DE102009037873B4

DE102009037873B4 - Montageverfahren für Zahnriemen und Vorrichtung zur Zahnriemenmontage

Info

Publication number: DE102009037873B4
Application number: DE102009037873.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schneider
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: DE102009037873A1

Abstract

Montageverfahren für Zahnriemen, bei dem- ein Zahnriemen (7) unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft (FV) vermessen wird,- ein Achsabstand (I) zwischen einem ersten Riemenrad (8) und einer Lagereinheit für ein weiteres Riemenrad (10) in Abhängigkeit des Messergebnisses durch Verstellen der Position der Lagereinheit eingestellt wird, derart, dass an dem nachfolgend montierten Zahnriemen eine vorgegebene Riemenvorspannkraft erhalten wird,- an der Lagereinheit das weitere Riemenrad (10) montiert wird, und- danach der vermessene Zahnriemen (7) an den Riemenrädern (8, 10) montiert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Montageverfahren für Zahnriemen sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Sie eignet sich insbesondere für das Montieren eines Zahnriemens an einem Riementrieb einer elektromechanischen Lenkung, lässt sich jedoch grundsätzlich überall dort einsetzen, wo in der Serienfertigung eine Montage von Zahnriemen mit geringer Streuung der Riemenvorspannkraft angestrebt wird.
Herkömmliche Riementriebe weisen in der Regel einen Spann- oder Verstellmechanismus auf, über den sich die Riemenvorspannkraft bei aufgelegtem Zahnriemen ein- und nachstellen lässt. Der Zahnriemen wird zunächst lose aufgelegt und dann gespannt. Derartige Spann- oder Verstellmechanismen beanspruchen jedoch Bauraum und sind technisch aufwändig. Es wird daher angestrebt, Riementriebe ohne Spann- oder Verstellmechanismen auszuführen. Allerdings ist dann die Montage des Riemens sehr aufwändig, da die Herstellungsgenauigkeit von Zahnriemen schwankt, so dass sich bei gleichbleibender Geometrie der Riemenräder entsprechende Schwankungen für die Riementrumkräfte ergeben. Muss die Riemenvorspannkraft sehr genau eingehalten werden, sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich.
In DE 10 2008 050 248 A1 wurde im Zusammenhang mit einer elektromechanischen Lenkung ein Montageverfahren vorgeschlagen, das bei einem Riementrieb ohne zusätzlichem Spann- und Verstellmechanismus eine automatisierte Einstellung der Riemenvorspannkraft ermöglicht. Der Riementrieb ist dabei über ein erstes, kleineres Riemenrad mit einer Abtriebswelle eines Motors und über ein weiteres, größeres Riemenrad mit einer Kugelgewindemutter eines Kugelgewindetriebs gekoppelt, die mit einer Zahnstange der Lenkung in Wirkeingriff steht. Zur Einstellung der Riemenvorspannkraft wird nach dem Auflegen des Riemens auf die Riemenräder der Lenkung die Zahnstange gegenüber dem Lenkungsgehäuse bei gelöster Lagerung des Kugelgewindetriebs solange verkippt, bis eine vorgegebene, während des Einstellvorgangs gemessene Riemenvorspannkraft erreicht ist. Anschließend wird die Lagerung des Kugelgewindetriebs in der aufgefundenen Stellung am Lenkungsgehäuse fixiert.
Die vorstehend erläuterte Vorgehensweise setzt voraus, dass die Lagerung bzw. entsprechende Mittel zur Befestigung derselben bei bereits aufgezogenem Zahnriemen zugänglich ist bzw. sind. Nur dann kann nämlich eine Fixierung der Lagerung nach Einstellung der Riemenvorspannkraft erfolgen. Es gibt jedoch Einbausituationen, in denen es schwierig ist, bei bereits montiertem Zahnriemen eine solche Lagereinstellung vorzunehmen, beispielsweise weil aufgrund beengter Platzverhältnisse die Lagerung bzw. deren Befestigungsmittel durch den Riementrieb, insbesondere ein Riemenrad verdeckt werden.
Aus DE 10 2006 036 215 A1 ist ein Verfahren zur Montage von Lenkgetrieben vom Typ mit spannmittelfreiem Riementrieb bekannt, welcher zwei Riemenräder mit festem, nicht verstellbarem Achsabstand aufweist, die über einen vorgespannten Riemen miteinander gekoppelt sind. Der Achsabstand der Riemenräder ist hierbei fest vorgegeben. In DE 10 2006 036 215 A1 wird vorgeschlagen, für jedes Lenkgetriebe den tatsächlichen Achsabstand der Riemenräder im Hinblick auf einen Toleranzbereich für den Achsabstand zu messen, Riemen in mehreren Riemenklassen vorzuhalten, wobei eine Klassifizierung über eine unterschiedliche Länge und/oder Breite der Riemen erfolgt und sämtliche in die Riemenklasse fallenden Riemen in Verbindung mit dem Toleranzbereich für den Achsabstand im montierten Zustand des Riemens zu einer Riemenspannung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs führen, und für den gemessenen tatsächlichen Achsabstand einen Riemen aus der zugehörigen Riemenklasse auszuwählen und anschließend zu montieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Montageverfahren für Zahnriemen sowie eine alternative Vorrichtung zur Zahnriemenmontage aufzuzeigen, welche bei Zahnriementrieben ohne Spann- und Verstellmechanismus mit geringem Fertigungs- und Montageaufwand eine genaue Einstellung der Riemenvorspannkraft ermöglichen.
Diese Aufgabe wird zunächst durch ein Montageverfahren für Zahnriemen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Hiernach wird zunächst ein Zahnriemen unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft vermessen. Anschließend wird in Abhängigkeit des Messergebnisses der Achsabstand zwischen einem ersten Riemenrad und einer Lagereinheit für ein weiteres Riemenrad durch Verstellen der Position der Lagereinheit derart eingestellt, dass an dem nachfolgend montierten Zahnriemen eine vorgegebene Riemenvorspannkraft erhalten wird. An der Lagereinheit wird dann das weitere Riemenrad montiert. Erst danach wird der vermessene Zahnriemen an den Riemenrädern montiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine hohe Einstellgenauigkeit der Riemenvorspannkraft, da etwaige Toleranzen des Zahnriemens am Ende der Prozesskette kompensiert werden. Der diesbezüglich erforderliche konstruktive Aufwand auf Seiten der Lenkung bleibt gering. Im Vergleich zu herkömmlichen Riemenspannern ergibt sich eine deutliche Platzersparnis.
Da der Zahnriementrieb bei der Montage jeweils an den konkret montierten Zahnriemen angepasst wird, kann eine aufwändige Vorabvermessung und Klassifizierung von Zahnriemen und Zahnriementrieben zum Zweck einer individuellen Zuordnung entfallen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Befestigung der Lagereinheit von dem Riementrieb, insbesondere einem Riemenrad verdeckt erfolgen kann. Ist ein dem Riementrieb zugeordneter Zahnriemen vermessen worden, können die Einstellung und Festlegung der Lagereinheit sowie die Montage des Riemenrads vor oder an der Lagereinheit erfolgen, bevor der Zahnriemen montiert wird. Hierdurch wird der konstruktive Gestaltungsspielraum erhöht. Zudem können die Lagereinheit und das zugehörige Riemenrad sehr kompakt in einem Gehäuse beispielsweise einer Fahrzeuglenkung untergebracht werden.
Da der Zahnriemen unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft vermessen wird, wird dessen Dehnungsverhalten bei der Montage mitberücksichtigt. Hierdurch lässt sich die Streuung der Riemenvorspannkraft besonders gering halten.
Vorteilhaft Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Bevorzugt wird der Zahnriemen in vorgespanntem Zustand an den Riemenrädern montiert. Der Zahnriemen muss dazu lediglich einmal gespannt werden und kann von einer entsprechenden Vorrichtung unmittelbar auf die Riemenräder des Riementriebs überführt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung wird der Zahnriemen auf in ihrem Achsabstand verstellbare Montagescheiben aufgespannt, welche in ihren Abmessungen den Riemenrädern des Riementriebs entsprechen. Dies gestattet eine besonders einfache Überführung des vermessenen Zahnriemens auf den Riementrieb. In diesem Fall kann als Messgröße der Achsabstand der Montagescheiben verwendet werden, der sich unmittelbar auf den am Riementrieb einzustellenden Achsabstand übertragen lässt.
Die Einstellung des Zahnriementriebs erfolgt bevorzugt dadurch, dass die Lagereinheit in einer Ebene verschoben wird, welche parallel zum Zahnriemen verläuft.
In der gewünschten Position wird die Lagereinheit dann einfach gegen eine Lageraufnahme verspannt.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lagereinheit eine Kugelgewindemutter. Auf diese wird das weitere Riemenrad axial aufgeschoben. Weiterhin umfasst die Lagereinheit ein Wälzlager, dessen Innenring an der Kugelgewindemutter ausgebildet oder mit dieser verbunden ist. Der Außenring des Wälzlagers wird nach dem Einstellen des Achsabstands mit einer Lageraufnahme, insbesondere einem Lenkgetriebegehäuse, verspannt. Da das weitere Riemenrad und der Zahnriemen erst nach der Einstellung der Lagereinheit montiert werden, ist zum Zeitpunkt der Einstellung eine gute Zugänglichkeit der Lagereinheit gewährleistet. Die Einstellung der Lagereinheit kann manuell, jedoch auch automatisiert erfolgen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zum Überführen des Riemens an den Riementrieb die Montagescheiben zu den Riemenrädern ausgerichtet und an diese angelegt. Anschließend wird der Zahnriemen von den Montagescheiben auf die Riemenräder hinübertransferiert. Dies kann beispielsweise mit einer Vorrichtung erfolgen, wie sie in DE 10 2007 032 328 A1 offenbart ist.
Bevorzugt wird der Zahnriemen während des Überführens von den Montagescheiben auf die Riemenräder in Umlauf versetzt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass hierdurch das seitliche Wandern des Zahnriemens von den Montagescheiben auf die Riemenräder begünstigt wird. Gegebenenfalls kann das seitliche Wandern des Riemens durch einen oder mehrere Abstreifer ausgelöst und/oder unterstützt werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Überführen des Riemens in einer Montageposition, die örtlich der Montageposition für das Festlegen der Lagereinheit an einer Lageraufnahme nachgeschaltet ist. Dies ermöglicht einen effizienten Fertigungsablauf in der Serienfertigung, da die Montage eines ersten Zahnriemens an einer Lenkung erfolgen kann, während gleichzeitig ein weiterer Zahnriemen vermessen und eine Lagereinheit einer zugeordneten Lenkung eingestellt werden können.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Zahnriemenmontage gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Diese umfasst zwei Montagescheiben, welche in ihren Abmessungen den mit einem Zahnriemen zu bestückenden Riemenrädern eines Riementriebs entsprechen. Dabei ist der Achsabstand zwischen den Montagescheiben verstellbar. Weiterhin sind Mittel zum Ausrichten des Riementriebs und der Montagescheiben zueinander sowie Mittel zum Überführen des Zahnriemens im vorgespannten Zustand von den Montagescheiben auf die Riemenräder des Riementriebs vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Messeinrichtung zum Messen des Achsabstands der Montagescheiben sowie Mittel zum Übertragen des Messergebnisses an eine Montageposition für eine Lagereinheit eines Riemenrads. Hierdurch lässt sich die aus der DE 10 2007 032 328 A1 bekannte Vorrichtung ohne großen Aufwand für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzen, um bei den oben geschilderten Umständen eine effiziente Einstellung der Riemenvorspannkraft zu erzielen.
Wie bereits angedeutet, empfiehlt es sich im Hinblick auf eine effiziente Fließfertigung eine erste Montageposition vorzusehen, in der die Lagereinheit auf den gemessenen Achsabstand eingestellt wird, und eine zweite, nachgeschaltete Montageposition, in der der Zahnriemen von den Montagescheiben auf die Riemenräder überführt wird.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Montagescheiben zwischen einer Position zum Vermessen des Riemens und einer Position zum Überführen des Zahnriemens auf die Zahnriemenräder hin- und herbewegbar. Ein zu montierender Zahnriemen muss dann lediglich einmal aufgelegt und vorgespannt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Ansicht einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung vor der Montage eines Zahnriemens sowie den zugehörigen Zahnriemen an einer Vermessungseinrichtung,
2 eine schematische Ansicht der Lenkung bei der Überführung des Zahnriemens von der Vermessungseinrichtung an die Riemenräder der Lenkung, und in
3 eine schematische Ansicht des Fertigungsablaufs.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine elektromechanische Fahrzeuglenkung 1 mit achsparallelem Motor 2. Dessen Antriebsmoment wird über einen Riementrieb 3 sowie einen Kugelgewindetrieb 4 in eine Translation einer Zahnstange 5 übersetzt, welche sich durch ein Lenkgehäuse 6 erstreckt. Die Zahnstange 5 ist an ihren Enden über jeweils eine nicht näher dargestellte Spurstange mit einem ebenfalls nicht näher dargestelltem Radträger gekoppelt, um einen Lenkbefehl an den zugehörigen Fahrzeugrädern zur Wirkung zu bringen. Mit der Zahnstange 5 kämmt ein Lenkungsritzel, das in an sich bekannter Art und Weise über eine Lenkwelle mit einem Lenkrad verbunden ist. Das Lenkgehäuse 6 nimmt den Motor 2, den Riementrieb 3, den Kugelgewindetrieb 4 und das Lenkgetriebe mit dem Lenkungsritzel auf.
Der Riementrieb 3 umfasst einen Zahnriemen 7, ein erstes Riemenrad 8, das fest mit einer Abtriebswelle 9 des Motors 2 gekoppelt ist, sowie ein weiteres Riemenrad 10, das fest mit einer Kugelgewindemutter 11 des Kugelgewindetriebs 4 gekoppelt ist. Die Kugelgewindemutter 11 steht hierbei mit der Zahnstange 5 über Kugeln in Gewindeeingriff und ist an dem Gehäuse 6 über ein Wälzlager 12 drehbar gelagert und axial festgelegt.
Das Wälzlager 12 ist gegenüber dem Lenkgehäuse 6 einstellbar. Insbesondere kann das Wälzlager 12 in einer Ebene parallel zu dem Riementrieb 3 verschoben werden. Mittels einer Scheibe 13 sowie Spannschrauben 14 ist ein Außenring 15 des Wälzlagers 12 gegen einen axialen Wandabschnitt 16 des Lenkgehäuses 6 verspannt. Entsprechende Durchgangsöffnungen oder Ausnehmungen 17 am Lageraußenring 15 weisen eine größere Weite als der Durchmesser der Spannschrauben 14 auf. Hierdurch lässt sich der Achsabstand zwischen der Abtriebswelle 9 des Motors 2 bzw. dem ersten Riemenrad 8 und der Lagereinheit aus Kugelgewindemutter 11 und Wälzlager 12 bei der Montage der Lagereinheit einstellen. Spann- und Verstellmechanismen, welche eine nachträgliche Justierung des Achsabstands bei montiertem Zahnriemen 7 gestatten würden, sind hingegen nicht vorgesehen. Hierdurch bleibt der Riementrieb 3 kompakt.
Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, überlappt der Zahnriementrieb 3 das Wälzlager 12 bzw. die Spannschrauben 14, so dass diese nach erfolgter Montage des größeren Riemenrads 10 nicht mehr zugänglich sind. Ist das Riemenrad 10 bereits montiert oder gar der Zahnriemen 7 montiert worden, lässt sich der Achsabstand zwischen den Riemenrädern 8 und 10 nicht mehr verstellen. Wird in diesem Zustand festgestellt, dass die Riemenvorspannkraft nicht im gewünschten Bereich liegt, müsste man herkömmlicherweise den Zahnriemen 7 und das Riemenrad 10 demontieren und die Lagereinheit aus Kugelgewindemutter 11 und Wälzlager 12 justieren. Dieser Vorgang wäre solange zu wiederholen, bis die Riemenvorspannkraft stimmt.
Um die Einstellung der Riemenvorspannkraft zu erleichtern, wird nachfolgend ein spezielles Montageverfahren vorgeschlagen, mit dem gewährleistet wird, dass nach dem Zusammenbau die Riemenvorspannkraft in gewünschter Höhe vorliegt.
Dazu wird der an dem Riementrieb 3 zu montierende Zahnriemen 7 unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft vermessen, wie dies in 1 rechts angedeutet ist. Anschließend wird der Riementrieb auf den vermessenen Zahnriemen 7 individuell eingestellt, indem zwischen dem ersten Riemenrad 8 und der Lagereinheit des weiteren Riemenrads 10 in Abhängigkeit des Messergebnisses der Achsabstand durch Verstellen der Position der Lagereinheit eingestellt wird. Aus den geometrischen Gegebenheiten des Riementriebs 3 und dem Messergebnis des Riemens 7 lässt sich berechnen oder gegebenenfalls auch vorab experimentell ermitteln, wie der Achsabstand einzustellen ist, damit an dem nachfolgend an den Riemenrädern 8 und 10 montierten Zahnriemen 7 eine vorgegebene Riemenvorspannkraft erhalten wird. Nach der Einstellung der Lagereinheit über die Spannschrauben 14 wird an derselben das weitere Riemenrad 10 montiert, bevor anschließend der vermessene Zahnriemen 7 an den Riemenrädern 8 und 10 montiert wird.
Zur Montage des Riemens kommt eine im Folgenden näher erläuterte Montagevorrichtung zum Einsatz, welche eine automatisierte Montage des Riemens 7 an einem Riementrieb 3 mit zwei Riemenrädern 8 und 10 gestattet. Jedoch kann eine entsprechend angepasste Vorrichtung auch für die Montage von Zahnriemen an Riementrieben mit einer größeren Anzahl von Riemenrädern eingesetzt werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Montagevorrichtung 20 entsprechend der Anzahl der Riemenräder 8 und 10 eine erste Montagescheibe 21 und eine zweite Montagescheibe 22 auf. Jede Montagescheibe ist mit einer Verzahnung versehen, die mit der Verzahnung des Riemens 7 kämmt. Dabei besitzen die Montagescheiben 21 und 22 die gleiche Verzahnung wie die Riemenräder 8 bzw. 10 in Bezug auf Zähnezahl, Modul, Teilung und Schrägungswinkel. Jedoch sind die verzahnungsspezifischen Durchmesser wie der Kopfkreisdurchmesser, der Wirkkreisdurchmesser und der Fußkreisdurchmesser geringfügig größer als an den Riemenräder 8 und 10. Vorzugsweise liegen die Durchmesser des zulässigen Toleranzfelds maximal 50% über der zulässigen, größten Toleranz. Bei einem Kopfkreisdurchmesser von beispielsweise 30,0 mm mit einer Toleranz von +0,03 mm an einem Riemenrad bedeutet dies, dass der Kopfkreisdurchmesser der entsprechenden Montagescheibe 30,045 mm beträgt. Diese geometrische Abweichung von den eigentlichen Riemenrädern hat den Vorteil, dass bei der weiter unten erläuterten Überführung des Zahnriemens 1 von den Montagescheiben 21 und 22 auf die Riemenräder 8 und 10 der Zahnriemen 1 „die Treppe abwärts“ geschoben wird und somit nicht verhakt oder hängen bleiben kann.
Eine der Montagescheibe 21 bzw. 22 kann durch einen nicht näher dargestellten Motor in Drehung versetzt werden. Die weitere Montagescheibe 22 bzw. 21 ist hingegen frei drehbar gelagert, so dass diese über den Zahnriemen 7 in Drehung versetzt werden kann.
Zum einfachen Auflegen des Zahnriemens 7 ist der Achsabstand I der Montagescheiben 21 und 22 verstellbar. Zudem sind die Montagescheiben 21 und 22 in Richtung ihrer Drehachsen axial verfahrbar. Insbesondere können diese in der Montageposition auf Anschlag an den Riementrieb 3 herangefahren werden. Vorzugsweise werden diese gemeinsam translatorisch verfahren, so dass eine Antriebsvorrichtung hierfür ausreichend ist.
Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, welche es gestattet, auf einen an den Montagescheiben 21 und 22 befindlichen Zahnriemen 7 eine definierte Vorspannkraft Fv aufzubringen. Diese Vorspannkraft Fv kann beispielsweise gleich der gewünschten Riemenvorspannkraft oder entsprechende dem geringfügigen Übermaß der Montagescheiben 21 und 22 etwas größer gewählt werden. Sie ist z.B. für einen Lenkungstyp fest vorgegeben. Nach Aufbringung der Vorspannkraft Fv wird mittels einer zusätzlichen Messeinrichtung 26 wird der unter der Vorspannkraft Fv anliegende Achsabstand I gemessen. Das Messergebnis wird anschließend an eine Montageposition übermittelt, an der die Lagereinheit des Riemenrads 10 auf den vermessenen Zahnriemen 7 individuell eingestellt wird.
Weiterhin weist die Montagevorrichtung einen Abstreifer 2 auf, mit dem der auf den Montagescheiben 21 und 22 aufliegender Zahnriemen 7 auf den Riementrieb 3 überführt werden kann. Der Abstreifer 23 ist hierzu parallel zu den Drehachsen der Montagescheiben 21 und 22 axial verfahrbar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstreifer 23 topfartig ausgeführt und koaxial zu der angetriebenen Montagescheibe 22 angeordnet, wobei der kreiszylindrische Innenumfang des Abstreifers 23 einen Spalt zum Kopfkreis der Montagescheibe 22 aufweist. Das radiale Spiel gewährleistet eine verschleißarme Funktion.
Prinzipiell kann an jeder Montagescheibe 21 bzw. 22 ein eigener Abstreifer 23 vorgesehen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere dann, wenn der Zahnriemen 7 bei seiner Überführung in Umlauf versetzt wird, ein einziger Abstreifer 23 ausreichend ist.
Es ist darüber hinaus möglich, einen nicht-koaxialen Abstreifer 23 einzusetzen, der vorzugsweise einlaufseitig neben einer der Montagescheiben 21 bzw. 22 seitlich auf den Zahnriemen 7 drückt.
Zur Überführung des Zahnriemens 7 von den verzahnten Montagescheiben 21 und 22 auf die Riemenräder 8 und 10 des Riementriebs 3 müssen deren Verzahnungen jeweils zueinander ausgerichtet werden. Hierzu sind an den Montagescheiben 21 und 22 Positioniervorrichtungen 24 und 25 vorgesehen, die temporär mit komplementären Positioniervorrichtungen 18 und 19 an dem Riementrieb bzw. den Riemenrädern 8 und 10 in Eingriff bringbar sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Positioniervorrichtungen 24 und 25 an den Montagescheiben 21 und 22 stirnseitig angeordnete, gefederte Zentrierstifte, die mit komplementären Positioniervorrichtungen 18 und 19 in Form von komplementären Öffnungen an den Riemenrädern 8 und 10 verrasten.
Zur Montage eines Zahnriemens 7 wird zunächst der Achsabstand L zwischen den Montagescheiben 21 und 22 verringert, so dass sich der Zahnriemen 7 locker auflegen lässt. In einem nächsten Schritt werden die Montagescheiben 21 und 22 auseinander gefahren, bis eine vorgegebene Vorspannkraft FV am Zahnriemen 7 erreicht ist. Dieser Zustand ist in 1 dargestellt. Dabei wird der Achsabstand L zwischen den Montagescheiben 21 und 22 gemessen. Das Messergebnis wird an einen im Vorlauf befindlichen Riementrieb 3 übermittelt, an dem in Abhängigkeit des Messergebnisses der Achsabstand zwischen dem kleineren Riemenrad 8 und der Lagereinheit bzw. der Kugelgewindemutter 11 durch Verstellen der Position der Lagereinheit eingestellt wird. Hierzu wird die Lagereinheit durch Verschieben in einer Ebene, welche parallel zum Zahnriemen 7 verläuft, verschoben, bis der Achsabstand mit der Vorgabe durch das Messergebnis übereinstimmt. Anschließend wird die Lagereinheit durch Festziehen der Spannschrauben 14 im Lenkgehäuse 6 festgelegt.
In einem weiteren Schritt wird die Montageeinheit in Richtung des zu bestückenden Riementriebs 3 vorgefahren. Zudem wird die angetriebene Montagescheibe 22 durch einen Motor in Rotation versetzt. Dabei gelangen in einer ersten axialen Eingriffsposition die angetriebene Montagescheibe 22 und das größere Riemenrad 10 über die Positioniervorrichtungen 19 und 25 miteinander in Eingriff, so dass die angetriebene Montagescheibe 22 und das größere Riemenrad 10 in Drehrichtung mitnimmt. Die mittels Federn vorgespannten Zentrierstifte an der angetriebenen Montagescheibe 22 rasten dazu in die korrespondierenden Positioniervorrichtungen 19 des Riemenrads 10 ein. In dieser Stellung sind die Verzahnungen der angetriebene Montagescheibe 22 und des größeren Riemenrads 10 zueinander ausgerichtet. Durch ein weiteres axiales Verfahren der Montageeinheit in Richtung des Riementriebs werden schließlich auch die frei mitdrehende erste Montagescheibe 21 und das erste Riemenrad 8 miteinander gekoppelt, wobei deren Positioniervorrichtungen 18 und 24 ineinandergreifen. In diesem Zustand sind dann auch die Verzahnungen der ersten Montagescheibe 21 und des ersten Riemenrads 10 zueinander ausgerichtet. Die Montageeinheit wird soweit vorgefahren, dass die Montagescheiben 21 und 22 stirnseitig an den Riemenrädern 8 und 10 anliegen, wobei die Verzahnung der Montagescheiben axial durch die Riemenräder fortgesetzt wird. Anschließend kann, wie in 2 gezeigt, durch Betätigung des Abstreifers 23 der Zahnriemen 1 von den Montagescheiben 21 und 22 auf die Riemenräder 8 und 10 des Riementriebs 3 überführt werden. Bei diesem Vorgang rotiert das System, das heißt der Zahnriemen 7 wird über die angetriebene Montagescheibe 22 in Umlauf versetzt. Der unverzahnte Abstreifer 23 wird axial über die angetriebene Montagescheibe 22 geschoben und drückt so den Zahnriemen 7 auf das anliegende Riemenrad 10 hinüber. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann der Abstreifer 23 auch mit einer zu der Verzahnung der Montagescheibe passenden Innenverzahnung versehen sein.
Durch die Rotation während des Überführens sind die benötigten Axialkräfte am Abstreifer 23 gering, so dass bei kleinem Achsabstand und einer geringen Anzahl von Riemenrädern ein einziger Abstreifer 23 ausreichend ist. Bei komplexeren Riementrieben kann jedoch gegebenenfalls eine größere Anzahl von Abstreifern vorgesehen werden.
Nachdem der Zahnriemen 7 überführt worden ist, kann die Montageeinheit zur erneuten Bestückung mit einem Zahnriemen 7 in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren werden.
3 zeigt beispielhaft die Aufteilung der vorstehend erläuterten Schritte auf verschiedene Positionen in einer Fließfertigung. Dabei sind die mit Riementrieben ausgestatteten Lenkgehäuse 6 fortlaufend mit G₀ , G₁ , G₂ , G₃ , ... G_n und die Zahnriemen mit R₀ , R₁ , R₂ , R₃ , R₄ ...R_n bezeichnet. Einheiten mit gleichem Index sind einander zugeordnet. Weiterhin ist eine Vermessungseinrichtung vorgesehen, die mit V₁ , V₂ , V₃ und V₄ bezeichnet ist.
In einem ersten Strang werden Lenkgehäuse G in Richtung einer Riemenmontageposition M bewegt. Parallel werden Zahnriemen R in Richtung der Riemenmontageposition M transportiert. Die Zahnriemen R werden in einer ersten Montageposition X auf die Montagescheiben 21 und 22 aufgezogen und in einer weiteren Position Y in der oben geschilderten Art und Weise vermessen. Das Messergebnis I des Riemens R₂ in Position Y wird an eine der Riemenmontageposition M vorgelagerte Position K übermittelt, in der in Abhängigkeit des Messergebnisses der Achsabstand zwischen dem ersten Riemenrad 8 und der Lagereinheit bzw. Kugelgewindemutter des Lenkgehäuses G₃ eingestellt wird. Nach Einstellung der Lagereinheit gelangt das Lenkgehäuse in die Montageposition L, in der das weitere Riemenrad 10 auf die Kugelgewindemutter 11 montiert wird, bevor anschließend in der Montageposition M der Zahnriemen R₁ unmittelbar von der Vermessungseinrichtung V₁ auf den Riementrieb des zugehörigen Lenkgehäuses G₁ transferiert wird. Der Zahnriemen R1 wird somit im vorgespannten Zustand an den Riemenrädern 8 und 10 des Lenkgehäuses G₁ montiert. Es ist daher nicht nötig, den Zahnriemen zum Zweck der Vermessung und zum Zweck der Montage separat zu spannen. Nach der Übertragung des Zahnriemens steht die Vermessungseinrichtung V₁ wieder zur Aufnahme eines Zahnriemens R_n in Position X bereit. Das Lenkgehäuse G₀ kann in Position N weiteren Montageschritten unterzogen werden.
Von dem in 3 dargestellten Montageablauf kann abgewichen werden. Beispielsweise können mehrere Montagepositionen zu einer Montageposition zusammengefasst werden. So können z.B. die Lagereinstellung sowie die Montage des Riemenrads 10 am selben Ort erfolgen. Gleiches gilt z.B. für das Auflegen eines Zahnriemens auf die Montagescheiben und die Vermessung des Zahnriemens.
Bezugszeichenliste

1: elektromechanische Fahrzeuglenkung
2: Motor
3: Riementrieb
4: Kugelgewindetrieb
5: Zahnstange
6: Lenkgehäuse
7: Zahnriemen
8: erstes Riemenrad
9: Antriebswelle
10: zweites Riemenrad
11: Kugelgewindemutter
12: Wälzlager
13: Scheibe
14: Spannschraube
15: Außenring
16: axiale Stirnwand
17: Ausnehmung
18: Positioniervorrichtung
19: Positioniervorrichtung
20: Montagevorrichtung
21: erste Montagescheibe
22: zweite Montagescheibe
23: Abstreifer
24: Positioniervorrichtung
25: Positioniervorrichtung
I: Achsabstand
FV: Vorspannkraft
K: Montageposition
L: Montageposition
M: Riemenmontageposition
N: Montageposition
X: Vermessungseinrichtungsposition
Y: Vermessungseinrichtungsposition
Z: Vermessungseinrichtungsposition

Claims

Montageverfahren für Zahnriemen, bei dem - ein Zahnriemen (7) unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft (FV) vermessen wird, - ein Achsabstand (I) zwischen einem ersten Riemenrad (8) und einer Lagereinheit für ein weiteres Riemenrad (10) in Abhängigkeit des Messergebnisses durch Verstellen der Position der Lagereinheit eingestellt wird, derart, dass an dem nachfolgend montierten Zahnriemen eine vorgegebene Riemenvorspannkraft erhalten wird, - an der Lagereinheit das weitere Riemenrad (10) montiert wird, und - danach der vermessene Zahnriemen (7) an den Riemenrädern (8, 10) montiert wird.
Montageverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen (7) in vorgespanntem Zustand an den Riemenrädern (8, 10) montiert wird.
Montageverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen (7) auf in ihrem Achsabstand verstellbare Montagescheiben (21, 22) aufgespannt wird, welche in ihren Abmessungen den Riemenrädern (8, 10) eines Riementriebs (3) entsprechen, und dass als Messgröße der Achsabstand der Montagescheiben (21, 22) gemessen wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit in einer Ebene, welche parallel zum Zahnriemen (7) verläuft, verschoben wird, bis der Achsabstand (I) mit der Vorgabe durch das Messergebnis übereinstimmt.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit in der gewünschten Position gegen eine Lageraufnahme verspannt wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit eine Kugelgewindemutter (11) umfasst, auf die das weitere Riemenrad (10) axial aufgeschoben wird, sowie ein Wälzlager (12), dessen Innenring an der Kugelgewindemutter (11) ausgebildet oder mit dieser verbunden ist und dessen Außenring (15) mit einer Lageraufnahme, insbesondere einem Lenkgehäuse (6), verspannt wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überführen des Zahnriemens (7) von den Montagescheiben (21, 22) auf die Riemenräder (8, 10) des Riementriebs (3) die Montagescheiben (21, 22) zu den Riemenrädern (8, 10) ausgerichtet und an diese angelegt werden, und dass anschließend der Zahnriemen (7) von den Montagescheiben (21, 22) auf die Riemenräder (8, 10) hinübergeschoben wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der der Zahnriemen (7) während des Überführens von den Montagescheiben (21, 22) auf die Riemenräder (8, 10) in Umlauf versetzt wird.
Montageverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Überführen des Zahnriemens (7) in einer Montageposition (M) erfolgt, die örtlich der Montageposition (K) für das Festlegen der Lagereinheit an einer Lageraufnahme nachgeschaltet ist.
Vorrichtung zur Zahnriemenmontage, umfassend: - zwei Montagescheiben (21, 22), welche in ihren Abmessungen den mit einem Zahnriemen (7) zu bestückenden Riemenrädern (8, 10) eines Riementriebs (3) entsprechen, wobei der Achsabstand (I) zwischen den Montagescheiben (21, 22) verstellbar ist, - eine Messeinrichtung (26) zum Messen des Achsabstands (I) der Montagescheiben (21, 22), - Mittel zum Übertragen des Messergebnisses an eine Montageposition (K) für eine Lagereinheit eines Riemenrads (10), - Mittel zum Ausrichten des Riementriebs (3) und der Montagescheiben (21, 22) zueinander, sowie - Mittel zum Überführen des Zahnriemens (7) im vorgespannten Zustand von den Montagescheiben (21, 22) auf die Riemenräder (8, 10) des Riementriebs (3).
Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine erste Montageposition (K), in der die Lagereinheit auf den gemessenen Achsabstand eingestellt wird, und eine zweite, nachgeschaltete Montageposition (M), in der Zahnriemen (7) von den Montagescheiben (21, 22) auf die Riemenräder (8, 10) überführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagescheiben (21, 22) zwischen einer Position (Y) zum Vermessen des Zahnriemens (7) und einer Position (M) zum Überführen des Zahnriemens (7) auf die Zahnriemenräder (8, 10) hin und her bewegbar sind.