-
Hintergrund der Erfindung
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsstruktur
zwischen einem Drehmelder und einem Anschlusskabel.
-
2. Hintergrund des Standes der Technik
-
Ein
Drehmelder wird für
gewöhnlich
in einem bürstenlosen
Motor verwendet um die Drehposition eines Rotormagneten, der in
dem bürstenlosen
Motor angeordnet ist, festzustellen. Der Drehmelder enthält einen
Drehmelderstator, der auf einem inneren Umfang eine Vielzahl von
Zähnen
aufweist, und einen Drehmelderrotor, der radial innen liegend zum Drehmelderstator
angeordnet ist. Der Drehmelderrotor, der konzentrisch zum Rotormagneten
angeordnet ist, dreht sich mit dem Rotormagneten auf gleichförmige Art
und Weise.
-
Eine
Erregerwicklung oder eine Ausgabewicklung ist um jeden Zahn gewickelt.
Wenn sich der Drehmelderrotor dreht, verändert sich sein radialer Abstand
zum Drehmelderstator, was dazu führt,
dass sich eine von der Ausgabewicklung erzeugte Spannung ändert. Der
Drehmelder detektiert diese Änderung
in der Spannung und erkennt dadurch die Drehposition des Rotormagneten
innerhalb des bürstenlosen
Motors.
-
Die
Erregungswicklung oder die Ausgabewicklung, die um jeden Zahn gewickelt
ist, ist mit einem Ende eines Anschlusselements, das am Drehmelderstator
angeordnet ist, verbunden. Das Anschlusskabel ist verbunden mit
dem anderen Ende des Anschlusselements. Das Anschlusskabel verbindet
ein externes Überwachungsgerät und den
Drehmelder.
-
Wie
oben beschrieben ist das Anschlusskabel mit dem Anschlusselement
des Drehmelders verbunden. Allerdings kann diese Verbindung brechen, wenn
ein Motor der solch einen Drehmelder enthält, in ein Auto oder dergleichen
eingebaut wird, das Vibrationen ausgesetzt ist oder erschüttert wird.
Das bedeutet, das Anschlusskabel, insbesondere dessen Verbindung
mit dem Anschlusselement, kann aufgrund einer äußeren Kraft beschädigt werden.
-
Es
ist unnötig
zu erwähnen,
dass Zuverlässigkeit
erforderlich ist, für
die Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Anschlusskabel. Darüber hinaus
ist es erforderlich, dass der Drehmelder kleine Ausmaße hat,
aufgrund des begrenzten Raums, in dem der Drehmelder angeordnet
wird. Das bedeutet, der Drehmelder muss mit kleinen Ausmaßen ausgeführt sein
und gleichzeitig eine sichere Verbindung zum Anschlusskabel gewährleisten.
-
Für gewöhnlich waren
Drehmelder verfügbar,
in denen sich, um ein reduziertes Ausmaß in radialer Richtung zu erreichen,
ein Anschlusspin des Drehmelders und ein Anschlusskabel entlang
einer Rotationsachse erstrecken. Allerdings wird das Anschlusskabel
in einem solchen Drehmelder entlang einer Umfangsrichtung und dann
in axialer Richtung des Stators geleitet. Deshalb wird, bei Ausübung einer äußeren Kraft
in der Richtung entlang des Umfangs auf das Anschlusskabel, die
Kraft auf einen Bereich übertragen,
der das Anschlusskabel und den Drehmelder verbindet.
-
Hinsichtlich
Mittel um das Anschlusskabel und den Drehmelder zu verbinden, war
eine Verfahren verfügbar,
in dem eine separate Komponente zwischen beiden angeordnet war.
Allerdings wird dieses Verfahren die Produktionskosten erhöhen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Ein
Drehmelder und ein bürstenloser
Motor gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst jeweils einen Anschlussabschnitt,
mit welchem ein Anschlusskabel verbunden ist, sowie ein Führungsabschnitt,
der das Anschlusskabel in axialer Richtung führt. Das mit dem Verbindungsabschnitt
verbundene Anschlusskabel wird von dem Führungsabschnitt gehalten und in
axialer Richtung geführt.
Durch eine solche Konfiguration wird es möglich, den Drehmelder so zu
entwerfen, dass er verringerte Dimensionen in radialer Richtung
aufweist und eine sichere Verbindung mit dem Anschlusskabel bereitstellt.
-
Weitere
Merkmale, Elemente, Schritte, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden mittels der folgenden detaillierten Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung offensichtlich, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine Schnittansicht eines bürstenlosen
Motors gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist eine Draufsicht eines Drehmelders gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
3 ist eine Schnittansicht des Drehmelderstators
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
4 ist eine perspektivische Darstellung
einer oberen Seite eines Isolators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
5 ist eine perspektivische Darstellung
einer unteren Seite des Isolators gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
6 ist eine Draufsicht des bürstenlosen Motors
und des Drehmelders gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
7 ist eine Schnittansicht des Drehmelders
worin ein Verbindungszustand des Anschlusskabels gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
-
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den
Verbindungszustand des Anschlusskabels gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
9 ist eine Draufsicht einer Führungsnut gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Im
Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben unter Bezug auf die 1 bis 9. Es wird angemerkt, dass in der Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, hierin Worte wie obere, untere, links,
rechts, nach oben, nach unten, oben und unten zur Beschreibung von
räumlichen
Beziehungen entsprechender Teile und Richtungen lediglich örtliche
Beziehungen und Richtungen in den Zeichnungen kennzeichnen. Solche
Wörter
kennzeichnen keine örtlichen
Beziehungen und Richtungen des einzelnen Elements, das im eigentlichen
Gerät eingebaut
ist. Darüber
hinaus ist zu bemerken, dass die Bezugszeichen, Figur-Nummern und
zusätzliche
Erklärungen,
die im Folgenden gegeben werden, nur dazu dienen, dem Leser das
Auffinden der entsprechenden Komponenten in der Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
zu vereinfachen um das Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Es sei darauf hingewiesen, dass
diese Ausdrücke
und Begriffe in keiner Weise den Umfang der vorliegenden Erfindung
beschränken. 1 zeigt eine Schnittansicht eines bürstenlosen
Motors 10 der einen Drehmelder 20 gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst.
-
Der
bürstenlose
Motor 10 umfasst vorzugsweise ein Gehäuse 11, das im Wesentlichen
eine zylindrische Form hat, ein geschlossenes Ende aufweist und
konzentrisch mit der zentralen Achse J1 ausgerichtet ist. Vorzugsweise
umfasst das Gehäuse 11 im
Inneren einen Stator 12 und einen Rotormagneten 13.
Ein oberer Abschnitt des Gehäuses 11 ist offen
und hat eine Halterung 15 darin angebracht. Die Halterung 15 und
das Gehäuse 11 umfassen
vorzugsweise jeweils ein Kugellager 16 als Lagerabschnitt
davon. Das Kugellager 16 trägt drehbar einen Schaft 17.
Ferner wird ein Drehmelder 20 durch die Halterung 15 gehalten.
-
Der
Stator 12 ist an einer inneren Oberfläche des Gehäuses 11 angeordnet.
Der Stator 12 umfasst vorzugsweise einen hinteren Kernabschnitt 12a von im
Wesentlichen ringförmiger
Gestalt und eine Vielzahl von Zähnen 12b,
von denen sich jeder entlang einer radialen Richtung nach innen,
ausgehend von dem hinteren Kernabschnitt 12a erstreckt.
Der Rotormagnet 13 ist an einer äußeren Umfangsfläche eines Jochs 18 angeordnet,
welches an dem Schaft 17 angeordnet ist. Darüber hinaus
rotiert der Rotormagnet 13 gleichförmig mit dem Schaft 17 um
die zentrale Achse J1.
-
An
dem Schaft 17 ist vorzugsweise ein Drehmelderrotor 21 des
Drehmelders 20 festgelegt, der als Positionserkennungsmechanismus
wirkt. Ferner ist ein Drehmelderstator 22 an der Halterung 15 angebracht,
radial gegenüberliegend
zu dem Drehmelderrotor 21.
-
In
solch einer Konfiguration detektiert der Drehmelder 20 eine
Drehposition des Rotormagneten 13. Ein Steuerungsgerät (nicht
gezeigt) versorgt eine vorher festgelegte Spule, die um den Zahn 12b, im
Stator 12 angeordnet, gebildet ist, abhängig von der Drehposition des
Rotormagneten 13, mit Elektrizität, dergestalt, dass sich der
magnetische Pol eines jeden Zahns 12b ändert, was den Rotormagnet 13 in Rotation
versetzt. Aufgrund einer solchen Konfiguration erzeugt der bürstenlose
Motor 10 eine rotierende Antriebskraft.
-
2 ist eine Draufsicht auf den Drehmelder 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform (d.h. der Drehmelder 20 wie in 1 gezeigt, ist in 2 von
oben zu sehen).
-
3 zeigt eine Schnittansicht des Drehmelderstators 22 gemäß der vorliegenden,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
in 2 gezeigt, umfasst der Drehmelderstator 22 vorzugsweise
einen hinteren Kern 30 von im Wesentlichen ringförmiger Gestalt
und einer Vielzahl von Zähnen 31,
die von dem hinteren Kern 30 nach innen angeordnet sind.
Jeder Zahn 31 ist dem Drehmelderrotor 21 gegenüberliegend
angeordnet, radial nach innen zum Drehmelderstator 22 angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, hat der Drehmelderrotor 21 eine
im Wesentlichen runde/kreisförmige Form,
und weist außerdem
eine Vielzahl (in der vorliegenden bevorzugten Ausführungform
4) vorspringende Abschnitte 21a auf. Daher bildet sich
eine Lücke
zwischen dem Drehmelderrotor 21 und dem Zahn 31 aus,
wenn der Drehmelderrotor 21 und der Schaft 17 in
gleichförmiger
Weise rotieren.
-
Wie
in 3 gezeigt, sind ein Isolator 32 und ein
Isolator 35, beide aus Harzmaterial gefertigt, sandwichartig
um den hinteren Kern 30 in der axialen Richtung angeordnet.
Wie in 4 zu sehen, umfasst der Isolator 32 vorzugsweise
an einer oberen Seite des hinteren Kerns 30 einen ringförmigen Abschnitt 32a und
einen Anschlussabschnitt 32b, der sich von einem äußeren Umfang
des ringförmigen Abschnitts 32a in
die radial außen
liegende Richtung erstreckt. Darüber
hinaus ist der Isolator 35, wie in 5 zu
sehen, ein ringförmiges
Element, das so angeordnet ist, dass es in radialer Richtung dem
ringförmigen
Abschnitt 32a gegenüber
liegt, vermittels des hinteren Kern 30. Das heißt, der
ringförmige
Abschnitt des Drehmelderstators 22 wird von dem ringförmigen Abschnitt 32a und
dem Isolator 35, die den hinteren Kern 30 sandwichartig
umgreifen, gebildet.
-
Der
Anschlussabschnitt 32b umfasst vorzugsweise ein leitfähiges Anschlusselement.
Wie in 3 gezeigt ist das Anschlusselement
von im wesentlichen L-Form, wenn man es aus einer seitlichen Blickrichtung
betrachtet, wobei ein Abschnitt davon in die radial außen gelegene
Richtung weiter hervorsteht als der Anschlussabschnitt 32b.
Das Anschlusselement umfasst vorzugsweise einen Anschlusskabel-Verbindungsabschnitt 33,
mit dem ein Anschlusskabel 51 verbunden wird (wie weiter
oben beschrieben). Das Anschlusskabel 51 ist darüber hinaus
mit dem Steuerungsgerät
(nicht gezeigt) verbunden. Wie in 2 und 3 zu sehen, erstreckt sich ein Ende des Anschlusselements
weiter nach oben als eine obere Fläche des Anschlussabschnitts 32b,
um einen Drahtverbindungsabschnitt 34 auszubilden.
-
Wie
in 2 gezeigt umfasst der Anschlussabschnitt 32b vorzugsweise
eine Vielzahl (in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform
6) von Drahtverbindungsabschnitten 34, die linear angeordnet
sind. Der ringförmige
Abschnitt 32a umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Brückenpins 37,
die mit gleichmäßigem Abstand
zueinander angeordnet sind.
-
Wie
in 2 gezeigt ist ein Draht 38 um
den Drehmelderstator 22 gewickelt. Ein Ende des Drahts 38 ist
um den Drahtverbindungsabschnitt 34 gewickelt und das andere
Ende ist um den entsprechenden Zahn 31 gewickelt, wodurch
eine Spule 39 gebildet wird. Zu beachten ist, dass der
Draht 38 zwischen dem Drahtverbindungsabschnitt 34 und
dem Zahn 31 locker sitzt. Der um den Zahn 31 gewickelte
Draht 38, wird um einen weiteren Zahn 31 gewickelt,
mittels des Brückenpins 37.
Der Draht 38 wird mit dem Drahtverbindungsabschnitt 34 verbunden,
nachdem er zuvor um eine vorher festgelegte Anzahl von Zähnen 31 gewickelt
worden ist.
-
Ferner
ist zu beachten, dass der Draht 38 zwischen dem Drahtverbindungsabschnitt 34 und dem
Zahn 31 lose/locker ist.
-
Einer
der drei Drähte 38 ist
ein Erregerwicklungsdraht, durch den Strom zur Verfügung gestellt werden
kann, um den Zahn 31 mit Energie zu versorgen. Die anderen
beiden Drähte 38 sind
Ausgabedrähte
für eine
Ausgabespannung. Der Drehmelder 20 ist ein Drehmelder mit
variablem magnetischem Widerstand (variable Reluktanz, VR) dem eine
Eingabespannung (z.B. ein sinusförmiges
Signal) zugeführt
wird über
die Erregerwicklung; und die Ausgabespannung wird über den
Ausgabewicklungsdraht erhalten, unter Verwendung einer Veränderung
des Abstands zwischen dem Drehmelderrotor 21 und dem Zahn 31 und
verursacht durch die Drehbewegung des Drehmelderrotors 21,
um die Drehposition des Rotormagneten 13 zu detektieren.
-
Nun
wird eine Verbindungsstruktur zwischen dem Anschlusselement und
einem Anschlusskabel gemäß der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 zeigt
eine Draufsicht des bürstenlosen
Motors 10 gemäß der vorliegenden,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Zu beachten ist, dass ein Abschnitt
der Halterung bzw. der Träger 15 in
durchsichtiger Weise gezeigt ist.
-
Wie
aus 6 ersichtlich, ist die Vielzahl
von Anschlusskabeln bzw. Anschlussdrähten 51 mit dem Anschlussabschnitt 32b verbunden.
Ein Abschirmelement, das aus Harzmaterial gebildet ist, bedeckt
die Vielzahl von Anschlussdrähten 51,
so dass sich ein Kabel 50 ausbildet, das mit dem Steuergerät (nicht gezeigt)
verbunden ist. Der Drehmelder 20 ist über Anschlussdrähte 51 mit
dem Steuergerät
elektrisch verbunden.
-
7 zeigt eine Schnittdarstellung des Drehmelders 20 und
der Halterung 15. Wie in 7 zu
sehen, umfasst ein Entnahmeabschnitt 19, welcher zwischen
einem oberen Ende des Gehäuses 11 und
einem unteren Ende der Halterung 15 angeordnet ist, vorzugsweise
einen Dichtungsabschnitt 19a, der aus elastischem Material
ausgeführt
ist, mittels welchem die Anschlussdrähte von dem Steuergerät (nicht
gezeigt) ins Innere des Motors 10 geführt werden. Genau genommen
umfasst der Dichtungsabschnitt 19a vorzugsweise eine Einführöffnung 19b, durch
die der Anschlussdraht 51 geführt wird, und der innere Teil
des bürstenlosen
Motors 10 abgedichtet wird.
-
Darüber hinaus
ist, wie in 7 zu erkennen, ein vorstehender
Abschnitt 151 an der unteren Oberfläche der Halterung 15 angeordnet,
um den Dichtungsabschnitt 19a an der Halterung 15 festzulegen.
-
8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts
aus 7. Insbesondere zeigt 8 den Verbindungsabschnitt zwischen Anschlusskabelverbindungsabschnitt 33 und
den Anschlussdrähten 51. Wie
in 8 gezeigt wird der Anschlussdraht 51,
der in den inneren Abschnitt des bürstenlosen Motors 10 über die
Einführöffnung 19b geführt wird,
nach oben gebogen, bis nahe an einen oberen Abschnitt des Anschlussabschnitts 32b.
An dieser Stelle wird ein Abschnitt des Anschlussdrahtes 51 in
einem konkav gebogenen Abschnitt 152 aufgenommen, welcher
an der Halterung 15 angeordnet ist. Dann wird der Anschlussdraht 51 nach
unten gebogen nahe des oberen Abschnitts des Anschlussabschnitts 32b und
zu einer Führungsrille
bzw. Führungsnut 321 geführt, die
an einem radialen Endabschnitt des Anschlussabschnitts 32b angeordnet
ist.
-
Wie
in 2 gezeigt umfasst der radiale Endabschnitt
des Anschlussabschnitts 32b vorzugsweise eine Vielzahl
(in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform 6) von Führungsrillen 321,
die zu einer Position eines jeden Anschlusselements gehören. Die
Führungsrille 321,
in welche der Anschlussdraht 51 gezwängt wird, ist eine Rille, die
sich in einer Richtung erstreckt, die im Wesentlichen parallel zur axialen
Richtung des Drehmelderstators 22 verläuft. Mittels einer solchen
Konfiguration wird der Anschlussdraht 51 durch die Führungsrille 321 eingeklemmt
bzw. gehalten.
-
Wie
in 9 gezeigt, hat die Führungsrille 321 eine
im Wesentlichen rechteckige Form mit abgerundeten Ecken. Darüber hinaus
verjüngt
sich eine Breite der Rille zu einem Öffnungsabschnitt 321a hin, welcher
an dem radialen Endabschnitt des Anschlussabschnitts 32b angeordnet
ist. Das heißt,
der Anschlussabschnitt 32b umfasst an einem Abschnitt nahe
des Öffnungsabschnitt 321a einen
vorstehenden Abschnitt 322, der zum Öffnungsabschnitt 321a hin
vorsteht. Eine Breite L des Öffnungsabschnitts 321a ist
im Wesentlichen gleich oder kleiner als ein Durchmesser des Anschlussdrahts 51.
Gemäß 9 ist die Breite L geringfügig kleiner
als der Durchmesser des Anschlussdrahts 51. Durch eine solche
Konfiguration ist kein Klebstoff notwendig, beim Einklemmen des
Anschlussdrahts 51 in der Führungsrille 321 um
den Anschlussdraht darin zu sichern. Ferner wird, wenn eine externe
Kraft auf den An schlussdraht 51 in der radialen Richtung
und/oder in der Umfangsrichtung ausgeübt wird, nicht direkt auf den
Verbindungsabschnitt 33 zwischen dem Anschlussdraht 51 und
dem Anschlusskabelverbindungsabschnitt 33 übertragen.
-
Wie
in 8 gezeigt, erstreckt sich der Anschlussdraht 51 in
eine Richtung nach unten, nachdem der Anschlussdraht 51 zur
Führungsrille 321 geführt wurde,
ausgehend von dem oberen Abschnitt des Anschlussabschnitts 32b.
Das heißt
der Anschlussdraht 51 wird mit dem Anschlusskabelverbindungsabschnitt 33 verbunden,
mittels der Führungsrille 321.
Wie in 2 und 9 zu
sehen, umfasst der Anschlusskabelverbindungsabschnitt 33,
vorzugsweise in einem Endabschnitt davon, eine Anschlussöffnung 33a.
Der Anschlussdraht 51 wird an den Anschlusskabelverbindungsabschnitt 33 gelötet oder dergleichen,
mittels der Anschlussöffnung 33a.
-
Wie
oben beschrieben, umfasst das Anschlusselement vorzugsweise den
Drahtverbindungsabschnitt 34, mit dem der Draht 38 verbunden ist.
Dadurch sind das Steuergerät
(nicht gezeigt) und die Spule 39 elektrisch verbunden.
-
Wie
oben beschrieben, umfasst der Anschlussabschnitt 32b vorzugsweise
die Führungsrille 321,
die sich in der axialen Richtung erstreckt und den Anschlussdraht 51 führt. Die
Breite L des Öffnungsabschnitts 321a ist
gleich oder kleiner als der Durchmesser des Anschlussdrahts 51,
und daher wir der Anschlussdraht 51 in die Führungsrille 321 gezwungen
und von dieser gehalten. Der Anschlussdraht 51 ist verbunden
mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 33, der sich im unteren
Endabschnitt der Führungsrille 321 befindet.
Mittels einer solchen Konfiguration wird eine externe Kraft, die
auf den Anschlussdraht 51 ausgeübt wird, nicht direkt im Verbindungsabschnitt
zwischen dem Anschlussdraht und dem Anschlusskabelverbindungsabschnitt 33 übertragen,
was das Risiko, die Verbindung zu beschädigen, minimiert. Da ferner
der Verbindungsdraht 51 in der axialen Richtung geführt wird,
reduziert sich die radiale Ausdehnung des Drehmelders 20,
was verringerte Ausmaße
für den
bürstenlosen
Motor 10 gemäß der vorliegenden,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erlaubt. Das bedeutet der Drehmelder 20 gemäß der vorliegenden,
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und der bürstenlose Motor 10,
der einen solchen Drehmelder aufweist, ist geeignet zur Verwendung
in einer hydraulisch betrieben und/oder elektrisch betriebenen Servolenkung,
wie sie etwa in einem Auto oder dergleichen verwendet wird.
-
Wenngleich
sich die vorliegende Beschreibung auf bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschränkt hat, so ist es für den Fachmann
offensichtlich, dass Variationen und Veränderungen an dieser Erfindung
möglich
sind, ohne vom Charakter und dem Umfang im Geiste der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
ist daher ausschließlich durch
die folgenden Ansprüche
bestimmt.