DE102019127241A1

DE102019127241A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102019127241A1
Application number: DE102019127241.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Knoblauch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) mit einem Lager (2) mit einem Lagerinnenring (3) und mit einem Lageraußenring (4), wobei der Lagerinnenring (3) gegenüber dem Lageraußenring (4) verdrehbar ausgeführt ist, mit einem Sensorringelement (6) zur Detektierung der Drehzahl und der Winkelstellung des Lagerinnenrings (3), wobei das Sensorringelement (6) axial benachbart zu dem Lager (2) angeordnet ist und ein Trägerelement (8) vorgesehen ist, welches einerseits an dem Lageraußenring (4) befestigt ist und welches andererseits das Sensorringelement (6) trägt, wobei weiterhin eine Lagerhülse (10) vorgesehen ist, welche das Lager (2) und das Sensorringelement (6) axial und radial umgreift, wobei das Trägerelement (8) drehfest in der Lagerhülse (10) angeordnet ist, wobei weiterhin eine Stützscheibe (11) in der Lagerhülse (10) angeordnet ist, welche benachbart zu dem Trägerelement (8) angeordnet ist und welche von zumindest einem Federelement (12) hin zu dem Trägerelement (8) beaufschlagt wird, wobei sich das zumindest eine Federelement (12) andererseits an einer Deckelscheibe (13) abstützt, die mit der Lagerhülse (10) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, insbesondere mit einem Drehzahl- und Drehwinkelsensor, insbesondere für einen Elektromotor, beispielsweise für Kraftfahrzeuge.
Bei Kraftfahrzeugen mit Elektroantrieb werden Elektromotoren verwendet zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, bei welchem zur Steuerung die Drehzahl des Elektromotors und auch die Drehwinkellage des Rotors des Elektromotors für die Steuerung des Antriebs verwendet werden. Dazu wird typischerweise ein externer Sensor an den Elektromotor oder an die Abtriebswelle des Elektromotors angebaut, um die Drehzahl und den Drehwinkel zu erfassen. Ein Lager mit einem integrierten Sensor ist beispielsweise durch die DE 10 2017 103 414 B3 bekannt.
Dabei ist eine über die Lebensdauer sichere und auch temperaturunabhängige Anordnung erwünscht, so dass ein zuverlässiger Betrieb ermöglicht ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung zu schaffen, die eine sichere und dauerhafte Sensierung erlaubt.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Lager mit einem Lagerinnenring und mit einem Lageraußenring, wobei der Lagerinnenring gegenüber dem Lageraußenring verdrehbar ausgeführt ist, mit einem Sensorringelement zur Detektierung der Drehzahl und der Winkelstellung des Lagerinnenrings, wobei das Sensorringelement axial benachbart zu dem Lager angeordnet ist und ein Trägerelement vorgesehen ist, welches einerseits an dem Lageraußenring befestigt ist und welches andererseits das Sensorringelement trägt, wobei weiterhin eine Lagerhülse vorgesehen ist, welche das Lager und das Sensorringelement axial und radial umgreift, wobei das Trägerelement drehfest in der Lagerhülse angeordnet ist, wobei weiterhin eine Stützscheibe in der Lagerhülse angeordnet ist, welche benachbart zu dem Trägerelement angeordnet ist und welche von zumindest einem Federelement hin zu dem Trägerelement beaufschlagt wird, wobei sich das zumindest eine Federelement andererseits an einer Deckelscheibe abstützt, die mit der Lagerhülse befestigt ist. Dadurch wird eine dauerhafte und temperaturunempfindliche Anordnung des Lagers mit dem Sensorringelement erreicht.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die Stützscheibe, das zumindest eine Federelement und/oder die Deckelscheibe ringförmig mit einer zentralen Öffnung ausgebildet sind. Dadurch wird erreicht, dass durch das Lager und auch durch die Lageranordnung beispielsweise eine Welle durchgreifen kann oder zumindest axial eingreifen kann.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das zumindest eine Federelement zumindest eine Tellerfeder und/oder zumindest eine Wellfeder ist, welche eine axiale Kraftkomponente bewirkt. Durch die Gestaltung des Federelements kann in vorteilhafter Weise Einfluss auf die gewünschte Kraftkennlinie und die Kraftrichtung Einfluss genommen werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn das Sensorringelement ein elektrisch arbeitendes Sensorelement mit einer elektrischen Zuleitung ist, welche mittels eines Kabelschachts aus der Lagerhülse und der Deckelscheibe ausführbar ist.
Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn der Kabelschacht in einer axialen Richtung aus der Lagerhülse und der Deckelscheibe führt. Dadurch kann eine sichere Ausleitung des Kabels der elektrischen Zuleitung vorgenommen werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Passscheibe axial zwischen dem Trägerelement und der Stützscheibe vorgesehen ist zum Toleranzausgleich und zur Einstellung der auf das Trägerelement wirkenden Federkraft.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Stützscheibe im Schnitt S-förmig ausgebildet ist, insbesondere zur Aufnahme einerseits der Passscheibe und andererseits des zumindest einen Federelements. Damit kann eine bauraumsparende Gestaltung geschaffen werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn mehrere Federelemente benachbart zueinander angeordnet sind, insbesondere zwei, drei oder vier Federelemente. Dadurch kann die Federkraft des Federelements optimiert werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn benachbart zu dem Sensorringelement ein Geberringelement angeordnet ist, welches mit dem Lagerinnenring drehverbunden ist. Dadurch kann eine bauraumsparende Gestaltung gefunden werden.
Vorteilhaft ist auch, wenn das Lager ein Wälzlager mit einem Wälzkörper zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring ist. Dadurch können vorteilhafte Lagereigenschaften genutzt werden, wie Langlebigkeit, Verschleißfreiheit etc.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch zweckmäßig, wenn der Lageraußenring und die Lagerhülse insbesondere derart ausgebildet sind, dass sie ein tribologisches System mit im Wesentlichen konstanten Reibverhältnissen und/oder Reibkräften als Funktion der Temperatur und/oder der Lebensdauer bilden. Dadurch werden im Betrieb der Lageranordnung stabile Verhältnisse geschaffen, welche die Lebensdauer der Lageranordnung erhöht.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Lageraußenring und die Lagerhülse jeweils aus einem Material ausgebildet ist, das bzw. die einen im Wesentlichen gleichen oder vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist bzw. aufweisen. Dadurch werden als Funktion der Temperatur stabile Verhältnisse geschaffen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn der Kabelschacht, insbesondere zusätzlich, zur Festlegung der Winkellage des Lageraußenrings und/oder des Trägerelements und/oder des Sensorringelements dient.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Lagerhülse dazu dient, in einer Aufnahme und/oder an einem weiteren Bauteil aufgenommen und/oder befestigt zu werden, insbesondere an einem Gehäuse oder einem Lagerschild etc.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, und
2 eine schematische Schnittansicht der Lageranordnung.

Die 1 und 2 zeigen eine Lageranordnung 1, insbesondere für einen Elektromotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Die Lageranordnung 1 weist ein Lager 2 auf, insbesondere ein Gleitlager oder ein Wälzlager, wobei in den 1 und 2 ein Wälzlager gezeigt ist. Das Lager 2 ist mit einem Lagerinnenring 3 und mit einem Lageraußenring 4 versehen, zwischen welchen sich im Falle eines Wälzlagers ein Wälzkörper 5 befindet. Der Lagerinnenring 3 ist gegenüber dem Lageraußenring 4 verdrehbar ausgeführt.
Die Lageranordnung 1 ist weiterhin mit einem Sensorringelement 6 versehen, zur Detektierung der Drehzahl und der Winkelstellung des Lagerinnenrings 3. Dazu ist das Sensorringelement 6 axial benachbart zu dem Lager 2 angeordnet, wobei benachbart zu dem Sensorringelement 6 und axial zwischen dem Lagerinnenring 3 und dem Sensorringelement 6 ein Geberringelement 7 angeordnet ist, welches mit dem Lagerinnenring 3 drehverbunden ist.
Weiterhin ist ein Trägerelement 8 vorgesehen, welches beispielsweise als Ringblech ausgebildet sein kann. Das Trägerelement 8 ist einerseits mit dem Lageraußenring 4 befestigt. Dabei kann das Trägerelement 8 auf einen Absatz des Lageraußenrings 4 aufgeschoben sein, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist. So kann das Trägerelement 8 beispielsweise reibschlüssig aufgenommen sein und/oder stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sein.
Das Trägerelement 8 ist andererseits auch derart vorgesehen, dass es das Sensorringelement 6 trägt. Dazu umgreift das Trägerelement 8 das Sensorringelement 6 axial und radial.
Zur Verdrehsicherung weist das Trägerelement 8 nach radial außen ragende Laschen 9 auf, die sich an einer Lagerhülse 10 abstützen können.
Die Lagerhülse 10 ist vorgesehen, welche das Lager 2 und das Sensorringelement 6 axial und radial umgreift, wobei das Trägerelement 8 mittels der Laschen 9 drehfest in der Lagerhülse 10 angeordnet ist. Dadurch umfasst und sichert die Lagerhülse 10 das Lager 2 und das Sensorringelement 6 nach außen hin.
Weiterhin ist eine Stützscheibe 11 in der Lagerhülse 10 angeordnet, welche benachbart zu dem Trägerelement 8 angeordnet ist und welche von zumindest einem Federelement 12 hin zu dem Trägerelement 8 beaufschlagt wird. Dadurch wird die Anordnung des Sensorringelements 6 mit dem Trägerelement 8 in der Lagerhülse 10 sicher positioniert.
Das zumindest eine Federelement 12 stützt sich andererseits an einer Deckelscheibe 13 ab, die mit der Lagerhülse 10 befestigt ist, beispielsweise verschraubt ist.
In den Figuren ist zu erkennen, dass das zumindest eine Federelement 12 und/oder die Deckelscheibe 13 ringförmig mit einer zentralen Öffnung ausgebildet sind.
Das zumindest eine Federelement 12 ist als zumindest eine Tellerfeder und/oder als zumindest eine Wellfeder ausgebildet, welche eine axiale Kraftkomponente bewirkt. So kann durch das zumindest eine Federelement 12 eine definierte Beaufschlagung des Trägerelements 8 in der Lagerhülse 10 erreicht werden.
Auch ist zu erkennen, dass das Sensorringelement 6 ein elektrisch arbeitendes Sensorelement mit einer elektrischen Zuleitung ist, welche mittels eines Kabelschachts 14 aus der Lagerhülse 10 und der Deckelscheibe 13 ausführbar ist. Dabei zeigt die 2, dass der Kabelschacht 14 in einer axialen Richtung aus der Lagerhülse 10 und der Deckelscheibe 13 führt.
Weiterhin ist eine Passscheibe 15 vorgesehen, welche axial zwischen dem Trägerelement 8 und der Stützscheibe 11 vorgesehen ist zum Toleranzausgleich und zur Einstellung der auf das Trägerelement 8 wirkenden Federkraft.
Die Stützscheibe 11 ist im Schnitt S-förmig ausgebildet, insbesondere zur Aufnahme einerseits der Passscheibe 15 und andererseits des zumindest einen Federelements 12. Dadurch wird eine bauraumsparende Gestaltung erreicht.
Bei einer Ausführung kann nur ein Federelement 12 vorgesehen sein oder alternativ können auch mehrere Federelemente 12 benachbart zueinander angeordnet sein, insbesondere zwei, drei oder vier Federelemente 12.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht eine Lageranordnung 1 vor, bei welcher der Lageraußenring 4 und die Lagerhülse 10 derart in Bezug auf die Gestaltung und/oder das verwendete Material ausgebildet sind, dass sie ein tribologisches System mit im Wesentlichen konstanten Reibverhältnissen und/oder Reibkräften als Funktion der Temperatur und/oder der Lebensdauer bilden. Dabei können der Lageraußenring 4 und die Lagerhülse 10 jeweils aus einem Material ausgebildet sein, das bzw. die einen im Wesentlichen gleichen oder vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist bzw. aufweisen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn der Kabelschacht 14, insbesondere zusätzlich, zur Festlegung der Winkellage des Lageraußenrings 4 und/oder des Trägerelements 8 und/oder des Sensorringelements 6 dient.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Lager
3: Lagerinnenring
4: Lageraußenring
5: Wälzkörper
6: Sensorringelement
7: Geberringelement
8: Trägerelement
9: Lasche
10: Lagerhülse
11: Stützscheibe
12: Federelement
13: Deckelscheibe
14: Kabelschacht
15: Passscheibe

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

DE 102017103414 B3 [0002]

Claims

Lageranordnung (1) mit einem Lager (2) mit einem Lagerinnenring (3) und mit einem Lageraußenring (4), wobei der Lagerinnenring (3) gegenüber dem Lageraußenring (4) verdrehbar ausgeführt ist, mit einem Sensorringelement (6) zur Detektierung der Drehzahl und der Winkelstellung des Lagerinnenrings (3), wobei das Sensorringelement (6) axial benachbart zu dem Lager angeordnet ist und ein Trägerelement (8) vorgesehen ist, welches einerseits an dem Lageraußenring (4) befestigt ist und welches andererseits das Sensorringelement (6) trägt, wobei weiterhin eine Lagerhülse (10) vorgesehen ist, welche das Lager (2) und das Sensorringelement (6) axial und radial umgreift, wobei das Trägerelement (8) drehfest in der Lagerhülse (10) angeordnet ist, wobei weiterhin eine Stützscheibe (11) in der Lagerhülse (10) angeordnet ist, welche benachbart zu dem Trägerelement (8) angeordnet ist und welche von zumindest einem Federelement (12) hin zu dem Trägerelement (8) beaufschlagt wird, wobei sich das zumindest eine Federelement (12) andererseits an einer Deckelscheibe (13) abstützt, die mit der Lagerhülse (10) befestigt ist.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (11), das zumindest eine Federelement (12) und/oder die Deckelscheibe (13) ringförmig mit einer zentralen Öffnung ausgebildet sind.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (12) zumindest eine Tellerfeder und/oder zumindest eine Wellfeder ist, welche eine axiale Kraftkomponente bewirkt.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorringelement (6) ein elektrisch arbeitendes Sensorelement mit einer elektrischen Zuleitung ist, welche mittels eines Kabelschachts (14) aus der Lagerhülse (10) und der Deckelscheibe (13) ausführbar ist.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschacht (14) in einer axialen Richtung aus der Lagerhülse (10) und der Deckelscheibe (13) führt.
Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Passscheibe (15) axial zwischen dem Trägerelement (8) und der Stützscheibe (11) vorgesehen ist zum Toleranzausgleich und zur Einstellung der auf das Trägerelement (8) wirkenden Federkraft.
Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (11) im Schnitt S-förmig ausgebildet ist, insbesondere zur Aufnahme einerseits der Passscheibe (15) und andererseits des zumindest einen Federelements (12).
Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Federelemente (12) benachbart zueinander angeordnet sind, insbesondere zwei, drei oder vier Federelemente (12).
Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu dem Sensorringelement (6) ein Geberringelement (7) angeordnet ist, welches mit dem Lagerinnenring (3) drehverbunden ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2) ein Wälzlager mit einem Wälzkörper (5) zwischen Lagerinnenring (3) und Lageraußenring (4) ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (4) und die Lagerhülse (10) vorzugsweise derart ausgebildet sind, dass sie ein tribologisches System mit im Wesentlichen konstanten Reibverhältnissen und/oder Reibkräften als Funktion der Temperatur und/oder der Lebensdauer bilden.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (4) und die Lagerhülse (10) jeweils aus einem Material ausgebildet ist, das bzw. die einen im Wesentlichen gleichen oder vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist bzw. aufweisen.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschacht (14), insbesondere zusätzlich, zur Festlegung der Winkellage des Lageraußenrings (4) und/oder des Trägerelements (8) und/oder des Sensorringelements (6) dient.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (10) dazu dient, in einer Aufnahme und/oder an einem weiteren Bauteil aufgenommen und/oder befestigt zu werden, insbesondere an einem Gehäuse oder einem Lagerschild etc.