DE102005027251A1

DE102005027251A1 - Vehicle part sensor device for recording deformation of vehicle parts has evaluating device, which assigns deformation for at least one subarea of vehicle part in at least one direction in space over provided tension information

Info

Publication number: DE102005027251A1
Application number: DE200510027251
Authority: DE
Inventors: Jens Weinrich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2006-12-28

Abstract

Vehicle part sensor device has extension measuring instrument (1), e.g. with at least a piezoelement (4) for arrangement at vehicle part whereby form of extension measuring instrument can be changed by deformation of vehicle part. The deformation for at least one subarea of vehicle part in at least one direction in space is assignable by evaluating device (2) over the provided tension information. An independent claim is also included for the method for recording the deformation of vehicle parts.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Formveränderung eines Fahrzeugteils umfassend eine Dehnungsmesseinrichtung, insbesondere mit mindestens einem Piezoelement, zur Anordnung an dem Fahrzeugteil, wobei eine Form der Dehnungsmesseinrichtung durch die Formveränderung des Fahrzeugteils veränderbar ist, eine Spannungsübertragungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungssignals an der Dehnungsmesseinrichtung und zur Bereitstellung einer entsprechenden Spannungsinformation und eine Auswerteeinrichtung zum Nachweis der Formveränderung des Fahrzeugteils über die bereitgestellte Spannungsinformation. Ebenso wird eine Messapparatur zur Auswertung von einem Crashversuch an einem Fahrzeug und/oder einem Fahrzeugteil beschrieben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Erfassen einer Formveränderung eines Fahrzeugteils vorgestellt.The The present invention relates to a vehicle part sensor device for detecting a change in shape a vehicle part comprising a strain gauge, in particular with at least one piezo element, for arrangement on the vehicle part, wherein a shape of the strain gauge by the shape change the vehicle part changeable is a voltage transfer device for detecting a voltage signal at the strain gauge and to provide appropriate voltage information and an evaluation device for detecting the change in shape of the vehicle part on the provided voltage information. Likewise, a measuring apparatus for the evaluation of a crash test on a vehicle and / or a vehicle part described. In addition, a procedure for detecting a shape change a vehicle part presented.

Zur Untersuchung eines Deformationsverhaltens eines Fahrzeugteils in Crashversuchen verwendet man herkömmlicherweise Highspeed-Filmaufnahmen zur Festhaltung der Fahrzeugteil-Deformation in Abhängigkeit von der Zeit. Dabei stellt sich allerdings das Problem, dass diese Highspeed-Filmaufnahmen die Deformierung des Fahrzeugteils nur mit einer geringen Ort- und Zeitauflösung festhalten können. Des Weiteren ist diese Messmethode mit einer hohen Gefährdung der teuren Messmittel verbunden und damit relativ kostenaufwendig. Ein zusätzlicher Nachteil besteht darin, dass eine Beurteilung von Fahrzeugteilen in abgedeckten Bereichen bezüglich ihres Versagensverhaltens beim Crash über Highspeed-Filmaufnahmen nicht möglich ist.to Investigation of a deformation behavior of a vehicle part in Crash tests are traditionally used for high-speed filming for the detention of the vehicle part deformation in dependence from the time. However, there is the problem that this High-speed filming the deformation of the vehicle part only with a small location and time resolution can hold on. Furthermore, this method of measurement is a high risk to the expensive measuring means connected and thus relatively expensive. One additional Disadvantage is that an assessment of vehicle parts in covered areas their failure behavior in the crash over high-speed filming not possible is.

In der Druckschrift EP 0 775 613 A2 wird ein Sensor zur Erfassung eines Auftretens einer Deformation an einem Fahrzeug, beispielsweise durch einen Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug, vorgestellt. Die Funktionsweise dieses Sensors beruht darauf, dass bei einem Zusammenstoß mit einer Fahrzeug-Deformation der Widerstand von mindestens einer Untereinheit des Sensors sich ändert. Der Sensor gibt daraufhin ein Messsignal aus, dem entnehmbar ist, dass ein für die Sicherheit der Fahrzeuginsassen gefährlicher Zusammenprall stattgefunden hat.In the publication EP 0 775 613 A2 For example, a sensor for detecting an occurrence of a deformation on a vehicle, for example, a collision with another vehicle, is presented. The operation of this sensor is based on the fact that in a collision with a vehicle deformation, the resistance of at least one subunit of the sensor changes. The sensor then outputs a measurement signal, which can be deduced that a dangerous collision has occurred for the safety of the vehicle occupants.

Eine Kollisions-Sensor-Anordnung für Kraftfahrzeuge zur Erfassung von Unfällen und zur Steuerung von Sicherheitskomponenten nach der Druckschrift DE 197 32 302 A1 umfasst piezoelektrische Folien, welche über eine Spannungsänderung einen Nachweis eines stattfindenden Zusammenpralls und einer dabei auftretenden Fahrzeug-Deformation gewährleisten. Bei Erfassung einer Spannungsänderung gibt die Kollisions-Sensor-Anordnung anschließend ein Warnsignal an eine Fahrzeugsicherheitskomponente aus.A collision sensor assembly for motor vehicles for detecting accidents and for controlling safety components according to the document DE 197 32 302 A1 includes piezoelectric films, which ensure a proof of an occurring collision and an occurring vehicle deformation via a voltage change. Upon detection of a voltage change, the collision sensor assembly then outputs a warning signal to a vehicle safety component.

Der in Druckschrift WO 97/16735 vorgestellte Sensor für ein Fahrzeug ermöglicht bei einem Stoßempfang des Fahrzeugs eine Detektion der Stoßgeschwindigkeit, der Stoßrichtung und der Lage der Stoßauftrefffläche am Fahrzeug. Dazu ist der Sensor mit einem Piezofilm ausgerüstet.Of the in document WO 97/16735 presented sensor for a vehicle allows at a shock reception of the vehicle, a detection of the impact velocity, the impact direction and the location of the impact surface on the vehicle. The sensor is equipped with a piezo film for this purpose.

Für eine Beurteilung eines Versagensverhaltens von Fahrzeugteilen beim Crash ist allerdings weder eine Kollisions-Sensor-Anordnung nach Druckschrift DE 197 32 302 A1 , noch ein Sensor nach Druckschrift EP 0 775 613 A2 oder nach Druckschrift WO 97/16735 geeignet. Da bei einem Crashversuch das Auftreten eines Zusammenstoßes, die Stoßgeschwindigkeit, die Stoßrichtung und die Lage der Stoßauftrefffläche am Fahrzeug vorgeplant sind, können diese Sensorkomponenten nach dem Stand der Technik keine für eine Auswertung des Crashversuchs geeigneten Daten liefern.For an assessment of a failure behavior of vehicle parts in a crash, however, is neither a collision sensor arrangement according to document DE 197 32 302 A1 , another sensor according to publication EP 0 775 613 A2 or according to document WO 97/16735 suitable. Since in a crash test the occurrence of a collision, the impact velocity, the impact direction and the location of the impact surface on the vehicle are pre-planned, these sensor components according to the prior art can not provide suitable data for an evaluation of the crash test.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Möglichkeit zur besseren Erfassung eines Deformationsverhaltens eines Fahrzeugteils zu finden.The The object of the present invention is therefore a possibility for better detection of a deformation behavior of a vehicle part to find.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Formveränderung eines Fahrzeugteils umfassend eine Dehnungsmesseinrichtung, insbesondere mit mindestens einem Piezoelement, zur Anordnung an dem Fahrzeugteil, wobei eine Form der Dehnungsmesseinrichtung durch die Formveränderung des Fahrzeugteils veränderbar ist, eine Spannungsübertragungseinrichtung zur Erfassung eines Spannungssignals an der Dehnungsmesseinrichtung und zur Bereitstellung einer entsprechenden Spannungsinformation und eine Auswerteeinrichtung zum Nachweis der Formveränderung des Fahrzeugteils über die bereitgestellte Spannungsinformation, wobei die Formveränderung für mindestens einen Teilbereich des Fahrzeugteils in mindestens einer Raumrichtung durch die Auswerteeinrichtung über die bereitgestellte Spannungsinformation bestimmbar ist.The The object is achieved by a vehicle part sensor device for detecting a change in shape a vehicle part comprising a strain gauge, in particular with at least one piezo element, for arrangement on the vehicle part, wherein a shape of the strain gauge by the shape change the vehicle part changeable is a voltage transfer device for detecting a voltage signal at the strain gauge and to provide appropriate voltage information and an evaluation device for detecting the change in shape of the vehicle part over the provided voltage information, wherein the shape change for at least a partial region of the vehicle part in at least one spatial direction through the evaluation via the provided voltage information can be determined.

Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Erfassen einer Formveränderung eines Fahrzeugteils, insbesondere eines Längsträgers, durch Anordnen einer Dehnungsmesseinrichtung, insbesondere mit mindestens einem Piezoelement, an dem Fahrzeugteil, wobei eine Form der Dehnungsmesseinrichtung durch die Formveränderung des Fahrzeugteils verändert wird, Erfassen eines Spannungssignals an der Dehnungsmesseinrichtung und Nachweisen der Formveränderung an dem Fahrzeugteil anhand des erfassten Spannungssignals, sowie durch Bestimmen der Formveränderung für mindestens einen Teilbereich des Fahrzeugteils in mindestens einer Raumrichtung über die bereitgestellte Spannungsinformation.The object is also achieved by a method for detecting a change in shape of a vehicle part, in particular a longitudinal member, by arranging a strain gauge, in particular with at least one piezoelectric element on the vehicle part, wherein a shape of the strain gauge is changed by the change in shape of the vehicle part, detecting a Voltage signal at the strain gauge and detecting the change in shape on the vehicle part based on the detected voltage signal, and by determining the change in shape for at least a portion of the vehicle part in at least one spatial direction on the provided voltage information.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass das Deformationsverhalten von Fahrzeugteilen über eine Sensorvorrichtung festgehalten und ausgewertet werden kann, wenn diese in der Lage ist, eine Formveränderung in mindestens einer Raumrichtung in Abhängigkeit von der Zeit zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung und das vorgestellte Verfahren ermöglichen dies. Unter einer Dehnungsmesseinrichtung wird dabei eine Messeinrichtung verstanden, die nicht nur in der Lage ist, eine Streckung in eine vorgegebene Raumrichtung zu erfassen, sondern die über geeignete Elemente auch eine Erfassung einer Faltung der Dehnungsmesseinrichtung ermöglicht. Damit gewährleisten die Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung eine billigere, genauere und breiter anwendbare Alternative zu den herkömmlichen Highspeed-Filmaufnahmen bei der Durchführung und der Auswertung von Crashversuchen. Das Ergebnis ist dabei beispielsweise eine relative oder absolute Formveränderung des Fahrzeugteils während der Crashversuche, welche in Abhängigkeit von der Zeit festgehalten werden kann.there the invention is based on the finding that the deformation behavior from vehicle parts over a sensor device can be captured and evaluated, if this is capable of a change in shape in at least one spatial direction dependent on to determine from the time. The vehicle part sensor device according to the invention and the presented method make this possible. Under a strain gauge In this case, a measuring device is understood that not only in the Is able to capture a stretch in a given spatial direction, but the over suitable elements also include a detection of a folding of the strain gauge allows. In order to guarantee the vehicle part sensor device a cheaper, more accurate, and more widely applicable alternative to the usual High speed filming during the performance and evaluation of Crash tests. The result is, for example, a relative one or absolute change of form of the vehicle part during the crash tests, which depend on can be held by the time.

Vorzugsweise kann durch die Auswerteeinrichtung eine absolute Form mindestens des Teilbereichs des Fahrzeugteils während und/oder nach der Formveränderung bestimmbar sein. Die durch die Formveränderung erhaltene neue Form des Fahrzeugteils kann somit bestimmbar sein. Insbesondere kann dabei eine Faltung einer Oberflächengeometrie ermittelbar sein. Die absolute Form des Teilbereichs des Fahrzeugteils ist beispielsweise für jeden Zeitpunkt des Crashversuchs bestimmbar. Auf diese Weise wird eine optimale Auswertung bezüglich des Deformationsverhaltens des Fahrzeugteils ermöglicht. Beispielsweise kann dabei eine Torsion, eine Streckung, eine Verkürzung, eine Biegung, eine Faltung, eine Faltungsrichtung und/oder ein Faltungsradius für die Dehnungsmesseinrichtung und/oder das Fahrzeugteil anhand des bereitgestellten Spannungssignals berechnet werden.Preferably can by the evaluation an absolute form at least the portion of the vehicle part during and / or after the change in shape be determinable. The new shape obtained by the change in shape the vehicle part can thus be determined. In particular, can while a convolution of a surface geometry can be determined be. The absolute form of the partial area of the vehicle part is, for example for each Date of the crash test determinable. That way, one becomes optimal evaluation regarding the deformation behavior of the vehicle part allows. For example, can doing a twist, a stretch, a shortening, a bend, a folding, a folding direction and / or a folding radius for the strain gauge and / or the vehicle part based on the provided voltage signal be calculated.

Ebenso kann durch die Auswerteeinrichtung eine Formveränderungsgeschwindigkeit für mindestens den Teilbereich des Fahrzeugteils anhand der bereitgestellten Spannungsinformation zu vorgegebenen Zeitpunkten bestimmbar sein. Beispielsweise wird dazu aus der Spannungsinformation die Formveränderung zwischen den Zeitpunkten berechnet und anschließend durch die Zeitdifferenz dividiert. Auch über diese Möglichkeit können Rückschlüsse auf das Deformationsverhalten des Fahrzeugteils gezogen werden.As well can by the evaluation a Formveränderungsgeschwindigkeit for at least the partial area of the vehicle part on the basis of the provided voltage information be determinable at predetermined times. For example from the voltage information the change in shape between the times calculated and then divided by the time difference. Also about this possibility can draw conclusions about the deformation behavior of the vehicle part are pulled.

Insbesondere kann die Dehnungsmesseinrichtung mindestens ein erstes Piezoelement und ein zweites Piezoelement auf einer Piezoträgereinrichtung, insbesondere einer Klebefolie, umfassen. Als Alternative oder als Ergänzung zu den Piezoelementen sind auch andere Sensorelemente auf einer Trägereinrichtung möglich. Geeignet sind Sensorelemente bei denen eine Volumenänderung über eine Widerstandsänderung, eine Magnetfeldstärkeänderung oder eine Temperaturänderung erfassbar ist. Die Abringung auf einer Klebefolie ermöglicht eine einfache und schnelle Anbringung der Dehnungsmesseinrichtung an dem Fahrzeugteil. Damit ist auch gewährleistet, dass die Piezoträgereinrichtung selbst wenig Biegewiederstand aufweist und reißfest ist. Der Klebstoff der Klebefolie ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die Dehnungsmesseinrichtung auch bei einer Formveränderung des Fahrzeugteils sich nicht von diesem löst. Die Piezoelemente können je nach der untersuchten Fragestellung zum Deformationsverhalten des Fahrzeugteils flächig oder linear auf der Piezoträgereinrichtung angeordnet sein. Zusätzlich kann jedes Piezoelement noch eine Verstärkereinrichtung auf der Piezoträgereinrichtung aufweisen.Especially the strain gauge can be at least a first piezoelectric element and a second piezoelectric element on a piezoelectric carrier device, in particular an adhesive film. As an alternative or as a supplement to The piezo elements are also other sensor elements on a support device possible. Suitable are sensor elements in which a volume change via a resistance change, a magnetic field strength change or a temperature change is detectable. The penetration on an adhesive film allows an easy and quick attachment of the strain gauge to the vehicle part. This also ensures that the piezoelectric carrier device itself has little bending resistance and is tear-resistant. The glue of the Adhesive film is preferably chosen so that the strain gauge also at a change of shape of the vehicle part does not dissolve from this. The piezo elements can ever according to the examined question about the deformation behavior of the Vehicle part surface or linear on the piezoelectric carrier device be arranged. additionally For example, each piezoelectric element can also have an amplifier device on the piezoelectric carrier device.

Auch als Bestandteil einer Messapparatur zur Auswertung von einem Crashversuch an einem Fahrzeug und/oder einem Fahrzeugteil gewährleistet die Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung die oben genannten Vorteile.Also as part of a measuring apparatus for the evaluation of a crash test on a vehicle and / or a vehicle part ensures the Vehicle part sensor device the above advantages.

Beispielsweise werden beim Auswerten eines Crashversuchs mit einer vorgegebenen Krafteinwirkung auf ein Fahrzeug und/oder ein Fahrzeugteil zumindest in einer ersten Näherung eine Positionsänderung eines ersten Piezoelements der Dehnungsmesseinrichtung senkrecht zu der Krafteinwirkung über eine Spannungsänderung und eine Positionsänderung des ersten Piezoelements parallel zu der Krafteinwirkung über einen vorgegebenen Abstand zwischen dem ersten Piezoelement und einem zweiten Piezoelement und der Positionsänderung des ersten Piezoelements senkrecht zu der Krafteinwirkung bestimmt. Die Positionsänderung des ersten Piezoelements senkrecht zu der Krafteinwirkung kann dabei proportional zur Spannungsänderung gesetzt werden. Den vorgegebenen Abstand zwischen dem ersten Piezoelement und dem zweiten Piezoelement kann man in einer Näherung durch die Überlegung herleiten, dass sich der Abstand zwischen den einzelnen Piezoelementen der Dehnungsmesseinrichtung während der Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil nur geringfügig ändert. Auf diese Weise lässt sich über die Positionsänderungen der einzelnen Piezoelemente die Formveränderung des Fahrzeugteils gut berechnen.For example when evaluating a crash test with a given Force on a vehicle and / or a vehicle part at least in a first approximation a position change a first piezoelectric element of the strain gauge perpendicular to the force over a voltage change and a change of position of the first piezoelectric element parallel to the action of force over a predetermined distance between the first piezoelectric element and a second Piezo element and the position change of first piezoelectric element determined perpendicular to the force. The position change the first piezoelectric element perpendicular to the force can thereby proportional to the voltage change be set. The predetermined distance between the first piezo element and the second piezoelectric element can be approximated by the consideration Derive that the distance between the individual piezo elements the strain gauge during the force on the vehicle part changes only slightly. On this way can be over the position changes the individual piezo elements the shape change of the vehicle part well to calculate.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:The The present invention will be further explained with reference to the accompanying drawings, in which: show:

1 eine erfindungsgemäße Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung; 1 a vehicle part sensor device according to the invention;

2 einen Längsträger mit einer angebrachten Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung; und 2 a side rail with an attached vehicle part sensor device; and

3 bei einem Zusammenstoß an einer Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung erfassten Spannungswerte. 3 voltage values detected in a crash on a vehicle part sensor device.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The subsequent embodiments provide preferred embodiments of the present invention.

Die in 1 skizzierte Fahrzeugteil-Sensorvorrichtung besteht aus einem Biegesensor-Array 1 und einer Auswerteeinrichtung 2. Über einen Klebefilm 3 kann der Biegesensor-Array 1 an einem Fahrzeugteil befestigt werden. Die Klebstoffbeschichtung ist dabei an der vom Betrachter abgewandten Seite des Klebefilms 3 angebracht. Die Gesamtlänge des Biegesensor-Arrays 1 beträgt 550 mm, die maximale Breite 50 mm und die Höhe 0,2 mm. Die geringe Höhe ermöglicht es damit, den Biegesensor-Array 1 an nahezu jedem beliebigen Fahrzeugteil zu befestigen. Auch ein Festkleben des Biegesensor-Arrays 1 zwischen zwei benachbarten Fahrzeugteilen ist somit möglich.In the 1 sketched vehicle part sensor device consists of a bending sensor array 1 and an evaluation device 2 , About an adhesive film 3 can be the bending sensor array 1 be attached to a vehicle part. The adhesive coating is on the side facing away from the viewer side of the adhesive film 3 appropriate. The total length of the bend sensor array 1 is 550 mm, the maximum width is 50 mm and the height is 0.2 mm. The low height thus allows the bend sensor array 1 to attach to almost any vehicle part. Also a sticking of the bending sensor array 1 between two adjacent vehicle parts is thus possible.

Zur Erfassung einer Deformation eines Fahrzeugteils weist der Biegesensor-Array 1 fünfzig Piezoelemente 4 auf. Jedes dieser Piezoelemente 4 deckt auf dem Klebefilm 3 eine Fläche von 9mm × 9mm ab. Die Größe der Piezoelemente 4 ist dabei so gewählt, dass sie sowohl eine gute Ortsauflösung als auch eine gute Signalerfassung bei der Erfassung einer Deformation des Biegesensor-Arrays 1 gewährleisten.For detecting a deformation of a vehicle part, the bending sensor array 1 fifty piezo elements 4 on. Each of these piezo elements 4 covers on the adhesive film 3 an area of 9mm × 9mm. The size of the piezo elements 4 is chosen so that they have both a good spatial resolution and a good signal detection when detecting a deformation of the bending sensor array 1 guarantee.

In dem Beispiel aus 1 sind die Piezoelemente 4 linear hintereinander angeordnet. Dabei ist dies nur ein mögliches Beispiel für eine Anordnung der Piezoelemente 4 auf einem erfindungsgemäßen Biegesensor-Array 1. Denkbar ist es auch, die Piezoelemente 4 in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung flächendeckend anzuordnen. Die Anzahl der Piezoelemente 4, die Anordnung der Piezoelemente 4 und die Länge und Breite des Biegesensor-Arrays 1 kann so gewählt werden, dass sich der Biegesensor-Array 1 dem untersuchten Fahrzeugteil und der Fragestellung des Crashversuchs optimal anpasst.In the example off 1 are the piezo elements 4 arranged linearly one behind the other. This is only one possible example of an arrangement of the piezoelectric elements 4 on a bending sensor array according to the invention 1 , It is also conceivable, the piezo elements 4 in a further embodiment of the present invention to arrange nationwide. The number of piezo elements 4 , the arrangement of the piezo elements 4 and the length and width of the bend sensor array 1 can be chosen so that the bending sensor array 1 optimally adapted to the examined vehicle part and the question of the crash test.

Jedes der Piezoelemente 4 ist über eine Leiterbahn 5 mit einer Untereinheit eines 50-fach-Verstärkers 6 verbunden. Die an einem jeden der einzelnen Piezoelemente 4 abgegriffenen Spannungssignale U sind durch den 50-fach-Verstärker 6 verstärkbar. Dies gewährleistet eine bessere Auswertung der erfassten Spannungssignale U. An einer Steckverbindung 7 des Biegesensor-Arrays 1 ist ein Rundkabel 8 angebracht, welches den Biegesensor-Array 1 mit der Auswerteeinrichtung 2 verbindet. Die verstärkten Spannungssignale U der Piezoelemente 4 werden über das Rundkabel 8 an die Auswerteeinrichtung 2 weitergeleitet. Das Rundkabel 8 ist in dem Ausführungsbeispiel aus 1 ca. 1,8 mm dick und 5m lang. Die geringe Breite und die Länge des Rundkabels 8 gewährleisten dabei eine einfache Kabelführung weg von der Auftreffposition des bei einem Crashversuch stattfindenden Zusammenstoßes hin zu der entfernt angeordneten Auswerteeinrichtung 2. Auf diese Weise kann die im Vergleich mit dem Biegesensor-Array 1 relativ teuere Auswerteeinrichtung 2 geschont werden. Dies ermöglicht eine kostengünstigere Durchführung von mehreren Crashversuchen.Each of the piezo elements 4 is over a track 5 with a subunit of a 50x amplifier 6 connected. The at each of the individual piezo elements 4 tapped voltage signals U are through the 50-fold amplifier 6 be amplified. This ensures a better evaluation of the detected voltage signals U. At a plug connection 7 of the bending sensor array 1 is a round cable 8th attached, which is the bending sensor array 1 with the evaluation device 2 combines. The amplified voltage signals U of the piezo elements 4 be over the round cable 8th to the evaluation device 2 forwarded. The round cable 8th is in the embodiment of 1 about 1.8 mm thick and 5m long. The small width and the length of the round cable 8th ensure a simple cable management away from the impact position of the collision occurring in a crash test towards the remotely located evaluation 2 , In this way, that can be compared with the bend sensor array 1 relatively expensive evaluation device 2 be spared. This allows a cost-effective implementation of several crash tests.

In 2 ist ein an eine Unterseite eines Fahrzeugs angebrachter Längsträger 9 mit einem angeklebten Biegesensor-Array 1 vor einem Crashversuch zu sehen. Das Fahrzeug, das Rundkabel 8 und die Auswerteeinrichtung 2 wurden zur besseren Übersichtlichkeit in 2 nicht skizziert. Um die Ausrichtung des Längsträgers 9 deutlich zu machen, zeigt der Pfeil 10 in die Fahrtrichtung des Fahrzeugs.In 2 is a side rail attached to an underside of a vehicle 9 with a glued bending sensor array 1 to see before a crash attempt. The vehicle, the round cable 8th and the evaluation device 2 were in for clarity 2 not sketched. To the alignment of the longitudinal member 9 to make clear, shows the arrow 10 in the direction of travel of the vehicle.

Der Längsträger 9 und ein parallel dazu am Fahrzeug angeordneter, weiterer Längsträger dienen dazu, die bei einem Zusammenstoß an das Fahrzeug übertragene Energie abzufangen. Dabei wird der Längsträger 9 deformiert. Durch diese Deformation des Längsträgers 9 wird auch der Biegesensor-Array 1 umgeformt und die an den einzelnen Piezoelementen 4 abgegriffenen Spannungssignale U ändern sich. Über die Auswerteeinrichtung 2 können die während des Crashversuchs an den jeweiligen Piezoelementen 4 erfassten Spannungssignale U mit einer nahezu beliebig kleinen, nur durch die Computereinrichtung der Auswerteeinrichtung 2 bedingten Zeitauflösung festgehalten werden. Eine abschließende Auswertung liefert das entsprechende Deformationsverhalten des Längsträgers 9 während des Crashversuchs.The side member 9 and a further longitudinal members arranged parallel to the vehicle serve to absorb the energy transmitted to the vehicle during a collision. This is the side rail 9 deformed. Due to this deformation of the longitudinal member 9 is also the bending sensor array 1 deformed and the at the individual piezo elements 4 tapped voltage signals U change. About the evaluation device 2 can during the crash test on the respective piezo elements 4 detected voltage signals U with an almost arbitrarily small, only by the computer device of the evaluation 2 conditional time resolution are recorded. A final evaluation provides the corresponding deformation behavior of the longitudinal member 9 during the crash test.

In 3 sind die Spannungssignale U der einzelnen Piezoelemente 4 des an den Längsträger 9 befestigten Biegesensor-Arrays 1 nach einem Crashversuch dargestellt. Die Abszisse des Koordinatensystems gibt dabei die fünfzig Piezoelemente 4 an, während die Ordinate die zu einem bestimmten Zeitpunkt erfassten Spannungssignale U darstellt.In 3 are the voltage signals U of the individual piezo elements 4 to the side member 9 attached bending sensor arrays 1 presented after a crash attempt. The abscissa of the coordinate system gives the fifty piezo elements 4 while the ordinate represents the voltage signals U detected at a certain time.

Vor dem Crashversuch wurde für alle Piezoelemente 4 die Ausgangsspannung U₀ erfasst. Nach dem Crashversuch zeigen einige Piezoelemente 4 von U₀ verschiedene Spannungssignale U. Dies kann so gedeutet werden, dass der Längsträger 9 bei dem Zusammenprall eine Deformierung erfahren hat.Before the crash test was for all Piezo elements 4 the output voltage U ₀ detected. After the crash test show some piezo elements 4 U ₀ of different voltage signals U. This can be interpreted to mean that the longitudinal carrier 9 in the collision has experienced a deformation.

Die Auswerteeinrichtung 2 bestimmt für jedes der Piezoelemente 4 eine Spannungsdifferenz ΔU zwischen einem der erfassten Spannungssignale U und der Ausgangsspannung U₀. Zur weiteren Auswertung werden die Messstellen der fünfzig Piezoelemente 4 in 2D-Punkte umgewandelt. Diese 2D-Punkte werden in ein Koordinatensystem eingetragen, dessen Abszisse sich aus der beim Crashversuch gewählten Stoßrichtung ergibt. Der y-Wert der einzelnen 2D-Punkte ergibt sich in erster Näherung aus der Spannungsdifferenz ΔU. Der x-Wert hingegen kann in erster Näherung durch die Vereinfachung bestimmt werden, wonach zwar die räumliche Ausdehnung des Klebefilms 3 durch den Crashversuch verändert wird, die Gesamtlänge des Klebefilms 3 hingegen nahezu konstant bleibt.The evaluation device 2 determined for each of the piezo elements 4 a voltage difference ΔU between one of the detected voltage signals U and the output voltage U ₀ . For further evaluation, the measuring points of the fifty piezo elements 4 converted into 2D points. These 2D points are entered in a coordinate system whose abscissa results from the thrust direction selected in the crash test. The y-value of the individual 2D points results in a first approximation from the voltage difference ΔU. The x-value, however, can be determined in a first approximation by the simplification, according to which, although the spatial extent of the adhesive film 3 changed by the crash test, the total length of the adhesive film 3 however, remains almost constant.

Die über diese Näherung bestimmten 2D-Punkte werden anschließend über Linien miteinander verbunden. Dabei liegt jede der Linien zwischen einem benachbarten 2D-Punkte-Paar. Ein Algorithmus zum Zeichnen der Linien wird von der verwendeten Software der Auswerteeinrichtung 2 zur Verfügung gestellt.The 2D points determined by this approximation are then connected by lines. Each of the lines lies between an adjacent pair of 2D points. An algorithm for drawing the lines is provided by the software used by the evaluation device 2 made available.

In einem weiteren Rechenschritt können zusätzlich über die Auswerteeinrichtung 2 Korrekturen an der ersten Näherung der 2D-Punkte berechnet werden. Auf diese Weise lässt sich eine Torsion, eine Biegung, eine Richtung einer Faltung, ein Faltungsradius und eine Streckung oder Verkürzung des Längsträgers 9 aus dem Spannungssignal U berechnen. Zusätzlich kann auf diese Weise bei einem Crashversucht der Zeitpunkt und der Ort einer Deformation festgestellt werden. Auch der laterale Druck auf einem Längsträger 9 ist somit messbar.In a further computation step can additionally via the evaluation 2 Corrections can be calculated at the first approximation of the 2D points. In this way, a torsion, a bend, a direction of a fold, a folding radius and a stretching or shortening of the longitudinal member can be 9 from the voltage signal U calculate. In addition, in this way, in a crash test, the time and location of a deformation can be determined. Also the lateral pressure on a side member 9 is thus measurable.

Selbstverständlich ist die hier vorgestellte Fahrzeugteil-Deformationserfassungseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren auch für nahezu jedes beliebige andere Fahrzeugteil anwendbar.Of course it is the presented vehicle part deformation detection device and the inventive method also for almost any other vehicle part applicable.

11: Biegesensor-ArrayBending sensor array
22: Auswerteeinrichtungevaluation
33: Klebefilmadhesive film
44: Piezoelementepiezo elements
55: Leiterbahnconductor path
66: 50-fach Verstärker50 fold amplifier
77: Steckverbindungconnector
88th: Rundkabelround cable
99: Längsträgerlongitudinal beams
1010: Pfeil in Fahrtrichtungarrow in the direction of travel
ΔU.DELTA.U: Spannungsdifferenzvoltage difference
UU: Spannungssignalevoltage signals
U₀ U ₀: Ausgangsspannungoutput voltage

Claims

Vehicle part sensor device for detecting a change in shape of a vehicle part ( 9 ) - a strain gauge ( 1 ), in particular with at least one piezoelectric element, for arrangement on the vehicle part ( 9 ), wherein a shape of the strain gauge ( 1 ) by the change in shape of the vehicle part ( 9 ) is changeable, - a voltage transmission device ( 8th ) for detecting a voltage signal (U) at the strain gauge ( 1 ) and for providing a corresponding voltage information and - an evaluation device ( 2 ) for proving the change in shape of the vehicle part ( 9 ) about the provided voltage information, characterized in that the change in shape for at least a portion of the vehicle part ( 9 ) in at least one spatial direction by the evaluation device ( 2 ) is determinable via the provided voltage information.

Vehicle part sensor device according to claim 1, wherein the evaluation device ( 2 ) an absolute shape of at least the portion of the vehicle part ( 9 ) during and / or after the change in shape can be determined.

Vehicle part sensor device according to claim 1 or 2, wherein by the evaluation device ( 2 ) a rate of change of shape for at least the partial area of the vehicle part ( 9 ) is determinable based on the provided voltage information at predetermined times.

Vehicle part sensor device according to one of claims 1 to 3, wherein the strain gauge ( 1 ) at least a first piezoelectric element ( 4 ) and a second piezo element ( 4 ) on a piezoelectric carrier device ( 3 ), in particular an adhesive film.

Measuring apparatus for evaluating a crash test on a vehicle and / or a vehicle part ( 9 ) comprising a vehicle part sensor device according to one of claims 1 to 4.

Method for detecting a change in shape of a vehicle part ( 9 ), in particular a longitudinal member through Arranging a strain gauge ( 1 ), in particular with at least one piezoelectric element, on the vehicle part ( 9 ), wherein a shape of the strain gauge ( 1 ) by the change in shape of the vehicle part ( 9 ), - detecting a voltage signal (U) at the strain gauge ( 1 ) and - detecting the change in shape on the vehicle part ( 9 ) based on the detected voltage signal (U), characterized by - determining the change in shape for at least a portion of the vehicle part ( 9 ) in at least one spatial direction via the provided voltage information.

Method according to claim 6, wherein an absolute shape of at least the partial area and / or a rate of change of shape for at least the partial area of the vehicle part ( 9 ) is determined based on the provided voltage signal (U) at predetermined times.

Method according to claim 6 or 7, wherein a torsion, an extension, a shortening, a bend, a fold, a folding direction and / or a folding radius for the strain gauge ( 1 ) and / or the vehicle part ( 9 ) is calculated on the basis of the provided voltage signal (U).

Method for evaluating a crash test with a predetermined force on a vehicle and / or a vehicle part ( 9 ) comprising a method according to any one of claims 6 to 8, wherein at least in a first approximation - a change in position of a first piezoelectric element ( 4 ) of the strain gauge ( 1 ) is determined perpendicular to the force effect via a voltage change (ΔU) calculated from the voltage signal (U) and - a change in position of the first piezoelectric element ( 4 ) parallel to the action of force over a predetermined distance between the first piezo element ( 4 ) and a second piezoelectric element ( 4 ) of the strain gauge ( 1 ) and the position change of the first piezoelectric element ( 4 ) is determined perpendicular to the force.