WO2020007814A1

WO2020007814A1 - Verfahren zur einstellung der betätigungskraft zur fixierung einer verstellbaren lenksäule

Info

Publication number: WO2020007814A1
Application number: PCT/EP2019/067649
Authority: WO
Inventors: Andreas Münster; Sebastian Schädler
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2021-01-04
Also published as: US20210261185A1; DE102018211046B3; US11400968B2; CN112368201B; EP3817964A1; CN112368201A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Einstellung einer Betätigungskraft (F) zur Fixierung einer verstellbaren Lenksäule (1), die auf ein Betätigungselement (5) zur Betätigung einer Feststelleinrichtung (4) einer Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug auszuüben ist, um die Feststelleinrichtung (4) zwischen einer Löseposition und einer Fixierposition umzuschalten, und die Feststelleinrichtung (4) ein verstellbares Justierelement (44) aufweist, welches verstellbar ist zur Einstellung der Betätigungskraft (F). Um eine rationellere Realisierung einer gleichmäßigen Betätigungskraft anzugeben, werden erfindungsgemäß die Schritte vorgeschlagen: A.) Positionieren der Lenksäule (1) im Bewegungsbereich eines automatisiert gesteuerten Robotermanipulators (6) in einem Vormontagezustand des Justierelements (44), B.) Betätigen der Feststelleinrichtung (4) mittels des Robotermanipulators (6), C.) Messen der ausgeübten Betätigungskraft (F), D.) Vergleichen der gemessenen Betätigungskraft (F) mit einem vorgegebenen Referenzwert, E1.) falls die gemessene Betätigungskraft (F) mit dem Referenzwert übereinstimmt: Beenden des Verfahrens. E2.) falls die gemessene Betätigungskraft (F) von dem Referenzwert abweicht: G.) Verstellen des Justierelements (44) mittels eines automatisiert gesteuerten Robotermanipulators (6, 7), und Fortsetzung des Verfahrens mit Schritt B.).

Description

Verfahren zur Einstellung der Betätigungskraft zur Fixierung einer verstellbaren Lenksäule

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Betätigungskraft zur Fixierung einer verstellbaren Lenksäule, die auf ein Betätigungselement zur Betätigung einer Feststelleinrich- tung einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug auszuüben ist, um die Feststelleinrichtung zwischen einer Löseposition und einer Fixierposition umzuschalten, und die Feststelleinrichtung ein ver- stellbares Justierelement aufweist, welches verstellbar ist zur Einstellung der Betätigungskraft.

Bei einer manuell verstellbaren Lenksäule kann die Stelleinheit, in der die Lenkspindel, an de- ren fahrerseitigem, hinterem Ende das Lenkrad angebracht ist, drehbar gelagert ist, zur Ein- stellung der Lenkradposition relativ zur karosseriefest angebrachten Trageinheit verstellt wer- den. Hierzu ist eine Feststelleinrichtung vorgesehen, welche wahlweise in eine Löse- oder Fi- xierposition gebracht werden kann. In der Löseposition kann die Stelleinheit je nach Ausfüh- rung in Höhen- und/oder Längsrichtung relativ zur Trageinheit verlagert werden. In der Fixier- oder Feststellposition ist die Stelleinheit an der Trageinheit fixiert.

Die Umschaltung zwischen der Löse- und Fixierposition erfolgt durch manuelle Betätigung ei- nes Betätigungselements, beispielsweise durch Verschwenken eines Spannhebels, wie im Stand der Technik beispielsweise in der DE 10 2014 016 510 A1 beschrieben. Der Spannhe- bel ist mit einem ersten Ende eines um seine Achse drehbaren Spannbolzens einer Feststel- leinrichtung verbunden, der die T rageinheit quer zur Lenkspindelachse durchsetzt. Zum Fixie ren oder Lösen wird von Hand eine Betätigungskraft auf ein von der Achse beabstandetes Griffstück aufgebracht, wodurch der Spannhebel verschwenkt und der Spannbolzen gedreht wird. Ein Spanngetriebe, welches sich von außen gegen die Trageinheit abstützt, setzt die Drehbewegung in einen längs seiner Spannachse gerichteten Klemmhub des Spannbolzens um. Der Spannbolzen stützt sich mit seinem zweiten, dem Spannhebel abgewandten Ende über ein als Widerlager dienendes Justierelement, beispielsweise eine auf den Spannbolzen aufgeschraubte Mutter, von außen gegen die gegenüberliegende zweite Seite der Trageinheit oder der Stelleinheit ab. Durch Betätigung des Spannhebels zum Schließen der Feststellein- richtung kann durch den Spannbolzen eine Klemmkraft aufgebracht werden, durch welche die Stelleinheit mit der T rageinheit verspannt und fixiert wird. Das Lösen bzw. Öffnen der Feststel- leinrichtung kann durch Betätigung des Spannhebels in entgegengesetzter Richtung erfolgen, wodurch die Klemmkraft des Spannbolzens aufgehoben wird und eine Verstellung der Stel- leinheit relativ zur Trageinheit möglich ist.

Die Betätigungskraft auf das Betätigungselement zum Schließen der Feststelleinrichtung wird als Schließkraft bezeichnet, zum Lösen muss in umgekehrter Richtung die sogenannte Löse- kraft aufgewendet werden.

Die Handkraft, die als Betätigungskraft erforderlich ist, um den Spannhebel umzuschalten, ist abhängig von der Kraftübersetzung und der Bauform des Spanngetriebes, welches beispiels- weise als Keilscheiben-, Nocken- oder Kippstift-Mechanismus ausgebildet sein kann, von der erforderlichen Klemmkraft und von auftretender Reibung, und von dem Wirkeingriff der Klemmkraft. Dieser Wirkeingriff wird bestimmt durch die effektive Einleitung und das Einset- zen der Klemmkraft abhängig von der Betätigungsposition des Betätigungselements. Das Ein- setzen kann vorgegeben werden durch Verstellung des Justierelements. Beispielsweise kann eine als Justierelement dienende Mutter so weit auf den Spannbolzen aufgeschraubt werden, dass die Klemmung bereits in Löseposition leicht vorgespannt ist, und zum Fixieren eine ho- he Betätigungskraft erforderlich ist. Durch Lösen des Justierelements setzt der Wirkeingriff später ein, und die Betätigungskraft wird reduziert.

Es ist wesentlich, dass die Betätigungskraft in der in Serienfertigung gefertigten Lenksäulen möglichst gleichmäßig ist, insbesondere die Schließkraft. Über die Einstellung des Justierele- ments kann die Betätigungskraft justiert werden. Im Stand der Technik muss die Justierung bisher manuell durch erfahrene Fachkräfte erfolgen, um die geforderte Konstanz zu erreichen. Nachteilig daran ist der hohe Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein rationelleres Verfahren zur Realisierung einer gleichmäßigen Betätigungskraft 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.

Erfindungsgemäß wird die Durchführung der folgenden Schritte vorgeschlagen: A.) Positionieren der Lenksäule im Bewegungsbereich eines automatisiert gesteuerten Ro- botermanipulators in einem Vormontagezustand des Justierelements,

B.) Betätigen der Feststelleinrichtung mittels des Robotermanipulators,

C.) Messen der ausgeübten Betätigungskraft,

D.) Vergleichen der gemessenen Betätigungskraft mit einem vorgegebenen Referenzwert, E1.) falls die gemessene Betätigungskraft mit dem Referenzwert übereinstimmt: Beenden des Verfahrens.

E2.) falls die gemessene Betätigungskraft von dem Referenzwert abweicht:

G.) Verstellen des Justierelements mittels eines automatisiert gesteuerten Robotermanipula- tors, und Fortsetzung des Verfahrens mit Schritt B.).

Erfindungsgemäß kann bei einer vorjustierten Lenksäule, bei welcher das Justierelement mit einer aus der vorangegangenen Fertigung erzeugten Montagewert vorfixiert ist, beispielswei- se ein als Mutter ausgebildetes Justierelement mit einem standardmäßigen Anzugsmoment provisorisch aufgeschraubt ist, mittels eines Robotermanipulators automatisiert eine definiert vorgegebene Betätigungskraft zum Fixieren oder Lösen einer manuell verstellbaren Lenk- säule eingestellt werden. Bisher im Stand der Technik erforderliche, aufwendige manuelle Justierungen können dadurch entfallen.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von einem Startzustand aus, in dem die einzustellen- de Lenksäule im Arbeitsbereich eines Robotermanipulators positioniert wird. Der Roboterma- nipulator kann einen numerisch gesteuert mehrachsig bewegbaren Roboterarm umfassen, von dem eine Betätigungskraft auf das Betätigungselement ausgeübt werden kann, bei- spielsweise entsprechend der Handkraft auf das Griffstück eines Spannhebels, und mittels dem das Justierelement einstellbar ist. Alternativ zu einem können auch zwei Roboterarme oder anders ausgebildete automatisiert steuerbare Roboter-Stellvorrichtungen vorgesehen sein, um das Betätigungselement zu bewegen und das Justierelement zu verstellen.

Im Arbeitsbereich kann die Feststelleinrichtung erfindungsgemäß mittels des Robotermani- pulators betätigt werden. Beispielsweise kann mittels eines mehrachsigen Roboterarms die Handbewegung wie bei manueller Betätigung des Spannhebels nachgebildet werden. Der Robotermanipulator wird hierzu automatisiert angesteuert und zur Simulation einer manuel- len Betätigung gegen das Betätigungselement bewegt, so dass dieser die Feststelleinrich- tung betätigt. Das Betätigen kann ein Schließen, ein Lösen oder Schließen und Lösen der Feststelleinrichtung umfassen. Während der Betätigung wird die von dem Robotermanipulator auf das Betätigungselement ausgeübte Betätigungskraft gemessen, beispielsweise die zum Schließen erforderliche Schließkraft, beim Umschalten der Lenksäule aus der Löseposition in die Fixierposition. Zur Kraftmessung kann beispielsweise ein Kraftsensor vorgesehen sein, der in dem Roboterma- nipulator integriert sein kann, und die Kraft, und gegebenenfalls auch einen Kraft-Weg-Ver- lauf beim Betätigen des Betätigungselements, beispielsweise dem Verschwenken eines Spannhebels erfassen kann. Der oder die Messwerte können elektronisch an eine Steuerein- richtung übermittelt werden.

Die gemessene Betätigungskraft wird in der Steuereinrichtung oder einer daran angeschlos- senen Datenverarbeitungseinrichtung automatisiert mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Ergibt dieser Vergleich, dass die gemessene Betätigungskraft - innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Toleranzbereichs - mit dem Referenzwert übereinstimmt, ist die Lenksäule fertig justiert, und kann zur Montage in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. In dem anderen Fall, dass eine über den Toleranzbereich hinausgehende Abweichung vor- liegt, also die gemessene Betätigungskraft unzulässig hoch oder gering ist, ist eine Nachjus- tierung erforderlich.

Hierzu wird im nächsten Schritt die Justiereinrichtung verstellt. Dies kann durch den Roboter- manipulator erfolgen, durch den auch die Betätigung des Betätigungselements erfolgt, bei- spielsweise einen mehrachsigen Roboterarm, oder auch durch einen weiteren Robotermani- pulator erfolgen.

Bevorzugt erfolgt das Verstellen des Justierelements in Abhängigkeit von der gemessenen Betätigungskraft. Die Abweichung der gemessenen Betätigungskraft von dem Referenzwert bestimmt nach einer vorbekannten Funktion den Betrag der Verstellung des Justierelements, um den das Justierelement zum Ausgleich der Abweichung verstellt werden muss. Bei- spielsweise kann ein Justierelement, welches durch eine auf einen Spannbolzen aufge- schraubte Mutter ausgebildet ist, zur Justierung ein definiertes Anzugsmoment in Abhängig- keit von der gemessenen Abweichung ausgeübt werden, oder ein anhand der Abweichung ermittelter Anzugswinkel eingestellt werden.

Nach dem Verstellen des Justierelements ist die Feststelleinrichtung justiert. Um sicherzu- stellen, dass durch den Justiervorgang die Betätigungskraft in den Bereich des geforderten Referenzwerts gebracht wurde, erfolgt eine Wiederholung der Verfahrensschritte beginnend mit dem erfindungsgemäßen Betätigen der Feststelleinrichtung mittels des Robotermanipula- tors. Dieser Sprung zum Verfahrensschritt B.) und die nachfolgende Ausführung der Schritte C.) und D.) wird so oft wiederholt, bis in E1.) die gemessene Betätigungskraft mit dem Refe- renzwert übereinstimmt, d.h. sich innerhalb eines vorgegebenen, zulässigen Toleranzbe- reichs befindet.

Die Justierung durch Einstellung des Justierelements kann in der Fixierposition erfolgen, die nach dem Schließen der Feststelleinrichtung vorliegt. Alternativ ist es möglich, zunächst die Feststelleinrichtung mittels des Robotermanipulators durch entgegengesetztes Betätigen zu lösen, und die Justierung in Löseposition vorzunehmen.

Bevorzugt wird die Betätigungskraft als Schließkraft beim Schließen (Fixieren) und/oder Lö- sekraft beim Lösen der Feststelleinrichtung gemessen. Durch die manuell zum Fixieren der Lenksäule aufzubringende Schließkraft muss die Klemmkraft erzeugt werden und ist höher als die Lösekraft. Daher ist eine möglichst gleichmäßige Justierung der Schließkraft maßgeb- lich für eine optimale Funktion und einen hochwertigen Qualitätseindruck der Lenksäule. Es ist jedoch ebenfalls möglich, bei der erfindungsgemäßen Justierung die Lösekraft zu berück- sichtigen, wodurch beispielsweise unzulässig hohe Reibung in der Feststelleinrichtung im Sinne einer Qualitätsprüfung ermittelt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Abweichungen vom Referenzwert automa- tisiert auszuwerten und entsprechend einem bekannten funktionalen Zusammenhang in eine Verstellung des Justierelements umzusetzen, beispielsweise aus einer gemessenen Abwei- chung in einen Anzugswinkel zu berechnen, um den eine als Justierelement dienende Mutter verstellt wird. In der Regel wird daher nur ein Justiervorgang erforderlich sein, um die Fest- stelleinrichtung optimal einzustellen. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem übli cherweise ein mehrfaches Nachjustieren vorgenommen wird, bedeutet dies eine deutliche Reduzierung des Zeit- und Arbeitsaufwands.

Es kann vorgesehen sein, dass das Verstellen des Justierelements mittels des zum Bewe- gen des Betätigungselements eingesetzten Robotermanipulators erfolgt, oder das Bewegen des Betätigungselements mittels eines ersten Robotermanipulators und das Verstellen des Justierelements mittels eines zweiten Robotermanipulators erfolgt. Der Robotermanipulator kann mindestens einen mehrachsigen Roboterarm aufweisen. Durch die vielfältigen und fle- xiblen Bewegungsmöglichkeiten kann die Betätigung des Betätigungselements, beispielswei- se das Verschwenken eines Spannhebels, und die Einstellung des Justierelements, bei- spielsweise das Anziehen einer Mutter, mittels eines einzigen Roboterarms erfolgen, der mit entsprechenden Betätigungsmitteln, Werkzeugansätzen und Sensoren ausgestattet sein kann, und der in der Abfolge der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zwischen der Betäti- gungs- und der Justierposition bewegt wird. Alternativ ist es auch denkbar und möglich, zwei oder mehr Robotermanipulatoren vorzusehen, beispielsweise einen Roboterarm zur Betäti gung des Betätigungselements und eine weitere Roboterstellvorrichtung zur Einstellung des Justierelements.

Zur Durchführung des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass der Robotermanipulator eine automatisierte Suchbewegung ausführt zur Erzeugung eines Betätigungseingriffs mit dem Betätigungselement und/oder dem Justierelement. Die Lenksäule wird zwar im Arbeitsbe- reich des Robotermanipulators positioniert, in der Praxis können jedoch geringfügige Positi- ons- und/oder Orientierungsabweichungen auftreten, beispielsweise des Spannhebels, oder einer Mutter des Justierelements. Anstelle eines rein mechanischen Anfahrens fix vorgege- bener Positionen kann beispielsweise ein Roboterarm automatisiert schwingende oder krei sende Bewegungen im Raum ausführen, vorteilhaft auf Bewegungsbahnen in Form von Lissajous-Figuren, und mittels geeigneter Sensorik, beispielsweise optischer oder akusti- scher Abstandssensoren oder berührungsempfindlicher Tastsensoren, die tatsächliche Posi- tion von Betätigungs- und Justierelementen ermitteln. Sobald beim Durchlaufen der Suchpo- sition eine geeignete relative Positionierung ermittelt wird, beispielsweise der Roboterarm im Betätigungseingriff in Kontakt mit einem Spannhebel kommt, können die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte automatisiert gestartet werde. Dadurch wird eine manuelle Kontrolle des Verfahrens überflüssig, wodurch wiederum Aufwand eingespart wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Vorteil eingesetzt werden zur Einstellung einer Lenksäule, wobei das Betätigungselement ein Spannhebel ist, der an einem um seine Achse drehbaren Spannbolzen befestigt ist, an dem das Griffstück mit radialem Abstand zur Achse angeordnet ist, auf das die Betätigungskraft aufgebracht wird. Zum Schließen oder Lösen kann durch den Robotermanipulator bevorzugt in einer Bogenbewegung um die Achse eine Schließ- oder Lösekraft wie bei einer manuellen Betätigung zur Verstellung der Lenksäule aufgebracht werden.

Vorzugsweise kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Lenksäule justiert wer- den, bei der vorgesehen ist, dass der Spannbolzen eine mit der Karosserie eines Kraftfahr- zeugs verbindbare Trageinheit der Lenksäule durchsetzt, in der eine Stelleinheit, die eine drehbar gelagerte Lenkspindel umfasst, verstellbar aufgenommen ist, wobei der Spannbol- zen mit einem Spanngetriebe zusammenwirkt, welches die Betätigungskraft umsetzt in eine in Richtung der Achse wirkende Klemmkraft zur Klemmung der Stelleinheit an der T ragein- heit. Der Spannbolzen kann quer durch zwei Seitenwangen der Trageinheit hindurchgeführt sein, zwischen denen die Stelleinheit zum Fixieren verspannt werden kann. Alternativ kann auch nur eine Seitenwange vorgesehen sein, gegen den die Stelleinheit mit der Klemmkraft verspannt wird.

Das Justierelement kann eine auf den Spannbolzen aufgeschraubte Mutter umfassen, wel- che zur Einstellung der Betätigungskraft von dem Robotermanipulator mit einem Anzugsmo- ment angezogen wird. Durch ein höheres Anzugsmoment erfolgt eine stärkere Verspannung der Stelleinheit in Trageinheit mit einer höheren Klemmkraft, welche eine Erhöhung der Betä- tigungskraft bewirkt, und umgekehrt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens umfasst die folgenden Schritte: a1.) falls sich die Feststelleinrichtung in Löseposition befindet: weiter mit Schritt b2.), a2.) falls sich die Feststelleinrichtung in Fixierposition befindet: weiter mit Schritt b1.), b1.) Bewegen des Robotermanipulators in einer Löserichtung gegen das Betätigungsele- ment zum Aufbringen einer Lösekraft zum Lösen der Feststelleinrichtung bis zur Lösepositi- on, b2.) Bewegen des Robotermanipulators in einer Schließrichtung gegen das Betätigungsele- ment zum Aufbringen einer Betätigungskraft als Schließkraft zum Schließen der Feststellein- richtung, c1.) Messen der ausgeübten Schließkraft, d1.) Vergleichen der gemessenen Schließkraft mit einem vorgegebenen Referenzwert, e1.) falls die gemessene Schließkraft mit dem Referenzwert übereinstimmt: Beenden des Verfahrens, e2.) falls die gemessene Schließkraft von dem Referenzwert abweicht: g1.) Verstellen des Justierelements mittels eines automatisiert gesteuerten Robotermanipu- lators, und Fortsetzung des Verfahrens mit Schritt b2.).

Die Entscheidungsschritte a1.) bzw. a2.) folgen auf das Positionieren der Lenksäule im Be- wegungsbereich eines automatisiert gesteuerten Robotermanipulators in einem Vormontage- zustand des Justierelements, gemäß oben genannten Schritt A.). Im Zustand a1 ) ist die Lenksäule in Löseposition. Bevorzugt wird in der Fertigung die vormontierte Lenksäule im fi- xierten Zustand gemäß a2.) transportiert, wodurch unkontrollierte relative Bewegungen von Trag- und Stelleinheit vermieden werden.

Das erste Betätigen der Feststelleinrichtung mittels des Robotermanipulators gemäß Schritt B.) erfolgt dann in Abhängigkeit davon, ob die Lenksäule in Fixier- oder Löseposition vorliegt. Liegt gemäß a2.) die Fixierposition vor, wird die Feststelleinrichtung zunächst gemäß b1.) gelöst, bevor sie gemäß b2.) geschlossen wird, d.h. wieder in die Fixierposition umgeschaltet wird. Liegt gemäß a1.) bereits die Löseposition vor, kann direkt das Fixieren gemäß b2.) er- folgen.

Das Messen der ausgeübten Betätigungskraft betrifft gemäß c1.) das Messen der ausgeüb- ten Schließkraft.

Entsprechend erfolgt das Vergleichen der gemessenen Betätigungskraft mit einem vorgege- benen Referenzwert, gemäß d1.) durch Vergleichen der gemessenen Schließkraft mit einem vorgegebenen Referenzwert.

Falls die gemäß e1.) als Schließkraft gemessene Betätigungskraft - innerhalb eines vorge- gebenen Toleranzbereichs - mit dem Referenzwert übereinstimmt, erfolgt das Beenden des Verfahrens.

Falls gemäß e2.) falls die gemessene Schließkraft von dem Referenzwert abweicht, schließt sich gemäß g1.) - analog zu Schritt G.) - ein Verstellen des Justierelements mittels eines automatisiert gesteuerten Robotermanipulators an, und die Fortsetzung des Verfahrens er- folgt mit Schritt b1.), nämlich dem Bewegen des Robotermanipulators in Löserichtung bis in die Löseposition.

Alternativ kann vor G.) bzw. g1.) in einem zusätzlichen Schritt F.) bzw. f1.) ein entgegenge- setztes Betätigen der Feststelleinrichtung mittels des Robotermanipulators durch Bewegen des Robotermanipulators gegen das Betätigungselement in Löserichtung zum Lösen der Feststelleinrichtung erfolgen. Dann kann das Verstellen des Justierelements in Löseposition erfolgen Beschreibung der Zeichnungen

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

Figur 1 eine Lenksäule in einer schematischen perspektivischen Ansicht,

Figur 2 ein Querschnitt durch die Lenksäule gemäß Figur 1 ,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer ersten Phase des erfindungsgemäßen

Verfahren,

Figur 4 eine Darste ung wie in Figur 3 einer nachfolgenden Phase,

Figur 5 eine Darste ung wie in Figur 4 einer nachfolgenden Phase,

Figur 6 eine Darste ung wie in Figur 5 einer nachfolgenden Phase,

Figur 7 eine Darste ung wie in Figur 6 einer nachfolgenden Phase,

Figur 8 eine Darste ung wie in Figur 7 einer nachfolgenden Phase,

Figur 9 eine Darste ung wie in Figur 8 einer nachfolgenden Phase,

Figur 10 eine Darste ung wie in Figur 9 einer nachfolgenden Phase,

Figur 11 eine Darste ung wie in Figur 10 einer nachfolgenden Phase,

Figur 12 eine Darste ung wie in Figur 11 einer nachfolgenden Phase,

Figur 13 eine Darste ung wie in Figur 12 einer nachfolgenden Phase,

Figur 14 eine Darste ung wie in Figur 13 einer nachfolgenden Phase,

Figur 15 eine Darste ung wie in Figur 14 einer nachfolgenden Phase,

Figur 16 eine Darste ung wie in Figur 15 einer nachfolgenden Phase,

Figur 17 eine schematisch Darstellung einer Bewegungsbahn einer Suchbewegung, Figur 18 eine Darste ung einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 19 eine Darste ung wie in Figur 18 einer nachfolgenden Phase.

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 in einer schematischen perspektivischen Ansicht eine Lenksäule 1 , die eine Stelleinheit 2 aufweist, in der in einem Mantelrohr 21 eine Lenkspindel 22 um ihre Längsach- se L drehbar gelagert ist. An ihrem bezüglich der Fahrtrichtung hinteren, dem Fahrer zuge- wandten Ende weist die Lenkspindel 22 einen Befestigungsabschnitt 23 zur Anbringung ei- nes nicht dargestellten Lenkrads auf. Am vorderen Ende ist eine Zwischenwelle 24 gelenkig angekoppelt zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Lenkgetriebe. Eine Trageinheit 3 weist Befestigungsmittel 31 zur Befestigung an einer hier nicht dargestell- ten Karosserie eines Kraftfahrzeugs auf. Zwischen zwei einander bezüglich der Längsachse L quer gegenüberliegenden Seitenwangen 32 ist die Stelleinheit 2 aufgenommen, wie deut- lich dem in Figur 2 gezeigten Querschnitt entnehmbar ist.

Eine Feststelleinrichtung 4 umfasst einen Spannbolzen 41 , der sich um eine Spannachse S quer zur Längsachse L drehbar durch die Seitenwangen 32 und ein Langloch 25 in der Stel leinheit 2 erstreckt. Das Langloch 25 ist langgestreckt parallel zur Längsachse L.

An einem Ende des Spannbolzens 41 ist als Betätigungselement ein Spannhebel 5 drehfest befestigt, der ein von der Spannachse S beabstandetes Griffstück 51 aufweist.

Ein Spanngetriebe weist eine drehfest mit dem Spannbolzen 41 verbundene erste Nocken- scheibe 42 und eine relativ dazu feststehend von außen an der Seitenwange 32 abgestützte zweite Nockenscheibe 43 auf. Auf der gegenüberliegenden Seitenwange 32 stützt sich eine auf den Spannbolzen 41 aufgesch raubte eine Mutter 44 ab.

Wird die Spannachse S durch Ausübung einer Betätigungskraft F, nämlich der Schließkraft, auf das Griffstück 51 in Schließrichtung in die Fixierposition gedreht, wird die Nockenscheibe 42 in Achsrichtung S des Spannbolzens 41 von der Nockenscheibe 43 abgehoben. Dadurch wird über den Spannbolzen 41 in Richtung der Spannachse S eine Klemmkraft K von außen in die Seitenwangen 32 eingeleitet, wie mit den gegeneinander gerichteten Pfeilen angedeu- tet, mit der die Stelleinheit 2 zwischen den Seitenwangen 32 verspannt wird.

Bei einer entgegengesetzten Betätigung durch eine der Schließkraft entgegen gerichtete Lö- sekraft verkürzt sich der Abstand der Nockenscheiben 42, 43 und die über den Spannbolzen 41 ausgeübte Klemmkraft K wird aufgehoben. In dieser Löseposition kann die Stelleinheit 2 relativ zur Trageinheit 3, wie in Figur 1 mit dem Doppelpfeil angedeutet, zur Längsverstellung in Längsrichtung verschoben und eingestellt werden. Die gewünschte Längsposition wird durch Betätigung des Spannhebels 5 zum Umschalten in die Fixierposition fixiert.

Die Einstellung der Betätigungskraft F gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann er- folgen, wie in Figuren 3 bis 16 in verschiedenen Phasen schematisch dargestellt.

Eine Lenksäule 2 wird, in einem rechtwinkligen x-y-z-Koordinatensystem, mit der Längsach- se L parallel zur y- Achse im Arbeitsbereich eines Robotermanipulators 6,7 positioniert. Dies entspricht Schritt A.) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Robotermanipulator 6 ist als mehrachsig automatisiert steuerbarer Roboterarm 6 ausgebildet, der entlang vorprogram- mierter Bewegungsbahnen bewegbar ist. Die Spannachse S verläuft parallel zur x-Richtung. Jeweils die Darstellung links in den Figuren zeigt eine Ansicht in z-Richtung, die Darstellung rechts daneben in x-Richtung.

In Figur 3 und 4 befindet sich die Lenksäule 1 in Fixierposition, gemäß Schritt a2.). Der Ro- boterarm 6 wird nun in x-Richtung bewegt, bis er sich bezüglich der Löserichtung in z-Rich- tung hinter dem Griffstück 51 des Spannhebels 5 befindet, wie in Figur 4 und 5 gezeigt.

Anschließend wird der Roboterarm 6 in Löserichtung, zunächst in z- Richtung auf das Griff stück 51 zu bewegt, wie in Figur 5 mit dem Pfeil angedeutet, bis er wie in Figur 6 gezeigt das Griffstück 51 in kontaktiert.

Ausgehend von der in Figur 6 dargestellten Position führt der Roboterarm 6 eine Bogenbe- wegung um die Spannachse S aus, deren Radius dem Abstand des Griffstücks 51 von be- sagter Spannachse S entspricht.

Die Bogenbewegung bewirkt eine Bewegung des Spannhebels 5 und entsprechend eine Drehung des Spannbolzens 41 in Löserichtung, gemäß Schritt b1.), bis die in Figur 7 gezeig- te Löseposition erreicht ist, in welcher eine Verstellung der Lenksäule 1 möglich wäre, wie in Figur 1 mit dem Doppelpfeil angedeutet. Wenn die Löseposition erreicht ist, wird der Robo- terarm 6 zurück bewegt wie in Figur 8 gezeigt, und auf die andere Seite des Griffhebels 5 be- wegt, also in Schließrichtung - entgegen der Löserichtung - und bis zum Kontakt gegen das Griffstück bewegt, wie in Figur 9 dargestellt.

Ausgehend von der in Figur 9 dargestellten Position wird der Roboterarm 6 wieder in einer Bogenbewegung - entgegengesetzt zur Lösebewegung - dieses Mal in Schließrichtung ge- gen das Griffstück 51 des Spannhebels 5 bewegt, entsprechend Schritt b2.). Dabei wird eine Schließkraft F als Betätigungskraft auf den Spannhebel 5 ausgeübt, und über das die No- ckenscheibe 43, den Spannbolzen 41 und die Mutter 44 als Klemmkraft K auf die Seitenwan- gen 32 übertragen.

Bis zum Erreichen der in Figur 10 dargestellten Fixierposition wird mittels eines in den Robo- terarm 6 integrierten, im Einzelnen nicht dargestellten Kraftsensors während der Durchfüh- rung der Bogenbewegung die zum Schließen der Feststelleinrichtung 4 ausgeübten Schließ- kraft erfasst, gemäß Schritt C.) bzw. c1 ) des Verfahrens. Nunmehr wird die gemessene Schließkraft in einer Steuereinrichtung mit einem darin vorge- gebenen Referenzwert verglichen, gemäß Schritt d1.) bzw. D.).

Falls die gemessene Schließkraft innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit dem Referenzwert übereinstimmt, ist die Feststelleinrichtung bereits fertig justiert, und der End- montagezustand ist erreicht. Das Verfahren wird gemäß Schritt E1.) bzw. e1.) beendet, und der Robotermanipulator 6 wird wie in Figur 11 gezeigt zurück bewegt.

Falls die gemessene Betätigungskraft über eine vorgegebene Toleranz hinaus von dem Re- ferenzwert abweicht, gemäß Schritt E2.) bzw. e2.), erfolgt gemäß G.) bzw. g1.) ein Verstellen der als Justierelements dienenden Mutter 44 mittels es Roboterarms 6. Hierzu kann dieser wie in Figur 12 angedeutet bewegt und in die in Figur 13 gezeigte Stellung vor der Mutter 44 gebracht werden.

In Figur 13 befindet sich der Roboterarm 6 mit einem daran angebrachten Werkzeug 61 in x- Richtung vor der Mutter 44, auf die das Werkzeug 61 zur Erzeugung eines formschlüssigen Werkzeugeingriffs aufsetzbar ist. Um das Werkzeug 61 auf die Mutter 44 aufzusetzen, führt der Roboterarm 6 eine Suchbewegung des Werkzeugs 61 aus, beispielsweise in der y-z- Ebene mit einer Bewegungsbahn in Form einer Lissajous-Figur, wie in Figur 17 dargestellt. Währenddessen wird das Werkzeug 61 in x-Richtung angenähert, bis es auf die Mutter 44 aufgesteckt ist, wie in Figur 14 dargestellt.

In Figur 14 wird die Mutter 44 durch Drehung des Werkzeugs 61 angezogen, und dadurch ei- ne Justierung realisiert. Beispielsweise kann aus der gemessenen Abweichung der Schließ- kraft vom Referenzwert ein Anzugswinkel bestimmt werden, um den die Mutter 44 angezo- gen oder gelöst wird. Ist diese Justierung erfolgt, wird das Werkzeug 61 , wie in Figur 15 ge- zeigt, abgezogen.

Um die Justierung zu überprüfen, wird der Roboterarm nun wieder in die in Figur 4 gezeigte Position bewegt, und die in den Figuren 4 bis einschließlich 11 gezeigten Schritte werden er- neut durchlaufen. Falls nun, wie erwartet, die gemessene Schließkraft innerhalb eines vorge- gebenen Toleranzbereichs mit dem Referenzwert übereinstimmt, ist die Feststelleinrichtung erfolgreich fertig justiert. Das Verfahren wird gemäß Schritt E1.) bzw. e1.) beendet, und der Robotermanipulator 6 wird, wie in Figur 1 1 gezeigt, zurück bewegt. In den Figuren 18 und 19 sind die in den Figuren 13 bis 15 gezeigten Verfahrensschritte mit- tels eines Robotermanipulators gezeigt, der zwei Roboterarme 6 und 7 aufweist. Der Robo- terarm 6 dient analog der in Figuren 6 bis 1 1 gezeigten Schritte allein zur Betätigung des Spannhebels 5, und der Roboterarm 7, der ähnlich oder hinsichtlich seiner Bewegungsmög- lichkeiten einfacher aufgebaut sein kann, und der das Werkzeug 61 aufweist, dient allein zur Verstellung der Mutter 44 zur Justierung.

Bezugszeichenliste

1 Lenksäule

2 Stelleinheit

21 Mantelrohr

22 Lenkspindel

23 Befestigungsabschnitt

24 Zwischenwelle

25 Langloch

3 Trageinheit

31 Befestigungsmittel

32 Seitenwange

4 Feststelleinrichtung

41 Spannbolzen

42, 43 Nockenscheibe

44 Mutter

5 Spannhebel

51 Griffstück

6, 7 Roboterarm, Robotermanipulator 61 Werkzeug

L Längsachse

S Spannachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Einstellung einer Betätigungskraft (F) zur Fixierung einer verstellbaren Lenksäule (1 ), die auf ein Betätigungselement (5) zur Betätigung einer Feststellein- richtung (4) einer Lenksäule (1 ) für ein Kraftfahrzeug auszuüben ist, um die Feststel- leinrichtung (4) zwischen einer Löseposition und einer Fixierposition umzuschalten, und die Feststelleinrichtung (4) ein verstellbares Justierelement (44) aufweist, wel- ches verstellbar ist zur Einstellung der Betätigungskraft (F),

gekennzeichnet durch die Schritte,

A.) Positionieren der Lenksäule (1 ) im Bewegungsbereich eines automatisiert gesteu- erten Robotermanipulators (6) in einem Vormontagezustand des Justierelements (44),

B.) Betätigen der Feststelleinrichtung (4) mittels des Robotermanipulators (6),

C.) Messen der ausgeübten Betätigungskraft (F),

D.) Vergleichen der gemessenen Betätigungskraft (F) mit einem vorgegebenen Refe- renzwert,

E1.) falls die gemessene Betätigungskraft (F) mit dem Referenzwert übereinstimmt: Beenden des Verfahrens.

E2.) falls die gemessene Betätigungskraft (F) von dem Referenzwert abweicht:

G.) Verstellen des Justierelements (44) mittels eines automatisiert gesteuerten Robo- termanipulators (6, 7), und Fortsetzung des Verfahrens mit Schritt B.).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungskraft (F) gemessen wird als Schließkraft beim Schließen und/oder Lösekraft beim Lösen der Feststelleinrichtung (4).

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellen des Justierelements (44) in Abhängigkeit von der gemessenen Betätigungskraft (F) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellen des Justierelements (44) mittels des zum Bewegen des Betäti gungselements (5) eingesetzten Robotermanipulators (6) erfolgt, oder das Bewegen des Betätigungselements (5) mittels eines ersten Robotermanipulators (6) und das Verstellen des Justierelements (44) mittels eines zweiten Robotermanipulators (7) er- folgt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Robotermanipulator (6, 7) mindestens einen mehrachsigen Roboterarm auf- weist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Robotermanipulator (6) eine automatisierte Suchbewegung ausführt zur Er- zeugung eines Betätigungseingriffs mit dem Betätigungselement (5) und/oder dem Justierelement (44).

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (5) ein Spannhebel (5) ist, der an einem um seine Ach- se (S) drehbaren Spannbolzen (41 ) befestigt ist, an dem ein Griffstück (51 ) mit radia- lem Abstand zur Achse (S) angeordnet ist, auf das die Betätigungskraft (F) von dem Robotermanipulator (6) in einer Bogenbewegung um die Achse (S) aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbolzen (41 ) ei- ne mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verbindbare Trageinheit (3) der Lenksäule (1 ) durchsetzt, in der eine Stelleinheit (2), die eine drehbar gelagerte Lenkspindel (21 ) umfasst, verstellbar aufgenommen ist, wobei der Spannbolzen (41 ) mit einem Spann- getriebe (42, 43) zusammenwirkt, welches die Betätigungskraft (F) umsetzt in eine in Richtung der Achse (S) wirkende Klemmkraft (K) zur Klemmung der Stelleinheit (2) an der Trageinheit (3).

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierele- ment (44) eine auf den Spannbolzen (41 ) aufgeschraubte Mutter (44) umfasst, wel- che zur Einstellung der Betätigungskraft (F) von dem Robotermanipulator (6, 7) mit einem Anzugsmoment angezogen wird oder um einen Anzugswinkel verstellt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, gekennzeichnet durch die Schritte, a1.) falls sich die Feststelleinrichtung (4) in Löseposition befindet: weiter mit Schritt b2.),

a2.) falls sich die Feststelleinrichtung (4) in Fixierposition befindet: weiter mit Schritt b1.) b1.) Bewegen des Robotermanipulators (6) in einer Löserichtung gegen das Betäti- gungselement (5) zum Aufbringen einer Lösekraft zum Lösen der Feststelleinrichtung (4) bis zur Löseposition,

b2.) Bewegen des Robotermanipulators (6) in einer Schließrichtung gegen das Betä- tigungselement (5) zum Aufbringen einer Betätigungskraft als Schließkraft (F) zum Schließen der Feststelleinrichtung (F),

c1.) Messen der ausgeübten Schließkraft (F),

d1.) Vergleichen der gemessenen Schließkraft (F) mit einem vorgegebenen Refe- renzwert,

e1.) falls die gemessene Schließkraft (F) mit dem Referenzwert übereinstimmt: Been- den des Verfahrens.

e2.) falls die gemessene Schließkraft (F) von dem Referenzwert abweicht:

g1.) Verstellen des Justierelements (44) mittels eines automatisiert gesteuerten Ro- botermanipulators (6, 7), und Fortsetzung des Verfahrens mit Schritt b1.).