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Es wird ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Schlauchverbindung angegeben.
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Im Stand der Technik sind Klemmschellen, wie z.B. Einohrschellen oder Crimpschellen, bekannt, die z.B. als Schlauchverbinder bzw. als Befestigungsmittel zum Befestigen eines Schlauches an einem Stutzen verwendet werden können.
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Die Druckschrift
EP 0 902 509 A1 zeigt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der Qualität einer Crimpverbindung zwischen einem Leiter und einem Kontakt, wobei ein Kraftsensor während des Crimpvorgangs die Kraft erfasst, die in digitaler Form als kraftabhängiger Kurvenverlauf abgespeichert wird. Dieser wird mit einer Referenzkurve verglichen. Je nach Größe der Abweichung zur Referenz wird auf einen Crimpfehler geschlossen.
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Nachteilig dabei ist, dass das in der Druckschrift
EP 0 902 509 A1 beschriebene Verfahren nicht dazu geeignet ist, bereits befestigte Befestigungsmittel, wie z.B. an einer Schlauchverbindung angebrachte Crimpschellen, hinsichtlich einer Prozessfähigkeit bzw. Qualität zu beurteilen.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Schlauchverbindung anzugeben, durch welches auch nach einem Anbringen eines Befestigungsmittels zum Erzeugen der Schlauchverbindung, insbesondere auch bei sicherheitskritischen Verbindungen, eine Prüfung bezüglich der Prozessfähigkeit erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
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Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden eine Schlauchverbindungsanordnung sowie eine Prüfeinrichtung bereitgestellt. Die Schlauchverbindungsanordnung weist ein Schlauchelement, ein Anschlusselement und ein Befestigungsmittel, welches das Schlauchelement mit dem Anschlusselement verbindet, auf. Das Schlauchelement kann z.B. ein Kunststoffschlauch oder ein Schlauch aus einem anderen Material sein. Bei dem Anschlusselement kann es sich z.B. um ein Stutzen handeln, auf welchen das Schlauchelement aufgezogen ist.
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Das Befestigungsmittel verbindet vorzugsweise das Schlauchelement mit dem Anschlusselement derart, dass das Schlauchelement nicht ungewollt vom Anschlusselement abrutschen kann. Weiterhin kann das Befestigungsmittel das Schlauchelement in einer Weise mit dem Anschlusselement verbinden, dass eine dichte Verbindung zwischen dem Schlauchelement und dem Anschlusselement gewährleistet ist. Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel derart mit dem Schlauchelement verbunden, dass es das Schlauchelement in einem Bereich, in welchem das Schlauchelement auf dem Anschlusselement angeordnet ist, umgibt.
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Das Befestigungsmittel kann insbesondere als Schelle, wie z.B. als Einohrschelle oder Klemmschelle ausgebildet sein. Weiterhin kann das Befestigungsmittel eine Crimpschelle sein, also insbesondere eine Schelle, welche durch einen Crimpvorgang in einem Schließbereich bzw. Crimpbereich plastisch verformt wird, sodass die Schelle fest mit dem Schlauchelement und/oder dem Anschlusselement verbunden ist.
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Die Prüfeinrichtung weist einen Aufnahmebereich zur Aufnahme zumindest eines Teilbereichs des Befestigungsmittels auf. Weiterhin weist die Prüfeinrichtung vorzugsweise eine Drehmomentmesseinrichtung auf. Die Drehmomentmesseinrichtung, die z.B. als Drehmomentschlüssel bzw. als elektronische Drehmomentschlüssel ausgebildet sein kann, kann z.B. über eine Anschlussvorrichtung mit dem Aufnahmebereich verbunden bzw. lösbar verbunden sein.
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Bei dem Verfahren wird ein Prüfdrehmoment mittels der Prüfeinrichtung auf das Befestigungsmittel aufgebracht, indem der Aufnahmebereich zumindest mit dem Teilbereich des Befestigungsmittels in Eingriff gebracht wird. Weiterhin wird durch die Prüfeinrichtung zumindest ein Initialdrehmoment erfasst, bei welchem das Befestigungsmittel und/oder Schlauchelement beim Aufbringen des Prüfdrehmoments eine initiale Relativbewegung, insbesondere eine Rotationsbewegung, relativ zum Anschlusselement erfährt.
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Zusätzlich oder alternativ kann beim Aufbringen des Prüfdrehmoments auf das Befestigungsmittel mittels der Prüfeinrichtung ein Durchrutschdrehmoment erfasst werden, ab dem eine bleibende Verschiebung des Befestigungsmittels relativ zum Anschlusselement und/oder eine bleibende Verschiebung des Befestigungsmittels und des Schlauchelements relativ zum Anschlusselement auftritt. Eine bleibende Verschiebung kann insbesondere dann vorliegen, wenn sich das Befestigungsmittel bzw. das Schlauchelement nach einer Beendigung des Aufbringens des Prüfdrehmoments nicht mehr selbständig in die Ausgangslage zurückbewegt.
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Weiterhin kann bei dem Verfahren aus dem Initialdrehmoment eine Radialkraft berechnet werden, mit welcher das Schlauchelement durch das Befestigungsmittel auf dem Anschlusselement geklemmt wurde. Darüber hinaus ist es möglich, dass bei dem Verfahren das Initialdrehmoment bzw. die entsprechende bzw. daraus berechnete Radialkraft mit einem Schwellwert oder Toleranzwert und/oder mit einem zulässigen Toleranzbereich verglichen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden das Initialdrehmoment und/oder das Drehmoment während des gesamten Vorgangs des Aufbringens des Prüfmoments gemessen und/oder gespeichert. Die entsprechenden Daten können z.B. in einer Datenbank, wie z.B. in einer Cloud, gespeichert werden. Passend zu Oberflächen und Bauteilsteifigkeiten des Schlauchelements und/oder des Anschlusselement und/oder des Befestigungsmittels kann somit geprüft werden, ab welchem Drehmoment eine Rotationsbewegung des Schlauchs und damit eine Relativbewegung zum Gesamtsystem aufgezeichnet werden kann. Aus diesem Drehmoment kann rückgerechnet werden mit welcher Radialkraft der Schlauch geklemmt wurde und ob dieser Wert innerhalb der zulässigen Toleranz liegt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aufnahmebereich der Prüfeinrichtung beim Aufbringen des Prüfdrehmoments formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Befestigungsmittel bzw. zumindest mit dem Teilbereich des Befestigungsmittels verbunden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Befestigungsmittel einen Schließbereich auf, wobei der Schließbereich zum Aufbringen des Prüfdrehmoments auf das Befestigungsmittel verwendet wird. Der Schließbereich kann insbesondere ein Teil des Befestigungsmittels bzw. der Klemmschelle sein, welcher von einer Offenstellung in eine Schließstellung gebracht werden kann, wodurch das Befestigungsmittel bzw. die Klemmschelle fest mit dem Schlauchelement verbunden wird.
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Beispielsweise kann das Befestigungsmittel als Crimpschelle ausgebildet sein, wobei der Schließbereich als Crimpbereich ausgeführt ist. Im Crimpbereich kann die Crimpschelle derart plastisch verformt werden, dass das Schlauchelement fest mit dem Anschlusselement verbunden ist. Beim Aufbringen des Prüfdrehmoments kann der Aufnahmebereich der Prüfeinrichtung mit dem Crimpbereich in Eingriff gebracht werden.
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Der Aufnahmebereich zum Aufbringen des Prüfdrehmoments auf das Befestigungsmittel kann derart mit dem Befestigungsmittel in Eingriff gebracht werden, dass der Aufnahmebereich ausschließlich den Schließbereich umschließt. Dabei kann der Aufnahmebereich beim Aufbringen des Prüfdrehmoments formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Schließbereich verbunden sein.
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Weiterhin kann der Aufnahmebereich derart mit dem Befestigungsmittel in Eingriff gebracht werden, dass der Aufnahmebereich den Schließbereich und einen Teil des Befestigungsmittels, welche das Schlauchelement umgibt, umschließt. Dabei kann der Aufnahmebereich beim Aufbringen des Prüfdrehmoments formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Schließbereich und dem das Schlauchelement umgebenden Teil verbunden sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Prüfeinrichtung eine Drehwinkelmesseinrichtung auf, wobei beim Aufbringen des Prüfdrehmoments ein Drehwinkel, insbesondere der Drehwinkel der Relativbewegung des Befestigungsmittels und/oder des Schlauchelements zum Anschlusselement, gemessen wird. Dazu kann die Prüfeinrichtung beispielsweise ein Gyroskop oder mehrere Gyroskope aufweisen Weiterhin kann der Drehwinkel, insbesondere auch mit dem zugehörigen erfassten Drehmoment, aufgezeichnet bzw. in einer Datenbank gespeichert werden.
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Durch das hier beschriebene Verfahren können vorteilhafterweise eine Prozessfähigkeitsuntersuchung für Schlauchverbindungen bzw. Klemm- oder Crimpverbindungen erfolgen. Ein besonderer Vorteil dabei ist, dass es sich bei dem Verfahren um ein zerstörungsfreies Prüfverfahren handelt, durch welches eine Schlauchverbindung bzw. Crimpverbindung insbesondere bei sicherheitskritischen Verbindungen nachträglich geprüft werden kann.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Schlauchverbindungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 und 3 schematische Darstellungen einer Prüfeinrichtung und einer Schlauchverbindungsanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, und
- 4 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs von Drehmoment und Drehwinkel während der Durchführung des Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schlauchverbindungsanordnung 1 in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schlauchverbindungsanordnung 1 weist ein Schlauchelement 2, ein Anschlusselement 5 und ein Befestigungsmittel 3 auf, welches das Schlauchelement 2 mit dem Anschlusselement 5 verbindet. Dabei ist der Schlauchelement 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel als Kunststoffschlauch ausgebildet. Das Anschlusselement 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Anschlussstutzen eines Bauteils 6, welches z.B. ein Fahrzeugbauteil, wie z.B. ein SCR-Dosiermodul, sein kann. Bei dem Befestigungsmittel 3 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Crimpschelle, welche einen Schließbereich 4 bzw. Crimpbereich, der durch ein Werkzeug plastisch verformt worden ist, aufweist. Mit den Bezugszeichen 10 ist schematisch ein Prüfdrehmoment bezeichnet, welches bei dem Verfahren auf das Befestigungsmittel 3 aufgebracht werden soll.
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Die 2 zeigt eine Prüfeinrichtung 7, welche zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens mit einer Schlauchverbindungsanordnung 1 gemäß der 1 in Eingriff gebracht worden ist, in einer Schnittansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Prüfeinrichtung 7 weist einen Aufnahmebereich 9 auf, welche bei dem Verfahren mit dem Befestigungsmittel 3 in Eingriff gebracht wird, sodass ein Prüfdrehmoment 10 mittels der Prüfeinrichtung 7 auf das Befestigungsmittel 3 aufgebracht werden kann. Die Prüfeinrichtung 7 ist durch eine Anschlussvorrichtung 8 mit einer Drehmomentmesseinrichtung (nicht dargestellt), wie z.B. einen Drehmomentschlüssel, verbunden. Bei dem Verfahren wird beim Aufbringen des Prüfdrehmoments 10 zumindest ein Initialdrehmoment erfasst, bei welchem das Befestigungsmittel 3 und/oder das Schlauchelement 2 eine initiale Relativbewegung bzw. Drehbewegung zum Anschlusselement 5 ausführt. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass sich lediglich das Befestigungsmittel 3 relativ zum Schlauchelement 2 und zum Stutzen 5 bewegt. Alternativ ist es auch möglich, dass sich sowohl das Befestigungsmittel 3 als auch der Schlauchelement 2 beim Aufbringen des Prüfdrehmoments 10 relativ um Stutzen 5 bewegen.
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Beim Ausführungsbeispiel der Prüfeinrichtung 7 gemäß der 2 umschließt der Aufnahmebereich 9 der Prüfeinrichtung 7 den Schließbereich 4 und dem Teilbereich des Befestigungsmittels 3, welche das Schlauchelement 2 umgibt.
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In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Prüfeinrichtung 7 dargestellt, bei welcher die Prüfeinrichtung 7 derart ausgebildet ist, dass der Aufnahmebereich 9 zum Aufbringen des Prüfdrehmoments 10 derart mit dem Befestigungsmittel 3 in Eingriff gebracht ist, dass der Aufnahmebereich 9 ausschließlich den Schließbereich 4 bzw. Crimpbereich umschließt. Vorzugsweise ist dabei der Aufnahmebereich 9 formschlüssig mit dem Crimpbereich verbunden.
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Die 4 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem durch die Prüfeinrichtung 7 gemessenen Drehmoment M und dem zugehörigen durch die Prüfeinrichtung 7 gemessenen Drehwinkel ϑ.
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Dabei kann man erkennen, dass in dem ersten Teilbereich I ein Spiel in der Schlauchverbindung vorhanden ist. Im Teilbereich II wird das Prüfdrehmoment 10 auf das Befestigungsmittel 3 aufgebracht. In diesem Teilbereich II würde sich das Befestigungsmittel 3 bzw. das Schlauchelement 2 nach einer Beendigung des Aufbringens des Prüfdrehmoments 10 wieder selbständig in die Ausgangslage zurückbewegen. Im Teilbereich III erfolgt der Beginn des realen, irreversiblen Verdrehens, d.h. es tritt eine bleibende Verschiebung des Befestigungsmittels 3 und/oder des Schlauchelements 2 relativ zum Anschlusselement 5 auf und das Befestigungsmittel 3 bzw. das Schlauchelement 2 würden sich nach einer Beendigung des Aufbringens des Prüfdrehmoments 10 nicht mehr selbständig in die Ausgangslage zurückbewegen. Insbesondere hier soll bei dem hier beschriebenen Verfahren mittels der Prüfeinrichtung 7 das Durchrutschdrehmoment erfasst werden, ab dem die bleibende Verschiebung des Befestigungsmittels 3 relativ zum Anschlusselement 5 auftritt. Im Teilbereich IV werden das das Befestigungsmittel 10 bzw. das Befestigungsmittel 10 und das Schlauchelement 2 weiter bzgl. des Anschlusselements 5 verdreht, wobei es zu einem Durchrutschen kommt.
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Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlauchverbindungsanordnung
- 2
- Schlauch
- 3
- Befestigungsmittel
- 4
- Schließbereich
- 5
- Stutzen
- 6
- Bauteil
- 7
- Prüfeinrichtung
- 8
- Anschlussvorrichtung
- 9
- Aufnahmebereich
- 10
- Prüfdrehmoment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0902509 A1 [0003, 0004]
