-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Gehäuse.
-
Gehäuse zum Aufnehmen unterschiedlichster Bauteile, Komponenten oder Stoffe sind heutzutage in vielen technischen Bereichen und Anwendungsgebieten verbreitet und unverzichtbar. Dabei werden entsprechend unterschiedlichste Anforderungen an die Gehäuse gestellt, beispielsweise hinsichtlich einer Stabilität, einer Dichtheit oder eines Akustikverhaltens.
-
Die
DE 10 2008 032 031A1 beschreibt einen Dichtdeckel, der zusammen mit einem Stator und einem Rotor eine konvexe, konkave oder konische Anlagefläche aufweist und der Dichtdeckel durch die Befestigung über die Anlagefläche elastisch verformbar ist. Durch die Lösung können der Haltekraft und die Dichtkraft durch die elastische Verformung des Dichtdeckels erhöht werden.
-
Die
EP 1 683 997 A2 beschreibt einen Gehäusedeckel zum Festlegen an einem Gehäuse. Der Gehäusedeckel weist dabei vor einem Anziehen des Gehäusedeckels gegen das Gehäuse einen zwischen zwei Befestigungsmitteldurchtrittsöffnungen liegenden Kontaktbereichsabschnitt auf. Dieser befindet sich in einem montierten Zustand des Gehäusedeckels an einer dem Gehäuse zugewandten Innenseite des Gehäusedeckels und steht zumindest abschnittsweise über innenseitige Ränder der beiden Befestigungsmitteldurchtrittsöffnungen über. Dadurch soll eine verbesserte Dichtheit des Gehäuses erreicht werden.
-
Aus der
DE 20 2013 102 817 U1 ist ein Gehäuse für elektronische Bauelemente bekannt, welches für eine elektromagnetische Verträglichkeits-Abschirmung (EMV-Abschirmung) geeignet sein soll. Ein Gehäusekörper weist in einem Kontaktbereich mit einem Gehäusedeckel einen Fingerkontakt auf, wobei sich der Kontaktbereich in einem Inneren des Gehäusekörpers oder des Gehäusedeckels befindet. Bei einem Einstechen der Fingerkontakte in den Gehäusedeckel entstehen Verformungen des Gehäusedeckels, wodurch die EMV-Abschirmung verbessert werden soll.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Gehäuse bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen eines Gehäuses für eine vorbestimmte Anwendung, also für einen vorbestimmten Betriebs-, Anwendungs- oder Einsatzzweck. Bei dem Verfahren werden mehrere Gehäuseteile für das Gehäuse in einem jeweiligen vorgeformten Zustand bereitgestellt. Diese mehreren Gehäuseteile werden dann miteinander zu dem Gehäuse verbunden, also aneinander festgelegt. Dabei wird wenigstens eines der Gehäuseteile aus seinem vorgeformten Zustand elastisch in einen mechanisch vorgespannten Zustand verformt, sodass wenigstens dieses Gehäuseteil sich in dem vorgespannten Zustand befindet, solange es mit wenigstens einem anderen der mehreren Gehäuseteile verbunden ist. Mit anderen Worten weist das dann aus den mehreren Gehäuseteilen zusammengebaute Gehäuse eine Vor- oder Eigenspannung auf, welche beim Zusammenbauen der Gehäuseteile zu dem Gehäuse durch das elastische Verformen des wenigstens einen Gehäuseteils in das Gehäuse eingebracht wird oder eingebracht ist.
-
Zum Verbinden der mehreren Gehäuseteile miteinander können entsprechende Verbindungs- oder Befestigungsmittel an einem oder mehreren der Gehäuseteile oder zusätzlich zu diesen vorgesehen sein, also verwendet werden. So können die mehreren Gehäuseteile beispielsweise miteinander verschraubt, verklemmt, vernietet, verklebt oder verschweißt werden oder dergleichen mehr.
-
Erfindungsgemäß ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass vor dem Bereitstellen der vorgeformten Gehäuseteile zunächst für ein Referenzgehäuse, ein Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses bei der bestimmungsgemäßen Anwendung bestimmt, also ermittelt wird. Das Referenzgehäuse entspricht dabei dem herzustellenden Gehäuse bis auf den Unterschied, dass die Gehäuseteile des Referenzgehäuses ohne jeweilige elastische Verformung miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten wird also das Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses unter entsprechenden Einsatzbedingungen, welche bei der bestimmungsgemäßen Anwendung zumindest voraussichtlich auftreten oder gegeben sind, bestimmt. Da die Gehäuseteile des Referenzgehäuses ohne jeweilige Verformung miteinander verbunden sind, weisen die Gehäuseteile des Referenzgehäuses - und damit das Referenzgehäuse selbst - keine entsprechende Vor- oder Eigenspannung auf. Dies gilt zumindest außerhalb eines jeweiligen lokalen, also begrenzten, Teilbereiches, in welchem Füge-, Schraub- und/oder Schweißkräfte oder dergleichen einwirken. In einem solchen Teilbereich können aufgrund gegebenenfalls lokale Vor- und/oder Eigenspannungen auftreten. Die Gehäuseteile des Referenzgehäuses sind also unabhängig davon ob sie einzeln, also separat, vorliegen oder zu dem Referenzgehäuse miteinander verbunden sind, so geformt wie die Gehäuseteile des herzustellenden Gehäuses in ihrem miteinander zu dem Gehäuse verbundenen, gegebenenfalls vorgespannten, Zustand. Das bedeutet effektiv also, dass das bestimmte Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses dem Schwingungsverhalten entspricht, welches das herzustellende Gehäuse bei dessen bestimmungsgemäßer Anwendung hätte, sofern das herzustellende Gehäuse nicht die bei seinem Zusammenbau durch das Verformen des wenigstens einen Gehäuseteils eingebrachte Vor- oder Eigenspannung aufweisen würde.
-
Weiter ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der vorgeformte Zustand des wenigstens einen Gehäuseteils in Abhängigkeit von dem bestimmten Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses festgelegt wird, sodass das Schwingungsverhalten des Gehäuses, also des herzustellenden Gehäuses, bei der bestimmungsgemäßen Anwendung des herzustellenden Gehäuses gegenüber dem entsprechenden Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses gedämpft ist. Mit anderen Worten wird also eine Form des wenigstens einen Gehäuseteils in dem vorgeformten Zustand in Abhängigkeit von dem bestimmten Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses festgelegt oder eingestellt. Da eine endgültige Form des herzustellenden Gehäuses offensichtlich durch die vorbestimmte Anwendung und/oder eine entsprechende Spezifizierung oder Spezifikationen für das herzustellenden Gehäuse bestimmt, also vorgegeben und somit bekannt, ist, wird somit also die Verformung des wenigstens einen Gehäuseteils, welche dieses bei dem Verbinden mit dem oder den anderen der Gehäuseteile erfährt, festgelegt, also vorgegeben. Mit anderen Worten wird also in Abhängigkeit von dem bestimmten Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses eine Geometrieabweichung des wenigstens einen Gehäuseteils in dem vorgeformten Zustand gegenüber einem Zustand oder einer Form festgelegt, welche das wenigstens eine Gehäuseteil in dem vorgespannten Zustand, also als Teil des fertig hergestellten und zusammengebauten Gehäuses, aufweist oder einnimmt.
-
Das wenigstens eine Gehäuseteil kann bei dem Verformen aus seinem vorgeformten Zustand in den vorgespannten Zustand beispielsweise gebogen oder gewölbt werden. Das wenigstens eine Gehäuseteil kann dazu in seinem vorgeformten Zustand beispielsweise gewölbt oder gebogen sein und diese Biegung oder Wölbung kann dann bei dem Verbinden mit dem oder den anderen der mehreren Gehäuseteile zu dem Gehäuse, also bei dem Zusammenbauen des Gehäuses, ausgeglichen werden. Ebenso kann das wenigstens eine Gehäuseteil entsprechend gedehnt oder gestaucht werden. Dabei kann also der Biegung, Wölbung, Dehnung und/oder Stauchung entgegengewirkt werden, um diese ganz oder teilweise auszugleichen oder zu begradigen, sodass das wenigstens eine Gehäuseteil in dem vorgespannten Zustand dann diese Biegung, Wölbung, Dehnung und/oder Stauchung nicht mehr aufweist oder beispielsweise sogar eine entgegengesetzte Biegung oder Wölbung aufweist. Ebenso kann aber das wenigstens eine Gehäuseteil beispielsweise in seinem vorgeformten Zustand gerade oder eben sein und dann bei dem Zusammenbauen des Gehäuses in den vorgespannten Zustand gewölbt oder gebogen werden.
-
Dadurch, dass bei dem Verbinden der mehreren Gehäuseteile miteinander also eine Vor- oder Eigenspannung in das Gehäuse, also in ein System aus den mehreren Gehäuseteilen und gegebenenfalls entsprechenden Verbindungsmitteln, eingebracht wird, wird das Schwingungsverhalten des Gehäuses beeinflusst oder bestimmt. Dadurch, dass dabei das Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses berücksichtigt wird, kann so vorteilhaft beispielsweise eine Akustik, also ein akustisches Verhalten, eine Stabilität und eine Steifigkeit des Gehäuses verbessert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können also beispielsweise Vibrationen des Gehäuses, Vibrationen oder Belastungen einer Halterung oder Lagerung des Gehäuses, Vibrationen gegebenenfalls das Gehäuse umgebender Bauteile oder innenliegender, also in dem Gehäuse angeordneter, Bauteile bei der bestimmungsgemäßen, also vorbestimmten, Anwendung vermieden oder gedämpft, also reduziert werden im Vergleich zu einem Gehäuse, welches zwar gleichartig geformt ist aber keine entsprechende Vor- oder Eigenspannung aufweist. Die Dämpfung wird hier also durch die Verformung des wenigstens einen Gehäuseteils und die resultierende Vorspannung des Gehäuses bewirkt oder erreicht.
-
Je nach Ausgestaltung des herzustellenden Gehäuses, dessen vorbestimmter Anwendung und/oder einer jeweiligen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens können weitere Verfahrensschritte vor, nach und/oder zwischen den hier beschriebenen Verfahrensschritten durchgeführt werden. Dazu können beispielsweise ein Bereitstellen der Verbindungs- oder Befestigungsmittel, ein Einformen entsprechender Befestigungsöffnungen oder Durchtrittsöffnungen für die Verbindungs- oder Befestigungsmittel, ein Vor- und/oder Nachbehandeln eines oder mehrerer der Gehäuseteile oder des zusammengebauten Gehäuses, ein Temperieren, ein Reinigen, ein Aufbringen und/oder Abtragen von Beschichtungen und/oder dergleichen mehr gehören.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Referenzgehäuse physisch hergestellt und das Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses mittels einer Messeinrichtung durch Messen an dem physisch hergestellten Referenzgehäuse bestimmt. Die Messeinrichtung kann dazu einen oder mehrere Sensoren, beispielsweise Kraft-, Dehnungs- und/oder Lagesensoren aufweisen. Ebenso kann die Messeinrichtung beispielsweise eine Lasersensorik oder einen Laserscanner aufweisen, mittels welchem das Referenzgehäuse abgetastet wird, um dessen Schwingungsverhalten zu erfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Messeinrichtung beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine Stereokamera, umfassen, mittels welcher das Referenzgehäuse optisch erfasst, also aufgenommen, wird. Von der Kamera dabei aufgezeichnete Bilddaten können dann mittels eines automatischen Bildverarbeitungsalgorithmus ausgewertet werden, um das Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses zu bestimmen. Das Referenzgehäuse kann dazu beispielsweise auf einem Mess- oder Prüfstand angeordnet werden und dann einem Betrieb oder einer Belastung ausgesetzt werden, welche der vorbestimmten Anwendung für das herzustellende Gehäuse zumindest im Wesentlichen entspricht. Insbesondere können dazu Bauteile, Komponenten und/oder Materialien oder Stoffe in dem Referenzgehäuse angeordnet werden, welche in der vorbestimmten Anwendung zumindest voraussichtlich auch in dem herzustellenden Gehäuse angeordnet werden oder sein werden.
-
Handelt es sich bei dem herzustellenden Gehäuse beispielsweise um ein Getriebegehäuse, so kann ein entsprechendes Getriebe in dem Referenzgehäuse angeordnet werden. Das Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses wird dann bestimmt, also gemessen, während das Getriebe in dem Referenzgehäuse aufgenommen ist und betrieben wird. Zum Bestimmen des Schwingungsverhaltens können beispielsweise Schwingungen, Schwingungsmoden, Amplituden, Frequenzen, Auslenkungen, relative Phasen individueller Schwingungen einzelner Gehäuseteile und/oder dergleichen mehr erfasst oder aus jeweiligen erfassten Mess- oder Sensordaten berechnet werden. Dazu können weitere Eigenschaften des Referenzgehäuses, beispielsweise dessen Materialkomposition und -stärke, ein Anzugmoment der zum Verbinden der mehreren Gehäuseteile verwendeten Verbindungs- oder Befestigungsmittel und/oder dergleichen mehr berücksichtigt werden.
-
Es ist besonders vorteilhaft das Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses an dem physisch hergestellten, also gebauten, Referenzgehäuse zu bestimmen, da hierdurch beispielsweise besonders genau durch einen jeweils verwendeten Herstellungsprozess bedingte Eigenschaften, Toleranzen und/oder dergleichen mehr automatisch und ohne zusätzlichen Aufwand berücksichtigt werden können. Dies gilt insbesondere dann, wenn zum Herstellen des Referenzgehäuses der gleiche Herstellungsprozess, insbesondere die gleiche Fertigungsanlage, verwendet wird, welcher beziehungsweise welche auch zum Herstellen des herzustellenden Gehäuses vorgesehen ist.
-
Besonders bevorzugt kann das Referenzgehäuse auf einem Prüfstand, insbesondere mit einem Masterdeckel, montiert werden. Abhängig vom Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses wird die der vorgeformte Zustand des wenigstens einen Gehäuseteiles beziehungsweise die Vorspannung oder eine Vorspannkraft, also eine durch die Vorspannung der Gehäuseteile des fertigen herzustellenden Gehäuses erzeugte Kraft, so gewählt, dass sich ein Schwingungsminimum ergibt. Auf Basis der Gestalt des wenigstens einen Gehäuseteils, also etwa des Masterdeckels, im unverspannten Zustand kann die notwendige plastische Verformung des wenigstens einen Gehäuseteils, also eine Geometrieabweichung zwischen dem vorgeformten Zustand und einer eingenommenen Form oder einem eingenommenen Zustand als Teil des fertigen Gehäuses, ermittelt und das wenigstens eine Gehäuseteil für das herzustellende Gehäuse dann entsprechend gestaltet werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Referenzgehäuse rechnerisch modelliert und die bestimmungsgemäße Anwendung zum Bestimmen des Schwingungsverhaltens des Referenzgehäuses rechnerisch an dem Modell des Referenzgehäuses simuliert. Mit anderen Worten wird also computergestützt ein virtuelles Modell des Referenzgehäuses erzeugt und ein Verhalten dieses Modells unter oder bei der vorbestimmten Anwendung, also einem entsprechenden Betrieb, simuliert. Dies kann es vorteilhaft ermöglichen, dass Schwingungsverhalten besonders präzise zu bestimmen und zu visualisieren. Weiterhin kann hierdurch vorteilhaft das Referenzgehäuse besonders einfach und schnell modifiziert, also angepasst werden, um das Schwingungsverhalten bereits vor dem Herstellen des herzustellenden Gehäuses zu optimieren.
-
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass das Referenzgehäuse und dessen Schwingungsverhalten zunächst rechnerisch, also virtuell modelliert oder simuliert werden und anschließend ein dem verwendeten virtuellen Modell entsprechendes Referenzgehäuse physisch hergestellt und an diesem physischen Referenzgehäuse dessen Schwingungsverhalten erneut bestimmt, insbesondere überprüft wird. Hierdurch können dann die jeweiligen Vorteile beider Methoden kombiniert werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden mehrere oder alle der mehreren Gehäuseteile bei dem Verbinden der mehreren Gehäuseteile zu dem Gehäuse elastisch in einen jeweiligen vorgespannten Zustand verformt. Mit anderen Worten werden also die jeweiligen vorgeformten Zustände und sich aus diesen beim Zusammenbauen des Gehäuses ergebende Verformungen, das heißt also die Geometrieabweichungen der Gehäuseteile zwischen ihren vorgeformten und vorgespannten Zustand, aufeinander abgestimmt, also in Abhängigkeit voneinander festgelegt. Auf diese Weise kann das Schwingungsverhalten des zusammengebauten vollständigen Gehäuses besonders flexibel und genau eingestellt werden. Insbesondere kann so erreicht werden, dass eine Belastung des Gehäuses durch aus dem Verformen der mehreren Gehäuseteile resultierende Eigenspannungen des gesamten Gehäuses besonders gleichmäßig in dem Gehäuse oder über das Gehäuse hinweg verteilt sind. Zudem kann ein gewünschtes Schwingungsverhalten des Gehäuses auf diese Weise gegebenenfalls bereits durch geringere individuelle Geometrieabweichungen, also Verformungen oder Verformungsumfänge, jedes einzelnen der mehreren Gehäuseteile erreicht werden. Hierdurch kann dann also eine individuelle Belastung der einzelnen Gehäuseteile reduziert und somit eine Haltbarkeit, Stabilität und Lebensdauer des Gehäuses verbessert werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine bei der bestimmungsgemäßen Anwendung des herzustellenden Gehäuses voraussichtlich auftretende Anregungskraft bestimmt. Diese Anregungskraft ist also eine Kraft, die bei einer Nutzung oder einem Betrieb des herzustellenden Gehäuses gemäß der vorbestimmten Anwendung auf dieses voraussichtlich wirken wird und potentiell Schwingungen des Gehäuses oder einzelner Gehäuseteile des Gehäuses anregen kann. Der vorgeformte Zustand des zumindest einen Gehäuseteils wird dann in Abhängigkeit von der bestimmten Anregungskraft so festgelegt, dass die bestimmte Anregungskraft nicht zum Anregen von Schwingungen des wenigstens einen Gehäuseteils in dem vorgespannten Zustand ausreicht. Die Anregungskraft kann dabei für das bestimmte Schwingungsverhalten oder als Teil des Schwingungsverhaltens bestimmt werden. Die bestimmte Anregungskraft kann dann als Schwellenwert zum Auslegen der Gehäuseteile, insbesondere zum Auslegen des vorgeformten Zustandes, also der Geometrieabweichung, des wenigstens einen Gehäuseteils verwendet werden. Die Verformung des wenigstens einen Gehäuseteils zwischen dem vorgeformten und dem vorgespannten Zustand und die dadurch eingebrachte Vor- oder Eigenspannung des Gehäuseteils oder des Gehäuses kann dann vorteilhaft so gewählt werden, dass die Vor- oder Eigenspannung durch die bestimmte Anregungskraft nicht überwunden werden kann und somit keine Schwingungen des Gehäuses oder Gehäuseteils durch die Anregungskraft angeregt, also verursacht, werden können. Insbesondere kann hier umfasst sein, die Vorspannung an die jeweilige Anregungskraft oder Anregungskräfte bei unterschiedlichen Betriebszuständen und/oder für verschiedene Gehäuseteile anzupassen. Insgesamt kann so besonders zuverlässig erreicht werden, dass Anregungen, also Schwingungen des Gehäuses bei der vorbestimmten Anwendung vermieden oder reduziert werden. Durch das Auslegen in Abhängigkeit von der bestimmten Anregungskraft kann dabei zudem vorteilhaft eine Belastung des wenigstens einen Gehäuseteils durch dessen Verformung minimiert werden, da das Gehäuseteil nur in dem minimal zur Vermeidung der Schwingungen bei der jeweiligen bestimmten Anregungskraft notwendigen Umfang verformt wird.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das wenigstens eine Gehäuseteil zunächst in einer Ausgangsform, also einem Ausgangszustand, hergestellt. Das wenigstens eine Gehäuseteil wird dann durch eine inelastische Geometrieveränderung, also Verformung, aus dieser Ausgangsform beziehungsweise diesem Ausgangszustand in den vorgeformten Zustand überführt. Das elastische Verformen des wenigstens einen Gehäuseteils aus dem vorgeformten Zustand in den vorgespannten Zustand gleicht dann die vorangegangene inelastische Geometrieveränderung, also das inelastische Verformen aus der Ausgangsform in den vorgeformten Zustand, zumindest im Wesentlichen aus. Dadurch entspricht dann eine Form des wenigstens einen Gehäuseteils in dem vorgespannten Zustand zumindest im Wesentlichen der Ausgangsform, also einer Form des wenigstens einen Gehäuseteils in dem Ausgangszustand vor der inelastischen Geometrieveränderung. Das Verformen beziehungsweise die daraus resultierende Vorspannung ist bevorzugt jeweils auf eine konkrete Bauteilkombination, also eine bestimmte vorgegebene Kombination von bestimmten vorgegebenen Gehäuseteilen, angepasst.
-
Das Verformen des wenigstens einen Gehäuseteils aus dem vorgeformten in den vorgespannten Zustand ist also zumindest im Wesentlichen der inelastische Geometrieveränderung aus der Ausgangsform in den vorgeformten Zustand entgegengesetzt. Um dabei zu erreichen, dass die Geometrieveränderung inelastisch, dass Verformen aber elastisch, also in einem elastischen Bereich eines Materials des wenigstens einen Gehäuseteils, stattfindet, kann das wenigstens eine Gehäuseteil für die inelastische Geometrieveränderung und das elastische Verformen beim Zusammenbauen des Gehäuses beispielsweise unterschiedlich temperiert werden. Wird das wenigstens eine Gehäuseteil beispielsweise über eine materialabhängige Grenztemperatur hinaus erwärmt, so kann die Geometrieveränderung in den vorgeformten Zustand inelastisch ablaufen. Wird dann das wenigstens eine Gehäuseteil vor dem Verbinden mit dem anderen Gehäuseteilen bis unter die Grenztemperatur abgekühlt, so kann dann das Verformen aus dem vorgeformten in den vorgespannten Zustand elastisch ablaufen.
-
Das wenigstens eine Gehäuseteil wird mit anderen Worten also zunächst in der Form hergestellt, welche es auch als Teil des fertig zusammengebauten Gehäuses einnehmen oder aufweisen wird oder aufweisen soll. Dadurch kann vorteilhaft zunächst eine anwendungsunabhängige Massenproduktion des wenigstens einen Gehäuseteils, insbesondere aller der mehreren Gehäuseteile, ermöglicht werden. Es können dann die zunächst gleichförmig hergestellten Gehäuseteile individuell in ihren jeweiligen anwendungsspezifischen vorgeformten Zustand überführt werden. Auf diese Weise kann gegebenenfalls eine insgesamt verbesserte Produktionseffizienz erreicht werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur ein Teilbereich oder ein Segment des Gehäuseteils beim Überführen aus der Ausgangsform in den vorgeformten Zustand inelastisch verformt wird. Es kann dann beispielsweise für unterschiedliche Verformungsgrade dennoch vorteilhaft beispielsweise das gleiche Werkzeug oder die gleiche Gussform zum Herstellen des Gehäuseteils in der Ausgangsform verwendet werden. Zudem können die Gehäuseteile mit vermindertem Aufwand besonders genau und individuell an ihren jeweiligen Einsatzzweck, also ihre jeweilige vorbestimmte Anwendung, angepasst werden. Handelt es sich bei dem Gehäuse beispielsweise um ein Gehäuse für ein Kraftfahrzeug oder ein Fahrzeugteil eines Kraftfahrzeugs, so können an zwei gleich geformte derartige Gehäuse je nach Einsatzzweck oder Anwendungsort des jeweiligen Kraftfahrzeugs dennoch unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Schwingungsverhaltens gestellt werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein wenn eines der Gehäuse für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, welches auf einer ebenen und glatten Rennstrecke betrieben wird, und das andere Gehäuse für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, welches auf einer Schotterpiste betrieben wird.
-
Besonders bevorzugt kann zur Erhöhung einer Flexibilität des Gehäuses oder einer Anwendung oder Verwendbarkeit des Gehäuses eine variable, von einem jeweiligen Lastfall abhängige Vorspannung integriert, also in das Gehäuse eingebracht, werden
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das wenigstens eine Gehäuseteil in dem vorgeformten Zustand erstens einen Knick auf, welcher bei dem Verformen in den vorgespannten Zustand zumindest im Wesentlichen begradigt wird. Der Knick kann hier insbesondere im Gegensatz zu einer graduellen Wölbung oder Biegung des wenigstens einen Gehäuseteils verstanden werden. Durch den Knick kann dabei eine gewünschte Vorspannung des Gehäuses mit besonders geringem Platzbedarf, also beispielsweise auch bei relativ kleinen Abmessungen des wenigstens einen Gehäuseteils, in das Gehäuse eingebracht werden. Zudem kann je nach Anwendungsfall der Knick beispielsweise einfacher und/oder mit größerer Konsistenz oder Wiederholgenauigkeit im Gegensatz zu einer graduellen Wölbung oder Biegung in das wenigstens eine Gehäuseteil eingeformt werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in das wenigstens eine Gehäuseteil vor dem Verbinden der mehreren Gehäuseteile miteinander thermisch und/oder durch Dotieren eine Eigenspannung eingebracht, um das Schwingungsverhalten des Gehäuses einzustellen. Mit anderen Worten kann also das wenigstens eine Gehäuseteil zusätzlich zu seiner durch das elastische Verformen hervorgerufenen Vorspannung eine Eigenspannung aufweisen. Hierdurch kann das letztliche Schwingungsverhalten des Gehäuses vorteilhaft besonders flexibel und genau eingestellt werden. Zudem kann gegebenenfalls eine Belastung des wenigstens einen Gehäuseteils vermindert oder dessen Stabilität erhöht werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Gehäuse als Fahrzeugteil für ein Kraftfahrzeug für eine vorbestimmte Anwendung in einem Kraftfahrzeug hergestellt. Mit anderen Worten wird das Gehäuse also zum Aufnehmen eines Fahrzeugteils eines Kraftfahrzeugs oder zum Aufnehmen eines Betriebsmittels oder Betriebsstoffes des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Gehäuse kann also beispielsweise als Getriebegehäuse, als Lagergehäuse, als Gehäuse für eine elektrische Maschine, als Gehäuse für eine Pumpe, als Ölwanne oder dergleichen mehr ausgebildet sein, also hergestellt werden. Gerade bei einer Verwendung oder Anwendung des Gehäuses in einem Kraftfahrzeug und einem Betrieb des Kraftfahrzeugs können typischerweise Schwingungen auftreten oder angeregt werden. Um eine Geräuschbelastung für jeweilige Fahrzeuginsassen ebenso wie eine Lautstärke oder Geräuschabgabe des Kraftfahrzeugs in dessen Umgebung zu minimieren, kann es besonders vorteilhaft sein, das Schwingungsverhalten von in dem jeweiligen Kraftfahrzeug verbauten Gehäusen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu dämpfen, also zu reduzieren, das heißt zu verbessern.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, welches mindestens ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Gehäuse aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann also insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Kraftfahrzeug sein. Dementsprechend kann das erfindungsgemä-ße Kraftfahrzeug einige oder alle der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Eigenschaften und/oder Bauteile aufweisen.
-
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Gehäuses, die Merkmale aufweisen, wie sie hier im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind und umgekehrt. Zur Vermeidung unnötiger Redundanz sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gehäuses hier nicht noch einmal explizit für alle diese Aspekte der vorliegenden Erfindung separat beschrieben.
-
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 einen beispielhaften schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäuses;
- 2 eine schematische Schnittansicht von Gehäuseteilen in einem vorgeformten Zustand vor deren Verbinden zu einem Gehäuse; und
- 3 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse.
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
-
1 zeigt einen beispielhaften schematischen Ablaufplan 1 eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäuses, welches aus mehreren Gehäuseteilen zusammengebaut oder zusammengesetzt wird. Dieses Verfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 und 3 näher erläutert.
-
In einem Verfahrensschritt S1 wird zunächst ein Referenzgehäuse erzeugt, welches die gleichen Gehäuseteile und die gleiche Form wie das herzustellende Gehäuse aufweist, wobei die Gehäuseteile des Referenzgehäuses jedoch nicht vorgespannt, also nicht gegeneinander verspannt miteinander verbunden sind. Ausgenommen können dabei jeweilige lokale Verspannungen durch Verbindungselemente, beispielsweise Schrauben oder dergleichen, sein. Dazu wird zunächst ein rechnergestütztes Modell des Referenzgehäuses erzeugt und eine vorbestimmte Anwendung, also ein vorgesehener Betrieb des herzustellenden Gehäuses an diesem Modell virtuell simuliert. Dabei wird ein Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses bestimmt. Anschließend wird gemäß dem simulierten virtuellen Modell das Referenzgehäuse physisch hergestellt und dessen Schwingungsverhalten gemessen.
-
In einem Verfahrensschritt S2 wird in Abhängigkeit von dem bestimmten Schwingungsverhalten des Referenzgehäuses ein vorgeformter Zustand wenigstens eines Gehäuseteils für das herzustellende Gehäuse festgelegt. Dabei wird insbesondere eine Geometrieabweichung zwischen diesem vorgeformten Zustand und einer Form festgelegt, welche das entsprechende wenigstens eine Gehäuseteil als Teil des fertig zusammengebauten herzustellenden Gehäuses einnehmen wird oder zumindest einnehmen soll.
-
In einem Verfahrensschritt S3 werden die einzelnen Gehäuseteile für das herzustellende Gehäuse zunächst in einem Ausgangszustand, also in einer Ausgangsform hergestellt, welche derjenigen Form entspricht, welche das jeweilige Gehäuseteil als Teil des fertig zusammengebauten herzustellenden Gehäuses einnehmen soll.
-
In einem Verfahrensschritt S4 werden die Gehäuseteile aus ihrer jeweiligen Ausgangsform inelastisch in einen jeweiligen vorgeformten Zustand, also eine vorgeformte Form, überführt. Eine Herstellung der Gehäuseteile im Verfahrensschritt S1 kann daher vorteilhaft Fertigungstoleranzen des fertigen Gehäuses, also eines Gesamtsystems der Gehäuseteile 2, 3 unberücksichtigt lassen.
-
2 zeigt hierzu eine schematische Schnittansicht mehrerer Gehäuseteile vor deren Zusammenbau. Konkret sind ein Gehäusekorpus 2 und ein Gehäusedeckel 3 dargestellt. Der Gehäusedeckel 3 befindet sich dabei in einem vorgeformten Zustand, welcher sich von einer endgültigen Form unterscheidet, welche der Gehäusedeckel 3 nach dem Verbinden mit dem Gehäusekorpus 2 einnehmen wird. Der Gehäusedeckel 3 weist vorliegend eine Oberseite 4, Seitenflächen 5 und Befestigungsflächen 6 auf. Schematisch angedeutet sind hier vorgesehene Schraubverbindungen 7, über welche der Gehäusedeckel 3 mit dem Gehäusekorpus 2 verbindbar ist, also im Folgenden verbunden wird.
-
In dem vorliegend dargestellten vorgeformten Zustand weist die Oberseite 4 des Gehäusedeckels 3 einen Knick 8 auf. Zudem sind Knicke 9 vorgesehen, entlang welchen die Befestigungsflächen 6 gegenüber den Seitenflächen 5 des Gehäusedeckels 3 abgeknickt sind. Obwohl hier nicht dargestellt, könnten auch einige oder mehrere Abschnitte des Gehäusekorpus 2, wie etwa hier beispielhaft gekennzeichnete Gehäuseflächen 10 und/oder eine Gehäuseoberseite 11, geknickt und/oder gewölbt oder gebogen, also vorgeformt sein.
-
In einem Verfahrensschritt S5 werden die Gehäuseteile, also der Gehäusekorpus 2 und der Gehäusedeckel 3, miteinander verbunden. Dabei wird der Gehäusedeckel 3 elastisch verformt und in einen vorgespannten Zustand überführt. In diesem vorgespannten Zustand sind die Knicke 8, 9 zumindest im Wesentlichen ausgeglichen oder begradigt. Hierdurch wird in das dann fertig zusammengebaute Gehäuse eine Vorspannung eingebracht, welche dazu führt, dass in dem Gehäuse, also in dem Gehäusekorpus 2 und dem Gehäusedeckel 3, die unter den Bedingungen der vorbestimmten Anwendung an dem Referenzgehäuse erfassten Schwingungen nicht oder nur in gedämpftem Umfang angeregt werden, also auftreten. Eine Einstellgröße zum Erreichen der gewünschten Vorspannung kann außer der Verformung eine wählbare Fügekraft, beispielsweise eine Schraubkraft, sein, welche zum Verbinden des Gehäusedeckels 3 mit dem Gehäusekorpus 2 aufgebracht wird.
-
In einem Verfahrensschritt S6 kann das fertig zusammengebaute Gehäuse dann in ein in 3 in einer schematischen Seitenansicht dargestelltes Kraftfahrzeug 12 eingebaut werden. Es ist hier zu erkennen, dass der Gehäusekorpus 2 und der Gehäusedeckel 3 zu dem Gehäuse miteinander verbunden sind, wobei der Gehäusedeckel 3 sich nun in seinem vorgespannten Zustand befindet, dessen Form sich von seinem in 2 dargestellten vorgeformten Zustand unterscheidet.
-
Es ist vorliegend also vorgesehen, durch Herbeiführen eines definierten Eigenspannungszustandes des Gehäuses eine gezielte Steigerung von Dämpfungseigenschaften des Gehäuses beziehungsweise von Gehäusestrukturen des Gehäuses zu erreichen. Dazu ist eine Erhöhung des Eigenspannungszustandes des Gehäuses durch eine Spannungserhöhung mittels eines differenziellen Gehäuseaufbaus aus mehreren Gehäuseteilen vorgesehen. Die Eigenspannung beziehungsweise Vorspannung wird dabei durch eine gezielte Geometrieabweichung in den einzelnen Gehäuseteilen, also in einzelnen Segmenten des Gehäuses, herbeigeführt. Vorliegend ist der Gehäusedeckel 3 in einem unbelasteten Zustand, also in dem vorgeformten Zustand, geometrisch so geformt, dass sich nach dessen Verbinden, beispielsweise Verschrauben, mit dem Gehäusekorpus 2 der Spannungszustand des Gehäusedeckel 3 und somit auch des gesamten Gehäuses ändert. Nach dem Verbinden oder Verschrauben des Gehäusedeckels 3 mit dem Gehäusekorpus 2 addieren sich eingebrachte Spannungen der Verschraubung sowie einer elastischen Deformation der Gehäuseteile, vorliegend des Gehäusedeckels 3. Dies hat vorliegend einen signifikanten Einfluss auf den Eigenspannungszustand des Gehäuses und damit auf dessen Schwingungs- oder Akustikverhalten.
-
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie durch eine Anpassung oder Anpassbarkeit eines Spannungszustandes eines Gehäuses oder einzelner Gehäuseteile in einem montierten Zustand auffällige oder beanstandete Schwingungen eines ohne entsprechende Vorspannungen hergestellten Gehäuses gezielt minimiert werden können und somit insgesamt letztlich ein verbessertes Gehäuse bereitgestellt werden kann.
