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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 in das 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 9 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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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 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 diese 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. 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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Das Sensorlager weist eine Sensorik zur Winkelerfassung der Welle und/oder des Innenrings auf. Nachdem Welle und Innenring gemeinsam rotieren ist deren Drehzahl und/oder Winkelstellung gleich. Bevorzugt ist die Sensorik als eine induktive Sensorik ausgebildet. Die Sensorik umfasst eine Platine, wobei auf der Platine mindestens ein Sensor angeordnet ist. 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 und/oder die Sensorik eine Information des Sensorrotors bevorzugt induktiv messen kann. Bei alternativen Ausgestaltungen der Erfindung ist der Sensor und/oder die Sensorik als kapazitiver Sensor ausgebildet. Prinzipiell ist es auch möglich, dass der Sensor und/oder die Sensorik 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. Bevorzugt ist die Schnittstelleneinrichtung als eine Buchse für einen Stecker ausgebildet. 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 eine Platinenträger auf, wobei der Platinenträger in der Fixierhülse angeordnet ist. Der Platinenträger nimmt die Platine und damit die Sensorik auf.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Sensorlager einen Deckel aufweist. Der Deckel und der Platinenträger bilden gemeinsam einen Aufnahmeraum für die Platine mit dem Sensor. Insbesondere ist der Aufnahmeraum als ein Ringraum ausgebildet. Der Deckel ist auf dem Platinenträger stoffschlüssig angeordnet, so dass die Platine mediendicht in dem Aufnahmeraum geschützt ist.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch die Kombination von einem Platinenträger mit einem Deckel, wobei der Deckel dem Platinenträger mediendicht abschließt, um den Aufnahmeraum für die Platine mit dem Sensor zu bilden, eine sehr zuverlässige Abdichtung gegen anströmende Medien, wie zu Beispiel Getriebeöl, realisiert wird. Auch die Montage ist vergleichsweise einfach, da nach dem Einbringen des Platinenträgers nur noch montiert und gefügt, jedoch nicht mehr urformend in dem Sensorlager gearbeitet werden muss. Damit ist eine fertigungsgerechte Variante für das Sensorlager umgesetzt.
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Besonders bevorzugt wird der Deckel über ein Schweißverfahren auf dem Platinenträger stoffschlüssig befestigt. Diese Ausgestaltung berücksichtigt, dass auch beim Fügevorgang kein weiterer formloser Werkstoff in das Sensorlager eingebracht werden muss.
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Bei einer bevorzugten fertigungstechnischen Realisierung der Erfindung ist der Deckel über ein Laserschweißverfahren auf dem Platinenträger als Schweißpartner aufgeschweißt. Das Laserschweißverfahren hat den fertigungstechnischen Vorteil, dass die Schweißnaht zwischen den zwei Schweißpartnern positioniert werden kann. Somit kann bei entsprechender Wahl des Grundmaterials von dem Deckel der Laserstrahl durch den Deckel durchgeführt werden und erst bei dem Stoß zwischen Deckel und Platinenträger das Material erwärmen und dort verschweißen. Insbesondere verläuft eine Schweißnaht derart umlaufend geschlossen, dass der gesamte Aufnahmeraum mediendicht ausgebildet ist.
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Es ist bevorzugt, dass der Platinenträger eine Auflagekontur zur Auflage des Deckels und der Deckel eine Anlagekontur zur Auflage des Platinenträgers aufweist, wobei die Auflagekontur und Anlagekontur gemeinsam einen Überlappstoß bilden, der insbesondere für das Kunststoffschweißen mit dem Laser fertigungsgerecht ausgebildet ist. Vorzugsweise liegen die Stossflächen von Auflagekontur und Anlagekontur in einer gemeinsamen Radialebene zu der Hauptdrehachse, so dass der Laser keinen Höhenversatz beim Schweißen berücksichtigen muss. Aber auch bei anderen Schweißverfahren, wie z.B. dem Ultraschallschweißen ist diese Ausbeildung mit Auflagekontur und Anlagekontur zur Bildung des Überlappstoßes vorteilhaft, da diese prozesssicher verschweißt werden kann.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Sensorlager eine Leiteranordnung aufweist. Die Leiteranordnung umfasst bevorzugt eine Mehrzahl von elektrisch parallel angeordneten Leiter. Beispielsweise umfasst die Leiteranordnung mehr als drei, insbesondere mehr als fünf parallel zueinander angeordnete Leiter. Die Leiteranordnung bildet mit einem schnittstellenseitigen Endabschnitt eine Kontaktierung der Schnittstelleneinrichtung. Insbesondere bildet die Leiteranordnung die Kontakte in der Schnittstelleneinrichtung. Mit dem platinenseitigen Endabschnitt stellt die Leiteranordnung eine Press-Fit-Schnittstelle für die Platine bereit. Insbesondere weist die Leiteranordnung eine Mehrzahl von Kontaktstiften an dem platinenseitigen Endabschnitt als die Press-Fit-Schnittstelle auf. Vorzugsweise ist in der Platine eine Aufnahme für eine Pressfit-Verbindung angeordnet. Bei der Pressfit-Verbindung wird eine Einpresstechnik umgesetzt, welche als eine lötfreie Verbindungstechnik ausgebildet ist. Die Platine weist z.B. metallisierte Löcher, insbesondere ausgebildet als eine Durchkontaktierung, auf, bei der jeweils ein Kontaktstift der Leiteranordnung in das metallisierte Loch gedrückt wird. Vorzugsweise sind die Kontaktstifte jeweils in deren radialen Richtung federnd ausgebildet, so dass eine sichere Kontaktierung umgesetzt wird. Die Platine kann über die Pressfit-Verbindung in einem Arbeitsgang prozesssicher kontaktiert werden. Damit ist eine sehr effiziente und zugleich prozesssichere Fertigung des Sensorlagers möglich. Zusammenfassend bildet die Leiteranordnung eine elektrische Verlängerung von der Platine in die Schnittstelleneinrichtung.
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Es ist vorgesehen, dass die Leiteranordnung zumindest abschnittsweise in dem Platinenträger eingebettet ist. Somit ist die Leiteranordnung zumindest in dem eingebetteten Abschnitt von einem Grundmaterial des Platinenträger, insbesondere mediendichtend umhüllt. Ein Ausgang aus dem Aufnahmeraum ist somit zwar über die Leiteranordnung gebildet, da die Leiteranordnung in dem Platinenträger eingebettet ist, ist dieser Ausgang mediendicht ausgebildet.
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Die vorgeschlagene Ausbildung der Leiteranordnung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf: So wird die Kontaktierung der Platine durch die Bereitstellung der Press-Fit-Schnittstelle vereinfacht. Die Platine kann parallel für alle Leiter durch das Kontaktieren mit der Press-Fit-Schnittstelle prozesssicher kontaktiert werden. Dadurch, dass die Leiteranordnung in dem Platinenträger eingebettet ist, werden die elektrischen Signale mediendicht zu der Schnittstelleneinrichtung weitergeführt. Die Einbettung bildet quasi eine Dichtung zwischen der Platine und dem Inneren der Schnittstelleneinrichtung. Im Ergebnis kann das Sensorlager durch die bevorzugte Ausgestaltung besonders einfach montiert werden und spart Komponenten, wie zum Beispiel Dichtungen, ein.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Leiteranordnung aus einem Stanzgitter gefertigt. Das Stanzgitter ist als ein Blechteil ausgebildet, welches die Mehrzahl von Leiter bereitstellt, jedoch diese zunächst untereinander über Stege miteinander verbindet. Das Stanzgitter ist insbesondere eine durch Stanzen erzeugte flache Struktur oder nachfolgend durch Biegen dreidimensionale Struktur. Das Stanzgitter ist besonders kostengünstig herzustellen. Die Leiteranordnung wird aus dem Stanzgitter gefertigt, indem dieses zunächst in die Montageposition und/oder Endposition gelegt wird und nachfolgend die einzelnen Leiter durch Auftrennen der Stege voneinander elektrisch isoliert werden. Auf diese Weise ist das Sensorlager besonders einfach und/oder kostengünstig zu fertigen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Platinenträger mit der Leiteranordnung in die Fixierhülse eingespritzt. Somit wird die Fixierhülse in ein formgebendes Spritzgusswerkzeug eingelegt, das Stanzgitter oder die einzelnen Leiter in die Endposition positioniert und nachfolgend der Platinenträger eingespritzt. Diese Herstellung hat den Vorteil, dass die Abdichtung der Leiteranordnung durch den flüssigen Kunststoff beim Einspritzen besonders einfach umsetzbar ist. Bevorzugt ist der Kunststoff als ein Thermoplast ausgebildet.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Schnittstelleneinrichtung auf die Leiteranordnung und/oder den Platinenträger aufgespritzt. Die Schnittstelleneinrichtung wird somit urformend durch den Spritzvorgang gefertigt. Die elektrische Kontaktierung der Schnittstelleneinrichtung wird durch die Leiteranordnung bereitgestellt. Bevorzugt weist die Leiteranordnung eine Mehrzahl von Steckerpins auf, welche die Kontaktierung der Schnittstelleneinrichtung bilden.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist das Sensorlager den zuvor beschriebenen Sensorrotor auf, wobei der Platinenträger, insbesondere ein Boden des Platinenträgers, und der Sensorrotor unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Dadurch, dass auch der Boden des Platinenträgers durch das formgebende Spritzgusswerkzeug gefertigt ist, kann dieser hochpräzise und/oder mit nur geringen Toleranzen gefertigt werden, so dass der Sensorrotor sehr eng zu dem Platinenträger 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 mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zur Fertigung des Sensorlagers wie dieser zuvor beschrieben wurde, wobei der Deckel auf den Platinenträger aufgesetzt wird und mit diesem stoffschlüssig verbunden wird, um die Platine mediendicht zu schützen.
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Bevorzugt wird in einem Vorschritt der Platinenträger gemeinsam mit der Leiteranordnung in die Fixierhülse eingespritzt. Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird zunächst ein bzw. das Stanzgitter in die Fixierhülse eingelegt. Nachfolgend werden Verbindungsstege des Stanzgitters getrennt um die Leiteranordnung zu bilden, wobei die Leiteranordnung bereits in der Endposition angeordnet ist. Der Platinenträger wird gemeinsam mit der Leiteranordnung eingespritzt. Durch diese bevorzugte Weiterbildung kann die Leiteranordnung als Stanzgitter einstückig in die Fixierhülse eingelegt werden, wobei erst dort die verschiedenen Leiter zur Bildung der Leiteranordnung voneinander getrennt werden. Insbesondere ist der Spritzprozess als ein einstufiger Spritzprozess umgesetzt. Das Stanzgitter wird in die Spritzgießform eingelegt. Nachdem die Verbindungsstege getrennt, und die Leiter damit gegeneinander isoliert wurden, werden sie mit Kunststoff umspritzt. Nachfolgend werden weitere Komponenten montiert.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird zunächst ein Vorprodukt gebildet wird, wobei das Vorprodukt als ein Kunststoffkörper mit der eingespritzten Leiteranordnung ausgebildet ist. Die Leiteranordnung ist aus einem Stanzgitter gefertigt. Das Vorprodukt wird dann in dem Platinenträger angeordnet und eingespritzt.
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Insbesondere wird die Verwendung von Pressfits als Anbindung auf einen Stecker offenbart. Hierfür wird der Platinenträger mit Stecker an die Fixierhülse als Thermoplast-Teil gespritzt. In den Platinenträger eingebettet befindet sich ein Stanzgitter, das an einem Ende als Pressfit und am anderen als Steckerpin ausgeführt ist. Die PCB/Platine wird auf die Pressfits des Platinenträgers gepresst, um die Kontaktierung zu erreichen. Damit die PCB von äußeren Umwelteinflüssen geschützt ist, wird auf den Platinenträger (Thermoplast) ein Deckel (Thermoplast) durch Kunststoffschweißen gesetzt, damit das Gehäuse geschlossen ist. Damit wird optional ein Sensorlager für die Winkelerfassung der Automotiven Traktionsmaschinen vorgeschlagen, dessen Sensorik einen Stecker aufweist, für welche ein Platinenträger mit Stecker an eine Fixierhülse als Kunststoffbauteil angespritzt ist. Kern der Verbindung ist ein Stanzgitter, welches an einem Ende als Pressfit ausgeführt ist und an einem anderen Ende als Steckerpin ausgeführt ist.
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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 Darstellung von einem Stanzgitter für das Sensorlager in der 1 ;
- 4 eine schematische dreidimensionale Darstellung von dem Sensorlager der vorhergehenden Figuren ohne Deckel;
- 5 eine schematische, dreidimensionale Darstellung von dem Platinenträger in dem Sensorlager der vorhergehenden Figuren mit einer geänderten Schnittstelleneinrichtung.
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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 sowie eine Wälzlagereinrichtung 4 auf, 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 eine Buchse für einen Stecker 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 den Figuren, 2 und 5 ergibt, weist das Sensorlager 1 einen Platinenträger 16 auf, wobei der Platinenträger 16 als ein Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist und in der Fixierhülse 3 angeordnet und sogar eingespritzt ist. Der Platinenträger 16 weist einen kreisringförmigen Boden 17 mit einem Fortsatz 20 auf, welche durch eine innere Wand 18 und eine äußere Wand 19 begrenzt sind. Auf dem Fortsatz 20 ist die Schnittstelleneinrichtung 9 angeordnet.
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Die innere Wand 18 erstreckt sich am Innenumfang des Platinenträgers 16 und ist kreisrund ausgebildet. Die äußere Wand 19 liegt an der Fixierhülse 3 an und erstreckt sich bis über den Fortsatz 20 von dem Boden 17 des Platinenträgers 16. Der Boden 17 des Platinenträger 16 ist somit zurückgesetzt angeordnet und/oder bildet einen Teil von einem Aufnahmeraum 32. In dem Platinenträger 16, insbesondere in dem Aufnahmeraum 32 des Platinenträgers 16, ist die Platine 13 mit dem Sensor 15 angeordnet.
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Der Platinenträger 16 ist durch ein Einspritzen des Platinenträgers 16 stoffschlüssig mit der Fixierhülse 3 verbunden. Zur Verbesserung der mechanischen Ankopplung weist die Fixierhülse 3 drei Aussparungen 21 in Form von rechteckigen Fenstern auf, wobei der Kunststoff des Platinenträgers 16 beim Einspritzen auch in den Aussparungen 21 angeordnet wird, so dass der Platinenträger 16 nicht nur stoffschlüssig, sondern auch formschlüssig in der Fixierhülse 3 fixiert ist.
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In dem Platinenträger 16 ist eine Leiteranordnung 22 zumindest abschnittsweise eingespritzt.
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Die Leiteranordnung 22 weist an dem einen Endabschnitt, welcher in dem Aufnahmeraum 32 des Platinenträger 16 positioniert ist, eine Mehrzahl von Kontaktstiften als Press-Fit-Schnittstelle 23 auf. Die Platine 13 weist eine Aufnahme 24 für die Kontaktstifte der Press-Fit-Schnittstelle 23 auf, wobei die Aufnahme 24 und die Kontaktstifte eine Press-Fit-Verbindung, also eine lötfreie, elektrische Verbindung bilden. Beispielsweise sind die Kontaktstifte in radialer Richtung zu der eigenen Hauptachse nachgiebig ausgebildet, so dass diese in metallisierte Löcher als Aufnahme 24 in der Platine 13 eingeführt werden können und sich durch die Expansion in radialer Richtung selbsttätig kontaktieren. Dadurch kann die Platine 13 in einem einfachen Arbeitsgang prozesssicher kontaktiert werden. Die Kontaktierung erfolgt parallel für alle Kontaktstifte der Leiteranordnung 22 in den Pressfit-Aufnahmen 24.
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An dem anderen Endabschnitt, welcher in der Schnittstelleneinrichtung 9 positioniert ist, weist die Leiteranordnung 22 eine Mehrzahl von Steckerpins 25 auf, welche die Kontaktierung der Schnittstelleneinrichtung 9 bilden. Auf die Steckerpins 25 wird ein entsprechend komplementär ausgebildeter Stecker zur Kontaktierung des Sensorlagers 1 aufgesteckt. Dadurch, dass die Leiteranordnung 22 zumindest abschnittsweise und insbesondere in einem Zwischenabschnitt vollständig zwischen den beiden Endabschnitten eingebettet ist, wird die elektrische Kontaktierung der Platine 13 mediendicht aus dem Aufnahmeraum 32 des Platinenträgers 16 herausgeführt.
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Die 3 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung ein Vorprodukt der Leiteranordnung 22, ausgebildet als ein Stanzgitter 26. Das Stanzgitter weist bereits an dem einen Endabschnitt die Steckerpins 25 und an dem anderen Endabschnitt die Kontaktstifte der Press-Fit-Schnittstelle 23 auf, welche bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Mehrzahl von Leiter 27 miteinander elektrisch verbunden sind. Das Stanzgitter 26 und/oder die Leiteranordnung 22 ist bereits als ein 3-D-Bauteil ausgebildet, wobei sich die Kontaktstifte senkrecht zu den Steckerpins 25 erstrecken. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann das Stanzgitter 26 und/oder die Leiteranordnung 22 auch U-förmig oder geradlinig ausgebildet sein. Zwischen den Leitern 27 sind Stege 28 angeordnet, welche die Leiter 27 mechanisch und elektrisch verbinden. Bei der Fertigung wird das Stanzgitter 26 in seiner Endposition eingelegt, wobei in der Endposition vor oder während des Spritzvorgangs die Stege 28 getrennt werden, um die Leiter 27 voneinander elektrisch zu isolieren.
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Die 4 zeigt das Sensorlager 1 ohne den Deckel 30, wobei die durch die Platine 13 ragenden Kontaktstifte der Press-Fit-Schnittstelle 23 sowie die in der Schnittstelleneinrichtung 9 angeordneten Steckerpins 25 zu erkennen sind.
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Die 5 zeigt auch einen Detailausschnitt im Bereich der Schnittstelleneinrichtung 9, wobei zu erkennen ist, dass die Stege 28 bereits getrennt sind und zwischen den Leitern 27 sogar Isolationskonturen in Form von Quadern aus Kunststoff angeordnet sind.
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Die Schnittstelleneinrichtung 9, insbesondere ein Gehäuse der Schnittstelleneinrichtung 9, ist auf die Leiteranordnung 22 und/oder auf dem Platinenträger 16 aufgespritzt. Damit erfolgt durch den Spritzgussvorgang urformend die Fertigung des Platinenträger 16 mit integrierter Leiteranordnung 22 sowie der Schnittstelleneinrichtung 9. Das Innere der Schnittstelleneinrichtung 9 mit den Steckerpins 25 ist durch das Einspritzen mediendicht von dem Aufnahmeraum 32 für die Platine 13 in dem Platinenträger 16 getrennt.
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Der Sensorrotor 14 ist unmittelbar benachbart zu der Rückseite des Platinenträgers 16, insbesondere zu dem Boden 17 des Platinenträgers 16 angeordnet. Insbesondere ist zwischen dem Sensorrotor 14 und dem Boden 17 nur ein Luftspalt angeordnet. Der Luftspalt kann besonders eng ausgelegt werden, da der Boden 17 toleranzarm durch das formgebende Spritzwerkzeug gefertigt ist.
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Die Fixierhülse 3 weist zwei nach außen abstehende Laschen 29 auf, wobei die Laschen 29 parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Platine 13 weist den Fortsatz 20 auf, wobei der Fortsatz 20 ebenfalls zueinander und/oder zu den abstehenden Laschen 23 parallel verlaufende Seitenkanten hat. Der Fortsatz 20 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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Das Sensorlager 1 weist einen Deckel 30 auf, wobei der Deckel 30 auf dem Platinenträger 16 angeordnet ist und den Aufnahmeraum 32 für die Platine 13 mediendicht abschließt. Der Deckel 30 ist ringförmig ausgebildet und weist einen Deckelfortsatz 31 auf, wobei der ringförmige Abschnitt den ringförmigen Abschnitt des Platinenträger 16 und der Deckelfortsatz 31 den Fortsatz 20 zumindest abschnittsweise abdeckt. Insbesondere erstreckt sich der Deckelfortsatz 31 bis zur Schnittstelleneinrichtung 9. In dem Aufnahmeraum 32 sind somit die Platine 13 sowie die Kontaktstifte 23 der Leiteranordnung 22 angeordnet und mediendicht geschützt.
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Die innere Wand 18 und die äußere Wand 19 des Platinenträger 16 bilden jeweils eine Auflagekontur 33 für den Deckel 30. Somit liegt der Deckel 30 am Innenumfang auf der kreisrunden, inneren Wand 18 auf. Am Außenumfang liegt der Deckel 30 auf der äußeren Wand 19 auf, welche sich größtenteils kreisrund und/oder gleichlaufend zu der Fixierhülse 3 erstreckt, beim Fortsatz 20 bildet die äußere Wand 19 ein zu dem Aufnahmeraum 32 geöffnetes Rechteck. Die Auflagekontur 33 für den Deckel 30 liegt am Innenumfang und am Außenumfang in einer gemeinsamen Ebene. Der Deckel 30 weist eine Anlagekontur 34 auf, welche gleichlaufend zu der Auflagekontur 33 ausgebildet ist. Nach der Bestückung des Platinenträgers 16 mit der Platine 13 wird der Deckel 30 auf den Platinenträger 16 aufgelegt und mit diesem stoffschlüssig verbunden. Prinzipiell kann der Platinenträger 16 mit dem Deckel 30 verklebt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Deckel 30 lasergeschweißt, wobei der Laser durch den Deckel 30 hindurch zu dem Stoß, gebildet aus der Anlagekontur 34 und der Auflagekontur 33, geführt wird und den Deckel 30 mit dem Platinenträger 16 verschweißt. Somit liegt eine Laserschweißnaht in der Kontaktebene zwischen der Anlagekontur 34 der Auflagekontur 33. Auf diese Weise kann der Aufnahmeraum 32 mediendicht abgeschlossen werden.
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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
- Stecker
- 11
- Kabel
- 12
- Aufnahmeschulter
- 13
- Platine
- 14
- Sensorrotor
- 15
- Sensor
- 16
- Platinenträger
- 17
- Boden des Platinenträgers
- 18
- innere Wand
- 19
- äussere Wand
- 20
- Fortsatz
- 21
- Aussparungen
- 22
- Leiteranordnung
- 23
- Press-Fit-Schnittstelle
- 24
- Aufnahme
- 25
- Steckerpins
- 26
- Stanzgitter
- 27
- Leiter
- 28
- Stege
- 29
- Laschen
- 30
- Deckel
- 31
- Deckelfortsatz
- 32
- Aufnahmeraum
- 33
- Auflagekontur
- 34
- Anlagekontur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1020001831254 A1 [0003]
