DE4237527A1

DE4237527A1 - Frame leak testing, esp. of motor vehicle body - involves generating sound inside body and detecting and evaluating sound outside body

Info

Publication number: DE4237527A1
Application number: DE19924237527
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Decker; Fritz Dr Rischbieter; Peter Corvin
Original assignee: CORVIN PETER 60486 FRANKFURT DE; Decker Hans-Joachim Dipl-Ing 65187 Wiesbaden De
Current assignee: CORVIN PETER 60486 FRANKFURT DE; Decker Hans-Joachim Dipl-Ing 65187 Wiesbaden De
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 1994-05-11

Abstract

The leakage testing method involves producing (4-6) a defined sound level inside the body at one or more frequencies and detecting (7,8) and evaluating the sound signals occurring outside the body, esp. close to the body. Sound signal frequencies are produced in a frequency range below the resonant frequency of the body. In the case of motor vehicle bodies with a few cubic meters internal vol., sound frequencies between 20 and 60 Hz, pref. 40 Hz, are produced. The sound signals detected can be sound press., sound intensity and/or speed of sound signals. Sound impedance values can be derived or detected. USE/ADVANTAGE - Esp. for checking for correct mfr. and window and door sealing in vehicle. Method enables rapid, reliable testing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen des korrek ten Einbaus sowie der Fertigungsqualität und Dichtwirkung von Rahmendichtungen an Fenstern oder Türen eines geschlos senen Raums.The invention relates to a method for checking the correct installation as well as the manufacturing quality and sealing effect of frame seals on windows or doors one closed room.

In der industriellen Fertigung dichter Rahmenverbindungen, z. B. bei Autotüren, Fensterrahmen usw. besteht die grund sätzliche Schwierigkeit der sofortigen Erkennung von Ferti gungsfehlern im Verbund Rahmen/Dichtung/Tür (Fenster oder Klappen). Über- oder Unterschreitung von inzwischen immer engeren Fertigungstoleranzen der jeweiligen Abmessungen der Rahmen, dort einzusetzender Dichtungen, Türen bzw. Fenster führen dazu, daß nach Einbau dieser Teile die zu erwartende Dichtwirkung gegen Feuchtigkeit, Nässe sowie bezüglich des Durchgangs von Luft, Gasen, insbesondere auch damit verbun denen Schadstoffen, nicht vorhanden ist. In the industrial production of tight frame connections, e.g. B. for car doors, window frames, etc. there is a reason additional difficulty of instant recognition of Ferti in the frame / seal / door (window or Valves). Always exceeded or fallen below tighter manufacturing tolerances of the respective dimensions of the Frame, seals, doors or windows to be used there cause that after installation of these parts the expected Sealing effect against moisture, wetness and with regard to the Passage of air, gases, in particular also combined with it which pollutants are not present.

Wegen bisher fehlender geeigneter Prüfeinrichtungen wird üblicherweise in Kauf genommen, daß diese Qualitätsmängel erst bei der Fahrzeugabnahme oder auch erst durch den Kunden bei Nutzung des Produkts festgestellt werden, wodurch stets ein erheb licher Kostenaufwand zur Behebung des Mangels anfällt.Because of so far lack of suitable test facilities is usually accepted that these quality defects only with the Vehicle acceptance or only by the customer when using it of the product can be determined, which always raises a The cost of remedying the defect is incurred.

Selbst wenn die Fertigungstoleranzen der starren Teile Rahmen, Fenster und Türen mit aufwendigen 3D-Meßeinrichtun gen überprüft werden, bleibt die Unsicherheit der flexiblen Dichtungen mit häufig komplizierter Form, die mit diesen Meßeinrichtungen nicht ohne weiteres überprüfbar sind und nur mit extrem hohen Aufwand vermessen werden können. Auch wenn gewährleistet wird, daß die Dichtungen stets einwand frei gefertigt sind, so können jedoch beim Einpassen der flexiblen Dichtungen in den Rahmen Fehler nicht ausge schlossen werden, die sich gegebenenfalls schlimmer auswir ken als nicht eingehaltene Fertigungstoleranzen.Even if the manufacturing tolerances of the rigid parts Frames, windows and doors with elaborate 3D measuring devices the uncertainty of the flexible Seals with often complicated shapes that match these Measuring devices are not easily checked and can only be measured with extremely high effort. Also if it is ensured that the seals are always faultless are made freely, but when fitting the flexible seals in the frame fail not failed be closed, which may have a worse effect ken as non-compliant manufacturing tolerances.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zuver lässiges, schnelles Verfahren zum Überprüfen des korrekten Einbaus sowie der Fertigungsqualität der Elemente des fertigen Verbunds Tür(Fenster)-Rahmen-Dichtung anzugeben, das mit einer technisch wenig aufwendigen Vorrichtung durchführbar ist, deren Schaffung auch Aufgabe der Erfin dung ist.The invention is therefore based on the object verver casual, quick procedure to check the correct one Installation as well as the manufacturing quality of the elements of the finished composite door (window) frame seal to specify that with a technically uncomplicated device is feasible, the creation of which is also the task of the inventor dung is.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 bzw. 10 gelöst, wobei die vorteilhaften Weiterbildungen in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind.This object is the subject of the claims 1 or 10 solved, the advantageous developments are marked in the subclaims.

Es wurde gefunden, daß Einbußen der realen Dichtheit des Systemverbunds infolge von Fertigungs- und Einbaufehlern auf technisch einfache und schnelle Weise akustisch ein wandfrei festgestellt und lokalisiert werden können. Abhän gig von dem Meß- und Bewertungsaufwand ist sogar eine Diag nose hinsichtlich der unterschiedlichen Ursachen für die festgestellten Undichtigkeiten bzw. Leckagen möglich.It has been found that the real tightness of the System group due to manufacturing and installation errors acoustically in a technically simple and fast manner can be found and localized without a wall. Depend even a diag is gig of the measurement and evaluation effort with regard to the different causes for the detected leaks or leaks possible.

Akustische Meßeinrichtungen werden in der Kraftfahrzeug technik z. B. bereits angewandt, um fahrbahnerregte Geräu sche auf Rollenprüfständen usw. zu simulieren und im Fahr zeuginnern durch Schallaufnehmer die entstehenden Geräusche aufzunehmen und ihre Ursache festzustellen. Es wurde jedoch bisher nicht erkannt, daß ein akustisches Verfahren zum einfachen Überprüfen der eingebauten Rahmendichtungen ein setzbar ist. Acoustic measuring devices are used in the motor vehicle technology z. B. already applied to lane-excited noise simulation on roller test benches etc. and in driving the sound generated by sound sensors record and determine their cause. However, it was So far not recognized that an acoustic method for simply check the built-in frame seals is settable.

Erfindungsgemäß wird vorzugsweise mittels einem oder mehre rer Lautsprecher im Rauminnern ein vorbestimmter Schallpe gel erzeugt und die außerhalb des Raums auftretenden Schallsignale werden vorzugsweise mittels eines oder mehre rer Mikrofone aufgenommen. Die Mikrofone können prinzipiell ortsfest sein. So ist eine feste Anordnung von Mikrofonen möglich, die z. B. bei Plazierung eines Fahrzeugs mit dem Schallgeber in seinem Innern an vorbestimmter Prüfposition außerhalb des Fahrzeugs im Bereich der Rahmen im Nahfeld und wahlweise auch im Fernfeld den Schalldruck aufnehmen. Bei unzureichendem Systemverbund ergeben sich dann beim Vergleich mit dem Signalmuster eines einwandfreien Verbun des Schwachstellen des Verbundes, die in Abhängigkeit der Anzahl der Schallaufnehmer lokalisierbar sind. Es kann auch mit einem einzigen oder mehreren Schallaufnehmern gearbei tet werden, die beispielsweise mit Hilfe eines Roboters entlang der Rahmen bewegt werden, wobei mittels einer rech nergesteuerten Speichereinrichtung Schwachstellen ortsab hängig angezeigt und für ein Diagnoseprotokoll ausgewertet und gespeichert werden.According to the invention, one or more are preferably used rer speaker inside the room a predetermined sound gel generated and those occurring outside the room Sound signals are preferably generated by means of one or more rer microphones recorded. The microphones can in principle be stationary. So is a fixed arrangement of microphones possible, the z. B. when placing a vehicle with the Sounder in its interior at a predetermined test position outside the vehicle in the area of the frame in the near field and optionally also record the sound pressure in the far field. If the system is inadequate, the result is Comparison with the signal pattern of a perfect network the weaknesses of the network, which depend on the Number of sound recorders can be localized. It can also work with a single or multiple sound pickups be tet, for example with the help of a robot are moved along the frame, using a rech controlled storage device vulnerabilities locally displayed and evaluated for a diagnostic protocol and saved.

Der Rechner kann dann auch Umgebungsstörgeräusche bei der Aufbereitung der aufgenommenen Signale berücksichtigen, wobei neben vorab gemessenen gespeicherten Werten auch die z. B. im Fernfeld mit den Nutzsignalen gemessenen Signale herangezogen werden, um aktuell auftretende Störsignale bei der Signalverarbeitung mit einzubeziehen. So ist es mög lich, in einer Fertigungsstraße ohne weitere Schallisolie rungsmaßnahmen zu messen.The computer can then also with ambient noise Take into account the processing of the recorded signals, where, in addition to the previously measured stored values, the e.g. B. signals measured in the far field with the useful signals can be used to reduce interference signals currently occurring signal processing. So it is possible Lich, in a production line without further sound insulation measures.

Ein Frequenzanalysator kann dazu verwendet werden, die jeweils festgestellten Amplitudendifferenzen in Abhängig keit von der Frequenz auszuwerten, um so auf Fehler zu schließen, die sich bei bestimmten Frequenzen besonders bemerkbar machen. A frequency analyzer can be used each determined amplitude differences in dependent frequency of the frequency, so that errors can be identified close that particular at certain frequencies to make noticable.

Ein wichtiger Anwendungsfall der Erfindung besteht in der berührungslosen automatisierten Messung während des Ferti gungsflusses beim Zusammenbau der Teile einer Automobilka rosserie, so daß ohne zusätzlichen Personalaufwand eine Qualitätsprüfung der Rahmendichtung möglich ist und Fehler diagnostiziert und sofort behoben werden können.An important application of the invention is in non-contact automated measurement during ferti flow when assembling the parts of an automobile crate body, so that without additional personnel Quality inspection of the frame seal is possible and errors diagnosed and corrected immediately.

Vorzugsweise wird bei Frequenzen unterhalb der ersten Hohl raumresonanz des geschlossenen Raums beschallt, wobei sich im Fall von Fahrzeugkarosserien mit üblicherweise 3 bis 5 m³ Innenraumvolumen ein Frequenzbereich von etwa 20 bis 60 Hz als günstig erwies. Signifikante Ergebnisse wurden vor allem im tieferen Frequenzbereich und insbesondere auch um 40 Hz erzielt.It is preferably sonicated at frequencies below the first cavity resonance of the closed space, a frequency range of approximately 20 to 60 Hz having proven to be favorable in the case of vehicle bodies with usually 3 to 5 m ³ interior volume. Significant results were achieved above all in the lower frequency range and in particular around 40 Hz.

Die Messung und Bestimmung des Schallpegels ist einfach und in üblicher Weise mittels Mikrofon(en) oder anderen Senso ren, nachgeschalteten Verstärkern, Gleichrichtern und Anzeigeteil sowie Filtereinrichtungen möglich. Bei vorgege benen Schalldruckpegeln um 100 dB ergeben sich im Bereich von beispielsweise etwa 6 bis 10 dB liegende gut nachweis bare Schalldruckpegeländerungen bei Fehlern in der Rahmen dichtung.The measurement and determination of the sound level is simple and in the usual way using a microphone (s) or other Senso downstream amplifiers, rectifiers and Display part and filter devices possible. At vorege sound pressure levels around 100 dB result in the range from about 6 to 10 dB, for example, good evidence noticeable changes in sound pressure level in the event of defects in the frame poetry.

Zusätzlich oder alternativ kann auch die Schallschnelle oder Schallintensität gemessen werden, um zu noch signifi kanteren Werten für eine weitergehende Diagnose durch Ver gleich mit gespeicherten Fehlermustern zu kommen. Darüber hinaus kann insbesondere die lokale Schallimpedanz gemessen oder z. B. aus Schalldruck und Schallschnelle bestimmt und für die Beurteilung herangezogen werden. Schließlich sind auch z. B. schalloptische Verfahren einsetzbar, um das Schallfeld außerhalb des abgeschlossenen Raums zu erfassen. Als Meßeinrichtungen für die Schallschnelle sind Gradien tenmikrofone oder z. B. Dünnfilmanemometer und für die Schallimpedanz kombinierte Druck- und Schnelleempfänger (Anemometer) einsetzbar. Die Schallintensität kann mittels Intensitätssonden bzw. Mehrfachmikrofonanordnungen bestimmt werden.In addition or alternatively, the sound velocity can also or sound intensity can be measured to still be signifi canter values for further diagnosis by ver to come with saved error patterns. About it In addition, the local sound impedance can be measured in particular or z. B. determined from sound pressure and sound velocity and be used for the assessment. Finally are also z. B. sound-optical methods can be used to Detect sound field outside the closed room. Gradians are the measuring devices for the sound velocity ten microphones or z. B. thin film anemometer and for Sound impedance combined pressure and fast receivers (Anemometer) can be used. The sound intensity can be adjusted using Intensity probes or multiple microphone arrangements determined become.

Vorzugsweise wird während der Prüfung der Schalldruckpegel innerhalb des abgeschlossenen Raums konstant gehalten. Alternativ ist es jedoch auch möglich, definierte Schall druck- und Frequenzänderungen vorzugeben, um anhand der jeweils auftretenden Schallschnelle-, Schalldruck-, Schall impedanz- und/oder Schallintensitätswerte differenziertere Vergleichswerte zu gewinnen.The sound pressure level is preferred during the test kept constant within the enclosed space. Alternatively, it is also possible to use defined sound to specify pressure and frequency changes in order to use the each occurring sound velocity, sound pressure, sound impedance and / or sound intensity values more differentiated To gain comparative values.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, näher erläutert.In the following the invention with reference to the figure, the one Embodiment of the device according to the invention shows, explained in more detail.

Dort ist die Karosserie eines Personenkraftwagens skiz ziert. Der Einfachheit halber ist nur ein Türrahmen 1 mit einer üblichen elastischen Gummidichtung 2 und der entspre chenden Seitentür 3 skizziert. Das erfindungsgemäße Prinzip gilt gleichermaßen für mit Rahmendichtung versehene Fen ster, Heckklappen usw . . Auch sind prinzipiell beliebige andere geschlossene Räume mit Fenstern oder Türen in Bezug auf ihre Rahmendichtungen erfindungsgemäß überprüfbar. Beispiels hierfür sind Kühl- oder Gefrierschränke, Klima kammern und dergleichen, Schleusen, Druckkammern, explosi onsgeschützte Behälter, Spezialcontainer für Meßeinrichtun gen.The body of a passenger car is sketched there. For the sake of simplicity, only a door frame 1 with a customary elastic rubber seal 2 and the corresponding side door 3 is outlined. The principle according to the invention applies equally to windows provided with frame seals, tailgates, etc. . In principle, any other closed rooms with windows or doors can also be checked according to the invention with regard to their frame seals. Examples include refrigerators or freezers, air-conditioning chambers and the like, locks, pressure chambers, explosion-proof containers, special containers for measuring devices.

Ein als Schalldruck-Wechselquelle (-erreger) ausgebildeter Lautsprecher 4 ist im hinteren Bodenbereich des Fahrzeugs angeordnet und über aus der Karosserie beliebig herausge führte (z. B. einfach durch den Schließspalt der Kofferraum klappe) dünne Kabel mit einem durch 5 angedeuteten Ansteu ergerät mit Netz- und Leistungsteilfunktion verbunden, das wiederum an eine Oszillator/Frequenzstellereinheit 6 ange schlossen ist. Alternativ ist zur Vermeidung der Kabel führungen auch die Erzeugung eines Schallfeldes mittels einer batteriebetriebenen Oszillator-Lautsprechereinheit möglich. Diese Maßnahme faßt die Komponenten 4, 5 und 6 zusammen. Ein Mikrofon 7 zur Nah- und Fernfeldmessung ist in der angedeuteten Weise manuell oder mittels nicht darge stellter ansteuerbarer Bewegungseinrichtungen entlang des Rahmens 1 bewegbar. Ein Frequenzanalysator 8 verarbeitet die vom Mikrofon 7 aufgenommenen Schalldrucksignale. Das System kann mit beliebiger Hard- und Software zur Automati sierung des Prüfverfahrens ausgestattet werden. Da Automa tisierungen Standard in der Überprüfung von Fahrzeugen im Fertigungsfluß sind, wird auf weitere Erläuterungen ver zichtet. Es können im übrigen vorhandene Rechnereinrichtun gen benutzt und mit der entsprechenden Software ausgestat tet werden.A loudspeaker 4 designed as a sound pressure alternation source (exciter) is arranged in the rear floor area of the vehicle and is led out of the body as desired (e.g. simply through the closing gap in the trunk flap) with a thin cable with a control device indicated by 5 Mains and power section function connected, which in turn is connected to an oscillator / frequency control unit 6 . Alternatively, the generation of a sound field by means of a battery-operated oscillator loudspeaker unit is also possible to avoid the cable guides. This measure summarizes components 4 , 5 and 6 . A microphone 7 for near and far field measurement can be moved along the frame 1 manually or by means of controllable movement devices (not shown) in the manner indicated. A frequency analyzer 8 processes the sound pressure signals picked up by the microphone 7 . The system can be equipped with any hardware and software to automate the test procedure. Since automations are standard in the inspection of vehicles in the production flow, no further explanations are given. In addition, existing computer equipment can be used and equipped with the appropriate software.

Zwischen etwa 20 und 40 Hz konnten mit dieser einfachen Vorrichtung bei den verschiedensten simulierten Fehlern im Rahmen/Dichtung/Tür-Verbund jeweils deutliche Schalldruck pegelunterschiede gemessen und lokalisiert werden. So wur den z. B. unterschiedlichste Fehlstellen am Dichtgummi er zeugt (Verdrehungen, Überklebungen, Ablösungen). Der gün stigste Frequenzbereich für das getestete Fahrzeug lag um etwa 40 Hz. Es wurde mit einem konstanten Innenschalldruck pegel von etwa 100 dB gearbeitet. Je nachdem, von welcher Art und wie gravierend die Fehler waren, traten Druckpege länderungen zwischen etwa 3 und 10 dB auf. Die Simulations fehlerstellen konnten stets einwandfrei lokalisiert werden.Between about 20 and 40 Hz this could be simple Device for various simulated errors in the Frame / seal / door composite each clear sound pressure level differences are measured and localized. So was the z. B. He has various defects on the sealing rubber creates (twists, overlays, detachments). The green The highest frequency range for the tested vehicle was around about 40 Hz. It was using a constant interior sound pressure level of around 100 dB. Depending on which one The nature and severity of the errors resulted in pressure levels changes between about 3 and 10 dB. The simulations defects could always be localized perfectly.

Claims

1. Procedure for checking the correct installation and the Manufacturing quality and sealing effect of frame seals Windows or doors of a closed room, in particular a vehicle body, by generating a predetermined one sound level within the room at one or more frequencies and recording and evaluating from outside the Space, especially in the area of the frame Sound signals.

2. The method according to claim 1, characterized, that sound signal frequencies in a below the first Cavity resonance frequency of the room lying frequencybe be generated richly.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that in the case of vehicle bodies with a few cubic meters Interior volume sound frequencies between 20 and 60 Hz, preferably around 40 Hz.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that as the sound signals sound pressure signals, sound inks rapidity and / or sound signals are recorded and optionally determined sound impedance values or metrological niche are captured.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the recorded signals with reference signals one wall-free frame / seal composite as well as known Error signals considering background ge noise can be compared.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that at least one sound signal transducer along the Frame seals is moved and continuously the Schallsi signals depending on the position of the sound signal be registered.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that occurring sound signals to distinguish between the various manufacturing and installation errors in dependency frequency and the detected signal amplitudes or the corresponding level values.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the results of the evaluation in the form of a diagnostic pro tokolls are issued and / or one in the course of Signal acquisition and evaluation of detected errors is displayed immediately.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the signal acquisition and evaluation computer controlled and automated after installing the seals and additionally optionally carried out at certain intervals thereafter become.

10. An apparatus for performing the method according to any one of the preceding claims, characterized by at least one in the room to be assigned to the sounder ( 4 ) and at least one Schallsi signal receiver ( 7 ) which is arranged outside the room and can optionally be brought into the frame areas ( 1 ) and is connected to a signal processing and evaluation unit ( 8 ).

11. The device according to claim 10, characterized in that the sound generator (s) are loudspeakers ( 7 ) and the sound signal pickups consist of microphones, anemometers and / or probes for measuring sound impedance, speed and intensity.

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the signal processing and evaluation unit has a signal storage device with a computer for storing and comparing measured and reference values and optionally a frequency analyzer ( 8 ).

13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that it comprises an automatically controlled movement device with which the sound signal transducer (s) ( 7 ) is or are moved along the frame ( 1 ).