Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer flexiblen Manschette an einem Lenk- getriebe, wobei das Lenkgetriebe einen in Richtung einer Längsachse axial vorstehenden Aufnahmezapfen aufweist, von dem eine Spurstange relativ zur Längsachse gelenkig vor- steht, und die Manschette einen flexiblen schlauchförmigen Faltenbalg umfasst, der getrie- beseitig einen ringförmigen, koaxial zu einer Flanschachse ausgebildeten Verbindungs- flansch und spurstangenseitig einen Dichtungsring aufweist,

umfassend die Schritte:

- Bewegen des Verbindungsflansches zum Einführen der Spurstange,

- Annähern des Verbindungsflansches an den Aufnahmezapfen, und

- Aufstecken des Verbindungsflansches auf den Aufnahmezapfen.

Das Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs weist ein linear bewegbares Getriebeelement auf, beispielsweise eine Zahnstange, eine Gewindespindel, einen elektromechanischen oder hydraulischen Aktuator oder Kombinationen davon, welches im Folgenden gleichbedeutend als Schubstange, Zahnstange oder Gewindespindel bezeichnet wird. In Abhängigkeit von einem in das Lenkrad eingebrachten Lenkbefehl wird die Schubstange in Richtung ihrer Längsachse relativ zum fest mit der Karosserie verbundenen Lenkgetriebe bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach rechts oder links bewegt.

Die Schubstange tritt jeweils rechts und links aus einem vom Getriebegehäuse des Lenkge- triebes in Richtung der Längsachse vorstehenden Aufnahmezapfen aus. Zur Übertragung der Lenkbewegung auf die Achsschenkel der lenkbaren Räder ist jeweils mit einem Ende der Schubstange über ein Gelenk, als Innengelenk bezeichnet, eine Spurstange verbunden. Das Innengelenk, welches in der Regel als Kugelgelenk ausgebildet ist, ermöglicht durch Ver- schwenken der Spurstange relativ zur Längsachse der Schubstange, die identisch ist mit der Längsachse des Aufnahmezapfens, einen Ausgleich von Relativbewegungen der Räder rela- tiv zur Karosserie und damit zum Lenkgetriebe.

Zum Schutz gegen Eindringen von Verunreinigungen ist es bekannt, eine im Wesentlichen schlauchförmige Manschette aus flexiblem Material über die Spurstange aufzuziehen und am Aufnahmezapfen zu befestigen, in der Regel eine elastische Gummimanschette. Mit ei- nem getriebeseitigen, dem Lenkgetriebe zugewandten Verbindungsflansch wird die Man- schette auf den Aufnahmezapfen dichtend aufgesteckt und fixiert, und mit einem spurstan- genseitigen Dichtring am lenkgetriebefernen Endbereich wird die Spurstange abdichtend um- schlossen. Zwischen dem Verbindungsflansch und dem Dichtring erstreckt sich ein biegsa- mer, schlauchförmiger Faltenbalg, der das Innengelenk umschließt.

Zur Montage wird die Manschette auf die Spurstange aufgefädelt, wobei zunächst die Spur- stange in den Verbindungsflansch eingeführt, dann der Faltenbalg über das Innengelenk aufgezogen wird, bis die Spurstange durch den Dichtring austritt, und der Verbindungs- flansch mit seiner Öffnung auf dem Aufnahmezapfen aufgesteckt und fixiert wird.

Dadurch, dass die Manschette flexibel und in sich nicht formstabil ist, und die Spurstange Undefiniert im Innengelenk abgewinkelt sein kann, treten unterschiedliche und nicht klar defi- nierte Montagesituationen auf. Daher kann die Montage bisher nur manuell erfolgen, wobei handwerkliches Geschick erforderlich ist, um die Manschette auf die Spurstange aufzufä- deln, ohne den Faltenbalg oder den Dichtungsring durch das freie Ende der Spurstange zu beschädigen, und anschließend den zumeist gummielastischen Verbindungsflansch form- schlüssig auf den Aufnahmezapfen aufzustecken bzw. aufzupressen. Um die Montage zu erleichtern, ist aus der WO 2005/085027 A1 die Verwendung einer Montagehilfe in Form einer über die Spurstange gestülpten Hülle bekannt, welche Beschädigungen der Manschet- te beim Auffädeln vermeiden soll. Dieses Vorgehen erfordert jedoch zusätzlichen Arbeitsauf- wand. Außerdem ist der Fertigungsaufwand durch die manuelle Montage hoch.

Eine automatisierte Fertigung zur Verringerung des Herstellungsaufwands ist mit den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren nicht realisierbar.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den manuellen Aufwand zu reduzieren und ein automatisierbares Verfahren zur Montage einer Manschette anzugeben.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: - Greifen des Faltenbalgs im Greifer eines Robotermanipulators,

- Bewegen des Greifers zum Einführen der Spurstange durch den Verbindungsflansch,

- Neigen des Greifers zum Neigen der Flanschachse um einen vorgegebenen Neigungswin- kel relativ zur Längsachse,

- Bewegen des Greifers zum Annähern des Verbindungsflansches an den Aufnahmezapfen,

- Detektieren des Anschlags des Verbindungsflansches am Aufnahmezapfen,

- Bewegen des Greifers zur Ausführung von taumelnden und/oder bogenförmigen und/oder translatorischen Montagebewegungen des Verbindungsflansches relativ zur Längsachse,

- kraftgeregeltes und/oder positionsgeregeltes Bewegen des Greifers in Richtung der Längsachse bis zum Erreichen einer vordefinierten Endposition des Verbindungsflansches auf dem Aufnahmezapfen,

- Lösen des Greifers von der Manschette.

Erfindungsgemäß erfolgt die Montage mittels eines Robotermanipulators, der einen mehr- achsig im Raum positionierbaren Greifer aufweist. Der Greifer kann beispielsweise an einem mehrachsig bewegbaren Roboterarm angebracht sein, der im Stand der Technik bekannt ist, und entsprechend den erfindungsgemäß vorgesehenen Positionierungs- und Montagebewe- gungen des Greifers ausgestaltet ist.

Das Lenkgetriebe wird zunächst relativ zum Robotermanipulator positioniert, und eine zu montierende Manschette wird von dem Greifer aufgenommen, so dass ein gerader Durch- gang durch den Verbindungsflansch, den Faltenbalg und den Dichtring frei ist.

Bevorzugt kann der Greifer so ausgestaltet sein, dass er die Manschette - bevorzugt am Faltenbalg und/oder am Verbindungsflansch - zumindest abschnittweise form- stützend umgreift. Dadurch, dass der Greifer zur Außenform der Manschette zumindest teil- weise komplementär ausgebildet ist, kann diese von dem Greifer umschlossen und durch die dabei außen anliegende Innenkontur des Greifers in eine definierte Montageform gezwungen werden. In dieser Montageform können der Verbindungsflansch, der Faltenbalg und bevor- zugt auch der Dichtungsring koaxial zu einer gemeinsamen Achse, der Flansch-achse des Verbindungsflansches, definiert ausgerichtet werden. Mit anderen Worten wird die an sich flexible Manschette im Greifer gestützt und formstabil ausgesteift, so dass sie trotz ihrer Fle- xibilität ähnlich wie ein starres Bauteil mittels des Robotermanipulators exakt positioniert und ausgerichtet werden kann. Dies ist vorteilhaft für eine automatisierte Handhabung der Man- schette bei der Montage. Die Manschette weist von ihrer Flanschöffnung bis zum Beginn des Dichtungsrings einen ersten Abstand auf. Von der Flanschöffnung bis zum Beginn des Grei- fers beziehungsweise der einander gegenüberliegenden Greifer, also näher zu der Flansch- Öffnung, ist ein zweiter Abstand vorgesehen. Der zweite Abstand ist bevorzugt kleiner oder gleich einem Drittel des ersten Abstands, weiter bevorzugt ist der zweite Abstand kleiner oder gleich einem Viertel des ersten Abstands und weiter bevorzugt ist der zweite Abstand grösser einem Achtel des ersten Abstands. Weiterhin weist der Aufnahmezapfen einen Durchmesser auf. Bevorzugt liegt der zweite Abstand in einem Bereich zwischen -20% bis +20% von dem Durchmesser des Aufnahmezapfens.

Das formstützende Greifen kann dadurch erfolgen, dass der Greifer bewegliche Greifbacken aufweist, die in einem definierten Greifzustand, beispielsweise in geschlossenem Zustand, die Manschette zumindest abschnittweise formschlüssig umschließen, beispielsweise da- durch, dass zwischen den gegeneinander anliegenden Greifbacken ein die Manschette form- schlüssig umgebender und abstützender Hohlraum gebildet wird. Es ist ebenfalls denkbar, den Greifer zusätzlich oder alternativ kraftgeregelt auszubilden, wobei die Greifkraft ange- passt wird, so dass die flexible Manschette beim Greifen nicht Undefiniert deformiert wird.

Im nächsten Schritt erfolgt das Auffädeln der Manschette durch Bewegen des Greifers zum Einführen der Spurstange durch den Verbindungsflansch. Dabei wird der Verbindungs- flansch mit seiner getriebeseitigen Flanschöffnung vor dem freien Ende der Spurstange posi- tioniert und auf diese zu bewegt. Dadurch wird die Manschette beginnend mit dem Verbin- dungsflansch auf die Spurstange aufgefädelt, wobei die Spurstange in das Innere der Man- schette, d.h. in den Faltenbalg eintaucht. Die Manschette wird in Richtung der Flanschachse weiter auf der Spurstange entlang bewegt, so dass die Spurstange und das Innengelenk in den Faltenbalg eintauchen.

Vorzugsweise wird die Manschette weiter bewegt, bis die Spurstange mit ihrem freien Ende durch die Dichtungsöffnung des getriebefernen, spurstangenseitigen Dichtrings nach außen hindurchtritt. In diesem Zwischenzustand der Montage ist die Manschette vollständig auf die Spurstange aufgefädelt.

Durch Neigen des Greifers zum Neigen der Flanschachse um einen vorgegebenen Nei- gungswinkel relativ zur Längsachse wird die Manschette zusammen mit der darin aufgenom- menen Spurstange relativ zur Längsachse des Aufnahmezapfens geneigt. Die Neigung er- folgt um eine quer durch die Längsachse, bevorzugt durch das Innengelenk gehende Nei- gungsachse, wobei die Spurstange im Innengelenk relativ zur Schubstange - Zahnstange oder Gewindespindel - abgewinkelt werden kann. In diesem Montagezustand steht der Ver- bindungsflansch in einem Neigungswinkel schräg zum Aufnahmezapfen. Bevorzugt kann die Flanschachse in spitzem Winkel zur Längsachse stehen. Anschließend oder auch kombiniert mit dem Neigen erfolgt das Annähern des Verbindungs- flansches an den Aufnahmezapfen durch Bewegen des Greifers. Bevorzugt wird der Greifer entlang der Längsachse auf den Aufnahmezapfen zu bewegt, wobei die Längsachse ent- sprechend der Neigung schräg durch die Flanschöffnung des Verbindungsflansches verläuft.

Die Annäherung wird fortgesetzt bis zum Detektieren des Anschlags des Verbindungsflan- sches am Aufnahmezapfen. Durch die Neigung kommt der Verbindungsflansch mit einem bezüglich der Längsachse getriebeseitig schräg vorstehenden Umfangsabschnitt in mecha- nischen Kontakt mit der Montageebene auf der axialen Stirnseite des Aufnahmezapfens.

Der mechanische Anschlag kann dadurch detektiert werden, dass der Greifer von dem Ro- botermanipulator kraftgeregelt bewegt wird. Dabei wird während der Bewegung mittels Kraft- sensoren am Greifer oder am Robotermanipulator eine auf den Greifer entgegen der Bewe- gungsrichtung einwirkende Kraft, die Gegenkraft, gemessen, wobei ein steiler Kraftanstieg das Auftreffen auf ein Hindernis signalisiert, vorliegend der Kontakt der in dem Greifer gehal- tenen Manschette auf das Getriebegehäuse des Lenkgetriebes.

Die Bewegung des Greifers kann wie beschrieben kraftgeregelt, und zusätzlich positionsge- regelt erfolgen. Dadurch kann eine Plausibilitätsprüfung erfolgen, ob beispielsweise das Lenkgetriebe zur Montage korrekt positioniert ist, und sich der Greifer innerhalb eines zuläs- sigen Montagebereichs befindet.

Die definierte Neigung der Manschette und Ausrichtung vor dem Aufnahmezapfen ist durch das erfindungsgemäße Greifen der Manschette im Greifer insbesondere dadurch realisier- bar, dass, wie oben beschrieben, die Manschette dabei formstützend umgriffen wird.

Durch Bewegen des Greifers zur Ausführung von taumelnden und/oder translatorischen und/oder bogenförmigen Montagebewegungen wird der Verbindungsflansch relativ zum Auf- nahmezapfen quer und/oder schräg zur Längsachse bewegt. Bei der Taumelbewegung kreist die geneigte Flanschachse auf einer zumindest abschnittweise kegelmantelförmigen Umlauffläche relativ zur Längsachse, wobei die durch die Längsachse und die Flanschachse aufgespannte Ebene um die Längsachse rotiert, aber keine Rotation der Manschette um die Flanschachse erfolgt, so dass jeweils unterschiedliche Umfangsbereiche des Verbindungs- flansches kreisend in Kontakt mit dem Aufnahmezapfen kommen. Die Taumelbewegung kann überlagert werden mit einer translatorischen oder bogenförmigen Montagebewegung der Flanschachse quer zur Längsachse. Beispielsweise kann der Verbindungsflansch eine Bewegungsbahn entlang einer Lissajous-Figur ausführen, die durch Überlagerung von Si- nusbewegungen zustande kommt und effizient eine große Vielzahl von Relativpositionen zwischen Verbindungsflansch und Aufnahmezapfen quer zur Längsachse durchläuft.

Es ist möglich, dass die vorgenannten Taumelbewegungen und/oder Bogenbewegungen und/oder Translationsbewegungen des Verbindungsflansches nach dem Detektieren des Anschlags einsetzen, oder auch bereits während des Annäherns vor dem Kontakt ausgeführt werden, bevor der Anschlag erfolgt.

Während der vorgenannten Montagebewegung erfolgt erfindungsgemäß ein kraftgeregeltes und/oder positionsgeregeltes Andrücken des Greifers in Richtung der Längsachse gegen den Aufnahmezapfen zum Aufstecken des Verbindungsflansches auf den Aufnahmezapfen bis zum Erreichen einer vordefinierten Endposition des Verbindungsflansches auf dem Auf- nahmezapfen. Beim Durchlaufen der Montagebewegung nimmt der Verbindungsflansch zum Aufnahmezapfen eine Vielzahl unterschiedlicher Relativpositionen ein und wird dabei gleich- zeitig gegen den Aufnahmezapfen angedrückt. Sobald dabei eine zum Aufstecken geeignete Relativposition passiert wird, sorgt die ausgeübte Andruckkraft dafür, dass die Flanschöff- nung des Verbindungsflansches stirnseitig auf den Aufnahmezapfen aufgezwängt wird, mit anderen Worten der Aufnahmezapfen in die Flanschöffnung eintritt.

Das Aufzwängen des Verbindungsflansches auf den Aufnahmezapfen kann durch eine kurz- zeitige Verringerung der auf den Greifer wirkenden, der ausgeübten Andruckkraft entgegen- gesetzt wirkenden Gegenkraft, die von dem Greifer oder dem Robotermanipulator zur Kraft- regelung gemessen wird, detektiert werden. Die Montagebewegung kann dann in vollem Umfang oder teilweise weiter durchgeführt werden, beispielsweise als reine Taumelbewe- gung um die Längsachse, oder auch völlig abgeschaltet werden, nach Ausrichtung des Ver- bindungsflansches koaxial zur Längsachse.

Von der Position beim Aufzwängen ausgehend kann der Verbindungsflansch in Richtung der Längsachse weiter auf den Aufnahmezapfen aufgesteckt werden, beispielsweise positions- geregelt um eine vorgegebene Strecke in Richtung der Längsachse bewegt werden, so dass eine in der Flanschöffnung ausgebildete innere Sitzfläche in Fixierungsposition auf einer am Aufnahmezapfen ausgebildeten äußeren Sitzfläche in der geforderten Endposition positio- niert werden kann.

Nach Erreichen der vorgegebenen Endposition erfolgt das Lösen des Greifers von der Man- schette. Zur Freigabe der Manschette werden beispielsweise Greifbacken des Greifers aus- einander bewegt, so dass der Greifer von der fertig montierten Manschette entfernt werden kann.

In der Praxis kann die Manschette, wie dies an sich bekannt ist, aus einem elastischen Mate- rial wie Gummi oder dergleichen bestehen. Zur Montage auf dem Aufnahmezapfen kann die Flanschöffnung des Montageflansches elastisch aufgeweitet werden, was insbesondere durch die um den Verbindungsflansch umlaufenden Walk- und Stauchverformungen erreicht werden kann, die beim Andrücken durch die Taumelkomponente der Montagebewegung erzeugt werden. Der Verbindungsflansch wird unter kontinuierlich umlaufender Verformung auf den Aufnahmezapfen aufgeschoben, wodurch lokale Kraftspitzen im Material des Monta- geflansches und Beschädigungen der Manschette bei der Montage weitgehend vermieden werden. In montiertem Zustand sitzt der Verbindungsflansch gleichmäßig radial elastisch auf dem Aufnahmezapfen verspannt.

Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass beim Einführen der Spurstange bei einem detektierten Anschlag der Spurstange mit dem Dichtungsring eine Suchbewegung quer zur Richtung der Einführung durchgeführt wird zum Einfädeln der Spurstange in den Dichtungs- ring. Beim Bewegen des Greifers zum Annähern des Verbindungsflansches an den Aufnah- mezapfen muss sichergestellt sein, dass die Manschette vollständig auf der Spurstange auf- gefädelt ist, also durch den Dichtungsring nach außen durchgeht. Dadurch, dass bei der Montage die relative Winkelposition der Spurstange im Innengelenk nicht definiert ist, kann die Spurstange relativ zur Durchgangsöffnung des Dichtrings geringfügig fehlorientiert sein, so dass die Gefahr besteht, dass das freie Ende der Spurstange beim Aufziehen der Man- schette von innen gegen den Faltenbalg oder den Dichtring anschlägt und verhakt, und die Spurstange nicht durch den Dichtring hindurchtritt oder der Faltenbalg oder der Dichtring beschädigt wird. Dadurch, dass - bevorzugt durch Überwachung der auf den Greifer wirken- den Kraft beim Einführen der Spurstange - detektiert wird, wenn die Spurstange innerhalb der Manschette anschlägt, kann erfindungsgemäß eine Suchbewegung eingeleitet werden, bei welcher der Greifer die Manschette samt Dichtring quer zur Flanschachse verlagert, be- vorzugt in einer oszillierenden Bewegung. Sobald es im Verlauf der Suchbewegung zu einer Übereinstimmung des offenen Öffnungsquerschnitts mit dem Querschnitt der Spurstange kommt, kann die Spurstange nach außen hindurchtreten, und die Manschette ist vollständig aufgefädelt. Die Suchbewegung kann lineare, bogenförmige oder kreisende Bewegungskom- ponenten des Dichtrings quer zur Flanschachse umfassen.

Alternativ zum Einschalten der Suchbewegung bei einem detektierten Anschlag der Spur- stange mit dem Dichtungsring ist es denkbar und möglich, die oszillierende Suchbewegung bereits vorher einzuschalten und auszuführen, noch bevor der Anschlag der Spurstange am Dichtungsring erfolgt. Die Annäherungsbewegung kann dann gleichzeitig mit der Suchbewe- gung erfolgen.

Das Detektieren des Anschlags des Verbindungsflansches am Aufnahmezapfen und des Anschlags des Dichtungsrings am Aufnahmezapfen kann vorzugsweise durch einen Kraft- sensor für die kraftgeregelte Bewegung des Greifers erfolgen. Der Anschlag wird durch einen kurzfristigen steilen Anstieg der Gegenkraft erfasst, das Eintreten des Aufnahmezap- fens oder das Hindurchtreten der Spurstange durch einen Abfall der Gegenkraft. Der Fall, dass sich der Achszapfen oder die Spurstange verkanten und nicht eingefädelt werden kön- nen, ist dadurch erkennbar, dass die Gegenkraft nicht abfällt. Dann kann eine Notabschal- tung des Robotermanipulators eingeleitet werden, oder eine Wiederholung der Montage.

Vorzugsweise ist der Verbindungsflansch als hohlzylindrischer Ring ausgebildet, wobei eine innere zylindrische Mantelfläche die innere Sitzfläche bildet. Korrespondierend dazu kann der Aufnahmezapfen außen ebenfalls zylindrisch ausgebildet sein, wobei die äußere Sitzflä che auf dessen äußerer Mantelfläche ausgebildet ist.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass der Verbindungsflansch und der Aufnahmezapfen korrespondierende, formschlüssig ineinander greifende Sitzelemente aufweisen. Wenn der Verbindungsflansch in Endposition auf dem Aufnahmezapfen sitzt, können die Sitzelemente einen in Richtung der Längsachse wirksamen Formschluss ausbilden. Am Aufnahmezapfen kann das Formschlusselement beispielsweise eine auf der ansonsten zylindrischen Sitzflä che umlaufende, radial vorstehende Rippe mit eckigem oder gerundetem Querschnitt aufwei- sen, welche in eine korrespondierende, innen in der Sitzfläche des Verbindungsflansches ausgebildete, umlaufende Nut formschlüssig eingreift. Zur erfindungsgemäßen Montage ei- nes gummielastischen Verbindungsflansches wird dieser über den Aufnahmezapfen aufge- schoben und dabei beim Übergang durch die Rippe zunächst radial aufgeweitet, bis diese in die Nut einschnappt. Dieses kann anhand der auf den Greifer wirkenden Gegenkraft detek- tiert werden, die beim Einschnappen kurz abfällt und durch die danach in Längsrichtung wirk- same Formschlussverbindung steil ansteigt.

Der Dichtring kann hinsichtlich Form und Abmessungen an die Spurstange angepasst sein, auf deren Außenfläche er abdichtend angebracht ist. Beispielsweise kann er als hohlzylindri- scher Ring, oder als O-Ring mit gerundetem Profil ausgebildet sein. Der Durchgangsquer- schnitt der Durchgangsöffnung wird bevorzugt so bemessen, dass der Dichtring elastisch dichtend auf der Spurstange anliegt, wobei eine Verschiebbarkeit längs auf der Spurstange möglich sein kann, um Ausgleichsbewegungen zuzulassen.

Der Faltenbalg erstreckt sich schlauch- oder röhrenartig zwischen dem Verbindungsflansch und dem Dichtungsring, und ist bevorzugt einstückig mit dem Verbindungsflansch und dem Dichtring ausgebildet, beispielsweise als elastisches Gummi-Formteil. Der Faltenbalg kann in an sich bekannter Weise mindestens eine in Umfangsrichtung umlaufende Balgfalte aufwei- sen, bevorzugt mehrere in Längsrichtung aufeinander folgende. Zum oben beschriebenen formstützenden Greifen kann der Greifer komplementär ausgebildet sein, und eine mit den Balgfalten zumindest teilweise formschlüssig in Eingriff bringbare Innenkontur aufweisen. Dadurch kann eine definierte Positionierung der Manschette im Greifer längs und quer zur Flanschachse erleichtert werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnun- gen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Kraftfahrzeug-Lenkung in einer teilweisen, schematischen perspektivi- schen Darstellung,

Figur 2 eine schematische, teilweise aufgeschnittene Darstellung des Lenkgetriebes aus Figur 1 im Bereich einer Manschette,

Figur 3 ein erster Montagezustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens,

Figur 4 ein zweiter Montagezustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens,

Figur 5 ein dritter Montagezustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens,

Figur 6 eine schematische Koordinatendarstellung einer Bewegungsbahn. io

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Figur 1 zeigt einen Teil einer Kraftfahrzeug-Lenkung, umfassend ein Lenkgetriebe 1 , welches ein Getriebegehäuse 11 umfasst, welches im Kraftfahrzeug mit einer nicht dargestellten Ka- rosserie verbunden wird. An eine Eingangswelle 12 kann eine nicht dargestellte Lenkwelle angeschlossen werden, die mit einem Lenkrad zur Eingabe manueller Lenkbefehle verbun- den sein kann.

Beispielhaft ist eine hilfskraftunterstützte Lenkung dargestellt, bei zur Unterstützung des in die Eingangswelle 12 eingegebenen manuellen Lenkmoments ein Hilfskraftantrieb 13 mit dem Lenkgetriebe 1 verbunden ist. Der Hilfskraftantrieb 13 umfasst bevorzugt einen Elektro- motor zur Einkopplung einer motorischen Hilfskraft in eine Schubstange 2.

Eine manuelle Drehung der Eingangswelle 12 und auch eine Einleitung eines Lenk-Hilfsmo- ments durch den Hilfskraftantrieb 13 wird in dem Lenkgetriebe 1 umgesetzt in eine translato- rische Bewegung der Schubstange 2, die sich in Richtung einer Längsachse L quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs erstreckt und an der an jedem Ende jeweils eine Spurstange 3 über ein als Kugelgelenk ausgebildetes Innengelenk 4 angelenkt ist, wie Figur 2 entnehmbar ist.

Die Schubstange 2, die in Figur 1 von dem Getriebegehäuse 11 verdeckt ist, ist beiderseits - in Figur 1 rechts und links - jeweils durch einen Aufnahmezapfen 14 aus dem Getriebege- häuse 1 1 herausgeführt, wie in Figur 2 erkennbar ist.

Eine Drehung der Eingangswelle 12 und eine Lenkunterstützung durch den Hilfskraftantrieb 13 wird in dem Lenkgetriebe 1 umgesetzt in eine translatorische Bewegung der Schubstange 2 entlang der Längsachse L nach rechts oder links, die über die beiden Spurstangen 3, wie in Figur 1 mit Doppelpfeilen angedeutet, auf die Achsschenkel 31 zum Einschlagen der nicht dargestellten gelenkten Räder des Fahrzeugs übertragen.

Die Schubstange 2 kann als Getriebelement eine Zahnstange umfassen, welches in an sich bekannter Weise mit einem an der Eingangswelle 12 angebrachten Lenkritzel kämmt, und/oder eine Gewindespindel - wie in Figur 2 beispielhaft dargestellt - wenn der Hilfskraft- antrieb 13 einen Spindeltrieb mit einer motorisch drehbar antreibbaren Spindelmutter auf- weist, in welche die Gewindespindel 2 eingreift.

Bei einer rein manuellen Lenkung kann der Hilfskraftantrieb 13 wegfallen. Bei einer rein mo- torischen Lenkung ohne direkten manuellen Lenkeingriff, beispielsweise in einem sogenann- ten Steer-by-Wire-Lenksystem ohne direkte mechanische Kopplung des Lenkrads mit dem Lenkgetrieb 1 , kann die Eingangswelle 12 wegfallen, und der Lenkeinschlag erfolgt aus- schließlich durch bevorzugt elektrische Ansteuerung des Hilfskraftantriebs 13.

Auf jedem der beiden Aufnahmezapfen 14 ist eine Manschette 5 angebracht, die bevorzugt als flexibles, elastisches Gummi-Formteil ausgebildet ist. Die Manschette 5 weist einen Ver- bindungsflansch 51 mit einer Flanschachse F auf, der getriebeseitig an einem Faltenbalg 52 einstückig ausgebildet ist, an dessen getriebefernen, spurstangenseitigen Ende ein Dich- tungsring 53 angebracht ist, der ebenfalls einstückig mit dem Faltenbalg 52 ausgebildet ist. Der Faltenbalg 52 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von umlaufenden Balgfalten 521 auf. Der Verbindungsflansch 51 ist ringförmig mit einer zur Flanschachse F koaxialen, kreisrun- den Flanschöffnung 51 1 ausgebildet.

Im montierten Zustand gemäß Figur 2 ist der Verbindungsflansch 52 mit seiner Flanschöff- nung 51 1 auf dem Aufnahmezapfen 14 aufgesteckt. Dabei ist die Längsachse L deckungs- gleich mit der Flanschachse F. Die Manschette 5 weist von ihrer Flanschöffnung 51 1 bis zum Beginn des Dichtungsrings 53 einen ersten Abstand A auf. Von der Flanschöffnung 51 1 bis zum Beginn des Greifers 6 beziehungsweise der einander gegenüberliegenden Greifer, also näher zu der Flanschöffnung 51 1 hin, ist ein zweiter Abstand a vorgesehen. Der zweite Ab-

1

stand a ist bevorzugt kleiner oder gleich ₃ dem ersten Abstand A, weiter bevorzugt ist der

1

zweite Abstand kleiner oder gleich ^ dem ersten Abstand A und weiter bevorzugt ist der zwei-

1

te Abstand a grösser _g dem ersten Abstand A. Weiterhin weist der Aufnahmezapfen 14 einen

Durchmesser D auf. Bevorzugt liegt der zweite Abstand a in einem Bereich zwischen -20% bis +20% dem Durchmesser D des Aufnahmezapfens 14.

Figur 3 zeigt einen ersten Montagezustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei umgreift ein Greifer 6 zwischen seinen Greifbacken 61 und 62 den Falten- balg 52 formstützend. Hierzu sind die Greifbacken 61 und 62 innen komplementär zu den Balgfalten 521 ausgeformt, so dass die Manschette 6 formschlüssig und sowohl längs als auch quer zur Flanschachse F räumlich definiert im Greifer 6 ausgerichtet ist. In Figur 3 ist der Verbindungsflansch 52 auf die Spurstange 3 teilweise aufgefädelt, wobei die Spurstange 3 durch die Flanschöffnung 51 1 in den Faltenbalg 52 eintaucht, aber noch nicht wieder durch den Dichtungsring 53 austritt. Um die Manschette 5 vollständig auf die Spurstange 3 aufzufädeln, wird der Greifer 6 in eine oszillierende Suchbewegung quer zur Flanschachse F gebracht, also beispielsweise in der Zeichnungsebene nach oben und un- ten, und zusätzlich oder alternativ aus der Zeichnungsebene heraus oder in diese hinein, wie mit den gekreuzten Pfeilen angedeutet, mit anderen Worten in y- und/oder z-Richtung, die senkrecht zur Richtung der Längsachse L stehen.

Dadurch, dass der Greifer 6 auf den Aufnahmezapfen 14 zu bewegt wird, wird der Dich- tungsring 53 auf das freie Ende der Spurstange 3 zu bewegt. Wenn der Querschnitt der Spurstange 3 mit dem Öffnungsquerschnitt des Dichtungsrings 53 deckungsgleich ist, tritt die Spurstange 3 durch den Dichtungsring 53 hindurch, so dass der in Figur 4 gezeigte Monta- gezustand erreicht ist, in dem die Manschette 5 vollständig auf die Spurstange 3 aufgefädelt ist. Sollte das Ende der Spurstange 3 von innen an dem Dichtring 53 oder dem Faltenbalg 52 anschlagen oder verhaken, wird sie durch die oszillierende Suchbewegung gelöst, und, so- bald es im Verlauf der Suchbewegung zu einer Übereinstimmung des offenen Öffnungsquer- schnitts des Dichtungsrings 53 mit dem Querschnitt der Spurstange 3 kommt, nach außen - in Figur 3 nach rechts - hindurchtreten, und die Manschette 5 ist vollständig aufgefädelt. Die Suchbewegung kann dabei lineare, bogenförmige oder kreisende Bewegungskomponenten des Dichtrings 53 quer zur Flanschachse F umfassen.

Aus der Montageposition von Figur 4 wird der Greifer 6 geneigt, so dass die Flanschachse F um einen vorgegebenen Neigungswinkel a (alpha) relativ zur Längsachse L geneigt ist, wie in Figur 5 dargestellt. Dabei ist die Manschette 5 zusammen mit der darin aufgenommenen Spurstange 3 relativ zur Längsachse L des Aufnahmezapfens 14 geneigt. Die Neigung er- folgt um eine quer durch die Längsachse L, bevorzugt durch das Innengelenk 4 gehende Neigungsachse, wobei die Spurstange 3 im Innengelenk 14 relativ zur Schubstange 2 - Zahnstange oder Gewindespindel - abgewinkelt sein kann. In diesem Montagezustand steht der Verbindungsflansch 51 in dem Neigungswinkel a (alpha) schräg zum Aufnahmezapfen 14. Bevorzugt kann die Flanschachse F in einem spitzem Neigungswinkel a (alpha) zur Längsachse L stehen.

Aus der Montageposition von Figur 4 kann die Manschette 4 zunächst geneigt, und dann durch Bewegen des Greifers 6 an den Aufnahmezapfen 14 erfolgen, bis der Verbindungs- flansch 51 schräg an dem Aufnahmezapfen 14 anschlägt, wie in Figur 5 dargestellt. Alterna- tiv kann das Annähern zuerst erfolgen, und dann das Neigen, oder auch in einer kombinier- ten Bewegung, bis die in Figur 5 gezeigte Position erreicht ist.

Der Anschlag kann detektiert werden durch eine kraftgeregelte Bewegung des Greifers 6, wobei ständig überwacht wird, welche Gegenkraft auf den Greifer 6 wirkt. Diese steigt steil an, wenn die Manschette 5 an dem Aufnahmezapfen 14 anschlägt.

Anschließend, oder bereits während der Annäherung vor dem Anschlag wird die Manschette 5 von dem Greifer 6 in eine taumelnde und/oder translatorische und/oder bogenförmige Mon- tagebewegung um die Längsachse L gebracht. Dabei kann ein Punkt X auf der Flanschach- se F, der wie in Figur 5 dargestellt radialen Abstand bezüglich der Längsachse L hat, bei- spielsweise in einer y-z-Ebene, die senkrecht zur Längsachse L steht, eine Bewegungsbahn ähnlich einer Lissajous-Figur durchlaufen, wie in Figur 6 in einer schematischen Ansicht in einer Ebene quer zur Längsachse L gezeigt ist.

Während der vorgenannten Montagebewegung erfolgt erfindungsgemäß ein kraftgeregeltes und/oder positionsgeregeltes Andrücken des Greifers 6 in Richtung der Längsachse L gegen den Aufnahmezapfen 14 zum Aufstecken des Verbindungsflansches 51 auf den Aufnahme- zapfen 51 bis zum Erreichen der in Figur 2 gezeigten Endposition des Verbindungsflansches 51 auf dem Aufnahmezapfen 14. Beim Durchlaufen der Montagebewegung nimmt der Ver- bindungsflansch 51 relativ zum Aufnahmezapfen 14 eine Vielzahl unterschiedlicher Relativ- positionen ein und wird dabei gleichzeitig gegen den Aufnahmezapfen 14 angedrückt. So- bald dabei eine zum Aufstecken geeignete Relativposition passiert wird, sorgt die ausgeübte Andruckkraft dafür, dass die Flanschöffnung 51 1 des Verbindungsflansches 51 stirnseitig auf den Aufnahmezapfen 14 aufgezwängt wird, mit anderen Worten der Aufnahmezapfen 14 in die Flanschöffnung 511 eintritt.

Das Aufzwängen des Verbindungsflansches 51 auf den Aufnahmezapfen 14 kann durch eine kurzzeitige Verringerung der auf den Greifer 6 wirkenden, der ausgeübten Andruckkraft ent- gegengesetzt wirkenden Gegenkraft, die von dem Greifer 6 oder dem Robotermanipulator zur Kraftregelung gemessen wird, detektiert werden. Die Montagebewegung kann dann in vollem Umfang oder teilweise weiter durchgeführt werden, beispielsweise als reine Taumel- bewegung um die Längsachse L, oder auch völlig abgeschaltet werden, nach einer Ausrich- tung des Verbindungsflansches 51 koaxial zur Längsachse L.

Von der Position beim Aufzwängen ausgehend kann der Verbindungsflansch 51 in Richtung der Längsachse L weiter auf den Aufnahmezapfen 14 aufgesteckt werden, beispielsweise positionsgeregelt um eine vorgegebene Strecke in Richtung der Längsachse L, so dass eine in der Flanschöffnung 51 1 ausgebildete innere Sitzfläche in Fixierungsposition auf einer am Aufnahmezapfen 14 ausgebildeten äußeren Sitzfläche in der geforderten Endposition posi- tioniert werden kann.

In der Endposition kann ein auf der zylindrischen Sitzfläche des Aufnahmezapfens 14 umlau- fendes Formschlusselement 15, welches im Beispiel als radial vorstehende Rippe ausgebil- det ist, in eine korrespondierende, umlaufende Nut innen im Verbindungsflansch 51 einras- ten zur Bildung eines in Richtung der Längsachse L wirksamen Formschlusses.

Nach Erreichen der vorgegebenen Endposition erfolgt das Lösen des Greifers 6 von der Manschette 5. Zur Freigabe der Manschette 5 werden beispielsweise Greifbacken 61 und 62 des Greifers 6 auseinander bewegt, so dass der Greifer 6 von der fertig montierten Man- schette 5 entfernt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Lenkgetriebe

1 1 Getriebegehäuse

12 Eingangswelle

13 Hilfskraftantrieb

14 Aufnahmezapfen

15 Formschlusselement

2 Schubstange

3 Spurstange

31 Achsschenkel

4 Innengelenk

5 Manschette

51 Verbindungsflansch

511 Flanschöffnung

52 Faltenbalg

521 Balgfalte

53 Dichtungsring

6 Greifer

61 ,62 Greifbacken

F Flanschachse

L Längsachse

A erster Abstand

a zweiter Abstand

D Durchmesser des Aufnahmezapfens 14