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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.
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Im Stand der Technik sind Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, bekannt, die einen in einem Behälter angeordneten Zylinder aufweisen. Um nicht durch Leckagen Verluste in der Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers zu erhalten, ist eine möglichst gute Abdichtung zwischen dem Arbeitszylinder und einer Kolbenstangenführung sowie zwischen dem Zylinder und einem Bodenventil erforderlich. Gleichzeitig muss der Arbeitszylinder auch unter dem Einfluss von Querkräften spielfrei im Behälter gehalten werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden der Behälter und der Arbeitszylinder üblicherweise axial gegeneinander vorgespannt. Die Vorspannung wird dabei erzeugt, indem ein Ende des Behälters abgestützt wird und der Arbeitszylinder im Behälter während des Verschließens des Behälters durch eine Axialkraft auf Druck vorgespannt wird. Nach dem Verschließen und dem Entfernen der äußeren Vorspannkraft dehnt sich der Arbeitszylinder aus und setzt den bis dahin spannungsfreien Behälter unter Zugspannung. Die aufgebrachte Axialkraft sinkt dabei am Arbeitszylinder ab und es stellt sich ein Kräftegleichgewicht zwischen dem druckvorgespannten Arbeitszylinder und dem nun unter Zugspannung stehenden Behälter ein.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 29 48 391 C2 ein Verfahren zur Herstellung eines Zweirohrschwingungsdämpfers. Dabei wird nach einem durch Umformen eines Behälterendes erfolgten Verschließen des Zweirohrschwingungsdämpfers eine umlaufende Eindrückung mit großer axialer Erstreckung auf dem Behälter angebracht. Die Eindrückung wird gemäß der
DE 29 48 391 C2 mittels einer tonnenförmig gewölbten Rolle gebildet, welche radial umlaufend gegen den Behälter gedrückt wird. Die Anpresskraft der Rolle wird dabei ungefähr proportional zur gewünschten Vorspannkraft gewählt. Somit kann die gewünschte Vorspannkraft grob über die Anpresskraft eingestellt werden.
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Die
DE 930 906 B offenbart einen Zweirohrschwingungsdämpfer, bei dem die Befestigung der Kolbenstangenführung im Behälter über eine Schraubverbindung erfolgt. Mittels dieser Schraubverbindung kann die gewünschte Einspannkraft des Zylinders zwischen der Kolbenstangenführung und einem Bodenteil hergestellt werden.
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Aus der
DE 34 23 598 C2 ist eine Vorrichtung zum Verschließen von Schwingungsdämpfern bekannt, wobei eine Kolbenstange in einem Zylinder mittels einer Kolbenstangenführung und einer Kolbenstangendichtung geführt und abgedichtet ist. Der Behälter wird unter gleichzeitigem Aufbringen einer auf die Kolbenstangenführung wirkenden Axialkraft verschlossen, wobei der Behälter während des Verschließvorgangs durch eine Festhaltevorrichtung axialfest im oberen Bereich gehalten wird. Dies führt dazu, dass der unterhalb des Festhaltebereichs liegende Behälterabschnitt durch die über die Kolbenstangenführung auf den Zylinder ausgeübte Druckkraft auf Zug beansprucht wird, während der Zylinder gleichzeitig unter Druckspannung steht. Die tatsächlich ausgeübte Kraft auf den Zylinder und den Behälter wird mittels Dehnungsmessstreifen bzw. Kraftmessdosen bestimmt.
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Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind jedoch insofern nachteilbehaftet, als dass entweder keine exakte Bestimmung der Vorspannkraft möglich ist oder aber diese notwendigerweise unter Verursachung von unerwünschtem Kosten- und Herstellungsaufwand sowie ggf. unter Zerstörung des hergestellten Schwingungsdämpfers erfolgt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung einer axialen Vorspannung vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls, wobei das Modul aus mindestens einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil besteht, wobei das erste Bauteil das zweite Bauteil axial umgreift und wobei das erste und das zweite Bauteil gegeneinander mit der Vorspannung beaufschlagt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens das erste oder zweite Bauteil zu einer Schwingung angeregt wird, dass die angeregte Schwingung erfasst wird und dass nach Maßgabe der erfassten Schwingung eine Eigenfrequenz mindestens des ersten oder zweiten Bauteils bestimmt wird.
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Somit kann einfach und präzise die Vorspannung des ersten Bauteils gegen das zweite Bauteil bzw. die Vorspannung des Moduls bestimmt werden. Die bestimmte Eigenfrequenz ist nämlich durch die Vorspannung geprägt und enthält somit eine Information über die Vorspannung. Es kann also gesagt werden, dass die Eigenfrequenz des ersten Bauteils bzw. des zweiten Bauteils die Vorspannung anzeigt. Dies lässt sich am Beispiel einer Gitarrenseite anschaulich verstehen, deren Eigenfrequenz und damit Tonlage ebenfalls ihre Vorspannung anzeigt.
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Da das erste Bauteil das zweite Bauteil axial umgreift, handelt es sich bei der mechanischen Vorspannung bevorzugt um eine axiale mechanische Vorspannung.
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Ebenso ist es auch möglich und bevorzugt, dass das gesamte Modul zu einer Schwingung angeregt wird. Oftmals ist dies aufgrund der engen mechanischen Kopplung des ersten Bauteils an das zweite Bauteil sogar unvermeidbar.
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Schließlich ist es auch möglich und bevorzugt, dass die Eigenfrequenz des gesamten Moduls bestimmt wird. Auch die Eigenfrequenz des gesamten Moduls ist durch die Vorspannung geprägt.
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Weiterhin sind die Eigenfrequenzen des ersten und des zweiten Bauteils durch die Größe, die Masse, den Elastizitätsmodul und die Geometrie des jeweiligen Bauteils geprägt. Auch eine Berührungsfläche mit dem jeweils anderen Bauteil sowie dessen Größe, Masse, Elastizitätsmodul und Geometrie wirken sich auf die Eigenfrequenz aus. Daher ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Verfahren modulspezifisch ausgeführt wird, d.h., dass für jede Gattung von Modulen spezifische Zusammenhänge zwischen der Vorspannung und der Eigenfrequenz berücksichtigt werden.
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Bei dem Modul handelt es sich bevorzugt um ein metallisches Modul, d.h. das erste und das zweite Bauteil sind im Wesentlichen metallische Bauteile. Metallische Bauteile lassen sich in der Regel aufgrund ihrer Materialeigenschaften, insbesondere ihres Elastizitätsmoduls, vergleichsweise gut zu Schwingungen anregen, wobei die Schwingungen von metallischen Bauteilen aufgrund ihrer typischen Schwingungsfrequenzen zudem mittels bekannter geeigneter Erfassungsmittel vergleichsweise einfach zu erfassen sind.
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Wenn ein schwingfähiges Modul eine einmalige Schwingungsanregung erfährt, so reagiert es mit einer Schwingung im Wesentlichen bei seiner Eigenfrequenz. Wenn zudem die Schwingungsanregung zumindest grob mit der Eigenfrequenz übereinstimmt, so reagiert das System bzw. Modul bei ausreichend schwacher Dämpfung mit vergleichsweise großen Schwingungsamplituden auf die Schwingungsanregung. Die Eigenfrequenz ist im Allgemeinen diejenige Frequenz, bei der das energetische Maximum der angeregten Schwingung liegt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der bestimmten Eigenfrequenz ein Wert der Vorspannung zugeordnet wird. Damit kann also die Vorspannung bzw. der Wert der Vorspannung mittels der Zuordnung eindeutig aus der Eigenfrequenz bestimmt werden. Die Zuordnung kann beispielsweise mittels einer Tabelle oder eines Graphen erfolgen, wobei die Tabelle bzw. der Graph einer Vielzahl von Eigenfrequenzen jeweils einen Wert der Vorspannung zuweist. Alternativ kann die Zuordnung mittels einer Berechnung erfolgen. Da die Eigenfrequenz, wie bereits beschrieben, neben der Vorspannung von einer Reihe weiterer Faktoren abhängig ist, ist die Tabelle bzw. der Graph bzw. die Berechnung bevorzugt bauteilspezifisch bzw. modulspezifisch ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die bestimmte Eigenfrequenz mit einem Sollwert für die Eigenfrequenz verglichen wird und/oder dass die zugeordnete Vorspannung mit einem Sollwert für die Vorspannung verglichen wird. Sofern der Vergleich ergibt, dass die Eigenfrequenz bzw. die zugeordnete Vorspannung unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen ihrem jeweiligen Sollwert entsprechen, wurde das Modul mit der gewünschten Vorspannung beaufschlagt. Sofern der Vergleich jedoch ergibt, dass die Eigenfrequenz bzw. der Wert der Vorspannung unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen ihrem jeweiligen Sollwert nicht entsprechen, wird das Modul als fehlerhaft erkannt, da die Vorspannung entweder zu groß oder zu gering ist und das Modul daher nicht die gewünschten bzw. benötigten Eigenschaften aufweist. Dies erlaubt z.B. eine Aussortierung derjenigen Module, deren Eigenfrequenz bzw. deren zugeordnete Vorspannung nicht ihrem Sollwert entsprechen. Weiterhin erlaubt dies sogar eine Korrektur der Vorspannung, sofern die Bestimmung der Vorspannung während der Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung erfolgt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schwingung mechanisch oder akustisch angeregt wird. Eine mechanische oder eine akustische Anregung weisen dabei jeweils unterschiedliche Vorteile auf. Während eine mechanische Anregung ohne besonderen Zusatzaufwand ausschließlich auf ein einzelnes Modul bzw. dessen erstes Bauteil bzw. dessen zweites Bauteil wirken kann, kann eine akustische Anregung berührungslos erfolgen. Im Gegenzug ist eine mechanische Anregung naturgemäß mit einer Berührung des Moduls verbunden, wohingegen eine akustische Anregung in der Regel nicht ohne zusätzlichen Aufwand ausschließlich auf ein einzelnes Modul bzw. dessen erstes Bauteil bzw. dessen zweites Bauteil fokusiert werden kann. Z.B. kann es bei einer akustischen Anregung notwendig sein, das einzelne, zu prüfende Modul zur Ausführung des Verfahrens an einen hierfür geeigneten Ort, z.B. einen schallisolierten Messplatz, zu bringen.
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Es ist jedoch auch denkbar und bevorzugt, jeweils ein Los von Modulen bzw. deren ersten Bauteilen bzw. deren zweiten Bauteilen gleichzeitig mittels einer akustischen – oder einer synchronisierten mechanischen – Anregung zu einer Schwingung anzuregen. Sofern alle Module bzw. erste Bauteile bzw. zweite Bauteile mit der gewünschten Vorspannung beaufschlagt wurden, entsprechen die erfassten Eigenfrequenzen sämtlich dem Sollwert für die Eigenfrequenz, d.h., die erfassten Eigenfrequenzen sind identisch. Sofern jedoch mindestens ein Modul bzw. ein erstes Bauteil bzw. ein zweites Bauteil nicht mit der gewünschten Vorspannung beaufschlagt wurde, entspricht die Eigenfrequenz des fehlerhaften Moduls nicht dem Sollwert für die Eigenfrequenz und weicht von der Eigenfrequenz der anderen Module bzw. ersten Bauteile bzw. zweiten Bauteile ab. Diese Abweichung ist vergleichsweise einfach erkennbar. In diesem Fall können die Module des betreffenden Loses noch einmal einzeln geprüft werden, um das fehlerhafte Modul zu identifizieren. Bei einer im Mittel nur geringen Stückzahl von fehlerhaften Modulen kann durch das gleichzeitige Prüfen eines ganzen Loses von Modulen bzw. deren ersten Bauteilen bzw. deren zweiten Bauteilen der Durchsatz wesentlich erhöht werden.
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Die mechanische Anregung erfolgt besonders bevorzugt durch einen einmaligen Stoß, z.B. mittels einer hammerartigen Vorrichtung. Der Stoß kann dabei auf das gesamte Modul oder speziell auf das erste Bauteil bzw. auf das zweite Bauteil gerichtet sein.
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Alternativ kann die mechanische Anregung auch durch eine Abfolge von Stößen, insbesondere eine definierte Abfolge von Stößen mit einer bestimmten Stoß- Frequenz erfolgen. Die Stoß-Frequenz ist dabei diejenige Frequenz, mit der die Stöße während der Abfolge von Stößen ausgeführt werden. Die Stoß-Frequenz ist bevorzugt konstant, kann sich aber auch über die Abfolge von Stößen hin ändern.
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Unter dem Begriff Stoß wird im Sinne der Erfindung eine Impulsübertragung verstanden, die geeignet ist, das Modul bzw. das erste Bauteil bzw. das zweite Bauteil in Schwingung zu versetzen.
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Die akustische Anregung erfolgt besonders bevorzugt durch eine Schallwelle, z.B. mittels eines Lautsprechers oder eines hierfür geeigneten Piezoelements. Im Fall einer akustischen Anregung erfolgt die Anregung zudem insbesondere im Frequenzbereich der zu erwartenden Eigenfrequenz, d.h. im Frequenzbereich des Sollwerts der Eigenfrequenz.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die angeregte Schwingung optisch und/oder akustisch erfasst wird. Die akustische Erfassung kann z.B. mittels eines Mikrofons erfolgen und die optische Erfassung mittels eines Laserinterferometers. Die Erfassung mittels eines Mikrofons ist vergleichsweise einfach und kostengünstig während die Erfassung mittels eines Laserinterferometers vergleichsweise sehr präzise ist und üblicherweise für ein breiteres Schwingungsspektrum geeignet ist.
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Das Heranziehen eines Mikrofons oder sonstigen geeiggneten Schallwellenerfassungsmittels zum Erfassen der angeregten Schwingung ermöglicht dabei das gleichzeitige Erfassen einer Vielzahl von Schwingungen von einer Vielzahl von Modulen bzw. ersten Bauteilen bzw. zweiten Bauteilen, z.B. von einem Los von Modulen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Modul ein Schwingungsdämpfer ist. In diesem Fall ist das erste Bauteil der sog. Behälter des Schwingungsdämpfers und das zweite Bauteil ist der sog. Arbeitszylinder des Schwingungsdämpfers. Gerade hier zeigen sich die besonderen Vorteile der Erfindung, da die richtig eingestellte Vorspannung des Behälters zum Arbeitszylinder von großer Bedeutung für die Qualität, insbesondere für die Fluiddichte und für die Kraftübertragungsfähigkeit, des Schwingungsdämpfers ist. Im Gegensatz zu im Stand der Technik üblichen Verfahren zur Bestimmung der Vorspannung des Schwingungsdämpfers ist es nämlich nicht notwendig, den Schwingungsdämpfer nach der Herstellung zu zerstören, um am Schwingungsdämpfer angebrachte Dehnungsmessstreifen bzw. Kraftmessdosen auszuwerten. Auch auf vergleichsweise teure Schraubverbindungen, die über ihre Anziehkraft eine Bestimmung der Vorspannkraft erlauben würden, kann vorteilhaft verzichtet werden. Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Ausführung an Schwingungsdämpfern vergleichsweise präzise und zeiteffizient.
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Der Schwingungsdämpfer kann als Einrohrdämpfer, als Zweirohrdämpfer oder als Federbein ausgeführt sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die genannten Schwingungsdämpfer gleichermaßen uneingeschränkt geeignet.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Modul ein Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug ist. Gerade bei Bauteilen für Kraftfahrzeuge sind besonders hohe Qualitätsanforderungen und Sicherheitsvorkehrungen zu beachten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können diese vergleichsweise einfach, schnell und kosteneffizient erfüllt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren während einer Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung ausgeführt wird, wobei die Beaufschlagung der Vorspannung nach Maßgabe der bestimmten Eigenfrequenz geregelt wird und/oder nach Maßgabe des zugeordneten Werts der Vorspannung geregelt wird. Somit wird also ein Regelkreis zur Einstellung der Vorspannung während der Herstellung des Moduls realisiert. Dies erlaubt es, Fehler bei der Einstellung der Vorspannung weitestgehend zu vermeiden und so die Stückzahl von fehlerhaften Modulen zu reduzieren. Geregelt werden kann dabei entweder auf den Sollwert für die Vorspannung oder auf den Sollwert für die Eigenfrequenz, je nachdem, ob die Vorspannung oder die Eigenfrequenz als Regelgröße herangezogen werden. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch zu beachten, dass das Modul während seiner Fertigung üblicherweise in eine Halterung eingespannt ist, welche die Eigenfrequenz des Moduls bzw. des ersten Bauteils bzw. des zweiten Bauteils beeinflusst. Entsprechend muss dieser Einfluss auf die Eigenfrequenz zur Vermeidung von Fehlbestimmungen kompensiert werden, z.B. rechnerisch oder durch Heranziehen entsprechend angepasster Tabellen bzw. Graphen. Auch der Sollwert für die Eigenfrequenz wird in diesem Fall entsprechend angepasst.
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Alternativ und ebenso bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren nach der Herstellung des Moduls am fertigen Modul ausgeführt, um dessen eingestellte Vorspannung zu bestimmen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls, wobei das Modul aus mindestens einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil besteht, wobei das erste Bauteil das zweite Bauteil axial umgreift und wobei das erste und das zweite Bauteil gegeneinander mit der Vorspannung beaufschlagt sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung Anregungsmittel, Erfassungsmittel und Bestimmungsmittel umfasst, wobei die Anregungsmittel dazu ausgebildet sind, mindestens das erste Bauteil zu einer Schwingung anzuregen, wobei die Erfassungsmittel dazu ausgebildet sind, die angeregte Schwingung zu erfassen und wobei die Bestimmungsmittel dazu ausgebildet sind, nach Maßgabe der erfassten Schwingung eine Eigenfrequenz mindestens des ersten Bauteils zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst somit alle Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bevorzugt ist das Modul ein Schwingungsdämpfer, insbesondere ein Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug.
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Die Anregungsmittel sind bevorzugt als Lautsprecher zur akustischen Anregung oder als hammerartige Vorrichtung zur mechanischen Anregung ausgebildet. Die mechanische Anregung erfolgt bevorzugt in Form einer Übertragung eines Stoßes bzw. Impulses. Ebenso ist es möglich und bevorzugt, dass die Anregungsmittel als Piezoelement ausgeführt sind, wobei ein Piezoelement – je nach spezifischer Ausbildung – sowohl zur akustischen als auch zur mechanischen Anregung geeignet sein kann.
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Die Erfassungsmittel sind bevorzugt als Mikrofon oder als Piezoelement zur akustischen Erfassung der Schwingung oder als Laserinterferometer zur optischen Erfassung der Schwingung ausgeführt.
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Die Bestimmungsmittel sind bevorzugt als elektronisches Rechenwerk ausgeführt, welches dazu ausgebildet ist, die von den Erfassungsmitteln erfasste Schwingung bzw. deren frequenzabhängige Energieverteilung auf ein energetisches Maximum hin zu untersuchen und diesem energetischen Maximum die Eigenfrequenz zuzuordnen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls und
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2 eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
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Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls 11. Beispielsgemäß ist das Modul 11 als Schwingungsdämpfer mit einer Kolbenstange 12, einem Behälter 13 und einem Arbeitszylinder 14 ausgeführt. Der Behälter 13 stellt dabei beispielsgemäß das erste Bauteil 13 dar, während der Arbeitszylinder 14 beispielsgemäß das zweite Bauteil 14 darstellt. Der Behälter 13 umgreift den Arbeitszylinder 14 axial. Dabei sind der Behälter 13 und der Arbeitszylinder 14 gegeneinander mechanisch mit einer Vorspannung beaufschlagt. Diese Vorspannung ist notwendig, um Verluste in der Dämpfungskraft durch Leckagen zu vermeiden und gleichzeitig eine Übertragung von auch hohen Kräften, insbesondere Querkräften, bei der späteren Verwendung des Schwingungsdämpfers 11 in einem Kraftfahrzeug zu gewährleisten. Die beispielsgemäß dargestellte Vorrichtung 15 umfasst Anregungsmittel 16 in Form eines Lautsprechers 16, Erfassungsmittel 17 in Form eines Mikrofons 17 sowie weiterhin nicht dargestellte Bestimmungsmittel, welche in Form eines elektronischen Rechenwerks ausgebildet sind und in Vorrichtung 15 integriert sind. Der Lautsprecher 16 ist im Beispiel der 1 derart ausgerichtet, dass eine von ihm erzeugte Schallwelle auf den Behälter 13 trifft. Das Mikrofon 17 ist im Beispiel der 1 derart ausgerichtet, dass eine am Behälter 13 angeregte Schwingung, nämlich die die Schwingung bei der Eigenfrequenz des Behälters 13, vom Mikrofon 17 erfasst wird. Die Anregung der Schwingung am Behälter 13 erfolgt somit akustisch über Lautsprecher 16. Ebenso erfolgt die Erfassung der Schwingung des Behälters 13 über das Mikrofon 17 akustisch. Beispielsgemäß regt die Vorrichtung 15 nun über den Lautsprecher 16 den Behälter 13 zu einer Schwingung an. Die Anregung erfolgt dabei, wie bereits ausgeführt, akustisch über eine Schallwelle. Die Frequenz der Schallwelle liegt im Bereich der Eigenfrequenz des Behälters 13. Die Eigenfrequenz des Behälters 13 ist dabei geprägt durch die Größe, die Masse, den Elastizitätsmodul und die Geometrie des Behälters 13 sowie durch die Berührungsflächen mit dem Arbeitszylinder 14 und der Kolbenstange 12. Die am Behälter 13 angeregte Schwingung, nämlich die Schwingung bei der Eigenfrequenz des Behälters 13, wird nun mittels Mikrofon 17 erfasst. Die nicht dargestellten Bestimmungsmittel der Vorrichtung 15 bestimmen nun weiterhin anhand der erfassten Schwingung die Eigenfrequenz. Die Eigenfrequenz ist dabei diejenige Frequenz in der erfassten Schwingung, welche das energetische Maximum aufweist. Beispielsgemäß wird das energetische Maximum anhand der Amplituden der Frequenzen der erfassten Schwingung erkannt. Der solcherart bestimmten Eigenfrequenz wird nun von den Bestimmungsmitteln eine Vorspannung zugeordnet, mit welcher der Schwingungsdämpfer 11 bzw. der Behälter 13 gegenüber dem Arbeitszylinder 14 beaufschlagt ist. Die Zuordnung erfolgt dabei anhand einer in der Vorrichtung 15 digital abgespeicherten Tabelle, wobei die Tabelle einer Vielzahl von bestimmten Eigenfrequenzen jeweils eine Vorspannung zuordnet. Die Tabelle ist dabei modulspezifisch, das heißt, an die spezifischen Eigenschaften des Moduls 11 angepasst. Die Vorrichtung 15 vergleicht weiterhin die bestimmte Eigenfrequenz mit einem Sollwert für die Eigenfrequenz. Der Sollwert für die Eigenfrequenz ist ebenfalls modulspezifisch und an die individuellen Eigenschaften des Schwingungsdämpfers 11 angepasst. Auch der Sollwert für die Eigenfrequenz ist in einem nicht dargestellten digitalen Speicher abrufbar abgelegt. Sofern der Vergleich ergibt, dass die Eigenfrequenz unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen ihrem Sollwert entspricht, wurde das Modul 11, das heißt der Schwingungsdämpfer 11, mit der gewünschten Vorspannung beaufschlagt. Sofern der Vergleich jedoch ergibt, dass die Eigenfrequenz unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen ihrem Sollwert nicht entspricht, wird das Modul 11 als fehlerhaft erkannt, da die Vorspannung entweder zu groß oder zu gering ist und das Modul 11 daher nicht die gewünschten Eigenschaften aufweist. Da der Herstellungsprozess von Schwingungsdämpfer 11 beispielsgemäß bereits abgeschlossen ist, ist keine Korrektur der Vorspannung mehr möglich.
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Gemäß einem weiteren ebenfalls in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Erfassungsmitteln 17 nicht um ein Mikrofon 17, sondern um ein Laserinterferometer 17. Das Laserinterferometer 17 erfasst Schwingungen an der Oberfläche des Behälters 13 optisch. Die nicht dargestellten Bestimmungsmittel der Vorrichtung 15 bestimmen in diesem Fall beispielsgemäß aus den optisch erfassten Schwingungen die Eigenfrequenz des Behälters 13. Die Eigenfrequenz ist dabei auch in diesem fall diejenige Frequenz, an der das energetische Maximum der erfassten Schwingungen auftritt. Die bestimmte Eigenfrequenz des Behälters 13 wird nun mit einem Sollwert verglichen, um auf diesem Wege zu prüfen, ob die Vorspannung des Behälters 13 bzw. des Schwingungsdämpfers 11 wie gewünscht bzw. benötigt eingestellt wurden.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Schritt 21 wird zunächst das erste Bauteil 13 eines Moduls 11 zu einer Schwingung angeregt. Die Anregung zur Schwingung erfolgt beispielsgemäß mechanisch mittels einer hammerartigen Vorrichtung, die einen Stoß auf das erste Bauteil 13 überträgt. Im folgenden Schritt 22 wird nun die angeregte Schwingung erfasst. Die Erfassung erfolgt beispielsgemäß mittels eines Laserinterferometers. Im nun folgenden Verfahrensschritt 23 wird nach Maßgabe der erfassten Schwingung eine Eigenfrequenz des ersten Bauteils 13 bestimmt. Dazu wird die erfasste Schwingung auf ihr energetisches Maximum hin untersucht und der Frequenz an der das energetische Maximum auftritt wird die Eigenfrequenz zugeordnet. Im folgenden Verfahrensschritt 24 wird nun der bestimmten Eigenfrequenz die Vorspannung zugeordnet. Die Zuordnung der Eigenfrequenz zur Vorspannung erfolgt mittels eines Graphen, der jeder Frequenz eine Vorspannung zuordnet. Der Graph ist dabei spezifisch an die Eigenschaften des Moduls 11 angepasst. Im Verfahrensschritt 25 wird nun die zugeordnete Vorspannung mit einem Sollwert für die Vorspannung verglichen. Sofern der Vergleich ergibt, dass die zugeordnete Vorspannung unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen dem Sollwert für die Vorspannung entspricht, wird das Modul 11 in Schritt 2 im Hinblick auf seine axiale Vorspannung als fehlerfrei erkannt. Sofern der Vergleich jedoch ergibt, dass die zugeordnete Vorspannung dem Sollwert für die Vorspannung unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen nicht entspricht, wird das Modul 11 in Schritt 27 als im Hinblick auf seine axiale Vorspannung fehlerhaft erkannt.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Modul
- 12
- Kolbenstange
- 13
- erstes Bauteil
- 14
- zweites Bauteil
- 15
- Vorrichtung zur Bestimmung der mechanischen Vorspannung des Moduls
- 16
- Erfassungsmittel
- 17
- Anregungsmittel
- 21
- Anregung mindestens des ersten oder des zweiten Bauteils
- 22
- Erfassen der angeregten Schwingung
- 23
- Bestimmung der Eigenfrequenz
- 24
- Zuordnung der Eigenfrequenz zu einer Vorspannung
- 25
- Vergleich mit Sollwert
- 26
- Erkennen auf Übereinstimmung mit dem Sollwert
- 27
- Erkennen auf Nicht-Übereinstimmung mit dem Sollwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2948391 C2 [0003, 0003]
- DE 930906 B [0004]
- DE 3423598 C2 [0005]
