DE102015210907A1

DE102015210907A1 - Method for determining an undercut of a profile

Info

Publication number: DE102015210907A1
Application number: DE102015210907.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Wagener; Patrick Woisetschläger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2016-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Hinterschnitts (12) eines in einer Zylinderwand eines Verbrennungsmotors ausgebildeten Profils (1), bei welchem in einem Schritt (a) zumindest eine erste Kenngröße eines Stegs (3) oder einer Nut (6) des Profils (1) vor Ausbildung des Hinterschnitts (12) und zumindest eine zweite Kenngröße des Stegs (3) oder der Nut (6) des Profils (1) nach Ausbildung des Hinterschnitts (12) gemessen werden, und in einem Schritt (b) dann aus den im Schritt (a) gemessenen Kenngrößen ein Maß für den Hinterschnitt (12) des Profits (1) ausgehend von einem zuvor in einer Messreihe ermittelten Kennfeld bestimmt wird, das vorgegebenen ersten und zweiten Kenngrößen des Profits (1) jeweils ein zugehöriges Maß für den Hinterschnitt (12) zuordnet.The invention relates to a method for determining an undercut (12) of a profile (1) formed in a cylinder wall of an internal combustion engine, wherein in a step (a) at least one first parameter of a web (3) or a groove (6) of the profile (FIG. 1) before the formation of the undercut (12) and at least one second characteristic of the web (3) or the groove (6) of the profile (1) after the formation of the undercut (12) are measured, and then in a step (b) in step (a) measured parameters a measure of the undercut (12) of the profit (1) is determined from a previously determined in a series of measurements map, the predetermined first and second characteristics of the profit (1) each an associated measure of the undercut (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Hinterschnitts eines in einer Zylinderwand eines Verbrennungsmotors ausgebildeten Profils.The invention relates to a method for determining an undercut of a profile formed in a cylinder wall of an internal combustion engine.

Aus der DE 10 2013 011 726 A1 ist eine Technologie zum kostengünstigen Beschichten von Werkstücken, insbesondere von aus Aluminium gefertigten Werkstücken, bekannt, in welcher das sogenannte ”mechanische Aktivieren” bzw. ”Rillieren” beschrieben ist. Hierbei wird ein Profil mit einer Schwalbenschwanzkontur in das zu beschichtende Matrix-Material der Zylinderwand eingebracht. Dieser Hinterschnitt des sogenannten Schwalbenschwanzprofils wird in ein bis sieben einzelnen Prozessschritten erzeugt und führt zu einem Profil, in das sich Beschichtungen, insbesondere Spritzschichten, beispielsweise durch Lichtbogendrahtspritzen erzeugt, aber auch Lacke dauerhaft verklammern können.From the DE 10 2013 011 726 A1 is a technology for cost-effective coating of workpieces, in particular of aluminum-made workpieces, known, in which the so-called "mechanical activation" or "creasing" is described. In this case, a profile with a dovetail contour is introduced into the matrix material of the cylinder wall to be coated. This undercut of the so-called dovetail profile is produced in one to seven individual process steps and leads to a profile in which coatings, in particular sprayed coatings, for example produced by electric arc wire spraying, but also can permanently clamp paints.

Ein derartiges Schwalbenschwanzprofil hat zahlreiche Stege mit schwalbenschwanzförmigen Querschnitt, wobei benachbarte Stege durch entsprechend geformte Nuten voneinander getrennt sind. Der mechanisch erzeugte Hinterschnitt hat einen von einer Stegflanke und dem Nutgrund eingeschlossenen Winkel, welcher zwischen 89° und 45°, üblicherweise zwischen 75° und 85°, beträgt. Die exakte Größe des Hinterschnitts lässt sich optisch oder durch Abtasten kaum oder nur sehr aufwändig messen, da die Abmessungen beispielsweise der Steg- oder Nuthöhe und der Stegbreite üblicherweise zwischen etwa 0,15 mm bis 0,3 mm betragen und andererseits durch den Hinterschnitt gewissermaßen um die seitlichen Kanten des Steges herum zu messen wäre. Vielfach werden daher solche Werkstücke zerstörend per Mikroschliff untersucht. Derartige Untersuchungen sind aber aufwändig und mit hohen Kosten verbunden. Außerdem kann das Werkstück, selbst wenn die Untersuchung zu einem positiven Ergebnis führt, aufgrund der Zerstörung nicht weiter verwendet werden. Zur Zeit ist kein Messsystem verfügbar, das in der Lage wäre, derartige Hinterschnitte mit derart geringen Abmessungen zuverlässig zu bestimmen.Such a dovetail profile has numerous webs with dovetailed cross-section, wherein adjacent webs are separated by correspondingly shaped grooves. The mechanically generated undercut has an angle enclosed by a web flank and the groove bottom, which is between 89 ° and 45 °, usually between 75 ° and 85 °. The exact size of the undercut can be measured optically or by scanning hardly or only very expensive, since the dimensions of the web or groove height and the web width usually between about 0.15 mm to 0.3 mm and on the other hand by the undercut to a certain extent to measure the lateral edges of the bridge around. In many cases, therefore, such workpieces are destructively examined by microsection. However, such investigations are complex and involve high costs. In addition, even if the examination leads to a positive result, the workpiece can not be used due to the destruction. At present, no measuring system is available which would be able to reliably determine such undercuts with such small dimensions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem derartige Hinterschnitte beispielsweise von Schwalbenschwanzprofilen bestimmt werden können.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with such undercuts, for example, can be determined by dovetail profiles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem Schritt (a) zumindest eine erste Kenngröße eines Stegs oder einer Nut des Profils vor Ausbildung des Hinterschnitts und zumindest eine zweite Kenngröße des Stegs oder der Nut des Profils nach der Ausbildung des Hinterschnitts gemessen. Dann wird in einem Schritt (b) aus den im Schritt (a) gemessenen Kenngrößen ein Maß für den Hinterschnitt des Profils ausgehend von einem zuvor in einer Messreihe ermittelten Kennfeld bestimmt, das vorgegebenen ersten und zweiten Kenngrößen des Profils jeweils ein zugehöriges Maß für den Hinterschnitt zuordnet. Damit liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, den in einem Werkstück erzeugten Hinterschnitt einerseits mit gemessenen Kenngrößen des Stegs bzw. der Nut, andererseits mit Hilfe eines Kennfeldes zu bestimmen, dem vorgegebene Kenngrößen aus zuvor durchgeführten Messreihen zugrunde liegen. Der zu bestimmende Hinterschnitt wird also einmal aufgrund am zu untersuchenden Werkstück gemessener Kenngrößen und zum anderen der in dem Kennfeld hinterlegten Vorversuche bestimmt. Aus diesen Daten lässt sich der gesuchte Hinterschnitt zuverlässig bestimmen.In the method according to the invention, in a step (a), at least one first characteristic of a web or a groove of the profile is measured before the formation of the undercut and at least one second characteristic of the web or the groove of the profile after the formation of the undercut. Then, in a step (b), from the parameters measured in step (a), a measure for the undercut of the profile is determined based on a characteristic map previously determined in a measurement series; the predetermined first and second characteristics of the profile are respectively associated with the undercut assigns. Thus, the invention is based on the idea to determine the undercut produced in a workpiece on the one hand with measured characteristics of the web or the groove, on the other hand with the aid of a map, the predetermined characteristics of previously performed series of measurements are based. The undercut to be determined is thus determined once based on the measured workpiece to be examined parameters and on the other of the stored in the map preliminary tests. From this data, the required undercut can be reliably determined.

Vorteilhafterweise umfasst das Profil ein Schwalbenschwanzprofil zum Aufnehmen einer auf die Zylinderwand aufgebrachten und als Lauffläche des Zylinders dienenden Beschichtung. In derartigen Profilen kann sich, wie zuvor erwähnt, die Beschichtung dauerhaft verklammern, sodass derartige Laufflächen sehr langlebig ausgebildet sein können. Durch das Schwalbenschwanzprofil ergibt sich nach dem Aushärten der aufgebrachten Beschichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Beschichtungsmaterial und der Zylinderwand.Advantageously, the profile comprises a dovetail profile for receiving a coating applied to the cylinder wall and serving as a running surface of the cylinder. In such profiles, as previously mentioned, the coating can permanently clamp, so that such treads can be made very durable. The dovetail profile results in a positive connection between the coating material and the cylinder wall after curing of the applied coating.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste Kenngröße eine Steg- oder Nuthöhe und/oder eine Stegbreite und die zweite Kenngröße eine Steg- oder Nuthöhe und/oder eine Stegbreite. Damit fließen in das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen des Hinterschnitts am aktuellen Werkstück gemessene Werte für die Ausgestaltung des Profils vor der Ausbildung des Hinterschnitts und ebenso am aktuellen Werkstück gemessene Werte nach der Ausbildung des Hinterschnitts ein. Insbesondere die Verhältnisse der Kenngrößen vor und nach der Ausbildung des Hinterschnitts können damit eine wichtige Grundlage für die Bestimmung eines Maßes für den Hinterschnitt bilden. Vorteilhaft ist dabei, dass derartige Kenngrößen mit bereits bekannten Vorrichtungen leicht und kostengünstig gemessen werden können.According to one embodiment of the invention, the first characteristic includes a land or groove height and / or a land width and the second characteristic a land or groove height and / or a land width. Thus, in the method according to the invention for determining the undercut on the current workpiece, measured values for the configuration of the profile before the formation of the undercut and values likewise measured on the current workpiece flow in after the formation of the undercut. In particular, the ratios of the parameters before and after the formation of the undercut can thus form an important basis for the determination of a measure of the undercut. It is advantageous that such characteristics can be easily and inexpensively measured with already known devices.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird das Maß für den Hinterschnitt des Profils mit Hilfe des Kennfeldes durch Interpolation bestimmt. Dadurch ist es möglich, aufgrund einer begrenzten Anzahl von zuvor durchgeführten Messungen auch solche Hinterschnitte an Werkstücken zu bestimmen, die nicht exakt den vorbestimmten Werten entsprechen. So lässt sich anhand von Vorversuchen letztlich auch das voraussichtliche Verhalten des ausgebildeten Profils vorhersagen. According to another embodiment of the invention, the measure of the undercut of the profile using the map is determined by interpolation. This makes it possible, based on a limited number of previously performed measurements, to also determine those undercuts on workpieces which do not correspond exactly to the predetermined values. In this way, the expected behavior of the trained profile can be predicted on the basis of preliminary tests.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfasst das Kennfeld weitere Kenngrößen, die den Umformprozess zum Ausbilden des Hinterschnitts, das Materialverhalten sowie Ergebnisse von Zug- und Stauchversuchen abbilden. So können beim erfindungsgemäßen Verfahren auch das im aktuellen Werkstück verwendete Material und die für dieses Material durchgeführten Vorversuche Berücksichtigung finden. Diese Vorgehensweise trägt mit dazu bei, die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen.According to another embodiment of the invention, the map includes further characteristics that map the forming process for forming the undercut, the material behavior and results of tensile and compression tests. Thus, in the method according to the invention, the material used in the current workpiece and the preliminary tests carried out for this material can also be taken into account. This procedure contributes to increasing the accuracy of the method according to the invention.

Vorteilhafterweise wird mit Hilfe des Kennfeldes als zugehöriges Maß für den Hinterschnitt die Stegfußbreite und vorzugsweise auch ein Korrekturfaktor für den Umformprozess bestimmt. Die Stegfußbreite ermöglicht ein mathematisch einfaches Bestimmen eines Maßes für den Hinterschnitt. Zusätzlich gestattet der Korrekturfaktor für den Umformprozess, Veränderungen am aktuell zu untersuchenden Werkstück zu berücksichtigen, die beispielsweise dadurch begründet sind, dass die Stegflanke anders als in einer theoretischen Betrachtung in der Praxis häufig keine gerade sondern eine gekrümmte Linie ist. Ein solcher Korrekturfaktor ermöglicht also, den Hinterschnitt exakter bestimmen zu können. In diesem Faktor sind ferner Unterschiede berücksichtigt, die sich aus theoretisch berechneten und praktisch ermittelten, gemessenen Werten ergeben.Advantageously, the web foot width and preferably also a correction factor for the forming process are determined with the aid of the characteristic field as an associated measure for the undercut. The bridge foot width allows a mathematically simple determination of a measure for the undercut. In addition, the correction factor for the forming process allows to take into account changes in the currently inspected workpiece, which are due to the fact that unlike a theoretical consideration in practice, the web flank is often not a straight but a curved line. Such a correction factor thus makes it possible to determine the undercut more accurately. This factor also takes account of differences resulting from theoretically calculated and practically measured values.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Maß für den Hinterschnitt die Hinterschnittfläche und/oder den Winkel eingeschlossen von der Stegflanke und dem Nutgrund. Die Hinterschnittfläche insbesondere in Verbindung mit dem vorgenannten Winkel stellen ein zuverlässiges Maß für den Hinterschnitt und damit für die mögliche Verklammerung einer Beschichtung an der Zylinderwand des Verbrennungsmotors dar. Sofern bestimmte, vorher festgelegte Grenzwerte für die Hinterschnittfläche und den genannten Winkel bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter- bzw. überschritten werden, kann das betreffende Werkstück aussortiert oder einer nochmaligen Bearbeitung zugeführt werden. Sofern sich ferner bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein an einen Grenzwert angenäherter Wert ergibt, kann auch ein Nachjustieren einer Vorrichtung zum Einbringen der Nuten bzw. zum Ausbilden des betreffenden Profils veranlasst werden.According to a preferred development of the invention, the dimension for the undercut comprises the undercut surface and / or the angle enclosed by the web flank and the groove bottom. The undercut area, in particular in conjunction with the above-mentioned angle, represents a reliable measure of the undercut and thus of the possible clamping of a coating on the cylinder wall of the internal combustion engine. If certain, previously defined limit values for the undercut area and the mentioned angle when using the inventive method under - Be exceeded or exceeded, the workpiece in question can be sorted out or a further processing supplied. If, furthermore, a value approximated to a limit value results when the method according to the invention is used, a readjustment of a device for introducing the grooves or for forming the relevant profile can also be initiated.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird die Hinterschnittfläche mittels der Gleichung

ermittelt, wobei H0 bzw. H1 für die Steg- oder Nuthöhe vor bzw. nach der Ausbildung des Hinterschnitts, L0 bzw. L1 für die Stegbreite vor bzw. nach der Ausbildung des Hinterschnitts, B für die Stegfußbreite und K für den Korrekturfaktor für den Umformprozess stehen. Die genannte Gleichung ist mathematisch leicht zu handhaben und ermöglicht sowohl die Berücksichtigung von Messwerten, die am aktuell zu untersuchenden Werkstück durchgeführt wurden, als auch die Berücksichtigung von Daten und Messwerten, wie sie anhand vorher bestimmter Versuche gewonnen wurden. Damit lässt sich die Hinterschnittfläche als Maß für den Hinterschnitt zuverlässig und relativ exakt ermitteln.According to another embodiment of the invention, the undercut surface by means of the equation

determined, wherein H0 or H1 for the web or groove height before or after the formation of the undercut, L0 or L1 for the web width before or after the formation of the undercut, B for the web foot width and K for the correction factor for the forming process stand. The mentioned equation is mathematically easy to handle and allows both the consideration of measured values, which were carried out on the currently examined workpiece, as well as the consideration of data and measured values, as they were obtained from previously determined experiments. This makes it possible to reliably and relatively accurately determine the undercut surface as a measure of the undercut.

Gemäß einer anderen Weiterbildung wird der von der Stegflanke und dem Nutgrund eingeschlossene Winkel mittels der Gleichung

ermittelt, wobei H1 für die Steg- oder Nuthöhe nach der Ausbildung des Hinterschnitts, L1 für die Stegbreite nach der Ausbildung des Hinterschnitts und B für die Stegfußbreite stehen. Auch in dieser Gleichung sind aktuell am zu untersuchenden Werkstoff gemessene Kenngrößen und mit der Stegfußbreite eine weitere Kenngröße berücksichtigt, die über das Kennfeld mit Hilfe zuvor durchgeführter Untersuchungen, wie z. B. Messreihen, berücksichtigt sind. Auch diese Gleichung trägt mit dazu bei, den Hinterschnitt von Profilen auf relativ einfache und damit kostengünstige Weise zu bestimmen.According to another embodiment, the angle enclosed by the web flank and the groove bottom is determined by the equation

where H1 stands for the land or groove height after the formation of the undercut, L1 for the land width after the formation of the undercut, and B for the land foot width. Also in this equation measured parameters are currently measured on the material to be examined and with the web foot width another parameter taken into account via the map using previously performed investigations such. B. Measurement series, are taken into account. This equation also helps to determine the undercut of profiles in a relatively simple and therefore cost-effective manner.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the subject invention are described below with reference to the drawing. Show it:

1 eine schematische, geschnittene, teilweise Darstellung eines in einer Zylinderbohrung eingeschnittenen Profils vor Ausbildung eines Hinterschnitts; 1 a schematic, sectioned, partial representation of a cut in a cylinder bore profile before forming an undercut;

2 eine schematische, geschnittene, teilweise Darstellung des Profils gemäß 1 nach Ausbildung eines Hinterschnitts; 2 a schematic, sectioned, partial representation of the profile according to 1 after formation of an undercut;

3 eine schematische, geschnittene, teilweise Darstellung des Profils gemäß 2 mit zu messenden Kenngrößen; und 3 a schematic, sectioned, partial representation of the profile according to 2 with parameters to be measured; and

4 eine schematische, geschnittene, Darstellung eines Stegs des Profils gemäß den 2 und 3 mit erfindungsgemäß ermitteltem Maß für den Hinterschnitt. 4 a schematic, sectional view of a web of the profile according to the 2 and 3 with inventively determined measure for the undercut.

In 1 ist ein Teil eines Profils 1 schematisch, im Schnitt teilweise dargestellt, wie es in Umfangsrichtung in einer Zylinderwand 2 eines nicht näher gezeigten Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Gezeigt sind in 1 Stege 3 und Nuten 4 jeweils mit Rechteckprofil. Daraus folgt, dass in 1 die jeweils von einer Stegflanke 5 und dem Nutgrund 6 eingeschlossenen Winkel 7 etwa 90° betragen.In 1 is part of a profile 1 schematically, partially in section, as in the circumferential direction in a cylinder wall 2 a combustion engine, not shown in detail is formed. Shown are in 1 Stege 3 and grooves 4 each with rectangular profile. It follows that in 1 each from a web edge 5 and the groove bottom 6 included angle 7 be about 90 °.

Die Darstellung gemäß 1 zeigt das Profit vor Ausbildung eines Hinterschnitts.The representation according to 1 shows the profit before forming an undercut.

Nach dem Einbringen aller Nuten 4 in die Zylinderwand 2 ist vorgesehen, die zwischen benachbarten Nuten 4 ausgebildeten Stege 3 plastisch umzuformen, um Hinterschnitte bzw. Verengungen der Nutquerschnitte auszubilden. Diese sorgen für die vorerwähnte formschlüssige Fixierung der nachträglich aufzubringenden in den Figuren nicht näher gezeigten Beschichtung auf die Zylinderwand 2, wobei diese Beschichtung den Querschnitt der Nuten vollständig ausfüllt und den Querschnitt der Zylinderwand um ein geringes Maß verringert.After the introduction of all grooves 4 in the cylinder wall 2 is provided between adjacent grooves 4 trained bridges 3 plastically reshape to form undercuts or narrowing of the groove cross-sections. These ensure the aforementioned positive fixation of the subsequently applied in the figures not shown in detail coating on the cylinder wall 2 , wherein this coating completely fills the cross section of the grooves and reduces the cross section of the cylinder wall by a small amount.

Zum Umformen wird ein nicht näher gezeigtes Rollierwerkzeug eingesetzt, das üblicherweise eine Vielzahl von Rollierkörper (ebenfalls nicht gezeigt) aufweist. Das rotierend angetriebene Rollierwerkzeug wird entlang der Längsachse des Zylinders verfahren, wobei das Umformen der Stege 3 dadurch realisiert wird, dass der von den Rollierkörpern ausgebildete größte Kreisumfang im Durchmesser größer als der von den Stegen 3 gemäß 1 ausgebildete Innendurchmesser des Zylinders ist.For forming a not shown in detail, burnishing tool is used, which usually has a plurality of roller burnishing (also not shown). The rotatably driven roller burnishing tool is moved along the longitudinal axis of the cylinder, wherein the forming of the webs 3 is realized in that the trained by the rolling bodies largest circumference in diameter greater than that of the webs 3 according to 1 formed inside diameter of the cylinder is.

Das Rollierwerkzeug übt also auf die Oberseite 10 jedes Steges 3 eine Kraft 11 aus (siehe 1), die letztlich das Profil nach Ausbildung des Hinterschnitts ermöglicht, wie dies schematisch im Schnitt in 2 dargestellt ist. In den 2 bis 4 sind die einen Schnitt symbolisierenden Diagonalschraffuren der besseren Übersicht halber weggelassen.The roller burnishing tool thus exercises on the top 10 every footbridge 3 a force 11 out (see 1 ), which ultimately allows the profile after formation of the undercut, as shown schematically in section in 2 is shown. In the 2 to 4 the diagonal hatching symbolizing a cut are omitted for the sake of clarity.

Für die Ausbildung von ausreichend großen Hinterschnitten bei der Umformung kann ein Verhältnis der Stegbreite zur Nuttiefe von ca. 1:1 vorteilhaft sein. Vor Umformung, das heißt vor der Ausbildung des Hinterschnitts, kann die Stegbreite L0 beispielsweise 0,15 mm bis 0,3 mm und die Nuttiefe bzw. die Steghöhe 0,1 mm bis 0,4 mm betragen. Nach dem Umformen, das heißt nach der Ausbildung des Hinterschnitts, ergibt sich gemäß 3 für die Stegbreite das Maß L1 und für die Nuttiefe bzw. die Steghöhe das Maß H1, wobei sich aus einem Vergleich der 1 und 3 ohne Weiteres ergibt, dass die Stegbreite L0 vor der Ausbildung des Hinterschnitts kleiner als die Stegbreite L1 nach der Ausbildung des Hinterschnitts und die Nuttiefe bzw. Steghöhe H1 nach Ausbildung des Hinterschnitts kleiner als die Nuttiefe bzw. Steghöhe H0 vor Ausbildung des Hinterschnitts ist.For the formation of sufficiently large undercuts during the forming, a ratio of the web width to the groove depth of about 1: 1 may be advantageous. Before forming, that is before the formation of the undercut, the web width L0, for example, 0.15 mm to 0.3 mm and the groove depth or the web height 0.1 mm to 0.4 mm. After forming, that is after the formation of the undercut, results according to 3 for the web width, the dimension L1 and for the groove depth and the web height, the measure H1, resulting from a comparison of the 1 and 3 It follows without further ado that the web width L0 before the formation of the undercut is smaller than the web width L1 after the formation of the undercut and the groove depth or web height H1 after the formation of the undercut is smaller than the groove depth or web height H0 before the undercut is formed.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bestimmen eines Hinterschnitts 12 eines in einer Zylinderwand 2 eines nicht näher gezeigten Verbrennungsmotors ausgebildeten Profils 1. Gemäß dem Verfahren werden in einem Schritt (a) zumindest eine erste Kenngröße H0, L0 eines Stegs 3 oder einer Nut 4 des Profils 1 vor Ausbildung des Hinterschnitts 12 (siehe 1) und zumindest eine zweite Kenngröße H1, L1 des Stegs 3 oder der Nut 4 des Profils 1 nach Ausbildung des Hinterschnitts 12 (siehe 2) gemessen. Eine solche Messung kann beispielsweise über ein nicht gezeigtes Kamerasystem erfolgen, welches in die Zylinderbohrung einfährt und über ein 360°-Objektiv eine hochauflösende Abwicklung der Mantelfläche der Bohrung erstellt. Über einen Pixel- und Graustufenvergleich können die Stegbreiten L1 und Nuttiefen bzw. Steghöhen H1 softwaretechnisch ermittelt werden.The method according to the invention is used to determine an undercut 12 one in a cylinder wall 2 a trained not shown internal combustion engine profile 1 , According to the method, at least one first parameter H0, L0 of a web is produced in a step (a) 3 or a groove 4 of the profile 1 before training the undercut 12 (please refer 1 ) and at least a second characteristic H1, L1 of the web 3 or the groove 4 of the profile 1 after formation of the undercut 12 (please refer 2 ). Such a measurement can take place, for example, via a camera system, not shown, which enters the cylinder bore and, via a 360 ° lens, a high-resolution development of the lateral surface of the bore created. Using a pixel and gray scale comparison, the web widths L1 and groove depths or web heights H1 can be determined by software.

Die genannten Werte können gemäß einer alternativen Ausführungsform auch mittels eines Wegsensors gemessen werden. Dieser scannt entlang einer Linie die Profilkontur in Zylinderachsrichtung. Durch die Ermittlung des Abstandes von Eingangs- und Ausgangssignal können Kenngrößen des Profils, wie z. B. die genannte Stegbreite L1 und die Nuttiefe bzw. Steghöhe H1, eindeutig bestimmt werden. Als Sensoren können Laser, konfokale Systeme, und Systeme, welche auf einer Fokusvariation basieren, oder Weißlicht- bzw. Streulichtsensoren eingesetzt werden.The stated values can also be measured by means of a displacement sensor according to an alternative embodiment. This scans along a line the profile contour in Zylinderachsrichtung. By determining the distance between the input and output signal characteristics of the profile, such. B. said web width L1 and the groove depth or web height H1, be clearly determined. As sensors, lasers, confocal systems, and systems based on focus variation or white light and scattered light sensors can be used.

Die Vermessungslinien derartiger sogenannter gerader Systeme sind in 2 anhand der Pfeile A dargestellt.The survey lines of such so-called even systems are in 2 illustrated by the arrows A.

Erfindungsgemäß wird in einem Schritt (b) dann aus den im Schritt (a) gemessenen Kenngrößen H0, L0; H1, L1 ein Maß für den Hinterschnitt 12 des Profils 1 ausgehend bzw. unter Berücksichtigung von einem zuvor in einer Messreihe ermittelten Kennfeld bestimmt, das vorgegebenen ersten und zweiten Kenngrößen des Profils jeweils ein zugehöriges Maß für den Hinterschnitt 12 zuordnet.According to the invention, in a step (b) the parameters H0, L0; H1, L1 is a measure of the undercut 12 of the profile 1 starting from or taking into account a previously determined in a series of measurements map determines the predetermined first and second characteristics of the profile in each case an associated measure of the undercut 12 assigns.

Gemäß dem in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Profit 1 ein Schwalbenschwanzprofil 13 zum Aufnehmen einer auf die Zylinderwand 2 aufgebrachten und als Lauffläche des Zylinders dienenden Beschichtung (nicht gezeigt), wie dies zuvor bereits erläutert wurde.According to the in the 2 to 4 shown embodiment is the profit 1 a dovetail profile 13 for picking up a cylinder wall 2 applied and serving as a running surface of the cylinder coating (not shown), as already explained above.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Kenngröße die Steg- oder Nuthöhe H0 und/oder die Stegbreite L0, also Abmessungen des Profils vor Ausbildung des Hinterschnitts. Die zweite Kenngröße umfasst die Steg- oder Nuthöhe H1 und/oder die Stegbreite L1, also Abmessungen des Profils nach Ausbildung des Hinterschnitts.According to a preferred embodiment of the invention, the first parameter comprises the web or groove height H0 and / or the web width L0, ie dimensions of the profile before the formation of the undercut. The second characteristic includes the ridge or groove height H1 and / or the ridge width L1, ie dimensions of the profile after the formation of the undercut.

Wie bereits zuvor angedeutet, kann der Hinterschnitt 12 durch Abtastung oder mit einem der vorerwähnten geraden Systeme nicht gemessen werden. Mit derartigen geraden Messsystemen lassen sich die Stegbreite L0 und die Nuttiefe bzw. Steghöhe H0 vor der Ausbildung des Hinterschnitts und gemäß den 2 und 3 die Stegbreite L1 sowie die Nuttiefe bzw. Steghöhe H1 nach Ausbildung des Hinterschnitts, also nach Ausbildung des Schwalbenschwanzprofils 13, messen. Mit derartigen geraden Messsystemen ist es nicht möglich, die Winkel W1 und W2 sowie die Nutgrundbreite G zu messen. Die Winkel W1 und W2 sowie die Nutgrundbreite G sind in 3 gezeigt.As previously indicated, the undercut can 12 can not be measured by sampling or with any of the aforementioned even systems. With such straight measuring systems, the web width L0 and the groove depth or web height H0 before the formation of the undercut and according to the 2 and 3 the web width L1 and the groove depth or web height H1 after formation of the undercut, so after formation of the dovetail profile 13 , measure up. With such straight measurement systems, it is not possible to measure the angles W1 and W2 and the groove base width G. The angles W1 and W2 and the groove base width G are in 3 shown.

Das Maß für den Hinterschnitt 12 des Profils 1 wird mit Hilfe des Kennfeldes durch Interpolation bestimmt. Das Kennfeld umfasst dazu weitere Kenngrößen, die beispielsweise den Umformprozess zum Ausbilden des Hinterschnitts 12, das Materialverhalten sowie Ergebnisse von Zug- und Stauchversuchen des verwendeten Materials abbilden. Das Kennfeld ist beispielsweise eine Datenbank für das Umformverhalten oder in einer (solchen) Datenbank hinterlegt. Eingangsgrößen dieser Datenbank sind die bereits zuvor erwähnten Kenngrößen H0, L0 sowie H1, L1, also Nuttiefe bzw. Steghöhe und Stegbreite vor Ausbildung des Hinterschnitts und Nuttiefe bzw. Steghöhe und Stegbreite nach Ausbildung des Hinterschnitts. Ferner sind in der Datenbank empirisch ermittelte, also aus Messreihen bzw. Vorversuchen ermittelte Größen für die Nuttiefe und die Stegbreite jeweils vor und nach der Ausbildung des Hinterschnitts hinterlegt. Üblicherweise weichen nun die am konkreten Werkstück gemessenen Kenngrößen H0, L0 und H1, L1 von den hinterlegten Werten ab, so dass das Kennfeld bzw. die Datenbank relevante Ausgabegrößen, die auch als zugehöriges Maß für den Hinterschnitt bezeichnet werden, auf der Basis einer Interpolation bestimmen kann. Ferner kann die Kinematik des Umformprozesses anhand einer Simulation desselben in dem Kennfeld bzw. der Datenbank abgebildet sein. Da die Ausgabegrößen zum Bestimmen des Hinterschnitts auch von dem verwendeten Material abhängen, sind in dem Kennfeld bzw. der Datenbank auch das Materialverhalten und Zug- sowie Stauchversuchen an dem betreffenden Material kennzeichnende Kenngrößen und/oder eine Materialkarte hinterlegt.The measure for the undercut 12 of the profile 1 is determined by interpolation using the map. To this end, the characteristic field comprises further characteristic variables, which include, for example, the forming process for forming the undercut 12 , the material behavior and results of tensile and compression tests of the material used. The map is for example a database for the forming behavior or stored in a (such) database. Input variables of this database are the previously mentioned parameters H0, L0 and H1, L1, ie groove depth or web height and land width before formation of the undercut and groove depth or web height and web width after formation of the undercut. Furthermore, empirically determined values for the groove depth and the bridge width determined from measurement series or preliminary tests are respectively stored in the database before and after the formation of the undercut. Normally, the parameters H0, L0 and H1, L1 measured on the specific workpiece now deviate from the stored values, so that the characteristic field or the database relevant output variables, which are also designated as an associated measure for the undercut, are determined on the basis of an interpolation can. Furthermore, the kinematics of the forming process can be mapped using a simulation of the same in the map or the database. Since the output variables for determining the undercut also depend on the material used, characteristic characteristics and / or a material card are also stored in the characteristic field or the database and also the material behavior and tensile and compressive tests on the relevant material.

Mit Hilfe des Kennfeldes bzw. der Datenbank wird dann als zugehöriges Maß für den Hinterschnitt 12 die Stegfußbreite B und vorzugsweise auch ein Korrekturfaktor K für den Umformprozesse bestimmt. Die Stegfußbreite B ist in der schematischen Darstellung gemäß 4 gezeigt. Mittels dieser mit Hilfe des Kennfeldes bzw. der Datenbank ermittelten Ausgabegrößen ist es nun möglich, das Maß für den Hinterschnitt 12, welches gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Hinterschnittfläche A_{Hinterschnitt} und/oder den Winkel W eingeschlossen von der Stegflanke 5 und dem Nutgrund 6 umfasst, auf relativ einfache Weise und doch gleichzeitig mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.With the help of the map or the database is then as an appropriate measure of the undercut 12 determines the web foot width B and preferably also a correction factor K for the forming processes. The web foot width B is shown schematically in FIG 4 shown. By means of these output variables determined with the aid of the characteristic field or the database, it is now possible to measure the undercut 12 , which according to a particularly preferred embodiment, the undercut area A _undercut and / or the angle W enclosed by the web edge 5 and the groove bottom 6 includes to determine in a relatively simple manner and yet at the same time with high accuracy.

Die Hinterschnittfläche A_{Hinterschnitt} lässt sich mittels der Gleichung

ermitteln, wobei H0 bzw. H1 für die Steg- oder Nuthöhe vor bzw. nach Ausbildung des Hinterschnitts 12, L0 bzw. L1 für die Stegbreite vor bzw. nach Ausbildung des Hinterschnitts 12, B für die Stegfußbreite und K für den Korrekturfaktor für den Umformprozess stehen. The undercut area A _undercut can be defined by means of the equation

determine H0 or H1 for the web or groove height before or after the formation of the undercut 12 , L0 or L1 for the web width before or after the formation of the undercut 12 , B for the web foot width and K for the correction factor for the forming process.

Ferner lässt sich der von der Stegflanke 5 und dem Nutgrund 6 eingeschlossene Winkel W, wie dieser in 4 gezeigt ist, mittels der Gleichung

ermitteln, wobei H1 für die Steg- oder Nuthöhe nach der Ausbildung des Hinterschnitts, L1 für die Stegbreite nach der Ausbildung des Hinterschnitts und B für die Stegfußbreite stehen.Furthermore, the one of the web edge can be 5 and the groove bottom 6 included angles W, like this one in 4 is shown by the equation

determine, where H1 stand for the web or groove height after the formation of the undercut, L1 for the web width after the formation of the undercut and B for the web foot width.

Hinterschnittfläche A_{Hinterschnitt} und Winkel W stellen relevante Kriterien für die Güte des Schwalbenschwanzprofils 13 und damit ein relevantes Maß für den Hinterschnitt 12 dar. Auf diese Weise ist es also möglich, den Hinterschnitt eines Profils, insbesondere eines Schwalbenschwanzprofils, auf effiziente Weise bestimmen zu können und anhand zuvor festgelegter Grenzwerte für die Hinterschnittfläche und den genannten Winkel W einfach zu überprüfende Kriterien festzulegen, nach denen Werkstücke innerhalb der Grenzwerte angenommen und Werkstücke außerhalb der Grenzwerte zurückgewiesen werden. Es ist ferner möglich, an dem Umformprozess Änderungen vorzunehmen, sofern Hinterschnittfläche und/oder der genannte Winkel W nahe an den zuvor aufgestellten Grenzwerten liegen.Undercut area A _Undercut and angle W represent relevant criteria for the quality of the dovetail profile 13 and thus a relevant measure for the undercut 12 In this way, it is thus possible to be able to determine the undercut of a profile, in particular a dovetail profile, in an efficient manner and to define easily to be checked criteria based on previously defined limit values for the undercut area and said angle W, according to which workpieces are within the limits accepted and workpieces outside the limits are rejected. It is also possible to make changes to the forming process, provided that undercut area and / or said angle W are close to the previously established limits.

Mit Hilfe des zuvor erwähnten optischen Systems, also beispielsweise mit einem Kamerasystem mit 360°-Objektiv oder mittels eines Wegsensors, ist es möglich, von außen oder von innen die Nuten bzw. den Durchmesser, welche Stege und Nuten ausbilden, zu fotografieren und zu analysieren. Durch den beschriebenen Vergleich der erwähnten Eingangsgrößen H0, L0 sowie H1, L1 vor bzw. nach Ausbildung des Hinterschnitts kann auf den Umformgrad und anhand des Materialverhaltens beispielsweise einer Materialkennkarte des verwendeten Matrixmaterials auf das simulierte Stauchverhalten geschlossen und somit die Hinterschnittfläche bzw. der von Stegflanke und Nutgrund eingeschlossene Winkel W (vorher)bestimmt werden. Durch die gemessenen Relationen H0/L0 sowie H1/L1 kann der Umformgrad, wie zuvor erläutert, relativ exakt bestimmt werden, welcher den Hinterschnitt bzw. die Hinterschneidung charakterisiert.With the aid of the aforementioned optical system, that is to say for example with a camera system with a 360 ° objective or by means of a displacement sensor, it is possible to photograph and analyze from the outside or from the inside the grooves or the diameter which form webs and grooves , By the described comparison of the mentioned input quantities H0, L0 and H1, L1 before or after formation of the undercut can be closed on the degree of deformation and the material behavior, for example, a material identification of the matrix material used on the simulated compression behavior and thus the undercut surface or the web edge and Groove included angle W (previously) to be determined. As a result of the measured relations H0 / L0 and H1 / L1, the degree of deformation, as explained above, can be determined relatively precisely, which characterizes the undercut or the undercut.

Damit ist es auf relativ einfache Weise möglich, den Hinterschnitt eines Profils, insbesondere eines in einer Zylinderwand eines Verbrennungsmotors ausgebildeten Schwalbenschwanzprofils, zu bestimmen.This makes it possible in a relatively simple manner, to determine the undercut of a profile, in particular a trained in a cylinder wall of an internal combustion engine dovetail profile.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Profilprofile
22: Zylinderwandcylinder wall
33: Stegweb
44: Nutgroove
55: StegflankeSteg edge
66: Nutgrundgroove base
77: Winkelangle
1010: Oberseite des StegesTop of the bridge
1111: auf den Steg aufgebrachte Kraftforce applied to the bridge
1212: Hinterschnittundercut
1313: Schwalbenschwanzprofildovetail profile
L0L0: Stegbreite vor Ausbildung des Hinterschnitts (1. Kenngröße)Bridge width before formation of the undercut (1st parameter)
H0H0: Nuttiefe bzw. Steghöhe vor Ausbildung des Hinterschnitts (1. Kenngröße)Groove depth or web height before the formation of the undercut (1st parameter)
L1L1: Stegbreite nach Ausbildung des Hinterschnitts (2. Kenngröße)Web width after formation of the undercut (2nd parameter)
H1H1: Nuttiefe bzw. Steghöhe nach Ausbildung des Hinterschnitts (2. Kenngröße)Groove depth or web height after formation of the undercut (second parameter)
A_{Hinterschnitt} A _undercut: HinterschnittflächeUndercut surface
BB: StegfußbreiteStegfußbreite
GG: NutgrundbreiteNutgrundbreite
KK: Korrekturfaktor für den UmformprozessCorrection factor for the forming process
WW: Winkelangle
W1W1: Winkelangle
W2W2: Winkelangle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013011726 A1 [0002]

Claims

Method for determining an undercut ( 12 ) one in a cylinder wall ( 2 ) of an internal combustion engine formed profile ( 1 ), in which in a step (a) at least one first parameter (H0, L0) of a web ( 3 ) or a groove ( 4 ) of the profile ( 1 ) before the formation of the undercut ( 12 ) and at least one second characteristic (H1, L1) of the web ( 3 ) or the groove ( 4 ) of the profile ( 1 ) after formation of the undercut ( 12 ), and then, in a step (b), a measure of the undercut (H0, L0; H1, L1) from the parameters (H0, L0, L1) measured in step (a) 12 ) of profit ( 1 ) is determined on the basis of a previously determined in a series of measurements map, the predetermined first and second characteristics (H0, L0, H1, L1) of the profile ( 1 ) assigns an associated measure for the undercut.

Method according to claim 1, characterized in that the profile ( 1 ) a dovetail profile ( 13 ) for receiving one on the cylinder wall ( 2 ) applied and serving as a running surface of the cylinder coating comprises.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the first parameter is a ridge or groove height (H0) and / or a ridge width (L0) and the second characteristic a ridge or groove height (H1) and / or a ridge width (L1) includes.

A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the dimension (for the undercut 12 ) of the profile ( 1 ) is determined by means of the map by interpolation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the characteristic field comprises further characteristic variables, which the forming process for forming the undercut ( 12 ), the material behavior and results of tensile and compression tests.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that with the aid of the characteristic field as an associated measure for the undercut ( 12 ) the web foot width (B) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that with the aid of the characteristic field as an associated measure for the undercut ( 12 ) a correction factor (K) for the forming process is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measure for the undercut ( 12 ) the undercut surface (A _undercut ) and / or the angle (W) enclosed by the web flank ( 5 ) and the groove bottom ( 6 ).

Method according to claims 6 to 8, characterized in that the undercut surface (A _undercut ) by means of

H0 or H1 for the ridge or groove height before or after the formation of the undercut ( 12 ), L0 or L1 for the web width before or after the formation of the undercut ( 12 ), B stands for the bridge foot width and K stands for the correction factor for the forming process.

Method according to claims 6 and 8, characterized in that the of the web edge ( 5 ) and the groove bottom ( 6 ) included angles (W) by means of the equation

is determined, wherein H1 stand for the land and / or groove height after the formation of the undercut, L1 for the web width after the formation of the undercut and B for the web foot width.