht 14 miteinander verbunden. Zur Überwachung der Qualität der Klebenaht 14 ist eine Detektor-Einheit 15 und eine mit dieser zusammenwirkenden Diagnoseeinheit 16 vorgesehen. Die Detektor-Einheit umfasst Mittel zur elektrischen Widerstandsmessung, insbesondere eine Spannungsquelle 17 und ein Spannungsmesser 18 sowie am Strukturbauteil 11 applizierte Strompole und/oder Spannungssonden. Solange die Klebenaht 14 intakt ist, wirkt diese isolierend zwischen den Blechen 12, 13, so dass kein Strom fließen kann. Bei einem Bruch der Klebenaht 14 kommt es zu einem elektrischen Kontakt zwischen den Blechen 12, 13. Es kommt zu einem Stromfluss und zu einer Spannungsänderung. Von der Diagnoseeinheit 16 wird ein entsprechendes Messsignal erfasst und die Rissbildung in der Klebenaht 14 des Strukturbauteils 11 zur Anzeige gebracht.The 2 shows a section of a structural component 11 a body component, which consists of at least two interconnected sheets 12 . 13 is formed. The two sheets 12 . 13 are over an adhesive seam 14 connected with each other. To monitor the quality of the adhesive seam 14 is a detector unit 15 and a cooperating diagnostic unit 16 intended. The detector unit comprises means for electrical resistance measurement, in particular a voltage source 17 and a voltmeter 18 as well as on the structural component 11 applied current poles and / or voltage probes. As long as the adhesive seam 14 is intact, this acts insulating between the sheets 12 . 13 so that no current can flow. If the adhesive seam breaks 14 There is an electrical contact between the sheets 12 . 13 , It comes to a flow of current and a voltage change. From the diagnostic unit 16 a corresponding measurement signal is detected and the crack formation in the adhesive seam 14 of the structural component 11 brought to the display.

11
B-SäuleB-pillar
22
Seitenschwellerside skirts
33
Seitenschwellerside skirts
44
SchweißnahtWeld
55
SchweißnahtWeld
66
Detektor-EinheitDetector unit
77
Diagnoseeinheitdiagnostic unit
88th
Schallelementsound element
99
Fuß v. 1 Foot v. 1
1010
PiezzofoliePiezzofolie
1111
Strukturbauteilstructural component
1212
Blechsheet
1313
Blechsheet
1414
Klebenahtadhesive seam
1515
Detektor-EinheitDetector unit
1616
Diagnoseeinheitdiagnostic unit
1717
Spannungsquellevoltage source
1818
Spannungsmesservoltmeter
UU
Ultraschallimpulsultrasonic pulse

Claims (3)

Karosseriekomponente eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Strukturbauteil (1, 2, 3; 11) aus Blech, der eine Detektor-Einheit (6; 15) zur Risserkennung zugeordnet ist, welche mit einer Diagnoseeinheit (7; 16) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einheit (15) Mittel (17; 18) zur Messung elektrischer Signale aufweist.Body component of a motor vehicle with at least one structural component ( 1 . 2 . 3 ; 11 ) of sheet metal containing a detector unit ( 6 ; 15 ) is assigned to the crack detection, which with a diagnostic unit ( 7 ; 16 ), characterized in that the detector unit ( 15 ) Medium ( 17 ; 18 ) for measuring electrical signals. Karosseriekomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor-Einheit (6) Mittel (8) zur Schallmessung aufweist.Body component according to claim 1, characterized in that the detector unit ( 6 ) Medium ( 8th ) for sound measurement. Karosseriekomponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Strukturbauteil (1) eine Piezofolie (10) vorgesehen ist.Body component according to claim 1 or 2, characterized in that on the structural component ( 1 ) a piezo foil ( 10 ) is provided.
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