DE102008020548A1

DE102008020548A1 - Encoderanordnung für eine vereinfachte Montage auf einer Welle

Info

Publication number: DE102008020548A1
Application number: DE200810020548
Authority: DE
Inventors: Christian Burgdorf; Klaus Rink
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-10-29

Abstract

Encoderanordnung (1) zur vereinfachten Montage auf einer Welle (5, 7), umfassend zumindest einen Encoder (4, 10) mit wenigstens einer Endcoderspur, wobei die Encoderanordnung (1) zumindest eine Montageeinrichtung (8, 12, 13) aufweist, welche so ausgebildet ist, dass sie eine Montage der Encoderanordnung (1) im Bereich zwischen den Wellenenden ermöglicht, so dass die Encoderanordnung (1) die Welle (5, 7) zumindest teilweise umgreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Encoderanordnung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie deren Verwendung in einer Winkelsensoranordnung.
Es sind unterschiedliche Encoderanordnungen zur Montage auf Wellen bekannt, welche zur inkrementellen oder absoluten Messung des Drehwinkels, der Winkelgeschwindigkeit oder der Winkelbeschleunigung von mechanischen Wellen dienen.
Druckschrift EP 1 245 474 A2 offenbart einen ringförmigen Encoder mit einer Zentriereinrichtung, welche eine auf eine Welle aufsteckbare Hülse umfasst, die an ihrer inneren Mantelfläche Zungenelemente aufweist.
In Druckschrift EP 1 895 277 A1 wird ein Encoder vorgeschlagen, welcher einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der mit einem Gehäuse verbundene Stator mittels eines Federrings ausgerichtet wird.
Druckschrift EP 0 557 564 A1 schlägt eine Winkelmesseinrichtung vor, die eine Montagevorrichtung aufweist, welche auf einer an einer Welle befestigten Nabe, an der eine Encoderscheibe zentrisch angebracht ist, montiert wird, wodurch die Encoderscheibe relativ zu einer Abtasteinrichtung justiert werden kann.
Die oben beschriebenen Encoderanordnungen zur Montage auf einer Welle müssen jeweils auf die Welle aufgesteckt werden, also bei der Montage oder einem Austausch der Sensoranordnung über ein Wellenende geführt werden. Dies ist insofern nachteilig, da die Welle sich dabei nicht in einem eingebauten Zustand befinden kann und somit die Montage der Encoderanordnung vor Einbau der Welle durchgeführt werden muss oder die Welle zusätzlich aus- und eingebaut werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Encoderanordnung vorzuschlagen, welche obige Nachteile zumindest teilweise vermeidet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Encoderanordnung gemäß Anspruch 1.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine Encoderanordnung vorzuschlagen, die eine Montageeinrichtung aufweist, welche so ausgebildet ist, dass die Encoderanordnung im Zuge einer Montage auf einer Welle nicht über ein Wellenende geführt werden muss.
Die Encoderanordnung umgreift vorzugsweise den Außenmantel der Welle. Insbesondere umgreift der Encoder die Welle.
Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung im Verbund mit anderen Bauteilen und/oder Segmenten der Encoderanordnung die Welle umgreift.
Die Montageeinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie im Zuge der Montage die Welle zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umgreift, ohne dass die Montageeinrichtung dabei über ein Wellenende geführt werden muss.
Der Encoder ist vorzugsweise im Wesentlichen ringförmig und/oder scheibenförmig und/oder hohlzylinderförmig ausgebildet. Insbesondere umfasst der Encoder eine Hülse oder eine andere Vorrichtung, zur indirekten Befestigung auf der Welle.
Der Encoder umfasst zweckmäßigerweise zwei oder mehr Teilsegmente, welche zusammenfügbar ausgebildet sind und zusammengefügt im Wesentlichen einen geschlossenen Ring bilden und/oder zusammengefügt gemeinsam wenigstens eine ringförmige, insbesondere kreisförmige, Encoderspur aufweisen.
Die Encoderanordnung umfasst vorzugsweise eine Wellenaufnahmeeinrichtung, welche insbesondere als Bohrung ausgebildet ist, besonders bevorzugt als Bohrung zumindest durch den Encoder. Die Wellenaufnahmeeinrichtung weist ganz besonders bevorzugt eine Zentriereinrichtung auf.
Die mindestens eine Encoderspur ist vorzugsweise magnetisch, insbesondere mit alternierender Magnetisierungsrichtung oder als Zahnrad, und/oder optisch ausgebildet. Die Encoderspur ist dabei besonders bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine eindeutige Codierung innerhalb einer 360°-Drehung der Welle ermöglicht.
Der Encoder weist vorzugsweise zumindest eine magnetische und/oder eine optische Encoderspur auf.
Es ist bevorzugt, dass die Montageeinrichtung zumindest ein klappbares und/oder schwenkbares und/oder biegsames und/oder separates Segment der Encoderanordnung umfasst. Dabei ist dieses Segment insbesondere als Teilsegment des Encoders und/oder als Gehäusesegment der Encoderanordnung ausgebildet. Dieses Segment ist besonders bevorzugt an einer Seite an einem Scharnier aufgehängt und weist ganz besonders bevorzugt an der anderen Seite einen Schließmechanismus auf.
Die Montageeinrichtung ist zweckmäßigerweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig verschließbar und/oder fügbar ausgebildet.
Die Encoderanordnung weist bevorzugt zwei Zahnräder auf, welche jeweils als Encoder ausgebildet sind oder an welchen jeweils zumindest ein Encoder befestigt ist, wobei diese beiden Zahnräder zumindest teilweise ineinandergreifen und wobei zumindest einer der Encoder direkt oder indirekt mit der Welle verbunden ist und/oder sich mit dieser dreht. Alternativ vorzugsweise weist die Encoderanordnung zwei miteinander mechanisch gekoppelte Encoder auf. Wenigstens einer der Encoder weist dabei insbesondere eine oder mehrere Encoderspuren auf, welche eine eindeutige Codierung innerhalb einer 360°-Drehung der Welle ermöglicht/ermöglichen. Besonders bevorzugt sind die wenigstens zwei Encoder so ausgebildet, dass sie gemeinsam rotatorische Auslenkungen der Welle in einem Winkelbereich von mehr als 360° eindeutig codieren können. Die Encoderanordnung weist dabei ganz besonders bevorzugt eine mechanische Spanneinrichtung auf, welche beispielsweise eine Feder umfasst, mittels welcher die mindestens zwei Zahnräder ausgerichtet werden können, zweckmäßigerweise relativ zueinander und/oder relativ zu der Welle. Durch die beiden Zahnräder bzw. die beiden miteinander mechanisch gekoppelten Encoder kann die rotatorische Auslenkung der Welle jederzeit, auch insbesondere bei abgeschalteter Energieversorgung einer zugeordneten Sensoranordnung, korrekt codiert werden. Hierdurch lässt sich relativ leicht eine „true-power-on”-Funktionalität realisieren.
Es ist bevorzugt, dass die Encoderanordnung einen mehrteiligen Encoder, insbesondere bestehend aus zwei oder mehr Ringsegmenten, umfasst, welcher einen geschlossenen Ring bilden kann und dabei wenigstens ein bewegliches und/oder fügbares Segment als Montageeinrichtung aufweist, durch welches diese Ringform geöffnet und/oder geschlossen werden kann. Der Encoder ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass er in geöffneter Form die Welle mittels dieser Öffnung umgreifen kann bzw. auf die Welle aufgebracht werden kann und anschließend, mittels des wenigstens einen beweglichen und/oder fügbaren Segments und einer form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung dieses Segments mit einem anderen Encodersegment, geschlossen wird.
Es ist zweckmäßig, dass die Encoderanordnung ein Gehäuse umfasst, welches ein klappbares und/oder schwenkbares und/oder einfüg-/einsetzbares Segment als Montageeinrichtung aufweist, wobei die Encoderanordnung zumindest einen Encoder umfasst, welcher mit einem Zahnrad verbunden ist oder der selbst als Zahnrad ausgebildet ist. Dieses Zahnrad ist dabei so ausgebildet und angeordnet, dass es nach einer Montage der Encoderanordnung auf einer Welle, auf welcher schon ein bereits montiertes Zahnrad befestigt ist, welches als Encoder ausgebildet ist oder mit einem Encoder verbunden ist, mit diesem bereits montierten Zahnrad zumindest teilweise gekoppelt ist.
Die Encoderanordnung weist bevorzugt zumindest ein Sensorelement auf, welches dem Encoder zugeordnet ist. Insbesondere weist die Encoderanordnung zwei Encoder und zwei, jeweils einem der Encoder zugeordnete, Sensorelemente auf. Diese Sensorelemente sind besonders bevorzugt auf einer Platine angeordnet, welche ganz besonders bevorzugt eine elektronische Auswerteschaltung aufweist. Die Encoderanordnung ist somit zweckmäßigerweise entsprechend zu einer Sensoranordnung ergänzt.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Verwendung der Encoderanordnung in einer Winkelsensoranordnung, insbesondere als Lenkwinkelsensoranordnung in einem Kraftfahrzeug.
Die erfindungsgemäße Encoderanordnung ist vorzugsweise zur Verwendung in der Kraftfahrzeugtechnik oder Automatisierungstechnik vorgesehen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen an Hand von Figuren.
Es zeigen in schematischer Darstellung
1 ein beispielhaftes Lenkungssystem eines Kraftfahrzeugs,
2 zwei beispielhafte Encoderanordnungen, und
3 ein Ausführungsbeispiel einer Encoderanordnung, welches zwei miteinander gekoppelte Zahnräder aufweist.
In 1 ist ein beispielhaftes Lenkungssystem eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Herkömmliche Lenkwinkelsensoranordnungen, umfassend eine Encoderanordnung, sind direkt am Lenkrad 2 im Bereich A bzw. im sogenannten Lenkstockschaltermodul angeordnet. Die Encoderanordnungen sind also herkömmlicherweise entweder an einem Wellenende montiert oder werden im Zuge der Montage auf die Lenkwelle 5 aufgeschoben. In einem Servicefall muss Lenkrad 2 bzw. das Lenkstockschaltermodul demontiert werden. Aus verschiedenen Gründen ist es wünschenswert die Encoderanordnung der Lenkwinkelsensoranordnung im Armaturenbrettbereich B oder im Bereich C in der Nähe des Lenkgetriebes 6 anzuordnen.
2a) zeigt eine beispielhafte Encoderanordnung 1, die einen ringförmigen ersten Encoder 4 mit zwei Encodersegmenten 8 und 9 umfasst. Encodersegment 8 ist dabei beispielgemäß als Montageeinrichtung ausgebildet. Encoder 4 kann seit lich, ohne über ein Wellenende der Welle 7 geführt zu werden, umgreifend auf Welle 7 angeordnet werden. Zusätzlich weist Encoderanordnung 1 einen zweiten Encoder 10 und eine Platine 11 auf, wobei zweiter Encoder 10 so montiert wird, dass die Encoder 4, 10 miteinander gekoppelt sind. Bezüglich der Montage wird beispielgemäß in einem ersten Schritt erster Encoder 4 mit den Encodersegmenten 8 und 9 um Welle 7 angeordnet bzw. montiert. Danach bzw. dabei werden die Encodersegmente 8 und 9 miteinander verbunden. Anschließend wird Platine 11 mit zweitem Encoder 10 und mit zwei, jeweils einem der beiden Encodern zugeordneten, nicht dargestellten Sensorelementen, seitlich an Encoder 4 so herangeführt, so dass Encoder 4 und Encoder 10 miteinander in Kopplung treten und in Kopplung bleiben. Platine 11 wird anschließend seitlich von Welle 7 fixiert.
In 2b) ist eine beispielhafte Encoderanordnung 1 mit Encoder 4 und Welle 7 dargestellt. Dabei weist Encoder 4 ein klappbares Segment 12 als Montageeinrichtung auf, mittels der Encoder 4 die Welle 7 umfassen und auf dieser von der Seite aus montiert werden kann.
Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Encoderanordnung 1 umfasst ein bereits auf der Welle 7 vormontiertes Zahnrad 15. Zahnrad 15 weist dabei einen ersten Encoder auf. Zusätzlich umfasst Encoderanordnung 1 ein Gehäuse mit zwei Segmenten 13 und 14, wobei Gehäusesegment 13 klappbar als Montageeinrichtung ausgebildet ist. Encoderanordnung 1 weist zusätzlich ein zweites Zahnrad 16 auf, welchem ein zweiter Encoder zugeordnet ist und welches mit Zahnrad 15 ineinan dergreift bzw. gekoppelt ist. Zahnräder 15 und 16 können mittels einer Spanneinrichtung 17, welche beispielgemäß als Feder ausgebildet ist und auf Zahnrad 16 einwirkt, gegeneinander und gegenüber Welle 7 ausgerichtet werden. Hierdurch kann auch etwaiges mechanisches Spiel minimiert werden. Zusätzlich weist Encoderanordnung 1 eine Platine 11 auf, welche zwei nicht dargestellte Sensorelemente umfasst, von denen jeweils eines einem der Encoder zugeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1245474 A2 [0003]
- EP 1895277 A1 [0004]
- EP 0557564 A1 [0005]

Claims

Encoderanordnung (1) zur vereinfachten Montage auf einer Welle (5, 7), umfassend zumindest einen Encoder (4, 10) mit wenigstens einer Encoderspur, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderanordnung (1) zumindest eine Montageeinrichtung (8, 12, 13) aufweist, welche so ausgebildet ist, dass sie eine Montage der Encoderanordnung (1) im Bereich zwischen den Wellenenden ermöglicht, so dass die Encoderanordnung (1) die Welle (5, 7) zumindest teilweise umgreift.
Encoderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder (4, 10) im Wesentlichen ringförmig und/oder als hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
Encoderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Encoderspur magnetisch und/oder optisch ausgebildet ist.
Encoderanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinrichtung (8, 12, 13) zumindest ein klappbares und/oder schwenkbares und/oder biegsames und/oder separates Segment (8, 9, 12, 13) der Encoderanordnung umfasst.
Encoderanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Segment ein Teilsegment (8, 9, 12) des Encoders (4, 10) ist und/oder dieses Segment als Gehäusesegment (13) der Encoderanordnung (1) ausgebildet ist.
Encoderanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinrichtung (8, 12, 13) formschlüssig und/oder stoffschlüssig verschließbar und/oder fügbar ausgebildet ist.
Encoderanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens zwei Zahnräder (15, 16) aufweist, welche jeweils als Encoder ausgebildet sind oder an welchen jeweils zumindest ein Encoder befestigt ist, wobei diese beiden Zahnräder zumindest teilweise ineinander greifen und wobei zumindest einer der Encoder direkt oder indirekt mit der Welle (5, 7) verbunden ist und/oder sich mit dieser dreht.
Encoderanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Encoder (4, 10) eine oder mehrere Encoderspuren aufweist, die eine eindeutige Codierung innerhalb einer 360°-Drehung der Welle ermöglicht/ermöglichen.
Encoderanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Encoder (4, 10) so ausgebildet sind, dass sie gemeinsam rotatorische Auslenkungen der Welle (5, 7) in einem Winkelbereich von mehr als 360° eindeutig codieren können.
Encoderanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Spanneinrichtung (17) aufweist, mittels welcher die mindestens zwei Zahnräder (15, 16) ausgerichtet werden können.
Verwendung der Encoderanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Winkelsensoranordnung, insbesondere als Lenkwinkelsensoranordnung in einem Kraftfahrzeug.