JP7488907B2 - 自動車のブレーキ装置のための駆動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングを有する電機であって、ハウジングに回転可能に支承されたロータを有する電機と、ロータに割り当てられた少なくとも１つのセンサ素子を含むプリント基板を有するロータ位置センサデバイス（Ｒｏｔｏｒｌａｇｅｓｅｎｓｏｒｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）と、を備え、プリント基板が円環ディスク形状に形成され、かつロータの回転軸に対して同軸に配置されている、自動車のブレーキ装置のための駆動デバイス（Ａｎｔｒｉｅｂｓｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）に関する。

電気的に整流される電機を正確に制御するには、駆動装置巻線の１つまたは複数の位相を現在ロータ角度位置に依存して制御するために、電機のロータのロータ角度位置をいつでも確認できるようにすることが必要である。したがって、ロータ角度位置を検出するために用いられるセンサ素子の正しい位置での寿命期間中固定の取り付けが必要である。例えばレゾルバに利用されるような誘導型センサ素子を使用する場合、金属導電性（ｍｅｔａｌｌｉｓｃｈ ｌｅｉｔｅｎｄ）の取付要素は、センサ素子の機能と角度精度にマイナスの影響を引き起こす可能性があるため、これを使用するのは不利である。さらに、電機の動作時、電機の周辺に部分的に過度に高い温度変動が生じて材料に影響を及ぼし、センサの個々の部品が異なった熱膨張係数を有する材料から製作されている場合には、ロータ角度位置センサを変形させる可能性がある。

請求項１の特徴を有する本発明による駆動デバイスには、電機へのロータ位置角度センサの特に簡単な組付けが安価で有利な仕方で提供され、さらに異なった膨張係数の補償をも簡単な仕方で可能にするという利点がある。本発明によれば、駆動デバイスのプリント基板は、特にプラスチックを有する少なくとも１つの係止接続によって電機に取り付けられている。係止接続によって、駆動デバイスもしくは電機へのプリント基板の、必要な場合には解除可能（ｌｏｅｓｂａｒ）でもある特に簡単な組付けが可能である。特に、係止接続は非破壊で解除可能な係止接続として形成されている。あるいは、係止接続は破壊することでしか解除できず、意図しない解除の特に高い防止性が保証されている係止接続として形成されている。この係止接続によって、熱膨張係数の違いにもとづいて温度が変動した場合に生じる長さの変化が電機に機械的応力をもたらさないことを保証する、殊に運動遊び（Ｂｅｗｅｇｕｎｇｓｓｐｉｅｌ）がプリント基板と電機との間に提供される。

殊に、そのためにプリント基板が円環形状の支持要素に事前に組み付けられ、支持要素は電機と一緒に係止接続を形成する。事前の組付けによって、支持要素へのプリント基板の簡単かつ確実な取付けと、係止接続によって、電機におけるプリント基板を含む支持要素の簡単な組付けとが可能になる。事前に組み付ける場合、プリント基板は、例えば支持要素にねじ止め、接着、または締付けされ、このことが特に電機の外側で行われ、それによって組付けがさらに簡易化される。

殊に、支持要素は、軸方向に突出する弾性変形可能な少なくとも１つの係止突起を有し、組付状態で、係止突起が電機の保持区分に後方から係合する。組み付ける場合、係止突起が、係止突起の弾性変形下で保持区分の開口に挿通され、それにより係止突起は開口を貫通した後に、その自己弾性にもとづいて元の形状に戻り、それによって電機の保持区分に後方から係合し、それにより支持要素が電機に形状結合的に取り付けられる。

殊に、電機は、電機のロータをハウジングに回転可能に支承する、かつ保持区分を形成するエンドプレートを有する。電機のシャフト、特に電機のロータシャフトのための回転軸受の配置を提供するために、１つまたは複数のエンドプレートを用いることが知られている。エンドプレートは、電機のハウジングに取り付けられ、例えば緊締されるか、またはねじ止めされ、それによってハウジングに、ロータの回転軸に対して特に垂直に方向合わせされた壁を作る。エンドプレートには、特に開口が形成され、開口にロータシャフトが挿通され、開口に、通常、転動体軸受（Ｗａｌｚｋｏｅｒｐｅｒｌａｇｅｒ）が保持され、その内輪がロータシャフトと回転不可能に、かつその外輪がハウジング固定でエンドプレートに保持されている。この場合、保持区分は、好ましくはそのようなエンドプレートに一体化して形成され、それにより支持要素とエンドプレートとの間で係止接続が作用する。それによって、ロータ位置センサデバイスを電機に近いところでエンドプレートに直接、有利に配置することが可能になる。

本発明の好ましい一発展形態では、支持要素は、支持要素の周囲に均等に配分して配置されている３つの係止突起を有し、エンドプレートが、係止突起と協働する３つの保持区分を有する。特に、それぞれの保持区分がそれぞれの係止突起に対して１つの凹部または空所を有し、これに係止突起を、それぞれの保持区分に後方から係合するように弾性変形下で挿入することができる。支持要素は、支持要素の周囲に均等に配分して配置された３つの係止突起のみを有することが好ましい。任意的に、支持要素は３つよりも多い係止突起を有する。

殊に、係止突起は、それぞれの保持区分、特にそれぞれの保持区分の空所にそれぞれ、ロータの回転軸に対して径方向に移動可能に支承されている。それによって係止突起は、ロータシャフトに対して同軸に配置されているエンドプレートにおいて径方向に移動可能である。この移動によって、温度が変動した場合の温度に起因する長さの差が、支持要素とエンドプレートに機械的応力が加えられる（ｖｅｒｓｐａｎｎｅｎ）か、または過度に加えられる（ｕｅｂｅｒｓｐａｎｎｅｎ）ことにつながらないことが可能である。むしろ、例えば支持要素の材料が支持要素の熱膨張係数にもとづいてエンドプレートよりも大きさが増す場合に、それぞれの係止突起が径方向外方に逃れることができる。径方向に変位が行われることによって、ロータ位置センサデバイスが引き続きエンドプレートの中心に、または中心合わせされた状態で配置されたままであることが保証されている。その場合、係止突起と保持区分とは、エンドプレートもしくは支持要素に均等に分配して配置され、それにより、これらはそれぞれ互いに１２０°の角度に方向合わせされている。したがって、支持要素は、直径の拡大または変化をこうむり得るが、それによって周方向視で移動または回動しない。それによってロータ位置センサデバイスは、電機のロータに対して常に最適に方向合わせされた状態である。

殊に、それぞれの保持区分は、そのために、それぞれ長穴形状に形成された空所を有し、空所は、その長手方向延在が径方向に延びる、もしくは径方向に方向合わせされている。それによって、上記の利点が得られる。係止突起は、長穴形状によって径方向に移動可能に案内されている。特に、径方向の案内によって、支持要素、したがってロータ位置センサデバイスの回動または傾動を確実に阻止することが保証される。

殊に、係止突起は、それぞれの空所に径方向に移動するための矩形または円形の横断面を有し、横断面は長辺と短辺とを有し、長辺は半径線に対して平行に方向合わせされている。したがって係止突起は、径方向の遊びを有するセンタリングデバイスとしての空所と協働する。それにより、支持要素の直径は変化し得るが、それによって電機に対するロータ位置センサの向きが変化することはない。

殊に、支持要素はプラスチックから製作されている。それによって、特に係止突起を支持要素と一体に形成することを可能にするとともに、それによって組付けをさらに簡易化する支持要素の安価な実現が可能になる。殊に、エンドプレートのそれぞれの保持区分、特にエンドプレートは、特に堅牢に形成することを保証するために、全体が金属から製作されている。

好ましい一発展形態では、さらに、それぞれの係止突起が、その径方向の長手方向延在にスリットを付けて形成され、それにより各係止突起が、保持区分に挿入した場合に弾性変形下で互いに向かって動き得る２つの係止突起区分を有することが企図されている。それによって、係止突起区分が支持し合い、それによって特に確実な係止接続が保証されている。特に、それによって各係止突起が自己支持して（ｓｅｌｂｓｔｔｒａｇｅｎｄ）それぞれ割り当てられた保持区分に保持されている。

自動車のブレーキ装置のための有利な駆動デバイスの簡略化した図である。 支持要素を有する駆動デバイスのエンドプレートの分解斜視図である。 エンドプレートと支持要素の詳細図である。 エンドプレートの模式的平面図である。

以下、図面をもとにして本発明を詳しく説明する。

図１は、自動車のブレーキ装置の、ここには詳しく示されない電力消費機器のための有利な駆動デバイス１の簡略化した図を示す。ブレーキ装置は、例えば自動車のパーキングブレーキであり、電力消費機器は、自動車の車輪のブレーキディスクと協働する、軸方向に変位可能なブレーキピストンである。

駆動デバイス１は、電力消費機器を動かすために、駆動シャフト３を含む電機２を有し、駆動シャフトにはロータ４が回転不可能に配置され、駆動シャフト３は、ここには示唆されているだけのハウジング５内で回転可能に、回転可能に支承されている。ロータ４には、ハウジング固定に配置されているステータ６が割り当てられている。ステータ６とロータ５は、駆動シャフト３から電力消費機器２へ伝達されるトルクを電機２が生成するための回転磁界を生成するために、ここには図示されないパワー電子機器によって電圧を印加可能な、特に多相の駆動巻線を有する。このために、駆動シャフト３が電力消費機器と、例えば常時結合されているか、または所望の期間の間、結合可能である。

動作中、誘導によってロータ４のロータ角度位置を持続的に監視するロータ位置センサデバイス７が電機２のロータ４に割り当てられている。このために、ロータ位置センサデバイス７は、この実施例では円環形状に形成されていて、駆動シャフト３に対して同軸にロータ４の端面側に割り当てられているプリント基板８を有する。プリント基板８は、ロータ４の方を向いたその表側９にロータ角度位置センサ１２を支持している。ロータ角度位置センサは、殊に１つまたは複数の送信器コイルおよび受信器コイルと、特にプリント基板８の表側９から離反した裏側１０に配置された、コイルを動作させる制御または計算ユニット、特に電子評価ユニット１１、例えばアナログＡＳＩＣを有する。しかし、この実施例では、評価ユニット１１は、同様にロータ４の方を向いたプリント基板８の表側９に、ロータ角度位置センサ１２のコイルの隣に配置されている。特にセンサコイルには変調信号が印加され、この変調信号がロータ４に誘導され、かつロータ４から受信器コイルに返送される。受信信号は、現在ロータ角度位置を検知するために評価ユニット１１によって復調および評価される。したがって、ロータ位置センサ８はレゾルバのように形成されている。

プリント基板８は、円環形状に形成された支持要素１３に取り付けられている。支持要素１３は、駆動シャフト３に対して同軸にロータ４の端面側に割り当てられ、エンドプレート１４に保持されている。エンドプレート１４は、ハウジング５のハウジング外套壁１５から径方向内方に、駆動シャフト３の方向に延在する。駆動シャフト３とエンドプレート１４との間には、少なくとも１つの回転軸受１６が、ここでは転動体軸受の形態で配置され、その内輪が駆動シャフト３に当接し、その外輪がエンドプレート１４に取り付けられている。これによって、駆動シャフト３が、有利にもハウジング５に回転可能に支承されている。

支持要素１３はエンドプレート１４に取り付けられている。このために図３～図４を参照しながら以下に詳しく説明される複数の係止接続１７が設けられている。

これについて、図２は、エンドプレート１４と支持要素１３を分解斜視図で示す。支持要素１３は、エンドプレート１４の方を向いたその端面３に、支持要素１３の周囲に均等に離間して配置された、軸方向に突出する係止突起１８を有する。エンドプレート１４は、係止突起１８に対応するようにエンドプレート１４に形成されている３つの保持区分２０を端面側１９に有している。各保持区分２０には、係止突起１８のうちのそれぞれ１つを収容するために用いられる空所２１が形成されている。

それについて、図３は、それぞれの係止接続１７の作用原理を簡略化した詳細図で示す。その場合、図３は、まだ接続されていない状態の係止接続１７のうちの１つの断面図を示す。この場合、支持要素１３の各係止突起１８は矩形の横断面を有し、その自由端側には側方に突出する２つの係止突出部２２を有する。それぞれの係止突起１８は、スリットを付けて形成され、それにより係止突出部２２の間に縦切込み（Ｌａｅｎｇｓｓｃｈｎｉｔｔ）２３が位置する。このスリット２３は、スリット２３によって生じる各係止突起区分が、図３の矢印２４で示されるように互いに向かって動き得るような幅に形成されている。その場合、係止突出部２２の互いの距離は、エンドプレート１４におけるそれぞれの空所２１の内のり幅よりも大きい。その場合、係止突起１８が関連する空所２１に押し込まれると、係止突出部２２を、エンドプレート１４の保持区分２０に当たるそれぞれの誘導斜面（Ａｎｌａｕｆｓｃｈｒａｅｇｅ）２５によって弾性変形下で互いに向かって動かすことができ、それにより係止突起１８は、係止突出部２２が空所２１を完全に貫通するまで空所２１に完全に入り込むことができ、その後ろで再び径方向外方に弾発し、それによってエンドプレート１４の保持区分２０において、それぞれの係止突起１８によって後方から形状結合的に係合される。別の実施例では、矩形の横断面を有する係止突起１８を形成することに代えて、図２に示されるように、係止突起が円形状の横断面、もしくは円形状の輪郭を有することが企図される。

図４は、エンドプレート１４、厳密には支持要素１３から離反した端面側の平面図を示す。その場合、空所２１がそれぞれ長穴形状、または矩形に形成され、それらの長手方向延在がエンドプレート１４の中心Ｚに対して、もしくは駆動シャフト３の回転軸に対して径方向に延在することが見て取れる。空所２１もエンドプレート１４の端面側の周囲に均等に配分して配置されているので、これらは係止突出部１８に対応するようにそれぞれ互いに１２０°の角度で配置されている。

図４に同様に良好に見て取れるように、この場合、係止突出部１８の矩形の横断面によって、および空所２１を長穴形状に形成することによって、係止突起１８は、関連する空所２１において、図４に両頭矢印２６で示されるように径方向に移動可能に支承されている。したがって、支持要素１８がエンドプレート１４に係止した状態でも径方向の遊びが存在し、この遊びによって、支持要素１３とエンドプレート１４の熱膨張係数が異なるにもかかわらず、エンドプレート１４における支持要素１３の向きが変わらない。特に、有利な係止装置によって、中心Ｚを中心とした回動が有利にも回避される。

上記の有利な係止ジオメトリを使用することによって、ロータ位置センサ８は、それが常時、電機２に対して安定した正確なポジションの位置を有し、かつ径方向に十分な公差補償が保証されるように所定ポジションに保持される。殊に、支持要素１３はプラスチックから、エンドプレート１４は金属から製作され、プラスチック支持要素１３によって、ロータ位置センサにおけるエンドプレート１４への導電接続が確実に阻止される。さらに、係止装置は、様々に異なる温度状況において、駆動デバイス１の全寿命期間にわたって常時固着を提供する。空所２１と係止突出部１８の有利な方向合わせによって、支持要素１３が、全温度範囲にわたって駆動シャフト３もしくはロータ３の回転中心に保持されることが保証されている。駆動デバイス１の組付けは、支持要素１８を弾性変形下でエンドプレート１４と一緒にすることによって簡単に行われる。使用される材料の熱膨張が異なる場合に、それぞれの空所２１における係止突起１８のわずかな径方向の移動を可能にすることが係止突起１８によって達成される。

１ 駆動デバイス
２ 電機
３ 駆動シャフト
４ ロータ
５ ハウジング
６ ステータ
７ ロータ位置センサデバイス
８ プリント基板
９ 表側
１０ 保持区分
１１ 評価ユニット
１２ ロータ角度位置センサ
１３ 支持要素
１４ エンドプレート
１５ ハウジング外套壁
１６ 回転軸受
１７ 係止接続
１８ 係止突起
１９ 端面側
２０ 保持区分
２１ 空所
２２ 係止突出部
２３ 縦切込み、スリット
２４ 矢印
２５ 誘導斜面
２６ 両頭矢印

Claims (8)

1. ハウジング（５）を有する電機（２）であって、前記ハウジング（５）に回転可能に支承されたロータ（４）を有する電機と、前記ロータ（４）に割り当てられた少なくとも１つのセンサ素子を含むプリント基板（８）を有するロータ位置センサデバイス（７）と、を備え、前記プリント基板（８）が円環ディスク形状に形成され、かつ前記ロータ（４）の回転軸に対して同軸に配置されている、自動車のブレーキ装置のための駆動デバイス（１）において、前記プリント基板（８）が組み付けられる第１の面と、前記第１の面の裏面である第２の面に、軸方向に突出する弾性変形可能な少なくとも１つの係止突起（１８）を有する円環形状の支持要素（１３）を備え、組付状態で、前記係止突起が前記電機（２）の割り当てられた保持区分（２０）に係合する、ことを特徴とする、駆動デバイス。
2. 前記電機（２）は、前記ロータ（４）を支持する前記電機（２）の駆動シャフト（３）を回転可能に支承する、かつ前記それぞれの保持区分（２０）を形成するエンドプレート（１４）を有することを特徴とする、請求項１に記載の駆動デバイス。
3. 前記支持要素（１３）は、前記支持要素（１３）の周囲に均等に配分して配置されている３つの前記係止突起（１８）を有することと、前記エンドプレート（１４）が、前記係止突起（１８）と協働する３つの前記保持区分（２０）を有することとを特徴とする、請求項２に記載の駆動デバイス。
4. 前記それぞれの係止突起（１８）は、前記それぞれの保持区分（２０）の空所（２１）に径方向に移動可能に支承されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の駆動デバイス。
5. 前記それぞれの空所（２１）が長穴形状に形成され、その長手方向延在が径方向に方向合わせされていることを特徴とする、請求項４に記載の駆動デバイス。
6. 前記係止突起（１８）が、前記それぞれの空所（２１）において径方向に移動するように矩形の横断面を有し、前記横断面が長辺と短辺とを有し、前記長辺が半径線に対して平行に方向合わせされていることを特徴とする、請求項４または５に記載の駆動デバイス。
7. 前記支持要素（１３）がプラスチックから、および／または前記保持区分（２０）が金属から製作されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の駆動デバイス。
8. 前記それぞれの係止突起（１８）が、その径方向の長手方向延在にスリットを付けて形成され、それにより係止突起区分が前記保持区分（２０）に挿入された場合に弾性変形下で互いに向かって動き得ることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の駆動デバイス。

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