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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensorhalter zur Aufnahme wenigstens eines Abstandssensors, vorzugsweise zur Aufnahme eines berührungslosen Abstandssensors, insbesondere zur Aufnahme eines kapazitiven Abstandssensor, wobei der Sensorhalter zur Verwendung in einer Messanordnung zum Messen, insbesondere zum dynamischen Messen, einer Bewegung eines Druckstücks in einem Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist, insbesondere zur Verwendung in einer Messanordnung zum Messen wenigstens einer axialen Bewegung eines Druckstücks in einer Druckstückaufnahmeausnehmung parallel zu einer Andrückrichtung.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung zur Verwendung in einer vorbeschriebenen Messanordnung, wobei die Sensoranordnung einen Sensorhalter und wenigstens einen vom Sensorhalter aufgenommenen Abstandssensor aufweist, vorzugsweise einen berührungslosen Abstandssensor, insbesondere einen kapazitiven Abstandssensor.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Messanordnung zum Messen, insbesondere zum dynamischen Messen, einer Bewegung eines Druckstücks in einem Zahnstangenlenkgetriebe, wobei die Messanordnung ein Zahnstangenlenkgetriebe mit einer axial verschiebbar in einem Gehäuse des Lenkgetriebes gelagerten Zahnstange und einem drehbar gelagerten und mit der Zahnstange in Eingriff befindlichen Lenkungsritzel aufweist, wobei die Zahnstange mithilfe eines in einer Druckstückaufnahmeausnehmung angeordneten und in einer Längsrichtung der Druckstückaufnahmeausnehmung mit einem definierten Druckstückspiels beweglich gelagerten Druckstücks in einer Andrückrichtung gegen das Lenkungsritzel gedrückt wird, wobei die Messanordnung eine Sensoranordnung mit einem am Lenkgetriebe befestigten Sensorhalter und wenigstens einem, vom Sensorhalter aufgenommenen Sensor zum Messen einer Bewegung des Druckstücks in der Druckstückaufnahmeausnehmung aufweist, insbesondere zum Messen wenigstens einer axialen Bewegung des Druckstücks parallel zu einer Andrückrichtung.
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Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Messen, insbesondere zum dynamischen Messen, einer resultierenden Druckstückbewegung in einem Zahnstangenlenkgetriebe, wobei das Zahnstangenlenkgetriebe eine axial verschiebbar in einem Gehäuse des Lenkgetriebes gelagerte Zahnstange und ein drehbar gelagertes und mit der Zahnstange in Eingriff befindliches Lenkungsritzel aufweist, wobei die Zahnstange mithilfe eines in einer Druckstückaufnahmeausnehmung angeordneten und in einer Längsrichtung der Druckstückaufnahmeausnehmung mit einem definierten Druckstückspiel beweglich gelagerten Druckstücks in einer Andrückrichtung gegen das Lenkungsritzel gedrückt wird.
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Zahnstangenlenkgetriebe mit einer axial in einem Lenkgetriebegehäuse verschiebbar gelagerten Zahnstange, einem Lenkungsritzel sowie einem Druckstück zum Andrücken der Zahnstange an das Lenkungsritzel sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Darüber hinaus sind verschiedene Verfahren zum Messen eines Druckstückspiels bekannt. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
DE 10 2006 052 376 A1 sowie die
DE 103 54 776 A1 verwiesen.
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Gattungsgemäße Zahnstangenlenkgetriebe werden seit langem in Kraftfahrzeugen eingesetzt, insbesondere um eine Lenkeingabe eines Fahrers, die von einem Lenkrad über eine Lenksäule an das Lenkungsritzel übertragen wird, welches mit der Zahnstange in Eingriff ist, mithilfe der Zahnstange, welche üblicherweise mit den Spurstangen einer lenkbaren Achse verbunden ist, in eine Radlenkbewegung umzusetzen.
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Um einen dauerhaften Kontakt zwischen dem Lenkungsritzel und der Zahnstange im Fahrbetrieb zu gewährleisten, wird die Zahnstange üblicherweise mithilfe eines sogenannten Druckstücks, welches in der Regel in einer Druckstückaufnahmebohrung des Lenkgetriebegehäuses geführt ist und in der Regel mit einem definierten Druckstückspiel in Längsrichtung der Druckstückaufnahmebohrung beweglich gelagert ist, in einer Andrückrichtung in Richtung des Lenkungsritzel gedrückt, insbesondere mit einer definierten Andrückkraft, welche üblicherweise durch eine vorgespannte Druckfeder mit definierter Federsteifigkeit erzeugt wird. Die Druckfeder stützt sich dabei in der Regel einerseits auf einer von der Zahnstange abgewandten Seite am Druckstück ab, und andererseits üblicherweise an einem in die Druckstückaufnahmebohrung des Zahnstangenlenkgetriebes eingesetzten, insbesondere eingeschraubten, Druckstück-Andrückdeckel, mit welchem die Druckstückaufnahmebohrung in der Regel gegenüber einer Umgebung verschlossen wird.
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Über die Einsetztiefe des Druckstück-Andrückdeckels in der Druckstückaufnahmebohrung kann ein Druckstückspiel in Längsrichtung der Druckstückaufnahmebohrung, eingestellt, insbesondere begrenzt werden, d.h. in axialer Richtung und parallel zur Andrückrichtung. Die resultierende Andrückkraft stellt sich in Abhängigkeit von der Länge und der Federsteifigkeit der verwendeten Druckfeder ein.
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Um eine zu hohe Reibung zwischen Zahnstange und Lenkungsritzel zu vermeiden, darf das axiale Druckstückspiel nicht zu klein bzw. die Andrückkraft nicht zu groß gewählt werden. Allerdings kann es, wenn das Druckstück mit zu viel Spiel in der Druckstückaufnahmebohrung gelagert ist bzw. die Federsteifigkeit der Druckfeder zu gering gewählt ist, zum Anschlagen des Druckstücks an den Wandungen der Druckstückaufnahmebohrung bzw. an der Unterseite des Druckstück-Andrückdeckels kommen, wodurch, insbesondere bei Verwendung eines metallischen Druckstücks, störende Klappergeräusche im Fahrbetrieb entstehen können. Ferner kann es zu einem Anschlagen des Druckstücks an der Zahnstange kommen, wodurch ebenfalls störende Geräusche entstehen können. Darüber hinaus kann es bei einem zu großen axialen Druckstückspiel bzw. einer zu geringen Andrückkraft zum Abheben der Zahnstange vom Ritzel kommen, insbesondere zusammen mit dem Druckstück. Bewegt sich die Zahnstange wieder in Richtung Lenkungsritzel, kann es beim Anschlagen der Zahnstange am Lenkungsritzel ebenfalls zu störenden Geräuschen kommen.
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Üblicherweise beträgt das Druckstückspiel nur 0,025 mm bis 0,055 mm, in einigen Fällen kann es aber auch bis zu 0,1 mm oder 0,2 mm betragen, insbesondere bei Zahnstangenlenkgetrieben, die bereits eine hohe Laufleistung hinter sich haben. Somit ist eine sehr präzise Einstellung des Druckstückspiels und der Andrückkraft erforderlich. Nicht immer können Druckstückspiel und Andrückkraft derart gewählt werden, dass die Entstehung von störenden Geräuschen vermieden wird.
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Zur Ableitung von, insbesondere zusätzlichen, geeigneten Maßnahmen, die einer Entstehung von störenden Geräuschen, insbesondere im Fahrbetrieb, entgegenwirken können, ist es zunächst erforderlich, Kenntnis von den auftretenden Druckstückbewegungen zu haben, insbesondere von den Druckstückbewegungen, die im Fahrbetrieb auftreten bzw. von den Druckstückbewegungen, die während der Entstehung von störenden Geräuschen auftreten.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Messanordnung, insbesondere eine verbesserte Messanordnung, eine Sensoranordnung, insbesondere eine vorteilhafte Sensoranordnung, einen Sensorhalter hierfür, insbesondere einen vorteilhaften Sensorhalter, sowie ein alternatives, insbesondere verbessertes Verfahren zum Messen, insbesondere zum dynamischen Messen, einer Bewegung eines Druckstücks in einem Zahnstangenlenkgetriebe bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Sensorhalter mit den Merkmalen von Anspruch 1, durch eine Sensoranordnung mit den Merkmalen von Anspruch 11, durch eine Messanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 14 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 20.
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Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Ein erfindungsgemäßer Sensorhalter ist zur Aufnahme, d.h. zum Halten, wenigstens eines kapazitiven Abstandssensors ausgebildet, vorzugsweise zur Aufnahme wenigstens eines berührungslosen Abstandssensors, insbesondere zur Aufnahme wenigstens eines kapazitiven Abstandssensors, wobei der Sensorhalter zur Verwendung in einer Messanordnung zum Messen, insbesondere zum dynamischen Messen, einer Bewegung eines Druckstücks in einem Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist, insbesondere zur Verwendung in einer Messanordnung zum Messen wenigstens einer axialen Bewegung eines Druckstücks in einer Druckstückaufnahmeausnehmung parallel zu einer Andrückrichtu ng.
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Eine erfindungsgemäße Sensorhalter ist dadurch gekennzeichnet, dass er dazu ausgebildet ist, anstelle eines Druckstück-Andrückdeckels in eine Druckstückaufnahmeausnehmung, insbesondere in eine Druckstückaufnahmebohrung, eines Zahnstangenlenkgetriebes eingesetzt zu werden, wobei der Sensorhalter insbesondere dazu ausgebildet ist, in eine Druckstückaufnahmebohrung eines Zahnstangenlenkgetriebes eingeschraubt zu werden.
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Mit einem derartigen Sensorhalter lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine Messung einer Bewegung eines Druckstücks realisieren, insbesondere ohne aufwendige Anpassungen oder Umbaumaßnahmen am Lenkgetriebe durchführen zu müssen.
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Ein erfindungsgemäßer Sensorhalter ermöglicht ferner eine dynamische Messung einer Druckstückbewegung, d. h. eine Messung der Druckstückbewegung über der Zeit, da der Sensorhalter zum einen wie der Druckstück-Andrückdeckel fest und sicher am Lenkgetriebe befestigt werden kann, und zum anderen eine Messung einer Druckstückbewegung unmittelbar in der Druckstückaufnahmeausnehmung möglich wird, sodass eine Druckstückbewegung erfasst werden kann, während die Zahnstange angeregt wird, insbesondere dynamisch, beispielsweise durch im Fahrbetrieb wirkende Kräfte oder definiert mithilfe einer Aktuatorvorrichtung auf einem Prüfstand.
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Mithilfe eines oder mehrerer Abstandssensoren, beispielsweise mithilfe wenigstens eines taktilen, optischen, magnetoresistiven oder kapazitiven Abstandssensor, lässt sich eine Bewegung des Druckstücks relativ zum Sensorhalter direkt erfassen. Besonders vorteilhaft sind für diesen Zweck berührungslose Abstandssensoren, da sie keinen Einfluss auf die Andrückkraft und/oder die Druckstückbewegung selbst haben. Ferner besteht bei berührungslosen Abstandssensoren nicht die Gefahr, dass Geräusche durch den Kontakt mit dem Druckstück entstehen. Von den berührungslosen Abstandssensoren erscheinen vor allem kapazitive Abstandssensoren vorteilhaft, da sich mit diesen auch kleinste Abstandsänderungen, auch im Sub-Nanometer-Bereich, messen lassen. Ferner haben diese gegenüber magnetoresistiven Abstandssensoren den Vorteil, dass sie kein Magnetfeld erzeugen, welches möglicherweise Magnetfelder anderer Sensoreinrichtungen stören könnte.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Sensorhalter wenigstens einen Sensorhalterkörper zur Aufnahme des wenigstens einen Abstandssensors auf, wobei der Sensorhalterkörper zumindest teilweise und im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und mit seiner Längsachse in einer Andrückrichtung des Druckstücks in eine Druckstückaufnahmeausnehmung eingesetzt werden kann, vorzugsweise mit einer definiert einstellbaren Einsetztiefe, wobei der Sensorhalterkörper insbesondere dazu ausgebildet ist, in die Druckstückaufnahmeausnehmung eingeschraubt zu werden. Hierdurch lässt sich ein besonders vorteilhafter Sensorhalter bereitstellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Sensorhalter, insbesondere der Sensorhalterkörper, an seiner Unterseite, die in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand in einer Messanordnung, in welchem der Sensorhalter anstelle eines Druckstück-Andrückdeckels in eine Druckstückaufnahmeausnehmung, insbesondere in eine Druckstückaufnahmebohrung, eines Zahnstangenlenkgetriebes eingesetzt ist, dem Druckstück zugewandt ist, wenigstens eine Sensor-Aufnahmeausnehmung zur Aufnahme des wenigstens einen Abstandssensors auf, wobei wenigstens eine Sensor-Aufnahmeausnehmung derart ausgebildet ist und in den Sensorhalter eingebracht ist, dass wenigstens ein Abstandssensor derart in die Sensor-Aufnahmeausnehmung einsetzbar ist, dass sein sensierendes Element dem Druckstück zugewandt ist, insbesondere einer Druckstückoberseite, sodass insbesondere eine Bewegung eines Druckstücks in axialer Richtung in der Druckstückaufnahmeausnehmung, d.h. in Längsrichtung des Sensorhalters und vorzugsweise außerdem in Längsrichtung der Druckstückaufnahmeausnehmung, erfassbar ist. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine Sensoranordnung und weiter eine Messanordnung zur Erfassung wenigstens einer Bewegung des Druckstücks in axialer Richtung realisieren. Zum Erfassen der Druckstückbewegung kann insbesondere eine Abstandsänderung gemessen werden.
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Weist der Abstandssensor beispielsweise ein flächiges, sensierendes Element auf, wie beispielsweise ein kapazitiver Abstandssensor, ist der Abstandssensor bevorzugt derart in die Sensor-Aufnahmeausnehmung einsetzbar, dass sich seine Sensorfläche senkrecht zur Längsachse des Sensorhalters erstreckt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Sensorhalter, insbesondere der Sensorhalterkörper, wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, derartige Sensor-Aufnahmeausnehmungen auf, welche vorzugsweise derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die jeweils in diese Sensor-Aufnahmeausnehmungen einsetzbaren Abstandssensoren derart in die Sensor-Aufnahmeausnehmungen einsetzbar sind, dass zusätzlich zu einer Bewegung eines Druckstücks in einer Druckstückaufnahmeausnehmung in axialer Richtung , d.h. in Längsrichtung des Sensorhalters, ferner wenigstens eine Verkippung des Druckstücks um wenigstens eine erste, sich senkrecht zur Längsrichtung des Sensorhalters und vorzugsweise parallel zu einer Zahnstangenlängsrichtung erstreckenden Achse messbar ist, bezogen auf einen funktionsgemäßen Verwendungszustand des Sensorhalters in einer Messanordnung, insbesondere außerdem eine Verkippung des Druckstücks um eine zweite, sich senkrecht zur Längsrichtung des Sensorhalters und senkrecht zur ersten Achse erstreckende Achse.
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Mit einem derartigen Sensorhalter kann dementsprechend insbesondere eine Sensoranordnung bereitgestellt werden, mit welcher eine Bewegung des Druckstücks in verschiedenen Richtungen, insbesondere in drei Bewegungsrichtungen, erfasst werden kann, wobei hierdurch insbesondere eine Translation des Druckstücks in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung innerhalb der Druckstückaufnahmeausnehmung, sowie eine Rotation des Druckstücks, insbesondere eine Verkippung des Druckstücks, um eine senkrecht auf der Längsrichtung stehende und vorzugsweise parallel zur Zahnstangenlängsrichtung verlaufende Achse, sowie eine Rotation des Druckstücks, insbesondere eine Verkippung des Druckstücks, um eine Achse, welche senkrecht zu der parallel zur Zahnstangenlängsrichtung und senkrecht zu der senkrecht auf der Längsrichtung stehenden Achse verläuft, gemessen werden kann. Infolgedessen kann die Druckstückbewegung präzise erfasst werden.
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Durch die Anordnung zusätzlicher Sensoren, vorzugsweise mit einer anderen Erfassungsrichtung, insbesondere ebenfalls Abstandssensoren, und/oder durch eine andere Positionierung und Anordnung der Abstandssensoren können Druckstückbewegungen in anderen Richtungen erfasst werden. In Bezug auf die Entstehung unerwünschter Geräusche sind jedoch vor allem die vorgenannten Druckstückbewegungen (Hub, Verkippen um die erste Achse und Verkippen um die zweite Achse) relevant, so dass für Messungen in diesem Zusammenhang die Erfassung der Druckstückbewegungen in diesen Richtungen besonders vorteilhaft ist.
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Bevorzugt ist der Sensorhalter, insbesondere der Sensorhalterkörper dabei zur Aufnahme wenigstens eines länglichen, vorzugsweise zylindrischen, Abstandssensors mit einer an einer Stirnseite angeordneten Sensorfläche ausgebildet, insbesondere zur Aufnahme mehrerer, derartig ausgebildeter Abstandssensoren, insbesondere von wenigstens zwei, vorzugsweise von wenigstens drei solchen Abstandssensoren. Denkbar ist alternativ auch eine andere Ausgestaltung eines Sensorhalters, beispielsweise eine Ausgestaltung, welche eine Aufnahme von einem oder mehreren blockförmigen, Abstandssensoren ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Sensor-Aufnahmeausnehmung, vorzugsweise sämtliche Sensor-Aufnahmeausnehmungen, eine Durchgangsöffnung, insbesondere eine Durchgangsbohrung, die sich von der Unterseite des Sensorhalters, insbesondere von einer Unterseite des Sensorhalterkörpers, wenigstens bis hin zu einer Oberseite des Sensorhalterkörpers oder bis hin zu einer Oberseite des Sensorhalters erstreckt, insbesondere in Längsrichtung des Sensorhalters. Eine derartige Sensor-Aufnahmeausnehmung ermöglicht eine besonders einfache Montage eines Abstandssensors im Sensorhalter, nämlich insbesondere von der Oberseite des Sensorhalters her und damit auf das Lenkgetriebe bezogen von außen. Des Weiteren ermöglicht eine derartige Ausgestaltung einer Sensor-Aufnahmeausnehmung eine einfache Kabelführung eines Anschlusskabels eines in die Sensor-Aufnahmeausnehmung eingesetzten Abstandssensors.
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Besonders bevorzugt ist dabei wenigstens eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Sensor-Aufnahmeausnehmung, vorzugsweise sämtliche als Durchgangsöffnung ausgebildete denn Sensor-Aufnahmeausnehmungen, derart ausgebildet, dass ein Abstandssensor von der Oberseite des Sensorhalterkörpers her in die Sensor-Aufnahmeausnehmung einsetzbar ist insbesondere nur von der Oberseite her. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage und Anordnung wenigstens eines Abstandssensors im Sensorhalter.
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Zur exakten Positionierung eines Abstandssensors in Längsrichtung im Sensorhalter weist wenigstens eine Sensor-Aufnahmeausnehmung, vorzugsweise sämtliche Sensor-Aufnahmeausnehmungen, jeweils einen axialen Anschlag auf, wobei der axiale Anschlag vorzugsweise durch einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden radialen Vorsprung gebildet ist, insbesondere durch einen radialen Vorsprung einer Wandung der Sensor-Aufnahmeausnehmung. Hierdurch kann eine besonders einfache Positionierung eines Abstandssensors in einer Sensor-Aufnahmeausnehmung des Sensorhalters erreicht werden.
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Ein derartiger Absatz lässt sich besonders einfach durch wenigstens zwei aneinander angrenzende Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser darstellen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung weist daher wenigstens eine Sensor-Aufnahmeausnehmung, vorzugsweise sämtliche Sensor-Aufnahmeausnehmungen, wenigstens zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser auf, welche insbesondere direkt aneinandergrenzen, wobei vorzugsweise der Abschnitt mit dem größeren Durchmesser insbesondere an die Oberseite des Sensorhalters angrenzt, insbesondere an die Oberseite des Sensorhalterkörpers.
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In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn in wenigstens eine Sensor-Aufnahmeausnehmung, vorzugsweise in sämtliche Sensor-Aufnahmeausnehmungen, eine Klemmhülse eingesetzt ist, insbesondere eine Klemmhülse aus Kunststoff, welche sich zumindest über einen Teil der Länge der Sensor-Aufnahmeausnehmung erstreckt. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise ein Durchmesser der Sensor-Aufnahmeausnehmung an die äußeren Abmessungen eines jeweiligen Abstandssensors angepasst werden, wobei die Klemmhülse in diesem Fall insbesondere als Adapter dient. Darüber hinaus lässt sich in einigen Fällen mit einer Klemmhülse eine verbesserte Fixierung, insbesondere eine verbesserte Klemmung, des Sensors in der Sensor-Aufnahmeausnehmung erreichen. Wird hierbei eine Kunststoffhülse verwendet, kann in der Regel ein Risiko von Beschädigungen des Sensors beim Einsetzen in den Sensorhalter reduziert werden. Eine Kunststoffhülse ermöglicht ferner auf einfache Art und Weise das Herstellen einer elektrischen Isolierung zwischen Sensorhalter und Abstandssensor, was in einigen Fällen, je nach gewähltem Messprinzip und verwendetem Abstandssensor, erforderlich sein kann, insbesondere bei kapazitiven Abstandssensoren, die selbst nicht ausreichend elektrisch isoliert sind.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Sensorhalter ferner wenigstens ein Mittel zum zumindest teilweisen Fixieren, insbesondere in Längsrichtung des Sensorhalters, wenigstens eines zumindest teilweise vom Sensorhalterkörper im Sensorhalterkörper aufgenommenen, Abstandssensors auf, insbesondere wenigstens eine Sensorfixierungsplatte. Für eine genaue Erfassung der Druckstückbewegung ist es vorteilhaft, wenn die zur Erfassung der Druckstückbewegung verwendeten Abstandssensoren sicher und fest an ihrer Position fixiert sind. Dies kann mit dem vorgeschriebenen Mittel erreicht werden. Mit einer Sensorfixierungsplatte können mit einem Bauteil, eine entsprechende Ausgestaltung und Größe der Sensorfixierungsplatte vorausgesetzt, mehrere Sensoren, insbesondere sämtliche Abstandssensoren einer entsprechenden Sensoranordnung gleichzeitig an ihrer Position fixiert werden.
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Alternativ zu einer Sensorfixierungsplatte können aber beispielsweise auch ein oder mehrere Klemmmittel, zum Beispiel ein oder mehrere radiale Klemmmittel, wie Madenschrauben oder dergleichen, vorgesehen sein, welche zum Beispiel in radialer Richtung jeweils in eine zugehörige Sensor-Aufnahmeausnehmung ragen können zum Aufbringen einer Klemmkraft in radialer Richtung auf eine Außenfläche eines in der jeweiligen Sensor-Aufnahmeausnehmung eingebrachten Abstandssensors.
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Das Mittel zum Fixieren, insbesondere die Sensorfixierungsplatte, ist dabei vorzugsweise zur Fixierung wenigstens eines in einer Sensor-Aufnahmeausnehmung des Sensorhalterkörpers aufgenommenen Abstandssensors an seiner Position in Längsrichtung des Sensorhalters ausgebildet und damit zum Fixieren des Sensors in axialer Richtung, besonders bevorzugt zum Fixieren des Sensors parallel zu einer Andrückrichtung des Druckstücks.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann das wenigstens eine Mittel zum Fixieren, insbesondere die Sensorfixierungsplatte, am Sensorhalterkörper befestigt werden oder ist an diesem befestigt, vorzugsweise an der Oberseite des Sensorhalterkörpers, insbesondere mithilfe von Schrauben. Dazu kann der Sensorhalterkörper besonders bevorzugt an seiner Oberseite ein oder mehrere, sich insbesondere in Längsrichtung des Sensorhalters erstreckende Bohrungen, insbesondere Sacklochbohrungen, vorzugsweise mit Innengewinde, aufweisen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorfixierungsplatte wenigstens eine Kabel-Durchgangsöffnung auf, durch welche ein Anschlusskabel eines in eine Sensor-Aufnahmeausnehmung im Sensorhalter eingesetzten Abstandssensors hindurchführbar ist, wobei die Sensorfixierungsplatte insbesondere derart relativ zum Sensorhalterkörper angeordnet werden kann und vorzugsweise derart am Sensorhalterkörper befestigt werden kann oder ist, dass die Kabel-Durchgangsöffnung mit wenigstens einer Sensor-Aufnahmeausnehmung zumindest teilweise fluchtet, insbesondere konzentrisch mit wenigstens einer Sensor-Aufnahmeausnehmung angeordnet ist. Hierdurch kann eine besonders einfache Kabelführung eines Anschlusskabels eines Abstandssensors erreicht werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind in der Sensorfixierungsplatte dabei genauso viele Kabel-Durchgangsöffnungen wie Sensor-Aufnahmeausnehmungen eingebracht, insbesondere derart, dass sämtliche Kabel-Durchgangsöffnungen jeweils zumindest teilweise fluchtend, insbesondere jeweils konzentrisch, mit einer zugehörigen Sensor-Aufnahmeausnehmung angeordnet werden können.
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In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Kabel-Durchgangsöffnung geschlitzt ausgebildet, vorzugsweise sämtliche Kabel-Durchgangsöffnungen, insbesondere mit einer Schlitzbreite, welche größer als ein Anschlusskabeldurchmesser eines vom Sensorhalter aufnehmbaren Abstandssensors ist.
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Der Schlitz kann ferner insbesondere derart ausgebildet sein und dazu eingerichtet sein, dass durch den Schlitz ein Abstandssensor in radialer Richtung in die Kabel-Durchgangsöffnung eingebracht werden kann, insbesondere auf Höhe einer umlaufend ausgebildeten Nut in eine Außenfläche des Abstandssensors, wobei eine Nutbreite des Abstandssensors bzw. eine Dicke der Sensorfixierungsplatte insbesondere derart bemessen sein kann, dass die Sensorfixierungsplatte im Bereich des Schlitzes und im Bereich der Kabel-Durchgangsöffnung in die Nut eingreifen kann, sodass, wenn sich die Sensorfixierungsplatte mit der Nut des Abstandssensors in Eingriff befindet, der Abstandssensor in axialer Richtung festgelegt ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Sensorhalter derart ausgebildet, dass mithilfe des Sensorhalters in einem Zahnstangenlenkgetriebe ein axiales Spiel des Druckstücks, d.h. ein Druckstückspiel, und/oder eine Andrückkraft in Andrückrichtung einstellbar ist. Hierdurch ist kein zusätzliches Bauteil erforderlich, um das Druckstückspiel und/oder eine Andrückkraft, wodurch eine Druckstückbewegung maßgeblich beeinflusst wird, einzustellen. Statt vom Druckstück-Andrückdeckel kann diese Funktion vom Sensorhalter übernommen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sensorhalters weist der Sensorhalter, insbesondere der Sensorhalterkörper, zur Einstellung einer auf ein Druckstück in Andrückrichtung wirkenden Andrückkraft an seiner Unterseite insbesondere eine Abstützfläche für eine Druckfeder auf. Hierdurch ist kein zusätzliches Bauteil erforderlich, um die Druckfeder abzustützen. Diese Funktion kann ebenfalls vom Sensorhalter übernommen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Sensorhalter eine Taster-Durchgangsöffnung zur Messung einer axialen Position eines Druckstücks in einer Druckstück-Aufnahmebohrung auf, durch welche ein Messtaster hindurchführbar ist, um in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand des Sensorhalters in einer Messanordnung eine Bezugsfläche an einer Druckstückoberseite eines Druckstücks eines Zahnstangenlenkgetriebes abzutasten, wobei sich die Taster-Durchgangsöffnung insbesondere im Zentrum des Sensorhalters in Längsrichtung des Sensorhalters erstreckt. Dies ermöglicht die Einstellung des Druckstückspiels auf herkömmliche Art und Weise, insbesondere mithilfe eines Messtasters, wie es aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist und beispielsweise in der eingangs bereits erwähnten
DE 10 2006 052 376 A1 beschrieben ist.
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Besonders bevorzugt ist die Taster-Durchgangsöffnung dabei zylindrisch ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Taster-Durchgangsöffnung, nämlich beispielsweise durch Bohren.
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Weist der Sensorhalter eine Sensorfixierungsplatte auf, erstreckt sich die Taster-Durchgangsöffnung vorzugsweise sowohl durch die Sensorfixierungsplatte als auch durch den Sensorhalterkörper.
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Für eine besonders einfache Montage des Sensorhalters in der Druckstückaufnahmeausnehmung, insbesondere für ein besonders einfaches Einschrauben, weist der Sensorhalter, insbesondere an seiner Oberseite, die in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand in einer Messanordnung vom Druckstück abgewandt ist, wenigstens eine Befestigungsgeometrie, vorzugsweise wenigstens eine Befestigungsöffnung, insbesondere wenigstens eine Befestigungsbohrung, vorzugsweise wenigstens eine Sacklochbohrung, insbesondere mit einem Innengewinde, zur Befestigung eines Montagewerkzeugs auf.
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Weist der Sensorhalter eine Sensorfixierungsplatte auf, weist die Sensorfixierungsplatte vorzugsweise entweder die Befestigungsgeometrie auf oder aber eine Durchgangsöffnung und der Sensorhalterkörper die entsprechende Befestigungsgeometrie.
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Bevorzugt sind mehrere, insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete und in radialer Richtung in etwa mittig, vorzugsweise möglichst weit außen, angeordnete Befestigungsgeometrien vorgesehen. Hierdurch kann eine besonders gleichmäßige Verteilung der bei der Montage bzw. Demontage wirkenden Kräfte im Sensorhalter erreicht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Sensorhalters gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Sensorhalter zur Verwendung in einer Messanordnung in einem Fahrzeug und/oder zur Verwendung in einer Messanordnung auf einem Prüfstand ausgebildet, insbesondere sowohl zur Verwendung in einer Messanordnung in einem Fahrzeug als auch zur Verwendung in einer Messanordnung auf einem Prüfstand. Hierdurch lässt sich der Sensorhalter besonders flexibel und in vielen Anwendungsfällen einsetzen. Für eine Verwendung in einem Fahrzeug weist der Sensorhalter dabei insbesondere eine so geringe Bauhöhe in Längsrichtung wie möglich auf.
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Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen erfindungsgemäßen Sensorhalter aufweist, wobei wenigstens ein Abstandssensor, vorzugsweise wenigstens ein berührungsloser Abstandssensor, insbesondere wenigstens ein kapazitiver Abstandssensor, in den erfindungsgemäßen Sensorhalter eingesetzt ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Abstandssensor in eine Sensor-Aufnahmeausnehmung im Sensorhalter eingesetzt, insbesondere derart, dass sein sensierendes Element dem Druckstück zugewandt ist, insbesondere einer Druckstückoberseite. Weist der Abstandssensor ein flächiges, sensierendes Element auf, wie beispielsweise ein kapazitiver Abstandssensor, ist der Abstandssensor insbesondere derart in den Sensorhalter eingesetzt, dass sich seine Sensorfläche senkrecht zu einer Längsachse des Sensorhalters erstreckt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensoranordnung wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, Abstandssensoren auf, vorzugsweise jeweils berührungslose Abstandssensoren, insbesondere jeweils kapazitive Abstandssensoren, welche jeweils in eine zugehörige Sensor-Aufnahmeausnehmung im Sensorhalter eingesetzt sind, insbesondere derart, dass zusätzlich zu einer Bewegung eines Druckstücks in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung des Sensorhalters, ferner wenigstens eine Verkippung des Druckstücks um wenigstens eine erste, sich senkrecht zur Längsrichtung des Sensorhalters und vorzugsweise parallel zu einer Zahnstangenlängsrichtung erstreckenden Achse messbar ist, bezogen auf einen vom gemessen Verwendungszustand der Sensoranordnung in einer Messanordnung, insbesondere außerdem eine Verkippung des Druckstücks um eine zweite, sich senkrecht zur Längsrichtung des Sensorhalters und senkrecht zur ersten Achse erstreckende Achse. Durch zusätzliche Sensoren, insbesondere zusätzliche Abstandssensoren, und/oder durch eine andere Positionierung und Anordnung der Abstandssensoren können Bewegungen des Druckstücks in weiteren und/oder anderen Bewegungsrichtungen erfasst werden.
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Besonders bevorzugt ist wenigstens ein Abstandssensor mittels wenigstens eines Mittels zum Fixieren, insbesondere mithilfe einer Sensorfixierungsplatte, im Sensorhalterkörper zumindest teilweise fixiert, insbesondere in Längsrichtung des Sensorhalters, d.h. in axialer Richtung, und vorzugsweise fest an einer definierten Sensorposition. Hierdurch kann eine besonders hohe Genauigkeit erreicht werden.
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Eine erfindungsgemäße Messanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorhalter ein erfindungsgemäßer Sensorhalter ist und anstelle eines Druckstück-Andrückdeckels in die Durckstückaufnahmeausnehmung des Zahnstangenlenkgetriebes eingesetzt ist und/oder wenigstens ein Sensor ein kapazitiver Abstandssensor ist. Hierdurch, insbesondere durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Sensorhalters, lässt sich eine sehr anwendungsnah ausgestaltete Messanordnung, insbesondere eine einer realen Ausgestaltung eines Lenkgetriebes im Fahrbetrieb sehr nahekommende Messanordnung, bereitstellen. Mit einem Abstandssensor können Druckstückbewegungen besonders vorteilhaft gemessen werden. Ein erfindungsgemäßer Sensorhalter ermöglicht eine besonders einfache Anordnung eines oder mehrerer Abstandssensoren, insbesondere zur Messung einer Druckstückbewegung in wenigstens einer Richtung.
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Besonders bevorzugt wird das Druckstück in einer erfindungsgemäßen Messanordnung mit einer definierten Andrückkraft an die Zahnstange gedrückt, wobei die Andrückkraft insbesondere mittels einer Druckfeder erzeugt wird, welche sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt wenigstens an einer Abstützfläche an einer dem Druckstück zugewandten Unterseite des Sensorhalters abstützt, sowie ferner insbesondere außerdem am Druckstück, vorzugsweise an einer dem Sensorhalter zugewandten Oberseite des Druckstücks. Hierdurch lässt sich eine sehr anwendungsnah ausgestaltete Messanordnung, insbesondere eine einer realen Ausgestaltung eines Lenkgetriebes im Fahrbetrieb sehr nahekommende Messanordnung bereitstellen.
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Besonders bevorzugt ist die Druckfeder dabei derart gewählt und ein Druckstückspiel derart eingestellt, dass sich eine gewünschte, insbesondere definierte, Andrückkraft einstellt, wobei der Sensorhalter dazu insbesondere mit einer definierten, entsprechend gewählten Einsetztiefe in die Druckstückaufnahmeausnehmung eingesetzt, insbesondere eingeschraubt ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensoranordnung eine erfindungsgemäße Sensoranordnung, wobei wenigstens ein Abstandssensor, vorzugsweise wenigstens ein berührungsloser Abstandssensor, insbesondere wenigstens ein kapazitiver Abstandssensor, in den erfindungsgemäßen Sensorhalter eingesetzt ist.
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Berührungslose Abstandssensoren haben den Vorteil, dass sie keinen Einfluss auf die Andrückkraft und/oder die Druckstückbewegung selbst haben. Ferner besteht bei berührungslosen Abstandssensoren nicht die Gefahr, dass Geräusche durch den Kontakt mit dem Druckstück entstehen. Von den berührungslosen Abstandssensoren erscheinen vor allem kapazitive Abstandssensoren vorteilhaft, da sich mit diesen auch kleinste Abstandsänderungen, auch im Sub-Nanometer-Bereich, insbesondere auch mit hohen Genauigkeiten, messen lassen. Ferner haben diese gegenüber magnetoresistiven Abstandssensoren den Vorteil, dass sie kein Magnetfeld erzeugen, welches möglicherweise Magnetfelder anderer Sensoreinrichtungen, wie beispielsweise einer Lenkwinkelsensoreinrichtung und/oder einer Lenkmomentsensoreinrichtung, stören könnte.
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Kapazitive Abstandssensoren sowie ihre Funktionsweise sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Messgröße bei kapazitiven Abstandssensoren ist in der Regel eine Kapazitätsänderung zwischen der Oberfläche des Sensors, d.h. einer Sensoroberfläche, und einer Targetfläche, welche im vorliegenden Fall einer Druckstückoberfläche entspricht, bei einem homogenen elektrischen Feld. Die Kapazitätsänderung, die sich bei einer Änderung des Abstands zwischen der Targetfläche und der Sensoroberfläche einstellt, resultiert in einer zur Kapazitätsänderung proportionalen Spannungsänderung, welche messtechnisch erfasst werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Messanordnung ferner wenigstens einen Beschleunigungssensor auf, insbesondere wenigstens einen MEMS-Beschleunigungssensor (MEMS: Micro-Electro-Mechanical-System), vorzugsweise wenigstens einen 3D-Beschleunigungssensor, insbesondere wenigstens einen 3D-MEMS-Beschleunigungssensor.
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MEMS-Beschleunigungssensoren sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Sie weisen einerseits einen Teil mit elektronischer Logik auf, sowie andererseits mikromechanische Strukturen, beispielsweise Federn aus Silizium, welche nur 1 /1000 mm dick sind, und welche Beschleunigungsmessungen mit einer hohen Auflösung und Genauigkeit ermöglichen.
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In einer weiteren, insbesondere bevorzugten, vorteilhaften Ausgestaltung einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Beschleunigungssensor am Gehäuse des Lenkgetriebes befestigt, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Druckstückaufnahmeausnehmung, insbesondere in einem Bereich oberhalb der Zahnstange, bezogen auf einen funktionsgemä-ßen Einbauzustand des Lenkgetriebes in einem Fahrzeug. Die Verwendung wenigstens eines am Gehäuse des Lenkgetriebes befestigten Beschleunigungssensors ermöglicht zum einen, insbesondere bei Messungen im Fahrbetrieb, ein Herausrechnen der Fahrzeugbeschleunigungen, andererseits eine Erfassung der Anregung des Lenkgetriebegehäuses selbst sowie eine Umrechnung der erfassten Beschleunigungen in ein Fahrzeugkoordinatensystem bei bekannter Position des Beschleunigungssensors am Gehäuse des Lenkgetriebes.
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In einer weiteren, insbesondere ebenfalls besonders bevorzugten, vorteilhaften Ausgestaltung einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Beschleunigungssensor an der Zahnstange befestigt, wobei vorzugsweise wenigstens zwei Beschleunigungssensoren jeweils an der Zahnstange befestigt sind, insbesondere einer linksseitig und einer rechtsseitig. Hierdurch können die Beschleunigungen der Zahnstange unmittelbar erfasst werden.
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Aus den Beschleunigungsdaten lassen sich durch zweifache Integration Bewegungen der Zahnstange ermitteln. Die links und rechtsseitige Anordnung ermöglicht insbesondere die Erfassung einer Streckung bzw. Stauchung der Zahnstange in Längsrichtung sowie ferner die Erfassung einer Verdrehung der Zahnstange. Wird gleichzeitig die Bewegung des Druckstücks erfasst, lässt sich eine Relativbewegung zwischen Druckstück und Zahnstange bestimmen. Wird gleichzeitig die Bewegung des Lenkgetriebegehäuses erfasst, kann eine Relativbewegung der Zahnstange zum Lenkgetriebe bestimmt werden. Bewegen sich Zahnstange und Druckstück nahezu gleich relativ gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse und beispielsweise zunächst vom Lenkungsritzel weg und dann wieder auf dieses zu, und werden während dieser Bewegung beispielsweise störende Klappergeräusche detektiert, liegt die Ursache vermutlich im Kontakt Zahnstange-Lenkungsritzel. Bewegen sich hingegen Zahnstange und Lenkgetriebegehäuse in Hubrichtung des Druckstücks nahezu nicht relativ zueinander, wird jedoch eine große Hubbewegung des Druckstücks detektiert, und werden hierbei störende Geräusche identifiziert, ist die Ursache dieser Geräusche sehr wahrscheinlich im Bereich des Druckstücks und seiner Bewegung zu suchen. Somit ermöglicht eine erfindungsgemäße Messanordnung, insbesondere in der vorbeschriebenen Ausgestaltung mit vorzugsweise wenigstens zwei Beschleunigungssensoren, eine besonders vorteilhafte Erfassung und Analyse der Druckstückbewegungen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Messanordnung zur Verwendung auf einem Prüfstand ausgebildet, wobei das Lenkgetriebe, insbesondere die Zahnstange und/oder das Lenkungsritzel, vorzugsweise mit einer Aktuatoreinrichtung koppelbar ist, insbesondere mit einer Aktuatoreinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine definierte Anregung auf die Zahnstange aufzubringen, insbesondere direkt auf die Zahnstange und/oder indirekt über das Lenkungsritzel. Dies ermöglicht die Messung von Druckstückbewegungen bei definierter Anregung und damit insbesondere im Wesentlichen reproduzierbar. Infolgedessen wird hierdurch insbesondere die Möglichkeit geschaffen, unterschiedlich konfigurierte Lenkgetriebe, beispielsweise mit unterschiedlichen Maßnahmen zur Reduzierung von unerwünschten Druckstückbewegungen, beispielsweise mit dem Ziel unerwünscht entstehende Geräusche zu reduzieren, insbesondere zu Versuchszwecken unter gleichen Randbedingungen, insbesondere bei gleichen Anregungen, zu untersuchen, und insbesondere jeweils eine resultierende Druckstückbewegung zu ermitteln.
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Besonders bevorzugt ist eine zugehörige Aktuatoreinrichtung dazu eingerichtet, die Zahnstange definiert zu bewegen, insbesondere mit einer definierten Kraft und/oder einer definierten Geschwindigkeit, vorzugsweise gemäß eines Anregungsprofils das real im Fahrbetrieb aufgenommen worden ist. Besonders bevorzugt ist das Anregungsprofils dabei mithilfe wenigstens eines Beschleunigungssensors, insbesondere mithilfe wenigstens eines wie vorbeschrieben ausgebildeten Beschleunigungssensors, insbesondere mithilfe wenigstens eines am Lenkgetriebegehäuse und/oder eines an der Zahnstange befestigten 3D-MEMS-Beschleunigungssensors ermittelt worden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Messanordnung in einer weiteren möglichen Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet sein, wobei die Zahnstange insbesondere mit Spurstangen einer lenkbaren Achse eines Fahrzeugs verbunden werden kann und das Lenkungsritzel mit einer Lenkwelle eines Lenksystems des Fahrzeugs. Dies ermöglicht die Messung von Druckstückbewegungen im Fahrbetrieb und damit der Realität entsprechend, und dies vor allem auf eine einfache Art und Weise, insbesondere mit einem gewöhnlichen Serien-Lenkgetriebe, bei dem für eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Messanordnung lediglich der Druckstück-Andrückdeckel entfernt und durch einen erfindungsgemäßen Sensorhalter bzw. eine entsprechende Sensoranordnung auszutauschen ist.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen, insbesondere zum dynamischen Messen, einer Druckstückbewegung ist gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Messanordnung, Anregen der Zahnstange, insbesondere definiert, und Messen wenigstens einer Bewegung des Druckstücks, insbesondere in wenigstens einer Richtung, mithilfe des wenigstens einen Sensors der Messanordnung, während die Anregung aufgebracht wird. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich besonders bevorzugt wenigstens eine Bewegung des Druckstücks, insbesondere in wenigstens einer Richtung, vorzugsweise wenigstens in axialer Richtung, ermitteln.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens schließt das Bereitstellen der Messanordnung ein Einstellen eines definierten Druckstückspiels und/oder einer definierten Andrückkraft ein, wobei das definierte Druckstückspiel insbesondere eingestellt wird, in dem der Sensorhalter der Messanordnung mit einer definierten Einsetztiefe in die Druckstückaufnahmeausnehmung eingesetzt wird, wobei zum Einsetzen des Sensorhalters mit einer definierten Einsetztiefe insbesondere ein Messtaster zum Überprüfen der Einsetztiefe verwendet wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Druckstückbewegungen bei einem definierten und gewünschten Ausgangs-Druckstückspiel durchgeführt werden.
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Wird das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Prüfstand durchgeführt, schließt das Bereitstellen der Messanordnung besonders bevorzugt das Anordnen der Messanordnung auf einem Prüfstand ein, wobei das Lenkgetriebegehäuse insbesondere auf einer Halterung befestigt wird und mit einer Aktuatoreinrichtung zum Aufbringen einer Anregung auf die Zahnstange gekoppelt wird. Das Anregen der Zahnstange erfolgt vorzugsweise mithilfe der Aktuatoreinrichtung, insbesondere definiert, vorzugsweise mithilfe eines definierten Anregungsprofils, insbesondere mithilfe eines real in einem Fahrzeug erfassten Anregungsprofils.
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Wird das erfindungsgemäßes Verfahren in einem Fahrzeug durchgeführt, schließt das Bereitstellen der Messanordnung besonders bevorzugt das Anordnen der Messanordnung in einem Fahrzeug ein, wobei die Zahnstange insbesondere mit Spurstangen einer lenkbaren Achse des Fahrzeugs verbunden wird und das Lenkungsritzel insbesondere mit einer Lenkwelle eines Lenksystems des Fahrzeugs. Die Anregung der Zahnstange erfolgt durch die im Fahrbetrieb auf die Zahnstange wirkenden Kräfte.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner mithilfe wenigstens eines Beschleunigungssensors, vorzugsweise mithilfe wenigstens eines MEMS-Beschleunigungssensors, insbesondere mithilfe wenigstens eines 3D-MEMS-Beschleunigungssensors, eine Beschleunigung des Gehäuses des Lenkgetriebes und/oder eine Beschleunigung der Zahnstange gemessen, insbesondere zeitgleich mit der Messung wenigstens einer Druckstückbewegung. Dies ermöglicht die Zuordnung von Druckstückbewegungen zu Anregungen der Zahnstange sowie die Ermittlung von Relativbewegungen zwischen Druckstück und Zahnstange bzw. zwischen Zahnstange und Lenkgetriebegehäuse und/oder zwischen Druckstück und Lenkgetriebegehäuse, je nach dem, welche Bewegungen erfasst bzw. aus den gemessen Sensordaten ermittelt werden können. Dies wiederum eröffnet die Möglichkeit, zumindest in einigen Fällen, entsprechende Maßnahmen zur Reduzierung der Druckstückbewegung abzuleiten, insbesondere zur Reduzierung von störenden Geräuschen verursachenden Druckstückbewegungen.
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In einer weiteren, insbesondere vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird, vorzugsweise in einem weiteren Schritt, wenigstens eine gemessene Druckstückbewegung ausgewertet, wobei insbesondere eine resultierende Druckstückbewegung ermittelt wird. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn mehrere Abstandssensoren verwendet werden und somit mehrere Bewegungen des Druckstücks gemessen werden, insbesondere in unterschiedlichen Richtungen. In diesem Fall wird die resultierende Druckstückbewegung bevorzugt aus den jeweils mithilfe der verschiedenen Sensoren jeweils einzeln erfassten Bewegungen ermittelt, welche sich insbesondere aus dem arithmetischen Mittel der gemessenen Bewegungsvektoren der einzelnen Abstandssensoren ergibt.
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Darüber hinaus wird besonders bevorzugt ferner eine resultierende Druckstückbeschleunigung aus der resultierenden Druckstückbewegung ermittelt, insbesondere indem die ermittelte, resultierende Druckstückbewegung zweifach differenziert wird. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Bewegung der Zahnstange und/oder des Lenkgetriebegehäuses ermittelt werden, insbesondere in dem zugehörige gemessene Beschleunigungen zweifach integriert werden. Dies vereinfacht die Ableitung von Maßnahmen zur Reduzierung einer unerwünschten Druckstückbewegung, insbesondere zur Reduzierung einer zu Geräuschen führenden Kippbewegung des Druckstücks.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird wenigstens eine gemessene und/oder eine ermittelte resultierende Druckstückbewegung und/oder eine ermittelte resultierende Druckstückbeschleunigung in Abhängigkeit von wenigstens einer Beschleunigung, insbesondere von wenigstens einer am Lenkgetriebe gemessenen Beschleunigung ausgewertet.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens eine gemessene und/oder eine ermittelte resultierende Druckstückbewegung und/oder eine ermittelte resultierende Druckstückbeschleunigung in Abhängigkeit von einer Beschleunigung der Zahnstange relativ zum Gehäuse des Lenkgetriebes ausgewertet.
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Die jeweils mit Bezug auf einen der vorstehend erläuterten Gegenstände der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten entsprechend auch jeweils die anderen erfindungsgemäßen Gegenstände soweit sie jeweils den entsprechenden Gegenstand betreffen. D.h. die vorstehend im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Sensorhalter beschriebenen, vorteilhaften Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten auch für eine erfindungsgemäße Sensoranordnung, eine erfindungsgemäße Messanordnung sowie für ein erfindungsgemäßes Verfahren und umgekehrt.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird, sofern diese technisch umsetzbar sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer, nicht einschränkender bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist. 1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes aus dem Stand der Technik im Bereich einer Druckstückaufnahmeausnehmung mit einem Druckstück-Andrückdeckel, 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä-ßen Sensoranordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensorhalters und drei vom Sensorhalter aufgenommenen Abstandssensoren in Form von kapazitiven Abstandssensoren in perspektivischer Darstellung, 3 einen der kapazitiven Abstandssensoren aus 2 in Einzelteildarstellung, 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensorhalters und drei vom Sensorhalter aufgenommenen, ebenfalls kapazitiven Abstandssensoren in perspektivischer Darstellung, 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messanordnung, die auf einem Halter eines Prüfstands befestigt ist, in perspektivischer Darstellung ohne zugehörige Abstandssensoren, 6 die Messanordnung aus 5 aus einer anderen Perspektive, 7 einen vergrößerten Ausschnitt der Messanordnung aus 5 und 6 ohne die Sensorfixierungsplatte des Sensorhalters, 8 einen Schnitt durch die Messanordnung aus den 5 bis 7 senkrecht zur Zahnstangenlängsrichtung mittig durch den Sensorhalter und die Druckstückaufnahmeausnehmung in vergrößerter Darstellung, 9 den erfindungsgemäßen Sensorhalter aus den 5 bis 8 in vergrößerter, perspektivischer Einzelteildarstellung, 10 das Druckstück der erfindungsgemäßen Messanordnung aus den 5 bis 8 in perspektivischer Einzelteildarstellung und 11 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Druckstücks für eine erfindungsgemäße Messanordnung, ebenfalls in vergrößerter Einzelteildarstellung.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes 10 aus dem Stand der Technik mit einer axial in einer Zahnstangenlängsrichtung L verschiebbar in einem Gehäuse 14 des Lenkgetriebes 10 gelagerten Zahnstange 11, welche innerhalb des Gehäuses 14 mit einem Lenkungsritzel 15 in Eingriff ist, wobei das Lenkungsritzel 15 mit einer hier nicht dargestellten Lenkwelle eines Fahrzeugs drehfestverbunden werden kann.
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Das Lenkgetriebe 10 ist im Bereich einer Druckstückaufnahmeausnehmung 12 in Form einer Druckstückaufnahmebohrung 12 mit einem darin eingeschraubt Druckstück-Andrückdeckel 13 gezeigt, wobei mithilfe des Druckstück-Andrückdeckels 13 und einer hier nicht erkennbaren Druckfeder ein in dieser Darstellung ebenfalls nicht erkennbares, innerhalb der Druckstückaufnahmebohrung 12 in Längsrichtung der Druckstückaufnahmebohrung 12 mit einem definierten Druckstückspiel gelagertes Druckstück mit einer definierten Andrückkraft in Längsrichtung der Druckstückaufnahmebohrung 12 gegen die Zahnstange 11 gedrückt wird (wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt), wodurch diese gegen das Lenkungsritzel 15 gedrückt wird, sodass sich eine spielfreie Verzahnung zwischen Zahnstange 11 und Lenkungsritzel 15 einstellt.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 40 mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensorhalters 30 und drei vom Sensorhalter 30 aufgenommenen Abstandssensoren 31, 32 und 33, die bei diesem Ausführungsbeispiel als kapazitive Abstandssensoren 31, 32 und 33 ausgebildet sind, in perspektivischer Darstellung. 3 zeigt den kapazitiven Abstandssensor 31 als Einzelteil. Der Sensorhalter 30 ist erfindungsgemäß anstelle eines Druckstück-Andrückdeckels 13 in die Druckstückaufnahmebohrung 12 eines hier nicht näher bezeichneten Lenkgetriebes eingeschraubt.
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Die kapazitiven Abstandssensoren 31, 32 und 33 sind im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Abstandssensoren 31, 32 und 33 mit jeweils einer an einer Stirnseite angeordneten Sensorfläche 34 und einem, an einer von der Stirnseite bzw. der Sensoroberfläche 34 abgewandten Seite befestigten Anschlusskabel 36 zur elektronischen Kontaktierung, beispielsweise mit einer Steuerungseinrichtung oder dergleichen.
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Die Abstandssensoren 31, 32 und 33 sind dabei von einer Oberseite des Sensorhalters 30 bzw. einen Sensorhalterkörper 20 des Sensorhalters 30 her, insbesondere von außen bzw. von einer Rückseite, und jeweils mit ihrer Längsachse senkrecht zur Oberseite des Sensorhalters 30 in entsprechend ausgebildete Sensor-Aufnahmeausnehmungen 24 eingesetzt, welche insbesondere als Durchgangsbohrungen 24 ausgebildet sind.
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Die Längsachsen der Sensor-Aufnahmebohrungen 24 verlaufen jeweils parallel und sind gleichmäßig in Umfangsrichtung um eine in Längsrichtung D des Sensorhalters 30 verlaufende Zentrumsachse der Druckstückaufnahmebohrung 12 verteilt angeordnet.
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Die Abstandssensoren 31, 32 und 33 sind dabei derart in die Sensor-Aufnahmebohrungen 24 eingesetzt, dass ihre Sensorflächen 34 sich jeweils senkrecht zur Längsrichtung D der Druckstückaufnahmebohrung 12 erstrecken und jeweils eine gemeinsame Ebene aufspannen, insbesondere eine parallel zu einer Druckstück-Oberseite bzw. -Oberfläche orientierte Ebene.
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Mithilfe dieser Anordnung kann die Druckstückbewegung in drei Richtungen im Raum gemessen werden, insbesondere ein Druckstückhub in axialer Richtung Z entlang der Längsrichtung D der Druckstückaufnahmebohrung 12, sowie eine Verkippung des Druckstücks um eine erste Achse A1, die senkrecht auf der Längsrichtung D steht und parallel zur Zahnstangenlängsrichtung L verläuft, sowie eine Verkippung um eine zweite Achse A2, die senkrecht auf der Längsrichtung D der Druckstückaufnahmebohrung 12 und senkrecht auf der ersten Achse A1 steht, siehe hierzu 6, in welcher die entsprechenden Achsen eingezeichnet sind, wobei der Schnittpunkt der Hubrichtung Z, welche mit der Längsrichtung D des Sensorhalters 30 zusammenfällt, mit der ersten Achse A1 und der zweiten Achse A2 im Zentrum des Druckstücks liegt, d.h. in der Mitte.
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Neben den Sensor-Aufnahmebohrungen 24 weist der Sensorhalter 30 im Zentrum ferner eine Taster-Durchgangsöffnung 22 auf zum Messen eines Druckstückspiels auf aus dem Stand der Technik bekannte Weise mithilfe eines Messtasters, sowie entsprechende Befestigungsgeometrien 21 zur Befestigung eines Montagewerkzeugs.
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Mithilfe von Fixiermitteln 23 in Form von radialen Klemmschrauben sind die Abstandssensoren 31, 32 und 33 in dem Sensorhalterkörper 20 bzw. im Sensorhalter 30 in ihrer Position, insbesondere in axialer Richtung, fixiert. Anstelle von radialen Klemmschrauben 23, ist auch, insbesondere alternativ oder zusätzlich, eine Befestigung der Abstandssensoren 31, 32 und 33 in axialer Richtung mithilfe einer Sensorfixierungsplatte 41 denkbar, wie beispielsweise bei dem in 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 40'.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 40' mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensorhalters 30' und drei vom Sensorhalter 30' aufgenommenen Abstandssensoren 31, 32 und 33, die ebenfalls als kapazitive Abstandssensoren 31, 32 und 33 ausgebildet sind, in perspektivischer Darstellung. Dieser Sensorhalter 30' umfasst einen Sensorhalterkörper 20' und eine Sensorfixierungsplatte 41, welche mithilfe von Fixierschrauben 28 bzw. Befestigungsschrauben 28 an der Oberseite des Sensorhalterkörpers 20' befestigt ist.
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Der Sensorhalter 30' weist ebenfalls entsprechende Sensor-Aufnahmebohrungen auf, welche hier jedoch nicht näher bezeichnet sind, und in welche die Abstandssensoren 31, 32 und 33 von der Oberseite des Sensorhalters 30' her eingesetzt sind.
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Für eine vorteilhafte Kabelführung der Anschlusskabel 36 der Abstandssensoren 31, 32 und 33 weist die Sensorfixierungsplatte 41 entsprechende Kabel-Durchgangsöffnungen 29 auf, welche ferner in radialer Richtung nach außen geschlitzt sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage der Sensoranordnung 40'. Insbesondere können die Sensoren 31, 32 und 33, ohne dass die Kabel zuvor durch die Sensorfixierungsplatte 41 durchgeführt werden müssen, in den Sensorhalterkörper 20' eingesetzt werden.
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Ebenso ist im Zentrum des Sensorhalters 30' eine Taster-Durchgangsöffnung 22 vorgesehen. Ferner sind drei Montageöffnungen 21 vorgesehen, in welche ebenfalls ein Montagewerkzeug einsetzbar ist, um das Einschrauben des Sensorhalters 30' bzw. der Sensoranordnung 40' in die Druckstückaufnahmebohrung 12 eines Lenkgetriebes zu erleichtern.
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Sind die zugehörigen Sensoren 31, 32 und 33 dabei wie in den 2 und 3 abgebildet ausgebildet und weisen eine entsprechende, in eine Außenfläche eingebrachte, insbesondere umlaufend ausgebildete Nut 35 auf, kann eine axiale Fixierung der Abstandssensoren 31, 32 und 33 auch abweichend von der in 4 gezeigten Ausgestaltung mithilfe der Nut 35 erfolgen, beispielsweise in dem die Sensorfixierungsplatte in die Nut 35 eingreift.
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Die 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messanordnung 100, die auf einem Halter 50 eines Prüfstands befestigt ist, in verschiedenen, perspektivische Darstellungen, wobei die Messanordnung 100 eine analog zu der in 4 abgebildeten Sensoranordnung 40' ausgebildete Sensoranordnung 40' umfasst, jedoch ohne die zugehörigen, Abstandssensoren 31, 32 und 33 gezeigt ist. Erfindungsgemäß ist ein erfindungsgemäßer Sensorhalter 30' anstelle des Druckstück-Andrückdeckels 13 (vgl. 1) in die Druckstückaufnahmebohrung 12 eingeschraubt.
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Zur Erfassung von Beschleunigungen weist die Messanordnung 100 ferner drei, jeweils als 3D-MEMS-Beschleunigungssensoren ausgebildete Beschleunigungssensoren 16, 17 und 18 auf, die jeweils zur Erfassung, insbesondere zum Messen, von Beschleunigungen in drei Raumrichtungen ausgebildet sind, und insbesondere jeweils derart angeordnet sind, dass jeweils eine Beschleunigung in Zahnstangenlängsrichtung L und damit in Fahrzeugquerrichtung, sowie eine Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung und eine Beschleunigung in Fahrzeughochrichtung erfasst werden können, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Lenkgetriebes 10 in einem Fahrzeug.
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Dabei ist einer der Beschleunigungssensoren 16 in unmittelbarer Nähe zur Druckstückaufnahmebohrung 12 am Gehäuse 14 des Lenkgetriebes 10 befestigt, und die beiden anderen Beschleunigungssensoren 17 und 18 jeweils in den links- und rechtzeitigen Endbereichen der Zahnstange 11. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Messanordnung erreicht werden.
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7 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Messanordnung 100 aus 5 und 6 ohne die Sensorfixierungsplatte 41 des Sensorhalters 30', wobei in dieser Darstellung insbesondere gut die Orientierung der diversen Ausnehmungen bzw. Bohrungen 21, 22 und 24 im Sensorhalterkörper 20' erkennbar ist, welche sich jeweils in Längsrichtung D der Druckstückaufnahmebohrung 12 erstrecken. Ferner sind in dieser Abbildung die Befestigungsbohrungen 25 für die Befestigungsschrauben 28 (vgl. 4) zum Befestigen der Sensorfixierungsplatte 41 am Sensorhalterkörper 20'erkennbar.
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8 zeigt einen Schnitt durch die Messanordnung 100 aus den 5 bis 7 senkrecht zur Zahnstangenlängsrichtung L mittig durch den Sensorhalter 30' und die Druckstückaufnahmebohrung 12 in vergrößerter Darstellung, wobei in dieser Darstellung insbesondere gut zu erkennen ist, wie der Sensorhalterkörper 20' mithilfe eines Gewindes 26 in die Druckstückaufnahmebohrung 12 eingeschraubt ist und mithilfe einer Druckfeder 61, welche sich an einer Abstützfläche 37 an einer Unterseite des Sensorhalterkörpers 20' und an einer Abstützfläche 65 an einer Oberseite des Druckstücks 60 abstützt, das Druckstück 60 mit einer definierten Andrückkraft F in Längsrichtung D der Druckstückaufnahmebohrung 12 gegen die Zahnstange 11 drückt und diese infolgedessen gegen das Lenkungsritzel 15 gedrückt wird.
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Die Andrückkraft F, mit der das Druckstücks 60 gegen die Zahnstange 11 gedrückt wird und infolgedessen die Zahnstange 11 gegen das Lenkungsritzel 15, stellt sich dabei in Abhängigkeit von der Einsetz- bzw. Einschraubtiefe des Sensorhalterkörpers 20' in die Druckstückaufnahmebohrung 12 und einem hieraus resultierenden Druckstückspiel DS zwischen einer Unterseite des Sensorhalterkörpers 20' sowie einer Oberseite 64 des Druckstücks 60 in Abhängigkeit von der Länge und Federsteifigkeit der Druckfeder 61 ein.
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Ebenfalls gut zu erkennen ist in dieser Darstellung, dass die Sensor-Aufnahmebohrungen 24 jeweils als Durchgangsöffnungen 24 ausgebildet sind, ebenso wie die Taster-Durchgangsöffnung 22, während die Befestigungsgeometrien 21 für das Montagewerkzeugs sowie die Befestigungsbohrungen 25 für die Befestigungsschrauben 28 jeweils als Sacklochbohrungen ausgebildet sind.
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Im Zentrum des Druckstücks 60, insbesondere mit der Taster-Durchgangsöffnung 22 fluchtend, befindet sich eine entsprechende Bezugsfläche 63 zum Messen des Druckstückspiels DS auf konventionelle Art mithilfe eines Messtasters.
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Das Druckstück 60 ist im Rahmen des eingestellten Druckstückspiels DS beweglich in axialer Richtung D innerhalb der Druckstückaufnahmebohrung 12 gelagert, was durch den Doppelpfeil symbolisiert ist.
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Mithilfe entsprechender, insbesondere kapazitiver Abstandssensoren 31, 32 und 33, die in den Sensor-Aufnahmebohrungen 24 angeordnet werden können, insbesondere derart, dass sich ihre Sensorflächen 34 jeweils parallel zur Oberseite 64 bzw. zur Oberfläche 64 des Druckstücks 60 erstrecken, kann eine Bewegung des Druckstücks 60 in axialer Richtung D, d.h. in Hubrichtung Z, erfasst werden. Werden die Abstandssensoren 31, 32 und 33 dabei wie in 2 und 4 beispielhalber gezeigt angeordnet, insbesondere derart in Umfangsrichtung und in radialer Richtung verteilt, können neben einer Bewegung des Druckstücks 60 in axialer Richtung D bzw. Z, ferner jeweils eine Verkippung um eine zur Zahnstangenlängsrichtung L parallele erste Achse A1 sowie eine Verkippung um eine senkrecht auf dieser und senkrecht auf der Hubachse Z des Druckstücks 60 stehende zweite Achse A2 gemessen werden, siehe 6.
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Für eine besonders präzise Positionierung der Abstandssensoren 31, 32 und 33 im Sensorhalter 30' weisen die Sensor-Aufnahmebohrungen 24 jeweils zwei, hier nicht näher bezeichnete, aneinander angrenzende Abschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser auf, sodass sich jeweils ein Absatz bzw. ein sich jeweils in radialer Richtung nach innen erstreckender, radialer Vorsprung ausbildet, welcher einen axialen Anschlag bildet. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise jeweils eine exakte Positionierung der Abstandssensoren 31, 32 und 33 im Sensorhalter 30' erreichen.
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9 zeigt den erfindungsgemäßen Sensorhalter 30' aus den 5 bis 8 in vergrößerter, perspektivischer Einzelteildarstellung, wobei in dieser Darstellung insbesondere gut die Anordnung der Sensorfixierungsplatte 41 an der Oberseite des Sensorhalterkörpers 20' erkennbar ist. Zur Anpassung eines Durchmessers der Sensor-Aufnahmebohrungen 24 können insbesondere, wie in diesem Beispiel, Klemmhülsen 27, insbesondere Klemmhülsen 27 aus Kunststoff, in die Sensor-Aufnahmebohrungen 24 eingesetzt sein. Hierdurch kann eine verbesserte Klemmung erreicht werden sowie ein Durchmesserausgleich. Ferner lässt sich mittels der Klemmhülsen 27 auf einfache Art und Weise eine elektrische Isolierung zwischen dem Sensorhalter 30' und einer Außenfläche der Abstandssensoren 31, 32 und 33 herbeiführen.
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10 zeigt das Druckstück 60 der erfindungsgemäßen Messanordnung 100 aus den 5 bis 8 in perspektivischer Einzelteildarstellung, wobei dieses Druckstück 60 eine geschlossene Oberfläche 64 an seiner Oberseite aufweist, insbesondere eine ringscheibenförmige Oberfläche 64, welche sich konzentrisch außen um die Abstützfläche 65 für die Druckfeder 61 erstreckt, welche sich wiederum konzentrisch um einen sich in axialer Richtung nach oben erstreckenden Vorsprung mit einer Bezugsfläche 63 für einen Messtaster herum erstreckt.
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Mit den vorbeschriebenen Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Sensoranordnungen 40 und 40' mit jeweils wenigstens drei, insbesondere kapazitiven Abstandssensoren 31, 32, 33, die jeweils so angeordnet sind, dass sich ihre Sensorflächen 34 (vgl. 2) jeweils senkrecht zur Längsrichtung D des Sensorhalters 20 bzw. 20' erstrecken und damit auch senkrecht zur Hubrichtung Z des Druckstücks 60 in einem in eine Druckstückaufnahmebohrung 12 eines Lenkgetriebes 12 eingeschraubten Zustand, kann zum einen Hubbewegung des Druckstücks 60 in axialer Richtung Z erfasst werden, zum anderen eine Verkippung des Druckstücks 60 um die erste Achse A1 sowie um eine Verkippung des Druckstücks 60 um die zweite Achse A2. Somit können insbesondere die für eine Entstehung von störenden Klappergeräuschen relevanten Druckstückbewegungen erfasst werden. Zur Erfassung weiterer Druckstückbewegungen können weitere Sensoren, insbesondere ein oder mehrere weitere Abstandssensoren, vorzugsweise ein oder mehrere kapazitive Abstandssensoren, und/oder ein oder mehrere andere Sensoren vorgesehen sein.
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11 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Druckstücks 60' für eine erfindungsgemäße Messanordnung 100, ebenfalls in vergrößerter Einzelteildarstellung, wobei dieses Druckstück 60' im Unterschied zu dem in 10 abgebildeten Druckstück 60 keine geschlossene Oberfläche 64 aufweist, sondern eine Oberfläche 64' mit Öffnungen, insbesondere mit Vertiefungen 67.
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Um von einem derartig ausgebildeten Druckstück 60' mithilfe einer erfindungsgemäßen Messanordnung 100 bzw. mithilfe einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 40, 40' mit wenigstens einem Abstandssensor 31, 32 oder 33, insbesondere mit wenigstens einem kapazitiven Abstandssensor 31, 32, 33 eine Druckstückbewegung messen zu können, ist es in der Regel erforderlich, die Öffnungen 67 abzudecken. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem auf die Druckstückoberseite 64' eine dünne Papierabdeckung, insbesondere eine dünne Papierdichtung, oder eine entsprechend ausgebildete Unterlegscheibe gelegt oder geklebt wird.
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Zum Messen wenigstens einer Druckstückbewegung wird vorzugsweise eine erfindungsgemäße Messanordnung 100 bereitgestellt, die Zahnstange 11 entsprechend angeregt, beispielsweise mithilfe einer Aktuatoreinrichtung auf einem Prüfstand, wobei die Zahnstange 11 in diesem Fall insbesondere definiert angeregt wird, oder durch Fahren mit einem Fahrzeug, wenn die Messanordnung 100 in einem Fahrzeug verbaut ist, wobei während der Anregung wenigstens eine Bewegung des Druckstücks 60 insbesondere in wenigstens einer Richtung Z, A1 und/oder A2, insbesondere wenigstens in axialer Richtung D bzw. Z, mithilfe des wenigstens einen Sensors 31, 32, 33 der Messanordnung 100 erfasst wird, insbesondere mithilfe wenigstens eines berührungslosen Abstandssensors, insbesondere mithilfe wenigstens eines kapazitiven Abstandssensors 31, 32, 33.
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Wird mehr als ein Abstandssensor 31, 32, 33 zur Messung einer Bewegung des Druckstücks 60 verwendet, insbesondere drei Abstandssensoren 31, 32 und 33, wie in den vorbeschriebenen Beispielen gezeigt, wird bevorzugt in einem weiteren Schritt aus den erfassten einzelnen Bewegungen der einzelnen Abstandssensoren 31, 32 und 33 jeweils eine resultierende Druckstückbewegung ermittelt, insbesondere außerdem eine resultierende Druckstückbeschleunigung, welche man insbesondere erhält wenn man die resultierende Druckstückbewegung zweimal differenziert.
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Für eine besonders vorteilhafte Auswertung werden wenigstens eine gemessene und/oder eine ermittelte resultierende Druckstückbewegung und/oder eine ermittelte resultierende Druckstückbeschleunigung in Abhängigkeit von wenigstens einer Beschleunigung ausgewertet, insbesondere Abhängigkeit von einer Beschleunigung der Zahnstange 11 relativ zum Gehäuse 14 des Lenkgetriebes 10.
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Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu den erläuterten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- erfindungsgemäße Messanordnung
- 40, 40'
- erfindungsgemäße Sensoranordnung
- 30, 30'
- erfindungsgemäßer Sensorhalter
- 10
- Lenkgetriebe
- 11
- Zahnstange
- 12
- Druckstückaufnahmebohrung
- 13
- Druckstück-Andrückdeckel
- 14
- Lenkgetriebegehäuse
- 15
- Lenkungsritzel
- 16, 17, 18
- 3D-MEMS-Beschleunigungssensor
- 20, 20'
- Sensorhalterkörper
- 21
- Montageöffnungen zur Befestigung eines Montagewerkzeugs
- 22
- Taster-Durchgangsöffnung
- 23
- Mittel zum Fixieren des/der Abstandssensor(s)/(en), radiale Klemmschraube
- 24
- Sensor-Aufnahmebohrung
- 25
- Befestigungsbohrung
- 26
- Außengewinde des Sensorhalterkörpers
- 27
- Klemmhülse aus Kunststoff
- 28
- Befestigungsschraube
- 29
- Kabel-Durchgangsöffnungen, geschlitzt
- 31, 32, 33
- Abstandssensor
- 34
- Sensoroberfläche
- 35
- Nut in Außenfläche am Abstandssensor
- 36
- Anschlusskabel
- 37
- Abstützfläche für Druckfeder an Unterseite des Sensorhalterkörpers
- 41
- Sensorfixierungsplatte
- 60, 60'
- Druckstück
- 61
- Druckfeder
- 63
- Bezugsfläche für Messtaster für Einstellung Druckstückspiel
- 64
- Oberseite des Druckstücks
- 65
- Abstützfläche für Druckfeder am Druckstück
- 66
- umlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtrings (O-Rings)
- 67
- Ausnehmung, insbesondere Vertiefung, in Drückstückoberfläche
- A1
- erste Achse
- A2
- zweite Achse
- D
- Druckstückaufnahmebohrungs-Längsrichtung, axiale Richtung
- DS
- axiales Druckstückspiel
- F
- Andrückkraft
- L
- Zahnstangenlängsrichtung
- Z
- Hubrichtung des Druckstücks, axiale Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006052376 A1 [0005, 0042]
- DE 10354776 A1 [0005]
