DE29622668U1 - Drehwinkel-Meßvorrichtung - Google Patents

Drehwinkel-Meßvorrichtung

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Description

• ♦ *
WESTPHAL
PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
STG 113g
Max Stegmann GmbH Antriebstechnik-Elektronik Dürrheimer Straße 3 6 7816S Donaueschingen
Drehwinkel -Meßvorr ich tung
Die Erfindung betrifft eine an einen Motor anbaubare Drehwinkel-Meßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Drehwinkel-Meßvorrichtungen dieser Gattung dienen dazu, die Winkelstellung, den Drehwinkel, die Winkelgeschwindigkeit oder sonstige winkelabhängige Werte der Motorwelle zu bestimmen und für Zwecke der Anzeige, Steuerung, Regelung, Auswertung und dergleichen zur Verfugung zu stellen. Die Drehwinkel-Meßvorrichtung weist einen Rotor auf, der mit der Motorwelle kuppelbar ist, und einen Stator, welcher bezüglich des Gehäuses v>' des Motors festgehalten wird. Der Rotor weist eine Wxnkelmaßverkorperung auf, die mittels eines Meßwertaufnehmers des Stators abgetastet wird. Winkelmaßverkörperungen und zugeordnete Meßwertaufnehmer sind" in unterschiedlichsten Ausführungen Stand der Technik.
Bei einer aus der DE 44 4S 243 Cl bekannten Drehwinkel-Meßvorrichtung der eingangs genannten Gattung ist der Stator mit dem Motor über eine drehsteife, axial und radial flexible Membran gekuppelt. Die Membran ist auf der dem Motor zugewandten Seite des Stators angeordnet und ist mit einem inneren Bereich an der dem Motor zugewandten Seite des Stators festgelegt. Am äußeren Rand weist die. Membran einen Wulst auf, der
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zwischen dem Gehäuse des Motors und einem die Drehwinkel-Meßvorrichtung umschließenden Gehäuse festgelegt ist.
Die als Statorkupplung axial zwischen dem Motor und der Drehwinkel-Meßvorrichtung angeordnete Membran verlängert die axiale Anbau-Abmessung. Das Gehäuse der Drehwinkel-Meßvorrichtung muß an dem Gehäuse des Motors angebracht werden, wobei der äußere Wulst der Membran zwischen dem Motorgehäuse und dem Gehäuse der Drehwinkel-Meßvorrichtung festgelegt werden muß. Das Motorgehäuse muß daher zum Anbau der Drehwinkel-Meßvorrichtung geeignet ausgebildet sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an einen Motor anbaubare Drehwinkel-Meßvorrichtung zu schaffen, die möglichst einfach montierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Drehwinkel-Meßvorrichtung ist die die Statorkupplung bildende Membran von ihrem motorseitig an dem Stator festgelegten inneren Bereich zu der motorabgewandten Seite des Stators geführt, so daß sie den Stator an dessen äußerer Mantelfläche als Hülle umschließt. Der äußere Wulst der Membran befindet sich somit an der motorabgewandten Seite des Stators. Das motorfeste Gehäuse der Drehwinkel-Meßvorrichtung ist an der motorabgewandten Stirnfläche durch einen Deckel verschlossen. Der äußere Wulst der Membran wird zwischen dem Gehäuse und dem Deckel festgelegt, wozu der Deckel in das Gehäuse eingepreßt wird und dabei den Wulst radial klemmt.
Die Montage der Drehwinkel-Meßvorrichtung beim Anbau an den Motor ist äußerst einfach. Die Drehwinkel-Meßvorrichtung wird
durch die motorabgewandte Stirnfläche in das Gehäuse eingeschoben und anschließend wird der Deckel eingepreßt, um den Wulst der Membran zu klemmen und damit den Stator mit dem motorfesten Gehäuse zu kuppeln. Diese Montage kommt ohne zusätzliche Montagehilfsmittel, wie Schraubverbindungen oder dergleichen aus, die den Herstellungs- und Montageaufwand erhöhen würden.
Besonders einfach wird die Montage, wenn auch die Kupplung des Rotors der Drehwinkel-Meßvorrichtung mit der Motorwelle im Preßsitz erfolgt. Hierzu ist vorzugsweise die Rotorwelle als Spreizwelle ausgebildet, die beim Einsetzen der Drehwinkel-Meßvorrichtung axial in eine Endbohrung der Motorwelle gedruckt wird und sich in dieser Endbohrung radial festklemmt. Auch die Kupplung des Rotors mit der Motorwelle erfolgt in dieser Ausführung ohne zusätzliche Hilfsmittel zwangsläufig beim Einsetzen der Drehwinkel-Meßvorrichtung.
Die Befestigung des Gehäuses der Drehwinkel-Meßvorrichtung an dem Gehäuse des Motors ist von der Ankupplung des Rotors und des Stators unabhängig. Es ist dadurch eine Anpassung der Drehwinkel-Meßvorrichtung an das Gehäuse des Motors ohne Einschränkungen möglich. In einer bevorzugten Ausführung weist das Motorgehäuse eine Aufnahme für die Drehwinkel-Meßvorrichtung auf, so daß das Motorgehäuse selbst den Stator umschließt und an der motorabgewandten Stirnfläche eine durch den Deckel verschließbare Öffnung zum Einsetzen der Drehwinkel-Meßvorrichtung aufweist.
Da die die Statorkupplung bildende Membran an der motorseitigen Stirnfläche des Stators nur mit ihrem inneren Bereich festgelegt ist, während die Klemmung des äußeren Wulstes an der motorabgewandten Seite erfolgt, kann die Drehwinkel-Meßvorrichtung äußerst platzsparend angebaut werden. Die gesamte axiale Anbaulänge ist kaum langer als die axiale Länge des Stators.
Das motorfeste Gehäuse umschließt die Drehwinkel-Meßvorrichtung vollständig und wird an der motorabgewandten Stirnseite durch den Deckel abgeschlossen. Der zwischen dem Deckel und dem Gehäuse geklemmte Wulst der Membran sorgt dabei für einen luftdichten Abschluß. Die Drehwinkel-Meßvorrichtung ist auf diese Weise luft- und staubdicht gekapselt, so daß auch ein Einsatz unter schwierigen Umgebungsbedingungen problemlos ist.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 den Einbau der Drehwinkel-Meßvorrichtung in teilweise axial geschnittener Seitenansicht,
Figur 2 die Drehwinkel-Meßvorrichtung in teilweise axial geschnittener Seitenansicht und
Figur 3 eine Ansicht der motorseitigen Stirnfläche der Drehwinkel-Meßvorrichtung.
Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Drehwinkel-Meßvorrichtung ist an einen Elektromotor angebaut, von welchem in der Zeichnung nur die Motorwelle 10 dargestellt ist. Koaxial zu der Motorwelle 10 und in Axialrichtung diese überragend ist ein zylindrisches Gehäuse 12 vorgesehen, welches fest mit dem Gehäuse des Motors verbunden ist oder vorzugsweise eine einstückige Verlängerung des Gehäuses des Motors bildet. In der der Motorwelle 10 entgegengesetzten, d. h. motorabgewandten Stirnfläche des Gehäuses 12 ist eine konzentrische kreisförmige Öffnung 14 vorgesehen, die nahezu die gesamte Stirnfläche einnimmt. Die Öffnung 14 ist durch einen kreisscheibenförmigen Deckel 16 verschließbar.
In das Gehäuse 12 ist eine Drehwinkel-Meßvorrichtung 18 einsetzbar, die einen Stator 20 aufweist, in welchem koaxial drehbar ein Rotor gelagert ist. Die Rotorwelle 22 ist aus der
motorseitigen Stirnfläche des Stators 20 herausgeführt. Zur Kupplung der Rotorwelle 22 mit der Motorwelle 10 ist der aus dem Stator 20 herausragende Wellenstummel der Rotorwelle 22 als Spreizwelle ausgebildet. Hierzu ist die Rotorwelle 22 zumindest in dem aus dem Stator 20 herausragenden Endbereich als Hohlwelle ausgebildet, die über den Umfang verteilte axiale Schlitze 24 aufweist. Die zwischen den Schlitzen 24 stehen bleibenden Stege 26 sind leicht ballig nach außen verformt. Die Motorwelle 10 weist eine axiale Endbohrung 28 auf, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Rotorwelle 22 entspricht. Wird die Rotorwelle 22 axial in die Endbohrung 28 der Motorwelle 10 eingesteckt, so legen sich die ballig nach außen verformten Stege 26 unter radialem Druck an der Innenwand der Endbohrung 28 an, wodurch die Motorwelle 10 und die Rotorwelle 22 kraftschlüssig miteinander gekuppelt sind.
Ist die Drehwinkel-Meßvorrichtung 18 in das Gehäuse 12 eingesetzt, so wird der Stator 20 mittels einer Statorkupplung mit dem Gehäuse 12 gekuppelt. Die Statorkupplung hält den Stator 2 0 drehfest in dem Gehäuse 12, läßt jedoch geringe axiale und radiale Bewegungen des Stators 20 gegenüber dem Gehäuse 12 zu. Hierzu besteht die Statorkupplung aus einer Membran 3 0 aus einem gummielastischen Werkstoff.
Die Membran 3 0 liegt mit einem radial inneren Bereich 32 an der motorseitigen Stirnfläche des Stators 20 an. Dabei bedeckt dieser Bereich 32 die gesamte Stirnfläche des Stators 20 bis auf eine mittige Öffnung 34, durch welche die Rotorwelle 22 hindurchtritt. Der innere Bereich 32 der Membran 30 weist einen axial vorspringenden Absatz 3 6 mit drei über den Umfang verteilten radialen Auswölbungen 38 auf. In diese radialen Auswölbungen 3 8 greifen korrespondierende Nasen des Stators 20 ein, so daß die Membran 30 mit ihrem inneren Bereich 32 formschlüssig drehfest an der motorseitigen Stirnfläche des Stators 20 festgelegt ist. Zusätzliche Befestigungsmittel sind nicht erforderlich.
An den an der Stirnfläche des Stators 20 anliegenden inneren Bereich 3 2 der Membran 3 0 schließt sich eine zylindrische Mantelfläche 40 der Membran 30 an, die den Stator 20 an dessen äußerer Mantelfläche umschließt. Die Mantelfläche 40 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Stators 20 bis an dessen motorabgewandte Endseite. Am endseitigen Rand der Membran 3 0 erweitert sich die Mantelfläche 40 radial in einem kurzen Absatz 42. Der Absatz 42 endet in einem Wulst 44, der einen rundschnurringförmigen äußeren Abschluß der Membran 30 bildet. Der Wulst 44 weist aufgrund des radial erweiterten Absatzes 42 einen etwas größeren Durchmesser auf als der Außendurchmessers des Stators 20 und liegt axial etwas vor der motorabgewandten Stirnfläche des Stators 20, wie aus Figur 2 deutlich wird.
In der Mantelfläche 40 der Membran 3 0 ist ein Durchbruch 46 vorgesehen für einen Steckverbinder-Anschluß 48 der Drehwinkel-Meßvorrichtung 18.
Die Öffnung 14 in der motorabgewandten Stirnseite des Gehäuses 12 weist an ihrem Innenumfang eine umlaufende eingestochene Nut 50 auf. Der Deckel 16 hat einen Außendurchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der Öffnung 14. An seiner dem Gehäuse 12 zugewandten Stirnfläche weist der Deckel 16 einen konzentrischen axial vorspringenden Ansatz 52 auf, dessen Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser der Öffnung 14 übereinstimmt. In der Außenwand des Ansatzes 52 ist eine umlaufende Hohlkehle 54 ausgeformt, die an dem freien Ende des Ansatzes 52 in einen Einlaufkegel 56 übergeht. Der Außendurchmesser des Ansatzes 52 und der Innendurchmesser der Öffnung 14 stimmen mit dem Durchmesser des Wulstes 44 der Membran 3 0 überein.
Bei der Montage wird die Drehwinkel-Meßvorrichtung 18 durch die Öffnung 14 axial in das Gehäuse 12 eingesetzt. Dabei gelangt die Rotorwelle 22 in die Endbohrung 28 der Motorwelle 10 und wird axial in diese eingedrückt, so daß die Motorwelle 10 mit der Rotorwelle 22 gekuppelt ist. Ist die Rotorwelle 22
vollständig in die Endbohrung 28 der Motorwelle 10 eingedrückt, so befindet sich die Drehwinkel-Meßvorrichtung 18 vollständig in dem Gehäuse 12. Der Wulst 44 der Membran 30 liegt in der Nut 50 der Öffnung 14. Dann wird der Deckel 16 in die Öffnung 14 eingedrückt. Der Ansatz 52 des Deckels kann aufgrund des konisch verengten Einlaufkegels 56 durch den Wulst 44 hindurchtreten und gelangt in den Raum zwischen dem Stator 20 und dem erweiterten Absatz 42 der Mantelfläche 40 der Membran 30. Wenn der Deckel 16 vollständig in die Öffnung 14 eingedrückt ist, liegt der Wulst 44 in der Hohlkehle 54 des Ansatzes 42. Der Wulst 44 wird auf diese Weise in der Nut 50 der Öffnung 14 und der Hohlkehle 54 des Ansatzes 52 des Deckels 16 gehalten und radial geklemmt. Dadurch ist zum einen die Membran 3 0 an ihrem durch den Wulst 44 gebildeten äußeren Rand an dem motorfesten Gehäuse 12 festgelegt und zum zweiten ist das Gehäuse 12 mittels des Deckels 16 durch den Wulst 44 luft- und staubdicht verschlossen.
Die Montage der Membran 3 0 auf dem Stator 20 der Drehwinkel.-Meßvorrichtung 18, die Kupplung der Rotorwelle 22 mit der Motorwelle 10, die Kupplung des Stators 20 über die Membran 30 mit dem Gehäuse 12 und das abdichtende Verschließen des Gehäuses 12 erfolgen ohne irgendwelche Kleb-, Schraub- oder sonstige Verbindungshilfsmittel.
Bezugszeichenliste
10 Motorwelle
12 Gehäuse
14 Öffnung
16 Deckel
18 Drehwinkel-Meßvorrichtung
20 Stator
22 Rotorwelle
24 Schlitze
2 6 Stege
2 8 Endbohrung
3 0 Membran
32 innerer Bereich (von 30)
34 Öffnung (für 22)
36 Absatz
3 8 radiale Auswölbungen
40 Mantelfläche (von 30)
42 erweiterter Absatz (von
44 Wulst
46 Durchbruch (von 40)
48 Steckverbinder
50 Nut
52 Ansatz (von 16)
54 Hohlkehle
56 Einlaufkegel

Claims (8)

STG 113 g SCHDTZANSPROCHE
1. An einen Motor anbaubare Drehwinkel-MeSvorrichtung, mit einem mit der Motorwelle kuppelbaren Rotor, mit einem Stator &M und mit einer Statorkupplung in Form einer drehsteifen, axial und/oder radial flexiblen Membran, die mit einem äußeren Wulst an einem den Stator umschließenden motorfesten Gehäuse und mit einem inneren Bereich motorseitig an dem Stator festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Membran (30) von ihrem motorseitigen Bereich (32) die äußere Mantelfläche des Stators (20) umschließend zu dem an der motorabgewandten Seite des Stators (20) angeordneten Wulst (44) erstreckt, daß das motorfeste Gehäuse (12) an seiner motorabgewandten Stirnfläche durch einen Deckel (16) verschlossen ist und daß der äußere Wulst (44) zwischen dem Gehäuse (12) und dem in dieses eingepreßten Deckel (16) geklemmt ist.
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2. Drehwinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (22) mit der Motorwelle (10) kraftschlüssig kuppelbar ist.
3. Drehwinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (22) als Spreizwelle ausgebildet ist, die kraftschlüssig in eine Endbohrung (28) der Motorwelle (10) einsteckbar ist.
» 9
4. Drehwinkel-Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (30) mit ihrem inneren Bereich (32) in Drehrichtung formschlüssig an dem Stator (20) festgelegt ist.
5. ,Drehwinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stator (20) mit an seiner motorseitigen Stirnfläche angeordneten Nasen formschlüssig in Auswölbungen (38) der Membran (3 0) eingreift.
6. Drehwinkel-Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (16) mit einem Ansatz (52) axial in eine Öffnung (14) der motorabgewandten Stirnfläche des Gehäuses (12) eingreift und daß der Wulst (44) der Membran (3 0) zwischen dem Rand der Öffnung (14) und dem Ansatz (52) des Deckels (16) radial geklemmt ist.
7. Drehwinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (44) einerseits in einer Nut (50) im Innenumfang der Öffnung (14) und andererseits in einer Hohlkehle (54) im Außenumfang des Ansatzes (52) aufgenommen ist.
8. Drehwinkel-Meßvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (52) des Deckels (16) zwischen die äußere Mantelfläche des Stators (20) und einen radial erweiterten Absatz (42) der Mantelfläche (40) der Membran (3 0) eingreift.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2748323A1 (fr) * 1996-05-02 1997-11-07 Stegmann Max Antriebstech Dispositif de mesure d'un angle de rotation
DE19924735A1 (de) * 1999-05-31 2001-03-15 Sew Eurodrive Gmbh & Co Baureihe von Elektromotoren mit Drehzahlrückführung und Elektromotor mit Drehzahlrückführung
DE102008042722B4 (de) * 2007-10-12 2015-05-28 Ifm Electronic Gmbh Sensorgehäuse

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Date Code Title Description
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