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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Schließkraftmessung eines Fahrzeugflügelelements gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Ein derartiges Verfahren zur Schließkraftmessung eines Fahrzeugflügelelements ist bereits aus der
DE 10 2016 013 489 A1 bekannt. Hierbei wird wenigstens eine Kraft gemessen, welche bei einem Schließvorgang eines Fahrzeugflügelelements eines Fahrzeugs auftritt. Dieses Fahrzeugflügelelement ist in einer Offenstellung und in einer Schließstellung relativ zu einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs anordenbar. Zur Schließkraftmessung wird mittels einer Kraft-Weg-Messeinrichtung eine zwischen dem Fahrzeugflügelelement und der Fahrzeugkarosserie auftretende Kraft erfasst. Die bei dem Schließvorgang auftretende Kraft kann mittels wenigstens eines Piezosensors als der Kraft-Weg-Messeinrichtung erfasst werden. Mittels des Piezosensors kann zumindest eine Änderung der Kraft erfasst werden, wobei die Änderung der Kraft auftritt, wenn im Rahmen des Schließvorgangs ein Schloss zum Verriegeln des Fahrzeugflügelelements einrastet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein System zur Schließkraftmessung eines Fahrzeugflügelelements zu schaffen, mittels welchem besonders schnell und besonders präzise eine Schließkraft des Fahrzeugflügelelements erfassbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie ein System zur Schließkraftmessung eines Fahrzeugflügelelements mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.
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Um ein Verfahren zur Schließkraftmessung eines Fahrzeugflügelelements der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders schnelle und besonders präzise Schließkraftmessung des Fahrzeugflügelelements möglich ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels eines Beschleunigungssensors ein erster Mess-Schließzeitpunkt, welcher einen Wechsel des Fahrzeugflügelelements von der Offenstellung in die Schließstellung charakterisiert, anhand von Schwingungen des Fahrzeugflügelelements erfasst wird. Dabei kann es sich bei dem Beschleunigungssensor um einen sogenannten Körperschallsensor handeln, mittels welchem Eigenschwingungen des Fahrzeugflügelelements erfassbar sind. Über diese Eigenschwingungen des Fahrzeugflügelelements und insbesondere über eine Änderung der Eigenschwingungen kann ein Schließvorgang des Fahrzeugflügelelements und somit der Wechsel von der Offenstellung in die Schließstellung als erster Mess-Schließzeitpunkt erfasst werden. Es ist des Weiteren erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels eines Mikrofons ein zweiter Mess-Schließzeitpunkt, welcher den Wechsel des Fahrzeugflügelelements von der Offenstellung in die Schließstellung charakterisiert, anhand von Schallwellen erfasst wird. Das bedeutet, dass mittels des Mikrofons die Schallwellen erfasst werden und anhand der Schallwellen der zweite Mess-Schließzeitpunkt, welcher den Schließvorgang des Fahrzeugflügelelements charakterisiert, ermittelt wird. Anschließend wird der erste Mess-Schließzeitpunkt mit dem zweiten Mess-Schließzeitpunkt verglichen und ein Ist-Schließzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Vergleich ermittelt. Mit anderen Worten wird mittels des ersten Beschleunigungssensors der erste Mess-Schließzeitpunkt ermittelt und mittels des Mikrofons der zweite Mess-Schließzeitpunkt ermittelt, wobei durch den Vergleich des ersten Mess-Schließzeitpunkts mit dem zweiten Mess-Schließzeitpunkt der Ist-Schließzeitpunkt des Fahrzeugflügelelements ermittelt wird. Der Ist-Schließzeitpunkt entspricht einem realen Schließzeitpunkt des Fahrzeugflügelelements. Folglich werden mittels des Beschleunigungssensors und des Mikrofons parallel Messungen des Schließzeitpunkts durchgeführt, um den Ist-Schließzeitpunkt im Rahmen des Vergleichs besonders präzise ermitteln zu können. Anschließend wird die mittels der Kraft-Weg-Messeinrichtung ermittelte Kraft in Abhängigkeit von dem Ist-Schließzeitpunkt zur Ermittlung der Schließkraft des Fahrzeugflügelelements bewertet. Durch eine zeitliche Überlagerung mehrerer mittels der Kraft-Weg-Messeinrichtung erfasster Kräfte mit dem im Rahmen des Vergleichs ermittelten Ist-Schließzeitpunkt kann die Schließkraft als zum Ist-Schließzeitpunkt erfasste Kraft ermittelt werden. Die besonders präzise Ermittlung des Ist-Schließzeitpunkts mittels des Vergleichs des ersten Schließzeitpunkts mit dem zweiten Mess-Schließzeitpunkt ermöglicht eine besonders präzise Erfassung der Kraft zwischen dem Fahrzeugflügelelement und der Fahrzeugkarosserie zu dem Ist-Schließzeitpunkt. Hierdurch kann die Schließkraft des Fahrzeugflügelelements besonders präzise ermittelt werden. Da bei dem Verfahren eine wirklich zum Schließen des Fahrzeugflügelelements nötige Schließkraft mittels der Kraft-Weg-Messeinrichtung und somit eine Energie erfasst wird, ist lediglich ein Messablauf notwendig. Das bedeutet, dass eine Referenzmessung nicht notwendig ist. Darüber hinaus fließen bei der quasistatischen Messung dynamische Energieanteile nicht in die Messung ein, sodass es möglich ist, die Schließkraft zu ermitteln, obwohl Türen und/oder Fenster des das Fahrzeugflügelelement aufweisenden Fahrzeugs geöffnet sein können. Somit kann die Schließkraftmessung besonders schnell ausgeführt werden.
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Zur Schließkraftmessung ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem ein Piezosensor an dem Fahrzeugflügelelement angebracht wird, welcher eine für ein Verschwenken des Fahrzeugflügelelements zur Erreichung eines Schließzustands erforderliche Kraft sowie den Weg erfasst, der einen Überhub zum Zeitpunkt einer Einrastung des Fahrzeugflügelelements in einer Schlosspfanne bildet. Zu diesem Zeitpunkt tritt eine Kraftänderung ein, die das Erreichen des Schließzustands des Fahrzeugflügelelements kennzeichnet. Der Piezosensor stellt entsprechende Signale für eine Messeinrichtung bereit, mittels welcher über eine physikalische Kraft-Weg-Beziehung die erfasste Schließenergie bestimmt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass mit geringem Aufwand eine zuverlässige Ermittlung der Schließkraft ermöglicht wird. Hierbei kann der als Körperschallsensor ausgebildete Beschleunigungssensor an einer vordefinierten Stelle des Fahrzeugflügelelements lösbar angebracht werden. Der Körperschallsensor kann wiederum mit einer auf einer Fourier-Frequenzanalyse basierenden Messeinrichtung verbunden sein, mittels welcher die Schließkraft durch Auswertung von Amplituden der Schwingung des Fahrzeugflügelelements in einem einem Moment des Erreichens der Schließstellung zugeordneten Frequenzbereich ermittelbar ist. Der Körperschallsensor ist ein Schwingungsaufnehmer und kann als Schwingbeschleunigungsaufnehmer, als Schwinggeschwindigkeitsaufnehmer oder als Schwingwegaufnehmer ausgebildet sein. Die Anbringung des Körperschallsensors kann an einer Masterstelle des Fahrzeugflügelelements erfolgen, um somit eine Vergleichbarkeit mit einer an einer gleichen Stelle eines gleich ausgebildeten Fahrzeugflügelelements erfolgten Referenzmessung zu erhalten, welche einer Sollschließkraft zuordenbar ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System zur Schließkraftmessung eines Fahrzeugflügelelements, welches in einer Offenstellung und in einer Schließstellung relativ zu einer Fahrzeugkarosserie anordenbar ist. Das System umfasst eine Kraft-Weg-Messeinrichtung, mittels welcher eine zwischen dem Fahrzeugflügelelement und der Fahrzeugkarosserie auftretende Kraft erfassbar ist. Um eine möglichst schnelle und präzise Ermittlung einer Schließkraft des Fahrzeugflügelelements zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß ein Beschleunigungssensor vorgesehen, mittels welchem ein erster Mess-Schließzeitpunkt, welcher einen Wechsel des Fahrzeugflügelelements von der Offenstellung in die Schließstellung charakterisiert, anhand von Schwingungen des Fahrzeugflügelelements erfassbar ist. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein Mikrofon vorgesehen, mittels welchem ein zweiter Mess-Schließzeitpunkt, welcher einen Wechsel des Fahrzeugflügelelements von der Offenstellung in die Schließstellung charakterisiert, anhand von Schallwellen erfassbar ist. Überdies ist erfindungsgemäß eine Recheneinrichtung vorgesehen, mittels welcher der erste Mess-Schließzeitpunkt mit dem zweiten Mess-Schließzeitpunkt vergleichbar ist und ein Ist-Schließzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Vergleich ermittelbar ist, und mittels welcher die erfasste Kraft in Abhängigkeit von dem Ist-Schließzeitpunkt zum Ermitteln der Schließkraft des Fahrzeugflügelelements bewertbar ist.
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Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile des erfindungsgemäßen Systems anzusehen. Aus diesem Grund sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems hier nicht noch einmal ausgeführt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugflügelelement, welches in einer Offenstellung und in einer Schließstellung relativ zu einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs anordenbar ist, wobei an dem Fahrzeug ein System zur Schließkraftmessung des Fahrzeugflügelelements angeordnet ist.
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Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Fahrzeug 10 sowie mehrere Fahrzeugflügelelemente 12 des Fahrzeugs 10. Bei dem jeweiligen Fahrzeugflügelelement 12 kann es sich um eine Fahrzeugtür 14, um eine Heckklappe 16 oder um eine Motorhaube 18 handeln. Jedes dieser Fahrzeugflügelelemente 12 ist jeweils in einer Offenstellung und in einer Schließstellung relativ zu einer Fahrzeugkarosserie 20 des Fahrzeugs 10 anordenbar. Beim Bewegen des jeweiligen Fahrzeugflügelelements 12 in dessen Schließstellung tritt eine Schließkraft auf. Diese Schließkraft ist mittels eines Systems 22 zur Schließkraftmessung des jeweiligen Fahrzeugflügelelements 12 unter Durchführung eines Verfahrens zur Schließkraftmessung erfassbar. Hierbei kann mittels des Systems 22 sowohl die Schließkraft der Fahrzeugtür 14 als auch der Heckklappe 16 als auch der Motorhaube 18 ermittelt werden. Im Folgenden sollen das System 22 sowie das Verfahren zur Schließkraftmessung des jeweiligen Fahrzeugflügelelements 12 anhand einer Schließkraftmessung der Fahrzeugtür 14 erläutert werden.
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Das System 22 umfasst eine Kraft-Weg-Messeinrichtung 24, welche vorliegend als Piezosensor ausgebildet ist, mittels welcher eine zwischen der Fahrzeugkarosserie 20 und dem Fahrzeugflügelelement 12, vorliegend der Fahrzeugtür 14, auftretende Kraft erfassbar ist. Das System 22 umfasst des Weiteren einen Beschleunigungssensor 26, welcher vorliegend als Körperschallsensor ausgebildet ist. Der Beschleunigungssensor 26 umfasst vorliegend ein Piezoelement. Mittels des Beschleunigungssensors 26 ist ein erster Mess-Schließzeitpunkt, welcher einen Wechsel des Fahrzeugflügelelements 12 von der Offenstellung in die Schließstellung charakterisiert, anhand von Schwingungen des Fahrzeugflügelelements 12 erfassbar. Des Weiteren umfasst das System 22 ein Mikrofon 28, mittels welchem ein zweiter Mess-Schließzeitpunkt, welcher ebenfalls einen gemessenen Wechsel des Fahrzeugflügelelements 12 von der Offenstellung in die Schließstellung charakterisiert, anhand von Schallwellen erfassbar ist. Das Mikrofon 28 ist vorliegend als Piezomikrofon ausgebildet und die Kraft-Weg-Messeinrichtung 24 umfasst vorliegend einen Piezosensor. Das System 22 umfasst überdies eine Recheneinrichtung 30, mittels welcher der erste Mess-Schließzeitpunkt mit dem zweiten Mess-Schließzeitpunkt vergleichbar ist und ein Ist-Schließzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Vergleich ermittelbar ist. Darüber hinaus ist mittels der Recheneinrichtung 30 die erfasste Kraft in Abhängigkeit von dem Ist-Schließzeitpunkt zur Ermittlung der Schließkraft des Fahrzeugflügelelements 12 bewertbar.
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Um die Schließkraft der Fahrzeugtür 14 zu ermitteln, werden zumindest die Kraft-Weg-Messeinrichtung 24, der Beschleunigungssensor 26 sowie das Mikrofon 28 mit dem Fahrzeug 10 verbunden. Hierbei können der Beschleunigungssensor 26, das Mikrofon 28 und die Kraft-Weg-Messeinrichtung 24 jeweils an einer vorbestimmten Stelle des Fahrzeugflügelelements 12, insbesondere der Fahrzeugtür 14 und/oder der Fahrzeugkarosserie 20 angeordnet werden.
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Mittels der Kraft-Weg-Messeinrichtung 24 wird die zwischen der Fahrzeugtür 14 und der Fahrzeugkarosserie 20 auftretende Kraft erfasst. Des Weiteren kann mittels der Kraft-Weg-Messeinrichtung 24 eine Relativbewegung zwischen der Fahrzeugtür 14 und der Fahrzeugkarosserie 20 zur Bestimmung eines Überhubs erfasst werden. Mittels des Beschleunigungssensors 26 werden zur Ermittlung des ersten Schließzeitpunkts Schwingungen der Fahrzeugtür 14 erfasst, wobei der erste Mess-Schließzeitpunkt anhand einer Schwingungsänderung der Fahrzeugtür 14 infolge des Erreichens der Schließstellung ermittelt wird. Mittels des Mikrofons 28 werden Schallwellen erfasst, anhand welcher insbesondere über charakteristische Änderungen der Schallwellen das Erreichen der Schließstellung der Fahrzeugtür 14 und der damit zusammenhängende zweite Mess-Schließzeitpunkt ermittelt werden. Die jeweiligen Mess-Schließzeitpunkte werden von dem Beschleunigungssensor 26 und dem Mikrofon 28 für die Recheneinrichtung 30 bereitgestellt. Die Recheneinrichtung 30 führt den Vergleich des ersten Mess-Schließzeitpunkts mit dem zweiten Mess-Schließzeitpunkt durch und ermittelt in Abhängigkeit von dem Vergleich den Ist-Schließzeitpunkt. Des Weiteren kann die Recheneinrichtung 30 die mittels der Kraft-Weg-Messeinrichtung 24 ermittelte, zwischen der Fahrzeugtür 14 und der Fahrzeugkarosserie 20 auftretende Kraft empfangen und diese in Abhängigkeit von dem Ist-Schließzeitpunkt zur Ermittlung der Schließkraft der Fahrzeugtür 14 bewerten.
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Das Verfahren zur Schließkraftmessung der Heckklappe 16 sowie der Motorhaube 18 erfolgt analog dem Verfahren zur Schließkraftmessung der Fahrzeugtür 14.
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Dem Verfahren sowie dem System 22 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bisher nicht möglich ist, Türschließkräfte quasistatisch zu messen ohne ein zweites Bezugssystem. Das bedeutet, es werden immer mehrere Komponenten benötigt, um eine Referenz zu schaffen, wann die Tür geschlossen ist. Mittels des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, die Türschließkraft lediglich mit einem Element, vorliegend dem System 22 und dem Fahrzeugflügelelement 12, ohne vorherige Referenzmessung zu ermitteln. Nachteilig an bisherigen Messsystemen zur Schließkraftmessung ist, dass immer mehrere Wiederholungen nötig sind, um einen Wert zu messen. Diese Messsysteme dienen kurzzyklisch nur zum Prüfen. Darüber hinaus dürfen bei diesen Messsystemen keine Türen oder Fenster et cetera geöffnet sein, da ein Kabineninnendruck einen maßgeblichen Anteil einer mittels des Messsystems gemessenen Energie darstellt.
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Bei dem System 22 wird die Schließkraft zumindest durch einen Kraftsensor, wie vorliegend die Kraft-Weg-Messeinrichtung 24, und eine Körperschallmessung mittels des Beschleunigungssensors 26 bestimmt. Das Mikrofon 28 erkennt mittels schneller Fourier-Transformationanalyse (FFT) ein Erreichen der Schließstellung des jeweiligen Fahrzeugflügelelements 12. Hierbei kann ein Schließen eines Schlosses des jeweiligen Fahrzeugflügelelements 12 erkannt werden. In diesem Moment wird die anliegende Kraft ermittelt. Da das System 22 die wirkliche zum Schließen des Fahrzeugflügelelements 12 benötigte Kraft und damit Energie misst, ist nur ein Messablauf notwendig. Da bei dieser quasistatischen Messung dynamische Energieanteile nicht in die Messung einfließen, ist es darüber hinaus möglich zu messen, obwohl Türen und/oder Fenster geöffnet sind.
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Ein Messablauf kann wie folgt aussehen: Als erstes wird eine zu vermessende Fahrzeugtür 14 ausgewählt. Anschließend wird das vorliegend als Handgerät ausgebildete System 22 an der Fahrzeugtür 14 angesetzt und bestätigt. Darauffolgend wird die Fahrzeugtür 14 in weniger als fünf Sekunden geschlossen. Durch Körperschallmessung mittels des Beschleunigungssensors 26 erfolgt eine Erkennung eines Latchpoints, welcher ein Einrasten einer Schlossfalle der Fahrzeugtür 14 charakterisiert. Infolgedessen wird auf einer Anzeige des Handgeräts ein maximaler Wert für die Schließkraft insbesondere auf einem Display angezeigt. Darüber hinaus kann ein als LED ausgebildetes Leuchtelement des Handgeräts rot aufleuchten, falls die erfasste Schließkraft außerhalb eines definierten Bereichs liegt und somit die ermittelte Schließkraft als nicht in Ordnung eingestuft wird, oder grün aufleuchten, falls die Schließkraft innerhalb des Bereichs liegt und somit die ermittelte Schließkraft als in Ordnung eingestuft wird.
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Ein alternativer Messablauf kann folgendermaßen ablaufen: Die Fahrzeugtür 14 wird in eine Vorraste gebracht. Anschließend wird das System 22 an der Fahrzeugtür 14 angesetzt. Darauffolgend wird die Fahrzeugtür 14 mit dem System 22 zusammen zugedrückt und somit in der Schließstellung angeordnet. Das System 22 erkennt den Latchpoint. Ist die erfasste Schließkraft der Fahrzeugtür 14 in Ordnung, das bedeutet, innerhalb des definierten Bereichs, so kann die grüne LED des Systems 22 aufleuchten. Wird die erfasste Schließkraft der Fahrzeugtür 14 als nicht in Ordnung und somit als außerhalb des definierten Bereichs liegend eingestuft, so kann die rote LED des Systems 22 aufleuchten. Hierdurch kann ein Nutzer des Systems 22 besonders vorteilhaft über die Bewertung der ermittelten Schließkraft der Fahrzeugtür 14 informiert werden. Mittels des Systems 22 sowie des Verfahrens zur Schließkraftmessung des jeweiligen Fahrzeugflügelelements 12 ist eine Türschließkraftmessung wirtschaftlich bandbegleitend realisierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016013489 A1 [0002]
