DE102019119246A1

DE102019119246A1 - Vorrichtung zur Befestigung eines Drehgebers an einer Antriebswelle eines elektrischen Antriebs

Info

Publication number: DE102019119246A1
Application number: DE102019119246.3A
Authority: DE
Inventors: Pascal Gaßmann; Sascha Ritter
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung eines Drehgebers (4) an einer Antriebswelle (5) eines elektrischen Antriebs, umfassend- eine Aufnahmeeinheit (2) zur Aufnahme eines Rotors (1) des elektrischen Antriebs, wobei der Rotor (1) in der Aufnahmeeinheit (2) drehbar gelagert ist;- ein Felderzeugungsmittel (3) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Felds,- ein Fixierungsmittel zur Fixierung des Rotors (1) in der Aufnahmeeinheit (2), sodass der Rotor (1) relativ zur Aufnahmeeinheit (2) unbeweglich ist, und- ein Montagemittel, das dazu ausgebildet ist, den Drehgeber (4) an der Antriebswelle (5) des elektrischen Antriebs zu befestigen, wenn der Rotor (1) in der Aufnahmeeinheit (2) fixiert ist; wobei das Felderzeugungsmittel (3) dazu ausgebildet ist, ein elektromagnetisches Feld in dem Bereich zu erzeugen, in dem der Rotor (1) in der Aufnahmeeinheit (2) aufnehmbar und fixierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage eines Drehgebers auf einer Antriebswelle eines elektrischen Antriebs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektrische Antriebe in Kraftfahrzeugen umfassen häufig einen Rotorlagesensor und einen auf der Antriebswelle befestigten Drehgeber. Durch Zusammenwirkung des Rotorlagesensors mit dem Drehgeber lassen sich die momentane Drehgeschwindigkeit des Rotors und die Lage des Rotors innerhalb des elektrischen Antriebs ermitteln.
Zur Befestigung des Drehgebers auf der Antriebswelle offenbart die DE 10 2011 085 350 A1 , dass die Montagevorrichtung mit Gleichstrom bestromt wird, um den Rotor in eine vordefinierte Position zu bringen. In dieser Position wird dann der Drehgeber an der Antriebswelle befestigt. Es ist wichtig, dass der Drehgeber in einer bekannten Position an der Antriebswelle befestigt wird. Ansonsten wäre es nicht möglich, aus der Zusammenwirkung zwischen Drehgeber und Rotorlagesensor Rückschlüsse auf die Lage des Rotors zu ziehen.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Montage eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 4 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Vorrichtung umfasst eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme eines Rotors des elektrischen Antriebs, ein Felderzeugungsmittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Felds, ein Fixierungsmittel zur Fixierung des Rotors in der Aufnahmeeinheit, sodass der Rotor relativ zur Aufnahmeeinheit unbeweglich ist, und ein Montagemittel. Wenn der Rotor nicht fixiert ist, ist er drehbar in der Aufnahmeeinheit gelagert. Das Montagemittel ist dazu ausgebildet, den Drehgeber an der Antriebswelle des elektrischen Antriebs zu befestigen, wenn der Rotor in der Aufnahmeeinheit fixiert ist.
Die Felderzeugungsmittel sind dazu ausgebildet, ein elektromagnetisches Feld in dem Bereich zu erzeugen, in dem der Rotor in der Aufnahmeeinheit aufnehmbar und fixierbar ist. Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass der Rotor durch das elektromagnetische Feld in Rotation versetzt wird, sodass der Rotor in eine vorbestimmte Position gedreht wird. Dazu sind im Rotor Magnete angeordnet. In dieser Position kann der Rotor dann fixiert werden. Im fixierten Zustand kann der Drehgeber an der Antriebswelle befestigt werden.
Es ist somit nicht notwendig, den Antrieb teilweise aufzubauen, damit durch die Bestromung vom Stator eine Ausrichtung des Rotors eintritt und dann der Drehgeber gerichtet montiert werden kann. Dies vereinfacht die Montage, da der Antrieb nicht mit einer Stromquelle verbunden und anschließend von der Stromquelle getrennt werden muss. Außerdem wird die Sicherheit erhöht, da kein Monteur in Kontakt mit stromführenden Teilen kommt. Das Felderzeugungsmittel kann elektrisch isoliert von Bereichen, in denen sich Monteure aufhalten, sein.
Es ist möglich, dass die im Rotor angeordneten Magnete als Permanentmagnete ausgebildet sind.
Es ist auch möglich, dass das Montagemittel einen Fügestempel umfasst, in dem der Drehgeber angeordnet werden kann.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Aufnahmeeinheit eine drehbar gelagerte Zentrierplatte umfassen. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit zur drehbaren Lagerung des Rotors.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Felderzeugungsmittel einen Elektromagneten umfassen. Der Elektromagnet kann beispielsweise eine Spule umfassen. Die Spule kann beispielsweise einen ferromagnetischen Kern aufweisen.
Das System gemäß Anspruch 4 umfasst eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung, den elektrischen Antrieb und den Drehgeber.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Drehgeber als Geberrad ausgebildet sein.
Beim Verfahren gemäß Anspruch 6 wird der Rotor zunächst in die Aufnahmeeinheit eingesetzt. Der Rotor umfasst Magnete und die Antriebswelle. Der Rotor kann außerdem Blechpakete und Wuchtscheiben umfassen. Dann wird ein elektromagnetisches Feld mit dem Felderzeugungsmittel erzeugt. Das elektromagnetische Feld wirkt auf die Magneten des Rotors, sodass der Rotor in der Aufnahmeeinheit in eine vorbestimmte Position gedreht wird. Die vorbestimmte Position kann dabei eine von mehreren vorbestimmten Positionen sein, wenn es für die Funktion des Drehgebers in Zusammenwirkung mit einem Sensor nicht relevant ist, in welcher der vorbestimmten Positionen sich der Rotor befindet, wenn der Drehgeber an der Antriebswelle befestigt wird.
Wenn der Rotor sich in der vorbestimmten Position befindet, wird er mit den Fixierungsmitteln fixiert. Daraufhin wird der Drehgeber an der Antriebswelle befestigt. Die Befestigung des Drehgebers erfolgt also in der vorbestimmten Position, ohne dass der Stator mit Strom versorgt werden musste. Die vorbestimmte Position ist vorzugsweise eine gewünschte Position relativ zum Rotormagnetfeld.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Drehgeber an der Antriebswelle befestigt werden, während der Rotor fixiert ist. Dies hat den Vorteil, dass der Rotor während der Befestigung des Drehgebers nicht rotieren kann.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Befestigung des Drehgebers an der Antriebswelle kraft- und/oder wegüberwacht erfolgen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Rotor in einem oder mehreren Rotorlager(n) gelagert werden. Dies kann vor oder nach der Befestigung des Drehgebers an der Antriebswelle erfolgen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Montagemittel einen Fügestempel umfassen, in dem der Drehgeber angeordnet wird. Der Drehgeber kann, während er im Fügestempel angeordnet ist, durch das Montagemittel auf die Antriebswelle gepresst werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt

1 eine schematische Schnittansicht eines Systems nach einer Ausführungsform der Erfindung; und
2 eine schematische Draufsicht auf ein System nach einer Ausführungsform der Erfindung.

Das System umfasst den in der Aufnahme 2 gelagerten Rotor 1, eine Spule 3 und einen Drehgeber 4. Der Rotor 1 weist eine Antriebswelle 5 auf. Zur Befestigung des Drehgebers 4 an der Antriebswelle 5 wird zunächst durch die Spule 3 ein elektromagnetisches Feld erzeugt, sodass der Rotor 1 aufgrund der in ihm angeordnete Permanentmagneten 6 in Rotation versetzt wird, bis er eine vorbestimmte Position erreicht hat. Diese Position ist in 2 dargestellt. In dieser Position wird der Rotor fixiert. Anschließend wird der Drehgeber 4 an der Antriebswelle 5 befestigt und kann somit in gewünschter Relation zum Rotormagnetfeld ausgerichtet werden.
Wie 2 zu entnehmen ist, weist der Rotor 1 sechs Permanentmagnete 6 auf. Da sie gleichmäßig auf einem geometrischen Kreis verteilt sind, gibt es sechs vorbestimmte Positionen des Rotors 1, in denen der Drehgeber 4 an der Antriebswelle 5 befestigt werden kann. Solange der Rotor 1 in einer dieser vorbestimmten Positionen bei der Befestigung des Drehgebers 4 an der Antriebswelle 5 angeordnet ist, ist die Funktion des Drehgebers 4 in Kombination mit einem Sensor zur Ermittlung der Lage des Rotors 1 während des Betriebs des Antriebs sichergestellt.
Die Anzahl der Permanentmagnete 6 und die Anzahl der vorbestimmten Positionen können sich deutlich von sechs unterscheiden. Es ist auch möglich, dass die Anzahl an vorbestimmten Positionen nicht mit der Anzahl der Permanentmagnete 6 übereinstimmt.
Die Spule 3 weist zur Erzeugung des elektromagnetischen Felds mehrere Windungen eines elektrisch leitfähigen Materials auf. Die Windungen sind um einen ferromagnetischen Kern gewickelt. Der Rotor 1 ist zwischen zwei einander gegenüberliegenden Enden des ferromagnetischen Kerns angeordnet. In dieser Position kann der Rotor 1 besonders gut durch das durch die Spule 3 erzeugte elektromagnetische Feld in Rotation versetzt werden.
Zur Erzeugung des elektromagnetischen Felds werden die Windungen mit einer Gleichstromquelle verbunden. Es kann beispielsweise ein Gleichstrom mit einer Spannung von weniger als 50 Volt und einer Stromstärke von weniger als 50 Ampere verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011085350 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Befestigung eines Drehgebers (4) an einer Antriebswelle (5) eines elektrischen Antriebs, umfassend - eine Aufnahmeeinheit (2) zur Aufnahme eines Rotors (1) des elektrischen Antriebs, wobei der Rotor (1) in der Aufnahmeeinheit (2) drehbar gelagert ist; - ein Felderzeugungsmittel (3) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Felds, - ein Fixierungsmittel zur Fixierung des Rotors (1) in der Aufnahmeeinheit (2), sodass der Rotor (1) relativ zur Aufnahmeeinheit (2) unbeweglich ist, und - ein Montagemittel, das dazu ausgebildet ist, den Drehgeber (4) an der Antriebswelle (5) des elektrischen Antriebs zu befestigen, wenn der Rotor (1) in der Aufnahmeeinheit (2) fixiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Felderzeugungsmittel (3) dazu ausgebildet ist, ein elektromagnetisches Feld in dem Bereich zu erzeugen, in dem der Rotor (1) in der Aufnahmeeinheit (2) aufnehmbar und fixierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (2) eine drehbar gelagerte Zentrierplatte umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Felderzeugungsmittel (3) einen Elektromagneten umfasst.
System, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, den elektrischen Antrieb und den Drehgeber (4).
System nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber (4) als Geberrad ausgebildet ist.
Verfahren zur Befestigung eines Drehgebers (4) an einer Antriebswelle (5) eines elektrischen Antriebs mit Magneten (6) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Einsetzen des Rotors (1) in die Aufnahmeeinheit (2), wobei der Rotor (1) die Magnete (6) und die Antriebswelle (5) umfasst; - Erzeugung eines elektromagnetischen Felds mit dem Felderzeugungsmittel (3), wobei das elektromagnetische Feld auf die Magneten (6) des Rotors (1) wirkt, sodass der Rotor (1) in der Aufnahmeeinheit (2) in eine vorbestimmte Position gedreht wird; daraufhin - Fixierung des Rotors (1) mit dem Fixierungsmittel in der vorbestimmten Position; daraufhin - Befestigung des Drehgebers (4) an der Antriebswelle (5).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber (4) an der Antriebswelle (5) befestigt wird, während der Rotor (1) fixiert ist.
Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Drehgebers (4) an der Antriebswelle (5) kraft- und/oder wegüberwacht erfolgt.
Verfahren nach einem der drei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) in einem Rotorlager gelagert wird.
Verfahren nach einem der vier vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemittel einen Fügestempel umfasst, in dem der Drehgeber (4) angeordnet wird, wobei der Drehgeber (4), während er im Fügestempel angeordnet ist, durch das Montagemittel auf die Antriebswelle (5) gepresst wird.