DE10316435A1

DE10316435A1 - Motoranordnung mit einem Festlager

Info

Publication number: DE10316435A1
Application number: DE10316435A
Authority: DE
Inventors: Norbert Esly; Joachim Hirt
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2003-11-13
Also published as: EP1497903A1; FR2838575A1; WO2003088453A1; CN1331298C; DE10391628A5; KR100977644B1; KR20040097324A; CN1659763A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motoranordnung mit einer in einem Motorgehäuse anordenbaren Einheit mit Stator und Rotor und einem Festlager, in dem eine Welle des Rotors gelagert ist. Ein Spritzlingteil weist an einem äußeren Ringteil ein Steckerteil auf, das eine mit der Spule des Stators verbundene Strangbestromungsleitung und eine mit einer Sensorplatine verbundene Sensorleitung umfasst, wobei die Sensorplatine wenigstens einen Sensor aufweist. Das Spritzlingteil besitzt ferner ein inneres Ringteil, in dem das Festlager an der dem Wellenausgang der Motoranordnung axial abgewandten Seite angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoranordnung mit einer in einem Motorgehäuse anordenbaren Einheit mit Stator und Rotor und mit einer in einem Festlager gelagerten Welle des Rotors.
Üblicherweise ist bei bekannten Motoranordnungen das Festlager an der Seite des Wellenausganges des Motors angeordnet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Verhalten eines solchen Motors bei Schwingbelastungen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Motoranordnung gelöst, bei der ein Spritzlingteil vorgesehen ist, das an einem äußeren Ringteil ein Steckerteil aufweist, das eine mit der Spule des Stators verbundene Strangbestromungsleitung und eine mit einer Sensorplatine verbundene Sensorleitung umfasst, wobei die Sensorplatine wenigstens einen Sensor aufweist. Das Spritzlingteil besitzt ferner ein inneres Ringteil, in dem das Festlager an der dem Wellenausgang der Motoranordnung axial abgewandten Seite angeordnet ist.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass wegen der Anordnung des Festlagers an der dem Wellenausgang des Motors abgewandten Seite der Schwerpunkt der vorliegenden Motoranordnung weiter in Richtung auf die Anschraubfläche des Motorgehäuses verschoben werden kann, weshalb das Verhalten der erfindungsgemäßen Motoranordnung bei Schwingbelastungen verbessert ist. Das Festlager kann dabei bevorzugt in einem Lageraufnahmeteil des inneren Ringteiles angeordnet sein, oder sich direkt an diesem abstützen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorplatine an dem inneren Ringteil fixiert. Sie kann aber auch durch die Sensorleitung gehalten werden, die in dem äußeren Ringteil fixiert ist. Die Sensorplatine weist vorzugsweise auch ein mit dem Sensor zusammenwirkendes elektrisches Bauteil auf.
Die Strangbestromungsleitung und die Sensorleitung werden zweckmäßigerweise in der Form eines Stanzgitters hergestellt, wobei die zur Sensorplatine bzw. dem Stator führenden Bereiche der Leitungen in dem äußeren Ringteil fixiert bzw. eingebettet sind. Während der Herstellung der Motoranordnung können die im Stanzgitter durch ein außen liegendes Brückenteil miteinander verbundenen Leitungen während der Herstellung der Motoranordnung zu einem geeigneten Zeitpunkt durch Entfernen des Brückenteiles voneinander getrennt werden.
Zwischen dem äußeren Ringteil und dem inneren Ringteil des Spritzlingteiles besteht wenigstens ein Kanal, in dem die Enden der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung mit der Statorspule bzw. der Sensorplatine vor dem Einbringen einer Vergussmasse zugänglich sind. Dadurch können die elektrischen Verbindungen zwischen der Sensorplatine und der Sensorleitung sowie zwischen der Statorspule und der Strangbestromungsleitung wegen der guten Zugänglichkeit einfach hergestellt werden.
Das Steckerteil bzw. sein Körper ist am Umfang des äußeren Ringteiles angespritzt, wobei Bereiche der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung in dem Körper des Steckerteiles eingebettet sind. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Fixierung der genannten Leitungen. Am Körper des Steckerteiles sind bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung radial gesehen innenseitig ringförmige Dichtungen zum dichten Ansetzen des Motorgehäuses und/oder zum dichten Ansetzen eines Deckelteiles angeordnet, vorzugsweise angespritzt.
Das Festlager ist durch ein sich am inneren Ringteil abstützendes Fixierungsteil fixiert. Die dem Steckerteil zugewandte Seite des Stators greift vorzugsweise in eine Aufnahmeöffnung des Körpers des Steckerteiles ein. Der Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Ringteiles, die darin angeordneten Bereiche der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung sowie gegebenenfalls des Fixierungsteiles und des Stators sind zweckmäßigerweise durch eine Vergussmasse zu einer Einheit vergossen und aneinander fixiert. Eine besonders stabile Einheit ergibt sich, wenn die Vergussmasse auch die Außenseite und die dem Steckerteil abgewandte Seite des Stators umschließt und fixiert.
Der Rotor mit der Welle und einem darauf an der dem Steckerteil abgewandten Seite angeordneten Loslager sind in den Stator so eingesetzt, dass der das Festlager durchsetzende Bereich der Welle außenseitig an dem Festlager vorzugsweise durch Anstemmen befestigt ist. Das Loslager kann ebenfalls durch Anstemmen an der Welle befestigt sein. Das Motorgehäuse wird in einem Herstellungsschritt auf den Stator und das Loslager axial aufgeschoben und an den Körper des Steckerteiles angesetzt und an diesem fixiert. Dabei ist es vorteilhaft, dass die dabei einwirkende Kraft über den Statorblock geleitet wird. Besonders vorteilhaft übergreift dabei ein Befestigungsbereich eines von der Seite des Festlagers aufgebrachten Deckelteiles das dem Deckelteil zugewandte Ende des Motorgehäuses. Auf diese Weise werden das Motorgehäuse und das Deckelteil einerseits aneinander und andererseits gleichzeitig auch an der Einheit der Motoranordnung befestigt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges.
Gemäß Fig. 1a weist ein Fahrzeug 1' in an sich bekannter Weise eine Antriebseinheit 2', wie einen Motor oder eine Brennkraftmaschine auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang des Fahrzeuges 1' ein Drehmomentübertragungssystem 3' und ein Getriebe 4' angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3' im Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem 3' an das Getriebe 4' und von dem Getriebe 4' abtriebsseitig an einer Abtriebswelle 5' und an eine nachgeordnete Achse 6' sowie an die Räder 6a' übertragen wird.
Das Drehmomentübertragungssystem 3' ist als Kupplung, wie z. B. als Reibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann.
Das Drehmomentübertragungssystem 3' kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3' kann eine Trockenreibungskupplung oder eine nass laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann sie ein Drehmomentwandler sein.
Das Drehmomentübertragungssystem 3' weist eine Antriebsseite T und eine Abtriebsseite 8' auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7' auf die Antriebsseite 8' übertragen wird, indem z. B. die Kupplungsscheibe 3a' mittels der Druckplatte 3b', der Tellerfeder 3c' und dem Ausrücklager 3e' sowie dem Schwungrad 3d' kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20' mittels eines mechanischen Ausrücksystems, z. B. einem Aktor, betätigt.
Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystem 3' erfolgt mittels einer Steuereinheit 13', wie ein Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a' und den Aktor 13b' umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung können den Aktor 13b' und die Steuerelektronik 13a' auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie Gehäusen, angeordnet sein.
Die Steuereinheit 13' kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Antriebsmotors 12' des Aktors 13b' enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft erreicht werden, dass das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor 13b' mit Elektronik benötigt. Der Aktor 13b' besteht aus dem Antriebsmotor 12', wie z. B. einem Elektromotor, wobei der Elektromotor 12' über ein Getriebe, wie z. B. ein Schneckengetriebe oder ein Stirnradgetriebe oder ein Kurbelgetriebe oder ein Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder 11' wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder 11' kann direkt oder über ein Gestänge erfolgen.
Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors 13b', wie z. B. des Geberzylinderkolbens 11a', wird mit einem Kupplungswegsensor 14' detektiert, welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11' ist über eine Druckmittelleitung 9', wie z. B. Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder 10' verbunden. Das Ausgangselement 10a' des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückmittel 20', z. B. einem Ausrückhebel, wirkverbunden, so dass eine Bewegung des Ausgangsteiles 10a' des Nehmerzylinders 10' bewirkt, dass das Ausrückmittel 20' ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung 3' übertragbare Drehmoment anzusteuern.
Der Aktor 13b' zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des Drehmomentübertragungssystem 3' kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., er kann einen Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder aufweisen. Das Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch erfolgen, wobei der als Antriebselement 12' vorgesehene Elektromotor elektronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement 12' des Aktors 13b' kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmittelbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet werden, um eine Position eines Elementes einzustellen.
Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, dass die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad 3d' und der Druckplatte 3b' gezielt erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels 20', wie z. B. einer Ausrückgabel oder eines Zentralausrückers kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte 3b' respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte 3b' dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druckplatte 3b' angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels 20' in dieser Position fixiert werden. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormomenten liegen. In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormomente übertragen werden, wobei die Drehmoment-Ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert werden.
Zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3' werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Messwerte liefern, die von der Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektroeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Sensoren detektieren beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappeinstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.
Die Fig. 1a zeigt, dass ein Drosselklappensensor 15', ein Motordrehzahlsensor 16', sowie ein Tachosensor 17 Verwendung finden können und Messwerte bzw. Informationen an das Steuergerät 13' weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie z. B. Computereinheit, der Steuerelektronik 13a' verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor 13b' weiter.
Das Getriebe ist als z. B. Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels 18' gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalthebels 18' betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem Schalthebel 18' des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor 19b' angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das Steuergerät 13' weiterleitet. Der Sensor 19a' ist am Getriebe angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zumindest einem der beiden Sensoren 19a', 19b' kann dadurch erfolgen, dass der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel 18' wirkende Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des Positionssignals eine Schaltabsicht erkennt.
Das Steuergerät 13' steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, dass in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt die Steuereinheit Steuer- oder Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor 13b' ausgibt. Der Antriebsmotor 12' des Aktors 13b', z. B. ein Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Messwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät 13' ein Steuerprogramm als Hard- und/oder Software implementiert, das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennfeldern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt.
Das Steuergerät 13' hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder es steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so dass mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2' des Fahrzeuges 1', die Gangposition des Getriebes 4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des Drehmomentübertragungssystem 3' herrscht und der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges 1' bestimmt werden können. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren 19a' und 19b' den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren 19a', 19b' am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Steilmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31' am Lasthebel 30', wie z. B. an einem Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor 32' kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei betätigtem Lasthebel 30' bzw. Gaspedal ist dieser Leerlaufschalter 32' eingeschaltet und bei nicht betätigtem Lasthebel 30' ist er ausgeschaltet, so dass durch diese digitale Information erkannt werden kann, ob der Lasthebel 30' betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31' detektiert den Grad der Betätigung des Lasthebels 30'.
Die Fig. 1a zeigt neben dem Lasthebel 30' und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40' zur Betätigung der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie z. B. Bremspedal, einen Handbremshebel oder ein hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 41' ist an dem Betätigungselement 40' angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor 41' ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie z. B. als Schalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert, dass das Betätigungselement 40' betätigt oder nicht betätigt ist. Mit dem Sensor 41' kann eine Signaleinrichtung, wie z. B. eine Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, dass die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor 41' kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements 41' ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.
Im folgenden wird eine Elektronikeinheit für einen Getriebemotor, insbesondere einen ASG-Getriebemotor, näher erläutert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Elektronikeinheiten mit unterschiedlichem Aufbau so auszugestalten, dass sie am Motor angebracht werden können, ohne dass der Baukasten der heutigen Getriebemotoren verändert werden muss.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Möglichkeit der Anbringung von verschiedenen Elektronikeinheiten an ein und demselben ASG- Getriebemotor sowohl teil-intelligente Getriebemotoren als auch ein Konzept für einen low-cost Kupplungssteller möglich sind.
Gemäß Fig. 2a wird die Elektronikeinheit erfindungsgemäß auf den vorhandenen Motorstecker aufgesteckt und am Ende des Poltopfes auf den Kugellagersitz aufgepresst, um eine ausreichende Festigkeit insbesondere gegen Schwingungen zu erzielen.
Als Steckkontakte werden dabei vorzugsweise eine Buchse und ein Stecker verwendet, wie sie auch schon am Getriebemotor bzw. am ASG-Kabelbaum zum Einsatz kommen. Der Getriebemotor kann somit vollständig unverändert bleiben.
Vorteilhafterweise ist es dadurch möglich, beispielsweise die gesamte Leistungselektronik für einen Motor dezentral anzuordnen. Heutige Probleme - wie zum Beispiel die elektromechanische Verträglichkeit EMV (starke Abstrahlung durch getaktete Ansteuerung der Motoren) - können auf diese Art gelöst werden.
Nachfolgend wird im Zusammenhang mit den Fig. 3a bis 5a ein federnd gelagerter Schaltfinger zur Betätigung eines Ventilkolbens zur Einstellung von Fahrzuständen näher erläutert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht dabei darin, im Fahrzeug eine zusätzliche Wählhebelposition ohne konstruktive Anpassung der hydraulischen Steuerung hinzuzufügen.
Eine drehbar gelagerte Welle W wird, gemäß den Fig. 3a bis 5a je nach gewähltem Fahrzustand, in eine vorgegebene Winkelposition gedreht (Gangstellungen P, R, N, D, S). Ein daran befestigter Schaltfinger F macht diese Bewegung mit und schiebt einen Ventilkolben V hin und her, je nach Winkelstellung des Schaltfingers F. Der Bauraum reicht jedoch nicht aus, um eine Bewegung des Ventilkolbens V von Stellung "D" in Stellung "S" zuzulassen; der Kolben V stößt vor Erreichen der Endlage am Gehäuse an (Fig. 5a).
Während die Drehbewegung der Schaltwelle zwingend notwendig ist, um die Gangstellung zu detektieren, ist dies beim Ventilkolben nicht der Fall. Die benachbarten Ventilstellungen D und S unterscheiden sich bezüglich der hydraulischen Funktion nicht voneinander. Somit ist es nicht notwendig, dass die Drehbewegung der Schaltwelle von D in S auf den Ventilkolben übertragen wird, was einen größeren axialen Bauraum bedeuten würde.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine zusätzliche Wählhebelstellung "S" zu den bisherigen Positionen P, R, N, D ohne konstruktive Änderung von Bauteilen außer der Schaltwelle, hinzugefügt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Schaltfinger F in einer Drehrichtung federnd gelagert, sodass beim Verstellen von Position D in S der Schaltfinger einfedert, sobald der Ventilkolben V seinen Anschlag erreicht.
Die erzielbaren Vorteile:
geringerer Bauraumbedarf
Die Steuerkanten des Ventilkolbens müssen nicht für die Stellung S angepasst werden.
Die nachfolgend im Zusammenhang mit der Fig. 6a beschriebene Ausgestaltung der Erfindung befasst sich mit der Referenzfahrt einer Getriebeaktorik bei eingelegtem Gang.
Bei XSG Getrieben bzw. automatisierten Schaltgetrieben (z. B. ASG = automatisches Schaltgetriebe, PSG = Parallelschaltgetriebe etc.) der Anmelderin ist es häufig notwendig, die Aktorik regelmäßig oder unregelmäßig (etwa im Fehlerfall oder im vermuteten Fehlerfall) gegen bestimmte Referenzpunkte zu fahren. Dieses Anfahren der Referenzpunkte dient zum Abgleich der Sensorik, insbesondere inkrementeller Wegsensorik. Weiterhin kann dieses Anfahren der Referenzpunkte "tastend" erfolgen, ein Vorgang bei dem davon ausgegangen wird, dass die exakte Position der Aktorik innerhalb des zur Verfügung stehenden Bewegungsraumes (i. d. R. H-Schaltbild eines mechanischen Schaltgetriebes) nicht bekannt ist.
Die Referenzpunkte sind i. d. R. so gelegt, dass sie innerhalb der Neutralgasse angefahren werden können, also dass kein Gang geschaltet werden muss bzw. geschaltet ist. Bei konventionellen, automatisierten Handschaltgetrieben wird bei diesem Tastvorgang i. d. R. automatisch Neutral eingelegt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Abgleich ohne das Auslegen des aktuell eingelegten Ganges durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird zum einen vorgeschlagen, die Schaltmäuler in den Schaltstangen so auszuführen, dass die Aktorik beim Fahren in die Neutralgasse nicht notwendigerweise die Schaltgabel mitbewegt. So kann die Neutralgasse erreicht werden, ohne dass der aktuelle Gang ausgelegt wird.
Zum anderen wird vorgeschlagen, die genannte Tastroutine in Kombination mit den genannten Schaltmaulgeometrien regelmäßig oder unregelmäßig (im vermuteten Fehlerfall) anzustoßen.
Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass bei eingelegtem Gang, damit also für den Fahrer, unmerklich eine Referenzierung/Abgleich der Getriebeaktorik bzw. deren Meßsystem erfolgen kann.
In der Fig. 6a sind schematisch drei Schaltstangen mit ihren Schaltmäulern dargestellt. Gleichzeitig ist angedeutet, in welcher Gasse sich der Schaltfinger bewegen kann, unabhängig davon, ob ein Gang geschaltet ist oder nicht (N). Wird aus dieser Situation nun eine Referenzfahrt angestoßen, kann der Schaltfinger sich seitlich in Richtung N-Gasse bewegen und dabei gleichzeitig periodisch nach oben und unten tasten, bis ein Widerstand spürbar ist. Falls dieser Widerstand wegfällt, der Schaltfinger sich also in diesem Fall nach oben über die gesamte Neutralgassenbreite bewegen kann (und ggfls. an den gegenüberliegenden Referenzpunkt, hier unten in der Neutralgasse), kann bereits ein Abgleich in Wählrichtung erfolgen. Der abschließende Abgleich in Schaltrichtung kann z. B. in einer extra dafür vorgesehenen Aussparung, in der Fig. 6a oben dargestellt, durchgeführt werden. Nach der Referenzierung fährt der Schaltfinger wieder in seine Position vor der Referenzfahrt zurück. Über geeignete Logiken muss bei einem unbekannten Startpunkt festgelegt werden, in welche Schaltrichtung die initiale Bewegung erfolgen soll.
Eine Rastierung der einzelnen Schaltstangen ist hilfreich oder notwendig, um den zuletzt eingelegten Gang auch dann eingespurt zu halten, wenn der Schaltfinger nicht für eine Arretierung der Schaltstange sorgt.
Diese Ausgestaltung ist insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben ASG und bei Parallelschaltgetrieben PSG mit Interlock anwendbar.
Es wird nachfolgend eüne Schalt-/Wählentkopplung durch Kronenradverzahnung erläutert.
Gemäß der Aufgabe der Erfindung soll eine Schalt-/Wählkinematik entworfen werden, die durch Gebrauch einer Kronenradverzahnung Bauraum und Kosten optimiert.
Eine immer wiederkehrende Aufgabenstellung ist, die Unabhängigkeit zwischen Schalt- und Wählbewegung herzustellen, die bei den meisten Getrieben durch eine zentrale Schaltwelle zusammengeführt werden. Dies kann mittels der sogenannten Kronenradverzahnung erreicht werden. Im konkreten Fall geht es um die Entwicklung einer ASG-Alternative, deren Aktorik sich aus mehreren aufwendigen Bauteilen, vor allem aus eng tolerierten Blechteilen und einem teueren Schaltfingersegment zusammensetzt. Nach dem grundsätzlichen Verständnis dieser Verzahnung und ihren verschiedenen möglichen Varianten besteht das Hauptproblem in der konkreten Überführung der Verzahnungsgeometrie ins CAD-System.
Es sind die folgenden Zahnräder bekannt.

Allgemeine Evolventenverzahnungen

Die Vielfalt der Evolventenverzahnungen kann man in zwei große Gruppen einteilen. Bei der einen ("Teilungskonstante Verzahnungen") bleibt die Teilung über die Zahnbreite konstant (z. B. übliche Stirnradverzahnungen). Bei der anderen ("Teilungsvariable Verzahnungen") verändert sie sich (z. B. Kegelradverzahnungen).
In der gängigen Praxis werden für parallele Achsen Stirnradverzahnungen, für sich schneidende Achsen Kegelradverzahnungen verwendet. Für gekreuzte Achsen werden sowohl teilungskonstante Zahnräder (Schnecken, Schneckenräder, Schraubräder) als auch teilungsvariable Zahnräder (z. B. Kegelräder) eingesetzt. Jedoch können nicht nur für parallele, sondern auch für sich schneidende und gekreuzte Achsen teilungskonstante Zahnräder verwendet werden. Sie haben bezüglich der Fertigung und der Achslagentolerierung die Vorteile der Stirnradverzahnungen und können große Drehmomente übertragen. Die verschiedenen Achslagen werden durch zwei Größen festgelegt, nämlich durch den Achswinkel Σ und die Achsversetzung a, den kürzesten Abstand zweier sich kreuzender Achsen (siehe Fig. 7a).

Kronenzahnräder

Ein Kronenzahnrad ist der Spezialfall eines konischen Zahnrades, wenn der Konuswinkel bzw. der Achswinkel Σ bei der Erzeugung gleich 90° ist. Besondere Merkmale sind:
Die Zähne stehen auf der senkrecht zur Radachse liegenden Stirnfläche des Radkörpers. Sie haben gleichen Modul, aber verschiedene Eingriffswinkel entlang der Zahnbreite.
Die Verzahnung bildet den Übergang von der konischen Außenverzahnung zu der konischen Innenverzahnung im vereinheitlichten Verzahnungssystem.
In der Fig. 8 bedeuten: Zeile 1: kein Achsversatz, Geradverzahnung → Zahn ist symmetrisch und nicht unterschnitten, Zeile 2: kein Achsversatz, Schrägverzahnung → Zahn am kleinen Halbmesser unterschnitten, Zeile 3: Achsversatz, Geradverzahnung →. Zahn am kleinen Halbmesser unterschnitten, Zeile 4: Bei richtiger Kombination von Achsversatz und Schrägungswinkel können Links- und Rechtsflanken nahezu symmetrisch werden.

Mögliche Verwendung der Kronradverzahnung beim ASG (Automatischen Schaltgetriebe)

Beim ASG könnte man eine Kronenradverzahnung in doppelter Ausführung anwenden, um entkoppelt die erforderlichen Bewegungen der Schalt- /Wählkinematik von den Getriebemotoren zum Schaltfinger zu übertragen. Das entscheidende Bindeglied wäre also ein Teilsegment eines Kronenrades, das als Antrieb direkt das Ritzel eines Schaltmotors hat. Als Abtrieb könnte ein Hebel fungieren, der z. B. als 0 1 : 1-Übersetzung auf der einen Seite (also in Verbindung mit dem Kronenrad) einen oder mehrere gewöhnliche Evolventenzähne und auf der anderen Seite (im Eingriff mit dem Schaltmaul) die Form des Original-Schaltfingers des Getriebes hat. Die Fig. 9 zeigt eine mögliche Anordnung der Kinematik als ASG-Anwendung.
Bei der Schaltbewegung, hier die Drehbewegung um die Kronenradachse (6) überträgt zunächst das Schaltmotorritzel (8) seine Drehbewegung über die erste Kronenverzahnung (3) auf das Kroneneradsegment (1), das durch seine Achse (6) im Lagerschlitten (5) gelagert ist. Über die zweite Kronenradverzahnung (4) des Segments wird die Bewegung dann auf den Schaltfinger (2) übertragen, der auf der Schaltfingerachse (7)(entspricht der ZSW), und damit ebenfalls im Lagerschlitten (5) gelagert ist. Die Wählbewegung vollzieht sich entlang der Schaltfingerachse (7). Dabei muss die gesamte Anordnung (ohne Schaltmotor-Ritzel) über eine erst in der Fig. 10 beispielhaft dargestellte Kinematik verschoben werden. Diese Kinematik könnte z. B. wie hier durch eine weitere, mit dem Lagerschlitten (5) verbundene, Verzahnung (9) realisiert werden. Der Eingriff (Kräfte, Übersetzung) vom stationären Schaltmotorritzel mit dem (durch das Wählen) verschobenen Kronenradsegment wird durch diese Verschiebung nicht beeinflusst. Somit sind Schalt- und Wählbewegung durch das Gleiten zwischen Ritzel und Segment vollständig voneinander entkoppelt. Die sekundäre (= Schaltfinger-) Verzahnung (4) kann bezogen auf die Kronenradachse (6) der primären Verzahnung (3) auch gegenüber positioniert sein, jedoch nicht in beliebiger Winkelposition (Schaltfingerachse (7) muss parallel zur Schaltmotor-Ritzelachse liegen). Zum besseren Verständnis wird im folgenden (siehe Fig. 10) dieselbe Kinematik, aber mit Anbindung der Getriebemotoren und angewendet an den Getriebeflansch gezeigt.
Die Vorteile sind:
Weitere Variante der vollständigen Entkopplung von Schalten und Wählen (s. o.).
Unabhängigkeit zwischen axialer Lagerung des Schaltmotor- bzw. SM-Ritzels zu dessen Abrieb (Segment), d. h. toleranzunempfindliches Maß zwischen der Anschraubfläche des Schaltmotors und der restlichen Kinematik/Schaltfinger.
Es sind keine speziellen Verzahnungsmaschinen notwendig, gleiche Maschinen wie für Stirnräder.
Gewinn von Freiheitsgraden bei der Anordnung der ASG-Getriebemotoren. Dadurch vorteilhafterweise Raumgewinn inner- und außerhalb des Aktorgehäuses. Geeignete Kombination der beiden theoretisch voneinander unabhängigen Kronenverzahnungen ermöglicht ein variables Erreichen der gewünschten Gesamtübersetzung.

Probleme

Durch die zusätzliche Getriebestufe vergrößert sich die Anzahl der Bauteile. Der Lagerschlitten ist ein relativ komplexes Bauteil wegen der verschiedenen Lagerungen, der Anbindung der Wählkinematik und der erforderlichen Gleitflächen, auf denen er im Gehäuse bewegt und abgestützt werden muss.
Es ist eine komplizierte Auswahl der Sekundärverzahnung notwendig, wegen der Kombination der Verzahnungsgeometrie, der Übersetzung und dem vergleichsweise geringen Anteil der nutzbaren Zahnbreite bei einer Kronenradverzahnung (Erklärung siehe unten).
Gewinn der Freiheitsgrade steigt mit Komplexität der Verzahnung (Schrägverzahnung/Achsversatz) Durch das "Flacherwerden" der Kronenradflanken in Richtung Segment außen wirken große axiale Kräfte auf die Segmentlagerung sowie auf den gesamten Lagerschlitten.

Darstellung der Geometrie in Pro/Engineer

Von den verschiedenen, in Fig. 8, dargestellten Möglichkeiten von Kronenradverzahnungen wurde bisher nur die erste, d. h. ohne Achsversatz und mit Geradverzahnung genauer untersucht und erfolgreich in ProlE modelliert. Kleine Unklarheiten, z. B. bezüglich der Übersetzung der "Sekundärkronenverzahnung" müssen noch ausgeräumt werden, was möglicherweise von der Parametersteuerung des Programms herrührt. Die entscheidenden Parameter werden durch ein sogenanntes Layout gesteuert, sodass Änderungen von Geometrie und Übersetzungen zentral für die ganze Baugruppe vorgenommen werden können. Diese Layout-Steuerung kann weiterentwickelt und damit auf noch mehr Konstruktionselemente der Baugruppe angewendet werden, eine Sicherstellung der beliebigen Veränderbarkeit kann man jedoch nicht erreichen, was bedeutet, dass z. B. bei größeren Änderungen das Bauteil nicht mehr regeneriert werden kann.
Die Entstehung der Flanken kann man sich als das Aufwickeln einer gewöhnlichen Zahnstange um eüne zur Verzahnungsebene senkrecht stehende Achse vorstellen. An einem Querschnitt senkrecht zur Zahnbreite stellen sich die Flanken also wie bei einer Zahnstange als zwei sich schneidende Geraden dar. Wie in den Fig. 8 und 13 ersichtlich werden die Geraden zur Segmentdrehachse hin steiler, und ihr Schnittpunkt wandert nach oben. Zur Außenseite hin werden sie flacher, und der Schnittpunkt wandert nach unten (Richtung Zahngrund).

Vorgehensweise für die Modellierung

Modelliert wird hier beim Kronenzahnrad die Zahnlücke, damit diese später aus dem Segment herausgeschnitten werden kann. Was also im folgenden als Zahnspitze bezeichnet wird, ist in Wahrheit die Zahnspitze des Partners (Ritzel) und entspricht sozusagen der "Zahnlückenspitze" des Kronenrades. Für das Verständnis der Modellierung hat dies allerdings keine Auswirkung. Zunächst wird die Flankengerade durch zwei Punkte definiert. Punkt 1 ist die Zahnspitze, also der Schnittpunkt der beiden in einem Querschnitt zusammengehörigen Flankengeraden. Als zweiter Punkt wurde der Berührpunkt der Flankegerade mit dem entsprechenden (hier konstanten) Profil der Gegenflanke (Ritzel) gewählt. Über die gesamte Zahnbreite gesehen ergeben diese beiden Punktemengen zwei Kurven, eine Zahnspitzenkurze z(R) und eine Berührkurve b(R). R verkörpert den Abstand des jeweiligen Zahnquerschnitts von der Kronenraddrehachse und ersetzt in der Herleitung der Funktionen den zuvor als Laufvariable entlang der Zahnbreite eingeführten Winkel α. In der folgenden Graphik der Fig. 11 werden die Eingangsgrößen des Ritzels sowie die Grundlage für die erforderlichen Gleichungen dargestellt.

Erklärung der Bezeichnungen der Fig. 11

Funktionen

z(R): Folge aller Zahnspitzenpunkte
b(R): Folge aller Berührpunkte
t(R): Folge aller Tangentenpunkte (der Eingriffsnormalen an den Grundkreis)
(alle Funktionen von R gehen entlang der Zahnbreite) Vom Ritzel stammende Eingangsgrößen rb: Grundkreisradius
Ψ: Winkel zwischen Zahnmittenebene und Evolventenstartpunkt Parameter α: Laufvariable
ZP: Zahnspitze
BP: Berührpunkt
WP: Wälzpunkt
TP: Tangentenpunkt
Δ: Steigung der Wälzgeraden ~ Übersetzung i = tan(Δ) = R/r

Herleitung der Gleichungen

Anmerkung: Die folgenden Gleichungen sind bezogen auf ein kartesisches Koordinatensystem, das später in Fig. 12 dargestellt wird.

1. Zahnspitzenkurve

Die Kurve z(R) liegt in der Zahnmittenebene => z = 0
x entspricht der Laufvariablen R
y entspricht somit direkt der Funktion z(R) und dem Abstand von der Ritzelachse.
Im Pro/E Gleichungseditor sieht das folgendermaßen aus, wobei eine weitere Laufvariable t eingeführt werden muss, um den Definitions- und hier in diesem Fall auch den Funktionsbereich abzugrenzen:
/* Geben Sie für kartesisches Koordinatensystem parametrische Gleichung
/* in Abhängigkeit von t (Wert zwischen 0 und 1) für x, y und z ein.
/* Beispiel: Für einen Kreis in der X-Y-Ebene mit Mittelpunkt im Ursprung
/* und einem Radius von 4 lautet die parametrische Gleichung:
/* x = 4.cos (t.360)
/* y = 4.sin(t.360)
/* z = 0
/*---
RB = RB1
x = RMAX1K-t.(RMAX1K-RMIN1K)
R = x
y = RB*(PS/1 + pi/180.acos(RB/(R*/1)))/sin(acos(RB/(R*/1)))
z = 0
Die weiteren bisher nicht bekannten Variablen (RB1, PSI1, 11) haben ihren Ursprung im sogenannten Layout der Verzahnungsbaugruppe und mussten eingeführt werden, damit mehrfach gebrauchte Parameter global in allen Komponenten verwendet werden können. Die Indizes 1 und 2 beziehen sich auf die erste und zweite Kronenradverzahnung. Die korrigierten Definitionsgrenzen (RMAX1, RMAX1K, RMIN1K) verhindern, dass das Programm keine Rechenprobleme bekommt in Bereichen, in denen die Kurve zu steil wird, und dass sie sich nicht mit der im folgenden beschriebenen Berührpunktskurve schneidet. Die Umrechnungsfaktoren pi und 180° werden von Pro/E benötigt, da es nicht im Bogenmaß rechnen kann.

Berührpunktskurve

Die Kurve b(R) liegt nicht in einer Ebene, weshalb alle Koordinaten benötigt werden.
x entspricht wieder der Laufvariablen R

In Pro/E:
/* Geben Sie für kartesisches Koordinatensystem parametrische Gleichung
/* in Abhängigkeit von t (Wert zwischen 0 und 1) für x, y und z ein.
/* Beispiel: Für einen Kreis in der X-Y-Ebene mit Mittelpunkt im Ursprung
/* und einem Radius von 4 lautet die parametrische Gleichung:
/* x = 4.cos(t.360)
/* y = 4.sin(t.360)
/* z = 0
/*---
RB = RB1
x = RMAX1K-t.(RMAX1K-RMIN1K)
R = x
er = acos(RB/R/I1)
y = RB.(cos(er) + (PSI1 + pi/180.er).sin(er))
z = RB.(-sin(er) + (PSI1 + pi/180.er).cos(er))
Die Berührpunktskurve muss dann noch an der Zahnmittenebene gespiegelt werden, um die Gegenflanke zu erhalten.
Diese Kurven sehen in Pro/E dann wie in Fig. 12 dargestellt aus.
In Fig. 12 werden die oben mathematisch beschriebenen Kurven bezogen auf das Koordinatensystem; "CS-Orientierung" dargestellt. Die untere Leitkurve hat zahngeometrisch keine Bedeutung und wird nur zur Flächenerstellung der Zahnflanken benötigt. Für die Modellierung müssen alle Kurven bezüglich des KS die gleiche Erstreckung in x-Richtung haben. Die Fig. 13 zeigt weitere Zwischenschritte der Verzahnungsmodellierung. Fig. 13a stellt die erste Fläche dar, die durch einen variabel gezogenen Schnitt entsteht. Fig. 13b zeigt die "Fußfläche" sowie die Gegenflanke, die beide schon mit der ersten Flanke verschmolzen sind. In Fig. 13c wurden die bemusterten Sammelflächen schon aus dem Material herausgeschnitten. Weitere Details sowie die zweite Kronenradverzahnung sind aus dem aktuellen Modell herauszulesen.
Im folgenden wird noch das Layout gezeigt, aus dem die verschiedenen Parameter geändert und dann an die Baugruppe (Skelettteil, Bauteile, Einbaubedingungen) übergeben werden können.
In den Layout-Beziehungen sind Formeln verankert, die mit Hilfe der Eingaben weitere Variable berechnen, welche dann wiederum direkt in die Konstruktionselemente aller Baugruppenkomponenten (Teil, Skelettteil, Einbaubedingungen) eingehen. Hier als Beispiel die Beziehungen des Layouts:
I2 = I/I1 (Übersetzungen)
WKRONRAD = WSF/I2 (Drehwinkel)
WRITZEL = WKRONRAD/I1
RMAX1 = 50 (Definitionsbereich)
SOLVE
PSI1 = tan(acos(RB1/RMAX1/I1)) - pi/180.acos(RB1/RMAX1/I1)
FOR RMAX1
RMAX2 = 20
SOLVE
PSI2 = tan(acos(RB2/RMAX2/I2)) - pi/180.acos(RB2/RMAX2/I2)
FOR RMAX2
RMIN1 = 45
solve 45.sin(acos(RB1/RMIN1/I1)) = PSI1 + pi/180.acos(RB1/RMIN1/I1)
for RMIN1
RMIN2 = 25
solve
45.sin(acos(RB2/RMIN2/I2)) = PSI2 + pi/180.acos(RB2/RMIN2/I2)
for RMIN2
RMAX1K = RMAX1.0.995 (Korrigierte Grenzen)
RMAX2K = RMAX2.0.995
RMIN1K = RMIN1.1.005
RMIN2K = RMIN2.1.08

Folgerung

Eine Kronenradverzahnung wurde erfolgreich im CAD-System Pro/Engineer modelliert und könnte nach einer Minimierung der angesprochenen Probleme (Stabilität, Layout, Veränderbarkeit, Übersetzung) noch optimiert werden.
Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße zweimotorische Aktorik für ein ASG- Getriebe mit Active Interlock beschrieben.
Bisherige ASG-Getriebe mit Active Interlock besitzen drei E-Motoren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kostenreduzierung des gesamten Systems zu erreichen. Dies wird dadurch gelöst, dass die Kupplungsbetätigung ohne den Wählaktor erfolgt.
Der erfinderische Gedanke besteht darin, dass die Wählkraft mittels eines speziellen Mechanismus mit einem Zusatzschaltbild gemäß Fig. 14 und Zusatzfinger für die Kupplungsbetätigung von dem Wählaktor übertragen wird. Die weiteren Fig. 15 bis 22 zeigen den Schaltablauf bei der Schaltung 2-3.
Neue Elemente: Die Hülse 1 mit dem Schaltbild für die Kraftübergabe vom Wählaktor zur Kupplung ist mit einer Rastierung versehen. Wenn sich der Zusatzfinger 2 in der Gasse außer Neutral befindet, kann man die Kupplung mit dem Wählaktor betätigen.
Die Hülse 1 dreht sich nicht mit der Schaltwelle. Die Kupplung öffnet, wenn der Zusatzfinger 2 sie in die Richtung nach links drückt (Fig. 14).
Die Fig. 15 bis 22 zeigen das Beispiel der Schaltung 2-3.
Es wird nun eine erfindungsgemäße zweimotorische Aktorik für ASG-Getriebe ohne Active Interlock erläutert.
Bisherige ASG-Getriebe ohne Active Interlock besitzen drei E-Motoren.
Die Erfindung betrifft eine Lösung, bei welcher die Kupplungsbetätigung durch den Wählaktor zwecks Kostenreduzierung des gesamten Systems erfolgt.
Der erfinderische Gedanke besteht darin, dass die Wählkraft mittels eines speziellen Mechanismus mit einem Zusatzschaltbild gemäß Fig. 23 und Zusatzfinger für die Kupplungsbetätigung von dem Wählaktor übertragen wird. Bei einem solchen Mechanismus ist der Weg beim Schließen der Kupplung für alle Gassen gleich. Die Kupplung muss dabei den Gleichgewichtspunkt in der Lage "Öffnen" haben (Fig. 24). Die Schaltschienen besitzen die schmalen Mitnehmer um die seitliche Bewegung des Schaltfingers zu ermöglichen. Die weiteren Fig. 25 bis 29 zeigen den Schaltablauf bei der Schaltung 2-3. Bei den breiten Gassen und kleinerem Kupplungsweg ist die Kupplungsbetätigung auch innerhalb der Gasse möglich.
Neue Elemente sind: Hülse 1 mit dem Schaltbild für die Kraftübergabe vom Wählaktor zur Kupplung, gemäß Fig. 23, mit einer Rastierung versehen. Wenn sich der Zusatzfinger 2 in der Gasse außer Neutral befindet, kann man die Kupplung mit dem Wählaktor betätigen; Zusatzfinger 2.
Die Hülse 1 dreht sich nicht mit der Schaltwelle. Die Kupplung schließt, wenn der Zusatzfinger 2 sie in Richtung nach links drückt.
Die Kupplung muss den Gleichgewichtspunkt bei der Position "Öffnen" haben (Fig. 24), um bei der Wählbewegung geöffnet gehalten zu werden, weil in der Neutrallage keine Kraftübertragung vom Zusatzfinger zur Hülse möglich ist.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Entwicklung eines Getriebeaktors mit nur einem Antrieb erläutert.
Dabei soll aufgabengemäß die Möglichkeit gegeben sein, eine beliebige Gangreihenfolge schalten zu können.

Funktionsbeschreibung

Auf der Gewindestange (1), der Fig. 30, die eine Draufsicht des Getriebeaktors zeigt, wird eine Welle (2) mit entsprechendem Innengewinde aufgeschraubt. Mit dieser Welle ist der Schaltfinger (3) fest verbunden. Der Schaltfinger wird in der Schaltschablone (4) geführt. Mit der Schaltschablone sind die Sperrkeile (5) drehbar verbunden. Druckfedern (6) hinter den Sperrkeilen drücken diese aus den Aussparungen heraus. Damit die Funktion des Getriebeaktors gewährleistet ist, muss die Reibung zwischen der Gewindestange (1) und der Welle (2) so groß sein, dass, wenn der Schaltfinger sich frei bewegen kann, die Welle an der Gewindestange haftet. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Massenträgheit von der Welle und dem Schaltfinger so gering wie möglich ist. Die Fig. 31 zeigt eine perspektivische Darstellung des Getriebeaktors.

Schaltung in den ersten Gang

Soll der Schaltfinger aus der Anfangsposition (Fig. 32) in den 1. Gang geschaltet werden, dann wird dazu die Gewindestange (1) nach rechts gedreht. Dabei kann sich der Schaltfinger zunächst frei bewegen bis er auf den Sperrkeil trifft. Bei weiterem Verdrehen des Schaltfingers wird der Sperrkeil um seinen Drehpunkt gedreht und in die Aussperrung der Schaltschablone gegen die Federkraft reingedrückt. Nachdem der Schaltfinger den Sperrkeil passiert hat, wird dieser wieder durch die Feder herausgedrückt. Nachdem der Schaltfinger gegen die rechte Wand der Schaltgasse stößt, kann sich die Welle (2) mit dem Schaltfinger nicht mehr drehen und fängt an sich entlang der rechten Kante zu bewegen bis der Gang eingelegt ist.

1->2 Schaltung (Fig. 33)

Beim Schalten aus dem 1 in den 2 Gang wird die Gewindestange links herum gedreht, wodurch der Schaltfinger sich zuerst entlang der geraden und dann entlang der schrägen Kante bewegt, wobei er dabei den Sperrkeil in seine Aussparung drückt. Danach wird die Gewindestange rechts herum gedreht, bis der Sperrkeil durch die Federkraft in seine Ausgangsposition herausgedrückt wird. Die Gewindestange wird danach wieder links herum gedreht, wobei der Schaltfinger gegen den ausgerückten Sperrkeil stößt und sich in Richtung zum 2. Gang bewegen kann.
In Fig. 34 ist eine zweite Variante der Schaltaktorik dargestellt. Sie ist allerdings als eine Abwicklung zu verstehen. In der Ausgangsform ist die Schaltschablone um einen Radius gewickelt, der größer ist als der Radius der Welle mit Innengewinde.
Die Vorteile gegenüber der ersten Variante sind:

- Der Weg in der Wählrichtung beim Gangwechsel ist immer gleich und ist unabhängig von der Startposition des Schaltfingers.
- Die Sperrkeile werden ersetzt durch zwei Kämme, die über die Stifte und Langlöcher geführt und über eine Feder in die Ausgangsposition gedrückt werden. Diese Lösung hat den Vorteil, dass sie einfacher zu realisieren ist.
- Der Schaltfinger kann wesentlich kürzer ausgeführt werden als in der ersten Variante, wodurch seine Massenträgheit gering gehalten werden kann.

Diese Erfindung ist bei allen Getriebetypen mit einem H-Schaltbild anwendbar.
Es wird nun im Zusammenhang mit der Fig. 35 eine erfindungsgemäße Integration einer zusätzlichen Lagerstelle für die Schaltschienen in den Getriebeaktor erläutert.
Die Schaltschienen, insbesondere in der Ausführung aus Blech, haben ihre Lagerung an den beiden Enden. Dies ergibt bei größeren, längeren Getrieben eine relativ biegeweiche Lösung, die aufgabengemäß verbessert werden soll.
Zur Lösung wird eine zusätzliche Lagerstelle in der Mitte eingegefügt.
Die Entwicklung betrifft insbesondere einen Getriebeaktor für ein PSG-Getriebe bei Heckantrieb.
In das Gehäuse des Add-On Getriebeaktors wird eine Abstützungsmöglichkeit für die Schaltschiene integriert. In der gusstechnischen Formgestaltung werden als obere und untere Führung für das Paket der Schaltgabeln Kragarme ergänzt, die so in das Getriebe hereinragen, dass sie eine Unterstützung des Paketes der Schaltschienen gewährleisten. Dabei ist es unter Umständen sinnvoll, an den Enden der Kragarme auf die Kontaktfläche zu den Schaltschienen einen Kunststoffgleitschuh aufzuclipsen.
In der Fig. 35 ist der komplette Getriebeaktor gezeigt. Er enthält an vier möglichen Stellen die Kragarme. Für eine technische Ausführung kann weiterhin diskutiert werden, ob vier Kragarme benötigt werden, oder ob der Einsatz von zweien ausreichend ist.
Für diesen Aktor kommen auch bürstenlose Motoren zum Einsatz.
Die Erfindung ist bei allen Systemen der XSG-Familie, insbesondere in der Anordnung eines heckgetriebenen Fahrzeugs, anwendbar.
Nachfolgend wird nun im Zusammenhang mit den Fig. 36 bis 42 ein Motorkonzept, in dem das Festlager sich auf der B-Seite des Motors und nicht wie üblich auf der A-Seite (Wellenausgang) befindet, beschrieben.
Dadurch wird es möglich, den Schwerpunkt weiter in Richtung der Anschraubfläche zu verschieben, wodurch das Verhalten bezüglich von Schwingbelastungen verbessert wird.
Der Stator und dessen Spulendrähte werden zusammen mit dem zuvor gespritzten Stecker elektrisch leitend verbunden. Auf dem Stecker bereits integriert und kontaktiert sind die Sensorplatine und die Auswerteelektronik. Diese muss jedoch nicht mit dem Sensor auf einer Platine platziert sein, sondern kann auf der Strecke zwischen Sensor- und Steuerelektronik liegen.
Durch eine Vergussmasse werden der Stecker, der Stator, die Platine und das Lager, welches später das Festlager bildet, zu einem festen Verbund vergossen.
Es entsteht nach Einsetzten der Welle und formschlüssigem Verbinden derselben mit dem Lager im Steckergebilde eine Einschubeinheit, die ohne Motorgehäuse geprüft werden kann (einfache Vorrichtung).
Durch diese Einheit ist ein zusätzliches Motorgehäuse nicht mehr zwangsläufig. D. h. die Einheit kann in ein Elektromotor-Gehäuse oder z. B. in ein Getriebegehäuse eingeschoben werden.
Beim Einsetzen der Motoreinheit in ein Motorgehäuse kann der Deckel durch Hinterschnitte oder andere Verbindungsmöglichkeiten an dem Motorgehäuse gehalten werden. Somit ist eine komplett geschlossene Motoreinheit entstanden, welche wie ein normaler Motor geprüft werden kann. Seinen endgültigen Zusammenschluss erreicht der Motor, wenn er mit den Zugschrauben an die Befestigungsfläche angeschraubt wird.
Nach Einsetzen des Motors in ein Getriebegehäuse wird auch hier der Zusammenschluss durch das Anziehen des Deckels durch die Zugschrauben verwirklicht. Die Zugschrauben ermöglichen es eine gewisse anhaltende Vorspannung über die Längendehnung der Schraube zu ermöglichen.
Der radiale Abgang des Steckers ermöglicht eine seitliche Anbindung des Steckers. Durch diese kann der Stecker durch Verdrehen des Motors oder durch eine andere Lage der Ausklinkung im Motorgehäuse in jede beliebige Position positioniert werden.
Durch die kurze Bauweise des Motors und Abwinkeln des Steckers ist es auch möglich den Kabelstrang in Richtung Anschraubfläche zu leiten, so dass dort das Kabel auf kürzestem Weg mit dem Gehäuse verbunden und auch hier wieder das Verhalten bezüglich Schwingbelastungen verbessert wird.
Um das Prinzip besser zu verstehen soll anschließend der Zusammenhang der Teile und dessen Reihenfolge beschrieben werden.
Durch die Erfindung wird es möglich, einen Motor zu bauen, bei dem der Schwerpunkt so nah wie möglich an der Anschraubfläche zu platzieren ist.
Vorteilhafterweise kann der Statorblock als eine komplett schwingungsunempfindliche und kompakte Einheit ausgestaltet werden.

1. Stanzgitter und Sensorplatine

Gemäß der Fig. 36 wird bei einem Typ A das Stanzgitter mit einem Vorspritzling fixiert. An dem Spritzling befindliche Zapfen nehmen die Sensorplatine auf und werden zur Befestigung der Platine warmverformt. Die Platine kann über das Stanzgitter aufgenommen werden. Die Sensorplatine wird durch axiale Kanäle über Wärmezufuhr mit dem Stanzgitter elektrisch leitend verbunden. Das Stanzgitter kann somit getrennt und die Sensorplatine geprüft werden. Der Spritzling nimmt das Stanzgitter und die Sensorplatine auf und enthält Lagerflächen für Festlager über die dann der später anzuspritzende Stecker zugeordnet werden kann.
Beim Typ B nimmt wie beim Typ A der Spritzling das Stanzgitter und die Sensorplatine auf. Er enthält jedoch keine Lageraufnahme.

2. Stecker

Fig. 37: Anspritzen des Steckers an den Spritzling. Beinhaltet sämtliche Funktionen des Steckers und nimmt zusätzlich Spritzling mit Stanzgitter und Sensorplatine auf. Beinhaltet radiale Konturen zur späteren Aufnahme in Gehäuse und axiale Durchgänge wie oben.
Beim Typ A ist der Stecker nur mit dem äußeren Ring ausgebildet. Beim Typ B ist der Stecker mit äußerem und innerem Ring ausgebildet welcher die Lagerflächen definiert. (Lagerflächen und äußere Zylinderflächen werden mit dem Stecker definiert. Spritztechnisch müssen Kanäle in den inneren Ring geführt werden).
Das Stanzgitter kann nach Spritzen des Steckers getrennt werden. Die Sensorplatine kann nach Trennen des Steckers kontaktiert werden. An den Stecker können evtl. Dichtungen gegen Gehäuse und Deckel angespritzt werden. Bei der Anordnung der Dichtung ist darauf zu achten, dass diese komplett an dem Körper des Steckers die Dichtflächen definiert, um ein Unterwandern zwischen Stecker und Spritzling zu vermeiden. Die Maximaltemperaturen der Sensorplatine und deren Anbindungen beim Spritzen müssen beachtet werden.

3. Statorblock

Gemäß Fig. 38 werden Stator, Stecker, Lager und Lagerfixierung mittels einer Vorrichtung platziert. Die Spulenstränge und die Sensorplatine werden nun mit den Steckerpins elektrisch leitend verbunden. Die axialen Durchgänge bieten hierzu den geeigneten Platz. Durch die Vorrichtung besteht die Möglichkeit die Sensorik zu den Spulen auszurichten. Dies geschieht mit einem zum Stator definierten Magneten. Es wird ein optimiertes Kommutiersignal und somit eine bessere Motorausnutzung erzielt. Zum Ausrichten könnten evtl. auch die Statorspulen und Sensoren durch den Stecker kontaktiert werden und die Ausrichtung über die erzeugten Felder ausgerichtet bzw. erreicht werden. Eine mechanische Zuordnung von Spule zu Sensor über die Vorrichtung ist möglich. Im Stecker wird das Lager und dann dessen Fixierung eingelegt. Diese sind axial (evtl. unter Vorspannung) zu halten.

4. Vergießen des Statorblockes

Gemäß Fig. 39 wird der Spulenkörper zusammen mit dem Stecker und dem eingelegten Lager sowie dessen Fixierung durch eine geeignete Gussmasse zu einer Einheit vergossen. Hier beinhaltet die Vorrichtung die komplette Abdichtung der Geometrien, wie z. B. Stator axial wie radial, um die Zylinderform und die Wicklungen zu fixieren. Die Gussmasse schließt auch die Sensorplatine mit ihren elektronischen Bausteinen ein. Das Lager wird zwischen Spritzling (bzw. Stecker) und der Lagerfixierung gehalten; diese und die anderen Teile besitzen Hinterschnitte um einen Formschluss zu gewährleisten. Auf den Werkstoff der Gussmasse und dessen Verträglichkeit mit den anderen Werkstoffen und Oberflächen ist zu achten. z. B. bei Duroplasten: auf das Ausgasen und Anlösen der Platine, Dicht- und Werkstoffe, bei Thermoplasten: auf die Temperaturverträglichkeit der einzelnen Bauteile und bei Kunststoffen: generell auf den Verzug und das Schrumpfverhalten.)

5. Einsetzten der Rotor- Baugruppe

Gemäß Fig. 40 wird die Wellen-Baugruppe, mit angesetztem Lager für Loslagerstelle, Distanzring, Magnetpaket und zu diesem ausgerichteten Steuermagneten montiert. Die Welle wird in Festlager eingesetzt und fest angestemmt.
Die Einheit kann ohne Motorgehäuse in einer Vorrichtung geprüft werden.

6. Einsetzen in Motor-Gehäuse

Gemäß Fig. 41 kann die Einheit in ein zugehöriges Motorgehäuse zum Bau eines Trieblings oder eine geeignete Anschraubgeometrie eingesetzt werden.
Beim Einpressen des Stators geht die Kraft über den Statorblock.
Beim Motorgehäuse kann die Wellendichtung, die Flanschdichtung und die Dichtung zwischen Statorblock und Gehäuse angebracht z. B. vulkanisiert werden.

7. Befestigen des Motors

Die Fig. 42 zeigt den Triebling mit Anschraubgeometrie auf verschiedenen Ebenen. Die Deckelgeometrie hintergreift das Motorgehäuse oder ist daran angeklemmt.
Im folgenden wird eine in der Fig. 43 näher gezeigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, bei der die ausgewählte Bewegung in.einem automatischen Schaltgetriebe-System (ASG) unter Verwendung einer Betätigungseinrichtung mit einer Schwingspule ausgeführt wird.
Die Bewegung des Wählmechanismus einiger ASG-Systeme ist eine lineare Niederlastbewegung (etwa 65 N) mit einem Weg von etwa 25 mm. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Einrichtung zur Ausführung dieser linearen Bewegung zu schaffen. Die Verwendung einer Schwingspule ist hierbei vorteilhaft, weil dadurch kleinere und leichtere Aktuatoren als die auf dem Markt verfügbaren realisierbar sind.
Bei einem Aktuator mit einer Schwingspule handelt es sich um eine Vorrichtung, die über ihren Bewegungsbereich eine konstante Kraft liefert. Die erzeugte Kraft (Lorentz- Kraft) ist proportional zu dem Betriebsstrom, der an Spulen in einem magnetischen Feld angelegt wird. Aktuatoren mit Schwingspulen wurden ursprünglich für Lautsprecher entwickelt.
Im Rahmen dieser Erfindung wird erstmals bei einem Aktuator eine Schwingspule für eine lineare Bewegung verwendet, die eine zylindrische Form besitzt. Der Aktuator mit Schwingspule wird konzentrisch zur zentralen Schaltwelle angeordnet, um eine direkte Antriebslinie zu bilden, bei der der Schaltfinger mit einer linearen Bewegung zur Gassenposition zum Schalten bewegt werden.
Die Position der Schaltwelle kann durch eine Vielzahl von Mitteln bestimmt werden. Beispielsweise kann dies durch die folgenden Mittel erfolgen:

- Verwenden der elektrischen Charakteristiken des Aktuators mit Schwingspule als Mittel zur Bestimmung ihrer Position.
- Verwenden sich gegenüberliegender Federn zum Ausgleich der lastfreien Position in der Mitte der Bewegung des Aktuators und Festlegen der entgegen der Federkraft angelegten Spannung zur Bestimmung des Betrages der Bewegung aus der zentralen Position.
- Verwenden von Rastierungsfedern in dem Mechanismus zur Anzeige der Getriebepositionen und Überwachen der Kennlinie des Spannungsprofits zur Bestimmung der Position der Schaltwelle.

Absolutes Bestimmen der Schaltposition durch Verwenden eines Positionssensors.
Es ist nicht beabsichtigt, einen Aktuator mit Schwingspule für die Schaltbewegung zu verwenden und die Größe und das Gewicht des Aktuators mit Schwingsspule, die für die größeren Kräfte gefordert würden, würden dies verbieten.
Im folgenden wird im Zusammenhang mit der Fig. 44 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Stützen von Schaltschienen in einem automatischen Schaltgetriebe erläutert.
Dabei soll eine eigene Abstützung der Schaltschienen in einem Getriebegehäuse erreicht werden. Dadurch können Verschiebungen der Schaltschienen reduziert werden, die durch Vibrationen und Stöße verursacht werden. Vorteilhafterweise wird der Aufbau des Getriebegehäuses durch die extra bzw. eigene Abstützung nicht schwieriger.
Es wird ein erfindungsgemäßer und neuer, vorteilhafter Aufbau zur Steuerung des Eingriffs der Zahnräder in einem Getriebegehäuse mit Doppelkupplung geschaffen. Es wird auch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer eigenen Abstützung der Schaltschienen angegeben, das diesen Aktuator verwendet. Der Aktuator zum Verschieben bzw. Schalten der Zahnräder wird nach dem Zusammenbau des Getriebegehäuses eingesetzt. Der Zusammenbau des Getriebegehäuses wird durch die eigene Abstützung nicht erschwert bzw. beeinträchtigt.
Der Aktuator zum Verschieben der Zahnräder bzw. der Schaltaktuator wird an der Seite des Getriebegehäuses neben den Schaltschienen befestigt. In dem Aktuator sind die Abstützungen für die Schaltschienen ausgebildet. Die Fig. 44 zeigt einen Querschnitt des Getriebegehäuses durch den Aktuator zum Verschieben der Zahnräder.
Nachfolgend wird im Zusammenhang mit den Fig. 45 und 46 ein Gassen- Mechanismus für automatische Getriebe näher erläutert.
Durch diesen erfindungsgemäßen Mechanismus soll verhindert werden, dass bei einer Schaltbewegung mehr als ein Zahnrad eingerückt wird. Außerdem soll die Wählbewegung nicht in Neutral ausgeführt werden. Schließlich soll der Zahnrad- Schaltmechanismus in die richtigen Positionen geführt werden, damit die Zahnräder eingreifen können.
Die erfindungsgemäße und neue Anordnung wurde speziell zur Steuerung des Eingriffs der Zahnräder in einem Doppelkupplungsgetriebe geschaffen. Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Getriebe-Gassen-Mechanismus für diese Anordnung geschaffen, ohne dass die Verwendung eigener Bauteile erforderlich ist.
Der Eingriffsmechanismus für die Getriebezahnräder umfasst die folgenden Komponenten:

1. eine Schaltwelle 1, die zur Ausführung der Schaltbewegung gedreht wird,
2. eine Wählgabel 2, die sich entlang der Achse der Schaltwelle zur Ausführung der Wählbewegung bewegt,
3. einen oder mehrere Schaltfinger 3, die durch die Schaltwelle gedreht und axial durch die Wählgabel positioniert werden und
4. wenigstens eine Schaltgabelschiene 4.

Diese Wellen sind im Getriebe an den an den Zahnrädern angreifenden Gabeln befestigt.
Wie dies voranstehend festgestellt wurde, sollte eine Schaltbewegung nicht ausgeführt werden, wenn nicht der Schaltfinger zu einer einzigen Schaltschiene ausgerichtet ist. Wenn der Schaltfinger nicht zu einer Schaltschiene ausgerichtet ist, wird einer der Zähne 5 an der Schaltwelle zu der Keilnut 6 in der Wählgabel ausgerichtet. Dadurch wird verhindert, dass die Schaltwelle gedreht wird. Diese Situation ist in den Fig. 47a, b und 49a, b dargestellt.
Die Keilnut ist so positioniert, dass sie nur zu den Zähnen ausgerichtet ist, wenn sich die Schaltwelle in der neutralen Position befindet. Die Wählgabel kann nur bewegt werden, wenn die Keilnut und die Zähne in einer Linie liegen. Dadurch werden unerwünschte Wählbewegungen verhindert. Diese Situation ist in den Fig. 48a,b dargestellt.
Wenn die Ecken der Zähne und/oder der Keilnuten mit Abschrägungen oder Rundungen versehen werden, führt der Mechanismus die Schaltwelle und die Wählgabel ebenfalls in die korrekten Positionen.
Bei der vorgeschlagenen Lösung müssen keine zusätzlichen Teile hinzugefügt werden. Alle geometrischen Änderungen an den bestehenden Teilen können leicht hergestellt werden. Beispielsweise können die Teile als Stanzteile hergestellt werden.
Gemäß den Fig. 47a, b und 49a, b kann der Mechanismus mit Zähnen an einer Seite der Schiebewelle hergestellt werden. Gemäß den Fig. 50a, b ist es jedoch auch denkbar, an beiden Seiten der Schiebewelle Zähne vorzusehen.
Die voranstehend erläuterte Erfindung kann auch im Zusammenhang mit allen (Schalt/Wähl)-Aktuatoren mit einem separaten, konzentrisch aufgebauten Schalt- und Wählmechanismus verwendet werden, bei denen Zähne eingreifen.
Nachfolgend wird im Zusammenhang mit den Fig. 51 bis 55 ein erfindungsgemäßer Aufbau einer elastischen Einrichtung zur Zahnradverschaltung erläutert, welcher einen C-förmigen Metallring verwendet.
Wenn das Schalten der Zahnräder durch einen Elektromotor ausgeführt wird, können hohe Schaltgeschwindigkeiten bzw. -kräfte bewirken, dass die Synchronisationsringe beschädigt werden.
Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass ein Typ eines elastischen Elementes in einer Position zwischen dem Elektromotor und der Hülse mit dem Schaltfinger montiert wird. Die Form des elastischen Elementes, das nachfolgend als elastischer Kragen bezeichnet wird, kann unterschiedlich sein. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in der Fig. 51 dargestellt.
Der elastische Kragen soll vorgespannt sein und wird zusammen mit einer äußeren Hülse mit einem Schaltfinger und einer inneren Hülse montiert, die mit dem Elektromotor/Zahnradsystem verbunden ist. Der elastische Kragen kann aus einem oder mehreren Elementen bestehen, die gemäß Fig. 52 nicht in derselben Richtung angeordnet sei müssen.
Wenn der Elektromotor sich zu drehen beginnt, was dem ersten Teil des Schalthubes entspricht, folgt die äußere Hülse der inneren Hülse wegen der Vorspannung des elastischen Kragens bis zu einem definierten Drehmoment. Wenn die Synchronisation beginnt, vergrößert sich der Widerstand/das Drehmoment und übersteigt die Vorspannung. Dadurch wird bewirkt dass die äußere Hülse mit dem Schaltfinger und die innere Hülse sich aufeinander zu zu drehen beginnen. Wenn der Widerstand noch weiter ansteigt, biegen sich der elastische Kragen bis zu dem Punkt, an dem sich seine beiden Enden begegnen. Dieser Punkt entspricht dem Endanschlag der Elastizität und solange sich das Drehmoment über diesem Punkt befindet, folgt die äußere Hülse der inneren Hülse.
Die Fig. 53 zeigt eine Situation, in der die innere Hülse entgegen dem Uhrzeigersinn (beispielsweise im ersten, dritten und fünften Gang) mit einem Drehmoment über dem Elastizitätspegel gedreht wird. Die Fig. 53 ähnelt der Fig. 54, abgesehen davon, dass die Drehrichtung im Uhrzeigersinn verläuft (beispielsweise für den zweiten und vierten Gang).
Ein Beispiel für die Rotations- und Drehmomentwerte zeigt die Fig. 55.
Im folgenden werden die erfindungsgemäße Motoranordnung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Stanzgitter und eine Sensorplatine der erfindungsgemäßen Motoranordnung;
Fig. 2 das Steckerteil der erfindungsgemäßen Motoranordnung;
Fig. 3 den Statorblock der erfindungsgemäßen Motoranordnung;
Fig. 4 den Statorblock der Fig. 3 im vergossenen Zustand;
Fig. 5 das Einsetzen der Rotor-Baugruppe in die erfindungsgemäße Motoranordnung;
Fig. 6 das Anbringen des Motorgehäuses an der Anordnung der Fig. 5; und
Fig. 7 die fertige erfindungsgemäße Motoranordnung.
Gemäß Fig. 1 umfasst ein sogenanntes Stanzgitter der vorliegenden Motoranordnung eine Sensorleitung 2 und eine Strangbestromungsleitung 3, die über ein Brückenteil 4 (unterbrochene Linien) miteinander verbunden sind, das später zu einem geeigneten Zeitpunkt abgetrennt werden kann. Die Sensorleitung 2 und die Strangbestromungsleitung 3 sind in einem Spritzlingteil 5 fixiert, das vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet ist und ein äußeres Ringteil 5-1 und ein inneres Ringteil 5-2 besitzt. Die genannten Leitungen 2, 3 sind vorzugsweise teilweise in dem äußeren Ringteil 5-1 eingebettet.
An dem inneren Ringteil 5-2 des Spritzlingteiles 5 sind vorzugsweise Zapfen 6 angeordnet, die eine Sensorplatine 7 aufnehmen und zur Befestigung der Sensorplatine 7 vorzugsweise warm verformt werden. Die Sensorplatine 7 kann auch über das Stanzgitter 3 aufgenommen bzw. gehalten werden. Sie wird durch einen axialen Kanal 9 über eine Wärmezufuhr mit dem Stanzgitter 3 elektrisch leitend verbunden. Das Stanzgitter 3 kann durch Abtrennen des Brückenteiles 4 in die einzelnen Leitungen 2 und 3 getrennt werden. Die Sensorplatine 7, die einen nicht näher bezeichneten Sensor und vorzugsweise auch eine Elektronik umfasst, kann nach Abtrennen des Brückenteiles 4 elektrisch geprüft werden. Das Spritzlingteil 5 nimmt dann das Stanzgitter 3 und die Sensorplatine 7 auf und es enthält vorzugsweise Lagerflächen eines Lageraufnahmeteiles 8 für das Festlager 14 der Motoranordnung.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist das innere Ringteil 5-2 des Spritzlingteiles 5 kein Lageraufnahmeteil auf. Das Festlager stützt sich in diesem Fall direkt an einer Anlagefläche 1 des inneren Ringteiles 5-2 axial ab.
Das Spritzlingteil 5 weist wenigstens einen Kanal 9 auf, der sich in axialer Richtung vorzugsweise zu beiden Seiten erstreckt und öffnet und durch den der im Spritzlingteil 5 angeordnete Endbereich der Strangbestromungsleitung 3 zur späteren Kontaktierung verläuft. Auch das Ende der Sensorleitung 2 ist im Kanal 9 zur Kontaktierung zugänglich.
Gemäß der Fig. 2 wird das Steckerteil 10 an das Spritzlingteil 5, genauer gesagt an das äußere Ringteil 51 desselben angespritzt. Das Steckerteil 10 umfasst sämtliche Funktionen des Steckerteiles und nimmt zusätzlich das Spritzlingteil mit dem Stanzgitter 1 bzw. den Leitungen 2, 3 und der Sensorplatine 7 auf. Ferner besitzt das Steckerteil 10 auch die radialen Konturen zur späteren Aufnahme bzw. Anordnung und Verbindung mit einem Motorgehäuse 25 (Fig. 6). An dem Steckerteil 10 können auf beiden Seiten des Steckerteiles 10 Dichtungen 11, 12 angeordnet, vorzugsweise angespritzt, sein, die eine dichte Verbindung mit dem Motorgehäuse 25 und einem Deckelteil 26 ermöglichen, wie dies später erläutert werden wird. Bei der Anordnung der Dichtungen 11, 12 ist darauf zu achten, dass diese an dem Körper des Steckerteiles 10 die Dichtflächen komplett definieren, um ein Unterwandern zwischen Steckerteil 10 und Spritzlingteil 5 zu vermeiden. Die maximal für die Sensorplatine 7 und deren Anbindungen zulässigen Temperaturen müssen beim Spritzen des Steckerteiles 10 beachtet werden.
Gemäß den Fig. 3 und 4 werden nachfolgend der Stator 13, das Steckerteil 10, das Festlager 14 und die Lagerfixierung 15 mittels einer Vorrichtung platziert. Der Spulenstrang 16 und die Sensorplatine 7 werden mit der Strangbestromungsleitung 2 bzw. der Sensorleitung 3 elektrisch leitend verbunden. Die axialen Kanäle 9 des Spritzlingteiles 5 bieten hierzu den geeigneten Platz. Durch die Vorrichtung zum Platzieren besteht die Möglichkeit, die Sensorik zu den Spulen auszurichten. Dies geschieht mit einem zum Stator 13 definierten Magneten 30 ( Fig. 5). Es wird hierdurch ein optimiertes Kommutiersignal und somit eine bessere Motorausnutzung erzielt. Zum Ausrichten können eventuell auch die Statorspulen und Sensoren über das Steckerteil 10 kontaktiert werden und die Ausrichtung über die erzeugten Felder erreicht werden. Eine mechanische Zuordnung von Spule zu Sensor über die Vorrichtung ist möglich. In das mit dem Steckerteil 10 verbundene innere Ringteil 5-2 werden das Festlager 14 und dann dessen Fixierungsteil 15 eingesetzt. Diese werden (eventuell unter Vorspannung) axial gehalten.
Gemäß Fig. 4 wird der Spulenkörper des Stators 13 zusammen mit dem Steckerteil 10 und dem eingelegten Festlager 14 sowie dessen Fixierungsteil 15 durch eine geeignete Gussmasse 20 zu einer Einheit vergossen. Hierbei werden die komplette Abdichtung der Geometrien erreicht. So wird der Stator 13 axial wie radial abgedichtet, um die Zylinderform und die Wicklungen zu fixieren. Die Gussmasse 20 schließt auch die Sensorplatine 7 mit ihren elektronischen Bausteinen (Sensor und Elektronik) ein. Das Festlager 14 wird zwischen dem Spritz- lingteil 5 (bzw. dem Steckerteil 10) und dem Fixierungsteil 15 gehalten. Die vergossenen Teile besitzen vorzugsweise jeweils Hinterschnitte, um einen Formschluss mit der Gussmasse 20 zu gewährleisten. Auf den Werkstoff der Gussmasse 20 und dessen Verträglichkeit mit den anderen Werkstoffen und Oberflächen ist zu achten. Bei Duroplasten muß z. B. auf das Ausgasen und Anlösen der Platine, sowie der Dicht- und Werkstoffe geachtet werden. Bei Thermoplasten muss auf die Temperaturverträglichkeit der einzelnen Bauteile und bei Kunststoffen generell auf den Verzug und das Schrumpfverhalten geachtet werden. Die so hergestellte Einheit kann auch ohne ein zusätzliches Motorgehäuse verwendet werden. Sie kann in ein Elektromotor-Gehäuse oder z. B. in ein Getriebegehäuse eingeschoben werden.
Gemäß Fig. 5 wird nun die aus dem Rotor 21 und der Motorwelle 22 bestehende Baugruppe mit einem angesetzten Loslager 23 für die Loslagerstelle, Distanzring, Magnetpaket und zu diesem ausgerichteten Steuermagneten 30 montiert. Die Motorwelle 22 wird dabei in das Festlager 14 eingesetzt und wie ersichtlich vorzugsweise fest angestemmt.
Die nun bestehende Einheit kann ohne Motorgehäuse in einer Vorrichtung geprüft werden.
Gemäß Fig. 6 kann die genannte Einheit in ein zugehöriges Motorgehäuse 25 zum Bau eines Trieblings oder in eine geeignete Anschraubgeometrie eingesetzt werden. Bei Einpressen des Stators in das Motorgehäuse 25 verläuft die Kraft über den Statorblock.
An das Motorgehäuse 25 können die Wellendichtung, die Flanschdichtung 33 und die Dichtung 11 zwischen Statorblock und Motorgehäuse 25 angebracht, z. B. vulkanisiert werden.
Die Fig. 7 zeigt die Motoranordnung, die mit Anschraubteilen 27 in verschiedenen Ebenen verschraubt ist. Das Deckelteil 26 hintergreift das Motorgehäuse 25mit einem vorzugsweise axial durch den Körper des Steckerteiles 10 verlaufenden Befestigungsbereich 28 oder ist daran angeklemmt.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüchen unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Motoranordnung mit einer in einem Motorgehäuse angeordenbaren Einheit mit Stator und Rotor und mit einer in einem Festlager gelagerten Welle des Rotors dadurch gekennzeichnet, dass ein Spritzlingteil vorgesehen ist, das an einem äußeren Ringteil ein Steckerteil aufweist, das eine mit der Spule des Stators verbundene Strangbestromungsleitung und eine mit einer Sensorplatine verbundene Sensorleitung umfasst, wobei die Sensorplatine wenigstens einen Sensor aufweist, und dass das Spritzlingteil ein inneres Ringteil aufweist, in dem das Festlager an der dem Wellenausgang der Motoranordnung axial abgewandten Seite angeordnet ist.

2. Motoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorplatine an dem inneren Ringteil fixiert ist.

3. Motoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorplatine durch die Sensorleitung gehalten ist, die in dem äußeren Ringteil fixiert ist.

4. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorplatine ein mit dem Sensor zusammenwirkendes elektrisches Bauteil umfasst.

5. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangbestromungsleitung und die Sensorleitung die Form eines Stanzgitters aufweisen und über ein außen liegendes, abtrennbares Brückenteil miteinander verbunden sind, wobei die zur Sensorplatine bzw. dem Stator führenden Bereiche in dem äußeren Ringteil fixiert bzw. eingebettet sind.

6. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem äußeren Ringteil und dem inneren Ringteil des Spritzlingteiles wenigstens ein Kanal besteht, in dem die Enden der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung zur Kontaktierung mit der Statorspule bzw. der Sensorplatine vor dem Einbringen einer Vergussmasse zugänglich sind.

7. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil am Umfang des äußeren Ringteiles angespritzt ist, wobei Bereiche der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung in dem Körper des Steckerteiles eingebettet sind.

8. Motoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Körper des Steckerteiles radial gesehen innenseitig ringförmige Dichtungen zum dichten Ansetzen des Motorgehäuses an der dem Festlager abgewandten Seit und/oder zum dichten Ansetzen eines Deckelteiles an der dem Festlager zugewandten Seite angeordnet, vorzugsweise angespritzt, sind.

9. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem Lageraufnahmeteil des inneren Ringteiles angeordnete Festlager oder das sich direkt an einer Anlagefläche des inneren Ringteiles abstützende Festlager durch ein sich am inneren Ringteil abstützendes Fixierungsteil fixiert ist.

10. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Steckerteil zugewandte Seite des Stators in eine Aufnahmeöffnung des Körpers des Steckerteiles eingreift.

11. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Ringteil, die darin angeordneten Bereiche der Strangbestromungsleitung und der Sensorleitung sowie gegebenenfalls des Fixierungsteiles und des Stators durch eine Vergussmasse zu einer Einheit vergossen und aneinander fixiert sind.

12. Motoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse auch die Außenseite und die dem Steckerteil abgewandte Seite des Stators umschließt und fixiert.

13. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit seiner Welle und einem darauf an der dem Steckerteil abgewandten Seite angeordneten Loslager in den Stator eingesetzt ist, wobei der das Festlager durchsetzende Bereich der Welle außenseitig an dem Festlager vorzugsweise durch Anstemmen befestigt ist.

14. Motoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse auf den Stator und das Loslager axial aufgeschoben und an den Körper des Steckerteiles angesetzt und an diesem fixiert ist.

15. Motoranordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil an der dem Festlager zugewandten Seite angeordnet und über ein Befestigungsteil mit der dem Festlager zugewandten Seite des Motorgehäuses verbunden ist.