用于安装环形密封元件的方法
背景技术
本发明涉及用于将环形密封元件组装在密封接纳部上的方法，该环形密封元件由围绕开口延伸的密封绳形成，该密封接纳部围绕在部件的外侧部上延伸，
该方法包括以下步骤：
-将两个组装指状件引入到环形密封元件的开口中，
-通过使组装指状件远离彼此移动来拉伸环形密封元件，使得形成密封绳的绳部分，所述绳部分在组装指状件之间自由张紧，
-在接触区域中将自由张紧的绳部分安置到密封接纳部上，
-借助于环形密封元件的开口将环形密封元件施加到密封接纳部上，
-从环形密封元件移除组装指状件。
为了将部件密封在从外部包围该部件的配合部件内，已知的是在该部件的外周缘与所述配合部件的内周缘之间插入环形密封元件、比如说例如插入O形环，该O形环由连续的环绳或密封绳形成，该O形环以环形方式封围开口且由弹性的密封材料制成，并且因此该O形环也被称为环绳密封件。该部件包括围绕在外侧表面上延伸的密封接纳部、例如向外敞开的周缘凹槽，该周缘凹槽的轮廓对应于O形环的开口横截面。为了进行组装，可以将部件插入穿过O形环的开口，直至O形环在密封接纳部的区域中封围该部件。在以这种方式组装的密封件的情况下，随后将部件通过其密封接纳部插入到配合部件中，其中，密封绳以弹性密封的方式填充该部件与配合部件之间的周缘环形间隙。
在DE 10 2006 044 748 A1中描述了一种用于将O形环自动组装在筒形部件上的方法。所述方法提供了在所述文献中被称为连结针状部的两个长形的销状的组装指状件，所述组装指状件通过其自由端部共同地插入到O形环的开口中，并且然后所述组装指状件相对于引入方向横向地远离彼此移动，由此O形环展开或拉伸成呈椭圆形形式。因此，在组装指状件之间形成有自由张紧的绳部分，在接触区域中将所述绳部分从外侧安置到密封接纳部上。这通过下述方式来实现：部件以相对运动枢转到在组装指状件之间拉伸的O形环的敞开的横截面中。以这种方式，O形环被拉动到部件上，直至整个密封接纳部完全地没入到O形环中。最后，将组装指状部从O形环与部件之间与插入方向相反地拉出。
与手动组装相比，环形密封元件或O形环在部件上的已知的自动化组装对于有效率的制造操作是有利的。然而，不利的是，在拉伸和施加期间，O形环必须通过组装指状件进行相对拉伸，并且由于规定的运动顺序，O形环可能会在组装到密封接纳部期间受到不期望的机械应力、扭转或扭曲。
鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种用于将环形密封元件组装在围绕在部件的外侧部上延伸的密封接纳部上的改进的自动化方法，所述方法可以减少组装期间的机械应力和变形。
发明内容
根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。有利的改进将从从属权利要求中变得明显。
根据本发明，提供了一种用于将由围绕开口延伸的密封绳形成的环形密封元件组装在围绕在部件的外侧部上延伸的密封接纳部上的方法，该方法包括以下步骤：
-将两个组装指状件引入到环形密封元件的开口中，
-通过使组装指状件远离彼此移动来拉伸环形密封元件，使得形成密封绳的绳部分，所述绳部分在指状件之间自由张紧，
-在接触区域中将自由张紧的绳部分安置到密封接纳部上，
-借助于环形密封元件的开口将环形密封元件施加到密封接纳部上，
-从环形密封元件移除组装指状件，应当提出的是，为了施加环形密封元件，组装指状件移动成遵循密封接纳部的轮廓，以沿相反的方向围绕密封接纳部行进。
环形密封元件优选为圆形密封环，并且环形密封元件可以构造成呈轴密封环的形式，并且特别优选地构造成呈O形环的形式，该O形环是具有圆形横截面的封闭环。此外，可以设想并且可能的是，环形密封元件的横截面能够构造为规则的或不规则的多边形。为了简单起见，在下文将环形密封元件的实施方式简单地归入术语O形环之下。
在根据本发明的方法中，组装指状件沿着密封接纳部移动成使得在每种情况下位于组装指状件后面的密封绳从外侧定位在密封接纳部上。在安置操作期间，接触区域位于组装指状件之间。如从接触区域观察到的，为了沿相反的方向绕行，一个指状件沿着密封接纳部在一个方向上连续地移动，并且另一指状件沿着密封接纳部在相反方向上连续地移动，使得部件的周缘在密封接纳部的区域中被组装指状件至少部分地绕行。在这种情况下，在施加操作期间，环形密封元件优选地在接触区域与两个组装指状件之间不断地拉伸，在该接触区域中，环形密封元件已经抵靠密封接纳部定位，并且接触区域在绕行操作期间连续地增加。
根据本发明，密封绳由组装指状件连续地监控，并且密封绳相对于部件正确地定位在密封接纳部上。这通过下述方式来实现：在施加操作期间，不仅像现有技术中那样，使经拉伸的O形环作为整体相对于部件移动，同时组装指状件保持在拉伸位置中，而且组装指状件优选地根据O形环相对于密封接纳部的位置而相对于彼此连续地移动。组装指状件的相对运动可以遵循密封接纳部在空间中的轮廓。因此，可以避免为了适应部件的横截面而过宽的初始拉伸。也可以在很大程度上防止O形环的不期望的并且可能损害功能的变形。因此，可以减小密封绳在组装期间的机械应力，并且可以更好地确保密封功能。
此外，另一优点在于，O形环不仅可以组装在筒形部件上，而且可以组装在于密封接纳部的区域中具有不对称或不规则横截面的部件上。从现有技术中已知的方法不可能适应于这种应用，或者仅能很费力地适应于这种应用。
有利的构型在于，在绕行操作期间，组装指状件以距密封接纳部基本恒定的间隔移动。因此，密封绳以均匀的角度朝向密封接纳部并且安置在密封接纳部上。即使在部件横截面不规则或不对称的情况下，也可以使密封绳在组装期间的机械应力保持均衡。同样也可以减少变形。
可以设置的是，将组装指状件附接至可以沿着多个轴线彼此独立移动的机器人操纵器。例如呈机器人臂的形式的多轴机器人操纵器是已知的，并且多轴机器人操纵器允许自由的多轴运动、可能是附接至多轴机器人操纵器的组装指状件的空间中的分开或同时的平移运动和/或旋转运动。由于独立的可移动性，组装指状件可以相对于彼此移动以用于拉伸O形环，并且特别地，组装指状件还可以在围绕密封接纳部行进时相对于彼此移动。同步运动例如可以使拉伸的O形环更靠近密封接纳部，以便将O形环安置在密封接纳部上。
特别的优点在于，由于对机器人操纵器进行了对应的编程，因此可以通过较少的努力适应非常不同的O形环和部件的几何形状。因此，对于部件和O形环的不同的构型和实施方式而言，可以普遍地使用组件安装，从而可以实现有利的、有效率的制造操作。
组装指状件优选为长形且销状的构型，并且组装指状件可以是具有圆形横截面的筒形。
可以设置的是，至少一个组装指状件具有保持装置，密封绳在拉伸操作和绕行操作期间定位在该保持装置中。保持装置例如可以包括保持凹槽，该保持凹槽优选地围绕组装指状件延伸，并且O形环可以优选地以形状配合锁定的方式定位并保持在该保持凹槽中。保持装置可以将O形环保持在沿着组装指状件的明确限定的位置中，使得在拉伸状态下，O形环被明确地定位在组装指状件上，并且因此，以组装指状件的定位作为基础，可以简化安置操作。另一优点在于，在绕行操作期间，组装指状件可以移动成使得保持装置的位置、例如保持凹槽的位置遵循密封接纳部的轮廓，优选地在保持装置与接触点之间以基本恒定的间隔和角度遵循密封接纳部的轮廓，在绕行操作期间，密封绳在接触点处连续地接触密封接纳部。周缘保持凹槽可以具有简单的构型，并且周缘保持凹槽可以构造成以形状配合锁定的方式接纳密封绳。由于保持凹槽可以构造成围绕组装指状件延伸这一事实，因此在绕行操作期间，密封绳以可靠且精确的方式沿组装指状件与O形环之间的在该过程中假定的任何取向定位和导引。如果组装指状件呈筒形构型，则保持装置可以包括作为保持凹槽的向外敞开的周缘径向凹槽。与仅公开了平滑的组装指状件的前述现有技术相比，保持装置可以更好地限定O形环的定位。此外，密封绳也可以定位在在空间中以三维的方式延伸而不是平行于接纳平面的密封接纳部上。
该方法的改进方案提供的是，为了进行移除，使组装指状件相对于密封接纳部和环形密封元件倾斜。一旦密封接纳部的周缘就大部分而言已经绕行成使得O形环已经完全包围密封接纳部，或者换句话说，部件已经完全位于O形环的开口内，就进行移除。然后，接触区域在已经经过绕行的周缘区域上延伸，密封绳在该周缘区域中已经定位成抵靠密封接纳部，并且密封绳仅在相对较小的剩余部分中以弹性方式在组装指状件之间自由地张紧。组装指状件可以将所述剩余部分相对于密封接纳部的仍然自由的剩余周缘定位成遵循所述周缘，使得为了完成组装，仅需要移出密封环与部件之间的组装指状件。根据本发明，提出的是，由于绕倾斜轴线的旋转运动，组装指状件实际上被枢转或倾斜出，该倾斜轴线平行于O形环的轮廓中的一部分延伸或位于由密封绳在组装指状件与接触区域之间的轮廓限定的组装平面中。换句话说，组装指状件被从密封接纳部与O形环之间的空隙橇出。与将组装指状件以垂直于所述组装平面的平移方式拉出的现有技术相比，一个优点在于，可以在很大程度上避免O形环相对于密封接纳部的不正确定位以及密封绳的不期望的应力和变形。
在如上所述的实施方式中，可以有利地实现用于移除组装指状件的倾斜操作，其中，组装指状件附接至可以沿着多个轴线彼此独立移动的机器人操纵器。由于对机器人操纵器的运动路径进行编程，因此可以以较少的努力实现倾斜运动。
密封接纳部由围绕在部件的外侧部上延伸的凹槽形成。向外敞开的凹槽围绕该部件延伸并且通过凹槽的轮廓封围该部件，并且例如在筒形部件的情况下，该凹槽构造成呈围绕在壳体的外侧部上延伸的径向凹槽的形式。敞开的凹槽的横截面可以优选地与密封绳的密封横截面的形式和尺寸匹配。
在拉伸操作期间，环形密封元件可以基本上平行于具有拉伸法线方向的拉伸平面延伸。在安置操作之前，如果O形环已经在组装指状件之间拉伸，则所述O形环会：在组装指状件具有圆形横截面的情况下，O形环会在拉伸平面中形成椭圆形。
密封接纳部可以基本上平行于具有接纳法线方向的接纳平面延伸。密封接纳部的接纳凹槽——所述凹槽围绕部件延伸——可以构造成例如呈平行于径向平面延伸的径向凹槽的形式。
在安置自由张紧的绳部分之前，拉伸平面可以相对于接纳平面倾斜，以使绳的内侧部在接触区域中与密封接纳部接触。在安置操作期间，O形环相对于密封接纳部的轮廓倾斜。使用上面已经提及的机器人操纵器可以有利地实现用于倾斜操作的旋转运动和用于安置操作的平移运动。
在绕行操作期间，拉伸平面可能会朝向接纳平面倾斜。在安置操作期间，O形环平行于相对于接纳平面倾斜的拉伸平面定向。在绕行操作期间，拉伸平面可以平行于拉伸平面定向成使得在绕行操作完成时拉伸平面位于接纳平面中，优选地以与绕行操作同步的旋转运动或倾斜运动连续地定向成使得在绕行操作完成时拉伸平面位于接纳平面中。这种运动顺序使得可以以与现有技术相比更好的方式将O形环定位在密封接纳部上，并且这种运动顺序可以借助于上述机器人操纵器有利地实现。
该部件例如可以是机动车辆转向系统的壳体、例如传动装置壳体或传感器壳体，该部件可以优选地具有围绕在外侧部上延伸的径向凹槽作为密封接纳部。在密封接纳部的区域中，可以安置连接壳体、壳体覆盖件等，其中，O形环密封相对于壳体的环形间隙。壳体的横截面可以是圆形的，也可以是椭圆形或多边形的。然后，根据本发明的方法形成用于组装机动车辆转向系统的方法。
使用根据本发明的用于组装机动车辆转向系统的方法是特别有利的，因为首先对于高效且具有成本效益的制造操作而言存在很高的要求，并且其次，部件之间的相互作用与安全性高度相关，使得O形环的最佳组装特别重要。
附图说明
下面基于附图更详细地描述本发明的有利实施方式。详细地：
图1示出了机动车辆转向系统的示意性立体图，
图2示出了根据图1的机动车辆转向系统的传动装置(转向辅助传动装置)的示意性立体图，
图3示出了穿过根据图2的传动装置的纵向截面，
图4至图12示出了将O形环组装在根据图2和图3的传动装置期间的连续方法步骤。
具体实施方式
在各个附图中，相同的部件总是设置有相同的附图标记，并且因此相同的部件也将通常在每种情况下仅被命名或提及一次。
图1示意性地图示了机动车辆转向系统100，其中，驾驶员可以使用方向盘102将作为转向指令的对应的转向扭矩(转向力矩)输入到转向轴1中。该转向力矩经由转向轴1传递至与齿条106啮合的转向小齿轮104，然后，该转向小齿轮104又借助于转向横拉杆108的移位将规定的转向角度传递至机动车辆的可转向轮110。
电动动力辅助装置可以设置成呈下述形式：在输入侧联接至转向轴1的动力辅助装置112、联接至小齿轮104的动力辅助装置114和/或联接至齿条106的动力辅助装置116。相应的动力辅助装置112、114或116将辅助扭矩耦合到转向轴1和/或转向小齿轮104中以及/或者将辅助力耦合到齿条106中，由此辅助驾驶员进行转向工作。图1中所图示的三个不同的动力辅助装置112、114和116示出了用于动力辅助装置的布置的可能位置。
通常，所示位置中的仅单独一个位置被动力辅助装置112、114或116占据。待由相应的动力辅助装置112、114或116施加的出于辅助驾驶员的目的的辅助扭矩或辅助力是通过考虑由驾驶员输入的并且由扭矩传感器118检测到的转向力矩来确定的。替代性地或者与辅助扭矩的引入相结合，可以通过动力辅助装置112、114、116将附加的转向角度引入到转向系统中，所述附加的转向角度被添加至由驾驶员经由方向盘102施加的转向角度。
转向轴1包括位于输入侧处的连接至方向盘102的输入轴10以及位于输出侧处的经由转向小齿轮104连接至齿条106的输出轴12。输入轴10和输出轴12借助于未在图1中示出的扭杆119(参见图3)以旋转弹性的方式彼此联接。因此，每当输出轴12相对于输入轴10不精确地同步旋转时，由驾驶员经由方向盘102输入到输入轴10中的扭矩总是导致输入轴10相对于输出轴12的相对旋转。输入轴10与输出轴12之间的这种相对旋转可以借助于旋转角度传感器来测量，并且对应地，可以基于扭杆的已知扭转刚度来确定相对于输出轴12的对应的输入扭矩。以这种方式，通过确定输入轴10与输出轴12之间的相对旋转，形成扭矩传感器118。这种扭矩传感器118在原理上是已知的并且可以例如借助于如下文进一步描述的电磁传感器装置、或者借助于相对旋转的另一测量装置来实现。
对应地，由驾驶员经由方向盘102向转向轴1或输入轴10施加的转向力矩将仅在输出轴12相对于输入轴10与扭杆的扭转阻力相反地旋转的情况下通过动力辅助装置112、114、116中的一者来引起辅助扭矩的引入。
扭矩传感器118也可以替代性地布置在位置118'处，那么，其中，将转向轴1分成输入轴10和输出轴12并且借助于扭杆的旋转弹性联接则对应地存在于不同的位置处，以便能够根据经由扭杆联接至输入轴10的输出轴12的相对旋转来确定相对旋转，并且因此对应地确定待引入的输入扭矩和/或辅助扭矩。
此外，根据图1的转向轴1包括至少一个万向接头120，机动车辆中的转向轴1的轮廓可以借助于该万向接头120来适应空间条件。
在所图示的示例中，动力辅助装置114包括传动装置2，该传动装置2形成转向助力传动装置，并且该传动装置2在图3中以沿着转向轴1的纵向轴线L的纵向截面图示以及在图2中以处于部分组装状态的立体图图示。
传动装置2包括部件21，该部件21形成包括肩部22的第一壳体部分，在图3的图示中，该肩部22沿纵向轴线L的轴向方向朝向左侧引导，在该肩部上设置有构造成呈向外敞开的凹槽——即相对于纵向轴线L径向敞开的凹槽——的形式的凹槽23，所述凹槽相对于纵向轴线L围绕部件21延伸。
部件21通过肩部22接合到第二壳体部分25的对应的壳体开口24中。
在图3中所示的闭合状态下，壳体部分21和壳体部分25通过紧固元件26例如螺钉或螺栓彼此连接。在凹槽23与壳体开口24的内侧部之间定位有径向周缘间隙。O形环3以形状配合锁定的方式插入到周缘凹槽23中，并且在这种情况下，O形环3径向突出成使得所述O形环以密封的方式从内侧抵靠壳体开口的内侧部径向定位。
图2和图3示出了转向轴1如何在壳体部分21和壳体部分25中安装成能够绕纵向轴线L旋转并且穿过壳体。以密封方式容纳在壳体中的传动轮130——例如动力辅助装置114的蜗轮——以旋转固定的方式附接在转向轴1上。
图4至图12示意性地图示了部件21的凹槽23中的O形环3的各个组装步骤。部件21以沿纵向轴线L的方向的轴向视图、具体地以与根据图3从左侧观察的视图相对应的轴向视图示意性地示出。
O形环3通过由橡胶弹性材料制成的密封绳31形成，所述绳围绕开口32延伸。
组装指状件41和组装指状件51分别紧固至机器人操纵器4和机器人操纵器5，组装指状件41和组装指状件51构造成呈筒形销的形式并且分别包括位于前部区域中的作为保持装置的周缘保持凹槽42、52。机器人操纵器4、5允许组装指状件41、51在空间中的多轴运动，具体地为至少在x、y和z方向上的平移运动以及绕旋转轴线r的旋转运动，在示例中，旋转轴线r相对于组装指状件41、51的纵向范围成角度。
图4示出了如何将一个组装指状件51沿引入方向伸入O形环3的开口32中以及随后将另一组装指状件41沿引入方向伸入O形环3的开口32中，根据图5，使得两个组装指状件41、51位于开口中、特别地以两个组装指状件41、51最初不与密封绳31触碰的距离邻近地位于开口中。
随后，如图6中所示，使组装指状件41、51沿箭头的方向远离彼此移动，也就是说，通过机械手操纵器4、5使组装指状件41、51相对于彼此远离，直至密封绳31以形状配合锁定的方式接纳在保持凹槽42、52中。在这种情况下，O形环3以椭圆形的方式拉伸成使得在组装指状件41、51之间形成至少一个自由张紧的绳部分31a。
现在在相对于接纳平面倾斜的拉伸平面中对O形环3进行拉伸，凹槽23平行于该接纳平面延伸，并且该接纳平面的法线方向与纵向轴线L相同。
随后，在拉伸状态下，由于同步运动，O形环3以平移且横向的方式朝向纵向轴线L移动，如图7中所示，直至密封绳31从绳部分31a的内侧部开始在接触区域31b中与凹槽23接触，并且在这种情况下，密封绳31从外侧插入到所述凹槽中，如图8中所示。
图8示出了将O形环3安置到密封接纳部23上。
此后，使组装指状件41、51遵循凹槽23的轮廓以一定间距相对于部件21移动，如由图8和图9中的虚线箭头所指示的。因此，沿相反的方向围绕凹槽23行进。因此，接触区域31b——密封绳31已经在该接触区域31b中以形状配合锁定的方式插入到凹槽23中——在部件21的周缘上持续增加，直至周缘凹槽23完全位于O形环3的开口32中，如图10中所图示的。图10示出了绕行操作期间的终点，其中，保留在组装指状件41、51之间的自由绳部分31c保持成以一定间距平行于凹槽23。
在图8至图10中所示的阶段期间，可以执行机器人操纵器4和机器人操纵器5的同时倾斜运动，以使O形环3的拉伸平面沿凹槽23的接纳平面的方向枢转，直至两个平面在图10中所示的状态下彼此平行。
为了从O形环3移除，组装指状件41、51以反向旋转的方式绕平行于组装平面的旋转轴线r倾斜，该组装平面由组装指状件41、51与接触区域31b之间的密封绳31c的轮廓限定。因此，组装指状件41、51在一定程度上从凹槽32与O形环3的绳部分31c之间的空隙中橇出并且从O形环3移除，其中，密封绳31从保持凹槽42、52中弹出，并且然后，密封绳31完全坐置在周缘凹槽23中。
在图12中图示了组件的所述结束状态。然后，可以将部件21插入到壳体部分25中。
附图标记列表
1转向轴
10 输入轴
12 输出轴
100机动车辆转向系统
102方向盘
103转向齿轮
104转向小齿轮
106齿条
108转向横拉杆
110车轮
112动力辅助装置
114动力辅助装置
116动力辅助装置
118扭矩传感器
118' 扭矩传感器
119扭杆
120接头
130传动轮
2传动装置
21 部件(壳体部分)
22 肩部
23 凹槽
24 壳体开口
25 壳体部分
3环形密封元件/O形环
31 密封绳
31a绳部分
31b接触区域
31c绳部分
32 开口
4、5机器人操纵器
41、51组装指状件
42、52保持凹槽
L纵向轴线
