DE102006033338A1

DE102006033338A1 - Vorrichtung zur Prüfung von Toleranzringen

Info

Publication number: DE102006033338A1
Application number: DE200610033338
Authority: DE
Inventors: Olaf Dr. Beutler; Christian Karch; Markus Knischourek; Rolf Louis; Jochen Palatzky
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Toleranzringen (2) mit einer Welle (3), um die der zu prüfende Toleranzring (2) angeordnet ist, und mit einer Aufnahme (4), in der die Welle (3) und der zu prüfende Toleranzring (2) zu liegen kommen, wobei ein Kraft-Weg-Verlauf eines an dem Umfang des Toleranzrings (2) anliegenden, den Toleranzring (2) mit einer Querkraft (F) beaufschlagenden Stempels (5) bis zur Blocklage des Toleranzrings (2) gemessen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Toleranzringen nach dem Anspruch 1.
Toleranzringe werden u.a. in der Automobilindustrie als Verbindungselemente und als Überlastsicherungen angewandt. Allen Anwendungen ist gemeinsam, dass sie zum einen ein definiertes Haltemoment benötigen und zum anderen produktionsbedingte Toleranzen zwischen Wellen und deren Anbindungsort damit ausgeglichen werden müssen. Zusätzlich ist für die verschiedenartigen Anwendungen von Toleranzringen ein Losbrechmoment definiert. Die Haltemomente von Toleranzringen werden über die Wellenzahl, die Wellenform, die Wellenhöhe, die Blechdicke, die Steifigkeit und die Federkräfte bestimmt, die im jeweiligen Toleranzfenster des Toleranzrings wirken können. Das Haltemoment der Toleranzringe ist korreliert mit den Prüfergebnissen bei der Prüfung der geometrischen und materialtechnischen Größen eines Toleranzrings.
Die DE 199 61 146 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum Prüfen komprimierbarer Bauelemente, insbesondere von Stoßdämpfern, Schwingungsdämpfern, Federn und dergleichen wobei während eines Prüfhubes die Kraft-Weg-Signale laufend gemessen werden. Anhand der Kraft-Weg- beziehungsweise Geschwindigkeits-Kraftkennlinien der Prüflinge kann deren Funktion überprüft werden.
Mit der offenbarten Prüfmethode ist es nicht möglich, die wichtigsten Einflussfaktoren der Art und Anwendung von Toleranzringen die eine Korrelation zu deren Funktion erlauben, zu messen, geschweige denn bei einer einzigen Messung zu bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der anhand einer Messung die relevanten Einfußfaktoren eines Toleranzringes auf dessen Funktion auf einmal gemessen werden können.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es wurde eine Vorrichtung zur Prüfung von Toleranzringen entwickelt, mit einer Welle, um die der zu prüfende Toleranzring angeordnet ist, mit einer Aufnahme, in der die Welle und der zu prüfende Toleranzring zu liegen kommen, wobei ein Kraft-Weg-Verlauf eines an dem Umfang des Toleranzringes anliegenden, den Toleranzring mit einer Querkraft beaufschlagenden Stempel bis zur Blocklage des Toleranzringes gemessen wird und dabei die Wellenhöhe, die Blechdicke des Toleranzringes, die Steifigkeit und die Federkräfte des Toleranzrings ermittelt werden. Eine Ableitung des Haltemoments des Toleranzringes ist damit möglich.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das verwendete Prinzip entspricht einer Steifigkeitsmessung, bei der die Feder bis zur Blocklage komprimiert wird. Aus der Wegdifferenz zwischen Anstiegspunkt der Kraft und der Blocklage kann die Wellenhöhe der zu prüfenden Toleranzringe ermittelt werden. Die Blocklage des Stempels auf der Welle und dem Toleranzring entspricht der verwendeten Materialstärke des Toleranzringes. Der Vorschub des Stempels wird von einem Ablaufprogramm einer Steuer- und Messeinrichtung der Vorrichtung, die alle relevanten geometrischen und materialtechnischen Daten des zu prüfenden Toleranzrings ermittelt, durchgeführt.
Das Ablaufprogramm sieht die Aufnahme einer Korrekturkurve vor, um systemische Messfehler, etwa bedingt durch die Eigenverformung der Vorrichtungsteile auszugleichen, wobei der Vorschub bei der Aufnahme der Korrekturkurve etwa 1 mm/min beträgt.
Der Stempel liegt bei der Prüfung etwa in einem Umfangssegment von 1/8 bis 1/12 des Gesamtumfanges des Toleranzringes an dem Toleranzring an. Die maximale Querkraft beträgt etwa 40 kN. Mit der Vorrichtung lassen sich bei Verwendung unterschiedlicher Wellen insbesondere Toleranzringe für Diebstahlsicherungen an Lenksäulen oder Überlastsicherungen von Aktuatoren von Servolenkungen prüfen.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Prüfung von Toleranzringen,
2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II in 1 durch die Vorrichtung in 1.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung 1 zur Prüfung von Toleranzringen 2. Bei dem Toleranzring 2 handelt es sich beispielweise um einen Toleranzring der eine Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe einer Servolenkung und einer Lenksäule schafft, die eine Diebstahlsicherung eines Fahrzeugs bewirkt indem der Toleranzring ein Losbrechmoment aufweist, das geringer als das eines Lenkradschlosses ist. Sein Haltemoment ist abhängig von seiner Steifigkeit und seiner radialen Federkräfte, die durch dessen Materialstärke, Wellenhöhe und Wellenform bestimmt sind.
Die Prüfung und dessen Ergebnis lassen die exakte Bestimmung des jeweiligen Haltemoments des Toleranzringes 2 zu. Die Vorrichtung besteht aus einem Prüftisch 6, auf dem eine Aufnahme 4 mit einem Prisma 7 mit einem Öffnungswinkel von etwa 90 ° festgelegt ist. Desweiteren sind links und rechts am Prisma 7 jeweils ein Halter 12 mit einer Schraube 13 (M8 × 50) befestigt. Sie verhindern ein Aufspreitzen des Toleranzrings während der Messung. In die Öffnung lassen sich Wellen 3 mit unterschiedlichem Durchmesser einlegen. Wie 2 in einem Querschnitt entlang der Linie II-II in 1 zeigt, weist das Prima 7 eine Ausnehmung 8 auf, in die ein zu prüfender Toleranzring 2, der unverschieblich an der Welle 3 angeordnet ist, ragt.
Ein Stempel 5 ist formschlüssig lösbar an einem Träger oder einer Verlängerung eines Prüfkolbens festgelegt und weist einen abgeflachten Bereich 9 auf, der eine teilkreisförmige Umfangsfläche 10 trägt, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel konkav mit einem Radius von etwa 11,5 mm gebildet ist. Der Radius ist an den zu prüfenden Toleranzring 2 angepaßt. Der Stempel 5 ist an seinem abgeflachten Bereich 9 geringfügig breiter als der zu prüfende Toleranzring 2. Ein nicht gezeigter Kraftsensor und Wegsensor erfasst die jeweilige aktuelle Querkraft F des Stempels 5 auf dem Toleranzring 2 und dessen Weg entlang der Längsachse 11 des Stempels 5. Die Daten der Sensoren werden während eines Prüfhubes, der bis zur Blocklage des Stempels 5 führt, von einer Regel-, Auswerte- und Datenerfassungseinrichtung über A/D Schnittstellen eingelesen. Die Regel-, Auswerte- und Datenerfassungseinrichtung wertet die Messergebnisse unter Berücksichtigung einer, die systematischen Fehler der Vorrichtung 1 korrigierenden Korrekturkurve aus. Das Prisma 7 ist vor der Durchführung einer Prüfserie lose auf dem Prüftisch 6 gelegt und wird durch einen Hub des Stempels 5 auf die Welle 3 vorzentriert und anschließend fixiert.

1: Vorrichtung
2: Toleranzring
3: Welle
4: Aufnahme
5: Stempel
6: Prüftisch
7: Prisma
8: Ausnehmung
9: Bereich, abgeflacht
10: Umfangsfläche, an 9
11: Längsachse
12: Halter
13: Schraube
F: Querkraft

Claims

Vorrichtung zur Prüfung von Toleranzringen (2), mit einer Welle (3) um die der zu prüfende Toleranzring (2) angeordnet ist und mit einer Aufnahme (4) in der die Welle (3) und der zu prüfende Toleranzring (2) zu liegen kommen, wobei ein Kraft-Weg- Verlauf eines an dem Umfang des Toleranzrings (2) anliegenden, den Toleranzring (2) mit einer Querkraft (F) beaufschlagenden Stempel (5) bis zur Blocklage des Toleranzrings (2) gemessen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Messung des Kraft- Weg- Verlaufs des Toleranzringes (2) dessen Blechdicke, Wellenhöhe, Steifigkeit und Federkraft ermittelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenhöhe des zu prüfende Toleranzringes (2) aus der Wegdifferenz zwischen einem Anstiegspunkt der Querkraft (F) und der Blocklage des zu prüfenden Toleranzringes (2) ermittelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blocklage des zu prüfenden Toleranzringes (2) der Materialstärke des Toleranzringes (2) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Stempels (5) von einem Ablaufprogramm gesteuert ist, das sämtliche relevanten geometrischen und materialtechnischen Daten des zu prüfenden Toleranzringes (2) ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablaufprogramm das Aufnehmen einer Korrekturkurve vorsieht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfgeschwindigkeit bei der Aufnahme der Korrekturkurve etwa 1 mm/min beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) über etwa 1/8 bis 1/12 des Gesamtumfanges des Toleranzringes (2) an dem Toleranzring (2) anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkraft (F) bis zu etwa 40 kN beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Prüfung von Toleranz- oder Rancolringen für Diebstahlsicherungen an Lenksäulen oder Überlastsicherungen von Aktuatoren von Servolenkungen dient.