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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs.
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Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen (Pkw), weisen eine Vielzahl an Nebenaggregaten auf, die nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs dienen. Derartige Nebenaggregate sind beispielsweise für den Betrieb des Hauptantriebs erforderlich, oder dienen der Bereitstellung oder Erhöhung eines Komforts für den Nutzer des Kraftfahrzeugs. Ein derartiges Nebenaggregat ist beispielsweise ein elektromotorischer Verstellantrieb, wie ein elektromotorischer Fensterheber. Alternativ ist das Nebenaggregat beispielsweise ein elektromotorischer Kältemittelverdichter, der insbesondere ein Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs des Kraftfahrzeugs ist.
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In einer weiteren Alternative ist der Elektromotor ein Bestandteil des Bremssystems des Kraftfahrzeugs. Hierbei ist der Elektromotor beispielsweise ein Bestandteil eines Antiblockiersystems, einer Antischlupfregelung oder einer elektromotorisch betätigten Bremskraftverteilung. Es ist jedoch auch möglich, den Elektromotor in einem Bremskraftverstärker einzusetzen. Hierbei wird mittels des Elektromotors insbesondere eine aufgebrachte Pedalkraft verstärkt. Beispielsweise ist der Bremskraftverstärker zumindest teilweise hydraulisch ausgestaltet, und mittels des Elektromotors wird insbesondere eine Hydraulikpumpe betrieben und/oder etwaige Ventile betätigt.
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Alternativ ist der Bremskraftverstärker elektromechanisch ausgestaltet. Der elektromechanischen Bremskraftverstärker umfasst dabei meist eine Eingangsstange, die mittels eines Fußpedals in einer Längsrichtung zur Betätigung der Bremse bewegt wird. Die Eingangsstange wirkt auf einen Arbeitskolben, mittels dessen ein Druck in einem Bremsflüssigkeitssystem erhöht wird. Der Elektromotor wirkt auf die Eingangsstange, sodass eine Betätigung des Fußpedals unterstützt wird. Somit ist eine von einem Nutzer zur Betätigung der Bremse aufzubringende Kraft reduziert. Zudem ist der Bremskraftverstärker aufgrund des Elektromotors unabhängig von einer tatsächlichen Betätigung des Fußpedals, und die Eingangsstange kann insbesondere mittels des Elektromotors in Abhängigkeit von bestimmten Fahrsituationen unabhängig von dem Fußpedal bewegt werden, was zu einer Abbremsung des Kraftfahrzeugs führt.
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Damit ein Verschleiß möglichst gering ist, ist der Elektromotor meist als bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ausgestaltet. Damit hierbei eine geeignete Bestromung erfolgen kann, ist ein Wissen um eine aktuelle Lage eines Rotors bezüglich eines Stators des Elektromotors erforderlich. Auch ist dieses Wissen erforderlich, um den Elektromotor auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu regeln, sodass eine Bremsleistung des Kraftfahrzeugs einer bestimmten Vorgabe entspricht. Zum Ermitteln der Lage des Rotors bezüglich des Stators bzw. der Drehgeschwindigkeit des Rotors ist üblicherweise ein Sensor vorgesehen. Der Sensor umfasst zum Beispiel ein drehfest an einer Rotorwelle befestigtes Geberrad, das teilweise magnetisch ausgestaltet ist. Mittels einer drehfest gehaltenen Leiterplatte des Sensors wird die Position der magnetischen Flügel des Geberrad erfasst, wofür die Leiterplatte entsprechende Leiterbahnen aufweist, in die, je nach Stellung/Drehgeschwindigkeit des Geberrads bezüglich der Leiterplatte eine elektrische Spannung induziert wird. Hierbei ist es erforderlich, dass die Leiterplatte senkrecht zu der Rotorachse der Rotorwelle angeordnet ist, um die die Rotorwelle und somit das Geberrad bei Betrieb rotiert werden. Auch ist es erforderlich, dass das Geberrad und die Leiterplatte von metallischen Gegenständen beabstandet sind, sodass eine Wechselwirkung mit diesen und somit ein verfälschen der Sensordaten vermieden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Elektromotor eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs sowie ein besonders geeignetes Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei vorteilhafterweise eine Robustheit und/oder eine Zuverlässigkeit erhöht sind, und wobei geeigneterweise eine Herstellung vereinfacht ist.
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Hinsichtlich des Elektromotors wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Nebenaggregats durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Der Elektromotor ist ein Bestandteil eines Nebenaggregats. Hierfür ist der Elektromotor geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Das Nebenaggregat ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten ist im bestimmungsgemäßen Zustand das Nebenaggregat an weiteren Bestandteilen des Kraftfahrzeugs montiert. Hierfür ist das Nebenaggregat geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und vorzugsweise mehrspurig ausgestaltet. Hierbei ist es geeigneterweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen frei zu positionieren, zum Beispiel auf einer entsprechenden Fahrbahn. Hierfür weist das Kraftfahrzeug insbesondere entsprechende Räder auf. Zusammenfassend ist es bevorzugt möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen unabhängig von sonstigen Gegebenheiten an Land zu positionieren. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug geeigneterweise nicht schienengeführt. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw) oder ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus.
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Das Nebenaggregat dient im bestimmungsgemäßen Gebrauch nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs und stellt somit keinen Hauptantrieb des Kraftfahrzeugs dar. Beispielsweise dient dabei das Nebenaggregat dem Betrieb des Hauptantriebs oder der Bereitstellung von für den Betrieb des Kraftfahrzeugs erforderlichen Funktionen, die nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs dienen. Alternativ hierzu erfolgt mittels des Nebenaggregats eine Erhöhung eines Komforts oder die Bereitstellung von Komfortfunktionen.
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Das Nebenaggregat weist beispielsweise eine Nenn- oder Maximalleistung zwischen 100 W und 1000 W, vorzugsweise zwischen 300 W und 700 W und beispielsweise zwischen 400 W und 500 W auf. Das Nebenaggregat ist zum Beispiel ein elektromotorischer Verstellantrieb, wie ein elektromotorischer Fensterheber. Alternativ ist das Nebenaggregat beispielsweise ein elektromotorischer Kältemittelverdichter, der insbesondere ein Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs des Kraftfahrzeugs ist. In einer weiteren Alternative ist das Nebenaggregat eine elektromotorische Pumpe, wie eine Wasserpumpe. Geeigneterweise ist die elektromotorische Pumpe eine Schmiermittelpumpe, wie eine Motorölpumpe oder eine Getriebeölpumpe. Hierbei ist mittels des Elektromotors jeweils ein Pumpenrad angetrieben, das auf die zu pumpende Flüssigkeit angepasst ist. In einer weiteren Alternative ist der Elektromotor ein Bestandteil eines Lüfters, wie eines Kühlerlüfters oder eines Gebläses, die somit das jeweilige Nebenaggregat darstellen. In einer Alternative ist das Nebenaggregat ein Lenkunterstützung, und mittels des Elektromotors ist insbesondere eine Lenkstange angetrieben oder es wird zumindest ein Lenkeinschlag von lenkbar ausgestalteten Rädern des Kraftfahrzeugs mittels des Elektromotors eingestellt oder deren Einstellung unterstützt.
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In einer weiteren Alternative ist das Nebenaggregat ein Bremssystem oder ein Teil des Bremssystems des Kraftfahrzeugs. Hierbei ist der Elektromotor beispielsweise ein Bestandteil eines Antiblockiersystems, einer Antischlupfregelung oder einer elektromotorisch betätigten Bremskraftverteilung. Besonders bevorzugt ist das Nebenaggregat ein Bremskraftverstärker, wobei bei Betrieb mittels des Elektromotors insbesondere eine von einem Nutzer, der auch als Benutzer oder Fahrer bezeichnet wird, auf ein Bremspedal aufgebrachte Pedalkraft verstärkt wird. Beispielsweise ist der Bremskraftverstärker zumindest teilweise hydraulisch ausgestaltet, und mittels des Elektromotors wird insbesondere eine Hydraulikpumpe betrieben und/oder etwaige Ventile betätigt.
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Besonders bevorzugt jedoch ist der Bremskraftverstärker elektromechanisch ausgestaltet, und das Nebenaggregat ist somit ein elektromechanischer Bremskraftverstärker. Infolgedessen ist eine Konstruktion des Nebenaggregats vereinfacht. Der elektromechanischen Bremskraftverstärker umfasst zweckmäßigerweise eine Eingangsstange, die mittels eines Fußpedals in einer Längsrichtung zur Betätigung der Bremse bewegt wird. Beispielsweise ist hierbei das Fußpedal direkt an der Eingangsstange angelenkt oder über ein Gestänge. Zumindest jedoch ist das Fußpedal in Wirkverbindung mit der Eingangsstange. Die Eingangsstange wirkt auf einen Arbeitskolben. Beispielsweise ist der Arbeitskolben direkt an der Eingangsstange befestigt, insbesondere angeformt. Alternativ hierzu ist zwischen diesen eine weitere Mechanik angeordnet. Der Arbeitskolben ist insbesondere in einem Pumpraum angeordnet, in dem bei Betrieb eine Bremsflüssigkeit vorhanden ist. Bei linearem Bewegen des Arbeitskolben in dem Pumpraum wird, je nach Bewegungsrichtung, die Bremsflüssigkeit aus dem Pumpraum gedrückt oder hineingesogen. Vorzugsweise sind etwaige Bremskolben von Bremsen eines Bremssystems des Kraftfahrzeugs hydraulisch mit dem Pumpraum verbunden, sodass bei Drücken der Bremsflüssigkeit aus dem Pumpraum die Bremsen betätigt werden.
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Die Eingangsstange ist zweckmäßigerweise umfangsseitig mit einem Gewinde versehen, auf das ein innenverzahntes Antriebszahnrad gesetzt ist. Mittels der Eingangsstange und des Antriebszahnrads ist hierbei eine Art Spindel gebildet. Das Antriebszahnrad ist zweckmäßigerweise mittels des Elektromotors angetrieben, beispielsweise direkt oder bevorzugt über ein Getriebe. Hierfür ist es Antriebszahnrad zweckmäßigerweise zusätzlich außenverzahnt. Bei Bestromung des Elektromotors wird somit über das Antriebszahnrad in die Eingangsstange Kraft eingeleitet und folglich auch auf den Arbeitskolben.
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Vorzugsweise umfasst der elektromechanische Bremskraftverstärker einen Sensor mittels dessen bei Betrieb eine Betätigung des als Bremspedal wirkenden Fußpedals erfasst wird. In Abhängigkeit davon wird der Elektromotor bestromt. Geeigneterweise umfasst der elektromechanische Bremskraftverstärker ein Steuergerät, mittels dessen der Sensor ausgelesen und die Bestromung des Elektromotors eingestellt wird. In einer Weiterbildung wird mittels des Steuergeräts der Elektromotor unabhängig von einer tatsächlichen Betätigung des Fußpedals bestromt, vorzugsweise in Abhängigkeit einer bereitgestellten Aufforderung, die insbesondere über ein etwaiges Bussystem übermittelt wird. Die Aufforderung wird dabei beispielsweise von einem Assistenzsystem des Kraftfahrzeugs oder eines Bordcomputers des Kraftfahrzeugs erstellt. Insbesondere wird hierbei die Aufforderung in Abhängigkeit von bestimmten Fahrsituationen erstellt, zum Beispiel von einem Notbremsassistenten. Alternativ oder in Kombination hierzu ist das Kraftfahrzeug teilweise oder vollständig autonom ausgestaltet, sodass eine Fortbewegung unabhängig von einer Steuerung eines Nutzers erfolgt. Die Aufforderung wird dabei insbesondere durch einen sogenannten Autopiloten erstellt.
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Der Elektromotor umfasst insbesondere einen Rotor, der beispielsweise zumindest einen Magneten aufweist. Der Magnet wechselwirkt bei Betrieb zweckmäßigerweise mit einem Magneten eines Stators, der vorzugsweise den Rotor umfangsseitig umgibt, und der insbesondere hohlzylindrisch ausgestaltet sowie konzentrisch zum Rotor angeordnet ist. Der Rotor ist zweckmäßigerweise an einer Rotorwelle, die auch als Motorwelle bezeichnet ist, befestigt, die beispielsweise einstückig und/oder aus einem Stahl erstellt ist.
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Der Elektromotor umfasst ein Lagerschild, mittels dessen vorzugsweise ein Lager gehalten ist. Das Lager ist zweckmäßigerweise als Wälzlager, beispielsweise als Kugellager, ausgestaltet. Mittels des Lagers ist die Rotorwelle und insbesondere auch der Rotor drehbar um eine Rotorachse gelagert, sodass bei Betrieb des Elektromotors die Rotorwelle um die Rotorachse dreht. Zumindest jedoch umfasst der Elektromotor die Rotorachse. Insbesondere ist die Rotorwelle entlang der Rotorachse und/oder der Rotor/Stator konzentrisch zur Rotorachse angeordnet. Geeigneterweise umfasst der Elektromotor ein weiteres Lagerschild, mittels dessen ein weiteres Lager gehalten ist, das zum Beispiel baugleich zu dem Lager ist. Zweckmäßigerweise ist die Rotorwelle auch mittels des weiteren Lagers gelagert. Insbesondere ist sind das weitere Lagerschild und das Lagerschild gegenüberliegenden Enden der Rotorwelle zugeordnet, was eine Stabilität erhöht.
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Beispielsweise ist der Elektromotor ein bürstenbehafteter Kommutatormotor, und der Stator umfasst einen Permanentmagneten. Besonders bevorzugt jedoch ist der Elektromotor ein bürstenloser Elektromotor, beispielsweise ein bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC). Der Rotor weist in diesem Fall bevorzugt einen oder mehrere Permanentmagneten auf, die an der Rotorwelle befestigt sind.
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Beispielsweise sind die Permanentmagneten an einem Blechpakets befestigt oder in dieses eingebettet, das an der Rotorwelle befestigt ist. Der den Rotor umgebende Stator umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Elektromagneten, die zweckmäßigerweise auf mehrere Phasen aufgeteilt sind. Insbesondere ist jeder der Phasen die gleiche Anzahl an Elektromagneten zugeordnet, die insbesondere jeweils eine elektrische Spule aufweisen. Geeigneterweise umfasst der Elektromotor drei Phasen, die beispielsweise in einer Dreiecks- oder Sternschaltung miteinander verschaltet sind.
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Der Elektromotor umfasst ferner einen Sensor, der insbesondere dem Erfassen einer Position und/oder der Drehzahl des Rotors oder zumindest der Rotorwelle bezüglich des Stators oder sonstiger drehfest gehaltener Bestandteil des Elektromotors dient. Hierfür umfasst der Sensor beispielsweise eine Komponente, die an der Rotorwelle befestigt ist, wie ein Geberrad, das beispielsweise nach Art eines Flügelrads ausgestaltet ist. Insbesondere ist das Geberrad zumindest teilweise magnetisch ausgestaltet. Ferner umfasst der Sensor vorzugsweise eine drehfest gehaltene Komponente, die bei Betrieb mit dem rotierenden Geberrad wechselwirkt. Vorzugsweise umfasst die drehfest gehaltene Komponente eine oder mehrere Spulen oder sonstige Leiter, in die aufgrund der Drehbewegung des teilweise magnetischen Geberrads eine elektrische Spannung induziert wird. Zum Beispiel sind die Leiter, in die die elektrische Spannung induziert wird, sinusförmig und konzentrisch um die Rotorachse angeordnet, sodass eine Genauigkeit beimessen der Drehzahl/Position erhöht ist. Insbesondere umfasst der Sensor zudem eine Auswerteeinheit, die zweckmäßigerweise drehfest gehalten ist, und die zum Beispiel elektrisch direkt mit den Leitern kontaktiert ist.
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Der Sensor ist an einem Sensorträger gehalten, insbesondere befestigt. Hierbei ist der Sensor an einem Körper des Sensorträgers gehalten, der zweckmäßigerweise flach ausgestaltet oder zumindest senkrecht zu der Rotorachse angeordnet ist, die auch als Rotationsachse oder Motorachse bezeichnet wird. Insbesondere ist die drehfest gehaltene Komponente des Sensors an dem Körper befestigt. Zweckmäßigerweise ist der Sensor oder zumindest dessen drehfest gehaltene Komponente parallel zu dem Körper angeordnet und beispielsweise an dem Körper abgestützt oder zumindest mittels dessen stabilisiert.
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Der Sensorträger ist aus einem Kunststoff gefertigt und beispielsweise ein Kunststoffspritzgussteil, weswegen eine Fertigung vereinfacht ist. Alternativ oder in Kombination hierzu ist der Sensorträger einstückig. Der Sensorträgers umfasst mehrere Arme, die randseitig an dem Körper angebunden sind, und sich somit an diesen in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse anschließen oder zumindest sich an diesem Rand befinden. Die Arme sind zweckmäßigerweise an dem Körper angeformt. Die Arme verlaufen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, parallel zur Rotorachse, wobei die Arme, insbesondere alle Arme, auf der gleichen Seite des Körpers entlang der Rotorachse angeordnet sind. Die Arme sind an dem Lagerschild befestigt, vorzugsweise die dem Körper gegenüberliegenden Enden der Arme.
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Aufgrund der Arme des Sensorträgers ist der Körper von dem Lagerschild beabstandet und somit auch der Sensor. Infolgedessen werden durch das Lagerschild sowie die Befestigung des Sensorträgers an dem Lagerschild keine Störwirkung an dem Sensor hervorgerufen, sodass eine Qualität der mit dem Sensor erstellten Sensorsignale verbessert ist. Aufgrund des Fehlens der Störwirkung ist ein Ausfall des Sensors vermieden, weswegen eine Zuverlässigkeit erhöht ist.
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Ferner ist eine Montage des Sensors vereinfacht, da dieser zur Montage an dem Sensorträger befestigt wird, sodass eine vergleichsweise große Fläche zur Montage bereitgestellt ist. Auch ist mittels des Sensorträgers ein definierter Montagepunkt des Sensors oder zumindest eine Komponente des Sensors an weiteren Bestandteilen des Elektromotors, nämlich dessen Lagerschild, bereitgestellt, sodass ein Einmessen oder dergleichen nach der Montage des Sensors nicht erforderlich ist. Somit ist eine Montage vereinfacht.
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Aufgrund der Stabilisierung des Sensors durch das Lagerschild über den Sensorträger ist bei Betrieb auch ein Versatz des Sensors bezüglich der Rotorachse und somit auch der etwaigen Rotorwelle vermieden. Folglich ist eine Robustheit erhöht. Auch ist es möglich, mittels der Arme eine dauerhafte Verbindung des Sensors an dem Lagerschild zu erstellen, weswegen eine Robustheit erhöht ist.
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Zudem erfolgt aufgrund der Beabstandung zu dem Lagerschild auch bei einer Erschütterung des Elektromotors kein Anschlagen des Sensors an dem Lagerschild selbst, weswegen eine Beschädigung des Sensors vermieden ist. Aufgrund der Beabstandung des Sensors mittels der Arme von dem Lagerschild ist es ferner möglich, das Lagerschild aus einem Metall zu fertigen, wobei eine Rückwirkung auf den Betrieb des Sensors ausgeschlossen ist. Folglich ist eine Robustheit des Lagerschilds erhöht, wobei es nicht erforderlich ist, bei der Materialauswahl des Lagerschilds auf eine möglichst geringe Wechselwirkung mit dem Sensor zu achten, sodass eine Materialauswahl vergrößert ist. Insbesondere ist kein dia- oder paramagnetisches Material zur Erstellung des Lagerschilds erforderlich, weswegen Herstellungskosten reduziert sind. Besonders bevorzugt ist das Lagerschild aus einem Metall erstellt, beispielsweise einem Aluminium oder einem Stahl, beispielsweise mittels Tiefziehens. Somit ist die Robustheit weiter erhöht.
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Zudem ist es aufgrund der Befestigung des Sensors an dem Lagerschild über den Sensorträger möglich, diesen innerhalb eines Gehäuses des Elektromotors anzuordnen oder zumindest auf Seiten des Rotors/Stators. Somit ist der Sensor mittels des Lagerschilds sowie etwaige weitere Bestandteile des Elektromotors, wie dessen Gehäuse, geschützt, sodass eine Stabilität und eine Robustheit ebenfalls erhöht sind.
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Beispielsweise umfasst der Sensorträger zwei oder mehr derartige Arme. Beispielsweise umfasst der Sensorträger vier Arme, fünf Arme oder bis zu zehn Arme. Auf diese Weise ist eine Stabilität vergrößert. Besonders bevorzugt umfasst der Sensorträger jedoch lediglich drei oder vier derartige Arme. Somit ist ein Platzbedarf verringert, wobei die Position des Körpers bezüglich des Lagerschilds nicht oder lediglich gering überbestimmt ist. Mit anderen Worten ist auf diese Weise ein Verkippen des Körpers bezüglich des Lagerschilds vermieden, wobei auch bei vergleichsweise hohen Fertigungstoleranzen sämtliche Arme im Kontakt mit dem Lagerschild sind. Zweckmäßigerweise sind die Arme zueinander um zumindest 45°, 70°, 80° oder 90° bezüglich der Rotorachse versetzt, was eine Stabilität weiter erhöht.
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Geeigneterweise ist das Lagerschild oder zumindest ein Teil des Lagerschilds senkrecht zur Rotorachse angeordnet, sodass eine Lagerung der etwaigen Rotorwelle mittels des Lagerschilds vereinfacht ist. Insbesondere ist der Sensor oder zumindest die an dem Sensorträger gehaltene Komponente/Teil des Sensors zumindest teilweise senkrecht zur Rotorachse angeordnet, was einen Betrieb des Sensors vereinfacht. Auch ist eine Genauigkeit beim Erfassen der Position/Drehzahl auf diese Weise erhöht. Geeigneterweise weisen die Arme eine Länge entlang der Rotorachse, die parallel zu einer axialen Richtung ist, zwischen 0,5 cm und 5 cm, zwischen 1 cm und 3 cm und beispielsweise von 2 cm auf. Auf diese Weise ist einerseits ein Platzbedarf nicht übermäßig erhöht. Andererseits ist eine Wechselwirkung des Sensors mit dem Lagerschilds auf diese Weise im Wesentlichen ausgeschlossen.
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Besonders bevorzugt umgibt der Sensorträger und/oder der Sensor, also der an dem Körper befestigte Teil/Komponente des Sensors, die Rotorachse, sodass der Sensorträger, insbesondere der Körper, und/oder der Sensor zumindest teilweise ringförmig ausgestaltet sind.
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Der Sensor, oder zumindest der Teil/Komponente des Sensors, der in dem Körper befestigt ist, ist vorzugsweise flach ausgestaltet, und umfasst zum Beispiel eine Schaltung. Geeigneterweise umfasst der Sensor bzw. der Teil/Komponente eine Leiterplatte oder ist mittels dieser gebildet. Auf diese Weise ist es möglich, diesen Teil des Sensors vorzufertigen und in einem Arbeitsschritt an dem Sensorträger zu befestigen, was eine Montage weiter vereinfacht. Auch ist auf diese Weise der an den Körper gehaltene Teil des Sensors in sich stabil, was eine Robustheit erhöht.
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Beispielsweise ist das Lagerschild im Wesentlichen plan, was eine Fertigung vereinfacht. Besonders bevorzugt jedoch weist das Lagerschild eine topfförmige Erhebung auf, die somit einen hohlzylindrischen Abschnitt umfasst, der insbesondere konzentrisch zur Rotorachse angeordnet ist, und der sich entlang dieser erstreckt. Der hohlzylindrische Abschnitt ist mit einem Boden verschlossen, der senkrecht zur Rotorachse angeordnet ist. Zudem weist das Lagerschild einen sich radial nach außen erstreckenden Rand auf, der sich an die Erhebung anschließt, und der somit ringförmig und konzentrisch zur Rotorachse angeordnet ist. Dabei ist der Rand an dem dem Boden gegenüberliegenden Ende des hohlzylindrischen Abschnitts entlang der Rotorachse angebunden. Infolgedessen weist das Lagerschild die Form eines Huts auf. Infolgedessen ist eine Robustheit des Lagerschilds erhöht, und insbesondere ein Durchbiegen verhindert.
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Besonders bevorzugt ist der Körper an dem Boden der Erhebung abgestützt und liegt beispielsweise direkt oder über weitere Bestandteile an diesem an. Auf diese Weise ist der Körper mittels des Bodens des Lagerschilds stabilisiert. Somit wird bei der Montage des Sensors an dem Körper dieser nicht beschädigt, was eine Montage weiter vereinfacht. Dabei ist es nicht erforderlich, den Körper vergleichsweise robust und folglich schwer auszugestalten. Die Arme sind an dem Rand befestigt. Somit umgreifen die Arme die Erhebung. Aufgrund der Erhebung ist insbesondere der Sensor bezüglich des Rands in Richtung des Rotors/Stators versetzt, und insbesondere weg von Anbindungspunkten des Elektromotors an weiteren Bestandteilen des Nebenaggregats und/oder dem mittels des Elektromotors angetriebenen Bauteil des Nebenaggregats. Somit ist es möglich, einen vergleichsweise kompakten Elektromotor bereitzustellen. Geeigneterweise liegen die Arme an der Erhebung an, vorzugsweise umfangsseitig an dem hohlzylindrischen Abschnitt, und werden mittels dieser stabilisiert. Somit ist eine Robustheit weiter erhöht und eine Montage des Sensorträgers vereinfacht.
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Dabei wird mittels des Bodens die Position/Ausrichtung des Körpers und daher auch die Position des Sensors entlang der Rotorachse vergleichsweise genau bestimmt, sodass bei der Herstellung des Sensorträgers vergleichsweise hohe Fertigungstoleranzen gewählt werden können. Diese werden insbesondere über eine etwaige Verformung der Arme bei Montage dieser an dem Lagerschilds ausgeglichen. Zur Montage des Sensorträgers an dem Lagerschild werden insbesondere die Arme auf Zug belastet, sodass eine Vorspannung erstellt wird. Infolgedessen erfolgt ein Anpressen des Körpers an den Boden. Auf diese Weise ist auch bei einer Erschütterung des Elektromotors die Position des Sensors entlang der Rotorachse stets konstant.
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Zum Beispiel liegt der Körper direkt an dem Boden an, insbesondere vollflächig. Besonders bevorzugt jedoch sind an dem Körper auf der dem Boden zugewandten Seite mehrere Stege angeformt, die parallel zur Rotorachse vorspringen. Die Stege liegen direkt an dem Boden an. Somit wird der Körper mittels der Stege abgestützt, und ein etwaiger Toleranzausgleich ist mittels der Stege ermöglicht. Auch ist bei beispielsweise einem geringfügigen Verzug des Bodens oder des Körpers im Vergleich zur vollflächigen Auflage dennoch eine stabile Auflage gegeben. Jeder Steg ist beispielsweise geradlinig oder abschnittsweise gebogen, wobei der Mittelpunkt des Bogens geeigneterweise auf der Rotorachse liegt. Beispielsweise sind die Stege zueinander beabstandet. Bevorzugt jedoch sind die Stege miteinander verbunden, sodass diese zueinander stabilisiert sind, was eine Robustheit erhöht.
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Beispielsweise sind die Arme in jeweils einen sprechenden Schlitz des Lagerschilds gesteckt und somit dort befestigt. Besonders bevorzugt jedoch sind die Arme endseitig zur Ausbildung jeweils einer Lasche radial abgewinkelt. Beispielsweise weisen hierbei die Laschen radial nach innen, sodass ein Platzbedarf verringert ist. Besonders bevorzugt jedoch sind die Laschen radial nach außen abgewinkelt, weswegen eine Zugänglichkeit zu den Laschen ermöglicht ist, auch nach Aufzusetzen des Sensorträgers auf das Lagerschild. Aufgrund der Laschen ist eine großflächige Befestigung der Arme an dem Lagerschilds ermöglicht, und diese werden bezüglich des Lagerschilds stabilisiert, was eine Robustheit erhöht.
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Beispielsweise sind die Laschen stoffschlüssig an dem Lagerschild befestigt, zum Beispiel mittels Klebens oder Schweißens. Besonders bevorzugt jedoch weist jede Lasche eine Durchgangsöffnung auf, die insbesondere parallel zur Rotorachse verläuft. Jede der Durchgangsöffnungen ist von einem jeweiligen Befestigungsmittel durchsetzt. Aufgrund der radial nach außen abgewinkelten Laschen ist dabei eine Montage erleichtert, insbesondere sofern die Erhebung vorhanden ist.
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Aufgrund der Durchgangsöffnungen ist eine definierte Position der Befestigungsmittel vorgegeben, und folglich eine Montage vereinfacht.
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Beispielsweise ist das jeweilige Befestigungsmittel eine Schraube, die somit durch die jeweilige Durchgangsöffnung ragt. Beispielsweise sind die Schrauben in das Lagerschild eingedreht oder reichen durch dieses hindurch. Alternativ ist als jeweiliges Befestigungsmittel ein Gewindebolzen an dem Lagerschild befestigt, zum Beispiel fest geschweißt oder angeformt. Folglich ist es möglich, das Lagerschild bereits mit dem Befestigungsmittel zu erstellen, und zur Montage wird der Sensorträger, also die jeweiligen Laschen, auf das jeweilige Befestigungsmittel gesetzt. Zweckmäßigerweise erfolgt nachfolgend eine Fixierung der Laschen mit einer auf den jeweiligen Befestigungsbolzen aufgeschraubten Mutter.
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Besonders bevorzugt jedoch ist das jeweilige Befestigungsmittel ein Niet des Lagerschilds. Folglich weist das Lagerschild eine zu der Anzahl an Laschen korrespondierende Anzahl an Nieten auf, die beispielsweise an weiteren Bestandteilen des Lagerschilds, wie dem etwaigen Rand, angeordnet, zweckmäßigerweise angeformt, sind. Zur Montage wird jede Lasche auf den jeweils zugeordneten Niet gesetzt, und diese nachfolgend plastisch verformt, wie verstemmt. Insbesondere ist hierbei der Niet eine Taumelniet, also ein Radialniet, und das Vernieten erfolgt mittels Taumelns. Somit ist die zum Befestigen erforderliche Kraft verringert. Aufgrund der Verwendung der Nieten ist eine robuste, dauerhafte Verbindung des Sensorträgers an dem Lagerschilds realisiert, weswegen eine Robustheit erhöht ist.
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Beispielsweise ist vor Montage des Sensorträgers an dem Lagerschild der Sensor bereits an dem Sensorträger befestigt. Besonders bevorzugt jedoch erfolgt erst nach Befestigung des Sensorträgers an dem Lagerschild das Befestigen des Sensors, sodass dieser bei dem Nietvorgang nicht beschädigt wird. Dies ist aufgrund der Verwendung des Sensorträgers möglich, wobei dennoch mittels der Nieten und des Sensorträgers eine vergleichsweise genaue Positionsvorgabe für den Sensor erfolgt. Geeigneterweise erfolgt mittels der Nieten zudem ein Vorspannen des Sensorträgers, insbesondere sofern die etwaige Erhebung vorhanden ist. Mit anderen Worten erfolgt aufgrund der Nieten eine Kompensation etwaiger Fertigungstoleranzen des Sensorträgers. Zudem ist aufgrund der Nieten keine Öffnung des Lagerschilds erforderlich, durch die bei Betrieb Fremdpartikel oder Fluide gelangen können. Mit anderen Worten ist eine Medienbeständigkeit nicht beeinträchtigt, wobei keine zusätzliche Dichtung erforderlich ist, weswegen Herstellungskosten reduziert und eine Fertigung vereinfacht ist.
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Beispielsweise ist die dem Lagerschild zugewandte Seite jeder Lasche, die insbesondere an diesem anliegt, plan. Besonders bevorzugt jedoch ist auf der dem Lagerschild zugewandten Seite jeder Lasche ein konzentrisch zu der jeweiligen Durchgangsöffnung angeordneter Ring an der Lasche angeformt. Somit ist jeder der Laschen ein entsprechender Ring zugeordnet, und der Ring liegt bevorzugt an dem Lagerschild an. Infolgedessen ist eine verkleinerte Auflagefläche oder Kontaktfläche zu dem Lagerschild gegeben, weswegen etwaige Vibrationen des Lagerschilds nicht oder lediglich in geringem Maße auf den Sensorträger übertragen werden. Zudem ist aufgrund des Rings ein Verkippen der Laschen bei der Befestigung an dem Lagerschild vermieden und folglich eine Stabilität erhöht. Auch ist für eine spielfreie Montage an dem Lagerschild lediglich auf das Anordnen der Ringe in einer Ebene zu achten, wobei anderweitig vergleichsweise hohe Fertigungstoleranzen gewählt werden können, was Herstellungskosten reduziert. Beispielsweise ahmt ein Ende der jeweiligen Lasche die Form des Rings nach, sodass die Lasche und der Ring teilweise fluchten. Folglich ist eine Größe der Lasche verringert.
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Beispielsweise ist die dem Lagerschild abgewandte Seite jeder Lasche plan ausgestaltet. Besonders bevorzugt jedoch ist jede Durchgangsöffnung auf der dem Lagerschild abgewandten Seite teilweise von einem parallel zur Rotorachse vorspringenden Bund umgeben, der somit ringförmig ausgestaltet ist. Zweckmäßigerweise ist zwischen der Durchgangsöffnung und dem Bund ein Abstand gebildet. Aufgrund des Bunds ist eine Stabilität der Lasche erhöht, wobei es nicht erforderlich ist, diese als Volkskörper auszugestalten. Somit ist ein Verzeihen bei einem Entformen aus einem Herstellungswerkzeug vermieden und folglich ein Ausschuss bei der Herstellung verringert. Auch ist ein Gewicht des Sensorträgers verringert.
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Besonders bevorzugt sind an den Bund bezüglich der jeweiligen Durchgangsöffnung radial verlaufende Rippen angeformt. Mittels dieser wird insbesondere der Bund stabilisiert, sodass auch vergleichbare große Kräfte beim etwaigen Nieten/Verstemmen aufgenommen werden können. Geeigneterweise ist zwischen dem Bund und der Durchgangsöffnung zusätzlich oder alternativ ein trichterförmiger Aufnahmeraum gebildet, der insbesondere teilweise mittels des Bunds begrenzt ist. Mittels des Aufnahmeraums wird hierbei insbesondere der Kopf des etwaigen Niets beim Nieten teilweise geformt. Somit ist eine Anzahl an benötigten Werkzeugen verringert und eine Herstellung vereinfacht.
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Zum Halten des Sensors an dem Körper sind in diesen zweckmäßigerweise mehrere Kontaktstifte eingebettet, die in Einpresstechnik ausgebildet sind. Somit ist jeder Kontaktstift nach Art eines Pressfits ausgestaltet, wobei der Bereich des Kontaktstifts, der zur Verbindung mit Einpresstechnik vorgesehen ist, und der insbesondere eine Einpresszone bestimmt, zweckmäßigerweise von dem Körper beabstandet ist. Jedoch ist ein Teil des jeweiligen Kontaktstifts in dem Körper eingebettet und beispielsweise mittels des Kunststoffs des Körpers umspritzt. Somit ist ein Ablösen der Kontaktstifte von dem Körper nicht zerstörungsfrei möglich. Geeigneterweise weist jeder Kontaktstift Strukturen auf, die in den Kunststoff eingreifen, sodass ein Verdrehen und/oder Ablösen auch bei großen wirkenden Kräften vermieden ist. Insbesondere sind die Kontaktstifte zueinander baugleich. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktstifte jeweils aus einem Metall, wie Federstahl, oder einem sonstigen elastischen Material gefertigt.
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Jeder Kontaktstift ist jeweils durch ein korrespondierendes Befestigungsloch des Sensors geführt. Mit anderen Worten weist der Sensor genauso viele Befestigungslöcher auf, wie Kontaktstifte vorhanden sind, auf, und die Befestigung des Sensors an dem Sensorträger bzw. das Halten an dem Sensorträger erfolgt mittels der Kontaktstifte. Insbesondere sind die Kontaktstifte senkrecht zur Anordnung des Körpers und/oder parallel zur Rotorachse angeordnet, was eine Montage des Sensors vereinfacht. Insbesondere wird dieser zur Montage entlang der Rotorachse bewegt, bis die Kontaktstifte in den jeweils zugeordneten Befestigungslöchern einliegen. Vorzugsweise erfolgt mittels der Kontaktstifte eine lösbare Befestigung des Sensors an in dem Sensorträger.
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Aufgrund des Führens der Kontaktstifte durch die Befestigungslöcher erfolgt zweckmäßigerweise ein elastisches und/oder plastisches Verformen, und die Kontaktstifte sind somit insbesondere in das jeweilige Befestigungsloch eingepresst. Vor Einführen besteht insbesondere zunächst ein Überstand, und die beim Einpressen entstehende Überpressung wird beispielsweise durch eine Verformung des jeweiligen Befestigungslochs und/oder eine Verformung des jeweiligen Kontaktstifts aufgenommen. Zusammenfassend ist der Querschnitt jedes Kontaktstifts, zumindest ein Teil davon, der in das jeweilige Befestigungsloch eingeführt oder durch diesen durchgeführt ist, größer als der Durchmesser des korrespondierende Befestigungsloch. Somit erfolgt bim Einpressen/Einschneiden des jeweiligen Kontaktstifts in das jeweilige Befestigungsloch die Überpressung.
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Mittels der Kontaktstifte ist ein sichereres Halten des Sensors an dem Sensorträger ermöglicht, wobei nach Anordnung des Sensors keine zusätzlichen Befestigungsmittel erforderlich sind. Somit ist eine Montage vereinfacht. Auch wird mittels der Kontaktstifte die Position des Sensors bezüglich des Sensorträgers vorgegeben und somit insbesondere auch bezüglich der Rotorachse. Folglich ist ein nachträgliches Ausrichten des Sensors nach Montage an dem Sensorträger nicht erforderlich. Somit ist eine Montage vereinfacht. Auch sind derartige Kontaktstifte vergleichsweise kostengünstig, weswegen Herstellungskosten reduziert sind.
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Insbesondere übernehmen die Kontaktstifte außer dem Halten des Sensors an dem Sensorträger keine weitere Funktion. Infolgedessen bestehen vergleichsweise geringe Anforderungen an die Kontaktstifte, sodass eine Vielzahl unterschiedlichster Kontaktstifte verwendet werden kann, was eine Flexibilität erhöht. Insbesondere sind die Kontaktstifte zueinander sowie zu weiteren Bestandteile des Sensors und/oder des Sensorträgers elektrisch isoliert. Zumindest erfolgt bei Betrieb kein Leiten einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms über die Kontaktstifte. Bevorzugt sind die Befestigungslöcher jeweils elektrisch gegenüber weiteren Bestandteilen des Sensors isoliert. Infolgedessen erfolgt aufgrund der Kontaktstifte keine Beeinflussung der Funktionsweise des Sensors.
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Besonders bevorzugt umfasst der Sensor eine Leiterplatte, die die Befestigungslöcher umfasst. Hierbei ist insbesondere der Teil des Sensors, der an dem Sensorträger gehalten ist, mittels der etwaigen Leiterplatte gebildet. Aufgrund der Leiterplatte ist eine Stabilität erhöht, wobei der Sensor jedoch aufgrund der Leiterplatte eine vergleichsweise hohe Sprödigkeit aufweist. Aufgrund der Verwendung der Kontaktstifte jedoch ist bei Montage eine Beschädigung der Leiterplatte verhindert. Insbesondere sind die Befestigungslöcher metallisiert und somit mit einem Metall versehen, was eine Robustheit erhöht.
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Die Leiterplatte umfasst insbesondere einen Leiterplattenkörper, der aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz gefertigt ist, und an dem oder in den mehrere Leiterbahnen befestigt/eingebettet sind. Geeigneterweise umfasst die Leiterplatte eine oder mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile, mittels derer zum Beispiel eine Schaltung gebildet ist. Insbesondere sind die Bauteile hierbei elektrisch mit zumindest einigen der Leiterbahnen kontaktiert. Aufgrund der Leiterplatte ist die Montage des Sensors in einem Arbeitsschritt ermöglicht, weswegen eine Herstellung des Elektromotors vereinfacht ist. Vorzugsweise umfasst die Leiterplatte die etwaigen Leiter, in die bei Betrieb mittels des etwaigen Geberrads die elektrische Spannung induziert wird, und/oder die sinusförmig und konzentrisch um die Rotorachse angeordnet sind. Insbesondere umfasst die Leiterplatte die etwaige Auswerteeinheit.
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Geeigneterweise weist jeder Kontaktstift eine Einpresszone auf, die im Montagezustand innerhalb des jeweiligen Befestigungsloch angeordnet ist. Die Einpresszone wird hierbei beim Anordnen des jeweiligen Kontaktstifts in dem jeweiligen Befestigungsloch elastisch und/oder plastisch verformt, was zu einer Vorspannung des Kontaktstifts führt. Diese sorgt dafür, dass die Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Kontaktstift auch bei einer Krafteinwirkung während des Betriebs des Elektromotors erhalten bleibt.
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Besonders bevorzugt weist jeder Kontaktstift, zweckmäßigerweise im Bereich der Einpresszone, eine nadelöhrartige Öffnung auf, insbesondere vor Montage. Diese liegt im Montagezustand geeigneterweise in dem jeweils zugeordneten Befestigungsloch ein und ist elastisch verformt, sodass die nadelöhrartige Öffnung eine abweichende Form aufweist. Mit anderen Worten ist jeder Kontaktstift in Nadelöhrtechnik (engl.: „needle eye“) ausgestaltet. Auf diese Weise ist eine Herstellung der Kontaktstifte vereinfacht, weswegen Herstellungskosten reduziert sind.
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Beispielsweise ist der Körper im Bereich des Kontaktstifts plan ausgestaltet. Besonders bevorzugt jedoch ist jeder Kontaktstift auf der dem Sensor zugewandten Seiten von einer Vertiefung des Körpers umgeben. Die Vertiefung ist beispielsweise kreisförmig oder rechteckförmig. Zwar ist aufgrund der Vertiefung die Robustheit der Verbindung des Kontaktstifts mit dem Körper verringert. Jedoch ist aufgrund der Vertiefung ein Verbiegen oder Verformen des jeweiligen Kontaktstifts senkrecht zur dessen Anordnungsrichtung möglich, sodass insbesondere herrschende Toleranzen ausgeglichen werden können. Infolgedessen ist es möglich, den Sensorträger sowie die Position der Anbindung der Kontaktstifte an dem Sensorträger mit vergleichsweise hohe Fertigungstoleranzen zu wählen, weswegen eine Herstellung vereinfacht ist. Auch ist es bei der Herstellung möglich, aufgrund der Vertiefung die Kontaktstifte beispielsweise mittels eines entsprechenden Schiebers an einer bestimmten Position in einer Form/Herstellungswerkzeug zu positionieren, die nachfolgend zur Erstellung des Sensorträgers mit Kunststoff befüllt wird. Hierbei wird die Vertiefung mittels des Schiebers, mittels dessen der jeweilige Kontaktstift gehalten ist, geformt, sodass aufgrund des Schiebers eine vergleichsweise genaue Positionierung des Kontaktstifts in der Form ermöglicht ist. Ferner ist aufgrund der Vertiefung eine Entformung aus der Form sowie ein Abführen von Wärme verbessert, sodass ein Ausschuss bei der Herstellung verringert ist.
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Beispielsweise liegt der Sensor, insbesondere die Leiterplatte, direkt an dem Körper an. Besonders bevorzugt jedoch sind an dem Körper in Richtung des Sensors weisende Dome angebunden, insbesondere angeformt. An den Domen des Sensorträgers liegt endseitig der Sensor auf, der somit mittels der Dome abgestützt ist. Aufgrund der Dome wird ein Durchbiegen oder ein Brechen des Sensors bei Montage und auch bei Betrieb vermieden, insbesondere sofern die Leiterplatte an dem Körper befestigt ist. Auch erfolgt bei einer Verformung des Körpers, beispielsweise bei Betrieb, oder bei einem nicht vollständig planen Ausgestaltung des Körpers keine punktuelle Belastung des Sensors, insbesondere der Leiterplatte, was zum Beispiel zu einer Beschädigung führen würde. Zudem sind mittels der Dome bestimmte Auflagepunkte geschaffen, sodass auch ein vergleichsweise stabiles Befestigen des Sensors an dem Sensorträger ermöglicht ist, wobei der Sensor auf sämtlichen Domen aufliegt. Infolgedessen tritt auch bei Vibrationen keine Relativbewegung des Sensors bezüglich der Dome auf, weswegen ein Ausbilden von Geräuschen vermieden ist. Ferner wird mittels der Dome ein maximales Einführen der Kontaktstifte in die jeweiligen Befestigungslöcher vorgegebenen. Mit anderen Worten wird mittels der Dome verhindert, dass die Befestigungslöcher über die etwaigen Einpresszonen hinaus bewegt werden, wo ein sicherer Halt des Sensors an dem Sensorträger nicht mehr gegeben ist. Folglich ist aufgrund der Dome eine Robustheit erhöht.
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Insbesondere weist der Sensorträger zwischen 2 und 10 derartige Dome auf, sodass einerseits eine vergleichsweise stabile Abstützung realisiert ist. Jedoch ist auf diese Weise sichergestellt, dass auch bei vergleichsweise hohen Fertigungstoleranzen der Sensor auf sämtlichen Domen aufliegt, wofür dieser nicht verformt wird. Zweckmäßigerweise sind jedem Kontaktstift zwei derartige Domen zugeordnet, wobei jeder Kontaktstift zwischen den beiden zugeordneten Domen angeordnet ist, insbesondere in einer tangentialen Richtung bezüglich der Rotorachse, die auch als Rotationsachse bezeichnet wird. Somit ist ein Verkippen des Sensors bezüglich des Körpers, insbesondere der Leiterplatte, verhindert. Infolgedessen ist eine Messgenauigkeit des Sensors erhöht.
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Beispielsweise weisen sämtliche Dome den gleichen Querschnitt senkrecht zur Rotorachse auf und sind somit zueinander baugleich. Beispielsweise ist der Querschnitt senkrecht zur Rotorachse ein Rechteck, insbesondere ein längliches Rechteck, weswegen eine Abstützwirkung mittels der Dome verbessert ist. Besonders bevorzugt jedoch weist zumindest einer der Dome eine zu dem Sensor weisende Öffnung auf, sodass der Querschnitt dieses Doms auch die Öffnung umfasst. Geeigneterweise ist der Dom hierbei rund ausgestaltet, und der Querschnitt des Doms senkrecht zur Rotorachse ist insbesondere ringförmig. Die Öffnung ist beispielsweise durchgehend durch den Körper, oder bevorzugt ist der Körper unversehrt, sodass die Öffnung insbesondere sacklochartig ausgestaltet ist.
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Geeigneterweise umfasst der Sensor ein Montageloch, das mit der Öffnung des Doms fluchtend angeordnet ist. Mit anderen Worten fluchten die Ränder des Montagelochs und der Öffnung. Zur Montage wird insbesondere ein Stift oder dergleichen in die Öffnung eingesetzt, und auf diesen wird das Montageloch des Sensors aufgesetzt, sodass der Sensor bezüglich des Sensorträgers ausgerichtet ist. Geeigneterweise ist hierbei zwischen dem Stift und dem Montageloch/der Öffnung eine Spielpassung realisiert. Infolgedessen ist bei der Montage auch ein Aufbringen einer vergleichsweise großen Kraft entlang der Rotorachse auf den Sensor ermöglicht, um ein vergleichsweise sicheres Einführen der Kontaktstifte in die Befestigungslöcher zu erreichen. Hierbei ist aufgrund des Stifts ein Verkippen, Verkannten und/oder Versetzen des Sensors bezüglich des Sensorträgers und auch ein Abknicken der Kontaktstifte vermieden. Insbesondere wird nach Montage des Sensors an dem Sensorträger der Stift entfernt, sodass ein Gewicht des Elektromotors und auch ein Platzbedarf verringert sind. Auch kann somit der Stift zur Herstellung einer Vielzahl an Elektromotoren verwendet werden.
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Geeigneterweise weisen zumindest zwei der Dome die entsprechende Öffnung auf, und der Sensor umfasst somit insbesondere zumindest zwei Montagelöcher. Infolgedessen ist eine Position des Sensors bezüglich des Sensorträgers bei der Montage genau vorgegeben, weswegen eine Montage vereinfacht ist. Zum Beispiel weisen mehr als zwei Dome eine derartige Öffnung und der Sensor mehr als zwei Montagelöcher auf, was eine Robustheit bei der Montage erhöht. Besonders bevorzugt jedoch sind lediglich jeweils genau zwei hiervon vorhanden, sodass ein Verkannten, auch bei vergleichsweise großen Fertigungstoleranzen, vermieden ist.
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Insbesondere weisen sämtliche Domen die zu dem Sensor weisende Öffnung auf. Besonders bevorzugt jedoch weist lediglich ein Teil der Dome die entsprechende Öffnung auf, wobei der verbleibende Teil der Dome insbesondere unversehrt ausgestaltet ist. Infolgedessen ist eine Abstützwirkung verbessert, wobei das Verkannten bei großen Fertigungstoleranz während der Montage vermieden ist.
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Beispielsweise sind die Kontaktstifte bezüglich der Arme willkürlich angeordnet oder bezüglich dieser versetzt. Besonders bevorzugt jedoch ist jeder der Kontaktstifte oberhalb jeweils eines der Arme angeordnet, und der Elektromotor weist beispielsweise genauso viele Kontaktstifte wie Arme auf. Aufgrund der Anordnung überdeckt somit die Projektion jedes Arms auf eine Ebene senkrecht zur Rotorachse die Projektion des zugeordneten Kontaktstifts hierauf. Aufgrund einer derartigen Anordnung wird die bei Montage des Sensors auf den Kontaktstiften aufgebrachte Kraft parallel zur Rotorachse mittels der Arme aufgenommen und in das Lagerschild eingeleitet. Somit erfolgt keine oder lediglich eine geringe Verformung des Sensorträgers, wobei zumindest ein Durchbiegen oder Verformen des Körpers vermieden ist. Infolgedessen ist eine Beschädigung des Sensorträgers bei Montage vermieden und auch ein Verkippen der Kontaktstifte, wobei dennoch vergleichsweise große Kräfte auf den Sensor zur Montage aufgebracht werden können. Hierbei sind insbesondere die Dome vorhanden, mittels derer in diesem Fall die maximale Einpresstiefe der Kontaktstifte in das jeweilige Befestigungsloch vorgegeben ist. Besonders bevorzugt ist ebenfalls jeder Dom oberhalb jeweils eines der Arme angeordnet, sodass, auch bei Anlage des Sensors an den Domen, keine Beschädigung des Sensorträgers, wie beispielsweise ein Brechen des Körpers, erfolgt. Auch ist auf diese Weise ein Verformen des Sensors, insbesondere der Leiterplatte, verhindert.
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Das Nebenaggregat ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, das beispielsweise ein Nutzkraftwagen ist, wie ein Bus oder ein Lastkraftwagen (Lkw). Besonders bevorzugt ist das Nebenaggregat im Montagezustand ein Bestandteil eines Personenkraftwagens (Pkw). Das Nebenaggregat dient hierbei nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs, sondern beispielsweise dem Betrieb eines Hauptantriebs, der Bereitstellung von Komfortfunktionen und/oder der Einstellung einer Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs. Besonders bevorzugt ist das Nebenaggregat ein Bremskraftverstärker, der besonders bevorzugt elektromechanisch ausgestaltet ist. Hierbei wird bei Betrieb des Elektromotors mittels des Bremskraftverstärkers insbesondere ein Druck in einem Bremsflüssigkeitssystem erhöht. Das Bremsflüssigkeitssystem umfasst dabei vorzugsweise einen Pumpraum des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, geeigneterweise einen Ausgleichsraum und vorzugsweise mehrere Bremskolben, wobei insbesondere jedem Rad des Kraftfahrzeugs zumindest ein Bremskolben zugeordnet ist. Geeigneterweise sind jedem Rad mehrere Bremskolben zugeordnet, die insbesondere an einer Bremszange oder einem Bremssattel angeordnet sind.
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Zumindest weist das Nebenaggregat einen Elektromotor und ein damit angetriebenes Bauteil auf, wobei das angetriebene Bauteil insbesondere ein Antriebszahnrad oder ein sonstiges weiteres Zahnrad umfasst, das geeigneterweise im Eingriff mit einem Zahnrad des Elektromotors ist. Der Elektromotor umfasst ein Lagerschild und einen aus einem Kunststoff gefertigten Sensorträger, der einen senkrecht zu einer Rotorachse angeordneten Körper aufweist. An dem Körper ist ein Sensor gehalten. Zudem sind an dem Körper randseitig zumindest teilweise parallel zur Rotorachse verlaufende Arme angebunden, die an dem Lagerschild befestigt sind.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Nebenaggregat.
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Die im Zusammenhang mit dem Elektromotor erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Nebenaggregat / das Kraftfahrzeug sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker,
- 2 schematisch in einer Schnittdarstellung den elektromechanischen Bremskraftverstärker, der einen Elektromotor aufweist,
- 3 perspektivisch ausschnittsweise den ein Lagerschild aufweisenden Elektromotor,
- 4, 5 jeweils perspektivisch ausschnittsweise das Lagerschild mit einem daran befestigten Sensorträger, an dem ein Sensor befestigt ist,
- 6 perspektivisch ausschnittsweise das Lagerschild,
- 7 das Lagerschild in einer Seitenansicht,
- 8, 9 jeweils den Sensorträger in unterschiedlichen Perspektiven,
- 10 perspektivisch einen Arm und eine Lasche des Sensorträgers,
- 11 vergrößert ausschnittsweise den an dem Lagerschild befestigten
- Sensorträger, an dem der Sensor befestigt ist,
- 12 die Anordnung gemäß 11 in einer Schnittdarstellung,
- 13 vergrößert ausschnittsweise den an dem Lagerschild befestigten Sensorträger gemäß 11, wobei der Sensor weggelassen ist, und
- 14 einen teilweise in den Sensorträger eingebetteten Kontaktstift.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw) dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 weist mehrere Räder 4 auf, mittels derer ein Kontakt zu einer nicht näher dargestellten Fahrbahn erfolgt. Einige der Räder 4 sind mittels eines nicht gezeigten Hauptantriebs angetrieben. Zum Abbremsen weist das Kraftfahrzeug 2 mehrere Bremsen 6 auf, von denen lediglich eine einzige dargestellt ist. Jede der Bremsen 6 umfasst eine Bremsscheibe 8, die drehfest mit dem jeweils zugeordneten Rad 4 verbunden ist. Karosserieseitig fest ist ein Bremssattel 10 der Bremse 6 gehalten, der mehrere Bremskolben aufweist, die nicht näher dargestellt sind.
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Die Bremskolben sind ein Bestandteil eines Bremsflüssigkeitssystems 12, das einen Ausgleichsbehälter 14 aufweist der fluidtechnisch mit den Bremskolben gekoppelt ist. Ferner ist mit dem Ausgleichsbehälter 14 ein Nebenaggregat 16 in Form eines elektromechanischen Bremskraftverstärker gekoppelt. Diese ist mittels eines Fußpedals 18, nämlich eines Bremspedals, betätigt. Das Bremsflüssigkeitssystem 12 ist mit einer Bremsflüssigkeit befüllt, und bei Betätigen des Fußpedals 18 erfolgt mittels des elektrischen Nebenaggregats 16, also des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, eine Erhöhung eines Drucks in dem Bremsflüssigkeitssystem 12, sodass über den Ausgleichsbehälter 14 die Bremskolben betätigt werden. Infolgedessen werden an dem Bremssattel 10 befestigte Bremsbeläge gegen die zugeordnete Bremsscheibe 8 gepresst, sodass das Kraftfahrzeug 2 abgebremst wird.
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In 2 ist in einer Schnittdarstellung entlang einer Längsachse 19 das Nebenaggregat 16, also der elektromechanische Bremskraftverstärker, dargestellt. Dieses weist einen Pumpraum 20 auf, innerhalb dessen ein Arbeitskolben 22 angeordnet und mittels der Seitenwand des Pumpraums 20 entlang der Längsachse 19 geführt ist. Der Arbeitskolben 22 reicht bis zu den Innenwänden des Pumpraums 20, sodass dieser mittels des Arbeitskolben 22 in zwei Teile unterteilt ist. Einer der Teile ist über einen nicht näher dargestellten Ausgang mit dem Ausgleichsbehälter 14 fluidtechnisch verbunden und vollständig mit der Bremsflüssigkeit befüllt. Bei Bewegen des Arbeitskolben 22 in dem Pumpraum 20 wird somit die Menge der darin angeordneten Bremsflüssigkeit verändert.
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Der Arbeitskolben 22 ist über eine Verbindungsstange 24, die parallel zur Längsachse 19 angeordnet ist, an einer Eingangsstange 26 befestigt, die sich ebenfalls entlang der Längsachse 19 erstreckt, und die mittels einer nicht näher dargestellten Lagerung entlang der Längsachse 19 verschiebbar gelagert ist. Hierbei ist jedoch die Eingangsstange 26 drehfest gelagert, sodass eine Rotation der Eingangsstange 26 vermieden ist. An dem der Verbindungsstange 24 gegenüberliegenden Ende ist die Eingangsstange 26 an dem Fußpedal 18 mittels einer Mechanik abgestützt.
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Bei Betätigung des Fußpedals 18 wird die Eingangsstange 26 und folglich auch die Verbindungsstange 24 entlang der Längsachse 19 bewegt, sodass auch der Arbeitskolben 22 bewegt wird. Infolgedessen wird die Bremsflüssigkeit aus dem Pumpraum 20 herausgedrückt. Ferner weist das Nebenaggregat 16 eine nicht näher dargestellte Feder auf, mittels derer die Eingangsstange 26 und daher auch die Verbindungsstange 24 und folglich auch der Arbeitskolben 22 beaufschlagt sind. Aufgrund der Federkraft wird der Arbeitskolben 22 so weit wie möglich aus dem Pumpraum 22 heraus bewegt, sodass ein von dem Pumpraum 20 aufgenommenes Volumen an Bremsflüssigkeit maximal ist.
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Die Eingangsstange 26 ist außenverzahnt, und auf diese ist ein Antriebszahnrad 28 aufgesetzt, das wiederum innenverzahnt ist. Die Eingangsstange 26 sowie des Antriebszahnrad 28 sind somit nach Art einer Spindel ausgestaltet. Zusätzlich ist das Antriebszahnrad 28 außenverzahnt sowie in Eingriff mit einem Getriebe 30. Das Getriebe 30 ist mittels eines Elektromotors 32 angetrieben, der ein topfförmiges Motorgehäuse 34 umfasst, innerhalb dessen ein hohlzylindrischer Stator 36 angeordnet ist. Innerhalb des Stators 36 ist ein ebenfalls hohlzylindrischer Rotor 38 konzentrisch zu einer Rotorachse 40 angeordnet und an einer konzentrisch zur Rotorachse 40 verlaufenden Rotorwelle 42 drehfest befestigt. Folglich ist die Rotorwelle 42 entlang der Rotorachse 40 angeordnet. Die Rotorwelle 42 ist mittels eines an einem Lagerschild 44 befestigten Lager 46 drehbar um die Rotorachse 40 gelagert. Hierbei ist das Lager 46 als Kugellager ausgestaltet und im Bereich eines der Enden der Rotorwelle 42 angeordnet. Zudem weist der Elektromotor 32 ein weiteres Lagerschild 48 auf, das mittels des Motorgehäuses 34 gebildet ist. An dem weiteren Lagerschild 48 ist ein weiteres Lager 49 befestigt, mittels dessen ebenfalls die Rotorwelle 42 drehbar gelagert ist. Das weitere Lager 49 ist hierbei dem anderen Ende der Rotorwelle 42 zugeordnet.
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Der Rotor 38 umfasst ein nicht näher dargestelltes Blechpaket, an dem ebenfalls nicht näher dargestellte Permanentmagneten gehalten sind, die mit Elektromagneten des Stators 36, die jeweils mittels einer elektrischen Spule gebildet sind, bei Betrieb wechselwirken, sodass der Rotor 38 und daher auch die Rotorwelle 42 um die Rotorachse 40 rotiert werden. Folglich ist der Elektromotor 32 als bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ausgestaltet. An der Rotorwelle 42 ist endseitig ein Zahnrad 50 drehfest befestigt, das mit dem Getriebe 30 in Eingriff ist. Somit erfolgt eine Kraftübertragung von der Rotorwelle 42 auf das Getriebe 30 über das Zahnrad 50, das mit einem entsprechenden Zahnrad des Getriebes 30 kämmt.
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Das Nebenaggregat 16 umfasst ferner einen weiteren Sensor 52, mittels dessen eine Betätigung des Fußpedals 18 erfasst wird, nämlich ein Versetzen der Eingangsstange 26 entlang der Längsachse 19. Sobald dies erfasst wurde, wird der Elektromotor 32 bestromt, sodass über das Getriebe 30 das Antriebszahnrad 28 gedreht wird. Aufgrund der Verzahnung mit der Eingangsstange 26 erfolgt auf diese Weise ein Aufbringen einer zusätzlichen Kraft auf die Eingangsstange 26 entlang der Längsachse 19, sodass die Betätigung des Fußpedals 18 unterstützt wird. Aufgrund der Kraftausübung mittels des Antriebszahnrad 28 sowie der Betätigung des Fußpedals 18 wird der Arbeitskolben 22 in dem Pumpraum 20 bewegt und somit ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 beim Bremsen unterstützt. Zusammenfassend ist die von dem Fahrer zum Bremsen aufzubringende Kraft reduziert, was einen Komfort erhöht. Auch ist es möglich, das Nebenaggregat 16, also den elektromotorischen Bremskraftverstärker, völlig unabhängig von der Betätigung des Fußpedals 18 zu betätigen. Folglich erfolgt ein Bremsen des Kraftfahrzeugs 2 unabhängig von der Betätigung des Fußpedals 18, beispielsweise im Rahmen einer Notbremsung oder bei einem automatischen/autonomen Betrieb des Kraftfahrzeugs 2.
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In 3 ist perspektivisch der Elektromotor 32 dargestellt, bei dem das Motorgehäuse 34 mittels des Lagerschilds 48 verschlossen ist. Das Lagerschild 44 ist aus einem Metall, nämlich Aluminium erstellt, ebenso wie das Motorgehäuse 34.
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In 4 und in 5 ist jeweils perspektivisch das Lagerschild 44 dargestellt, nämlich von der Seite, die der in 3 gezeigten Seite gegenüber liegt. Durch das Lagerschild 44 ragt die Rotorwelle 42, die endseitig mittels des weiteren Lagers 49 gelagert ist. Das Lager 46 ist in einer runden Aufnahme 54 drehfest gehaltenen, die konzentrisch zur Rotorachse 40 angeordnet ist. An der Rotorachse 42 ist ein Geberrad 56 eines Sensors 58 drehfest befestigt, das als Flügelrad ausgestaltet ist, wobei die fünf Flügel teilweise magnetisch ausgestaltet sind.
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Bei Betrieb werden die Flügel des Geberrad 56 entlang einer ringförmigen, senkrecht zur Rotorachse 40 angeordneten Leiterplatte 60 bewegt, die zwei sinusförmige Leiterbahnen aufweist, die in ein glasfaserverstärktes Epoxidharz eingebettet sind. Die Leiterbahnen 62 verlaufen um die Rotorachse 40 und sind mit einer Auswerteeinheit 64 signaltechnisch verbunden, die ebenfalls zumindest teilweise mittels der Leiterplatte 60 gebildet ist. Bei Betrieb werden mittels der Geberrad 56 in den Leiterbahnen 62 elektrische Spannungen induziert, die somit als Leiter dienen. Diese induzierten Spannungen werden mittels der Auswerteeinheit 64 ausgewertet und hieraus die Drehzahl des Geberrad 56 und somit der Rotorwelle 42 ermittelt. Folglich handelt es sich bei dem Sensor 8 um einen Drehzahlsensor, und der Sensor 58 weist mehrere Komponenten auf, nämlich zumindest das Geberrad 56 sowie die Leiterplatte 60. Die Leiterplatte 60, also auch der Sensor 58, ist an einem Sensorträger 66 befestigt, der wiederum an dem Lagerschild 44 befestigt ist.
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In 6 ist perspektivisch und in 7 in einer Seitenansicht das Lagerschild 44 dargestellt. Das Lagerschild 44 ist im Montagezustand konzentrisch zur Rotorachse 44 angeordnet ist. Das Lagerschild 44 umfasst einen ringförmig ausgestalteten Rand 68, der senkrecht zur Rotorachse 40 angeordnet ist, und an den sich an dessen radialer Außenseite ein hohlzylindrisch ausgestaltete Kragen 70 anschließt, der im Montagezustand an der Innenseite des Motorgehäuses 34 anliegt. An der radial inneren Seite bezüglich der Rotorachse 40 schließt sich an den Rand 68 eine topfförmige Erhebung 72 an, die einen hohlzylindrischen Abschnitt 74 aufweist, der an den Rand 68 angrenzt. Der hohlzylindrische Abschnitt 74 ist hierbei entlang der Rotorachse 40 angeordnet und weist in die dem Kragen 70 gegenüberliegende Richtung.
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Die Erhebung 72 umfasst zudem einen senkrecht zur Rotorachse 40 angeordneten Boden 76, der ringförmig ausgestaltet ist, und mittels dessen der hohlzylindrische Abschnitt 74 endseitig verschlossen ist. Aufgrund des hohlzylindrischen Abschnitts 74 ist der Boden 76 bezüglich des Rands 68 entlang der Rotorachse 40 versetzt, nämlich in Richtung des weiteren Lagers 49. An der radial inneren Seite des Bodens 76 schließt sich ein ebenfalls entlang der Rotorachse 40 verlaufender hohlzylindrisch ausgestalteter weiterer Kragen 78 an, der das Lager 76 im Montagezustand aufnimmt. An dem Rand 68 sind ferner drei Nieten 80 angeformt, die zueinander bezüglich der Rotorachse 40 um einen Winkel zwischen 100° und 180° versetzt sind. Die Nieten 80 verlaufenden dabei im Wesentlichen parallel zur Rotorachse 40 und befinden sich auf der der Erhebung 72 zugewandten Seite des Rands 68.
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In den 8 und 9 ist aus unterschiedlichen Perspektiven und in 10 ausschnittsweise vergrößert jeweils der Sensorträger 66 dargestellt, der einstückig aus einem Kunststoff in einem Kunststoffspritzgussverfahren erstellt ist. Der Sensorträger 66 weist einen flachen, senkrecht zur Rotorachse 40 angeordneten ringförmigen Körper 82 auf, an den ein bogenförmiges Aufnahmefach 84 außenseitig angeformt ist, mittels dessen im Montagezustand die Auswerteeinheit 64 aufgenommen ist. An den Körper 82 sind randseitig, nämlich an dem radial äußeren Rand bezüglich der Rotorachse 40 drei teilweise parallel zur Rotorachse 40 verlaufenden Arme 86 angebunden, die an dem dem Körper 82 gegenüberliegenden Ende, also endseitig, zur Ausbildung einer jeweiligen Lasche 88 radial nach au-ßen, also von der Rotorachse 40 weg, um 90° abgewinkelt sind. Folglich sind die Laschen 88 senkrecht zur Rotorachse 40 angeordnet, und mit Ausnahme der Lasche 88 verlaufen die Arme 86 parallel zur Rotorachse 40. Die Länge der Arme 68 in einer Richtung parallel zur Rotorachse 40 ist geringer als 5 cm, jedoch größer als 1 cm.
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Auf Seiten der Arme 86 sind an dem Körper 82 parallel zur Rotorachse 40 vorspringende und miteinander verbundene Stege 90 angeformt. Zwei der Stege 90 sind ringförmig und konzentrisch zur Rotorachse 90 angeordnet und gegenüberliegenden Rändern des Körpers 82 zugeordnet. Mittels der verbleibenden Stege 90 sind diese beiden Ringe miteinander verbunden.
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Jede der Laschen 88 weist eine Durchgangsöffnung 92 auf, innerhalb derer im Montagezustand des Sensorträgers 66 an dem Lagerschild 44 jeweils eine der Nieten 80 angeordnet ist, die somit als Befestigungsmitteln fungieren, wie ausschnittsweise perspektivisch in 11 und in 12 ausschnittsweise in einer Schnittdarstellung gezeigt. Folglich sind die Arme 86 an dem Lagerschild 44, nämlich dem Rand 68, befestigt. Die Nieten 80, die jeweils eine der Durchgangsöffnungen 92 durchsetzen, sind jeweils als Taumelniet ausgestaltet und folglich mittels Taumelns erstellt. Vor dem Taumeln ist jede der Nieten 80 lediglich mittels eines zylindrischen Stabs ausgebildet, der an dem Rand 68 angeformt ist und zur Montage durch die jeweilige Durchgangsöffnung 92 durchgeführt sowie anschließend mittels Taumelns endseitig verbreitet wird.
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Zur erleichterten Formung des auf diese Weise erstellten Kopfes jeder Niets 80 ist jede Durchgangsöffnung 92 von einer trichterförmigen Aufnahme 94 der jeweiligen Lasche 88 umgeben, wofür die Lasche 88 teilweise vertieft und ausgebeult ist. Die trichterförmigen Aufnahme 94 befinden sich dabei auf der dem Rand 68 abgewandt Seite. Jede trichterförmige Aufnahme 94 ist seitlich an der dem Körper 82 abgewandten Rand mit einem parallel zur Rotorachse 40 vorspringenden bogenförmigen Bund 96 begrenzt. Somit ist jede der Durchgangsöffnung 92 auf der dem Lagerschild 44 abgewandten Seite teilweise von dem parallel zur Rotorachse 40 vorspringenden jeweiligen Bund 96 umgeben. An jedem Bund 96 sind bezüglich der jeweiligen Durchgangsöffnung 92 radial verlaufende Rippen 98 angeformt, mittels derer der jeweilige Bund 96 stabilisiert wird. Aufgrund einer derartigen Ausgestaltung ist eine vergleichsweise hohe mechanische Stabilität gegeben, sodass beim Taumeln auch vergleichsweise große Kräfte ausgeübt werden können, ohne dass eine Beschädigung des Sensorträgers 66 erfolgt.
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An der dem Lagerschild 44, nämlich dem Rand 68, zugewandten Seite jeder Lasche 88 ist ein konzentrisch zu der jeweiligen Durchgangsöffnung 92 angeordneter Ring 100 angeformt, der im Montagezustand an dem Rand 68 des Lagerschilds 44 aufliegt. Somit ist eine Auflagefläche verringert, weswegen der die insgesamt drei Arme 86 und folglich drei Laschen 88 aufweisende Sensorträger 66 vergleichsweise stabil auf Rand 68 aufsteht.
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Im Montagezustand liegen die Arme 86 umfangsseitig an dem hohlzylindrischen Abschnitt 74 an und umgreifen somit diesen. Infolgedessen wird ein Versatz des Körpers 82 senkrecht zur Rotorachse 40 auch bei Erschütterungen des Elektromotors 32 vermieden. Zudem ist Körper 82 über die Stege 90 an dem Boden 76 abgestützt, die somit an dem Boden 76 anliegen. Folglich wird mittels des Bodens 76 die Position des Körpers 82 des Sensorträgers 66 vorgegeben und auch dessen Ausrichtung, wobei aufgrund der Stege 90 auch bei einem leichten Verzug des Körpers 82 eine vergleichsweise stabile Auflage und Anlage an dem Boden 76 realisiert ist. Die Arme 86 sind hierbei derart ausgestaltet, dass beim Taumeln der Nieten 80 die Arme 86 auf Zug belastet werden, sodass die Stege 90 und folglich auch der Körper 82 gegen den Boden 76 gepresst werden, sodass eine kraftschlüssige Anlage erfolgt. Folglich ist es möglich, den Sensorträger 66 mit vergleichsweise hohen Fertigungstoleranzen zu fertigen, wobei die Position des Körpers 82 stets gleich ist, da diese mittels des Bodens 76 des Lagerschilds 44 vorgegeben ist.
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In den Körper 82 sind drei Kontaktstifte 102 teilweise eingebettet, die durch den Körper 82 hindurchragen, wie in den 13 und 14 perspektivisch dargestellt. Die Kontaktstifte 102 sind parallel zur Rotorachse 40 angeordnet und jeder der Kontaktstifte 102 befindet sich oberhalb jeweils eines der Arme 86. Mit anderen Worten ist in einer Richtung parallel zur Rotorachse 40 jeder der Kontaktstifte 102 in der Verlängerung zu jeweils einem der Arme 86 angeordnet.
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Die Kontaktstifte 102 sind zueinander baugleich und aus einem Federstahl erstellt. Jeder Kontaktstift 102 weist eine außerhalb des Körpers auf der dem Lagerschild 44 abgewandten Seite angeordnete nadelöhrartige Öffnung 104 auf, mittels derer eine Einpresszone bestimmt ist. Folglich sind die Kontaktstifte 102 in Einpresstechnik ausgestaltet. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Kontaktstiften 102 um sogenannte Pressfits.
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Jeder der Kontaktstifte 102 ist von einer rechteckförmigen Vertiefung 104 des Körpers 82 umgeben. Die Vertiefungen 104 weisen von dem Boden 76 und auch dem Rand 68 weg. Die Vertiefungen 104 werden jeweils mittels eines den jeweiligen Kontaktstift 102 haltenden Schiebers während des Kunststoff-Spritzgießens des Sensorträgers 44 geformt, sodass die Position der Kontaktstiften 104 vergleichsweise genau bestimmt ist.
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In tangentialer Richtung bezüglich der Rotorachse 40 ist jeder der Kontaktstifte 102 und folglich auch jede der Vertiefungen 104 von jeweils einem parallel zur Rotorachse 40 verlaufenden Dom 106 umgeben, die jeweils an die Vertiefung 104 angrenzen oder sich zumindest in einem vergleichsweise geringen Abstand zu dieser befinden, nämlich maximal 5 mm.
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Zwei der Dome 106, die unterschiedlichen Kontaktstiften 102 zugeordnet sind, sind hohlzylindrisch ausgestaltet und weisen daher eine sacklochartige Öffnung 108 auf. Die verbleibenden Dome 106 weisen senkrecht zur Rotorachse 40 einen länglichen, rechteckförmigen Querschnitt auf.
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Zur Montage des Elektromotors 32 wird zunächst der Sensorträger 66 mittels Kunststoff-Spritzgießens erstellt, wobei die Kontaktstiften 102 in den Körper 82 eingebettet werden, sodass ein zerstörungsfreies Ablösen der Kontaktstifte 102 von dem Sensorträger 66 nicht möglich ist. Nachfolgend wird der Sensorträger 66 in der oben beschriebenen Art und Weise an dem Lagerschild 44 befestigt, wobei der Sensorträger 66 auf die topfförmige Erhebung 72 aufgesetzt wird, sodass der ringförmige Körper 82 den weiteren Kragen 78 umfangsseitig umgibt. Aufgrund der Anordnung der Laschen 88 ist das Taumeln der Nieten 80 erleichtert. Zudem ist sind mit Ausnahme der Kontaktstifte 102 im Wesentlichen keine filigranen Bauteile vorhanden, sodass ein Angreifen an dem Sensorträger 66 zum Ausrichten und Halten zur Montage vereinfacht ist. Dabei ist es möglich, an dem Körper 32 anzugreifen und somit den Sensorträger 66 bezüglich des Lagerschilds 44 auszurichten und geeignet zu positionieren.
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Nachfolgend wird der Sensor 58, nämlich die Leiterplatte 60, an dem Sensorträger 66 befestigt. Hierfür werden zunächst in jede der Öffnungen 108 der beiden Dome 106 jeweils ein parallel zur Rotorachse 40 verlaufender Stift unter Ausbildung einer Spielpassung eingesetzt. Auf die beiden Stifte wird die Leiterplatte 60 aufgesetzt, die ich hierfür zwei Montagelöcher 110 aufweist, durch die die Stifte geführt werden. Zwischen den Montagelöchern 110 und dem jeweils zugeordneten Stift ist ebenfalls eine Spielpassung erstellt, sodass die Leiterplatte 60 senkrecht zur Rotorachse 40 ausgerichtet wird. Auch ist ein Bewegen der Leiterplatte 60 parallel zur Rotorachse 40 entlang der Stifte möglich.
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Die Leiterplatte 60 weist drei Befestigungslöcher 112 auf, von denen jeweils einer einem der Kontaktstiften 102 zugeordnet ist, die bei einem Annähern der Leiterplatte 60 an den Körper 82 in diese eintauchen. Mit anderen Worten wird jeder der Kontaktstifte 102 durch das jeweils zugeordnete Befestigungsloch 112 geführt. Die Leiterplatte 60 wird so lange entlang der Rotorachse 40 bewegt, bis diese an den dem Körper 82 abgewandten Enden der gleich hohen Dome 106, also endseitig an diesen, anliegt, die somit in Richtung der Leiterplatte 60 an dem Körper 82 weisend angebunden sind. Somit wird mittels der Dome 106 ein Einführen der Kontaktstifte 102 in die Befestigungslöcher 112 begrenzt.
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Hierbei kommt die nadelöhrartige Öffnung 104 jedes Kontaktstifts 102, der in diesem Bereich eine größere Ausdehnung senkrecht zur Rotorachse 40 aufweist, als das jeweils zugeordnete Befestigungsloch 112, in dem jeweils zugeordneten Befestigungsloch 112 zum Liegen. Infolgedessen wird die nadelöhrartige Öffnung 104 jedes Kontaktstifts 112 elastisch verformt. Daher wirkt zwischen den Befestigungslöchern 112 und den Kontaktstiften 102 eine Kraft, sodass ein Ablösen der Leiterplatte 60 von dem Sensorträger 66 lediglich mittels Kraftaufwands möglich ist. Sofern beim Einführen der Kontaktstifte 102 in die jeweils zugeordnete Befestigungslöcher 112 ein Versatz vorherrscht, ist ein Verbiegen der Kontaktstifte 102 aufgrund der Vertiefungen 104 in geringem Maße möglich, die somit auf der der Leiterplatte 60 zugewandten Seite des Körpers 82 angeordnet sind. Das verbiegen erfolgt hierbei in vorbestimmter Weise und wird anhand der beiden Stifte vorgegeben.
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Im Anschluss hieran werden die beiden Stifte, die zur Positionierung der Leiterplatte 60 verwendet werden, aus den Öffnung 108 der Dome 106 sowie den Montagelöchern 110 der Leiterplatte 60 entfernt. Aufgrund der Spielpassung der Stifte zwischen den Öffnungen 108 sowie der Montagefläche 110 sind somit die beiden Öffnungen 108 der Dome 106, die zu der Leiterplatte 60 weisen, mit dem jeweils zugeordneten Montageloch 110 fluchtend angeordnet.
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Die Kontaktstifte 102 haben, mit Ausnahme der mechanischen Befestigung der Leiterplatte 60 an dem Sensorträger 66, keine weitere Funktion. Jedoch ist auf diese Weise das Montieren der Leiterplatte 60 nach der Befestigung des Sensorträger 66 an dem Lagerschild 44 ohne Zuhilfenahme von weiteren Befestigungsmitteln oder Werkzeugen, mit Ausnahme der Stifte, mittels derer die korrekte Positionierung erfolgt, und somit das Herstellen einer stabilen Verbindung ermöglicht. Aufgrund der Arme 86 wird die Leiterplatte 60 und folglich auch die Leiterbahn 62 von dem Rand 68 sowie den Nieten 80 beabstandet, sodass die genaue Ausformung der jeweiligen Nieten 80 keinen Einfluss auf die Funktion des Sensors 58 aufweist. Mit anderen Worten wird diesen die Funktionsweise des Sensors 58 durch die Nieten 80 nicht beeinträchtigt, weswegen eine Robustheit bei Betrieb erhöht ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Rad
- 6
- Bremse
- 8
- Bremsscheibe
- 10
- Bremssattel
- 12
- Bremsflüssigkeitssystem
- 14
- Ausgleichsbehälter
- 16
- Nebenaggregat
- 18
- Fußpedal
- 20
- Pumpraum
- 22
- Arbeitskolben
- 24
- Verbindungsstange
- 26
- Eingangsstange
- 28
- Antriebszahnrad
- 30
- Getriebe
- 32
- Elektromotor
- 34
- Motorgehäuse
- 36
- Stator
- 38
- Rotor
- 40
- Rotorachse
- 42
- Rotorwelle
- 44
- Lagerschild
- 46
- Lager
- 48
- weiteres Lagerschild
- 49
- weiteres Lager
- 50
- Zahnrad
- 52
- weiterer Sensor
- 54
- Aufnahme
- 56
- Geberrad
- 58
- Sensor
- 60
- Leiterplatte
- 62
- Leiterbahn
- 64
- Auswerteeinheit
- 66
- Sensorträger
- 68
- Rand
- 70
- Kragen
- 72
- Erhebung
- 74
- hohlzylindrischer Abschnitt
- 76
- Boden
- 78
- weiterer Kragen
- 80
- Niet
- 82
- Körper
- 84
- Aufnahmefach
- 86
- Arm
- 88
- Lasche
- 90
- Steg
- 92
- Durchgangsöffnung
- 94
- trichterförmige Aufnahme
- 96
- Bund
- 98
- Rippe
- 100
- Ring
- 102
- Kontaktstift
- 104
- nadelöhrartige Öffnung
- 106
- Dom
- 108
- Öffnung
- 110
- Montageloch
- 112
- Befestigungsloch
