DE102021209105A1

DE102021209105A1 - Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, Antriebseinrichtung, Druckerzeuger für eine Bremsanlage

Info

Publication number: DE102021209105A1
Application number: DE102021209105.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Sinz; Konstantin Haberkorn; Lothar Detels; Klaus Lerchenmueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN117795832A; WO2023020871A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung (17) zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, mit zumindest einem Sensorelement (27), und mit zumindest einem elektrisch mit dem Sensorelement (27) verbundenen Elektronikbauteil (30), wobei das Sensorelement (27) und das Elektronikbauteil (30) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (18) der Sensoreinrichtung (17) angeordnet sind. Es ist vorgesehen, dass die Leiterplatte (18) zumindest ein erstes starres Plattenteil (19), ein zweites starres Plattenteil (20) und ein flexibles Plattenteil (21) aufweist, wobei das zweite starre Plattenteil (20) durch das flexible Plattenteil (21) mit dem ersten starren Plattenteil (19) verbunden ist, wobei das Sensorelement (27) auf dem ersten starren Plattenteil (19) angeordnet ist, und wobei das Elektronikbauteil (30) auf dem zweiten starren Plattenteil (20) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, mit zumindest einem Sensorelement, und mit zumindest einem elektrisch mit dem Sensorelement verbundenen Elektronikbauteil, wobei das Sensorelement und das Elektronikbauteil auf einer gemeinsamen Leiterplatte der Sensoreinrichtung angeordnet sind.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung, mit einer derartigen Sensoreinrichtung.
Ferner betrifft die Erfindung einen Druckerzeuger für eine Bremsanlage.
Stand der Technik
Antriebseinrichtungen und Sensoreinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einer Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine ist die elektrische Maschine typischerweise in einem Gehäuse der Antriebseinrichtung angeordnet. Die Maschine weist dabei in der Regel einen drehbar gelagerten Rotor und einen gehäusefesten Stator mit einer Motorwicklung auf. Die Motorwicklung ist dabei derart verteilt um den Rotor angeordnet, dass der Rotor durch eine geeignete Bestromung der Motorwicklung drehbar ist. Typischerweise ist die Motorwicklung mehrphasig ausgebildet. Beispielsweise weist die Motorwicklung drei Phasen auf. Dabei ist es bekannt, eine Drehstellung des Rotors mittels einer Sensoreinrichtung zu erfassen, die zumindest ein Sensorelement und zumindest ein elektrisch mit dem Sensorelement verbundenes Elektronikbauteil aufweist. Oftmals sind das Sensorelement und das Elektronikbauteil auf einer gemeinsamen Leiterplatte der Sensoreinrichtung angeordnet. Bei der Sensoreinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen induktiven Sensor, sodass das Sensorelement dann zumindest eine auf der Leiterplatte ausgebildete Empfängerspule aufweist. Bei dem Elektronikbauteil handelt es sich vorzugsweise um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC).
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch aus, dass die Leiterplatte zumindest ein erstes starres Plattenteil, ein zweites starres Plattenteil und ein flexibles Plattenteil aufweist, wobei das zweite starre Plattenteil durch das flexible Plattenteil mit dem ersten starren Plattenteil verbunden ist, wobei das Sensorelement auf dem ersten starren Plattenteil angeordnet ist, und wobei das Elektronikbauteil auf dem zweiten starren Plattenteil angeordnet ist. Weil das erste und das zweite starre Plattenteil durch das flexible Plattenteil miteinander verbunden sind, ist die Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils zueinander durch Verformen des flexiblen Plattenteils veränderbar. Das zweite starre Plattenteil ist also durch das flexible Plattenteil an das erste starre Plattenteil angelenkt. Es ergeben sich daraus Vorteile hinsichtlich der Integration der Leiterplatte beziehungsweise der Sensoreinrichtung in ein Gehäuse, in dem die elektrische Maschine angeordnet ist. Konkret wird verglichen mit einer insgesamt starren Leiterplatte, auf der sowohl das Sensorelement als auch das Elektronikbauteil angeordnet sind, ein zweidimensionaler Gestaltungsraum um eine dritte Dimension erweitert. Verglichen mit einer Sensoreinrichtung, die mehrere durch Kabel miteinander elektrisch verbundene Leiterplatten aufweist, bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass die Anzahl an Bauteilen und dadurch die Herstellungskosten verringert werden. Leiterplatten mit zumindest einem starren Plattenteil und zumindest einem flexiblen Plattenteil sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und werden auch als „Starrflex-Leiterplatte“ bezeichnet. Eine Starrflex-Leiterplatte kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass bei einer insgesamt starren Leiterplatte in einem Bereich der Leiterplatte ein die starre Form der Leiterplatte bewirkender Werkstoff, beispielsweise FR4, entfernt wird, und dass die in diesem Bereich verbleibenden Leiterbahnen mit einer Laminierung umhüllt werden, um den flexiblen Plattenteil zu erhalten. Vorzugsweise ist das Sensorelement durch zumindest eine Leiterbahn mit dem Elektronikbauteil elektrisch verbunden, die sich durch das erste starre Plattenteil, das zweite starre Plattenteil und das flexible Plattenteil erstreckt. Das erste starre Plattenteil, das zweite starre Plattenteil und das flexible Plattenteil sind demnach zumindest insofern fest miteinander verbunden, als dass diese Plattenteile nicht ohne Beschädigung der Leiterbahn voneinander getrennt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste starre Plattenteil ringscheibenförmig ausgebildet ist. Dadurch wird eine bauraumsparende Integration des ersten Plattenteils beziehungsweise der Sensoreinrichtung in das Gehäuse ermöglicht. Vorzugsweise ist das flexible Plattenteil an einem radial äußeren Rand der Ringscheibenform des ersten starren Plattenteils angeordnet. Auch dies ist vorteilhaft hinsichtlich der bauraumsparenden Integration der Leiterplatte in das Gehäuse. Das zweite starre Plattenteil ist vorzugsweise rechteckförmig ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sensorelement und das Elektronikbauteil auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte angeordnet sind. Auch die Anordnung des Sensorelementes und des Elektronikbauteils auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte bietet Vorteile hinsichtlich der Integration der Leiterplatte beziehungsweise der Sensoreinrichtung in das Gehäuse, wie nachstehend noch erläutert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leiterplatte einen dritten starren Plattenteil und einen weiteren flexiblen Plattenteil aufweist, wobei der dritte starre Plattenteil durch den weiteren flexiblen Plattenteil mit dem zweiten starren Plattenteil verbunden ist, und wobei auf dem dritten starren Plattenteil eine Anschlusseinrichtung zum elektrischen Verbinden der Sensoreinrichtung mit einem Steuergerät angeordnet ist. Das dritte starre Plattenteil ist also durch das weitere flexible Plattenteil, das zweite starre Plattenteil und das flexible Plattenteil in dieser Reihenfolge mit dem ersten starren Plattenteil verbunden. Durch das Vorsehen des dritten starren Plattenteils und die Anordnung der Anschlusseinrichtung auf dem dritten starren Plattenteil wird die Flexibilität hinsichtlich der Integration der Leiterplatte beziehungsweise der Sensoreinrichtung in das Gehäuse weiter gesteigert. Zudem werden auf die Anschlusseinrichtung wirkende Kräfte nicht direkt auf das zweite starre Plattenteil übertragen, sondern mittels des weiteren flexiblen Plattenteils gedämpft. Vorzugsweise ist das Elektronikbauteil durch zumindest eine Leiterbahn mit der Anschlusseinrichtung elektrisch verbunden, die sich durch das zweite starre Plattenteil, das dritte starre Plattenteil und das weitere flexible Plattenteil erstreckt. Das zweite starre Plattenteil, dritte starre Plattenteil und das weitere flexible Plattenteil sind demnach zumindest insofern fest miteinander verbunden, als dass diese Plattenteile nicht ohne Beschädigung der Leiterbahn voneinander getrennt werden können. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird auf das weitere flexible Plattenteil und das dritte starre Plattenteil vorzugsweise verzichtet. Bei dieser Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung vorzugsweise auf dem zweiten starren Plattenteil angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anschlusseinrichtung zumindest einen elektrisch leitfähigen Verbinder mit einem ersten Kontaktabschnitt und einem zweiten Kontaktabschnitt aufweist, wobei der erste Kontaktabschnitt in eine Einpressöffnung des dritten starren Plattenteils eingepresst ist, und wobei der zweite Kontaktabschnitt mit dem Steuergerät elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Der erste Kontaktabschnitt ist also als Einpressabschnitt ausgebildet. Durch das Einpressen des ersten Kontaktabschnitts in die Einpressöffnung des dritten starren Plattenteils wird leiterplattenseitig eine mechanisch robuste elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Verbinder bereitgestellt. Vorzugsweise ist der zweite Kontaktabschnitt als Steckabschnitt ausgebildet. Es kann dann auf einfache Art und Weise eine mechanisch robuste Verbindung mit dem Steuergerät hergestellt werden, nämlich durch Zusammenstecken des als Steckabschnitt ausgebildeten zweiten Kontaktabschnitts mit einer steuergerätseitigen Steckeraufnahme. Vorzugsweise ist der Verbinder als Stanzkontaktteil ausgebildet. Vorzugsweise weist die Anschlusseinrichtung mehrere elektrisch leifähige Verbinder auf.
Vorzugsweise ist der Verbinder gewinkelt ausgebildet. Der Verbinder weist also einen ersten Schenkel und einen gewinkelt zu dem ersten Schenkel ausgerichteten zweiten Schenkel auf. Vorzugsweise weist der erste Schenkel den ersten Kontaktabschnitt und der zweite Schenkel den zweiten Kontaktabschnitt auf. Vorzugsweise ist der Verbinder um 80° bis 100° gewinkelt, besonders bevorzugt um etwa 90°.
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung weist eine in einem Gehäuse angeordnete elektrische Maschine mit einem drehbar gelagerten Rotor sowie eine gehäusefest angeordnete Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung des Rotors auf. Die Antriebseinrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 7 durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Sensoreinrichtung aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Vorzugsweise ist der Rotor auf einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Antriebswelle drehfest angeordnet. Vorzugsweise ist zumindest die Leiterplatte der Sensoreinrichtung in dem Gehäuse angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung einen Lagerschild aufweist, und dass die Leiterplatte der Sensoreinrichtung an dem Lagerschild befestigt ist. Bei einem Lagerschild handelt es sich um einen die elektrische Maschine überdeckenden Gehäusedeckel des Gehäuses. Typischerweise ist die Antriebswelle der Antriebseinrichtung durch den Lagerschild drehbar gelagert. Vorzugsweise trägt der Lagerschild hierzu ein Drehlager, das zwischen der Antriebswelle und dem Lagerschild wirkt. Durch die Befestigung der Leiterplatte an dem Lagerschild kann zum einen eine mechanisch robuste Befestigung der Leiterplatte erreicht werden. Zudem kann eine bauraumsparende Integration der Leiterplatte in das Gehäuse erreicht werden. Besonders bevorzugt ist das erste starre Plattenteil hierzu ringscheibenförmig ausgebildet und koaxial zu der Antriebswelle angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lagerschild aus einem Metallwerkstoff hergestellt ist, und dass die Leiterplatte durch ein aus einem Kunststoff hergestelltes Trägerelement an dem Lagerschild befestigt ist. Die Leiterplatte ist also mittels des Trägerelementes an dem Lagerschild befestigt. Beispielsweise ist die Leiterplatte durch eine erste Klebeverbindung an dem Trägerelement befestigt und das Trägerelement ist durch eine zweite Klebeverbindung an dem Lagerschild befestigt. Ist der Lagerschild aus dem Metallwerkstoff hergestellt, so ist der Lagerschild mechanisch besonders robust. Durch das Trägerelement wird erreicht, dass das Sensorelement von dem metallischen Lagerschild beabstandet ist, und dass stromführende Leitungen beziehungsweise Leiterbahnen der Leiterplatte von dem metallischen Lagerschild elektrisch isoliert sind. Vorzugsweise ist zumindest das erste starre Plattenteil an dem Trägerelement direkt befestigt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Lagerschild aus einem Kunststoff hergestellt ist, und dass die Leiterplatte an dem Lagerschild direkt befestigt ist. Hierdurch kann verglichen mit der vorstehenden Ausführungsform die Anzahl an Bauteilen verringert werden. Insbesondere wird auf ein die Leiterplatte tragendes Trägerelement verzichtet. Vorzugsweise ist die Leiterplatte durch eine Klebeverbindung mit dem Lagerschild direkt verbunden. Es ist also eine Klebstoffschicht vorhanden, die mit dem Lagerschild einerseits und der Leiterplatte andererseits in Berührkontakt steht. Vorzugsweise ist die Leiterplatte durch zumindest ein Befestigungsmittel mit dem Lagerschild direkt verbunden. Es ist also zumindest ein Befestigungsmittel vorhanden, das sowohl mit dem Lagerschild als auch mit der Leiterplatte in Berührkontakt steht. Vorzugsweise ist die Leiterplatte durch eine Rastverbindung an dem Lagerschild direkt befestigt. Beispielsweise hintergreift hierzu die Leiterplatte einen Haltevorsprung des Lagerschilds. Vorzugsweise ist zumindest das erste starre Plattenteil an dem Lagerschild direkt befestigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste starre Plattenteil senkrecht zu der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist, und dass das zweite starre Plattenteil parallel zu der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist. Das erste und das zweite starre Plattenteil sind also senkrecht zueinander ausgerichtet. Durch eine derartige Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils kann der durch die Leiterplatte in radialer Richtung benötigte Bauraum verringert werden. Wie zuvor erwähnt sind das Sensorelement und das Elektronikbauteil vorzugsweise auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte angeordnet. Bei einer senkrechten Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils zueinander kann dadurch erreicht werden, dass einerseits das Sensorelement dem Rotor zugewandt ist, und dass andererseits das Elektronikbauteil radial innerhalb des zweiten starren Plattenteils angeordnet ist. Das Elektronikbauteil ist dann gegenüber radial außerhalb des zweiten starren Plattenteils angeordneten elektrisch leitfähigen Motorphasenzuleitungen durch das zweite starre Plattenteil abgeschirmt. Vorzugsweise sind das zweite und das dritte starre Plattenteil zueinander gewinkelt ausgerichtet. Beispielsweise beträgt der Winkel zwischen dem zweiten und dem dritten starren Plattenteil 15° bis 30°, besonders bevorzugt 20°. Ist der Lagerschild aus einem Kunststoff hergestellt, so weist der Lagerschild vorzugsweise zumindest eine Haltestruktur auf, durch die das zweite starre Plattenteil und/oder das dritte starre Plattenteil formschlüssig an dem Lagerschild befestigt sind. Ist der Lagerschild aus einem Metallwerkstoff hergestellt, so weist das Trägerelement vorzugsweise zumindest eine Haltestruktur auf, durch die das zweite starre Plattenteil und/oder das dritte starre Plattenteil formschlüssig an dem Trägerelement befestigt sind. Durch derartige Haltestrukturen wird gewährleistet, dass die gewünschte Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils zueinander erhalten bleibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lagerschild zumindest einen Axialdurchbruch aufweist, und dass zumindest der zweite Kontaktabschnitt des Verbinders durch den Axialdurchbruch hindurchragt. Der zweite Kontaktabschnitt des Verbinders ist also zumindest abschnittsweise auf einer anderen Seite des Lagerschilds angeordnet als die Leiterplatte. Hierdurch wird die Zugänglichkeit des zweiten Kontaktabschnitts verbessert, sodass die Anbindung des Steuergerätes an die Anschlusseinrichtung erleichtert wird.
Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung eine aus einem Kunststoff hergestellte Steckerführung auf, die an dem Lagerschild angeordnet ist und den zweiten Kontaktabschnitt des Verbinders zumindest bereichsweise radial umschließt. Durch die Steckerführung kann das Zusammenstecken des zweiten Kontaktabschnitts des Verbinders mit der steuergerätseitigen Steckeraufnahme erleichtert werden. Beispielsweise ist hierzu ein die Steckeraufnahme tragendes Kontaktelement derart an die Steckerführung formangepasst, dass das Kontaktelement spielfrei in die Steckerführung einsteckbar ist. Vorzugsweise ist die Steckerführung hülsenförmig beziehungsweise als Führungshülse ausgebildet. Ist der Lagerschild aus einem Kunststoff hergestellt, so ist die Steckerführung vorzugsweise integral mit dem Lagerschild ausgebildet. Ist der Lagerschild aus einem Metallwerkstoff hergestellt, so ist die Steckerführung vorzugsweise separat von dem Lagerschild ausgebildet und an dem Lagerschild befestigt. Beispielsweise ist die Steckerführung dann in den Axialdurchbruch des Lagerschilds eingesetzt und durch eine Rastverbindung an dem Lagerschild befestigt.
Der erfindungsgemäße Druckerzeuger für eine Bremsanlage weist eine Pumpeneinrichtung und eine Antriebseinrichtung zum Betätigen der Pumpeneinrichtung auf. Der Druckerzeuger zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 14 durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebseinrichtung aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

1 eine perspektivische Darstellung eines Druckerzeugers für eine Bremsanlage,
2 eine Antriebseinrichtung des Druckerzeugers,
3 einen Lagerschild und eine Sensoreinrichtung der Antriebseinrichtung,
4A eine Rückansicht der Sensoreinrichtung,
4B eine Vorderansicht der Sensoreinrichtung,
5 den Lagerschild und die Sensoreinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 die Sensoreinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
7 den Lagerschild und die Sensoreinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
8 eine weitere Ansicht des Lagerschilds und der Sensoreinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Druckerzeugers 1 für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs. Der Druckerzeuger 1 weist eine elektrische Antriebseinrichtung 2 und eine Pumpeneinrichtung 3 mit zumindest einer Fluidpumpe auf. Ein Gehäuse 4 der Antriebseinrichtung 2 ist durch mehrere Befestigungsmittel 5 an einem Gehäuse 6 der Pumpeneinrichtung 3 befestigt. Vorliegend ist das Gehäuse 4 becherförmig ausgebildet. Die Antriebseinrichtung 2 ist dazu ausgebildet, die Fluidpumpe der Pumpeneinrichtung 3 zu betätigen. Hierzu weist die Antriebseinrichtung 2 eine elektrische Maschine 7 auf, die in dem Gehäuse 4 angeordnet und deshalb in 1 nicht erkenntlich ist. Außerdem weist der Druckerzeuger 1 ein Steuergerät 8 zur Ansteuerung der Maschine 7 auf. Die Pumpeneinrichtung 3 ist zwischen der Antriebseinrichtung 2 einerseits und dem Steuergerät 8 andererseits angeordnet.
2 zeigt eine Schnittdarstellung der Antriebseinrichtung 2. Wie aus 2 erkenntlich ist, weist die Antriebseinrichtung 2 eine Antriebswelle 10 auf, die in dem Gehäuse 4 der Antriebseinrichtung 2 um eine Rotationsachse 11 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 10 ist durch eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Getriebeeinrichtung mit der Fluidpumpe der Pumpeneinrichtung 3 wirkverbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Getriebeeinrichtung um ein Planetengetriebe, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes drehfest auf der Antriebswelle 10 angeordnet ist.
Die elektrische Maschine 7 weist einen drehfest auf der Antriebswelle 10 angeordneten Rotor 12 auf. Die Rotationsachse des Rotors 12 entspricht der Rotationsachse 11 der Antriebswelle 10. Die elektrische Maschine 4 weist außerdem einen gehäusefest angeordneten Stator 13 auf. Der Stator 13 weist eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte mehrphasige Motorwicklung auf, die derart verteilt um den Rotor 12 angeordnet ist, dass der Rotor 12 und somit die Antriebswelle 10 durch eine geeignete Bestromung der Motorwicklung drehbar beziehungsweise antreibbar ist.
Die Antriebseinrichtung 2 weist außerdem einen gehäusefest angeordneten Lagerschild 14 auf. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lagerschild 14 aus einem Kunststoff hergestellt. Der Lagerschild 14 überdeckt die elektrische Maschine 7 und bildet insofern eine Art Gehäusedeckel des Gehäuses 3. Der Lagerschild 14 ist zur Lagerung der Antriebswelle 10 ausgebildet. Hierzu weist der Lagerschild 14 einen sich in axialer Richtung erstreckenden hülsenförmigen Lagerabschnitt 15 auf. Zwischen dem Lagerabschnitt 15 und der Antriebswelle 10 ist vorzugsweise ein nicht erkenntliches Drehlager angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um ein Wälzkörperlager handelt. Der Lagerschild 14 weist außerdem einen sich in axialer Richtung erstreckenden hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 16 auf. Durch den Befestigungsabschnitt 16 ist der Lagerschild 14 an dem Gehäuse 4 befestigt, beispielsweise durch eine Kraftschlussverbindung, durch eine Klebeverbindung oder durch zumindest ein Befestigungsmittel.
Die Antriebseinrichtung 2 weist außerdem eine gehäusefest angeordnete Sensoreinrichtung 17 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Drehstellung des Rotors 12 zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 17 ist an dem Lagerschild 14 befestigt. Die Ausgestaltung der Sensoreinrichtung 17 wird nachfolgend mit Bezug auf die 2, 3, 4A und 4B näher erläutert. 3 zeigt hierzu eine weitere Darstellung der an dem Lagerschild 14 befestigten Sensoreinrichtung 17. Die 4A zeigt eine Rückansicht der Sensoreinrichtung 17 ohne den Lagerschild 14. Die 4B zeigt eine Vorderansicht der Sensoreinrichtung 17 ohne den Lagerschild 14.
Die Sensoreinrichtung 17 weist eine Leiterplatte 18 auf, die als Starrflex-Leiterplatte 18 ausgebildet ist. Die Leiterplatte 18 weist ein erstes starres Plattenteil 19 auf. Wie aus den Figuren erkenntlich ist, ist das erste starre Plattenteil 19 ringscheibenförmig ausgebildet. Die Leiterplatte 18 weist außerdem ein zweites starres Plattenteil 20 auf. Vorliegend ist das zweite starre Plattenteil 20 rechteckförmig ausgebildet. Das zweite starre Plattenteil 20 ist durch ein flexibles Plattenteil 21 mit dem ersten starren Plattenteil 19 verbunden. Insofern ist das zweite starre Plattenteil 20 an dem ersten starren Plattenteil 19 angelenkt, sodass die Ausrichtung des ersten starren Plattenteils 19 und des zweiten starren Plattenteils 20 zueinander durch eine Verformung des flexiblen Plattenteils 21 veränderbar ist. Wie aus den Figuren erkenntlich ist, ist das flexible Plattenteil 21 an einem radial äußeren Rand 22 der Ringscheibenform des ersten starren Plattenteils 19 angeordnet. Außerdem ist das flexible Plattenteil 21 an einem ersten Rand 23 des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet. Die Leiterplatte 18 weist außerdem ein drittes starres Plattenteil 24 auf. Das dritte starre Plattenteil 24 ist durch ein weiteres flexibles Plattenteil 25 mit dem zweiten starren Plattenteil 20 verbunden. Insofern ist das dritte starre Plattenteil 24 an dem zweiten starren Plattenteil 20 angelenkt, sodass die Ausrichtung des zweiten starren Plattenteils 20 und des dritten starren Plattenteils 24 zueinander durch eine Verformung des weiteren flexiblen Plattenteils 25 veränderbar ist. Wie aus den 4A und 4B erkenntlich ist, ist das dritte starre Plattenteil 24 vorliegend rechteckförmig ausgebildet. Das weitere flexible Plattenteil 25 ist an einem senkrecht zu dem ersten Rand 23 ausgerichteten zweiten Rand 26 des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet.
Die Sensoreinrichtung 17 weist ein Sensorelement 27 auf, das auf dem ersten starren Plattenteil 19 angeordnet ist. Vorliegend ist die Sensoreinrichtung 17 als induktiver Sensor 17 ausgebildet. Das Sensorelement 27 weist hierzu vorliegend eine Senderspule 28 und zwei Empfängerspulen 29 auf, wobei die Spulen 28 und 29 als Leiterbahnen auf dem ersten starren Plattenteil 19 ausgebildet sind.
Die Sensorerrichtung 17 weist außerdem ein Elektronikbauteil 30 auf, das auf dem zweiten starren Plattenteil 20 angeordnet ist. Vorliegend handelt es sich bei dem Elektronikbauteil 30 um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC). Das Elektronikbauteil 30 ist mit dem Sensorelement 27 elektrisch verbunden und dazu ausgebildet, das Sensorsignal des Sensorelementes 27 zu demodulieren beziehungsweise zu verarbeiten.
Die Sensoreinrichtung 17 weist außerdem eine Anschlusseinrichtung 31 zum elektrischen Verbinden der Sensoreinrichtung 17 mit dem Steuergerät 8 auf. Die Anschlusseinrichtung 31 ist vorliegend auf dem dritten starren Plattenteil 24 angeordnet. Die Anschlusseinrichtung 31 ist mit dem Elektronikbauteil 30 elektrisch verbunden. Die Anschlusseinrichtung 31 weist mehrere elektrisch leitfähige Verbinder 32 auf. Vorliegend sind vier elektrisch leitfähige Verbinder 32 vorhanden, wobei bei der in 4A dargestellten Sensoreinrichtung 17 die Verbinder 32 noch nicht an der Leiterplatte 18 angeordnet sind, und wobei bei der in 4B dargestellten Sensoreinrichtung 17 erst zwei Verbinder 32 an der Leiterplatte 18 angeordnet sind.
Die Verbinder 32 weisen jeweils einen ersten Kontaktabschnitt 33 auf. Die ersten Kontaktabschnitte 33 sind in eine jeweils andere Einpressöffnung 34 des dritten starren Plattenteils 24 eingepresst. Die Verbinder 32 weisen außerdem jeweils einen zweiten Kontaktabschnitt 35 auf. Die zweiten Kontaktabschnitte 35 sind mit dem Steuergerät 8 elektrisch verbunden oder verbindbar. Vorliegend sind die zweiten Kontaktabschnitte 35 als Steckabschnitte 35 ausgebildet. Auf die Steckabschnitte 35 können steuergerätseitige Steckeraufnahmen aufgesteckt werden, um die Sensoreinrichtung 17 elektrisch mit dem Steuergerät 8 zu verbinden. Die Verbinder 32 sind vorliegend gewinkelt ausgebildet. Wie aus den 2 und 3 erkenntlich ist, beträgt der Winkel zwischen den ersten Kontaktabschnitten 33 und den zweiten Kontaktabschnitten 35 vorliegend 90°.
Die Leiterplatte 18 weist eine erste Stirnseite 36 und eine zweite Stirnseite 37 auf. Die erste Stirnseite 36 wird nachfolgend als Vorderseite 36 bezeichnet. Die zweite Stirnseite 37 wird nachfolgend als Rückseite 37 bezeichnet. Die Vorderseite 36 wird durch einen Vorderseitenabschnitt 36A des ersten starren Plattenteils 19, einen Vorderseitenabschnitt 36B des zweiten starren Plattenteils 20 und einen Vorderseitenabschnitt 36C des dritten starren Plattenteils 24 gebildet. Die Rückseite 37 wird durch einen Rückseitenabschnitt 37A des ersten starren Plattenteils 19, einen Rückseitenabschnitt 37B des zweiten starren Plattenteils 20 und einen Rückseitenabschnitt 37C des dritten starren Plattenteils 24 gebildet. Sind die starren Plattenteile 19, 20 und 24 wie in den 4A und 4B dargestellt parallel zueinander ausgerichtet und auf derselben Höhe angeordnet, so liegen die Vorderseitenabschnitte 36A, 36B und 36C in derselben Ebene. Sind die starren Plattenteile 19, 20 und 24 jedoch wie in den 2 und 3 schräg zueinander ausgerichtet, so sind auch die Vorderseitenabschnitte 36A, 36B und 36C schräg zueinander ausgerichtet. Entsprechendes gilt auch für die Rückseitenabschnitte 37A, 37B und 37C.
Das Sensorelement 27 der Sensoreinrichtung 17 ist auf dem Vorderseitenabschnitt 36A des ersten starren Plattenteils 19 angeordnet. Das Elektronikbauteil 30 ist auf dem Rückseitenabschnitt 37B des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet. Das Sensorelement 27 und das Elektronikbauteil 30 sind also auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte 18 angeordnet.
Im Folgenden wird die Befestigung der Sensoreinrichtung 17 an dem Lagerschild 14 mit Bezug auf die 2 und 3 näher erläutert. Ist die Sensoreinrichtung 17 an dem Lagerschild 14 befestigt, so ist die erste starre Leiterplatte 19 koaxial zu der Antriebswelle 10 angeordnet. Der Vorderseitenabschnitt 36A des ersten starren Plattenteils 19 ist dabei dem Rotor 12 zugewandt, sodass das Sensorelement 27 dem Rotor 12 beziehungsweise einem drehfest mit dem Rotor 12 gekoppelten Messwertgeber 38 axial gegenüberliegt. Das flexible Plattenteil 21 ist derart verformt, dass das zweite starre Plattenteil 20 parallel zu der Rotationsachse 11 des Rotors 12 beziehungsweise senkrecht zu dem ersten starren Plattenteil 19 ausgerichtet ist. Der Rückseitenabschnitt 37B weist dabei radial nach innen, sodass das Elektronikbauteil 30 radial innerhalb des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet ist. Das weitere flexible Plattenteil 25 ist derart verformt, dass der Winkel zwischen dem zweiten starren Plattenteil 20 und dem dritten starren Plattenteil 24 etwa 20° beträgt. Die zweiten Kontaktabschnitte 35 der Verbinder 32 ragen durch einen jeweils anderen Axialdurchbruch 39 des Lagerschilds 14 hindurch. Entsprechend sind die zweiten Kontaktabschnitte 35 zumindest abschnittsweise auf einer anderen Seite des Lagerschilds 14 angeordnet als die Leiterplatte 18. Hierdurch sind die zweiten Kontaktabschnitte 35 für eine Anbindung an das Steuergerät 8 einfach zugänglich.
Gemäß dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 18 durch eine Klebeverbindung an dem Lagerschild 14 direkt befestigt. Die Klebeverbindung wird durch eine Klebstoffschicht 40 gebildet, die mit dem Lagerschild 14 einerseits und dem ersten starren Plattenteil 19 andererseits in Berührkontakt steht.
Wie aus 3 erkenntlich ist, weist der Lagerschild 14 mehrere Haltestrukturen 41 auf, durch die der zweite starre Plattenteil 20 und der dritte starre Plattenteil 24 formschlüssig an dem Lagerschild 14 befestigt sind. Vorliegend sind die Haltestrukturen 41 integral mit dem Lagerschild 14 ausgebildet. Insofern sind die Haltestrukturen 41 aus einem Kunststoff hergestellt.
Wie aus den 2 und 3 erkenntlich ist, weist die Antriebseinrichtung 2 eine Steckerführung 42 in Form einer Führungshülse 42 auf, welche die zweiten Kontaktabschnitte 35 zumindest bereichsweise radial umschließt. Vorliegend ist die Steckerführung 42 integral mit dem Lagerschild 14 ausgebildet. Insofern ist die Steckerführung 42 aus einem Kunststoff hergestellt.
5 zeigt den Lagerschild 14 und die Sensoreinrichtung 17 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 6 zeigt die in 5 dargestellte Sensoreinrichtung 17 ohne den Lagerschild 14. Das in den 5 und 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 2, 3, 4A und 4B dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen hinsichtlich der Befestigung der Sensoreinrichtung 17 an dem Lagerschild 14.
Gemäß dem in den 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 17 durch mehrere Befestigungsmittel 43 an dem Lagerschild 14 direkt befestigt. Der erste starre Plattenteil 19 weist hierzu an seinem radial äußeren Rand 22 mehrere Radialvorsprünge 44 mit Einpressöffnungen 45 auf. Der Lagerschild 14 weist eine der Anzahl an Einpressöffnungen 45 entsprechende Anzahl an Sacklochbohrungen 46 auf. Die Befestigungsmittel 43 sind als Einpresspins 43 ausgebildet. Die Einpresspins 43 weisen jeweils einen ersten Endabschnitt 47 und einen zweiten Endabschnitt 48 auf. Die ersten Endabschnitte 47 sind in eine jeweils andere der Einpressöffnungen 45 eingepresst. Die zweiten Endabschnitte 48 sind in eine jeweils andere der Sacklochbohrungen 46 eingepresst.
Die 7 und 8 zeigen den Lagerschild 14 und die Sensoreinrichtung 17 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Lagerschild 14 aus einem Metallwerkstoff hergestellt. Die Leiterplatte 18 ist durch ein aus Kunststoff hergestelltes Trägerelement 49 an dem Lagerschild 14 befestigt. Das Trägerelement 49 ist zwischen dem Lagerschild 14 und dem ersten starren Plattenteil 19 angeordnet. Vorliegend ist das Trägerelement 49 durch eine erste Klebeverbindung an dem Lagerschild 14 befestigt. Hierzu ist eine erste Klebstoffschicht 50 vorhanden, die mit dem Lagerschild 14 und dem Trägerelement 49 in Berührkontakt steht. Das erste starre Plattenteil 19 ist durch eine zweite Klebeverbindung an dem Trägerelement 49 befestigt. Hierzu ist eine zweite Klebstoffschicht 51 vorhanden, die mit dem Trägerelement 49 und dem ersten starren Plattenteil 19 in Berührkontakt steht.
Wie aus 8 erkenntlich ist, weist das Trägerelement 49 mehrere Haltestrukturen 52 auf, durch die das zweite starre Plattenteil 20 und das dritte starre Plattenteil 24 formschlüssig an dem Trägerelement 49 befestigt sind. Die Haltestrukturen 52 sind integral mit dem Trägerelement 49 ausgebildet und insofern aus einem Kunststoff hergestellt.
Wie aus 8 erkenntlich ist, weist der Lagerschild 14 anstelle der mehreren Axialdurchbrüche 39 nur einen Axialdurchbruch 53 auf, durch den die zweiten Kontaktabschnitte 35 der Verbinder 32 hindurchragen. Die Steckerführung 42 ist gemäß dem in den 7 und 8 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel Teil eines aus Kunststoff hergestellten Bauteils 54, das in den Axialdurchbruch 53 eingesteckt und durch eine Rastverbindung an dem Lagerschild 14 befestigt ist.

Claims

Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, mit zumindest einem Sensorelement (27), und mit zumindest einem elektrisch mit dem Sensorelement (27) verbundenen Elektronikbauteil (30), wobei das Sensorelement (27) und das Elektronikbauteil (30) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (18) der Sensoreinrichtung (17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (18) zumindest ein erstes starres Plattenteil (19), ein zweites starres Plattenteil (20) und ein flexibles Plattenteil (21) aufweist, wobei das zweite starre Plattenteil (20) durch das flexible Plattenteil (21) mit dem ersten starren Plattenteil (19) verbunden ist, wobei das Sensorelement (27) auf dem ersten starren Plattenteil (19) angeordnet ist, und wobei das Elektronikbauteil (30) auf dem zweiten starren Plattenteil (20) angeordnet ist.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Plattenteil (19) ringscheibenförmig ausgebildet ist.
Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (27) und das Elektronikbauteil (30) auf unterschiedlichen Stirnseiten (36,37) der Leiterplatte (18) angeordnet sind.
Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (18) einen dritten starren Plattenteil (24) und einen weiteren flexiblen Plattenteil (25) aufweist, wobei der dritte starre Plattenteil (24) durch den weiteren flexiblen Plattenteil (25) mit dem zweiten starren Plattenteil (20) verbunden ist, und wobei auf dem dritten starren Plattenteil (25) eine Anschlusseinrichtung (31) zum elektrischen Verbinden der Sensoreinrichtung (17) mit einem Steuergerät (8) angeordnet ist.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (31) zumindest einen elektrisch leitfähigen Verbinder (32) mit einem ersten Kontaktabschnitt (33) und einem zweiten Kontaktabschnitt (35) aufweist, wobei der erste Kontaktabschnitt (33) in eine Einpressöffnung (34) des dritten starren Plattenteils (24) eingepresst ist, und wobei der zweite Kontaktabschnitt (35) mit dem Steuergerät (8) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinder (32) gewinkelt ausgebildet ist.
Antriebseinrichtung, mit einer in einem Gehäuse (4) angeordneten elektrischen Maschine (7), die einen drehbar gelagerten Rotor (12) aufweist, und mit einer gehäusefest angeordneten Sensoreinrichtung (17) zum Erfassen einer Drehstellung des Rotors (12), gekennzeichnet durch die Ausbildung der Sensoreinrichtung (17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (2) einen Lagerschild (14) aufweist, und dass die Leiterplatte (18) der Sensoreinrichtung (17) an dem Lagerschild (14) befestigt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (14) aus einem Metallwerkstoff hergestellt ist, und dass die Leiterplatte (18) durch ein aus einem Kunststoff hergestelltes Trägerelement (49) an dem Lagerschild (14) befestigt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (14) aus einem Kunststoff hergestellt ist, und dass die Leiterplatte (18) an dem Lagerschild (14) direkt befestigt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Plattenteil (19) senkrecht zu der Rotationsachse (11) des Rotors (12) ausgerichtet ist, und dass das zweite starre Plattenteil (20) parallel zu der Rotationsachse (11) des Rotors (12) ausgerichtet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (14) zumindest einen Axialdurchbruch (39,53) aufweist, und dass zumindest der zweite Kontaktabschnitt (35) des Verbinders (32) durch den Axialdurchbruch (39,53) hindurchragt.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine aus einem Kunststoff hergestellte Steckerführung (42), die an dem Lagerschild (14) angeordnet ist und den zweiten Kontaktabschnitt (35) des Verbinders (32) zumindest bereichsweise radial umschließt.
Druckerzeuger für eine Bremsanlage, mit einer Pumpeneinrichtung (3), und mit einer Antriebseinrichtung (2) zum Betätigen der Pumpeneinrichtung (3), gekennzeichnet durch die Ausbildung der Antriebseinrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13.