DE102014223670A1

DE102014223670A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls

Info

Publication number: DE102014223670A1
Application number: DE102014223670.3A
Authority: DE
Inventors: Dirk Becker; Hartmut Rölleke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls (11), wobei das Modul (11) aus mindestens einem ersten Bauteil (12) und einem zweiten Bauteil (13) besteht, wobei das erste Bauteil (12) das zweite Bauteil (13) axial umgreift und wobei das erste (12) und das zweite Bauteil (13) gegeneinander mit der Vorspannung beaufschlagt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine durch die Vorspannung geänderte Beabstandung von Merkmalen (17, 17‘) des ersten (12) und/oder des zweiten Bauteils (13) erfasst wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung (21).

Description

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.
Im Stand der Technik sind Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, bekannt, die einen in einem Behälter angeordneten Arbeitszylinder aufweisen. Um während der Lebensdauer des Schwingungsdämpfers nicht durch Leckagen Verluste in der Dämpfungskraft zu erfahren, ist eine möglichst gute Abdichtung zwischen dem Arbeitszylinder und einer Kolbenstangenführung sowie zwischen dem Arbeitszylinder 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 in der Regel erzeugt, indem ein Ende des Behälters während des Verschließens abgestützt wird und der Arbeitszylinder im Behälter durch eine äußere Axialkraft auf Druck vorgespannt wird. Nach dem Verschließen und dem Entfernen der äußeren Axialkraft dehnt sich der Arbeitszylinder aus und setzt den bis dahin spannungsfreien Behälter unter Zugspannung. Es stellt sich nun ein Kräftegleichgewicht zwischen dem druckvorgespannten Arbeitszylinder und dem jetzt unter Zugspannung stehenden Behälter ein, wobei die aufgebrachte Axialkraft bzw. Vorspannung am Arbeitszylinder um die Hälfte absinkt.
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.
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.
Aus der DE 34 23 598 C2 ist eine Vorrichtung zum Verschließen von Schwingungsdämpfern bekannt. Die bekannten Schwingungsdämpfer umfassen jeweils eine Kolbenstange in einem Zylinder, wobei die Kolbenstange mittels einer Kolbenstangenführung geführt und mittels einer Kolbenstangendichtung abgedichtet ist. Ein Behälter des Schwingungsdämpfers 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.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind jedoch insofern nachteilbehaftet, als dass diese entweder keine exakte Bestimmung der Vorspannkraft ermöglichen oder aber eine exakte Bestimmung der Vorspannkraft nur unter Verursachung von unverhältnismäßigem Kosten- und Herstellungsaufwand sowie ggf. sogar unter Zerstörung des hergestellten Schwingungsdämpfers erfolgen kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung vorzuschlagen.
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.
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 eine durch die Vorspannung geänderte Beabstandung von Merkmalen des ersten und/oder des zweiten Bauteils erfasst wird.
Somit kann ebenso einfach wie präzise die Vorspannung des ersten Bauteils gegen das zweite Bauteil bzw. die Vorspannung des Moduls bzw. eine Information über die Vorspannung bestimmt werden. Die Vorspannung bewirkt nämlich eine Dehnung bzw. eine Stauchung des ersten bzw. des zweiten Bauteils und somit auch eine geänderte Beabstandung der Merkmale des ersten bzw. des zweiten Bauteils.
Da das erste Bauteil das zweite Bauteil umfasst, wird das erste Bauteil durch die Vorspannung typischerweise auf Zug beansprucht, wohingegen das zweite Bauteil typischerweise auf Druck beansprucht wird.
Die Vorspannung kann auf einfache Weise beispielsweise mittels des sog. Orbitalverrollens erzeugt werden. Aber auch andere gängige Verfahren zum Erzeugen der Vorspannung sind gleichermaßen geeignet.
Die Merkmale sind bevorzugt derart ausgebildet, dass sie maschinell erfassbar sind. Beispielsweise kann es sich um mittels eines Lasers angebrachte Merkmale handeln, oder um strukturelle bzw. bauliche Merkmale wie Fugen, Kanten, Ritzen und Enden, oder aber auch um farbliche Merkmale. Dies ermöglicht eine automatisierte Erfassung der geänderten Beabstandung.
Bevorzugt wird die geänderte Beabstandung von mindestens zwei Merkmalen, insbesondere genau zwei Merkmalen, erfasst. Dies erlaubt eine vergleichsweise einfache Erfassung der geänderten Beabstandung.
Bevorzugt sind die Merkmale an jeweils unterschiedlichen Positionen entlang der Längsachse angeordnet. Je größer dabei ein axialer Abstand der Merkmale ist, desto einfacher und präziser kann die geänderte Beabstandung erfasst werden.
Die geänderte Beabstandung ist dabei jedoch nicht ausschließlich durch die Vorspannung geprägt, sondern auch durch die Geometrie und den Elastizitätsmodul des jeweiligen Bauteils. Auch eine Berührungsfläche mit dem jeweils anderen Bauteil sowie dessen Geometrie und Elastizitätsmodul wirken sich auf die geänderte Beabstandung 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 geänderten Beabstandung berücksichtigt werden. Die geänderte Beabstandung kann dabei als Absolutwert erfasst werden oder als relativer Wert gegenüber einer Ausgangsbeabstandung bzw. einer ersten Beabstandung.
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 dehnen bzw. stauchen. Somit wird auch das Auftreten einer vergleichsweise gut erfassbaren geänderten Beabstandung bei einer entsprechenden Vorspannung begünstigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen dass der geänderten Beabstandung die Vorspannung zugeordnet wird. Damit kann also die Vorspannung mittels der Zuordnung eindeutig aus der geänderten Beabstandung bestimmt werden. Die Zuordnung kann beispielsweise mittels einer Tabelle oder eines Graphen erfolgen, wobei die Tabelle bzw. der Graph einer Vielzahl von geänderten Beabstandungen jeweils eine Vorspannung zuweist. Die Tabelle ermöglicht dabei eine diskrete Zuordnung, wohingegen der Graph eine kontinuierliche Zuordnung erlaubt. Sowohl die Tabelle als auch der Graph können z.B. mittels zuvor bestimmter Referenzwerte oder mittels zuvor ausgeführter Berechnungen bzw. mathematischer bzw. physikalischer Zusammenhänge erstellt werden. Alternativ kann die Zuordnung mittels einer nach Bedarf ausgeführten Berechnung erfolgen. Da die geänderte Beabstandung, 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.
Die Vorspannung am ersten Bauteil entspricht dabei naturgemäß stets der Vorspannung am zweiten Bauteil, da sich stets ein Kräftegleichgewicht einstellt. Unabhängig davon kann jedoch die geänderte Beabstandung des ersten Bauteils einen anderen Wert aufweisen als die geänderte Beabstandung des zweiten Bauteils, da, wie bereits ausgeführt wurde, die geänderte Beabstandung von zusätzlichen Faktoren beeinflusst wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine erste Beabstandung vor einer Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung erfasst wird und eine zweite Beabstandung nach der Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung erfasst wird, wobei die geänderte Beabstandung eine Differenz der zweiten und der ersten Beabstandung ist. Somit kann auf einfache und präzise Weise die geänderte Beabstandung erfasst bzw. bestimmt werden.
Alternativ ist es bevorzugt, dass die erste Beabstandung vor dem Beaufschlagen mit der Vorspannung bekannt ist und folglich nicht erfasst werden muss. Dies beschleunigt einerseits das erfindungsgemäße Verfahren, setzt andererseits jedoch eine ausreichend hohe Präzision bei der Herstellung des Moduls voraus. Somit muss also nur die zweite Beabstandung erfasst werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die geänderte Beabstandung nach Maßgabe eines Vergleichs mit einem Sollwert für die Beabstandung bewertet wird und/oder dass die zugeordnete Vorspannung nach Maßgabe eines Vergleichs mit einem Sollwert für die Vorspannung bewertet wird. Sofern der Vergleich ergibt, dass die geänderte Beabstandung bzw. die zugeordnete Vorspannung unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen ihrem jeweiligen Sollwert entsprechen, wurde das Modul mit der gewünschten Vorspannung beaufschlagt und wird entsprechend hinsichtlich seiner Vorspannung als fehlerfrei bewertet. Sofern der Vergleich jedoch ergibt, dass die geänderte Beabstandung bzw. die zugeordnete Vorspannung unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen ihrem jeweiligen Sollwert nicht entsprechen, wird das Modul hinsichtlich seiner Vorspannung als fehlerhaft bewertet, da die Vorspannung entweder zu groß oder zu gering ist und das Modul daher nicht die benötigten Eigenschaften aufweist. Dies erlaubt z.B. eine Aussortierung derjenigen Module, deren geänderte Beabstandung bzw. zugeordnete Vorspannung nicht ihrem Sollwert entsprechen. Weiterhin erlaubt dies sogar eine Korrektur der Vorspannung, sofern der Vorgang der Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung noch nicht abgeschlossen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die geänderte Beabstandung optisch erfasst wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass auch die erste bzw. zweite Beabstandung optisch erfasst werden. Die optische Erfassung kann z.B. mittels einer Kamera, insbesondere mittels einer CCD-Kamera, oder mittels eines Lasers, insbesondere mittels eines Laserinterferometers, erfolgen. Das Erfassen mittels eines Lasers, insbesondere mittels eines Laserinterferometers, ist dabei auch zum hochpräzisen Erfassen nur minimalster geänderter Beabstandungen geeignet.
Alternativ ist es möglich und bevorzugt, die geänderte Beabstandung mechanisch zu erfassen. Bei einer mechanischen Erfassung werden als Merkmale insbesondere die axialen Enden herangezogen, da diese mechanisch vergleichsweise gut greifbar sind und zudem die größte geänderte Beabstandung aufweisen.
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 die Fluiddichte und 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, kann vorteilhaft verzichtet werden. Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Ausführung an Schwingungsdämpfern vergleichsweise präzise und zeiteffizient.
Der Schwingungsdämpfer kann als Einrohrdämpfer, als Zweirohrdämpfer oder als Federbein ausgeführt sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die genannten Schwingungsdämpfer gleichermaßen uneingeschränkt geeignet.
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.
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 geänderten Beabstandung geregelt wird und/oder nach Maßgabe der zugeordneten 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 geänderte Beabstandung, je nachdem, ob die Vorspannung oder die geänderten Beabstandung als Regelgröße herangezogen werden. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch zu beachten, dass das Modul während seiner Fertigung üblicherweise in eine Halterung eingespannt ist, welche ggf. die geänderte Beabstandung der Merkmale beeinflusst. Entsprechend muss dieser Einfluss auf die geänderte Beabstandung zur Vermeidung von Fehlbestimmungen kompensiert werden, z.B. rechnerisch oder durch Heranziehen entsprechend angepasster Tabellen bzw. Graphen.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Modul zur Beaufschlagung mit der Vorspannung mit einer externen Kraft vorgespannt bzw. beaufschlagt wird. Die externe Kraft dient dabei dem Zweck, das erste Bauteil zu dehnen bzw. das zweite Bauteil zu stauchen, damit das erste und das zweite Bauteil beim Zusammenfügen zum Modul gegeneinander mit der Vorspannung beaufschlagt sind. Die externe Kraft ist dabei üblicherweise doppelt so groß wie die spätere Vorspannung des Moduls bzw. wie die spätere Vorspannung des ersten Bauteils gegen das zweite Bauteil, da sich beim Zusammenfügen des Moduls die Vorspannung auf das erste und das zweite Bauteil gleichmäßig aufteilt. Das Erfassen der geänderten Beabstandung erfolgt in diesem Fall insbesondere ausschließlich an demjenigen Bauteil, das mit der externen Kraft beaufschlagt wird. Auch in diesem Fall wird bevorzugt die solcherart erfasste geänderte Beabstandung nach Maßgabe eines Vergleichs mit einem Sollwert für die Beabstandung bewertet bzw. wird die solcherart zugeordnete Vorspannung nach Maßgabe eines Vergleichs mit einem Sollwert für die Vorspannung bewertet. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs wird das Modul anschließend im Hinblick auf seine mechanische Vorspannung entweder als fehlerfrei oder als fehlerhaft bewertet. Sowohl der Sollwert für die Beabstandung als auch der Sollwert für die Vorspannung werden in diesem Fall an die externe Kraft angepasst.
Alternativ und ebenso bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren nach der Herstellung des Moduls am fertigen Modul ausgeführt, um dessen eingestellte Vorspannung zu bestimmen.
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 Erfassungsmittel umfasst, wobei die Erfassungsmittel dazu ausgebildet sind, eine durch die Vorspannung geänderte Beabstandung von zwei Merkmalen des ersten und/oder des zweiten Bauteils zu erfassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst somit alle Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfassungsmittel sind bevorzugt dazu ausgebildet, die geänderte Beabstandung optisch zu erfassen. Z.B. können die Erfassungsmittel als Kamera, insbesondere als CCD-Kamera, oder als Lasers, insbesondere als Laserinterferometer, ausgebildet sein.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Erfassungsmittel dazu ausgebildet sind, auch eine erste bzw. eine zweite Beabstandung optisch zu erfassen, wobei die erste Beabstandung vor einer Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung erfasst wird und die zweite Beabstandung nach der Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung erfasst wird. Die geänderte Beabstandung wird dann insbesondere aus einer Differenz der zweiten und der ersten Beabstandung gebildet.
Alternativ und ebenso bevorzugt können die Erfassungsmittel auch dazu ausgebildet sein, die geänderte Beabstandung und insbesondere die erste bzw. die zweite Beabstandung mechanisch zu erfassen. In diesem Fall können die Erfassungsmittel z.B. als Messschieber ausgebildet sein.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung weiterhin Berechnungsmittel umfasst, wobei die Berechnungsmittel dazu ausgebildet sind, eine Differenz der ersten Beabstandung und der zweiten Beabstandung zu bestimmen. Diese Differenz stellt die geänderte Beabstandung dar. Die Berechnungsmittel sind insbesondere als elektronisches Rechenwerk ausgebildet.
Bevorzugt ist das Modul ein Schwingungsdämpfer, insbesondere ein Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 beispielhaft ein Modul vor und nach der Beaufschlagung mit einer mechanischen Vorspannung,
2 schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls und
3 eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls in Form eines Flussdiagramms.
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.
1a zeigt Modul 11, welches beispielsgemäß als Schwingungsdämpfer 11 für ein Kraftfahrzeug ausgeführt ist, vor der Beaufschlagung mit einer mechanischen Vorspannung. Der Schwingungsdämpfer 11 besteht dabei aus einem Behälter 12, welcher ein erstes Bauteil 12 des Moduls 11 darstellt, und einem Arbeitszylinder 13, welcher ein zweites Bauteil 13 des Moduls 11 darstellt. Der Behälter 12 umgreift den Arbeitszylinder 13 axial. Weiterhin besteht das Modul 11 beispielsgemäß aus einer Kolbenstange 14, einem Befestigungsgelenk 15 und einer Kolbenstangendichtung 16. Am Behälter 12 sind zudem Merkmale 17 und 17‘ angebracht. Die Merkmale 17 und 17‘ wurden beispielsgemäß mittels eines Lasers als optische Markierungen hochpräzise auf eine Oberfläche des Behälters 12 gebrannt. Beide Merkmale 17 und 17‘ sind voneinander beabstandet entlang der Längsachse des Behälters 12 angeordnet. Wie zu sehen ist, ist ein oberer Rand 18 des Behälters 12 noch offen. Der obere Rand 18 wird bei der Herstellung des Schwingungsdämpfers 11 mittels Umbördeln verschlossen, während der Arbeitszylinder 13 mit einer externen mechanischen Kraft auf Druck beaufschlagt wird. Sobald der obere Rand umgebördelt wurde (1b), wird die externe Kraft zurückgenommen, so dass nun eine Vorspannung zwischen dem Behälter 12 und dem Arbeitszylinder 13 besteht. Während der Arbeitszylinder 13 dabei weiterhin auf Druck beansprucht wird, wird der Behälter 12 hingegen auf Zug beansprucht. Die jeweilige Vorspannung des Behälters 12 und des Arbeitszylinders 13 beträgt dabei in etwa die Hälfte der externen Kraft, mit der der Arbeitszylinder 13 zuvor beaufschlagt wurde. Diese Vorspannung ist notwendig, um einen Verlust der Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers 11 durch Leckagen zu vermeiden sowie eine ausreichend hohe Übertragungsfähigkeit für Querkräfte zu gewährleisten. Der auf Zug vorgespannte Behälter 13 wird gedehnt, so dass sich die Beabstandung der Merkmale 17, 17‘ durch die Vorspannung, d.h. beispielsgemäß durch die Dehnung, vergrößert hat, also geändert hat. Diese geänderte Beabstandung der Merkmale 17, 17‘ des Behälters 13 wird erfindungsgemäß herangezogen, um die Vorspannung zu bestimmen.
2 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung des Moduls 11. Die Vorrichtung 21 umfasst Erfassungsmittel 22, 22‘, welche beispielsgemäß jeweils als Laser ausgebildet sind. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 21 Berechnungsmittel 23, welche als elektronisches Rechenwerk mit einem digitalen Speicher (nicht dargestellt) ausgebildet sind, wobei im digitalen Speicher ein Graph abrufbar abgelegt ist, welcher einer Vielzahl von geänderten Beabstandungen am Behälter 12 jeweils eine Vorspannung zuweist. Der Graph ist dabei modulspezifisch, d.h., an die spezifische Geometrie und den spezifischen Elastizitätsmodul des Moduls 11 angepasst. Mittels der Erfassungsmittel 22, 22‘ erfasst die Vorrichtung 21 beispielsgemäß optisch zunächst jeweils einen Ort der Markierung 17 bzw. 17‘ relativ zum Laser 22 bzw. zum Laser 22‘. Diese Orte der Markierungen 17, 17‘ repräsentieren dabei die durch die Vorspannung geänderte Beabstandung. Beispielsgemäß erfolgt das Erfassen der geänderten Beabstandung dabei unter Berücksichtigung eines bekannten Abstands und einer bekannten Ausrichtung der Laser 22 und 22‘. Die Vorrichtung 21 vergleicht weiterhin die geänderte Beabstandung mit einem Sollwert für die Beabstandung und bewertet diese nach Maßgabe des Vergleichs. Der Sollwert für die Beabstandung ist ebenfalls modulspezifisch und an die Eigenschaften des Schwingungsdämpfers 11 angepasst. Auch der Sollwert für die Beabstandung ist in einem nicht dargestellten digitalen Speicher der Berechnungsmittel 23 abrufbar abgelegt. Sofern der Vergleich ergibt, dass die geänderte Beabstandung 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 geänderte Beabstandung unter Berücksichtigung angemessener statistischer Toleranzen ihrem Sollwert nicht entspricht, wird das Modul 11 als fehlerhaft bewertet, da die Vorspannung entweder zu groß oder zu gering ist und das Modul 11 daher nicht die gewünschten Eigenschaften aufweist.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls 11 in Form eines Flussdiagramms. In Schritt 31 wird zunächst eine erste Beabstandung vor der Beaufschlagung des Moduls 11 mit der Vorspannung erfasst. Diese erste Beabstandung wird in Schritt 32 in einem digitalen Speicher abrufbar zwischengespeichert. Im folgenden Schritt 33 wird das Modul 33 mit der Vorspannung beaufschlagt. In Schritt 34 wird eine zweite Beabstandung erfasst. Sowohl die Erfassung der ersten als auch der zweiten Beabstandung erfolgen beispielsgemäß optisch höchstpräzise mittels eines Laserinterferometers. Die geänderte Beabstandung wird nun in Schritt 35 als Differenz der ersten Beabstandung und der zweiten Beabstandung gebildet. In Schritt 36 wird der geänderten Beabstandung eine Vorspannung zugeordnet. Dies erfolgt unter Heranziehen eines Graphen, welcher modulspezifisch an das Modul 11 angepasst jeder geänderten Beabstandung eine Vorspannung zuordnet. In Schritt 37 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 38 im Hinblick auf seine mechanische Vorspannung als fehlerfrei bewertet. 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 39 als im Hinblick auf seine mechanische Vorspannung als fehlerhaft bewertet und kann nun ggf. aussortiert werden.
Bezugszeichenliste

11: Modul
12: erstes Bauteil, Behälter
13: zweites Bauteil, Arbeitszylinder
14: Kolbenstange
15: Befestigungsgelenk
16: Kolbenstangendichtung
17, 17‘: Merkmal
18: oberer Rand des Behälters
21: Vorrichtung zur Bestimmung der mechanischen Vorspannung des Moduls
22, 22‘: Erfassungsmittel, Laser
23: Berechnungsmittel, elektronisches Rechenwerk
31: Erfassen der ersten Beabstandung
32: Zwischenspeichern der ersten Beabstandung
33: Beaufschlagung des Moduls mit der Vorspannung
34: Erfassen der zweiten Beabstandung
35: Bilden der geänderten Beabstandung
36: Zuordnung der geänderten Beabstandung zu einer Vorspannung
37: Vergleich mit Sollwert
38: Erkennen auf Übereinstimmung mit dem Sollwert
39: Erkennen auf Nicht-Übereinstimmung mit dem Sollwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 2948391 C2 [0003, 0003]
DE 930906 B [0004]
DE 3423598 C2 [0005]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls (11), wobei das Modul (11) aus mindestens einem ersten Bauteil (12) und einem zweiten Bauteil (13) besteht, wobei das erste Bauteil (12) das zweite Bauteil (13) axial umgreift und wobei das erste (12) und das zweite Bauteil (13) gegeneinander mit der Vorspannung beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Vorspannung geänderte Beabstandung von Merkmalen (17, 17‘) des ersten (12) und/oder des zweiten Bauteils (13) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geänderten Beabstandung die Vorspannung zugeordnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Beabstandung vor einer Beaufschlagung des Moduls (11) mit der Vorspannung erfasst wird und eine zweite Beabstandung nach der Beaufschlagung des Moduls (11) mit der Vorspannung erfasst wird, wobei die geänderte Beabstandung eine Differenz der zweiten und der ersten Beabstandung ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geänderte Beabstandung nach Maßgabe eines Vergleichs mit einem Sollwert für die Beabstandung bewertet wird und/oder dass die zugeordnete Vorspannung nach Maßgabe eines Vergleichs mit einem Sollwert für die Vorspannung bewertet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geänderte Beabstandung optisch erfasst wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (11) ein Schwingungsdämpfer (11) ist.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (11) ein Schwingungsdämpfer (11) für ein Kraftfahrzeug ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während einer Beaufschlagung des Moduls (11) mit der Vorspannung ausgeführt wird, wobei die Beaufschlagung der Vorspannung nach Maßgabe der geänderten Beabstandung geregelt wird und/oder nach Maßgabe der zugeordneten Vorspannung geregelt wird.
Vorrichtung (21) zur Bestimmung einer mechanischen Vorspannung eines Moduls (11), wobei das Modul (11) aus mindestens einem ersten Bauteil (12) und einem zweiten Bauteil (13) besteht, wobei das erste Bauteil (12) das zweite Bauteil (13) axial umgreift und wobei das erste (12) und das zweite Bauteil (13) gegeneinander mit der Vorspannung beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (21) Erfassungsmittel (22, 22‘) umfasst, wobei die Erfassungsmittel (22, 22‘) dazu ausgebildet sind, eine durch die Vorspannung geänderte Beabstandung von zwei Merkmalen (17, 17‘) des ersten (12) und/oder des zweiten (13) Bauteils zu erfassen.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (21) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.