DE102018218118A1 - Anordnung eines Rotorlagesensors - Google Patents

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DE102018218118A1
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Linus Eschenbeck
Thomas Riedisser
Carl Schilling
Andreas Geiger
Gerald Viernekes
Matthias Weidner
Monika Rössner
Christopher Allnoch
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Abstract

Es wird eine Anordnung zumindest eines eine Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors (1, 1 A) einer elektrischen Maschine (EM) in einem Hybridgetriebegehäuse (2) mit einem Drehmomentwandler (3) und einer gehäusefesten Ölversorgungsplattenanordnung vorgeschlagen, wobei der Rotorlagesensor (1, 1 A) ölversorgungsplattenseitig befestigt ist und ein Sensorring (8) als Sensorspur wandlerseitig befestigt ist. Ferner wird ein Hybridgetriebegehäuse (2) mit einer Anordnung vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines Rotorlagesensors einer elektrischen Maschine in einem Hybridgetriebegehäuse. Ferner betrifft die Erfindung ein Hybridgetriebegehäuse mit der Anordnung eines Rotorlagesensors.
  • Aus der Fahrzeugtechnik ist es allgemein bekannt, dass ein Rotorlagesensor bei elektrischen Antriebsmaschinen in Hybridgetrieben eingesetzt wird, um die Lage und die Drehgeschwindigkeit eines Rotors der elektrischen Maschine zu ermitteln. Diese Daten sind für die Ansteuerung der elektrischen Maschine erforderlich. Als Rotorlagesensor können zum Beispiel Wirbelstromsensoren und sogenannte VR-Resolversensoren eingesetzt werden, wobei Wirbelstromsensoren aus Kostengründen bevorzugt werden. Die Rotorlagesensoren können z. B. als axialseitig eine Sensorspur abtastende Sensoren oder auch als radialseitig die Sensorspur abtastende Sensoren ausgeführt sein.
  • Unabhängig davon, ob ein axial oder radial abtastender Rotorlagesensor eingesetzt wird, ist die Anordnung des Rotorlagesensors und der dazugehörigen bzw. korrespondierenden Sensorspur in dem Hybridgetriebe konstruktiv aufwendig und kostenintensiv, da zum einen gehäuseseitige Bauteile erforderlich sind, an denen der Rotorlagesensor befestigt wird und zum anderen wandlerseitige Bauteile erforderlich sind, an denen die mitdrehende Sensorspur befestigt wird.
  • Zudem ergibt sich bei Hybridgetrieben mit einem Drehmomentwandler das Problem, dass sich der Drehmomentwandler im Bereich der Wandlernabe im Betrieb des Automatikgetriebes durch den innenliegenden Druck in Längsrichtung bzw. axialseitig ausdehnt, welches als sogenanntes Wandlerblähen bezeichnet wird. Demzufolge ist bei einer axialseitigen Abtastung ein entsprechender Axialtoleranzausgleich zu berücksichtigen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eines Rotorlagesensors sowie ein Hybridgetriebegehäuse mit der Anordnung vorzuschlagen, welche eine konstruktiv einfache und kostengünstige Anordnung des Rotorlagesensors und der Sensorspur ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Demzufolge wird eine Anordnung zumindest eines eine Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors einer elektrischen Maschine in einem Hybridgetriebegehäuse mit einem Drehmomentwandler und einer gehäusefesten Ölversorgungsplattenanordnung vorgeschlagen. Um eine konstruktiv einfache und besonders kostengünstige Anordnung des Rotorlagesensors und der korrespondierenden Sensorspur zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Rotorlagesensor ölversorgungsplattenseitig befestigt ist und dass ein Sensorring als Sensorspur wandlerseitig befestigt ist.
  • Die besonders kostengünstige und konstruktiv einfache Anordnung wird durch die Anordnung des Rotorlagesensors an der Ölversorgungsplattenanordnung realisiert, während der Sensorring oder dergleichen als Sensorspur an dem der Ölversorgungsplattenanordnung unmittelbar benachbarten Drehmomentwandler auf besonders konstruktiv einfache Weise befestigt wird.
  • Die Befestigung des Rotorlagesensors an der Ölversorgungsplattenanordnung kann auf verschiedene Art und Weisen erfolgen. Beispielsweise kann die Ölversorgungsplattenanordnung im Wesentlichen eine wandlerseitig in dem Hybridgetriebegehäuse angeordnete Zentrierplatte umfassen, die an einer Zwischenplatte oder dergleichen der Ölversorgungsplattenanordnung befestigt ist. Bei einer derartigen Ölversorgungsplattenanordnung ergibt sich eine besonders konstruktiv einfache Befestigung dadurch, dass der Rotorlagesensor in die Ölversorgungsplattenanordnung integriert ist und beispielsweise zwischen der Zentrierplatte und der Zwischenplatte angeordnet ist.
  • Im Rahmen einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann je nach Anwendungsfall der Rotorlagesensor auch an der Zentrierplatte oder an der Zwischenplatte befestigt werden, wenn dies beispielsweise Einbausituationen erfordern.
  • Bei der Verwendung eines radial die Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors sind aufgrund der Axialtoleranzunempfindlichkeit keine axialtoleranzausgleichenden Maßnahmen erforderlich, sodass der Sensorring oder dergleichen direkt an der Wandlernabe befestigt sein kann. Je nachdem wo der Rotorlagesensor an der Ölversorgungsplattenanordnung befestigt ist, kann es eventuell vorteilhaft sein, wenn der Sensorring über ein Anbindungsblech oder dergleichen an der Wandlernabe befestigt ist, sodass die Sensorspur dem Rotorlagesensor radialseitig zugewandt ist, sodass eine Abtastung der Sensorspur durch den Rotorlagesensor auf konstruktiv einfache Weise sichergestellt ist.
  • Wenn bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein axial abtastender Rotorlagesensor eingesetzt wird, ist bei der Befestigung der Sensorspur entweder ein Axialtoleranzausgleich nötig oder die Befestigung der Sensorspur erfolgt an einem axialtoleranzunabhängigen Bauteil, wie zum Beispiel an einer Wandlerhülle des Drehmomentwandlers. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Sensorspur bzw. der Sensorring an anderen axialtoleranzunabhängigen Bauteilen befestigt wird.
  • Bei der Verwendung eines axial abtastenden Rotorlagesensors sind verschiedene konstruktive Möglichkeiten der Befestigung des Sensorringes oder dergleichen an dem Drehmomentwandler möglich, um einen Axialtoleranzausgleich zu realisieren. Beispielsweise können bereits vorhandene Bauteile verwendet werden, die zum Beispiel axial verschiebbar auf einer Wandlernabe des Drehmomentwandlers gelagert sind und mit diesem drehfest verbunden sind. Es ist ebenso möglich, dass zum Toleranzausgleich auch zusätzliche Bauteile verwendet werden, die axial verschiebbar auf der Wandlernabe des Drehmomentwandlers gelagert werden und mit diesem drehfest verbunden werden.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein Hybridgetriebegehäuse mit der vorgeschlagenen Anordnung beansprucht wird. Hieraus ergeben sich die vorgenannten Vorteile sowie weitere Vorteile.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht mehrerer Anordnungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anordnung eines eine Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors einer elektrischen Maschine in einem Hybridgetriebegehäuse;
    • 2 eine geschnittene Teilansicht des Hybridgetriebegehäuses mit einer ersten Anordnungsvariante des axialseitig abtastenden Rotorlagesensors und der dazugehörigen Sensorspur;
    • 3 eine geschnittene Teilansicht des Hybridgetriebegehäuses mit einer zweiten Anordnungsvariante des axialseitig abtastenden Rotorlagesensors und der dazugehörigen Sensorspur;
    • 4 eine geschnittene Teilansicht des Hybridgetriebegehäuses mit einer dritten Anordnungsvariante des axialseitig abtastenden Rotorlagesensors und der dazugehörigen Sensorspur;
    • 5 eine geschnittene Teilansicht des Hybridgetriebegehäuses mit einer vierten Anordnungsvariante eines radialseitig abtastenden Rotorlagesensors und der dazugehörigen Sensorspur; und
    • 6 eine geschnittene Ansicht des Hybridgetriebegehäuses mit einer fünften Anordnungsvariante des axialseitig abtastenden Rotorlagesensors und der dazugehörigen Sensorspur.
  • In den 1 bis 6 sind verschiedene erfindungsgemäße Anordnungsvarianten eines eine Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors 1, 1 A einer elektrischen Maschine EM in einem Hybridgetriebegehäuse 2 mit einem Drehmomentwandler 3 und einer gehäusefesten Ölversorgungsplattenanordnung beispielhaft dargestellt.
  • In 1 ist eine schematische Ansicht des Hybridgetriebegehäuses 2 mit verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten des Rotorlagesensors 1, 1 A gezeigt. Die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten sind durch eine gestrichelte Linie angedeutet. In dem Hybridgetriebegehäuse 2 ist die elektrische Maschine EM mit dem Rotor dargestellt, der drehfest mit einer Wandlerhülle 4 des Drehmomentwandlers 3 und letztendlich mit der Wandlernabe 5 verbunden ist. Die Antriebswelle eines Verbrennungsmotors VM ist entweder direkt oder über eine gestrichelt dargestellte Kupplung 13 mit dem Drehmomentwandler 3 verbunden. Die in dem Hybridgetriebegehäuse 2 vorgesehene Ölversorgungsplattenanordnung besteht aus einer wandlerseitig angeordneten Zentrierplatte 6 und einer Zwischenplatte 7, an der die Zentrierplatte 6 befestigt ist.
  • In 2 ist eine erste Anordnungsmöglichkeit eines axialseitig die Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors 1 und eines dazugehörigen Sensorringes 8 als Sensorspur dargestellt. Der Rotorlagesensor 1 ist in die Ölversorgungsplattenanordnung integriert, indem der Rotorlagesensor 1 zwischen der Zentrierplatte 6 und der Zwischenplatte 7 angeordnet ist. Bei dieser Ausführung ist der Rotorlagesensor 1 an der Zentrierplatte befestigt und befindet sich in einer zwischen der Zentrierplatte 6 und der Zwischenplatte 7 gebildeten Ausnehmung. Der dazugehörige Sensorring 8 ist über ein axialtoleranzausgleichendes Bauteil an der Wandlernabe 5 des Drehmomentwandlers 3 befestigt. Als axialtoleranzausgleichendes Bauteil ist ein vorhandenes Pumpenantriebsrad 9 vorgesehen, wobei das Pumpenantriebsrad 9 radial innen zum Axialtoleranzausgleich axial verschiebbar auf der Wandlernabe 5 angeordnet ist und mit der Wandlernabe 5 drehfest verbunden ist. Das Pumpenantriebsrad dient zum Antrieb einer Ölpumpe für die Ölversorgung in dem Hybridgetriebe. Ferner ist ein axialer Anschlag 14 des Pumpenantriebsrades bzw. des Kettenrades an der Zentrierplatte 6 vorgesehen, wobei dieser Anschlag 14 nur in den Segmenten vorhanden ist, in denen nicht der Rotorlagesensor 1 positioniert ist. Das Pumpenantriebsrad 9 mittels einer Schiebeverzahnung 15 axialtoleranzausgleichend und drehfest mit der Wandlernabe 5 verbunden. Dadurch wird sichergestellt, dass der Sensorring 8 axial in der richtigen Toleranzlage zum Rotorlagesensor 1 positioniert ist. Der Sensorring 8 ist auf das Pumpenantriebsrad 9 aufgepresst, geschweißt, verstemmt oder mit anderen Verfahren am Pumpenantriebsrad befestigt.
  • 3 zeigt eine zweite Anordnungsmöglichkeit des axialseitig die Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors 1. Der Rotorlagesensor 1 ist bei dieser zweiten Anordnungsmöglichkeit außen an der Zentrierplatte 6, also an der der Zwischenplatte 7 abgewandten Seite der Zentrierplatte 6 angeordnet. Als axialtoleranzausgleichendes Bauteil ist bei dieser zweiten Anordnungsmöglichkeit ein Nabenteil 10 vorgesehen, wobei das Nabenteil 10 radial innen zum Axialtoleranzausgleich axial verschiebbar auf der Wandlernabe 5 des Drehmomentwandlers 3 angeordnet ist und drehfest mit der Wandlernabe 5 verbunden ist. Zudem ist das Nabenteil 10 radial außen über ein Axiallager 11 an der Ölversorgungsplattenanordnung gelagert, wobei das Axiallager 11 über zumindest einen Sprengring 16 axial abgestützt ist. Der Sensorring 8 ist über ein gewickeltes Blech mit dem Nabenteil 10 verbunden. Demzufolge wird der Rotorlagesensor 1 bei dieser zweiten Anordnungsmöglichkeit außen auf der Zentrierplatte 6 montiert. Der Sensorring 8 ist auf dem Nabenteil 10 montiert, welches mit dem Axiallager 11 axial in der Zentrierplatte 6 und auf Wandlernabe 5 festgelegt ist. Die axiale Verschiebbarkeit und die drehfeste Verbindung werden beispielhaft durch eine Schiebeverzahnung zwischen dem Nabenteil 10 und der Wandlernabe 5 realisiert. Bei dieser Anordnungsmöglichkeit ist es denkbar auch einen radial abtastenden Rotorlagesensor 1 A zu verwenden.
  • In 4 ist eine dritte Anordnungsmöglichkeit des axialseitig abtastenden Rotorlagesensors 1 dargestellt. Der Rotorlagesensor 1 ist wie bei der zweiten Anordnungsmöglichkeit außen an der Zentrierplatte 6 befestigt. Der Sensorring 8 ist wie bei der ersten Anordnungsmöglichkeit an dem Pumpenantriebsrad 9 befestigt. Das Pumpenantriebsrad 9 ist im Unterschied zur ersten Anordnungsmöglichkeit radial außen zum Axialtoleranzausgleich axial verschiebbar auf der Wandlernabe 5 des Drehmomentwandlers 3 angeordnet und mit der Wandlernabe 5 drehfest verbunden. Bei dieser dritten Anordnungsvariante wird bezogen auf die erste Anordnungsvariante die Anordnung von Pumpenantriebsrad 9 und dem Wandlerhals radial vertauscht. Der Sensorring bzw. das Sensorrad 8 muss nach der Montage des Kettenrades bzw. Pumpenantriebsrades 9 fixiert und gesichert werden. Zum Beispiel kann der Sensorring 8 über eine Kronenverzahnung 17 oder dergleichen auf das Pumpenantriebsrad 9 aufgesetzt und innen mit einem Sprengring gesichert werden. Danach wird der Drehmomentwandler 3 innen in eine Nabe gesteckt.
  • In 5 ist eine vierte Anordnungsmöglichkeit mit einem radialseitig abtastenden Rotorlagesensor 1 A beispielhaft dargestellt. Der Rotorlagesensor 1 A ist außen an der Zentrierplatte 6 befestigt. Da der radial abtastende Rotorlagesensor 1 A axialtoleranzunempfindlich ist, ist es bei dieser vierten Anordnungsvariante möglich, den Sensorring 8 direkt ohne Toleranzausgleich an der Wandlernabe 5 des Drehmomentwandlers 3 zu befestigen. Bei dieser vierten Anordnungsmöglichkeit ist der Sensorring 8 über ein Anbindungsblech 12 derart an der Wandlernabe 5 befestigt, dass die Sensorspur im Rotorlagesensor 1 A radialseitig zugewandt ist. Als Rotorlagesensor 1 A wird ein VR-Resolver eingesetzt.
  • In 6 ist eine fünfte Anordnungsmöglichkeit des axialseitig abtastenden Rotorlagesensors 1 beispielhaft dargestellt. Der Rotorlagesensor 1 ist bei dieser fünften Ausführungsvariante an der Zwischenplatte 7 radial gesehen am äußeren Bereich angeordnet. Der Sensorring 8 ist an einer axial toleranzunabhängigen Wandlerhülle 4 des Drehmomentwandlers 3 befestigt. Da die Wandlerhülle 4 am Außendurchmesser des Drehmomentwandlers 3 vorgesehen ist und der axiale Ausdehnungseffekt in diesem Bereich gering ist, ergibt sich ein kleiner Hebelarm, sodass ein Toleranzausgleich in Axialrichtung nicht erforderlich ist. Wenn der Sensorring 8 aus einem nicht ferromagnetischen Metall hergestellt ist, ist es möglich, ein entsprechendes Verbindungsblech 18 zu verwenden, das an den Wandler bzw. an die Wandlerhülle 4 eingeschweißt oder dergleichen befestigt wird, wobei eine Verbindung zwischen dem Sensorring 8 und dem Verbindungsblech 18 zum Beispiel mittels Nieten, umformen oder dergleichen vorgesehen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    axialseitig abtastender Rotorlagesensor
    1 A
    radialseitig abtastender Rotorlagesensor
    2
    Hybridgetriebegehäuse
    3
    Drehmomentwandler
    4
    Wandlerhülle
    5
    Wandlernabe
    6
    Zentrierplatte
    7
    Zwischenplatte
    8
    Sensorring
    9
    Pumpenantriebsrad
    10
    Nabenteil
    11
    Axiallager
    12
    Anbindungsblech
    13
    Kupplung
    14
    axialer Anschlag
    15
    Schiebeverzahnung
    16
    Sprengring
    17
    Kronenverzahnung
    18
    Verbindungsblech
    EM
    elektrische Maschine
    VM
    Verbrennungsmotor

Claims (13)

  1. Anordnung zumindest eines eine Sensorspur abtastenden Rotorlagesensors (1, 1 A) einer elektrischen Maschine (EM) in einem Hybridgetriebegehäuse (2) mit einem Drehmomentwandler (3) und einer gehäusefesten Ölversorgungsplattenanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorlagesensor (1, 1 A) ölversorgungsplattenseitig befestigt ist und dass ein Sensorring (8) als Sensorspur wandlerseitig befestigt ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölversorgungsplattenanordnung im Wesentlichen eine wandlerseitig in dem Hybridgetriebegehäuse (2) angeordnete Zentrierplatte (6) umfasst, die mit einer Zwischenplatte (7) der Ölversorgungsplattenanordnung verbunden ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorlagesensor (1, 1 A) in die Ölversorgungsplattenanordnung integriert ist und zwischen der Zentrierplatte (6) und der Zwischenplatte (7) angeordnet ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorlagesensor (1, 1 A) an der Zentrierplatte (6) befestigt ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorlagesensor (1, 1 A) an der Zwischenplatte (7) befestigt ist.
  6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial eine Sensorspur abtastender Rotorlagesensor (1, 1 A) vorgesehen ist, und dass der Sensorring (8) an einer Wandlernabe (5) des Drehmomentwandlers (3) befestigt ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorring (8) über ein Anbindungsblech (12) derart an der Wandlernabe (5) befestigt ist, dass die Sensorspur dem Rotorlagesensor (1, 1 A) radialseitig zugewandt ist.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein axial eine Sensorspur abtastender Rotorlagesensor (1, 1 A) vorgesehen ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorring (8) an einer axialtoleranzunabhängigen Wandlerhülle (4) des Drehmomentwandlers (3) befestigt ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorring (8) über ein axialtoleranzausgleichendes Bauteil an einer Wandlernabe (5) des Drehmomentwandlers (3) befestigt ist.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als axialtoleranzausgleichendes Bauteil ein Pumpenantriebsrad (9) vorgesehen ist, wobei das Pumpenantriebsrad (9) radial innen oder radial außen zum Axialtoleranzausgleich axialverschiebbar auf der Wandlernabe (5) des Drehmomentwandlers (3) angeordnet ist und drehfest mit der Wandlernabe (5) verbunden ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als axialtoleranzausgleichendes Bauteil ein Nabenteil (10) vorgesehen ist, wobei das Nabenteil (10) radial innen zum Axialtoleranzausgleich axialverschiebbar auf der Wandlernabe (5) des Drehmomentwandlers (3) angeordnet ist und drehfest mit der Wandlernabe (5) verbunden ist und wobei das Nabenteil (10) radial außen über ein Axiallager (11) an der Ölversorgungsplattenanordnung gelagert ist.
  13. Hybridgetriebegehäuse (2) mit einer Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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