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Die
Erfindung betrifft Befestigungsvorrichtungen für Sensoren, wie sie im Bereich
moderner Fahrzeugtechnik eingesetzt werden.
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Zahlreiche
Messeinrichtungen dienen heute zur Erfassung einer Reihe von Parametern,
die Aussagen über
das dynamische Verhalten der verschiedenen Komponenten eines Fahrzeugs
während
der Fahrt zulassen. Je nach aufzunehmender Messgröße kommen
dabei unterschiedliche Sensoren, z.B. kontaktlose Detektoren aber
auch mechanische Wegaufnehmer zum Einsatz. Insbesondere für letztere
ist eine möglichst
genaue Positionierung, beispielsweise bei der Montage am Fahrzeugchassis während der
Produktion, für
die Qualität
der Messungen von entscheidender Bedeutung, da nur bei perfekter
Ausrichtung das Zusammenspiel eines mechanischen Sensoraufnehmers
mit den beweglichen Fahrzeugkomponenten auf Dauer verschleiß- und störungungsfrei
funktionieren kann. Um dies zu gewährleisten, sind üblicherweise
die Befestigungsmittel der Sensorhalter so ausgelegt, dass bei der
Anbringung kaum ein Spiel auftreten kann. So werden beispielsweise
die Bohrungen für
die Sensor-Befestigungsschrauben
möglichst
eng (Schraubendurchmesser) ausgeführt.
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Vorrichtungen
dieser Art sind immer dann vorteilhaft, wenn aufgrund konstruktionsbedingter Vorgaben
in weiteren Produktionsschritten und im späteren Fahrbetrieb Nachjustierungen
des Sensors nicht erforderlich sind. Oft aber summieren sich bereits
in der Fertigungsstrecke unvermeidbare Toleranzen verschiedener
Baugruppen in ungünstiger Weise,
so dass dann insbesondere mechanischen Sensoren erneut eingestellt
werden müssen.
Eine Lösung
besteht darin, dass die mechanischen Aufnehmer des Sensors (Hebel,
Verbindungsstangen etc.) für
eine Nachjustierung entsprechend ausgebildet sind, z.B. durch längenverstellbare
Glieder etc. – Derartige
Anordnungen haben jedoch den Nachteil, dass gerade durch diese verstellbaren
Elemente entweder erneut Spiel entstehen kann oder die Verstellglieder
sind relativ aufwändig
konstruiert und damit entsprechend teuer. Eine Alternative sind
verstellbare Befestigungsvorrichtungen (Langlöcher, Klemmen, Schienen usw.) über die
ein Ausgleich mechanischer Abweichungen durch leichte Positionsveränderung
des Sensors erfolgt.
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Die
Erfindung geht aus von dem beschriebenen Stand der Technik. Ihr
liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Befestigungsvorrichtung
für mechanische
Sensoren im Fahrzeugbereich zu entwickeln, so dass Sensor-Einstellungen
bei der Montage einfacher erfolgen können. Diese Aufgabe wird gelöst durch
die Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Das
Verfahren zu Montage eines Sensors mittels erfindungsgemäßer Befestigungsvorrichtung
ist Gegenstand des Anspruchs 5. Weitere Details und vorteilhafte
Ausführungsformen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung sieht vor, den Sensor in eine Montagevorrichtung einzusetzen,
die so ausgebildet ist, dass der Sensor innerhalb eines gewünschten Justierbereichs
gegenüber
einer Halterung mechanisch verstellt werden kann. Für eine Positionskorrektur,
beispielsweise im Zuge eines Eichungsprozesses, kann mittels Montagevorrichtung
die Lage des Sensors gegenüber
der Halterung definiert vorgegeben werden, d.h. verstellbare Glieder
im Bereich der mechanischen Aufnehmer des Sensors erübrigen sich.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer Montagevorrichtung für einen
Drehwinkelsensor als Ausführungsbeispiel
unter Bezug auf die Figuren und den darin angegebenen Bezugszeichen
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 Funktionsschema
Drehwinkelsensor
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2 Explosionsdarstellung
von Einzelkomponenten eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Montage- und Justiervorrichtung
für einen
Drehwinkelsensor
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3 Ansicht
der zusammengesetzten Montage- und Justiervorrichtung nach 2
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Drehwinkelsensoren
werden im Fahrzeugbereich beispielsweise eingesetzt zur Messung
des Radfederwegs (Radbewegungen bei Bodenunebenheiten). Die Radposition
wird hierbei typischerweise vom Achsbauteil mittels Verbindungsstange
mechanisch auf einen Hebel des Sensors übertragen. Veränderungen
der Radposition bewirken so Änderungen
der Winkellage des Hebels, die über
sensorinterne Umsetzer als Spannungssignal weitergegeben werden.
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In 1 ist
das Funktionsschema einer solchen Messanordnung mit Drehwinkelsensor
dargestellt. Eine Halterung (4), die später beispielsweise am Fahrzeugrahmen
angebracht wird, fixiert im Betrieb den Drehwinkelsensor (3)
am Chassis in vorgegebener Position. Hierzu ist der Sensor z.B.
mittels Feststellschrauben (6) an der Halterung (4)
befestigt. Über
den Anlenkpunkt C wird die aktuelle Radstellung mechanisch z.B.
per Verbindungsstange vom Achsbauteil auf den Sensorhebel übertragen.
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Der
zulässige
Messbereich des Hebelauslenkung am Sensor ist i.a. durch vorgegebene
Erfassungsgrenzen des internen Spannungsumsetzers definiert, d.h.
der maximale Radfederweg darf nur mit Hebelverstellungen innerhalb
dieses Bereichs einhergehen. Im dargestellten Beispiel bezeichnet
A die Hebelstellung bei maximal eingefederten Radstand, B die Hebelstellung
bei maximal ausgefederten Radstand. Diese beiden Endstellungen liegen
hier symmetrisch mit jeweils ca. 35° aus der Mittelstellung des Sensorhebels
heraus. Die mit diesen Positionen korrelierten Spannungswerte eines üblichen
Drehwinkelsensors liegen dann beispielsweise bei 0,5 Volt in Stellung
A (–35°), 2,5 Volt
in Mittelstellung und 4,5 Volt in Stellung B (+35°). Wird eine
der Hebelauslenkungsgrenzen von ±35° überschritten, ändert sich
die Sensorspannung nicht mehr und der richtige Radfederweg kann
in diesem Bereich nicht mehr ermittelt werden.
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Für die in
dieser Situation erforderliche mechanische Kalibrierung ist erfindungsgemäß der Sensor
nicht mehr wie oben dargestellt passgenau mittels enger Führungsbohrungen
starr an der Halterung fixiert, sondern kann durch auf der Halterung
befindlicher Langlochbohrungen mittels Montagevorrichtung über ein
Führungselement
sehr leicht neu justiert werden.
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2 zeigt
die Details eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Montage-
und Justiervorrichtung für
Drehwinkelsensoren: Eine Montagehilfe (1) weist hier eine
Ausnehmung (2) auf, in die der Drehwinkelsensor (3)
bei der Montage eingesetzt wird. Für eine mechanische Einstellung
ist das Führungselement
(5) vorgesehen, das für
eine leichte manuelle Justierung einen kleinen Hebelarm aufweist.
Das Führungselement
(5) kann nach der Einstellung mittels Schraube (7)
an der Montagehilfe (1) beweglich angeordnet bzw. befestigt
werden, wobei die entsprechende Bohrung im Führungselement (5) als
bogenförmiges
Langloch ausgebildet ist. Die bei der Montage aufgesetzte Halterung
(4) besitzt ebenfalls bogenförmige Langlöcher, die eine entsprechende
Verdrehung der Befestigungsschrauben (6) des Sensors (3)
um die Hebelachse H zulassen. Das Führungselement (5)
umgreift bei der Montage die Halterung (4) in der Art eines
Gabelschlüssels,
wodurch der Sensor (3) bezüglich der Halterung (4)
den zuvor mittels Montagehilfe (1) und Führungselement (5)
eingestellten Differenzwinkel D um die Achse H gegenüber der
Halterung (4) aufweist. Nach erfolgter End-Befestigung
des Sensors (3) an der Halterung (4) durch Fixierung
der Befestigungsschrauben (6) kann die Montagehilfe (1)
zusammen mit dem Führungselement
(5) wieder entfernt werden und erneut zur Montage weiterer
Sensoren eingesetzt werden. Dabei kann der einmal voreingestellte
Montagewinkel D direkt beibehalten werden (Serienfertigung) aber
auch durch Lösen
der Schraube (7) und Neu-Einstellung des Führungselements (5)
neu definiert werden.
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In 3 ist
die Montage- und Justiervorrichtung im zusammengesetzten Endzustand
dargestellt. Diese Vorrichtung bietet sowohl Einstellmöglichkeiten
bei der Montage, als auch eine einfache nachträgliche Justierung zur Korrektur
der auftretenden Abweichungen: Bereits bei der Montage des Drehwinkelsensors
(3) können
werksseitige Vorgaben der Sensorausrichtung, z.B. erforderlich geworden
durch sich ungünstig
akkumulierende Toleranzen verschiedener Fertigungsschritte, durch
entsprechende Einstellung des Führungselements
(5) auf der Montagehilfe (1) berücksichtigt
werden. Damit ist eine vorläufige
Sensorstellung mit entsprechenden Differenzwinkel D gegenüber der
Halterung (4) definiert. Wird eine spätere Korrektur erforderlich,
beispielsweise aufgrund auftretender Verschiebungen nach längerem Betrieb,
so kann dies nachträglich
durch Lösen
der Befestigungsschrauben (6) erfolgen.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
reduzieren sich im Fertigungsbereich Aufwand und Reaktionszeit im
Falle auftretender Abweichungen erheblich. Nachträgliche Korrekturen
im Fahrbetrieb bei Veränderungen
z.B. durch Verschleißerscheinungen
oder bei Änderungen
der zugeordneten Komponenten (z.B. Modifikation der Radaufhängung) sind problemlos
möglich.