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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehposition eines Rotors, mit einem ringscheibenförmigen Stator sowie zumindest einer mit einem Detektionsbestandteil des Stators elektrisch verbundenen Drehpositionssignalleitung, wobei ein die zumindest eine Drehpositionssignalleitung umschließendes Leitungsgehäuse einen zu einer axialen Seite des Stators hin angeordneten Stecker ausbildet.
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Gattungsgemäße Sensoreinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die
US 2015/0345997 A1 einen Stator eines Resolvers in ringförmigem Aufbau. Ähnlicher Stand der Technik ist auch durch die
JP 2015/010822 A offenbart.
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Somit sind bereits Sensoreinrichtungen mit ringförmigen Statoren bekannt, die mit Detektionsbestandteilen ausgestattet sind, etwa in Form von radial nach innen abstehenden, in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Zähnen, um eine aktuelle Drehposition eines Rotors erfassen zu können. Dabei hat es sich herausgestellt, dass die Sensoreinrichtungen, die beispielsweise in Elektromotoren oder elektrischen Antriebsachsen von Kraftfahrzeugen integriert werden, relativ komplex aufgebaut sind und demnach häufig noch relativ großbauend ausgebildet sind. Zugleich sollte die Dichtheit üblicherweise nasslaufender Systeme durch die Sensoreinrichtung nicht nachteilig beeinflusst werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoreinrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen kompakteren Aufbau aufweist sowie eine verlässliche Abdichtung von Nassräumen ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stecker sowohl mehrere Pole der zumindest einen Drehpositionssignalleitung, als auch zumindest einen Pol einer Temperatursignalleitung aufweist.
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Somit sind in dem Stecker Anschlüsse / Pole für Drehpositionssignalleitung sowie der Temperatursignalleitung kombiniert, wodurch die Sensoreinrichtung im Vergleich zu dem bisher üblichen Anordnen zweier separater Erfassungsvorrichtungen für die Drehposition und die Temperatur deutlich reduziert wird. Durch die Integration der Temperatursignalleitung fällt zudem eine separate abzudichtende Stelle weg. Dadurch wird die Dichtheit des Systems verlässlicher ausführbar.
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Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es auch von Vorteil, wenn die Temperatursignalleitung und / oder die zumindest eine Drehpositionssignalleitung von einer ersten axialen Seite des Stators, zu der der Stecker angeordnet ist, zu einer zweiten axialen Seite des Stators hin innerhalb des Leitungsgehäuses verlaufen / verläuft. Dadurch ist die Sensoreinrichtung geschickt in einer Seitenwandung eines Gehäuses integrierbar und unmittelbar zur Abdichtung eines entsprechenden Nassraums des Gehäuses einsetzbar. Die Sensoreinrichtung ist dadurch besonders kompakt anzuordnen.
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Des Weiteren hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Temperatursignalleitung zweipolig umgesetzt wird oder zwei (einpolige) Temperartursignalleitungen vorhanden sind. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn ein Temperatursensor vorhanden ist, der mit der (zumindest einen) Temperatursignalleitung verbunden oder verbindbar ist. Auch ist es von Vorteil, wenn gar mehrere, etwa zwei, jeweils mehrpolig (vorzugsweise zweipolig) ausgebildete Temperatursignalleitungen vorhanden sind.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn gar mehrere Drehpositionssignalleitungen vorhanden sind. Diesbezüglich hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Drehpositionssignalleitungen (zusammen / insgesamt) sechs Pole ausbilden / aufweisen. Dadurch ergibt sich ein geeigneter Kompromiss aus der ausreichenden Anzahl an Polen sowie einer möglichst kleinen Baugröße des Steckers.
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Für einen unabhängig von der Ausformung des Stators umgesetzten Anschluss der Temperatursignalleitung an einen Temperatursensor ist es vorteilhaft, wenn die Temperatursignalleitung zu einer dem Stecker abgewandten axialen Seite des Stators hin in Umfangsrichtung und / oder in radialer Richtung versetzt zu der zumindest einen Drehpositionssignalleitung aus dem Leitungsgehäuse austritt / hinausragt.
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Für einen möglichst einfachen Aufbau sowie eine einfache Montage ist es von Vorteil, wenn die Temperatursignalleitung zu einer dem Stecker abgewandten axialen Seite des Stators hin, vorzugsweise an ihrem aus dem Leitungsgehäuse hinausragenden Ende, mit einem Zwischenstecker verbunden ist.
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Weist das Leitungsgehäuse axial versetzt zu dem Stecker eine umlaufende, zur Aufnahme eines Dichtrings vorbereitete Ringnut auf, ergibt sich eine möglichst einfach montierbare Dichtstelle.
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Der Stecker ist vorzugsweise in einer axialen Richtung / axial ausgerichtet.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit ein Rotorpositionssensor (Detektionsbestandteile) inklusive einer zweipoligen Kabelanbindung (Temperatursignalleitung) und einem Stecker ausgebildet. Erfindungsgemäß wird die Temperatursensorleitung (Temperatursignalleitung) in das Resolver-Stator-Interface (Leitungsgehäuse; vorzugsweise in Form eines vergossenen Durchkontaktierungsbereiches) zur Realisierung von Bauraumvorteilen in der Kabelführung sowie zur Reduzierung der Dichtstellen des Steckerbereichs in Richtung einer Modulaußenwand integriert.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer Außen- / Vorderseite, sowie
- 2 eine perspektivische Darstellung der Sensoreinrichtung nach 1 von einer Innen- / Rückseite.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit den
1 und
2 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 zu erkennen. Die Sensoreinrichtung 1 dient in ihrem bevorzugten Einsatzbereich zur Erfassung einer Drehposition eines Rotors eines Elektromotors / einer elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges. Die Sensoreinrichtung 1 ist folglich bevorzugt unmittelbar in einem einen Rotor aufweisenden Elektromotor eingesetzt. Der Elektromotor ist wiederum in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, etwa in einer elektrischen Antriebsachse, eingesetzt. Die Sensoreinrichtung 1 ist weiter bevorzugt auf eine unmittelbar mit einem Rotor eines Elektromotors verbundenen Rotorwelle aufgesetzt und bildet einen Teil einer Seitenwandung eines Gehäuses des Elektromotors unmittelbar aus. Der prinzipielle Aufbau sowie die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1 ist bereits grundlegend bekannt, weswegen dahingegen beispielsweise die die
US 2015/0345997 A1 verwiesen wird.
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Die Sensoreinrichtung 1 dient somit als ein so genannter Resolver zum Ermitteln einer Drehposition eines Rotors des Elektromotors mittels ihres Stators 2 (der Sensoreinrichtung 1). Der Stator 2 ist im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist auf typische Weise mehrere der Übersichtlichkeit halber lediglich schematisch angedeutete Detektionsbestandteile 5 auf, die der Detektion der Drehposition des Rotors dienen. Die Detektionsbestandteile 5 können beispielsweise unmittelbar als radial nach innen abstehende Statorzähne mit darauf aufgenommenen Spulen / Spulenwicklungen ausgebildet sein.
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Mit den Detektionsbestandteilen 5 sind auf typische Weise mehrere, vorzugsweise sechs, Drehpositionssignalleitungen 3 verbunden, die in den Figuren ebenfalls schematisch angedeutet sind. Die Drehpositionssignalleitungen 3 sind mit einem Stecker 7 und über diesen Stecker 7 im Betrieb mit weiteren Anschlussleitungen elektrisch verbunden.
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Der Stecker 7 ist an einem Leitungsgehäuse 6 ausgeformt und weist als Anschlüsse unter anderem die Pole der Drehpositionssignalleitungen 3 auf. Vorzugsweise sind durch die Drehpositionssignalleitungen 3 insgesamt sechs Pole zur Verfügung gestellt. Jede Drehpositionssignalleitung 3 ist daher einpolig ausgebildet. Es ist auch zu erkennen, dass der Stecker 7 im Wesentlichen axial ausgerichtet ist, das heißt mit seinen Anschlüssen / Polen parallel zu einer zentralen Längsachse 11 des Stators 2 ausgerichtet ist. Jene Längsachse 11 ist eine zentrale Achse, entlang derer ein zentrales Durchgangsloch 12 den Stator 2 durchdringt.
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Ferner ist zu erkennen, dass das Leitungsgehäuse 6 sowohl zu einer im Betrieb einem entsprechenden Nassraum des Gehäuses des Elektromotors abgewandten ersten axialen Seite 4a, als auch zu einer dieser ersten axialen Seite 4a abgewandten zweiten axialen Seite 4b teilweise angeordnet ist. Das Leitungsgehäuse 6 steht somit sowohl zu der ersten axialen Seite 4a als auch zu der zweiten axialen Seite 4b über. Das Leitungsgehäuse 6 bildet zu der ersten axialen Seite 4a den Stecker 7 aus.
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Es ist dabei auch zu erkennen, dass das Leitungsgehäuse 6 auf der ersten axialen Seite 4a, relativ dem Stecker 7 weiter zu der zweiten axialen Seite 4b hin versetzt, eine Ringnut 10 aufweist, die zur Aufnahme eines Dichtungsrings, vorzugsweise eines O-Rings, dient. Über jenes in der Ringnut 10 im Betrieb angebrachte Dichtungselement ist eine Durchführöffnung in dem Gehäuse des Elektromotors abgedichtet. Der Stator 2 / die Sensoreinrichtung 1 bildet dann vorzugsweise eine Seitenwand des Gehäuses aus.
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Erfindungsgemäß ist zumindest eine zusätzliche Temperatursignalleitung 8 vorhanden und ebenfalls seitens des Steckers 7 an zwei Polen mit weiteren Leitungen kontaktierbar. Die Temperatursignalleitung 8 ist zweipolig ausgebildet, ist in weiteren Ausführungen gar durch zwei einpolige Temperatursignalleitungen 8 ersetzt. Somit ist die Temperatursignalleitung 8 zusammen mit den Drehpositionssignalleitungen 3 seitens ihrer Anschlüsse / Pole in dem Stecker 7 integriert. Die Temperatursignalleitung 8 ragt auf der zweiten axialen Seite 4b aus dem Leitungsgehäuse 6 hinaus. Der Stecker 7 ist insgesamt achtpolig ausgebildet.
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Die Temperatursignalleitung 8 ragt an der zweiten axialen Seite 4b des Stators 2 in Umfangsrichtung (entlang einer konzentrisch zu der Längsachse 11 umlaufenden Kreislinie) aus dem Leitungsgehäuse 6 heraus und erstreckt sich radial (Richtung senkrecht zu der Längsachse 11) beabstandet zu dem Leitungsgehäuse 6. Die Temperatursignalleitung 8 ist schließlich in einem radial und in Umfangsrichtung zum Leitungsgehäuse 6 beabstandeten Ende mit einem Zwischenstecker 9 verbunden. Der Zwischenstecker 9 dient wiederum zum Anschluss an einen hier lediglich schematisch angedeuteten Temperatursensor 13.
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Zudem sei darauf hingewiesen, dass auch prinzipiell mehrere Temperatursensoren 13, etwa zwei Temperatursensoren 13, in weiteren Ausführungen vorhanden sind. Demnach wäre dann wiederum eine weitere Temperatursignalleitung 8 vorhanden, die ebenfalls zweipolig ausgebildet ist. In dieser Ausführung wären insgesamt zehn Anschlüsse / Pole in dem Stecker 7 integriert (zwei je Temperatursignalleitung 8 / Temperatursensor 13 sowie sechs für Drehpositionssignalleitung 3).
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Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine Temperatursensorleitung (Temperatursignalleitung 8) im Bereich des Resolverstatorinterface integriert.
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Dabei wird das inhärente Stanzgitter (Resolver: sechspolig) um zusätzliche Stanzgitter (Temperatursensor 13; zweipolig) auf acht Stanzgitter erweitert, damit eine Leitungsführung über einen Sensorsignalpfad realisiert werden kann. Die Kontaktierung kommend vom Temperatursensor 13 wird über eine zweipolige Zwischensteckerlösung realisiert. Der Gegenstecker des zweipoligen Zwischensteckers 9 wird mit einem im Resolverstator (Stator 2) vorhandenen und kontaktiertem zweipoligem Kabel kontaktiert. Das zweipolige Kabel kommend vom Resolverstator wird radial unterhalb und auf der Rückseite des umspritzten achtpoligen Steckerinterface (Stecker 7) entlanggeführt.
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Das umspritzte axiale Interface mit seinen nun acht vorhandenen Kontakten / Anschlüssen / Polen wird auf eine gewünschte Maßhöhe realisiert. Der Dichtungsbereich wird vorteilshafterweise mit einer in eine Dichtungsnut (Ringnut 10) eingelassenen Radialdichtung versehen.
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Auf der achtpoligen Interfaceseite (erste Seite 4a) lässt sich nun nach zuvor abgestimmten Design ein achtpoliger Gegenstecker kontaktieren. Dadurch entfällt eine zweifache Kabelführung von Resolver und Temperatursensorleitung und man erhält lediglich eine radiale Dichtstelle des Steckerinterface.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist in den 1 und 2 dargestellt. 1 zeigt die Vorderansicht eines klassischen Resolver-Stators 2, welcher wiederum ein Interface (Stecker 7) abbildet. Es werden hier acht Signalleitungen anstatt der klassischen sechs Signalleitungen herausgeführt. Die acht Signalleitungen setzen sich aus den klassischen sechs Signalleitungen eines Resolver-Stators 2 (Drehpositionssignalleitungen 3) und zwei zusätzlichen Signalleitungen (Temperatursignalleitungen 8), welche für einen Temperatursensor 13 abbilden, zusammen. Des Weiteren ist in das Interface eine Dichtungsnut für einen O-Ring integriert, um die Dichtigkeit zu beispielsweise einem Gehäuse zu ermöglichen.
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2 zeigt die Rückseite des Resolver-Stators 2, welcher die mögliche Kabelführung der zweipoligen Kabelleitungen und eines zusätzlichen Zwischensteckers 9 darstellt.
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Dieser Zwischenstecker 9 wird mit seinem Gegenstück, welches hier exemplarisch vereinfacht dargestellt ist, kontaktiert. Dieses Gegenstück kann beispielsweise an den Leitungen eines Temperatursensors kontaktiert werden.
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Bevorzugt wird die inhärente Stanzgitter- oder Pingeometrie des axialen Steckerinterface auf acht erhöht, damit das axiale Steckerinterface entsprechend eingesetzt werden kann. Der zusätzliche Vorteil eines axialen Steckerinterface mit acht Signalleitungen ist die Eliminierung unnötiger zusätzlicher Kabel im Bauraum des Elektromotors.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensoreinrichtung
- 2
- Stator
- 3
- Drehpositionssignalleitung
- 4a
- erste axiale Seite
- 4b
- zweite axiale Seite
- 5
- Detektionsbestandteil
- 6
- Leitungsgehäuse
- 7
- Stecker
- 8
- Temperatursignalleitung
- 9
- Zwischenstecker
- 10
- Ringnut
- 11
- Längsachse
- 12
- Durchgangsloch
- 13
- Temperatursensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20150345997 A1 [0002, 0019]
- JP 2015010822 A [0002]
