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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Dichtigkeit eines Innenraums eines Fahrzeugs, bei welchem das Fahrzeug mit Wasser beaufschlagt wird. Anschließend wird mittels einer Detektionseinrichtung, welche elektrische Leiter aufweist, auf ein Vorhandensein von Feuchtigkeit in dem Innenraum des Fahrzeugs geprüft. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Prüfanordnung zum Überprüfen der Dichtigkeit eines Innenraums eines mit Wasser beaufschlagten Fahrzeugs.
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In der Fahrzeugfertigung wird zur Überprüfung der Dichtigkeit eines Innenraums des Fahrzeugs gegenüber Wassereintritt von außen gegen Ende der Produktion eine so genannte Regenprobe durchgeführt. Hierbei wird das Fahrzeug mit einer Beregnungsanlage mehrere Minuten lang einer großen Menge an Wasser ausgesetzt. Anschließend wird händisch überprüft, ob Wasser in den Innenraum eingedrungen ist.
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Diese Befundung ist vergleichsweise aufwändig. Insbesondere ist ein Feuchtigkeitsnachweis in schlecht zugänglichen Bereichen nur schwer oder gar nicht durchführbar. Da hierbei nämlich beispielsweise im Innenraum des Fahrzeugs befestigte Teppiche nur mit großem Aufwand demontiert werden können, ist schwer feststellbar, ob unter einem Teppichbelag Feuchtigkeit vorhanden ist. Auch kann es je nach Fahrzeuggestaltung Bereiche geben, die einer händischen Prüfung gar nicht zugänglich sind.
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Prinzipiell ist es zwar möglich, Feuchtigkeit mit Hilfe von Mikrowellen zu detektieren. Jedoch sind Verfahren, welche die Änderung von Mikrowellen aufgrund von Feuchtigkeit erfassen, bei Fahrzeugen nur schwer einsetzbar, da die metallischen Komponenten des Fahrzeugs die elektromagnetischen Mikrowellen zu stark beeinflussen. Das Verwenden von Löschpapierstreifen an unzugänglichen Stellen im Innenraum des Fahrzeugs hat den Nachteil, dass derartige Streifen leicht abreißen, wenn sie feucht werden. Zudem kann mittels der üblicherweise dünnen Löschpapierstreifen lediglich ein lokal vergleichsweise beschränkter Bereich erfasst werden, und die Löschpapierstreifen können leicht verrutschen.
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Die
DE 37 44 233 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Ermitteln eines Vorhandenseins von Feuchtigkeit im Bereich des Fahrzeugbodens eines Kraftfahrzeugs. Im Anschluss an eine Beaufschlagung des Fahrzeugs mit Wasser wird ein Innenraum des Fahrzeugs mittels eines Paares drahtförmiger Elektroden auf einen Eintritt von Wasser untersucht. Zwischen dem Fahrzeugboden und einem diesen auskleidenden wasserdichten Teppichbodenbelagformteil wird hierfür ein großflächiger Trägerkörper mit kapillarer Beschaffenheit angeordnet. Die drahtförmigen Elektroden sind auf dem beispielsweise als Vlies ausgebildeten Trägerkörper angeordnet oder in diesen eingewebt. Die Elektroden erstrecken sich hierbei über die Fläche des Trägerkörpers, und sie weisen zwei Anschlusskontakte zur Verbindung mit einem Prüfgerät auf. Im trockenen Zustand ist der elektrische Widerstand zwischen den beiden Elektroden sehr hoch. Hingegen nimmt dieser Widerstand bei Feuchtigkeitsaufnahme des Trägerkörpers aufgrund seiner kapillaren Beschaffenheit stark ab. Anhand dieser Änderung des Widerstands kann am Prüfgerät ein Feuchtigkeitseinbruch abgelesen und optisch oder akustisch angezeigt werden.
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Die
DE 198 15 062 C2 offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Fahrzeugs, bei welchem das Fahrzeug einem Wasserschwall ausgesetzt und anschließend ein Innenraum des Fahrzeugs auf einen Eintritt von Wasser untersucht wird. Zwischen einem Bodenblech einer Karosserie des Fahrzeugs und einer elektrisch leitfähigen Schicht, die über der Innenfläche des Bodenblechs so angeordnet ist, dass ein Zwischenraum zwischen dem Bodenblech und der leitfähigen Schicht besteht, wird eine elektrische Spannung angelegt. Die Kapazität der Anordnung aus Bodenblech und leitfähiger Schicht wird gemessen, wobei anhand der gemessenen Kapazität ermittelt wird, ob sich Wasser zwischen dem Bodenblech und der leitfähigen Schicht angesammelt hat.
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Derartige Verfahren sind jedoch nicht überall im Fahrzeug leicht einsetzbar, und sie bringen vergleichsweise hohe Kosten mit sich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Prüfanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bzw. welche auf besonders einfache Art und Weise eine Feuchtigkeitsüberprüfung in schwer zugänglichen Bereichen des Innenraums ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Prüfanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf das Vorhandensein von Feuchtigkeit in dem Innenraum geschlossen, wenn zwischen auf ein Trägermaterial durch ein Druckverfahren aufgebrachten Leiterbahnen durch die Feuchtigkeit eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird. Das Verwenden von auf das Trägermaterial aufgedruckten Leiterbahnen ermöglicht es, auf besonders einfache Art und Weise die Leiterbahnen an schwer zugänglichen Stellen des Innenraums anzuordnen. So kann in diesen schwer zugänglichen Bereichen gut eine Feuchtigkeitsüberprüfung durchgeführt werden.
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Die Leiterbahnen sind hierbei zunächst elektrisch voneinander getrennt, und erst das Vorhandensein von Feuchtigkeit führt dazu, dass zwischen den Leiterbahnen die elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird. Durch das Vorsehen der auf das Trägermaterial aufgedruckten Leiterbahnen ist insbesondere eine Erkennung von Feuchtigkeit hinter Teilen wie zum Beispiel Teppichbelägen, Verkleidungsteilen und Abdeckungen des Fahrzeugs möglich, welche weder händisch noch visuell erfasst werden kann. Zudem ist das Aufdrucken von Leiterbahnen auf das Trägermaterial besonders kostengünstig, da nicht aufwändig Drähte verlegt werden müssen, um die elektrischen Leiter der Detektionseinrichtung bereitzustellen. Die Leiterbahnen sind zudem besonders dünn und somit Material sparend ausgebildet.
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Die Leiterbahnen können insbesondere auf ein Karosseriebauteil des Fahrzeugs als Trägermaterial aufgebracht werden. Dies kann besonders einfach bereits während der Montage des Fahrzeugs geschehen.
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Zusätzlich oder alternativ können die Leiterbahnen auf ein Kunststoffteil als Trägermaterial aufgebracht werden, welches dann auf einem Karosseriebauteil des Fahrzeugs angeordnet wird. Dies vereinfacht die Produktion des Fahrzeugs, da das Kunststoffteil mit den Leiterbahnen vorab bereitgestellt werden kann.
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Ein solches Kunststoffteil kann insbesondere als Folie ausgebildet sein, wobei etwa eine elektrisch leitfähige Tinte auf eine Polymer-Folie aufgedruckt werden kann. Eine solche Folie kann dann einfach an der gewünschten Stelle im Fahrzeug platziert werden.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn durch das Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Leiterbahnen ein Stromkreis eines Transponders geschlossen wird, welcher Bestandteil eines RFID-Systems ist. Bei einer solchen Radio Frequency Identification (RFID = Identifizierung mithilfe elektromagnetischer Wellen) kann die Feuchtigkeitsüberprüfung vorteilhaft drahtlos durchgeführt werden. Erst durch die zu detektierende Feuchtigkeit wird hierbei die Funktionsfähigkeit des Transponders hergestellt, sodass dieser nur bei einem Vorliegen von Feuchtigkeit mittels eines Lesegeräts des RFID-Systems erfasst werden kann.
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Die Leiterbahnen können insbesondere durch Aufsprühen oder Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf das Trägermaterial gebildet werden. Hierbei kann insbesondere ein elektrisch leitfähiger Klebstoff oder eine Dispersion in einem Jet-Druckverfahren auf das Trägermaterial aufgetragen werden. Das Medium kann auch in einer Kartusche bevorratet sein. Als Medium kann beispielsweise eine Silberpaste zum Einsatz kommen oder ein Leitlack. Ein solcher leitfähiger Lack kann insbesondere ein Lösungsmittel auf Wasserbasis oder auf Harzbasis aufweisen.
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Insbesondere bei Verwendung eines Carbon-Leitlacks ist es vorteilhaft, wenn die Leiterbahnen in einem Siebdruckverfahren auf das Trägermaterial aufgebracht werden, da so die Leiterbahnen besonders aufwandsarm und besonders leicht in großer Stückzahl bereitgestellt werden können.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Leiterbahnen in dem Druckverfahren mittels eines Roboters auf das Trägermaterial aufgebracht werden. Dadurch lässt sich nämlich eine besonders weitgehende Automatisierung des Verfahrens erreichen.
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Einer weitgehenden Automatisierung der Feuchtigkeitsprüfung ist es außerdem zuträglich, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Leiterbahnen mit einer elektrischen Energiequelle verbunden und die durch die Feuchtigkeit hergestellte elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnen mittels einer Messeinrichtung detektiert wird. Sowohl das Verbinden der Leiterbahnen mit der elektrischen Energiequelle als auch das Bedienen der Messeinrichtung kann hierbei mittels eines Roboters durchgeführt werden.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Mehrzahl von jeweils durch die Feuchtigkeit elektrisch verbindbaren Leiterbahnen elektrisch parallel geschaltet auf das Trägermaterial aufgebracht werden. Dann kann nämlich mittels einer einzigen Messeinrichtung das Vorhandensein von Feuchtigkeit im Bereich der jeweiligen, paarweise elektrisch voneinander isolierten Leiterbahnen detektiert werden.
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Zum Überprüfen auf das Vorhandensein von Feuchtigkeit in dem Innenraum können auch elektrisch leitfähige Textilien zum Einsatz kommen, welche auf ein Bauteil des Fahrzeugs aufgebracht werden. Beispielsweise können Kunststofffasern eines Textils mit einem leitfähigen Material beschichtet sein, wobei die Feuchtigkeit den elektrischen Kontakt zwischen zwei solchen mit dem leitfähigen Material beschichteten Kunststofffasern herstellt. Auch können mit dünnen Metallfäden umwundene Basisgarne in dem elektrisch leitfähigen Textil zum Einsatz kommen, oder es kann während des Herstellens, etwa in einem Spinnprozess, der elektrische Leiter in das Textil eingebracht werden. Ebenso können magnetische textile Spulen zum Einsatz kommen, bei welchen bei Vorhandensein von Feuchtigkeit Eigenschaften der Spulen verändert werden, wobei diese Veränderung anhand der Erfassung einer elektrischen Größe und/oder einer magnetischen Größe festgestellt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Prüfanordnung dient dem Prüfen der Dichtigkeit eines Innenraums eines mit Wasser beaufschlagten Fahrzeugs. Hierbei weist wenigstens eine an dem Fahrzeug angeordnete Detektionseinrichtung elektrische Leiter auf. Mittels der Detektionseinrichtung ist ein Vorhandensein von Feuchtigkeit in dem Innenraum des Fahrzeugs ermittelbar. Die elektrischen Leiter der wenigstens einen Detektionseinrichtung sind als Leiterbahnen ausgebildet, welche mittels eines Druckverfahrens auf ein Trägermaterial aufgebracht sind. Mittels der wenigstens einen Detektionseinrichtung ist hierbei in Abhängigkeit von einem durch die Feuchtigkeit bedingten Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Leiterbahnen auf das Vorhandensein von Feuchtigkeit in dem Innenraum schließbar.
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Die Erfindung beinhaltet zudem die Möglichkeit der Anbindung der Leiterbahnen an ein im Fahrzeug befindliches Steuergerät. Hierüber kann eine Spannung angelegt werden und eine Widerstandsmessung durchgeführt werden. Das Ergebnis kann über On Board Diagnose ausgelesen werden. Somit kann nach der Fahrzeugberegnung beim Fehlerauslesen festgestellt werden, wenn an den Stellen mit solchen Sensoren sich Feuchtigkeit im Fahrzeug befindet. Weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist eine weiterführende Einsetzbarkeit im Feld. Verbleiben die Leiterbahnstrukturen und die Steuergeräteanbindung im Fahrzeug, kann auch ein späterer Feuchtigkeitseinbruch beim Kunden detektiert werden. Eine Werkstatt kann in diesem Fall dann sogar direkt den Bereich der Undichtigkeit auslesen, ohne diverse Fahrzeugteile zerlegen zu müssen. Hierdurch können sowohl in der Produktion als auch im Service Kosten durch Teiledemontage gespart werden, Beschädigungen vermieden werden und Fehler wie z. B. ausgefallene Fahrzeugelektronik durch einen Feuchtigkeitseinbruch direkt in deren Ursache erkannt werden. Weiterhin können Folgeschäden (Korrosion, Elektronikausfälle) durch frühzeitige Erkennung von Wassereintritt im Fahrzeug vermieden werden.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Prüfanordnung.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs mit auf das Karosseriebauteil aufgedruckten Leiterbahnen;
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2 ein zum Überprüfen eines Stromflusses zwischen den Leiterbahnen ausgebildetes Messgerät, welches an elektrische Anschlüsse der Leiterbahnen gemäß 1 angeschlossen werden kann;
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3 einen Schaltkreis mit einem Transponder eines RFID-Systems;
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4 einen Druckkopf zum Aufdrucken der Leiterbahnen auf das Karosseriebauteil oder eine Folie; und
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5 einen Roboter, welcher Leiterbahnen auf ein Karosseriebauteil aufdruckt.
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1 zeigt ein Karosseriebauteil 12 eines Fahrzeugs 10. Auf das Karosseriebauteil 12 sind eine erste Leiterbahn 14 und eine zweite Leiterbahn 16 aufgedruckt. Endbereiche 18, 20 der Leiterbahnen 14, 16 sind kammartig ausgebildet, wobei sich die einzelnen Zähne des kammartigen Endbereichs 18 der ersten Leiterbahn 14 und die Zähne des kammartigen Endbereichs 20 der zweiten Leiterbahn 16 nicht berühren.
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Die auf das Karosseriebauteil 12 aufgedruckten Leiterbahnen 14, 16 dienen dem Detektieren von Feuchtigkeit im Innenbereich des Fahrzeugs 10 im Rahmen einer so genannten Regenprobe. Hierbei wird das Fahrzeug gegen Ende der Produktion mittels einer Beregnungsanlage mit Wasser beaufschlagt. Anschließend soll festgestellt werden, ob Wasser von außen in einen Innenraum des Fahrzeugs 10 eingedrungen ist. Insbesondere an schwer zugänglichen Bereichen wie beispielsweise unter Teppichen im Innenraum des Fahrzeugs 10 kann eine solche Prüfung weder optisch noch händisch durchgeführt werden.
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Das Überprüfen auf das Vorhandensein von Feuchtigkeit in dem Innenraum des Fahrzeugs 10 gelingt jedoch mit Hilfe der in 1 schematisch und beispielhaft gezeigten Leiterbahnen 14, 16. Wenn an elektrische Anschlüsse 22, 24 der Leiterbahnen 14, 16 eine Spannung angelegt wird, so fließt zunächst kein Strom, da die Leiterbahnen 14, 16 nicht elektrisch miteinander verbunden sind.
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Dringt jedoch Feuchtigkeit zu den Leiterbahnen 14, 16 vor, so stellt diese Feuchtigkeit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnen 14, 16 her, und es fließt ein Strom, der gemessen werden kann. Der Stromfluss dient dann als Nachweis für das Eindringen der Feuchtigkeit in den Innenraum des Fahrzeugs 10 im Rahmen der Regenprobe. Die Leiterbahnen 14, 16, welche in 1 die kammartig ausgebildeten Endbereiche 18, 20 aufweisen, können auch mäanderförmig ausgebildet sein, solange sichergestellt ist, dass die beiden Leiterbahnen 14, 16 sich nicht berühren.
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2 zeigt ein Messgerät 26, welches an die Anschlüsse 22, 24 der Leiterbahnen 14, 16 angeschlossen werden kann, um festzustellen, ob die in den Innenraum des Fahrzeugs 10 eingedrungene Feuchtigkeit für eine elektrische Verbindung der beiden Leiterbahnen 14, 16 untereinander gesorgt hat. Ein solches Messgerät 26 kann manuell, also durch eine Bedienperson gehandhabt werden oder aber durch einen Roboter 28 (vgl. 5).
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Das Messgerät 26 kann auch an mehrere elektrisch parallel geschaltete Leiterbahnstrukturen über eine einzige Kopplungsstelle angeschlossen werden. Dann können mit einem einzigen Messgerät 26 mehrere mit jeweiligen Paaren von Leiterbahnen 14, 16 versehene Stellen im Fahrzeug 10 auf ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenraum des Fahrzeugs 10 überprüft werden.
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Bei der in 3 gezeigten Variante einer Prüfanordnung zum Überprüfen der Dichtigkeit des Innenraums des Fahrzeugs 10 sind die Leiterbahnen 14, 16 Bestandteile eines Schaltkreises 30, welcher einen Transponder 32 eines RFID-Systems umfasst. Hier sorgt das Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenraum des Fahrzeugs 10 dafür, dass der den Transponder 32 beinhaltende Stromkreis geschlossen wird. Dadurch wird der Transponder 32 funktionsfähig, und er kann mit einem (nicht gezeigten) Lesegerät in Wechselwirkung treten. Ein Eintritt von Feuchtigkeit in den Innenraum des Fahrzeugs 10 kann so berührungslos festgestellt werden.
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4 zeigt beispielhaft einen Druckkopf 34, mittels welchem in einem Jet-Druckverfahren die Leiterbahnen 14, 16 direkt auf das Karosseriebauteil 12 aufgedruckt werden können. Hierbei können flüssige oder pastöse Medien, etwa ein leitfähiger Klebstoff oder eine leitfähige Dispersion, aufgedruckt werden. Beispielsweise kann eine Silberpaste oder ein Leitlack durch ein Druckverfahren auf das Karosseriebauteil 12 aufgebracht werden. Ein solcher leitfähiger Lack kann ein organisches Lösungsmittel enthalten, wobei auch Wasser als Lösungsmittel für den Lack Verwendung finden kann. Der Lack kann auch ein Harz aufweisen. Durch das Aufdrucken des Leitlacks auf das Karosseriebauteil 12 zum Ausbilden der Leiterbahnen 14, 16 kann eine Breite der jeweiligen Leiterbahnen 14, 16 von beispielsweise lediglich 35 μm erreicht werden.
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Für das anschließende Härten des aufgedruckten oder aufgetragenen Mediums können unterschiedliche Verfahren zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann eine zum Herstellen der Leiterbahnen 14, 16 durch Drucken vorgesehene Silberpaste, welche beispielsweise 70% Silber enthält, innerhalb von drei Minuten bei einer Temperatur von 150°C getrocknet werden. Ein Leitlack, welcher mittels eines Jet-Druckverfahrens auf das Karosseriebauteil 12 aufgebracht werden kann, kann beispielsweise bei Raumtemperatur innerhalb von zwanzig Minuten trocknen. Das Härten der aufgedruckten Leiterbahnen 14, 16 kann jedoch auch durch Sintern, Beaufschlagen mit UV-Licht oder durch einen Laser erfolgen.
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Anstatt die Leiterbahnen 14, 16 direkt auf das Karosseriebauteil 12 aufzudrucken, können die Leiterbahnen 14, 16 umfassende Schaltkreise auch auf eine Polymer-Folie aufgedruckt werden. Beispielsweise kann hierbei eine elektrisch leitfähige Tinte zum Einsatz kommen. Bei Verwendung eines Carbon-basierten Leitlacks kann ein Siebdruckverfahren zum Einsatz kommen. Ein solcher Carbon-Leitlack kann beispielsweise bei 50°C getrocknet werden. Mit Schaltkreisen bedruckte Polymer-Folien können dann auf das Karosseriebauteil 12 an den gewünschten, schwer zugänglichen Stellen angeordnet werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit in diese Bereiche zu überprüfen.
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Wie anhand von 5 schematisch veranschaulicht ist, kann das Aufbringen der Leiterbahnen 14, 16 auf ein Karosseriebauteil 36 mittels des Roboters 28 erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Überprüfen auf das Vorhandensein von Feuchtigkeit in dem Innenraum des Fahrzeugs 10 mittels des Roboters 28 und somit automatisiert durchgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3744233 A1 [0005]
- DE 1981506202 [0006]