-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft die mechanische Ausführung eines Systems, das die Energie, die für Messungen wie Drehzahl, Temperatur, Drehmoment, Vibration usw. an der Kardanwelle erforderlich ist, durch induktive drahtlose Kraftübertragung überträgt.
-
STAND DER TECHNIK
-
Kardanwellen sind Übertragungselemente, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen, indem sie die im Motor erzeugte Drehbewegung und Kraft vom Motor oder Getriebe auf das Differential des Fahrzeugs übertragen.
-
Die drahtlose Kraftübertragung dient der Stromversorgung des Schaltkreises, der zur Messung von Parametern wie Temperatur, Drehmoment und Drehzahl auf der Kardanwelle verwendet wird.
-
Unter den drahtlosen Übertragungsverfahren wird die induktive drahtlose Kraftübertragungsverfahren genutzt, bei der die Kraft berührungslos von einer Spule auf eine andere übertragen wird, indem das Magnetfeld zwischen einem Spulenpaar, d.h. Primär- und Sekundärspule, genutzt wird.
-
Die Primärspule muss an einer festen Stelle auf oder neben der Kardanwelle positioniert werden. Der Grund dafür ist, dass die Primärspule ständig von einer festen Quelle mit Strom versorgt wird. Die Sekundärspule wird auf der Kardanwelle positioniert und an den zu messenden Stromkreis verbunden.
-
Im Kraftfahrzeugbereich gibt es nur begrenzte Anwendungen für die Adaption von elektronischen Schaltungen zur Messung und Datenerfassung, die auf dem Kardanwellenrohr integriert sind, die gewünschten Aufgaben dauerhaft erfüllen und keine Änderung der Gestaltung der Kardanwelle erfordern.
-
Die Anmeldung Nr.
2020/21509 zeigt eine in das Kardanwellenrohr integrierte Sekundärspuleneinheit und eine am Chassis des Fahrzeugs befestigte Primärspule. Während der Drehung der Kardanwelle ändert sich die Position der Sekundärspulen und damit die der Primärspule gegenüberliegende Fläche. Insbesondere an den Knotenpunkten des Vierfach- oder Mehrfachspulensatzes auf der Sekundärseite sinkt die Kraftübertragung auf Null und die Verbindung mit dem Stromkreis wird unterbrochen.
-
Das Patent Nr.
2017/08500 umfasst eine Ausführung zur drahtlosen Kraftübertragung und eine in die Kardanwelle integrierte Messschaltung. Bei diesem System kann die drahtlose Kraftübertragung jedoch nur über sehr kurze Abstände (1-2 mm) realisiert werden, und für die Installation des Systems ist ein Teil der Kardanwelleneinheit, der sogenannte Hänger, erforderlich. Durch die Integration der Primärspule auf dem Teil der Aufhängung wird die Kraftübertragung über kurze Abstände realisiert.
-
In der vorliegenden Ausführungsform kann die drahtlose Kraftübertragung auch auf Kardanwellen realisiert werden, die nicht über ein Einheitsteil, den sogenannten Hänger, verfügen. Die Kraftübertragung kann über größere Abstände (5-10 cm) realisiert werden.
-
Darüber hinaus gibt es zwar ähnliche Produkte wie das erfindungsgemäße Produkt, aber bei allen muss die Kardanwelle speziell für die Integration dieser elektronischen Geräte ausgelegt sein. Andere Anwendungen sind Produkte für Versuchs- und Testzwecke, die nach dem Test/Versuch von der Kardanwelle demontiert werden und nicht für den Betrieb unter Feldbedingungen geeignet sind.
-
Ein weiterer Nachteil aller bestehenden Produkte sind ihre hohen Kosten. Die vorliegende Erfindung kann ohne Schäden zu verursachen realisiert werden und kann während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs funktionieren.
-
Infolgedessen haben alle oben genannten Probleme eine Neuentwicklung in dem betreffenden Gebiet erforderlich gemacht.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben genannten Probleme zu beseitigen und eine technische Neuentwicklung auf dem betreffenden Gebiet vorzunehmen.
-
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ausführung bereitzustellen, die an das Kardanwellenrohr angepasst werden kann, die Messungen wie Temperatur, Geschwindigkeit, Drehmoment, Vibration usw. am Fahrzeug vornehmen kann, die elektronische Schaltungen und Messgeräte enthält und die den von diesem Messsystem benötigten Strom drahtlos übertragen kann.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Kraftunterbrechungen während der Drehung der Kardanwelle zu beseitigen und Kraftverluste zu vermeiden.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine kontinuierliche Kraftübertragung zu gewährleisten und dafür zu sorgen, dass sie dauerhaft auf der Kardanwelle verbleibt, ohne demontiert zu werden, und dass sie für den Einsatz im Feld geeignet ist.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Anordnung der Spulen ohne Verformung der Kardanwelle zu ermöglichen.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine lange Lebensdauer zu erreichen, ohne die Ausgestaltung der Kardanwelle zu verändern, ohne dass diese durch die Einsatzbedingungen und Umweltbedingungen beeinträchtigt wird.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft zur Lösung aller vorgenannten und aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervorgehenden Aufgaben eine mechanische Ausführung an einer Kardanwelle, die eine drahtlose Kraftübertragung ermöglicht und den Wirkungsgrad der Kraftübertragung verbessert.
-
Bei der Erfindung handelt es sich um einen Träger zur Übertragung der für das System erforderlichen Energie, der es ermöglicht, Messungen wie Geschwindigkeit, Temperatur, Drehmoment, Vibration usw. durchzuführen, indem er mit einer Montagevorrichtung in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche der Kardanwelle des Trägers an das Chassis angeschlossen wird, vorausgesetzt, dass mindestens ein Primärspulenblech verwendet wird, als induktive drahtlose Kraft durch Spulen, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen berührungslos abnehmbaren Träger auf der Kardanwelle mit mindestens einem Primärspulenblech, mindestens einen Befestigungsarm, der den Träger mit dem Chassis verbindet, um sicherzustellen, dass der genannte Träger in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche der Kardanwelle befestigt ist (damit er die Kardanwelle nicht berührt), charakteristischer Unterkörper zur Positionierung der Spulengehäuse, um eine drahtlose induktive Kraftübertragung zwischen der Primärspule auf der Oberfläche des genannten Trägers und der Sekundärspule auf der Oberfläche der Kardanwelle zu gewährleisten, einen Winkelkanal, der im Unterkörper des genannten Trägers angeordnet ist und die Drehung des zweiten Primärspulenblechs in der x-Achse ermöglicht, einen Linearkanal, der im Unterkörper des genannten Trägers angeordnet ist und die Drehung des ersten Primärspulenblechs in der y-Achse ermöglicht, einen Axialkanal, der im Unterkörper des genannten Trägers angeordnet ist und die Drehung des ersten Primärspulenblechs in der z-Achse ermöglicht.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Träger mindestens ein Primärspulengehäuse und mindestens ein Sekundärspulengehäuse zur induktiven drahtlosen Kraftübertragung auf der Kardanwelle.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Träger eine Befestigungsschraube und eine Befestigungsplatte auf dem genannten Träger, die die Positionierung des Befestigungsarms ermöglicht, der in dem Träger enthalten ist, um zu ermöglichen, dass das Primärspulengehäuse auf der Oberfläche des Oberkörpers auf der Kardanwelle zum Sekundärspulengehäuse positioniert wird.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Oberfläche des Trägers einen Axialkanal für die Bewegung des Oberkörpers und des Primärspulengehäuses auf.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Unterkörper des Trägers mindestens ein erstes Primärspulenblech und mindestens ein zweites Primärspulenblech auf.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Systems zur drahtlosen Kraftübertragung durch induktive Verfahren auf die Kardanwelle.
- 1 A zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführung in 1 und den demontierten Zustand der Kardanwelle auf dem Fahrzeugchassis.
- 2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Systems zur drahtlosen Kraftübertragung.
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Unterseite des erfindungsgemäßen Systems der drahtlosen Kraftübertragung.
- 4 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf das erfindungsgemäße System zur drahtlosen Kraftübertragung, das unabhängig von den Befestigungsarmen demontiert wurde.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Chassis
- 20
- Kardanwelle
- S1
- Primärspulengehäuse
- S2
- Sekundärspulengehäuse
- 30
- Träger
- 301
- Befestigungsplatte
- 302
- Befestigungsschraube
- 303
- Befestigungsarme
- 40
- Unterkörper
- 401
- Erstes Primärspulenblech
- 402
- Zweites Primärspulenblech
- 403
- Winkelkanal
- 404
- Linearkanal
- 50
- Oberkörper
- 51
- Axialkanal
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
In dieser detaillierten Beschreibung wird die erfindungsgemäße induktive drahtlose Kraftübertragung auf Kardanwellen (20) nur anhand von nicht einschränkenden Beispielen beschrieben, um ein besseres Verständnis des Gegenstandes zu ermöglichen.
-
Die Erfindung ermöglicht eine ununterbrochene Messung von Temperatur-, Drehmoment-, Drehzahl- usw. Werten zum Zweck der induktiven, drahtlosen Kraftübertragung an der betreffenden Kardanwelle (20) und gewährleistet deren Einsatz während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs.
-
Bei der Erfindung handelt es sich um einen Träger (30) zur Übertragung der für das System erforderlichen Energie, der es ermöglicht, Messungen wie Geschwindigkeit, Temperatur, Drehmoment, Vibration usw. durchzuführen, indem er mit einer Montagevorrichtung in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche der Kardanwelle (20) des Trägers (30) an das Chassis (10) angeschlossen wird, vorausgesetzt, dass mindestens ein Primärspulenblech verwendet wird, als induktive drahtlose Kraft durch Spulen, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: einen berührungslos abnehmbaren Träger (30) auf der Kardanwelle (20) mit mindestens einem Primärspulenblech, mindestens einen Befestigungsarm (303), der den Träger (30) mit dem Chassis (10) verbindet, um sicherzustellen, dass der genannte Träger (30) in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche der Kardanwelle (20) befestigt ist, charakteristischer Unterkörper (40) zur Positionierung der Spulengehäuse, um eine drahtlose induktive Kraftübertragung zwischen der Primärspule auf der Oberfläche des genannten Trägers (30) und der Sekundärspule auf der Oberfläche der Kardanwelle (20) zu gewährleisten, einen Winkelkanal (403), der im Unterkörper (40) des genannten Trägers (30) angeordnet ist und die Drehung des zweiten Primärspulenblechs (402) in der x-Achse ermöglicht, einen Linearkanal (404), der im Unterkörper (40) des genannten Trägers (30) angeordnet ist und die Drehung des ersten Primärspulenblechs (401) in der y-Achse ermöglicht, einen Axialkanal (51), der im Unterkörper (40) des genannten Trägers (30) angeordnet ist und die Drehung des ersten Primärspulenblechs (401) in der z-Achse ermöglicht.
-
1 zeigt die Position des Sekundärspulengehäuses (S2) und des Primärspulengehäuses (S1) auf der Kardanwelle (20), ohne dass der am Chassis (10) befestigte Träger (30) die Kardanwelle (20) berührt.
-
Verschiedene Teile des Chassis (10) des Fahrzeugs befinden sich um die Kardanwelle (20). Das in den Figuren gezeigte Chassis (10) kann je nach Fahrzeugtyp und -modell in anderen Formen als den gezeigten Erweiterungen vorgesehen werden. Das Chassis (10) wird mit Befestigungsarmen (303) montiert, ohne dass die Stelle, an der es befestigt ist, zerstört wird.
-
In 1 A ist das Sekundärspulengehäuse (S2) auf der Kardanwelle (20) betriebsfähig und ermöglicht die Erfassung der gewünschten Daten an der Kardanwelle (20). Obwohl sich die Position der Kardanwelle (20) während der Bewegung ändert, sind das erste Primärspulenblech (401) und das zweite Primärspulenblech (402) gemäß der Position ausgelegt, in der die Kraftübertragungseffizienz gegenüber dem Primärspulengehäuse (S1) dank der Positionierungslösung am höchsten ist, wodurch das Kraftübertragungsproblem vermieden wird und sie unter Feldbedingungen arbeiten können.
-
Die Kraft wird durch das System an die Spule im Primärspulengehäuse (S1) und von dort an die Spule im Sekundärspulengehäuse (S2) übertragen. Darüber hinaus führt die elektronische Schaltung auf der Kardanwelle (20) mit dieser Kraft die gewünschten Messungen durch. Die Kraft, die der Spule im Primärspulengehäuse (S1) zugeführt wird, wird drahtlos an die Sekundärspulen im Sekundärspulengehäuse (S2) durch induktive Verfahren übertragen.
-
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Trägers (30), der teilweise vom Chassis (10) demontiert ist. Der Träger (30) ist mit Hilfe der Befestigungsplatte (301), die mit den Befestigungsarmen (303) verbunden ist, und den Befestigungsschrauben (302) am Chassis (10) montiert. Die Bewegungskanäle (Winkelkanal (403), Linearkanal (404)) im Unterkörper (40) dienen zur Positionierung der Primärspule, um die Übertragungseffizienz zwischen den Primärspulen und den gegenüberliegenden Sekundärspulen zu maximieren, und werden nach der Montage befestigt. Darüber hinaus verhindern die genannten Kanäle Unterbrechungen der Kraftübertragung durch die Positionierung der ersten und zweiten Primärspule zueinander.
-
3 zeigt die Ausgestaltung des ersten Primärspulenblechs (401) und des zweiten Primärspulenblechs (402) im Unterkörper (40) auf dem Träger (30). Das zweite Primärspulenblech (402) ist von allen Positionsänderungen des ersten Primärspulenblechs (401) gleichermaßen betroffen. Darüber hinaus kann das zweite Primärspulenblech (402) unabhängig eine Drehbewegung in der X-Achse ausführen. Es gibt eine mechanische Struktur, die es ermöglicht, die Primärspulenbleche relativ zueinander zu positionieren und nach Belieben fein abzustimmen. Aus diesem Grund werden die Kraftverluste erheblich reduziert.
-
4 zeigt eine von den Befestigungsarmen (303) abgetrennte Ansicht des Unterkörpers (40). Die Ausgestaltung des Trägers (30) ermöglicht es, die Primärspulen in der x-, y- und z-Achse zu bewegen. An der Stelle, an der die Befestigungsarme (303) auf das Primärspulengehäuse (S1) und den Unterkörper (40) treffen, befindet sich ein Axialkanal (51), der eine Drehung in der z-Achse ermöglicht. Es gibt einen Linearkanal (404), der sowohl eine Drehung in der z-Achse als auch eine Bewegung in der y-Achse zur Feineinstellung ermöglicht. Mit den drei Freiheitsgraden, über die das Primärspulengehäuse (S1) verfügt, wird die Positionierung der Primär- und Sekundärspulen relativ zueinander durch das erste Primärblech (401) und das zweite Primärblech (402) gewährleistet.
-
Mithilfe des Linearkanals (404) und des Axialkanals (51) auf der Oberfläche des ersten Primärspulenblechs (401), das mit dem Oberkörper (50) verbunden ist, der sich oberhalb der Oberfläche des Unterkörpers (40) befindet, wird das erste Primärsteuerblech (401) relativ zum Sekundärspulengehäuse (S2) positioniert.
-
Die Drehung erfolgt in der x-Achse, wobei der Winkelkanal (403) senkrecht zum Unterkörper (40) verläuft.
-
Der Schutzbereich der Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen dargelegt und kann nicht strikt auf das beschränkt werden, was in dieser detaillierten Beschreibung zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben ist. Denn es liegt auf der Hand, dass der Fachmann, ohne vom Hauptthema der Erfindung abzuweichen, im Lichte des Vorstehenden ähnliche Ausführungen erfinden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2020/21509 [0007]
- WO 2017/08500 [0008]
