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DE102024201451A1 - Method for the fastening design of active components of a motor vehicle - Google Patents

Method for the fastening design of active components of a motor vehicle

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Publication number
DE102024201451A1
DE102024201451A1 DE102024201451.6A DE102024201451A DE102024201451A1 DE 102024201451 A1 DE102024201451 A1 DE 102024201451A1 DE 102024201451 A DE102024201451 A DE 102024201451A DE 102024201451 A1 DE102024201451 A1 DE 102024201451A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
active component
point
fastening
sensor means
torques
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024201451.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Arnold Boehm
Eduard Heffel
Nils Noack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stellantis Auto SAS filed Critical Stellantis Auto SAS
Priority to DE102024201451.6A priority Critical patent/DE102024201451A1/en
Publication of DE102024201451A1 publication Critical patent/DE102024201451A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L5/16Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigungsauslegung von aktiven Komponenten (2) eines Kraftfahrzeugs, bei dem mindestens eine eine Anregungsquelle bildende aktive Komponente (2) durch mindestens eine einen Anbindungspunkt bildende Befestigung (4) an einem Strukturteil (6) des Kraftfahrzeugs festlegbar oder festgelegt ist, mit den Schritten:
a. In-situ Messung an der aktiven Komponente (2) durch mindestens ein Sensormittel (8), das an einer äußeren Mantelfläche der aktiven Komponente (2) angeordnet ist;
b. Virtuelle Punkttransformation der Ergebnisse der In-situ Messung auf einen virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponente (2), der die Lage des idealen Lastangriffspunkts der aktiven Komponente (2) umfasst;
c. Invertieren einer die Sensitivität der aktiven Komponente (2) umfassenden Übertragungsfunktionsmatrix;
d. Ermitteln der in-situ Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente (2) aus der in-situ Messung und der invertierten Übertragungsfunktionsmatrix;
e. Eingabe oder Übernahme der ermittelten Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente (2) in eine Computer Aided Engineering Simulation (CAE); und
f. Ermitteln der Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung (4) durch die Computer Aided Engineering Simulation.
The invention relates to a method for the fastening design of active components (2) of a motor vehicle, in which at least one active component (2) forming an excitation source can be or is fixed to a structural part (6) of the motor vehicle by at least one fastening (4) forming a connection point, comprising the steps:
a. In-situ measurement on the active component (2) by at least one sensor means (8) arranged on an outer surface of the active component (2);
b. Virtual point transformation of the results of the in-situ measurement to a virtual point within the active component (2) which includes the position of the ideal load application point of the active component (2);
c. inverting a transfer function matrix comprising the sensitivity of the active component (2);
d. Determining the in-situ blocked forces/torques of the active component (2) from the in-situ measurement and the inverted transfer function matrix;
e. Input or transfer of the determined blocked forces/torques of the active component (2) into a Computer Aided Engineering Simulation (CAE); and
f. Determining the blocked forces/torques of at least one fastening (4) by means of the computer-aided engineering simulation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigungsauslegung von aktiven Komponenten eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for the fastening design of active components of a motor vehicle.

Befestigungsauslegungen von aktiven Komponenten, wie Antrieben, von Kraftfahrzeugen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, um die durch die aktiven Komponenten verursachten oder entstehenden Geräusche und Schwingungen zu reduzieren. Hierdurch ist es beispielsweise ermöglicht, die im Fahrzeuginnenraum durch einen Anwender erfassbaren Geräusche und/oder deren Intensität zu reduzieren.Mounting designs for active components, such as motor vehicles' powertrains, are known from the state of the art to reduce the noise and vibrations caused or generated by the active components. This makes it possible, for example, to reduce the noise and/or the intensity of the noise perceived by a user in the vehicle interior.

Aus dem Stand der Technik ist es zur Befestigungsauslegung bekannt, direkt an den Befestigungen so genannte in-situ Messungen durchzuführen, um an den in den Befestigungen herrschenden Blocked Forces/Torques (geblockte Kräfte/Momente) indirekt messen zu können. Hierbei sind an allen Befestigungen Sensormittel an deren Oberflächen anzuordnen, um die jeweilige in-situ Messung durchzuführen. Das hierdurch ermittelte Messergebnis wird dann mittels virtueller Punkttransformation auf den idealen Lastangriffspunkt der jeweiligen Befestigung transformiert.It is known from the state of the art for fastening design to perform so-called in-situ measurements directly on the fastenings in order to indirectly measure the blocked forces/torques present in the fastenings. Sensors are placed on the surfaces of all fastenings to perform the respective in-situ measurement. The measurement result obtained in this way is then transformed to the ideal load application point of the respective fastening using virtual point transformation.

Hierbei hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass zum einen die Messung an jeder Befestigung bzw. an jedem Befestigungspunkt durchgeführt werden muss und dass ein Einfluss des strukturellen Verhaltens der aktiven Komponente auf die Lasten an den Anbindungspunkte-bildenden Befestigungen nicht ohne eine erneute Messung untersucht werden kann.It has been found to be disadvantageous that, on the one hand, the measurement must be carried out at each fastening or at each fastening point and that the influence of the structural behavior of the active component on the loads at the fastenings forming the connection points cannot be investigated without a new measurement.

Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, ein Verfahren zur Befestigungsauslegung von aktiven Komponenten eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, bei der die invarianten Lasten an den Anbindungspunkten vereinfacht bestimmbar sind.An object of an embodiment of the invention is to propose a method for the fastening design of active components of a motor vehicle, in which the invariant loads at the connection points can be determined in a simplified manner.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Befestigungsauslegung von aktiven Komponenten eines Kraftfahrzeugs, bei dem mindestens eine eine Anregungsquelle bildende aktive Komponente durch mindestens eine einen Anbindungspunkt bildende Befestigung an einem Strukturteil des Kraftfahrzeugs festlegbar oder festgelegt ist, mit den Schritten:

  1. a. In-situ Messung an der aktiven Komponente durch mindestens ein, insbesondere mindestens zwei, Sensormittel, das an einer äußeren Mantelfläche der aktiven Komponente angeordnet ist;
  2. b. Virtuelle Punkttransformation der Ergebnisse der In-situ Messung auf einen virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponente, der die Lage des idealen Lastangriffspunkts der aktiven Komponente umfasst;
  3. c. Invertieren einer die Sensitivität der aktiven Komponente umfassenden Übertragungsfunktionsmatrix;
  4. d. Ermitteln der in-situ Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente aus der, insbesondere virtuell punktransformierten, in-situ Messung und der invertierten Übertragungsfunktionsmatrix;
  5. e. Eingabe oder Übernahme der ermittelten Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente in eine Computer Aided Engineering Simulation (CAE), in der das System aus Anregungsquelle bildender aktiver Komponente, mindestens einer einen Anbindungspunkt bildenden Befestigung und Strukturteil des Kraftfahrzeugs simuliert ist; und
  6. f. Ermitteln der Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung durch die Computer Aided Engineering Simulation.
This object is achieved by a method for the fastening design of active components of a motor vehicle, in which at least one active component forming an excitation source can be or is fixed to a structural part of the motor vehicle by at least one fastening forming a connection point, comprising the steps:
  1. a. In-situ measurement on the active component by at least one, in particular at least two, sensor means arranged on an outer surface of the active component;
  2. b. Virtual point transformation of the results of the in-situ measurement to a virtual point within the active component, which includes the position of the ideal load application point of the active component;
  3. c. Inverting a transfer function matrix comprising the sensitivity of the active component;
  4. d. Determination of the in-situ blocked forces/torques of the active component from the in-situ measurement, in particular the virtually point-transformed one, and the inverted transfer function matrix;
  5. e. Input or transfer of the determined blocked forces/torques of the active component into a computer-aided engineering simulation (CAE), in which the system consisting of the active component forming the excitation source, at least one attachment forming a connection point, and the structural part of the motor vehicle is simulated; and
  6. f. Determine the blocked forces/torques of at least one fastening using the computer-aided engineering simulation.

Dadurch, dass eine in-situ Messung an der aktiven Komponente durchgeführt wird und diese Messung auf einen virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponente, der insbesondere den idealen Lastangriffspunkt der aktiven Komponente umfasst, durchgeführt wird, kann die hierdurch ermittelte in-situ Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente im simulierten Computer Aided Engineering Simulation verwendet werden, um die invarianten Lasten an den Befestigungen (also den Anbindungspunkten) zu ermitteln.By performing an in-situ measurement on the active component and by performing this measurement on a virtual point within the active component, which in particular includes the ideal load application point of the active component, the in-situ blocked forces/torques of the active component determined in this way can be used in the simulated computer-aided engineering simulation to determine the invariant loads on the fastenings (i.e. the connection points).

Das „Ermitteln“ kann ein Berechnen mittels des Computer Aided Engineering Simulation umfassen. Der virtuelle Punkt kann einen idealen Lastangriffspunkt oder einen anderen geeigneten Punkt innerhalb der aktiven Komponente umfassen, beispielsweise den Schwerpunkt der aktiven Komponente.The "determination" may include a calculation using computer-aided engineering simulation. The virtual point may include an ideal load application point or another suitable point within the active component, such as the center of gravity of the active component.

Unter einer in-situ Messung wird eine Messung im zusammengebauten Zustand verstanden. Durch die Durchführung einer in-situ Messung an der aktiven Komponente und der virtuellen Punkttransformation auf den virtuellen Punkt der aktiven Komponente, sind die invarianten Lasten am virtuellen Punkt der Anregungsquelle, nämlich der aktiven Komponente, ermittelbar.An in-situ measurement is defined as a measurement in the assembled state. By performing an in-situ measurement on the active component and applying the virtual point transformation to the virtual point of the active component, the invariant loads can be determined at the virtual point of the excitation source, namely the active component.

Für die Computer Aided Engineering Simulation kann vereinfacht ein Starrkörperprinzip angenommen werden, bei dem die aktive Komponente als im Wesentlichen steif angenommen wird. Hierbei kann jede Befestigung einen Befestigungspunkt bilden.For computer-aided engineering simulation, a rigid body principle can be simplified, in which the active component is assumed to be essentially rigid. any fastening can form an attachment point.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auf eine in-situ Messung an allen Befestigungspunkten verzichtet werden und stattdessen an einem einzigen Punkt des Systems aus aktiver Komponente, Befestigungen und Strukturteil gemessen werden. Aus dem Messergebnis, der Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente, wird über die Computer Aided Engineering Simulation die Blocked Forces/Torques an den einzelnen Befestigungen und/oder am Strukturteil des Kraftfahrzeugs ermittelt, insbesondere berechnet.The method according to the invention eliminates the need for in-situ measurements at all attachment points and instead allows measurements to be taken at a single point in the system consisting of the active component, attachments, and structural part. From the measurement result, the blocked forces/torques of the active component, the blocked forces/torques at the individual attachments and/or the structural part of the vehicle are determined, in particular calculated, using computer-aided engineering simulation.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass Position und Ausrichtung des mindestens einen Sensormittels sowie der virtuelle Punkt innerhalb der aktiven Komponente, bereits bekannt, insbesondere in einer Recheneinheit, hinterlegt sind. Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine Ausführungsform des Verfahren gekennzeichnet sein durch ein positionsgenaues Erfassen der Position und Ausrichtung des mindestens einen Sensormittels durch mindestens eine Messeinrichtung sowie Hinterlegen der Position des mindestens einen Sensormittels in einer Recheneinheit und/oder durch ein Ermitteln des den idealen Lastangriffspunkt bildenden virtuelles Punkt innerhalb der aktiven Komponente durch die Computer Aided Engineering Simulation oder durch ein CAD-Modell der aktiven Komponente in der Recheneinheit, insbesondere zum Durchführen der die virtuelle Punkttransformation der In-situ Messung auf den virtuellen Punk innerhalb der aktiven Komponente.In principle, it is conceivable that the position and orientation of the at least one sensor means and the virtual point within the active component are already known, in particular stored in a computing unit. Alternatively or additionally to this, an embodiment of the method can be characterized by a precise detection of the position and orientation of the at least one sensor means by at least one measuring device and storing the position of the at least one sensor means in a computing unit and/or by determining the virtual point forming the ideal load application point within the active component by the computer-aided engineering simulation or by a CAD model of the active component in the computing unit, in particular for carrying out the virtual point transformation of the in-situ measurement to the virtual point within the active component.

Wenn die Übertragungsfunktionsmatrix nicht bekannt ist, kann diese bei einer Ausführungsform durch Ermitteln der Übertragungsfunktionsmatrix bestimmt werden, wobei das physikalische System aus aktiver Komponente, Befestigung und Strukturteil mindestens einen Eingabepunkt und mindestens einen Antwortpunkt umfasst, mit den Schritten:

  1. a. Empfangen von in-situ-Messung von Eingabedaten für mindestens einen Anregungspunkt und/oder Antwortdaten für mindestens einen Indikatorpunkt des physikalischen Systems durch das mindestens eine Sensormittel;
  2. b. Empfangen mindestens einer Systemantwortfunktion zwischen dem mindestens einen Anregungspunkt und dem mindestens einen Indikatorpunkt durch das mindestens eine Sensormittel; und
  3. c. Anwenden mindestens eines parametrischen Modells, insbesondere einer Übertragungsfunktion vom Anregungspunkt zum Indikatorpunkt, das mindestens eine Belastung des physikalischen Systems als Funktion der Eingabedaten charakterisiert.
If the transfer function matrix is not known, it can be determined in one embodiment by determining the transfer function matrix, wherein the physical system of active component, attachment and structural part comprises at least one input point and at least one response point, with the steps:
  1. a. receiving in-situ measurement of input data for at least one excitation point and/or response data for at least one indicator point of the physical system by the at least one sensor means;
  2. b. Receiving at least one system response function between the at least one excitation point and the at least one indicator point by the at least one sensor means; and
  3. c. Applying at least one parametric model, in particular a transfer function from the excitation point to the indicator point, which characterises at least one load on the physical system as a function of the input data.

Hierdurch ist es ermöglicht, durch Beaufschlagen des physischen Systems mit einer vorgegebenen oder bekannten Belastung, die Übertragungsfunktionsmatrix zu bestimmen.This makes it possible to determine the transfer function matrix by applying a given or known load to the physical system.

Die Übertragungsfunktionsmatrix ist für das physikalische System gleich bleibend.The transfer function matrix remains constant for the physical system.

Hierbei erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, wenn die Belastung zum Ermitteln der Übertragungsfunktionsmatrix durch in situ Messung durch das mindestens eine Sensormittel eine bekannte oder vorgegebene Einheitskraft umfasst, mit der die aktive Komponente beaufschlagt wird.In this case, it proves to be particularly advantageous if the load for determining the transfer function matrix by in situ measurement by the at least one sensor means comprises a known or predetermined unit force with which the active component is acted upon.

Wenn die Belastung eine bekannte oder vorgegebene Einheitskraft umfasst, kann hierdurch die Übertragungsfunktionsmatrix des physikalischen Systems auf einfache Weise bestimmt werden.If the load comprises a known or predetermined unit force, the transfer function matrix of the physical system can be easily determined.

Wenn im erfindungsgemäßen Verfahren bei Betrieb der aktiven Komponente mittels in-situ Messung durch das mindestens eine Sensormittel, Beschleunigungskräfte/- momente erfasst werden, kann hierdurch bei den gemessenen Beschleunigungen und der für das physikalische System konstanten Übertragungsfunktionsmatrix auf einfache Weise die Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente bestimmt werden.If, in the method according to the invention, acceleration forces/torques are detected during operation of the active component by means of in-situ measurement by the at least one sensor means, the blocked forces/torques of the active component can be determined in a simple manner using the measured accelerations and the transfer function matrix that is constant for the physical system.

Durch das Sensormittel können unterschiedliche physikalische Eigenschaften gemessen werden. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das mindestens eine Sensormittel einen Beschleunigungsmesser umfasst und wenn die durch das mindestens eine Sensormittel erfasste in-situ Messung eine Beschleunigungsmessung umfasst.The sensor means can measure various physical properties. It is advantageous if the at least one sensor means comprises an accelerometer and if the in-situ measurement acquired by the at least one sensor means comprises an acceleration measurement.

Wenn durch das mindestens eine Sensormittel eine Beschleunigungsmessung durchgeführt wird, kann auf einfache Weise die Blocked Force bestimmt werden.If an acceleration measurement is carried out by at least one sensor means, the blocked force can be determined in a simple manner.

Die Übertragungsfunktionsmatrix muss bezüglich der zu bestimmenden Kräfte/Momente bezüglich der Anzahl der zu bestimmenden Kräfte/Momente überbestimmt sein. Solchenfalls erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Beschleunigungsmessung dreidimensional ist und drei jeweils senkrecht zueinanderstehenden Beschleunigungsvektoren umfasst.The transfer function matrix must be overdetermined with respect to the number of forces/moments to be determined. In this case, it is advantageous if the acceleration measurement is three-dimensional and includes three mutually perpendicular acceleration vectors.

Um das Ergebnis der in-situ Messung weiter zu verbessern, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die in-situ Messung an der aktiven Komponente durch mindestens drei Sensormittel, die an der äußeren Mantelfläche der aktiven Komponente angeordnet sind, erfolgt und wenn die virtuelle Punkttransformation der in-situ Messung auf den virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponente die in-situ Messungen der mindestens drei Sensormittel umfasst.In order to further improve the result of the in-situ measurement, it is advantageous if the in-situ measurement on the active component is carried out by at least three sensor means arranged on the outer surface of the active component and if the virtual point transformation of the in-situ measurement is applied to the virtual point within the active component which includes in-situ measurements of at least three sensor means.

Die Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente lassen sich einfach bestimmen, wenn das Ermitteln der in-situ Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente ein Produkt aus den gemessenen Beschleunigungen der in-situ Messung und der invertierten Übertragungsfunktionsmatrix umfasst.The blocked forces/torques of the active component can be easily determined if the determination of the in-situ blocked forces/torques of the active component involves a product of the measured accelerations of the in-situ measurement and the inverted transfer function matrix.

Darüber hinaus ist es denkbar, dass das Verfahren modifiziert wird. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente bestimmt sind und die Auslegung der Befestigung weiter optimiert werden soll.Furthermore, it is conceivable that the process could be modified. This proves particularly advantageous when the blocked forces/torques of the active component have been determined and the design of the fastening system needs to be further optimized.

Derartige Ausführungsformen des Verfahren sind gekennzeichnet durch eine Modifikation des/der in der Computer Aided Engineering Simulation (CAE) hinterlegten aktive Komponente, der mindestens einen Befestigung und/oder des Strukturteils und Eingabe der ermittelten Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente in die modifizierte Computer Aided Engineering Simulation (CAE), wobei das Ermitteln der Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung durch die modifizierte Computer Aided Engineering Simulation erfolgt.Such embodiments of the method are characterized by a modification of the active component(s) stored in the Computer Aided Engineering Simulation (CAE), the at least one fastening and/or the structural part and input of the determined blocked forces/torques of the active component into the modified Computer Aided Engineering Simulation (CAE), wherein the determination of the blocked forces/torques of the at least one fastening is carried out by the modified Computer Aided Engineering Simulation.

Solchenfalls erweist es sich insbesondere als vorteilhaft, wenn die Modifikation eine Geometrieänderung des/der in der Computer Aided Engineering Simulation (CAE) hinterlegten aktive Komponente, der mindestens einen Befestigung und/oder des Strukturteils umfasst.In such a case, it proves to be particularly advantageous if the modification comprises a change in the geometry of the active component(s) stored in the Computer Aided Engineering Simulation (CAE), the at least one fastening and/or the structural part.

Durch die Modifikation ist es ermöglicht, die einzelnen Bauteile des physikalischen Systems zu verändern und bei bekannter Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente die mit der Modifikation einhergehende Veränderung der Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung zu bestimmen. Hierdurch kann auf aufwändige Messungen an den Befestigungen verzichtet werden und ausschließlich auf das Computer Aided Engineering Simulation zurückgegriffen werden.The modification makes it possible to modify the individual components of the physical system and, given the known blocked forces/torques of the active component, to determine the resulting change in the blocked forces/torques of at least one fastening element. This eliminates the need for complex measurements on the fastening elements and allows for the exclusive use of computer-aided engineering simulation.

Bei Ausführungsformen des Verfahrens und des physikalischen Systems kann die aktive Komponente über mindestens drei jeweils einen Anbindungspunkt bildende Befestigungen an einem Strukturteil des Kraftfahrzeugs festgelegt sein.In embodiments of the method and the physical system, the active component can be fixed to a structural part of the motor vehicle via at least three fastenings, each forming a connection point.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens.Further features, details and advantages of the invention emerge from the appended patent claims, from the drawings and the following description of a preferred embodiment of the method.

In der Zeichnung zeigt:

  • 1 Ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 Eine perspektivische Vorderansicht auf ein System aus aktiver Komponente, Befestigung und Strukturteil;
  • 3 Eine schematische Darstellung einer in-situ Messung gemäß Verfahren nach 1.
The drawing shows:
  • 1 A schematic flow diagram of a method according to the invention;
  • 2 A perspective front view of a system consisting of an active component, a fastener and a structural part;
  • 3 A schematic representation of an in-situ measurement according to the method of 1 .

1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens sowie mögliche Verfahrensschritte zur Modifikation des Verfahrens. 1 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention as well as possible method steps for modifying the method.

Zur Illustration des Verfahrens werden die Darstellungen gemäß 2 und 3 herangezogen. 2 zeigt ein physikalisches System aus aktiver Komponente 2, die eine Anregungsquelle bildet. Die aktive Komponente 2 ist über mehrere Befestigungen 4 an einem Strukturteil 6 des Kraftfahrzeugs (in den Figuren nicht explizit dargestellt) festgelegt. Die Befestigungen 4 bilden Anbindungspunkte.To illustrate the procedure, the diagrams are shown in 2 and 3 used. 2 shows a physical system consisting of an active component 2, which forms an excitation source. The active component 2 is fixed to a structural part 6 of the motor vehicle (not explicitly shown in the figures) via several attachments 4. The attachments 4 form connection points.

An der aktiven Komponente 2 sind bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel mindestens drei Sensormittel 8 angeordnet.In the embodiment shown in the figures, at least three sensor means 8 are arranged on the active component 2.

Die Darstellung gemäß 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Befestigungsauslegung von aktiven Komponenten 2 eines Kraftfahrzeugs, bei dem mindestens eine eine Anregungsquelle bildende aktive Komponente 2 durch mindestens eine einen Anbindungspunkt bildende Befestigung 4 an einem Strukturteil 6 des Kraftfahrzeugs festgelegt ist.The representation according to 1 shows a schematic flow diagram of a method for the fastening design of active components 2 of a motor vehicle, in which at least one active component 2 forming an excitation source is fixed to a structural part 6 of the motor vehicle by at least one fastening 4 forming a connection point.

In einem ersten Schritt 100 wird eine in-situ Messung an der aktiven Komponente 2 durch die Sensormittel 8 durchgeführt. Die Sensormittel 8 sind hierbei an einer äußeren Mantelfläche der aktiven Komponente 2 angeordnet.In a first step 100, an in-situ measurement is performed on the active component 2 by the sensor means 8. The sensor means 8 are arranged on an outer surface of the active component 2.

In einem hieran anschließenden Schritt 101 wird eine virtuelle Punkttransformation der Ergebnisse der in-situ Messung auf einen virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponenten 2 durchgeführt. Der virtuelle Punkt innerhalb der aktiven Komponente 2 umfasst hierbei die Lage des idealen Lastangriffspunkts der aktiven Komponente 2.In a subsequent step 101, a virtual point transformation of the results of the in-situ measurement is performed to a virtual point within the active component 2. The virtual point within the active component 2 includes the position of the ideal load application point of the active component 2.

In einem weiteren Schritt 102 wird eine die Sensitivität der aktiven Komponente 2 umfassende Übertragungsfunktionsmatrix invertiert.In a further step 102, a transfer function matrix comprising the sensitivity of the active component 2 is inverted.

In einem hieran anschließenden Schritt 103 werden die in-situ Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente 2 aus der in-situ Messung und der invertierten Übertragsungsfunktionsmatrix bestimmt.In a subsequent step 103, the in-situ blocked forces/torques of the active component 2 are determined from the in-situ measurement and the inverted transfer function matrix.

Die nun erhaltenen Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente 2 können bei dem hinterlegten physikalischen System aus aktiver Komponente 2, Befestigungen 4 und Strukturteil 6 in einem Schritt 104 in eine Computer Aided Engineering Simulation eingegeben oder übernommen werden. Die Computer Aided Engineering Simulation simuliert das System aus Anregungsquelle-bildender aktiver Komponente 2, der mindestens einen Anbindungspunkt bildenden Befestigung 4 und dem Strukturteil 6 des Kraftfahrzeugs.The now obtained blocked forces/torques of the active component 2 can be entered or imported into a computer-aided engineering simulation in a step 104 for the stored physical system consisting of the active component 2, the fastenings 4, and the structural part 6. The computer-aided engineering simulation simulates the system consisting of the excitation source-forming active component 2, the fastening 4 forming at least one connection point, and the structural part 6 of the motor vehicle.

In einem nachfolgenden Schritt 105 werden aus der Computer Aided Engineering Simulation die Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung 4 ermittelt.In a subsequent step 105, the blocked forces/torques of at least one fastening 4 are determined from the computer-aided engineering simulation.

Alternativ kann nach dem Schritt 103 das Verfahren modifiziert werden. Hierbei werden die ermittelten Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente 2 in ein modifiziertes Computer Aided Engineering Simulation eingegeben oder übernommen. In dieser sind Modifikation, beispielsweise Geometrieänderungen, des/der in der Computer Aided Engineering Simulation hinterlegten aktiven Komponente 2, der mindestens einen Befestigung 4 und/oder des Strukturteils 6 umfasst. Die Geometrieänderung kann beispielsweise das Hinzufügen von Versteifungen oder einer Gehäuseänderung der aktiven Komponente 2 umfassen.Alternatively, the method can be modified after step 103. The determined blocked forces/torques of the active component 2 are entered into or imported into a modified computer-aided engineering simulation. This simulation includes modifications, such as geometry changes, of the active component 2 stored in the computer-aided engineering simulation, which includes at least one fastening element 4 and/or the structural part 6. The geometry change can include, for example, the addition of stiffeners or a housing modification of the active component 2.

In einem hieran anschließenden Schritt 105' werden dann die Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung 4 ermittelt, auf Grundlage der modifizierten Computer Aided Engineering Simulation.In a subsequent step 105', the blocked forces/torques of at least one fastening 4 are then determined on the basis of the modified computer-aided engineering simulation.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Schritte 100 und 101. Aus 3 ist ersichtlich, dass die Sensormittel 8 an einer äußeren Mantelfläche der aktiven Komponente 2 angeordnet sind. Die dort ermittelten Ergebnisse der in-situ Messung, die beispielsweise eine Beschleunigungsmessung umfassen kann, werden mittels virtueller Punkttransformation auf einen virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponente 2 virtuell punkttransformiert. Der virtuelle Punkt innerhalb der aktiven Komponente 2 kann durch ein CAD-Programm im Vorfeld berechnet sein und die Lage des Idealer Lastangriffspunkts der aktiven Komponente 2 umfassen. 3 shows a schematic representation of steps 100 and 101. 3 It can be seen that the sensor means 8 are arranged on an outer surface of the active component 2. The results of the in-situ measurement determined there, which may include, for example, an acceleration measurement, are virtually point-transformed to a virtual point within the active component 2 by means of virtual point transformation. The virtual point within the active component 2 can be calculated in advance using a CAD program and include the position of the ideal load application point of the active component 2.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen im Rahmen des Schutzumfangs der nachfolgenden Ansprüche wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the above description, in the claims and in the drawings can be essential both individually and in any combination in the realization of the invention in its various embodiments within the scope of the following claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
aktive Komponenteactive component
44
BefestigungFastening
66
StrukturteilStructural part
88
SensormittelSensor means
100-105 104' und 105'100-105 104' and 105'
VerfahrensschritteProcedural steps

Claims (10)

Verfahren zur Befestigungsauslegung von aktiven Komponenten (2) eines Kraftfahrzeugs, bei dem mindestens eine einer Anregungsquelle bildende aktive Komponente (2) durch mindestens eine einen Anbindungspunkt bildende Befestigung (4) an einem Strukturteil (6) des Kraftfahrzeugs festlegbar oder festgelegt ist, mit den Schritten: a. In-situ Messung an der aktiven Komponente (2) durch mindestens ein, insbesondere mindestens zwei, Sensormittel (8), das an einer äußeren Mantelfläche der aktiven Komponente (2) angeordnet ist; b. Virtuelle Punkttransformation der Ergebnisse der In-situ Messung auf einen virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponente (2), der die Lage des idealen Lastangriffspunkts der aktiven Komponente (2) umfasst; c. Invertieren einer die Sensitivität der aktiven Komponente (2) umfassenden Übertragungsfunktionsmatrix; d. Ermitteln der in-situ Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente (2) aus der, insbesondere virtuell punktransformierten, in-situ Messung und der invertierten Übertragungsfunktionsmatrix; e. Eingabe oder Übernahme der ermittelten Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente (2) in eine Computer Aided Engineering Simulation (CAE), in der das System aus Anregungsquelle bildender aktiver Komponente (2), mindestens einer einen Anbindungspunkt bildenden Befestigung (4) und Strukturteil (6) des Kraftfahrzeugs simuliert ist; und f. Ermitteln der Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung (4) durch die Computer Aided Engineering Simulation. Method for the fastening design of active components (2) of a motor vehicle, in which at least one active component (2) forming an excitation source can be or is fastened to a structural part (6) of the motor vehicle by at least one fastening (4) forming a connection point, comprising the steps: a. In-situ measurement on the active component (2) by at least one, in particular at least two, sensor means (8) arranged on an outer surface of the active component (2); b. Virtual point transformation of the results of the in-situ measurement to a virtual point within the active component (2), which includes the position of the ideal load application point of the active component (2); c. Inverting a transfer function matrix comprising the sensitivity of the active component (2); d. Determining the in-situ blocked forces/torques of the active component (2) from the in-situ measurement, in particular the virtually point-transformed, and the inverted transfer function matrix; e. Inputting or transferring the determined blocked forces/torques of the active component (2) into a computer-aided engineering simulation (CAE), in which the system comprising the active component (2) forming the excitation source, at least one fastening (4) forming a connection point, and a structural part (6) of the motor vehicle is simulated; and f. Determining the blocked forces/torques of the at least one fastening (4) by means of the computer-aided engineering simulation. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein positionsgenaues Erfassen der Position und Ausrichtung des mindestens einen Sensormittels (8) durch mindestens eine Messeinrichtung sowie Hinterlegen der Position des mindestens einen Sensormittels (8) in einer Recheneinheit und/oder durch ein Ermitteln des den Idealer Lastangriffspunkt bildenden virtuelles Punkt innerhalb der aktiven Komponente (2) durch die Computer Aided Engineering Simulation oder durch ein CAD-Modell der aktiven Komponente (2) in der Recheneinheit, insbesondere zum Durchführen der die virtuelle Punkttransformation der In-situ Messung auf den virtuellen Punk innerhalb der aktiven Komponente (2).Procedure according to Claim 1 , characterized by a positionally accurate detection of the position and orientation of the at least one sensor means (8) by at least one measuring device and storing the position of the at least one sensor means (8) in a computing unit and/or by determining the virtual point forming the ideal load application point within the active component (2) by the computer-aided engineering simulation or by a CAD model of the active component (2) in the computing unit, in particular for carrying out the virtual point transformation of the in-situ measurement on the virtual point within the active component (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet, durch ein Ermitteln der Übertragungsfunktionsmatrix, wobei das physikalische System aus aktiver Komponente (2), Befestigung (4) und Strukturteil (6) mindestens einen Eingabepunkt und mindestens einen Antwortpunkt umfasst, mit den Schritten: a. Empfangen von in-situ-Messung von Eingabedaten für mindestens einen Anregungspunkt und/oder Antwortdaten für mindestens einen Indikatorpunkt des physikalischen Systems durch das mindestens eine Sensormittel (8); b. Empfangen mindestens einer Systemantwortfunktion zwischen dem mindestens einen Anregungspunkt und dem mindestens einen Indikatorpunkt durch das mindestens eine Sensormittel (8); und c. Anwenden mindestens eines parametrischen Modells, insbesondere einer Übertragungsfunktion vom Anregungspunkt zum Indikatorpunkt, das mindestens eine Belastung des physikalischen Systems als Funktion der Eingabedaten charakterisiert.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized by determining the transfer function matrix, wherein the physical system comprising the active component (2), the fastening (4) and the structural part (6) comprises at least one input point and at least one response point, with the steps: a. receiving in-situ measurement of input data for at least one excitation point and/or response data for at least one indicator point of the physical system by the at least one sensor means (8); b. receiving at least one system response function between the at least one excitation point and the at least one indicator point by the at least one sensor means (8); and c. applying at least one parametric model, in particular a transfer function from the excitation point to the indicator point, which characterizes at least one load on the physical system as a function of the input data. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung zum Ermitteln der Übertragungsfunktionsmatrix durch in situ Messung durch das mindestens eine Sensormittel (8) eine bekannte oder vorgegebene Einheitskraft umfasst, mit der die die aktive Komponente (2) beaufschlagt wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the load for determining the transfer function matrix by in situ measurement by the at least one sensor means (8) comprises a known or predetermined unit force with which the active component (2) is acted upon. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensormittel (8) einen Beschleunigungsmesser umfasst und dass die durch das mindestens eine Sensormittel (8) erfasste in-situ Messung eine Beschleunigungsmessung umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor means (8) comprises an accelerometer and that the in-situ measurement detected by the at least one sensor means (8) comprises an acceleration measurement. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsmessung dreidimensional ist und drei jeweils senkrecht zueinanderstehenden Beschleunigungsvektoren umfasst.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the acceleration measurement is three-dimensional and comprises three acceleration vectors which are each perpendicular to one another. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in-situ Messung an der aktiven Komponente (2) durch mindestens drei Sensormittel (8), die an der äußeren Mantelfläche der aktiven Komponente (2) angeordnet sind, erfolgt und dass die virtuelle Punkttransformation der in-situ Messung auf den virtuellen Punkt innerhalb der aktiven Komponente (2) die in-situ Messungen der mindestens drei Sensormittel (8) umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the in-situ measurement on the active component (2) is carried out by at least three sensor means (8) which are arranged on the outer surface of the active component (2), and in that the virtual point transformation of the in-situ measurement to the virtual point within the active component (2) comprises the in-situ measurements of the at least three sensor means (8). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der in-situ Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente (2) ein Produkt aus den gemessenen Beschleunigungen der in-situ Messung und der invertierten Übertragungsfunktionsmatrix umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the in-situ blocked forces/torques of the active component (2) comprises a product of the measured accelerations of the in-situ measurement and the inverted transfer function matrix. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Modifikation des/der in der Computer Aided Engineering Simulation (CAE) hinterlegten aktive Komponente (2), der mindestens einen Befestigung (4) und/oder des Strukturteils (6) und Eingabe der ermittelten Blocked Forces/Torques der aktiven Komponente (2) in die modifizierte Computer Aided Engineering Simulation (CAE), wobei das Ermitteln der Blocked Forces/Torques der mindestens einen Befestigung (4) durch die modifizierte Computer Aided Engineering Simulation erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized by a modification of the active component (2) stored in the computer-aided engineering simulation (CAE), the at least one fastening (4) and/or the structural part (6) and input of the determined blocked forces/torques of the active component (2) into the modified computer-aided engineering simulation (CAE), wherein the determination of the blocked forces/torques of the at least one fastening (4) is carried out by the modified computer-aided engineering simulation. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikation eine Geometrieänderung des/der in der Computer Aided Engineering Simulation (CAE) hinterlegten aktive Komponente (2), der mindestens einen Befestigung (4) und/oder des Strukturteils (6) umfasst.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the modification comprises a change in the geometry of the active component (2) stored in the Computer Aided Engineering Simulation (CAE), the at least one fastening (4) and/or the structural part (6).
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