DE102012000603A1

DE102012000603A1 - Verfahren zum Delektieren einer möglichen Beschädigung eines Kraftwagenbauteils

Info

Publication number: DE102012000603A1
Application number: DE201210000603
Authority: DE
Inventors: Bernd Liedtke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-01-14
Filing date: 2012-01-14
Publication date: 2012-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer möglichen Beschädigung eines Kraftwagenbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, mit den Schritten: a) Messen eines Lastkollektivs, welchem das Kraftwagenbauteil unterworfen ist, mittels zumindest eines Sensors des Kraftwagens, b) Auswerten des Lastkollektivs gemäß wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums, c) bei Erfülltsein des wenigstens einen vorgegebenen Kriteriums: Erzeugen einer Schadenswarnung betreffend das Kraftwagenbauteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer möglichen Beschädigung eines Kraftwagenbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff.
Im Zuge moderner Leichtbaubestrebungen werden zunehmend Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen, beispielsweise glas- oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen, im Kraftwagenbau eingesetzt. Zunehmend finden derartige Werkstoffe auch Anwendung für strukturell bedeutsame, tragende Bauteile von Kraftwagen.
Im Unterschied zu den üblicherweise verwendeten duktilen metallischen Werkstoffen ist die Schadensbefundung bei derartigen Bauteilen nachteiligerweise problematisch. Metallische Bauteile zeigen bei Beschädigung erkennbare Verformungen, während Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen aufgrund ihrer spröden Versagenscharakteristik nicht zwingend sichtbare Verformungen oder Beschädigungen aufweisen. Insbesondere für derartige Werkstoffe spezifische Beschädigungen, wie Delaminationen, Zwischenfaserbrüche innenliegender Lagen oder dergleichen, sind oftmals auch für den Fachmann nicht unmittelbar erkennbar. Dies gilt insbesondere bei Karosseriebauteilen, die evtl. noch durch Lackschichten maskiert sind. Aus diesem Grund sind technisch und zeitlich aufwändige Prüfverfahren, wie beispielsweise Ultraschall- oder Röntgendiagnostik sowie diverse Tomographieverfahren zur Diagnose derartiger Schäden notwendig, jedoch in der Regel in üblichen Kraftfahrzeugwerkstätten nicht verfügbar.
Dies ist insbesondere problematisch, da auch vom Fahrer als Bagatellen empfundene Schadensereignisse, wie beispielsweise kleinere Parkrempler bei Fahrzeugen mit Anhängerkupplung oder ein Aufsetzen des Fahrzeugbodens auf einem Hindernis, bereits Schäden in der Fahrzeugstruktur bedingen können, die bei einer optischen Inspektion unerkannt bleiben. Derartige Vorschädigungen können unter Umständen zu einem späteren, plötzlichen und katastrophalen Versagen der Gesamtstruktur führen oder die Dauerfestigkeit des Kraftwagens anderweitig gefährden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches auf einfache, schnelle und kostengünstige Art eine Detektion möglicher Beschädigungen von Kraftwagenbauteilen aus Faserverbundwerkstoffen erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein derartiges Verfahren zum Detektieren einer möglichen Beschädigung eines Kraftwagenbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff beruht auf der Nutzung von üblicherweise ohnehin im Kraftwagen vorhandenen Lage- und Beschleunigungssensoren. Solche Sensoren stellen üblicherweise Daten für verschiedene Bordsysteme, beispielsweise Fahrerassistenzsysteme, Abschleppschutz, Insassenschutzsysteme, vorausschauende Unfallprävention und dergleichen bereit. Dazu werden regelmäßig Winkelgeschwindigkeiten und -beschleunigungen, sowie lineare Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowohl von impulsartiger als auch von längerandauernder Natur erfasst. Auf Grundlage der Messwerte derartiger Sensoren kann für ein bestimmtes Kraftwagenbauteil ein Lastkollektiv aufgenommen werden, welchem dieses Kraftwagenbauteil unterworfen ist. Ein derartiges Lastkollektiv wird in der Folge gemäß wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums ausgewertet. Ist dieses Kriterium erfüllt, so wird eine entsprechende Schadenswarnung betreffend das Kraftwagenbauteil erzeugt. Mit anderen Worten wird durch Aufnahme des Lastkollektivs eine vollständige Fahrzeughistorie bzgl. konstanter und impulsartiger Beanspruchungen der Kraftwagenbauteile bereitgestellt. Werden hierbei bestimmte Schwellenwerte überschritten, so kann als Reaktion auf die erzeugte Schadenswarnung eine umfangreichere Untersuchung der Fahrzeugstruktur auf evtl. vorhandene, optisch nicht erkennbare Fehlerstellen durchgeführt werden.
Als Sensor kann hierbei ein Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Winkelgeschwindigkeitssensor des Kraftwagens verwendet werden.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine vorgegebene Kriterium ein Überschreiten eines Schwellenwerts einer Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit und/oder Winkelgeschwindigkeit in zumindest einem Punkt des Lastkollektivs. Hieraus kann abgeleitet werden, dass zumindest ein starkes Belastungsereignis stattgefunden hat, was eine eingehendere Untersuchung auf eventuelle Beschädigungen rechtfertigt.
Alternativ oder zusätzlich kann das wenigstens eine vorgegebene Kriterium ein Überschreiten einer vorgegebenen Maximalanzahl von Lastfällen in einer vorgegebenen Lastklasse des Lastkollektivs sein. Mit anderen Worten wird dann eine Schadenswarnung erzeugt, wenn ein Bauteil eine bestimmte Anzahl von wiederkehrenden Belastungen, beispielsweise Schwingspielen, erfahren hat. Hierdurch können dauerbelastungsbedingte Materialschäden, also Materialermüdung, zuverlässig erkannt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Analyse während einer Wartung des Kraftwagens mittels einer insbesondere kraftwagenexternen Diagnoseeinheit durchgeführt. Bei der Wartung wird somit nicht nur der normale Fehlerspeicher des Kraftwagens, sondern auch das gespeicherte Lastkollektiv ausgelesen und analysiert.
Die Analyse kann zudem in vorgegebenen Zeitabständen mittels eines kraftwageninternen Steuergeräts durchgeführt werden, so dass bei Auftreten einer möglichen Beschädigung unmittelbar eine Warnung an den Fahrer erzeugt werden kann, die diesen auffordert, eine Werkstatt zur Wartung aufzusuchen.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Um zuverlässig und frühzeitig optisch nicht erkennbare Beschädigungen an Kraftwagenbauteilen aus Faserverbundkunststoffen, wie beispielsweise Delaminationen, Zwischenfaserbrüche oder dergleichen, festzustellen, werden die entsprechenden Bauteile während ihres Betriebs überwacht. Hierzu wird zunächst in einem ersten Verfahrensschritt S10 eine Belastung gemessen, welcher das jeweilige Bauteil unterliegt. Dies kann durch ohnehin im Kraftwagen vorhandene Sensoren, wie beispielsweise Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- oder Winkelgeschwindigkeitssensoren erfolgen, die in der Regel für Fahrerassistenzsysteme, Unfallsicherheitssysteme und dergleichen in großer Zahl im Kraftwagen verbaut sind. Die so gemessenen Belastungswerte werden in einem folgenden Verfahrensschritt S12 in einer Speichereinrichtung des Kraftwagens gespeichert und zu einem Lastkollektiv zusammengefasst.
Um Beschädigungen des Kraftwagenbauteils vorhersagen zu können, wird dieses Lastkollektiv regelmäßigen Analysen unterzogen. Dies kann einerseits in einem kraftwageninternen System geschehen, andererseits auch durch Auslesen des Lastkollektivs auf ein externes Diagnosegerät während eines üblichen Wartungsvorgangs.
Wird im Verfahrensschritt S14 festgestellt, dass eine derartige Analyse notwendig ist, wird im folgenden Schritt S16 überprüft, ob ein bestimmtes Kriterium bzgl. des Lastkollektivs erfüllt ist. insbesondere kann hierbei geprüft werden, ob Schwellenwerte für impulsartige Belastungen des Bauteils überschritten wurden oder ob das Bauteil eine bestimmte Maximalanzahl von Schwingspielen in einem gegebenen Frequenzbereich erreicht oder überschritten hat. Ist dies der Fall, so besteht das Risiko, dass das Kraftwagenbauteil optisch nicht erkennbare Schäden aufweist. In diesem Fall wird im Verfahrensschritt S16 eine entsprechende Warnung erzeugt. Erfolgt die Analyse auf einem kraftwageninternen System, so kann nun dem Fahrer angezeigt werden, dass eine Wartung notwendig ist. Bei einer Analyse auf einem externen Diagnosegerät in einer Werkstatt kann in Reaktion auf eine derartige Warnung nun eine eingehendere Prüfung des jeweiligen Faserverbundbauteils erfolgen. Dieses kann nun beispielsweise einer Ultraschallprüfung, einer Röntgenprüfung oder dergleichen unterzogen werden oder präventiv gleich ausgetauscht werden.
Insgesamt können so strukturell bedenkliche Beschädigungen von Kraftwagenbauteilen aus Faserverbundwerkstoffen erkannt werden, bevor sie optisch sichtbar werden, so dass ein besonders sicherer Betrieb eines Kraftwagens mit derartigen Bauteilen möglich wird.

Claims

Verfahren zum Detektieren einer möglichen Beschädigung eines Kraftwagenbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, mit den Schritten: a) Messen eines Lastkollektivs, welchem das Kraftwagenbauteil unterworfen ist, mittels zumindest eines Sensors des Kraftwagens, b) Auswerten des Lastkollektivs gemäß wenigstens eines vorgegebenen Kriteriums, c) bei Erfülltsein des wenigstens einen vorgegebenen Kriteriums: Erzeugen einer Schadenswarnung betreffend das Kraftwagenbauteil.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Winkelgeschwindigkeitssensor des Kraftwagens verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine vorgegebene Kriterium ein Überschreiten eines Schwellenwertes einer Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit und/oder Winkelgeschwindigkeit in zumindest einem Punkt des Lastkollektivs ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine vorgegebene Kriterium ein Überschreiten einer vorgegebenen Maximalanzahl von Lastfällen in einer vorgegebenen Lastklasse des Lastkollektivs ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse während einer Wartung des Kraftwagens mittels eines insbesondere kraftwagenexternen Diagnosegeräts durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse in vorgegebenen Zeitabständen mittels eines kraftwageninternen Steuergeräts durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung und/oder die Analyse mit Hilfe eines Sensors und/oder eines Diagnosegerätsdurchgeführt wird, welcher bzw. welches im Fahrzeugbetrieb zur Durchführung von Fahrzeugsicherheits-, Fahrzeugassistenz- und/oder Fahrzeugwartungsfunktionen verwendet wird.