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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgebersystem, das einen Drehgeber und ein Schutzgehäuse aufweist. Der Drehgeber ist mit einer Drehmomentstütze gegen Verdrehungen gegenüber dem Schutzgehäuse gesichert. Das Drehgebersystem weist einen Drehgeber und ein Schutzgehäuse auf, wobei der Drehgeber aufweist: eine Sensoreinheit, und einen Geberkörper; wobei das Schutzgehäuse mit einer externen Vorrichtung verbindbar ist und zumindest zur umschließenden Aufnahme des Geberkörpers in seinem Inneren ausgebildet ist; wobei im Geberkörper oder im Schutzgehäuse eine Ausnehmung vorgesehen ist; wobei das Schutzgehäuse oder der Drehgeber eine Drehmoment-Abstützeinrichtung aufweist, die drehfest mit dem Schutzgehäuse oder dem Geberkörper verbunden ist; wobei die Abstützeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie sich im eingebauten Zustand des Systems in die Ausnehmung erstreckt; und wobei die Ausnehmung so angeordnet und dimensioniert ist, dass das Schutzgehäuse nach einem mechanischen Verbinden des Drehgebers mit einer Messwelle der externen Vorrichtung von außen über die Abstützeinrichtung gestülpt werden kann, so dass die Abstützeinrichtung während eines Drehens der Messwelle derart an einen Rand der Ausnehmung anstößt, dass sich der Geberkörper nicht mit der sich drehenden Messwelle mitdreht.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum Montieren des erfindungsgemäßen Drehgebersystems an einer Welle einer externen Vorrichtung, wie zum Beispiel einer Motorwelle eines Motors, offenbart.
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Drehgeber werden zur Bestimmung einer absoluten Winkelposition zwischen 0° und 360° (Singleturn) und/oder einer Anzahl vollständiger Umdrehungen (Multiturn) eines sich drehenden Gegenstands, wie zum Beispiel einer Motor- oder Getriebewelle, eingesetzt. Dabei werden herkömmliche Drehgeber häufig so montiert, dass die zu vermessende Welle das tragende System für den Drehgeber selbst ist. Der Drehgeber kann zum Beispiel an einer Motorwelle eines Motors montiert sein. Der Drehgeber ist dann zum Beispiel mit einer Hohlwelle, Sacklochhohlwelle, Kegelwelle oder einer Steckwelle mit Klemmring bzw. Zentralbefestigung ausgestattet, um nur einige Befestigungsarten zu nennen. Allen Befestigungsarten ist gemein, dass die Welle des Drehgebers (Rotor) mit der Motorwelle form- und/oder kraftschlüssig und ohne Spiel in Drehrichtung, d. h. spielfrei, verbunden ist. Ein Flansch bzw. Gehäuse (Stator) des Drehgebers wird über toleranzausgleichende Elemente, Statorkupplungen, Drehmomentstützen oder Ähnlichem axial und radial beweglich, in einer Drehrichtung aber möglichst starr mit dem Motorengehäuse bzw. seinen Anbauteilen verbunden und gegen Mitdrehen gesichert.
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Weiterhin werden so (nachträglich) angebaute Drehgeber gegen Beschädigungen (z. B. mechanische Stöße, Feuchtigkeit, etc.) von außen geschützt, indem sie entweder unter einem ohnehin vorhandenes Gehäuse der externen Vorrichtung verbaut werden oder indem eine zusätzliche Schutzhaube vorgesehen wird, die am Gehäuse der externen Vorrichtung befestigt wird und die den Drehgeber aufnimmt. Der Einbau unter einem bereits existierendes Gehäuse der externen Vorrichtung ist besonders dann aufwändig, wenn zwischen dem Drehgeber und einer inneren Abschlusswand der Vorrichtung (z. B. Motorschild) ein Flügelrad vorgesehen ist. In diesem Fall muss der Drehgeberkörper von innen an dem Gehäuse der externen Vorrichtung oder an speziell dafür vorgesehenen Bügeln montiert werden. Eine derartige Befestigungsart ist in der
DE 199 56 959 B4 gezeigt.
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Drehmomentstützen, die ein Mitdrehen des Geberkörpers gegenüber der zu vermessenden Welle verhindern, weisen in der Regel ein Rückhalteelement auf, das drehfest mit dem Drehgeber und drehfest mit der externen Vorrichtung verbunden ist. Alternativ können federnde Rückhalteelemente vorgesehen werden, die mit dem Drehgeber und der externen Vorrichtung drehfest verbunden sind, z. B. über Schraub- oder Schraubklemmverbindungen.
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Wenn ein herkömmlicher Drehgeber an eine externe Vorrichtung, zum Beispiel einen Motor, angebaut wird, sind üblicherweise die folgenden Montageschritte erforderlich: 1) Befestigen der Drehgeberwelle an der Motorwelle; 2) Montage der Drehmomentstütze oder Statorkupplung am Motorengehäuse; und gegebenenfalls 3) Montage einer Motorschutzabdeckung bzw. -lüfterhaube, wenn der Drehgeber unter dem Motorgehäuse bzw. der Lüfterhaube zu montieren ist.
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Die ersten beiden Schritte werden üblicherweise so ausgeführt, dass keine axiale Vorspannung auf Lager des Drehgebers ausgeübt wird. Dies erfordert besonders bei Montagen hinter einem Flügelrad unter der Lüfterhaube aufwändige und sorgfältige Montageschritte. Daher wurde bereits vereinzelt vorgeschlagen, den Drehgeber außerhalb der Lüfterhaube unter einer separaten Schutzhaube zu montieren und ein Drehmomentabstützelement zu benutzen, das einen axialen Toleranzausgleich in einfacher Weise ermöglicht. Dazu wird zum Beispiel ein Bolzen vorgesehen, der mit der Lüfterhaube starr verschraubt wird und der sich in axialer Richtung ins Innere der Lüfterhaube erstreckt. Dieser Bolzen wechselwirkt mit einem Hebelarm (mit oder ohne Federelement), der fest mit einem Drehgeberkörper verbunden ist. Die Kombination aus Bolzen und Hebelarm ist exemplarisch in der bereits erwähnten
DE 199 56 959 B4 offenbart. Damit der Bolzen dauerhaft, fest und unbeweglich mit der Lüfterhaube oder dem Motorgehäuse verbunden ist, sind entsprechende Verbindungsmittel vorgesehen, wie zum Beispiel Schraubverbindung, Gewindebohrung, Spreiznieten und Ähnliches.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drehgeber zur Ermittlung einer rotatorischen Bewegung vorzusehen, der mit möglichst geringem Aufwand an einer sich drehenden Welle montiert werden kann und dabei gleichzeitig vor äußeren Beeinträchtigungen geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem Drehgebersystem der eingangs erwähnten Art gelöst, wobei die Abstützeinrichtung und die Ausnehmung in Umfangsrichtung so dimensioniert sind, dass der Geberkörper oder das Schutzgehäuse mit seiner Ausnehmung problemlos über die Abstützeinrichtung stülpbar ist und im eingebauten Zustand des Systems in der Umfangsrichtung eine Spielfreiheit relativ zur Abstützeinrichtung aufweist, wobei seitlich zur Ausnehmung sich gegenüberliegende Längsschlitze vorgesehen sind, so dass sich flexible Stege bilden, die die Abstützeinrichtung in einem Presssitz zwischen sich aufnehmen.
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Der erfindungsgemäße Drehgeber besitzt also anstelle eines herkömmlichen Rückhalteelements eine vorzugsweise radial angebrachte Drehmoment-Abstützeinrichtung, die so lang ist, dass sie durch die Wandung einer umgebenden Schutzhaube (zum Beispiel Lüfterhaube) bzw. eines umgebenden Schutzbügels hindurchreicht bzw. durchtaucht. Die Schutzhaube, der Schutzbügel bzw. die Lüfterhaube ist so gestaltet, dass sie sich über den Drehgeber stülpen lässt und dass die Abstützeinrichtung dabei in einer Ausnehmung, wie zum Beispiel einem Schlitz, aufgenommen wird, um in radialer Richtung gesichert zu werden. Damit entfällt die Montage einer messwellenseitig montierten Drehmomentstütze.
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Das Schutzgehäuse schützt den Drehgeber vor äußeren Beeinträchtigungen, wie zum Beispiel mechanischen Stößen und Feuchtigkeit, um nur einige beispielhafte Beeinträchtigungen zu nennen.
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Der Drehgeber kann auf einfache Weise an der Messwelle befestigt werden, ohne dass die Drehmoment-Abstützeinrichtung dabei im Weg wäre bzw. räumlich schwer erreichbar wäre. Die Abstützeinrichtung ist fest mit dem Drehgeberkörper bzw. -gehäuse verbunden und vormontiert. Deshalb kann der Drehgeber einfach, zum Beispiel in axialer Richtung, auf die Messwelle aufgesteckt und daran befestigt werden, ohne dabei gleichzeitig eine Positionierung des Geberkörpers relativ zur Drehmomentstütze berücksichtigen zu müssen. Somit ist eine axiale Justierung des Drehgebers relativ zur Messwelle ohne Probleme möglich, so dass insbesondere keine axiale Vorspannung auf Lager des Drehgebers ausgeübt wird.
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Indem das Schutzgehäuse (Gehäuse der externen Vorrichtung oder eine zusätzliche Schutzhaube, die zur Montage an dem Gehäuse der externen Vorrichtung geeignet ist) wird beim Montieren einfach in axialer Richtung über den an der Messwelle bereits befestigten Drehgeber in axialer Richtung gestülpt. Justageschritte innerhalb des Schutzgehäuses, nachdem das Schutzgehäuse über den Drehgeber gestülpt wurde, sind nicht mehr erforderlich.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Abstützeinrichtung im Wesentlichen in radialer Richtung vom Geberkörper nach außen und die Ausnehmung ist ein axialparalleler Schlitz oder Blindschlitz in einer (Innen-)Wand eines Mantelabschnitts des Schutzgehäuses, dessen Länge auf eine Einbauhöhe des Geberkörpers relativ zur Messwelle abstimmbar ist und der in der axialen Richtung ein offenes Ende zum Einführen der Abstützeinrichtung beim Überstülpen des Schutzgehäuses aufweist.
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Da die Drehmomentabstützung durch ein radiales Anstoßen der Abstützeinrichtung an den Rand der Ausnehmung im Mantelabschnitt des Schutzgehäuses erfolgt, kann die Ausnehmung für die Abstützeinrichtung in axialer Richtung beliebig lang gewählt werden. Diese Länge vereinfacht die Montage des Drehgebers an der Messwelle. Der Monteur ist nicht gezwungen, auf eine vorbestimmte Einbauhöhe des Drehgebers relativ zur Messwelle zu achten. Über die axiale Länge der Ausnehmung in dem Schutzgehäuse können Variationen hinsichtlich der Einbauhöhe ausgeglichen werden.
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Die schlitzförmige Ausnehmung weist zumindest ein in axialer Richtung offenes Ende auf, so dass das Schutzgehäuse in der axialen Richtung über die Abstützeinrichtung gestülpt werden kann. Die schlitzförmige Ausnehmung kann aber auch an beiden Enden offen sein. Anstatt eines in radialer Richtung des Schutzgehäuses durchgehenden Schlitzes kann auch ein Blindschlitz in Form einer axialen Nut in der Innenwand, konkret im innen liegenden Mantelabschnitt, des Schutzgehäuses vorgesehen sein. Die Breite der Nut in Umfangsrichtung ist auf die Breite des Abstützelements angepasst. Im Falle eines Blindschlitzes ist die radiale Länge der Abstützeinrichtung entsprechend anzupassen, so dass im eingebauten Zustand sichergestellt ist, dass die Abstützeinrichtung in den Blindschlitz eingreift, um ein Mitdrehen des Drehgebers mit der Messwelle zu unterbinden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die Abstützeinrichtung im Wesentlichen in der axialen oder einer axialparallelen Richtung, wobei die Ausnehmung ein Loch oder ein Blindloch in einem Deckelabschnitt des Schutzgehäuses ist. Die Lage des Lochs bzw. Blindlochs in radialer Richtung ist – betrachtet aus der axialen Richtung – mit einer Projektion der Abstützeinrichtung im eingebauten Zustand des Systems in Überdeckung bringbar.
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Um den Zusammenbau zu vereinfachen, kann das Loch bzw. Blindloch in radialer Richtung eine gewisse Länge aufweisen, ähnlich wie der zuvor erwähnte axiale bzw. axialparallele Schlitz im Mantelabschnitt.
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Insbesondere ist die Abstützeinrichtung ein, vorzugsweise massiver, zylindrischer Bolzen, der fest am Geberkörper angebracht ist.
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Die feste Montage des Bolzens am Geberkörper erlaubt eine Vormontage, so dass sich die Montagearbeit beim Befestigen des Drehgebers an der Messwelle mit dem anschließenden Überstülpen des Schutzgehäuses extrem vereinfacht. Nachdem das Schutzgehäuse übergestülpt wurde, muss allein das Schutzgehäuse an der externen Vorrichtung befestigt werden. Nachträgliche Befestigungsschritte und/oder Justageschritte für das Abstützelement erübrigen sich.
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Wenn die Abstützeinrichtung als zylindrischer Bolzen ausgestaltet ist, kann die Ausnehmung in der einfachsten Ausführung als Loch bzw. Blindloch mit kreisförmigem Querschnitt ausgestaltet sein. Um auch eine axiale bzw. radiale Toleranz zu vergrößern, kann die Ausnehmung dann auch in Form eines länglichen Schlitzes bzw. Blindschlitzes ausgebildet sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ferner ein Kabelkanal vorgesehen, der eine elektrische Verbindung der Sensoreinheit mit der Außenwelt ermöglicht, wenn die Sensoreinheit und der Geberkörper in das Schutzgehäuse eingebaut sind. Der Kabelkanal realisiert insbesondere die Abstützeinrichtung.
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In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass das Schutzgehäuse zwei Ausnehmungen aufweist. Eine einzige Ausnehmung reicht aus, da die Kabelzuführung durch die Abstützeinrichtung hindurch erfolgt. Die Abstützeinrichtung dient dann sowohl zum Verhindern eines Mitdrehens des Drehgebers als auch zur Führung von (Daten- und/oder Energie-)Leitungen von außen zum Drehgeber.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn das Schutzgehäuse eine Vielzahl von weiteren Ausnehmungen in Form z. B. gitterförmig angeordneten Löchern aufweist.
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Eine gitterförmige Anordnung von Löchern im Schutzgehäuse ermöglicht – in Abhängigkeit von einer entsprechenden Gitterkonstante – den Einsatz des Schutzgehäuses mit beliebigen Drehgebern, deren Abstützeinrichtungen gegebenenfalls unterschiedlich angeordnet und dimensioniert sind. Die gitterförmige Ausgestaltung des Schutzgehäuses ermöglicht den Einsatz von unterschiedlich dimensionierten Drehgebern und Schutzgehäusen nach einem Baukastenprinzip.
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Ferner wird ein Verfahren zum Verbinden einer externen Vorrichtung, die eine drehbare Messwelle aufweist, mit einem vor äußeren Stößen geschützten Drehgebersystem offenbart, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Befestigen des Drehgebers an der Messwelle; Ausrichten der Ausnehmung und der Abstützeinrichtung in Umfangsrichtung derart, dass sich die Ausnehmung und die Abstützeinrichtung in der axialen Richtung überdecken; Überstülpen des Schutzgehäuses in axialer Richtung über die Sensoreinheit und den Geberflansch derart, dass die Drehmoment-Abstützeinrichtung in die Ausnehmung eintaucht; und Befestigen des Schutzgehäuses an der externen Vorrichtung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Drehgebers;
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2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Drehgebersystems mit dem Drehgeber der 1 und einem erfindungsgemäßen Schutzgehäuse;
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3 einen Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung A der 2 durch das System der 2;
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4 eine perspektivische Ansicht eines Drehgebersystems;
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5 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens,
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6 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Drehgebersystems gemäß der Erfindung; und
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7 eine Explosionsdarstellung des Drehgebers der 6.
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In der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung werden gleiche Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Abgewandelte Merkmale werden mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. Auf Abweichungen von bestimmten Merkmalen wird explizit hingewiesen werden.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehgebers 10, der Teil des erfindungsgemäßen Drehgebersystems ist, welches unten unter Bezugnahme auf 2 noch näher erläutert werden wird.
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Der Drehgeber 10 der 1 weist einen Drehgeberkörper 12 mit einem Drehgebergehäuse 14 und einen Geberflansch 16 auf. Der Geberflansch 16 weist eine Öffnung 18 zur Durchführung einer Geberwelle 20 auf. In einem Inneren des Gehäuses 14 ist eine Sensoreinheit 21 angeordnet. Die Sensoreinheit weist einen Signalgeber und einen Signalaufnehmer auf. Der Signalgeber (nicht dargestellt) kann z. B. durch einen Permanentmagneten realisiert sein, der z. B. an der Geberwelle 20 (vorzugsweise an einer Stirnseite der Geberwelle 20) drehfest befestigt ist. Gegenüberliegend zu diesem Permanentmagneten sind die Signalaufnehmer, z. B. in Form von Hall-Effekt-Sensoren oder magnetoresistiven Sensoren, angeordnet. Auf diese Weise wird exemplarisch eine magnetische bzw. induktive Sensoreinheit realisiert. Es versteht sich, dass alternativ auch nach dem optischen oder kapazitiven Messprinzip gearbeitet werden kann, wobei die Elemente der Sensoreinheiten entsprechend auszugestalten sind.
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Der Drehgeber 10 kann ferner einen Kabelkanal 22 aufweisen, der zur Führung einer Energieleitung 24 und/oder einer Datenleitung 26 in seinem Inneren dient. Der Kabelkanal 22 erstreckt sich vorzugsweise radial vom Geberkörper nach außen.
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Der Geberkörper 12 ist hier exemplarisch zylindrisch ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Axialrichtung A.
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Eine Drehmomentstütze (Drehmoment-Abstützeinrichtung) 28 erstreckt sich hier exemplarisch in einer Radialrichtung R und ist drehfest mit dem Drehgeber 10, hier exemplarisch dem Geberflansch 16, verbunden. Die Drehmomentstütze 28 kann z. B. als länglicher zylindrischer Bolzen 30 ausgestaltet sein, der massiv oder innen hohl ist. Die Drehmomentstütze 28 ist z. B. dann hohl, wenn die Energieleitung 24 und/oder die Datenleitung 26 durch sie hindurchgeführt werden, um auf den Kabelkanal 22 verzichten zu können.
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Es versteht sich, dass die Drehmomentstütze alternativ auch axial, konkret axialparallel, orientiert sein kann, wie es durch eine optionale Drehmomentstütze 28' in 1 angedeutet ist, die an einer Stirnseite des Drehgebers 10 befestigt ist.
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Die Geberwelle 20 ist so ausgestaltet, dass sie drehfest mit einer hier nicht dargestellten Messwelle (vgl. „73” in 4) verbunden werden kann. Die in der 1 gezeigte Ausführungsform des Drehgebers 10 ist zur Kopplung an eine externe Vorrichtung, wie z. B. einen Motor, geeignet, deren Welle wiederum unter einer Schutzhaube (vgl. ebenfalls 4) der externen Vorrichtung angeordnet ist. Die Geberwelle 20 weist dazu eine gewisse axiale Länge auf, um die Schutzhaube der externen Vorrichtung bis zur Motor- bzw. Messwelle durchdringen zu können. Wenn die Geberwelle 20 an die Messwelle der externen Vorrichtung gekoppelt ist, wird eine Drehbewegung der Messwelle in eine Drehbewegung, wie sie mithilfe des Doppelpfeils 32 in der 1 angedeutet ist, der Geberwelle umgesetzt. Die Drehung 32 erfolgt entlang einer Umfangsrichtung U.
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2 zeigt das erfindungsgemäße Drehgebersystem 40 mit dem Drehgeber 10 der 1 in einer perspektivischen Ansicht. Das Drehgebersystem 40 umfasst neben dem Drehgeber 10 ein Schutzgehäuse 42, das exemplarisch so ausgestaltet ist, dass es den Drehgeber 10 vollständig in seinem Inneren aufnimmt. Das Schutzgehäuse 42 ist z. B. topfartig ausgebildet. Es könnte alternativ auch in Form eines z. B. U-förmigen Bügels oder anders ausgebildet sein. Das Schutzgehäuse 42 dient z. B. zum Schutz vor Stößen und Schlägen von außen. Auf diese Weise kann z. B. verhindert werden, dass der Drehgeber 10 unbeabsichtigt von einer Messwelle abgeschlagen wird.
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Das Schutzgehäuse 42 weist hier exemplarisch einen Deckel 44, einen Mantel 46 und einen Kragen 48 auf. Im Deckel 44 und Mantel 46 sind optional loch- und schlitzförmige Öffnungen 50 vorgesehen, die z. B. zur Belüftung und Kühlung des Drehgebers sowie eines exemplarisch darunterliegenden Motors (nicht gezeigt) dienen können. Die Anzahl und Anordnung der Öffnungen 50 sowie deren geometrische Dimensionierung ist frei wählbar.
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Neben den Öffnungen 50 weist das Schutzgehäuse 42 zumindest eine erste Ausnehmung 52 zur Aufnahme des Bolzens 30 auf. Alternativ kann eine zweite Ausnehmung 54 für den Kabelkanal 22 vorgesehen sein.
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Die erste Ausnehmung 52 ist im Beispiel der 2 schlitzartig ausgeführt. Der Schlitz der ersten Ausnehmung 52 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung A, und zwar vom Mantel 46 bis in den Kragen 48, so dass die Ausnehmung 52 in axialer Richtung A zumindest ein offenes Ende 53, hier im Bereich des Kragens 48, aufweist. Das offene Ende 53 ermöglicht das Überstülpen des Schutzgehäuses 42, wenn der Drehgeber 10 an der Messwelle (nicht gezeigt) der externen Vorrichtung (nicht gezeigt) angebracht ist. Eine Breite der ersten Ausnehmung 52 ist auf die Dimensionierung des Bolzens 30 abgestimmt. Der Bolzen 30 ist zumindest in radialer Richtung R so lang, dass er bis in die erste Ausnehmung 52 hinein, und vorzugsweise durch sie hindurch, reicht. Ein Spiel in Umfangsrichtung U wird minimal gewählt, damit der Bolzen 30 nahezu sofort an einen Rand 55 (vgl. 3) der ersten Ausnehmung 52 anschlägt, wenn die Messwelle – und somit die Geberwelle 20 – nach einer Montage des Systems 40 erstmals gedreht wird. Es ist besonders bevorzugt, wenn gar kein Spiel vorgesehen ist. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass links und rechts von der Ausnehmung 52 jeweils ein weiterer Längsschlitz vorgesehen ist, so dass sich (Mantel-)Stege ausbilden, die derart flexible sind, dass der Bolzen 30 die Stege beim Überstülpen nach außen biegen kann und dann in einem Presssitz zwischen den Stegen fixiert ist.
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Die zweite Ausnehmung 54 für den Kabelkanal 22 erstreckt sich ebenfalls im Wesentlichen in der Axialrichtung A. Da der Kabelkanal 22 in radialer Richtung noch länger als der Bolzen 30 ist, erstreckt sich die Ausnehmung 54 vollständig durch den Kragen 48 des Schutzgehäuses 42.
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Der Kragen 48 kann mit Öffnungen 56 versehen sein, um das Schutzgehäuse 42 an einem (hier nicht dargestellten) Gehäuse der externen Vorrichtung, z. B. mit Schrauben, zu befestigen. Alternativ und/oder ergänzend zu den Löchern 56 können hier nicht dargestellte Vorsprünge an der Unterseite des Kragens 48 zur Wechselwirkung mit entsprechend angeordneten Ausnehmungen im Gehäuse der externen Vorrichtung vorgesehen sein.
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Sollte die Drehmomentstütze 28' eingesetzt werden, wie sie in 1 mithilfe einer Strichlinie gezeigt ist, so würde die erste Ausnehmung 52 z. B. durch ein kreisförmiges Loch 60 im Deckel 44 ersetzt werden.
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Es versteht sich, dass das hier kreisförmig dargestellte Loch 60 auch ein länglicher Schlitz, ähnlich der Ausnehmung 52, sein könnte, der sich im Wesentlichen in der Radialrichtung R erstreckt, um Positionierungsungenauigkeiten des Drehgebers 10 zu der Messwelle ausgleichen zu können. Außerdem versteht es sich, dass die in 2 schlitzartig dargestellte erste Ausnehmung 52 auch umgekehrt lediglich als z. B. kreisförmiges Loch ausgebildet sein könnte, wobei die Montage dann eventuell erschwert wäre, da das Schutzgehäuse 42 im Bereich des Bolzens 30 in radialer Richtung R über den Bolzen 30 gestülpt werden müsste.
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Bezug nehmend auf 3 ist ein Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung A durch das Drehgebersystem 40 der 2 gezeigt. Der Schnitt liegt unmittelbar oberhalb des Bolzens 30, wobei man von oben in der Axialrichtung A auf das Schutzgehäuse 42 und den darunterliegenden Drehgeber 10 blickt.
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Bei der Montage des erfindungsgemäßen Drehgebersystems 40 an einer Messwelle, die in 3 exemplarisch in Form einer Strichlinie 73 dargestellt ist, an einer externen Vorrichtung wird zuerst das Drehgebersystem 10 an der Messwelle 73 drehfest befestigt. Der Bolzen 30 ist danach beliebig orientiert. Im Beispiel der 3 steht der Bolzen 30 in einer 9-Uhr-Stellung. Nachdem der Drehgeber 10 an der Messwelle 73 befestigt ist, kann das Schutzgehäuse 42 der 2 in der axialen Richtung A, die hier senkrecht zur Zeichnungsebene der 3 steht, über den Drehgeber 10 und den Bolzen 30 gestülpt werden. Dabei ist die erste Ausnehmung 52 im Schutzgehäuse 42 ebenfalls in einer 9-Uhr-Stellung auszurichten. Wenn das Schutzgehäuse 42 über den Drehgeber 10 und dem Bolzen 30 gestülpt ist, kann das Schutzgehäuse 42 mit der externen Vorrichtung fest verbunden werden. Dabei ist natürlich bei Vorhandensein eines Kabelkanals 22, der durchaus auch flexibel ausgebildet sein kann, darauf zu achten, dass der Kabelkanal 22 durch die zweite Ausnehmung 54 geführt wird. Die relativen Lagen der Drehmomentstütze 28 und des Kabelkanals 22 sind so wählbar, dass sie mit den relativen Lagen der ersten Ausnehmung 52 und der zweiten Ausnehmung 54 nahezu übereinstimmen.
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Wenn das Schutzgehäuse 42 an der externen Vorrichtung befestigt ist, kann unmittelbar gemessen werden. Dreht sich die Messwelle 73, so dreht der Geberkörper 12 ggf. für einen kleinen Winkelbereich (spielabhängig) mit, nämlich bis der Bolzen 30 an eine Innenseite 55 der ersten Ausnehmung 52 anstößt.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehgebers 10', der unmittelbar an der Messwelle 73 nachfolgend auf ein Flügel- bzw. Lüftungsrad 72 befestigt ist. Sowohl der Drehgeber 10' als auch das Flügelrad 72 sind innerhalb des Gehäuses 74 der externen Vorrichtung 70 angeordnet. Das Gehäuse 74 weist hier einen Gitterdeckel 76 auf. In einer der Öffnungen ist ein Bolzen 78 befestigt, der sich in axialer Richtung A erstreckt, um mit einem sich im Wesentlichen in radialer Richtung R erstreckenden Rückhalteelement 80 wechselzuwirken. Das Rückhalteelement 80 weist eine schlitzartige radiale Ausnehmung 82 auf, in die der Bolzen 78 eingreift und so ein Mitdrehen des Drehgebers 10' verhindert.
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Das erfindungsgemäße Drehgebersystem 40 (vgl. 2) könnte bei der externen Vorrichtung 70 der 4 von außen auf den Gitterdeckel 76 montiert werden, vorausgesetzt die Motorwelle 73 und die Geberwelle 20 sind so ausgebildet, dass die Geberwelle 20 lediglich durch eine nicht dargestellte Öffnung im Gitterdeckel 76 hindurchgeführt wird, um die drehfeste Verbindung zwischen den Wellen 73 und 20 herzustellen. Ggf. ist der Gitterdeckel 76 lösbar mit der externen Vorrichtung 70 verbindbar.
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Über den so außerhalb des Gitterdeckels 76 angeordneten Drehgeber 10 kann dann das (zusätzliche) Schutzgehäuse 42 problemlos in axialer Richtung A gestülpt und am Gitterdeckel 76 befestigt werden.
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Bezug nehmend auf 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 90 zum Verbinden einer externen Vorrichtung, die eine drehbare Messwelle aufweist, mit einem vor äußeren Stößen geschützten Drehgebersystem 40 mit den folgenden Schritten gezeigt: Befestigen 92 des Drehgebers 10 an der Messwelle 73; Ausrichten 94 der Ausnehmung 52 und der Abstützeinrichtung 28 in Umfangsrichtung U derart, dass sich die Ausnehmung 52 und die Abstützeinrichtung 28 in der axialen Richtung A überdecken; Überstülpen 96 des Schutzgehäuses 42 in axialer Richtung A über die Sensoreinheit 21 und den Geberkörper 12 derart, dass die Drehmoment-Abstützeinrichtung 28 in die Ausnehmung 52 eintaucht; und Befestigen 98 des Schutzgehäuses 42 an der externen Vorrichtung 70.
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Wie oben bereits erwähnt, kann die Drehmomentstütze 28 auch in den Kabelkanal 22 oder Ähnliches integriert sein, so dass lediglich die Ausnehmung 54 benötigt wird. In der 7 ist die Abstützeinrichtung 28 durch einen Stecker 100 implementiert. Der Stecker 100 selbst kann das Drehmoment aufnehmen oder stößt an den Rand der Ausnehmung 54 an, wobei eine Breite der Ausnehmung 54 an eine Breite des Steckers 100 vorzugsweise derart anzupassen ist, dass der Stecker 100 möglichst spielfrei und insbesondere unter einer gewissen Vorspannung in der Ausnehmung 54 sitzt. Der Stecker 100 und die Ausnehmung 54 bilden in diesem Sinne möglichst einen Passsitz.
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Der Stecker 100 ist z. B. modular aufgebaut, wie es in der Explosionsdarstellung der 7 gut zu erkennen ist. Am Geberkörper 12 ist eine Öffnung zur Kopplung an eine Buchse 102 vorgesehen, die z. B. mittels Schrauben 104 in Gewindebohrungen 106 am Geberkörper 12 fixiert wird.
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Es versteht sich, dass das Wirkprinzip „Bolzen-Ausnehmung” auch umgekehrt funktioniert. In diesem Fall wird die Ausnehmung (Loch, Schlitz, mit oder ohne Spiel, etc.) im Geberkörper 12 vorgesehen und die Abstützeinrichtung 28 ist Teil des Schutzgehäuses 42.
