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Die Erfindung betrifft ein Sensorlager für die Winkelerfassung von einer Welle in einer Traktionsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Fertigung des Sensorlagers.
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Bei Elektroantrieben für Fahrzeuge wird aus verschiedenen Gründen eine Winkelmessung von mindestens einer Welle, meist der Rotorwelle, benötigt. Bislang erfolgte die Winkelmessung oftmals über eine separate Sensoreinrichtung, welche zusätzlich zu etwaigen Lagern auf die Welle aufgesetzt war. Dies erforderte umfangreiche Montagearbeiten.
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Die Druckschrift
DE 10 2000 1831 2 5 4 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft eine ringförmige Sensoreinheit mit einem Sensorelement und einem Verbindungselement. Das Verbindungselement weist einen ringförmigen Boden mit einer umlaufenden Außenwand auf und das Sensorelement ist ins Verbindungselement eingelegt und mit einem Bindemittel umspritzt. Die Sensoreinheit ist mit einem Wälzlager koppelbar, so dass die Sensoreinheit mit dem Wälzlager als eine Baueinheit montiert werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fertigungsgerechte Variante für ein derartiges Sensorlager zu finden. Diese Aufgabe wird durch ein Sensorlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Fertigung des Sensorlagers mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein insbesondere ringförmiges Sensorlager, welches für eine Winkelerfassung von einer Welle in einer Traktionsmaschine geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Sensorlager funktioniert insbesondere als ein Resolver, insbesondere als ein Winkelresolver. Besonders bevorzugt ist das Sensorlager ausgebildet, eine absolute Winkelerfassung von einem Drehwinkel der Welle durchführen zu können. Bei weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Sensorlager ausgebildet, eine inkrementelle Winkelerfassung von einem Drehwinkel der Welle durchzuführen. Insbesondere kann aus der Winkelerfassung eine Drehzahl abgeleitet werden.
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Das Sensorlager ist für eine Traktionsmaschine von einem Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet. Insbesondere ist die Traktionsmaschine ein Elektroantrieb von dem Fahrzeug. Besonders bevorzugt dient die Traktionsmaschine dazu, ein Hauptdrehmoment für das Fahrzeug bereitzustellen. Bei der Welle kann es sich prinzipiell um eine beliebige Welle in dem Antriebsstrang der Traktionsmaschine zwischen Elektromotor und Fahrzeugrad handeln. Besonders bevorzugt ist die Welle jedoch als eine Rotorwelle ausgebildet. Insbesondere ist die Welle und/oder das Sensorlager in einem insbesondere getriebeölgeschmierten Getrieberaum der Traktionsmaschine angeordnet. Ein optionaler Gegenstand der Erfindung wird durch eine Traktionsmaschine und/oder ein Fahrzeug mit der Traktionsmaschine und mit dem Sensorlager gebildet.
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Das Sensorlager weist eine Fixierhülse auf. Die Fixierhülse ist insbesondere als ein Metallbauteil ausgebildet. Die Fixierhülse ist in der Grundform ringförmig und/oder hohlzylinderförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Fixierhülse einstückig realisiert. Beispielsweise ist die Fixierhülse als ein Blechformteil realisiert. Die Fixierhülse hat zum einen die Funktion Komponenten des Sensorlagers zu umschließen und zum anderen eine Kopplung mit einer Wälzlagereinrichtung zu schaffen.
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Das Sensorlager weist eine Wälzlagereinrichtung auf. Die Wälzlagereinrichtung weist einen Innenring und einen Außenring sowie eine Mehrzahl zwischen Innenring und Außenring abwälzende Wälzkörper auf. Bevorzugt sind die Wälzkörper als Kugeln realisiert. Der Außenring ist mit der Fixierhülse insbesondere drehfest verbunden. Bevorzugt weisen der Außenring und die Fixierhülse einen gleichen Außendurchmesser auf. Besonders bevorzugt ist der Außenring in der Traktionsmaschine stationär und/oder drehfest angeordnet bzw. anordbar. Der Innenring ist dagegen mit der Welle verbindbar, insbesondere verbunden. Im Betrieb rotiert somit der Innenring gemeinsam mit der Welle.
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Das Sensorlager weist eine Sensorik zur Winkelerfassung der Welle und/oder des Innenrings auf. Nachdem Welle und Innenring gemeinsam rotieren ist diese Drehzahl gleich. Die Sensorik umfasst eine Platine, wobei auf der Platine mindestens ein Sensor angeordnet ist. Die Platine weist bevorzugt eine Kreisringform auf. Vorzugsweise ist der Sensor als ein induktiver Sensor ausgebildet. Der Sensor wird beispielsweise durch eine Sende- und/oder Empfangsantennenstruktur und einer digitalen Datenverarbeitungseinrichtung, wie z.B. einem ASIC gebildet. Beispielsweise umfasst das Sensorlager einen Sensorrotor, welcher mit der Welle und/oder mit dem Innenring, bevorzugt mit dem Innenring, drehfest verbunden ist, wobei der Sensor eine Information des Sensorrotors messen kann. Vorzugsweise ist der Sensorrotor zwischen der Sensorik und der Wälzlagereinrichtung angeordnet. Bei alternativen Ausgestaltungen der Erfindung ist der Sensor als ein kapazitiver Sensor ausgebildet. Prinzipiell ist es auch möglich, dass der Sensor auf einem anderen Meßprinzip basiert.
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Ferner weist die Sensorik eine Schnittstelleneinrichtung zur elektrischen, insbesondere elektronischen Kontaktierung der Platine auf. Insbesondere werden über die Schnittstelleneinrichtung digitale und/oder analoge Signale von der Winkelerfassung des Sensors geleitet. Die Schnittstelleneinrichtung ist fest auf der Platine angeordnet. Die Sensorik ist in der Fixierhülse angeordnet. Bevorzugt ist die Sensorik in axialer Richtung betrachtet benachbart zu der Wälzlagereinrichtung positioniert.
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Das Sensorlager weist einen Duroplastmantel auf, wobei der Duroplastmantel die Platine bedeckt. Ferner verbindet der Duroplastmantel die Platine in radialer Richtung mit der Fixierhülse stoffschlüssig. Ferner verbindet der Duroplastmantel die Platine mit der Schnittstelleneinrichtung, so dass die Platine mediendicht, insbesondere öldicht, geschützt ist. Dadurch wird es ermöglicht, das Sensorlager in der Traktionsmaschine anzuordnen.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Duroplastmantel eine erste Werkzeugseite aufweist. Vorzugsweise liegt die erste Werkzeugseite in einer Radialebene zu einer Hauptdrehachse des Sensorlagers. Die erste Werkzeugseite ist durch ein insbesondere formgebendes Spritzgusswerkzeug erzeugt, wobei diese Fertigungsart an der Oberseite der ersten Werkzeugseite erkennbar ist. Die erste Werkzeugseite ist auf der der Wälzlagereinrichtung abgewandten Seite des Duroplastmantels angeordnet.
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Alternativ oder ergänzend weist die Fixierhülse auf der genannten Seite des Duroplastmantels insbesondere in der Grundform einen ausreichenden Öffnungsquerschnitt zur Aufnahme des Spritzgusswerkzeugs auf. Insbesondere ist der Öffnungsquerschnitt so bemessen, dass das Spritzgusswerkzeug zu dem Duroplastmantel hin und/oder weggefahren werden kann.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass die Sensorik mediendicht ausgebildet sein soll. Dadurch, dass der Duroplastmantel die erste Werkzeugseite aufweist und somit auf dieser Seite vollflächig über das Spritzgusswerkzeug erzeugt ist, kann die Sensorik auf der ersten Werkzeugseite besonders prozesssicher mediendicht geschützt werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Duroplastmantel eine zweite Werkzeugseite auf der gegenüberliegenden Seite auf, wobei die zweite Werkzeugseite ebenfalls durch das Spritzgusswerkzeug erzeugt ist. Der Duroplastmantel weist insbesondere eine Ringform auf, wobei die Oberseite und die Unterseite durch das Spritzgusswerkzeug erzeugt sind. Dies erlaubt eine besonders mediendichte Ausgestaltung des Sensorlagers. Insbesondere weist die Platine eine Ringform auf, wobei sich der Duroplastmantel über die Oberseite, die Unterseite und den Innenumfang der Ringform erstreckt. Randseitig liegt der Duroplastmantel an der Fixierhülse an, so das auch in dieser radialen Richtung eine sichere Abdichtung gegeben ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wälzlagereinrichtung medienoffen, insbesondere getriebeöloffen, ausgebildet und/oder ölgeschmiert ist. Beispielsweise ist der Wälzkörperraum der Wälzlagereinrichtung auf mindestens einer Seite dichtungsfrei ausgebildet und/oder zur Schmierung mit Getriebeöl geöffnet.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Platine an einem Außenumfang Vorsprünge und Aussparungen auf. Die Platine kann durch die Vorsprünge in der Fixierhülse zentriert werden. Das Duroplastmaterial kann sich durch die Aussparungen erstrecken, insbesondere wird dadurch erreicht, dass das Duroplastmaterial bei der Fertigung an der Platine vorbeifließen kann. Bevorzugt sind die Aussparungen als Randaussparungen ausgebildet, so dass Zwischenräume zwischen der Platine und der Fixierhülse gebildet sind, welche mit Duroplastmaterial ausgefüllt sind.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Fixierhülse Umformbereiche auf, welche beispielsweise als Eindrückungen ausgebildet sind. Die Platine liegt auf den Umformbereichen auf. Bevorzugt liegt die Platinen auf den Umformbereichen mit den genannten Vorsprünge auf. Beispielsweise weist die Fixierhülse drei oder vier derartige Umformbereiche auf, so dass die Sensorik nicht überdefiniert in der Lage ist. Dadurch, dass die Umformbereiche in die Fixierhülse zur axialen Anlage der Platine eingeformt sind, ist eine besonders kostengünstige Positionierung der Platine und damit der Sensorik möglich.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung sind die Umformbereiche als Zungenabschnitte ausgebildet. Bevorzugt ist der Zungenabschnitt in einem axialen Zwischenbereich der Fixierhülse und/oder beabstandet von einem Rand der Fixierhülse angeordnet. Bevorzugt ist der mindestens eine Zungenabschnitt als ein Ausschnitt aus der Wandung der Fixierhülse ausgebildet. Insbesondere ist der mindestens eine Zungenabschnitt radial nach innen versetzt angeordnet, bevorzugt radial nach innen gebogen. Vorzugsweise weist die Fixierhülse mehrere Zungenabschnitte auf.
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Der Außenring ist in die Fixierhülse eingeschoben, so dass sich ein Überlappbereich ergibt, beispielsweise kann der Außenring in der Fixierhülse klemmend und/oder aufgepresst angeordnet sein. Insbesondere ist der Außenring in einer Einschubrichtung in die Fixierhülse eingeschoben. Es ist optional vorgesehen, dass der mindestens eine Zungenabschnitt einen Axialanschlag für den Außenring bildet. Somit wird der Außenring in der Einschubrichtung so weit in die Fixierhülse eingeschoben bis dieser an dem Axialanschlag anschlägt.
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Es ist bevorzugt, dass der Zungenabschnitt mindestens eine insbesondere zugewandte Seitenkante aufweist wobei die Seitenkante in einer Radialebene zu einer Hauptdrehachse des Sensorlagers verläuft. Besonders bevorzugt ist die Seitenkante dem Außenring zugewandt und/oder der Außenring liegt auf der Seitenkante auf. Dadurch, dass die Seitenkante in der Radialebene verläuft, ist die genaue Positionierung des Außenrings auf der Seitenkante und/oder auf dem Zungenabschnitt nicht relevant für die Positionierung des Außenrings relativ zu der Fixierhülse in axialer Richtung. Vorzugsweise liegen alle Seitenkanten, die dem Außenring zugewandt sind und/oder auf denen der Außenring aufliegt, in einer gemeinsamen Radialebene.
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Optional ergänzend ist eine weitere Seitenkante des Zungenabschnitts auf der dem Außenring abgewandten Seite angeordnet und liegt in einer weiteren Radialebene. Vorzugsweise liegt die Platine auf der abgewandten Seitenkante des Zungenabschnitts auf. Vorzugsweise liegen alle Seitenkanten, die dem Außenring abgewandt sind und/oder auf denen die Platine aufliegt, in einer gemeinsamen Radialebene, wobei die Platine bevorzugt auf allen abgewandten Seitenkanten aufliegt.
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Somit können die Zungenabschnitte eine Doppelfunktion einnehmen, wobei diese, insbesondere die dem Außenring zugewandten Seitenkanten, einen Axialanschlag für den Außenring bilden und diese, insbesondere die dem Außenring abgewandten Seitenkanten, eine Auflage für die Platine der Sensorik bilden. Alternativ oder ergänzend definiert der mindestens eine Zungenabschnitt, insbesondere die zugewandte Seitenkante eine zweite Grenzfläche der zweiten Werkzeugseite für den Duroplastmantel. Insbesondere dienen die Zungenabschnitte und insbesondere die zugewandten Seitenkanten als mechanischer Anschlag oder als mechanische Markierung für das Spritzgusswerkzeug.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Platine einen radialen Fortsatz auf. Beispielsweise erstreckt sich der radiale Fortsatz in einen Winkelbereich von kleiner als 30°. Die Schnittstelleneinrichtung ist auf dem radialen Fortsatz angeordnet. Der radiale Fortsatz hat den Vorteil, dass die Platine und damit die Sensorik in der Winkellage um die Hauptdrehachse ebenfalls definiert positioniert werden kann. Es ist vorgesehen, dass der Duroplastmantel den radialen Fortsatz sowie einen Übergang zwischen der Platine und der Schnittstelleneinrichtung bedeckt, insbesondere umspritzt. Dadurch wird erreicht, dass auch der Bereich des radialen Fortsatzes der Platine mediendicht geschützt ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Fixierhülse nach außen abstehende Laschen auf, wobei der oder ein radialer Fortsatz der Platine zwischen den Laschen angeordnet ist. Durch die Laschen und den radialen Fortsatz ergibt sich eine Verdrehsicherung der Sensorik im Betrieb und eine vereinfachte Positionierung bei der Montage.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Platine mindestens ein Blindbauteil auf, wobei das Blindbauteil eine erste Grenzfläche für den Duroplastmantel definiert. Das Blindbauteil ist insbesondere als ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil oder sonstiges Bauteil vorgesehen, welches bei der Bestückung der Platine mitbestückt wird. Vorzugsweise ist das Blindbauteil auf der Seite der Platine angeordnet, auf der der Duroplastmantel die erste Werkzeugseite aufweist. Es ist vorgesehen, dass das Spritzgusswerkzeug beim Zusammenfahren das mindestens eine Blindbauteil als einen Anschlag oder als eine mechanische Markierung verwendet, so dass die Dicke des Duroplastmantel konstruktiv vorgegeben ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Fixierhülse mit der Sensorik in eine Werkzeughälfte des Spritzgusswerkzeugs eingelegt wird, so dass die Position der zweiten Werkzeugseite bereits definiert ist. Nachfolgend wird das Spritzgusswerkzeug geschlossen, wobei das Spritzgusswerkzeug so weit zu gefahren wird bis die zufahrende Werkzeughälfte das mindestens eine Blindbauteil kontaktiert. Auf diese Weise kann der Duroplastmantel prozesssicher hergestellt werden.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Schnittstelleneinrichtung über eine Pressfit-Verbindung mit der Platine verbunden. Vorzugsweise ist in der Platine eine Aufnahme für die Pressfit-Verbindung angeordnet. Bei der Pressfit-Verbindung wird eine Einpresstechnik umgesetzt, welche als eine lötfreie Verbindungstechnik ausgebildet ist. Die Platine weist metallisierte Löcher, insbesondere ausgebildet als eine Durchkontaktierung auf, bei der jeweils ein Kontaktstift der Schnittstelleneinrichtung in das metallisierte Loch gedrückt wird. Vorzugsweise ist der Kontaktstift in seiner radialen Richtung federnd ausgebildet, so dass eine sichere Kontaktierung umgesetzt wird. Die Schnittstelleneinrichtung kann über die Pressfit-Verbindung in einem Arbeitsgang prozesssicher kontaktiert werden. Damit ist eine sehr effiziente und zugleich prozesssichere Fertigung des Sensorlagers möglich.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist oder wird die Schnittstelleneinrichtung über eine SMD-Verbindung (surface mounted device) mit der Platine verbunden. Die SMD-Technologie stark ausgereift, so dass auch hier eine sichere Verbindung und Kontaktierung erfolgt.
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Die Schnittstelleneinrichtung kann beispielsweise als eine Buchse realisiert sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass diese über die SMD-Verbindung mit der Platine verbunden ist. Alternativ hierzu kann die Schnittstelleneinrichtung auch als ein Kabel mit einem Anschlussblock ausgebildet sein, wobei das Kabel und der Anschlussblock bereits bei der Montage miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Schnittstelleneinrichtung über die Pressfit-Verbindung mit der Platine verbunden ist, da das Handling von Kabeln bei SMD-Fertigung aufwendig oder sogar unpraktikabel ist, dagegen bei der Pressfit-Verbindung einfach umsetzbar ist.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist das Sensorlager den zuvor beschriebenen Sensorrotor auf, wobei der Duroplastmantel, insbesondere die zweite Werkzeugseite des Duroplastmantels, und der Sensorrotor unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Dadurch, dass auch die zweite Werkzeugseite durch das Spritzgusswerkzeug gefertigt ist, kann dieses hochpräzise und/oder mit nur geringen Toleranzen gefertigt werden, so dass der Sensorrotor sehr eng zu dem Duroplastmantel positioniert werden kann und auf diese Weise der mindestens eine Sensor in der Sensorik den Sensorrotor besonders genau abtasten kann.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung des Sensorlagers mit den Merkmalen des Anspruchs 10, wobei die Sensorik in der Fixierhülse angeordnet wird, nachfolgend das Spritzwerkzeug geschlossen wird und die Platine mit Duroplast umspritzt wird, so dass mindestens die erste Werkzeugseite und vorzugsweise auch die zweite Werkzeugseite des Duroplastmantels gebildet ist. In den nachfolgenden Schritten wird die Wälzlagereinrichtung und/oder der Sensorrotor montiert.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische dreidimensionale Darstellung von einem Sensorlager als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Längsschnittdarstellung von dem Sensorlager in der 1;
- 3 eine schematische, dreidimensionale Längsschnittdarstellung von dem Sensorlager in der 1 ;
- 4 eine schematische Längsschnittdarstellung von dem Sensorlager in der 1 ohne Duroplastmantel;
- 5a, b zwei Alternativen für eine Fixierhülse für das Sensorlager der vorhergehenden Figuren;
- 6 eine schematische dreidimensionale Darstellung von dem Sensorlager der vorhergehenden Figuren ohne Duroplastmantel;
- 7a, b zwei Alternativen für eine Schnittstelleneinrichtung für das Sensorlager der vorhergehenden Figuren.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung ein Sensorlager 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es dient zur Winkelerfassung von einer Welle in einer automotiven Traktionsmaschine. Das Sensorlager 1 ist als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet. Die Welle kann durch eine zentrale Durchgangsöffnung 2 durch das Sensorlager 1 durchgeführt werden. Die Welle und/oder das Sensorlager 1 definiert eine Hauptdrehachse H.
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Das Sensorlager 1 weist eine Fixierhülse 3 auf, wobei die Fixierhülse 3 in den 5a, b in zwei verschiedenen Varianten gezeigt ist. Das Sensorlager 1 weist eine Wälzlagereinrichtung 4, insbesondere Radialwälzlagereinrichtung mit einem Innenring 5 und einem Außenring 6 sowie eine Mehrzahl zwischen Innenring 5 und Außenring 6 abwälzenden Wälzkörpern 7 (2) auf. Der Innenring 5 kann drehfest mit der Welle verbunden werden. Der Außenring 6 ist mit der Fixierhülse 3 verbunden, um die selbsthaltende Baugruppe zu bilden.
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Das Sensorlager 1 weist eine Sensorik 8 zur Winkelerfassung der Welle und/oder des Innenrings 5 auf. Die Sensorik ist beispielsweise als eine induktive Sensorik ausgebildet. Die Sensorik 8 weist eine Schnittstelleneinrichtung 9 auf, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Schnittstelleneinrichtung 9 als ein Anschlussblock 10 mit einem Kabel 11 ausgebildet ist.
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Die 2 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung das Sensorlager 1 aus der 1. In dieser Darstellung ist die Wälzlagereinrichtung 4 mit dem Innenring 5, dem Außenring 6 und den Wälzkörpern 7 besser zu erkennen. Die Fixierhülse 3 ist auf den Außenring 6 aufgeschoben. Hierfür weist dieser eine Aufnahmeschulter 12 auf. Beispielsweise kann die Fixierhülse 3 klemmend und/oder aufgepresst auf dem Außenring 6 angeordnet sein.
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Wie sich aus dem Längsschnitt ergibt, weist die Sensorik 8 eine Platine 13 auf, welche in einer geschlossenen Ringform ausgebildet ist. Die Platine 13 ist benachbart zu einem Sensorrotor 14 angeordnet, wobei der Sensorrotor 14 drehfest mit dem Innenring 5 verbunden ist. Die Platine 13 weist mindestens einen Sensor 15 auf, wobei der Sensor 15 eine Sende- und/oder Empfangsantennenstruktur und eine elektrische Datenverarbeitungseinrichtung, wie z.B. einen ASIC aufweisen kann. Der Sensor 15 tastet im Betrieb den Sensorrotor 14 ab. Beispielsweise kann dieser Aussparungen oder eine Strukturierung als Sensormarkierungen tragen, wobei der Sensor 15 auf Basis dieser Sensormarkierungen eine Winkelposition des Sensorrotors 14 erfassen und damit eine Winkelerfassung für den Innenring 5 und/oder für die Welle durchführen kann.
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Wie sich aus einer Zusammenschau der 1 und der 2 ergibt, weist das Sensorlager 1 einen Duroplastmantel 16 auf, wobei die Platine 13 mit dem Sensor 15 und einem Übergangsabschnitt der Schnittstelleneinrichtung 9 mit Duroplastmaterial umspritzt ist. Genauer betrachtet weist der Duroplastmantel 16 eine erste Werkzeugseite 17 und eine zweite Werkzeugseite 18 auf, wobei die erste Werkzeugseite 17 von der Wälzlagereinrichtung 4 abgewandt und die zweite Werkzeugseite der Wälzlagereinrichtung 4 zugewandt ist. Der Duroplastmantel 16 weist eine Ringform und/oder die Form einer flachen Ringscheibe auf, wobei die erste und die zweite Werkzeugseite 17, 18 in einer radialen Ebene zu der Hauptdrehachse H liegen.
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Die 3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung des Sensorlagers 1, allerdings in einer dreidimensionalen Ansicht, wobei der Duroplastmantel 16 nochmals deutlich zu erkennen ist. Der Duroplastmantel 16 erstreckt sich über eine Vorderseite und eine Rückseite der Platine 13. Ferner umschließt der Duroplastmantel 16 den Innenumfang der Platine 13. Am Außenumfang ist die Platine 13 über den Duroplastmantel 16 mit dem Innenumfang der Fixierhülse 3 stoffschlüssig verbunden, so dass die Sensorik 8 umlaufend mediendicht durch den Duroplastmantel 16 geschützt ist.
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Die 4 zeigt das Sensorlager 1 ohne den Duroplastmantel 16. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass die Fixierhülse 3 Umformbereiche 19, welche als Eindrückungen ausgebildet sind, aufweist, wobei die Platine 13 der Sensorik 8 in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse H auf den Umformbereichen 19 aufliegt. Bei der Fertigung des Sensorlagers 1 ist die Sensorik 8 in der Fixierhülse 3 angeordnet, so dass diese auf den Umformbereichen 19 aufliegt.
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Zur Fertigung des Duroplastmantels 16 ist die Fixierhülse 3 mit der Sensorik 8 in einem nicht dargestellten Spritzgusswerkzeug angeordnet. Die Wälzlagereinrichtung 4 wird erst nach der Fertigung des Duroplastmantels 16 montiert. Die Platine 13 weist neben den funktionsbedingten Bauteilen auch einige Blindbauteile 20 auf, wobei die Blindbauteile 20 die Positionierung des Spritzgusswerkzeugs unterstützen. Eine Werkzeughälfte des Spritzgusswerkzeugs wird auf der Seite angeordnet, auf der die Wälzlagereinrichtung 4 montiert wird. Die andere Werkzeughälfte des Spritzgusswerkzeugs wird von der gegenüberliegenden Seite in der Fixierhülse 3 angeordnet. Dabei dienen die Blindbauteile 20 als mechanischer Anschlag oder mechanische Markierung für diese Werkzeughälfte.
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Die Fixierhülse 3 weist einen Öffnungsquerschnitt auf, welcher den Zugang der anderen Werkzeughälfte ermöglicht. Insbesondere ist der Öffnungsquerschnitt der Fixierhülse 3 stets gleich oder größer wie der Außendurchmesser des Duroplastmantels 16.
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Der Sensorrotor 14 ist unmittelbar benachbart zu der zweiten Werkzeugseite 18 des Duroplastmantels 16 angeordnet. Insbesondere ist zwischen dem Sensorrotor 14 und der zweiten Werkzeugseite 18 nur ein Luftspalt angeordnet. Der Luftspalt kann besonders eng ausgelegt werden, da die zweite Werkzeugseite 18 toleranzarm durch das Spritzwerkzeug gefertigt ist.
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Wie sich aus der 6 ergibt, die eine schematische dreidimensionale Darstellung in Schrägansicht des Sensorlagers 1 ohne den Duroplastmantel 16 bildet, weist die Platine 13 am Außenumfang Vorsprünge 21 auf, welche sich mit Aussparungen 22, insbesondere randseitigen Aussparungen 22, abwechseln, wobei die Vorsprünge 21 auf den Umformbereichen 19 aufliegen. Zwischen den Aussparungen 22 und der Fixierhülse 3 ergeben sich Zwischenräume, durch die das Duroplastmaterial beim Umspritzen der Sensorik 8 fließen kann, so dass eine ausreichende Materialverteilung des Duroplastmaterials zur Fertigung des Duroplastmantels 16 gesichert ist.
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Der Duroplastmantel 16 ergibt somit eine Ringsscheibe in der Fixierhülse 3, wobei die erste Werkzeugseite 17 zurückgesetzt in der Fixierhülse 3 angeordnet ist. Die erste Werkzeugseite 17 ist bündig mit den Blindbauteilen 20 angeordnet.
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Die 5 a, b zeigen zwei unterschiedliche Varianten der Fixierhülse 3, wobei bei der Variante in der 5 a die Umformbereiche 19 als Eindrückungen realisiert sind und bei der 5 b die Umformbereiche 19 als Zungenabschnitte ausgebildet sind, welche radial nach innen umgebogen (Biegeumformen) sind, um die axialen Auflagen für die Platine 13 zu bilden.
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Die als Zungenabschnitte ausgebildeten Umformbereiche 19 weisen jeweils eine zugewandte Seitenkante auf, welche sich in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse H erstreckt und welche der Wälzkörpereinrichtung 4 und/oder dem Außenring 6 zugewandt ist, sowie eine abgewandte Seitenkante auf, welche sich in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse H erstreckt und welche der Wälzkörpereinrichtung 4 und/oder dem Außenring 6 abgewandt ist.
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In der Fixierhülse 3 sind Öffnungen in Form von rechteckigen Fenstern eingebracht, wobei der jeweils aus der Öffnung ausgetrennte Abschnitt den Zungenabschnitt bildet. Ferner sind die Öffnungen 22 mit dem Duroplastmaterial ausgefüllt, so dass der Duroplastmantel 16 auch formschlüssig in der Fixierhülse 3 gehalten ist.
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Die zugewandte Seitenkante des Zungenabschnitts bildet einen Axialanschlag für den Außenring 6. Diese wird somit in einer Einschubrichtung so weit in die Fixierhülse 3 eingeschoben bis der Außenring 6 mit seiner Stirnseite auf den Zungenabschnitt 19 trifft. Die Stirnseite von der Fixierhülse 3 ist dagegen in axialer Richtung beabstandet und/oder anschlagsfrei zu dem Außenring 6 angeordnet. Damit ist es nur notwendig, den Außenring 6 im axialen Überlappbereich mit der Fixierhülse 3 fertigungsgerecht vorzubereiten und beispielsweise die entsprechende Mantelfläche zu schleifen. Es ist dagegen nicht notwendig, die Aufnahmeschulter 12 am endseitigen Anschlag zu bearbeiten, da der Außenring 6 beabstandet von dem entsprechenden Anschlag bleibt.
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Die abgewandte Seitenkante des Zungenabschnitts bildet die Anlage für die Platine 13, so dass diese in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse auf den Zungenabschnitten, insbesondere auf den abgewandten Seitenkanten 27 aufliegt.
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Bei der Fertigung des Duroplastmantels 16 können die Zungenabschnitte, insbesondere die zugwandten Seitenkanten als mechanischer Anschlag oder als mechanische Markierung für das Spritzgusswerkzeug dienen. Insbesondere kann der Duroplastmantel bündig mit den zugewandten Seitenkanten der Zungenabschnitte angeordnet sein.
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Die Fixierhülse 3 weist zwei nach außen abstehende Laschen 23 auf, wobei die Laschen 23 parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Platine 13 weist einen Fortsatz 24 auf, wie in der 6 erkennbar ist. Der Fortsatz 24 weist ebenfalls zueinander und/oder zu den abstehende Laschen 23 parallel verlaufende Seitenkanten auf. Der Fortsatz 24 ist zwischen den Laschen 23 angeordnet, so dass diese eine Winkeldefinition und/oder eine Verdrehsicherung für die Platine 13 in der Fixierhülse 3 bilden.
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Auf dem Fortsatz 24 ist die Schnittstelleneinrichtung 9 angeordnet. Die 7 a zeigt eine Alternative für die Schnittstelleneinrichtung 9, wobei diese den Anschlussblock 10 das Kabel 11 aufweist. An dem Anschlussblock 10 sind Kontaktstifte angeordnet. Die Platine 13 stellt im Bereich des Fortsatzes 24 eine der Anzahl der Kontaktstifte entsprechende Anzahl von Pressfit-Aufnahmen zur Verfügung. Beispielsweise können die Pressfit-Aufnahmen als durchkontaktierte Löcher ausgebildet sein. Die Kontaktstifte können in radialer Richtung nachgiebig ausgebildet sein, so dass diese in den Pressfit-Aufnahmen unter radialer Vorspannung eingeführt werden können, so dass eine sichere Kontaktierung erfolgt. Die Kontaktierung erfolgt parallel für alle Kontaktstifte des Anschlussblocks 10 in den Pressfit-Aufnahmen.
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Die 7 b zeigt eine andere Alternative für die Schnittstelleneinrichtung 9, wobei diese als ein SMD-Bauteil, insbesondere SMD-Stecker, ausgebildet ist. Dieser wird im Rahmen der Bestückung der Platine 13 mitbestückt, so dass diese Alternative kostengünstig umsetzbar ist.
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Beide Alternativen weisen Vorteile gegenüber einem Verlöten der Schnittstelleneinrichtung 9 auf der Platine 13 hinsichtlich Schnelligkeit und Prozesssicherheit auf.
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Wie sich insbesondere in einer Zusammenschau der 2, 3, 6 und 7a ergibt, umschließt der Duroplastmantel 16 den Fortsatz 24 und zumindest abschnittsweise die Schnittstelleneinrichtung 9, so dass auch dieser Abschnitt der Sensorik 8 mediendicht durch den Duroplastmantel 16 umschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensorlager
- 2
- Durchgangsöffnung
- 3
- Fixierhülse
- 4
- Wälzlagereinrichtung
- 5
- Innenring
- 6
- Außenring
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Sensorik
- 9
- Schnittstelleneinrichtung
- 10
- Anschlussblock
- 11
- Kabel
- 12
- Aufnahmeschulter
- 13
- Platine
- 14
- Sensorrotor
- 15
- Sensor
- 16
- Duroplastmantel
- 17
- erste Werkzeugseite
- 18
- zweite Werkzeugseite
- 19
- Umformbereiche
- 20
- Blindbauteil
- 21
- Vorsprünge
- 22
- Aussparungen
- 23
- Laschen
- 24
- Fortsatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1020001831254 A1 [0003]
