WO2021180384A1 - Elektrisch ansteuerbares aggregat - Google Patents

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WO2021180384A1
WO2021180384A1 PCT/EP2021/050926 EP2021050926W WO2021180384A1 WO 2021180384 A1 WO2021180384 A1 WO 2021180384A1 EP 2021050926 W EP2021050926 W EP 2021050926W WO 2021180384 A1 WO2021180384 A1 WO 2021180384A1
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WO
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rotor
signal transmitter
machine shaft
unit according
longitudinal axis
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PCT/EP2021/050926
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English (en)
French (fr)
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Konstantin Haberkorn
Patrick Budaker
Janos Tamas Csoti
Andreas Krueger
Lothar Detels
Klaus Lerchenmueller
Benjamin HAUFE
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to US17/909,330 priority patent/US20230093152A1/en
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts

Definitions

  • the invention relates to an electrically controllable unit according to the features of the preamble of claim 1.
  • Such units are used, for example, in electronically slip-controllable brake systems of motor vehicles for actuating a pressure generator.
  • a brake pressure is built up in the wheel brakes of these brake systems, the level of which is proportional to the conveyed volume of pressure medium.
  • sensor devices are available which detect the angle of rotation of a rotor of an electric motor of the unit and feed the detected angle of rotation signal to an electronic control unit of the vehicle brake system for further evaluation.
  • This control unit is also suitable for adapting the brake pressure for each wheel to the slip conditions that currently prevail on the respectively assigned wheels of the vehicle. Spinning wheels of a vehicle can thus be prevented, the driving stability of a vehicle can be improved and, ultimately, braking processes can be carried out as a function of the current traffic situation, regardless of the driver's braking request.
  • This known unit comprises an electrically commutated motor with a rotor and a motor shaft connected to this rotor in a rotationally fixed manner.
  • the rotor is constructed conventionally and has a rotor package with a plurality of magnets arranged next to one another in the circumferential direction of the rotor package. These magnets interact in a known manner with magnets of a stator of the motor in such a way that the rotor with the motor shaft is driven to rotate.
  • the stator is accommodated in a motor housing in which the rotor is rotatably mounted via the motor shaft.
  • a sensor device For a quantitative detection of the rotational movement of the rotor, a sensor device is provided which is composed of a signal transmitter rotating with the rotor and an associated signal receiver that is fixedly anchored on the motor housing.
  • the signal transmitter is attached to the rotor by mechanical connecting means, for example rivets.
  • Signal receivers and signal transmitters work according to an inductive measuring principle.
  • the signal receiver comprises an excitation coil and a detector coil, which are swept over by the areas of different electrical conductivity alternately when the signal transmitter is rotated. With the change in electrical conductivity, a variable voltage is induced in the detector coil, which characterizes the rotational movement of the signal transmitter or the rotor assembly.
  • circuit board with its wing-shaped coating is relatively expensive to manufacture and additional work steps are also necessary for fastening the circuit board to the rotor. Are used as fasteners or rivets If screws are used, this leads to an increase in the number of components as well as the weight and thus the moment of inertia of the rotor. Finally, when assembling the circuit board on the rotor, relatively high requirements must be met with regard to the concentricity of this circuit board with respect to a longitudinal axis of the motor shaft in order not to impair the precision of the rotation angle detection.
  • an electrically controllable unit has the advantage that the signal transmitter can be produced more cost-effectively than in the explained prior art.
  • the non-rotatable attachment of the signal generator on the machine shaft can be achieved with little technical effort. Additional fasteners and work steps for anchoring the signal generator on the rotor are saved.
  • the signal transmitter comprises a shaped sheet metal part which lies flush against the rotor and which is fastened in a rotationally fixed manner on the machine shaft. With the signal transmitter flush with the rotor, the signal transmitter can be accommodated in the installation space of the electrical machine and the installation length of the unit in the direction of the longitudinal axis of the machine shaft remains compact.
  • the non-rotatable fastening of the signal transmitter on the machine shaft is designed as a press connection.
  • this press connection has proven to be particularly advantageous to design this press connection as a serration.
  • At least one radially protruding serrated tooth extending in the direction of a longitudinal axis of the machine shaft is provided on the circumference of the machine shaft, which, when the signal transmitter is anchored on the machine shaft, displaces material in an area of a hub of the signal transmitter.
  • a non-positive and, at the same time, form-fitting connection is created between the components, which prevents undesired relative movements between the signal transmitter and the rotor particularly effectively prevented in the hub area of the signal generator.
  • the signal transmitter is fixed on the rotor in addition to the non-rotatable fastening on the machine shaft. Relative movements or deformations of the signal transmitter in the circumferential direction and, moreover, in the direction of the longitudinal axis of the machine shaft can thus be prevented. Otherwise, any deformations can occur due to the inertia forces that occur when the rotational speed changes due to operational reasons.
  • a frictional connection can be provided between the signal transmitter and the rotor.
  • the latter can be represented by an elastic biasing means which is arranged on the machine shaft on a side of the signal transmitter facing away from the rotor and which presses the signal transmitter against the rotor with a biasing force acting in the direction of the longitudinal axis of this machine shaft.
  • the pretensioning element ensures that the signal transmitter is flush with the rotor and creates a friction force between the components.
  • a form fit between the signal transmitter and the rotor can also be provided. This is advantageously achieved by a tab or knob which is formed on the shaped sheet metal part of the signal generator and protrudes in the direction of the longitudinal axis of the machine shaft and which penetrates into an associated opening of the rotor.
  • the signal transmitter and rotor can advantageously be firmly connected to one another in the sense of caulking or riveting.
  • FIG. 1 shows a rotor assembly on which the invention is based in a three-dimensional representation
  • FIG. 2 shows a machine shaft and a signal transmitter which are connected to one another by a conventional press connection
  • FIG. 3 shows a machine shaft with serrated teeth formed thereon in a perspective illustration
  • FIG. 4 shows a preload element in cross section which presses the signal transmitter against the rotor
  • FIG. 5 shows a rotor with receiving openings for tabs or knobs protruding from the cross-sectional area of a signal transmitter;
  • the rotor 10 of an electrical machine shown in Figure 1 each comprises a rotor package 12, several magnets 14, which are arranged along an outer circumference, next to one another on the rotor package 12, a signal transmitter 16 of a sensor device for detecting an angle of rotation, which is flush with one end of the rotor package 12 of the rotor 10 as well as a machine shaft 18 which carries the rotor package 12 with its magnets 14 and which through an associated shaft opening 30 on the signal transmitter 16 protrudes.
  • the machine shaft 18 and the rotor 10 are connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the rotor package 12 is made up of a plurality of rotor laminations 20 stacked on top of one another and fastened to one another. These rotor laminations 20 are essentially flat, largely circular shaped parts made of a soft magnetic material, so-called electrical steel.
  • the individual rotor laminations 20 are fastened to one another, have an outer contour that is congruent with one another and are provided with continuous recesses 22 in which the magnets 14 of the rotor 10 are received.
  • the signal transmitter 16 according to FIG. 1 is also designed as a shaped sheet metal part. That consists of a metallic material, in particular of the same material as the rotor laminations 20 of the rotor 10 and has a plurality of recesses 32 in the area along its outer circumference, which are spaced from one another in the circumferential direction by wing-shaped sections 34.
  • the recesses 32 form electrically non-conductive areas and the wing-shaped sections 34 form electrically conductive areas of the signal transmitter 16.
  • the recesses 32 are, for example, open towards the periphery of the shaped sheet metal part; Their geometric shape also largely corresponds, for example, to the geometric shape of the wing-shaped sections 34.
  • the recesses 32 or the wing-shaped sections 34 of the signal generator 16 are adjoined by an annular region with openings 26 lined up in a circumferential direction.
  • the openings 26 enclose a hub area 28 of the signal transmitter 16 with a shaft bushing 30 formed in the center of this hub area 28, through which the machine shaft 18 is inserted.
  • the signal transmitter 16 rests flush on the rotor 10 and is also attached to the machine shaft 18 in a rotationally fixed manner.
  • the non-rotatable fastening can be embodied as a conventional press connection 24, for example.
  • the machine shaft 18 and the shaft bushing 30 in the hub region 28 of the signal transmitter 16 each have a cylindrical cross section.
  • the outside diameter of the machine shaft 18 is larger than the inside diameter of the shaft bushing 30 of the signal transmitter 16, so that the oversize existing between the two components causes a radial pretensioning force when the components are joined together, by which the signal transmitter 16 is anchored in a rotationally fixed manner on the machine shaft 18.
  • a second, alternative exemplary embodiment of a press connection between the signal transmitter 16 and the machine shaft 18 serration is used.
  • a plurality of radially protruding serration teeth 40 extending in the direction of a longitudinal axis L of this machine shaft 18 are formed along the circumference of the machine shaft 18 at regular intervals.
  • the serration teeth 40 extend from one end of the machine shaft 18 to the rotor 10 arranged on the machine shaft 18; the signal transmitter 16 is arranged in the area of these serrations 40 on the machine shaft 18.
  • the serration teeth 40 At their end facing away from the rotor 10, the serration teeth 40 have joining bevels 42, via which the signal transmitter 16 is centered when it is joined to the machine shaft 18 via its shaft bushing 30. In the area of the maximum elevation of the serration teeth 40, a tapered tooth tip 44 is formed, as a result of which the respective serration tooth 40 displaces material of the shaft bushing 30 of the signal transmitter 16 during the joining process without detaching chips.
  • the cross-sectional shape of the serration tooth 40 can be determined specifically for the application.
  • the components are accordingly connected to one another in a relatively rigid manner by a combination of a force-locking and a form-locking connection.
  • a connection is extremely robust with respect to relative movements in the circumferential direction of the machine shaft 18, even when the ambient conditions change.
  • the signal transmitter 16 is fixed on the rotor 10 in addition to the above-mentioned non-rotatable fastening on the machine shaft 18. In this way, undesired relative movements in the circumferential direction, which impair the measurement result, can be further counteracted.
  • the attachment of the signal transmitter 16 to the rotor 10 can comprise a force fit and / or a form fit.
  • An example of a frictional connection between the signal transmitter 16 and the rotor 10 is illustrated in FIG. This frictional connection is brought about with the aid of an elastic prestressing element 50 which is arranged on the machine shaft 18 on the side of the signal transmitter 16 facing away from the rotor 10.
  • a plate spring is preferably used as the pretensioning element 50, which is supported on the one hand on the signal transmitter 16 and on the opposite side on a roller bearing 52 which supports the machine shaft 18 in the machine housing.
  • the distance between the roller bearing 52 and the signal transmitter 16 is selected so that the inserted preloading element 50 loads the signal transmitter 16 with an axial force acting in the direction of the longitudinal axis L of the machine shaft 18 in the direction of a rotor lamination 20 of the rotor 10.
  • This axial force ensures, on the one hand, that the signal transmitter 16 is held securely in flush contact with the rotor 10 under operating conditions and, on the other hand, causes a frictional force between the signal transmitter 16 and rotor 10, which counteracts relative movements between the components that potentially occur in the circumferential direction.
  • the signal transmitter 16 is designed as a three-dimensional structure with a bowl-shaped or cup-shaped cross-section, which, however, does not exclude a planar or largely two-dimensional design of the signal transmitter 16.
  • Figures 5 and 6 show a variant in which the signal transmitter 16 and the rotor 10 are connected to one another by a form fit.
  • a bracket 60 is formed on the signal transmitter 16, which protrudes perpendicularly from the cross-sectional area of the signal transmitter 16 and is accordingly aligned coaxially to the longitudinal axis L of the machine shaft 18.
  • the tab 60 is located on the side of the signal generator 16 facing the rotor 10 and can be formed, for example, by means of a U-shaped punching on the sheet metal part of the signal generator 16 and a subsequent bending of the inner part of this punching.
  • a receiving opening 64 is formed on the rotor 10, which is assigned to the tab 60 or into which this tab 60 extends when the signal transmitter 16 is flush with the rotor 10. If the signal transmitter 16 were not arranged non-rotatably on the machine shaft 18 anyway, the tab 60 would thus form a driver by which the rotational movement of the rotor 10 could be transmitted to the signal transmitter 16. Of course, several such tabs 60 can be used across the cross-section of the signal generator 16 be arranged distributed.
  • a rotor 10 provided with several receiving openings 64 for receiving the tabs 60 is shown in FIG.
  • knobs 62 can alternatively be molded onto the signal transmitter, which likewise protrude perpendicularly from the cross-sectional area.
  • knobs can be attached to the signal transmitter 16 by means of stamping, for example, by means of stamping and die.
  • stamping for example, by means of stamping and die.
  • This connection technique is also known in specialist circles under the terms clinching or toxening.
  • the ends of the tabs 60 or the knobs 62 protruding into the openings 64 of the rotor 10 can be plastically deformed after the signal transmitter 16 has been flush with the rotor 10.
  • a stamp is inserted into the receiving opening 64 of the rotor 10 from the end opposite the signal transmitter 16.
  • the free end of the tab 60 is bent over with this punch or the knob 62 is axially caulked.
  • a fixed connection can be represented between the signal transmitter 16 and at least one rotor lamination 20 of the rotor 10. The latter at least largely excludes both radially directed relative movements, i.e.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisch ansteuerbares Aggregat sowie eine elektronisch schlupfregelbare Bremsanlage mit einem solchen Aggregat. Das Aggregat hat eine elektrische Maschine mit einem Rotor (10), einer drehfest mit dem Rotor (10) verbundenen Maschinenwelle (18) und einen mit dem Rotor (10) umlaufenden Signalgeber (16) einer Sensoreinrichtung zur elektronischen Erfassung und Auswertung des Drehwinkels der Maschinenwelle (18). Der Signalgeber (16) weist erste Bereiche (34) und zweite Bereiche (32) auf, welche in gegenseitigem Wechsel in Umfangsrichtung des Signalgebers (16) aufeinanderfolgend angeordnet sind und sich in ihrer jeweiligen elektrischen Leitfähigkeit voneinander unterscheiden. Erfindungsgemäß umfasst der Signalgeber (16) ein Blechformteil, das flächenbündig am Rotor (10) anliegt und das auf der Maschinenwelle (18) drehfest verankert ist.

Description

Beschreibung
Titel:
Elektrisch ansteuerbares Aggregat
Technischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein elektrisch ansteuerbares Aggregat nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige Aggregate werden beispielsweise in elektronisch schlupfregelbaren Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen zur Betätigung eines Druckerzeugers eingesetzt. Mit dem geförderten Druckmittel wird in Radbremsen dieser Bremsanlagen ein Bremsdruck aufgebaut, dessen Höhe sich proportional zum geförderten Volumen an Druckmittel einstellt. Zur Berechnung des verdrängten Volumens an Druckmittel sind Sensoreinrichtungen vorhanden, welche den Drehwinkel eines Rotors eines Elektromotors des Aggregats erfassen und das erfasste Drehwinkelsignal einem elektronischen Steuergerät der Fahrzeugbremsanlage zur weiteren Auswertung zuführen.
Dieses Steuergerät ist zudem geeignet, den Bremsdruck radindividuell an die Schlupfverhältnisse anzupassen, welche aktuell an den jeweils zugeordneten Rädern des Fahrzeugs vorherrschen. Durchdrehende Räder eines Fahrzeugs lassen sich somit verhindern, die Fahrstabilität eines Fahrzeugs verbessern und letztlich können Bremsvorgänge in Abhängigkeit der momentanen Verkehrssituation unabhängig von einem vorliegenden Bremswunsch eines Fahrers durchgeführt werden.
Stand der Technik Ein elektrisch ansteuerbares Aggregat nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist beispielsweise in der älteren Patentanmeldung Nr.
DE 102018 222 842 offenbart.
Dieses bekannte Aggregat umfasst einen elektrisch kommutierten Motor mit einem Rotor sowie einer drehfest mit diesem Rotor verbundene Motorwelle. Der Rotor ist konventionell aufgebaut und weist ein Rotorpaket mit mehreren in Umfangsrichtung des Rotorpakets nebeneinanderliegend angeordneten Magneten auf. Diese Magnete wirken in bekannter Art und Weise mit Magneten eines Stators des Motors derart zusammen, dass der Rotor mit der Motorwelle zu einer Rotationsbewegung angetrieben wird. Der Stator ist dazu in einem Motorgehäuse untergebracht, in dem der Rotor über die Motorwelle drehbar gelagert ist.
Zu einer quantitativen Erfassung der Drehbewegung des Rotors ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die aus einem mit dem Rotor umlaufenden Signalgeber sowie einem zugeordneten und am Motorgehäuse ortsfest verankerten Signalempfänger aufgebaut ist. Der Signalgeber ist am Rotor durch mechanische Verbindungsmittel, beispielsweise Nieten, befestigt.
Signalempfänger und Signalgeber arbeiten nach einem induktiven Messprinzip. Hierfür umfasst der Signalempfänger eine Erregerspule und eine Detektorspule, welche bei einer Rotation des Signalgebers von den Bereichen unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit im Wechsel überstrichen werden. Mit dem Wechsel der elektrischen Leitfähigkeit wird eine veränderliche Spannung in der Detektorspule induziert, welche die Rotationsbewegung des Signalgebers bzw. der Rotorbaugruppe charakterisiert.
Vorteilhaft an einer derartigen unmittelbaren Anordnung des Signalgebers am Rotor ist die kurze Bauweise des Aggregats in Richtung einer Längsachse seiner Motorwelle. Zudem wird eine relativ präzise Erfassung des tatsächlichen Drehwinkels des Rotors ermöglicht, weil zwischen Signalgeber und Rotor keine trägheitsbedingte Torsion der Motorwelle aufgrund von am Rotor angreifenden Beschleunigungs- oder Verzögerungskräften auftritt.
Dennoch ist die Leiterplatte mit ihrer flügelförmigen Beschichtung relativ teuer in der Herstellung und es sind zudem zusätzliche Arbeitsgänge zur Befestigung der Leiterplatte am Rotor notwendig. Werden als Verbindungsmittel Nieten oder Schrauben eingesetzt so führt dies zu einer Erhöhung der Bauteileanzahl sowie des Gewichts und damit des Trägheitsmoments des Rotors. Schließlich sind bei der Montage der Leiterplatte an den Rotor relativ hohe Anforderungen hinsichtlich der Konzentrizität dieser Leiterplatte zu einer Längsachse der Motorwelle einzuhalten, um die Präzision der Drehwinkelerfassung nicht zu beeinträchtigen.
Vorteile der Erfindung
Ein elektrisch ansteuerbares Aggregat nach den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass der Signalgeber kostengünstiger als beim erläuterten Stand der Technik herstellbar ist. Die drehfeste Befestigung des Signalgebers auf der Maschinenwelle ist mit wenig technischem Aufwand darstellbar. Zusätzliche Befestigungsmittel und Arbeitsschritte zu einer Verankerung des Signalgebers am Rotor werden eingespart. Erfindungsgemäß umfasst der Signalgeber ein Blechformteil das flächenbündig am Rotor anliegt und das drehfest auf der Maschinenwelle befestigt ist. Mit der flächenbündigen Anlage des Signalgebers am Rotor lässt sich der Signalgeber im Bauraum der elektrischen Maschine unterbringen und die Baulänge des Aggregats in Richtung der Längsachse der Maschinenwelle ist unverändert kompakt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die drehfeste Befestigung des Signalgebers auf der Maschinenwelle als Pressverbindung ausgeführt. Dadurch lassen sich separate Befestigungsmittel wie Schrauben oder Nieten einsparen und der Befestigungsvorgang kann automatisiert durchgeführt und überwacht werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, diese Pressverbindung als Kerbverzahnung auszuführen. Dabei ist am Umfang der Maschinenwelle wenigstens ein radial vorstehender und sich in Richtung einer Längsachse der Maschinenwelle erstreckender Kerbzahn vorgesehen, welcher bei der Verankerung des Signalgebers auf der Maschinenwelle Material in einem Bereich einer Nabe des Signalgebers verdrängt. Im Ergebnis wird damit eine kraft- und gleichzeitig formschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen geschaffen, die unerwünschte Relativbewegungen zwischen Signalgeber und Rotor insbesondere im Nabenbereich des Signalgebers besonders wirkungsvoll verhindert.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Signalgeber zusätzlich zur drehfesten Befestigung auf der Maschinenwelle am Rotor festgelegt. Damit lassen sich Relativbewegungen oder Verformungen des Signalgebers in Umfangsrichtung und darüber hinaus in Richtung der Längsachse der Maschinenwelle verhindern. Evtl. Verformungen können sich ansonsten aufgrund der einsetzenden Trägheitskräfte bei betriebsbedingten Änderungen der Drehgeschwindigkeit einstellen.
Zwischen Signalgeber und Rotor kann beispielsweise ein Kraftschluss vorgesehen werden. Letzterer ist durch ein elastisches Vorspannmittel darstellbar, das auf einer vom Rotor abgewandten Seite des Signalgebers auf der Maschinenwelle angeordnet ist und das den Signalgeber mit einer in Richtung der Längsachse dieser Maschinenwelle wirkenden Vorspannkraft gegen den Rotor drückt. Das Vorspannelement stellt die flächenbündige Anlage des Signalgebers am Rotor sicher und bewirkt eine Reibungskraft zwischen den Bauteilen.
Anstelle eines Kraftschlusses zur Vermeidung von Relativbewegungen in Umfangsrichtung kann auch ein Formschluss zwischen dem Signalgeber und dem Rotor vorgesehen werden. Dieser wird vorteilhaft durch eine am Blechformteil des Signalgebers ausgebildete und in Richtung der Längsachse der Maschinenwelle vorspringende Lasche oder Noppe erreicht, welche in eine zugeordnete Öffnung des Rotors eindringt.
Über eine plastische Verformung des in die Öffnung hineinragenden Endes der Lasche bzw. der Noppe lassen sich Signalgeber und Rotor im Sinne einer Verstemmung oder Vernietung vorteilhafter Weise miteinander fest verbinden.
Mit einer festen Verbindung lassen sich Relativbewegungen in Umfangsrichtung und gleichzeitig in Richtung der Längsachse der Maschinenwelle weitgehend ausschließen und die Präzision des Messergebnisses weiter verbessern.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert.
Die Zeichnung umfasst insgesamt 6 Figuren, von denen die Figur 1 eine der Erfindung zugrundeliegende Rotorbaugruppe in dreidimensionaler Darstellung zeigt; die Figur 2 eine Maschinenwelle und einen Signalgeber, die miteinander durch eine konventionelle Pressverbindung verbunden sind, zeigt; die Figur 3 eine Maschinenwelle mit daran ausgebildeten Kerbzähnen in perspektivischer Darstellung zeigt; die Figur 4 ein Vorspannelement im Querschnitt zeigt, welches den Signalgeber gegen den Rotor drückt; die Figur 5 einen Rotor mit Aufnahmeöffnungen für aus der Querschnittsfläche eines Signalgebers vorspringenden Laschen oder Noppen zeigt und die Figur 6 schematisch vereinfacht eine aus der Querschnittsfläche des Signalgebers vorspringenden und eine Öffnung des Rotors hineinragende Lasche zeigt.
In den einzelnen Figuren sind für einander entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet worden.
Beschreibung der Figuren
Der in Figur 1 dargestellte Rotor 10 einer elektrischen Maschine umfasst jeweils ein Rotorpaket 12, mehrere Magnete 14, welche entlang eines äußeren Umfangs, nebeneinanderliegend am Rotorpaket 12 angeordnet sind, einen an einer Stirnseite des Rotorpakets 12 flächenbündig anliegenden Signalgeber 16 einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels des Rotors 10 sowie eine Maschinenwelle 18, welche das Rotorpaket 12 mit seinen Magneten 14 trägt und welche durch eine zugeordnete Wellenöffnung 30 am Signalgeber 16 hindurchragt. Die Maschinenwelle 18 und der Rotor 10 sind drehfest miteinander verbunden.
Das Rotorpaket 12 ist aus einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten und aneinander befestigten Rotorblechen 20 aufgebaut. Bei diesen Rotorblechen 20 handelt es sich um im Wesentlichen ebene, weitgehend kreisrund ausgebildete Formteile aus einem weichmagnetischen Werkstoff, sogenanntem Elektroblech.
Die einzelnen Rotorbleche 20 sind aneinander befestigt, haben eine zueinander deckungsgleiche Außenkontur und sind mit durchgehenden Ausnehmungen 22 versehen, in welchen die Magnete 14 des Rotors 10 aufgenommen sind.
Der Signalgeber 16 nach Figur 1 ist erfindungsgemäß ebenfalls als Blechformteil ausgeführt. Jenes besteht aus einem metallischen Material, insbesondere aus demselben Material wie die Rotorbleche 20 des Rotors 10 und weist im Bereich entlang seines Außenumfangs mehrere Aussparungen 32 auf, welche in Umfangsrichtung jeweils durch flügelfömige Abschnitte 34 voneinander beabstandet sind. Die Aussparungen 32 bilden elektrisch nicht-leitfähige Bereiche und die flügelförmigen Abschnitte 34 elektrisch leitfähige Bereiche des Signalgebers 16 aus. Die Aussparungen 32 sind beispielhaft zum Umfang des Blechformteils hin offen; ihre geometrische Form entspricht ebenso beispielhaft weitgehend der geometrischen Form der flügelförmigen Abschnitte 34.
Nach radial innen schließt sich an die Aussparungen 32 bzw. an die flügelförmigen Abschnitte 34 des Signalgebers 16 ein Ringbereich mit in Umfangsrichtung aneinandergereihten Durchbrüchen 26 an. Die Durchbrüche 26 umschließen einen Nabenbereich 28 des Signalgebers 16 mit einer im Zentrum dieses Nabenbereichs 28 ausgebildeten Wellendurchführung 30, durch welche die Maschinenwelle 18 hindurchgesteckt ist.
Erfindungsgemäß liegt der Signalgeber 16 flächenbündig am Rotor 10 an und ist zudem drehfest auf der Maschinenwelle 18 befestigt. Die drehfeste Befestigung kann exemplarisch als konventionelle Pressverbindung 24 ausgeführt sein. Bei einem in Figur 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel einer solchen Pressverbindung 24 weisen die Maschinenwelle 18 sowie die Wellendurchführung 30 im Nabenbereich 28 des Signalgebers 16 jeweils einen zylindrischen Querschnitt auf. Der Außendurchmesser der Maschinenwelle 18 ist dabei größer bemessen als der Innendurchmesser der Wellendurchführung 30 des Signalgebers 16, so dass das zwischen beiden Bauteilen bestehende Übermaß beim gegenseitigen Fügen der Bauteile eine radiale Vorspannkraft bewirkt, durch welche der Signalgeber 16 auf der Maschinenwelle 18 drehfest verankert ist.
Bei einem zweiten, alternativen Ausführungsbeispiel einer Pressverbindung zwischen dem Signalgeber 16 und der Maschinenwelle 18 wird eine Kerbverzahnung eingesetzt. Wie in der Figur 3 zu erkennen, sind dazu beispielhaft entlang des Umfangs der Maschinenwelle 18 in gleichmäßigen Abständen zueinander mehrere radial abstehende und sich in Richtung einer Längsachse L dieser Maschinenwelle 18 erstreckende Kerbzähne 40 ausgebildet. Die Kerbzähne 40 reichen vom einen Ende der Maschinenwelle 18 bis zu dem auf der Maschinenwelle 18 angeordneten Rotor 10; der Signalgeber 16 ist im Bereich dieser Kerbzähne 40 auf der Maschinenwelle 18 angeordnet.
Die Kerbzähne 40 weisen an ihrem vom Rotor 10 abgewandten Ende Fügeschrägen 42 auf, über welche sich der Signalgeber 16 beim Fügen auf die Maschinenwelle 18 über seine Wellendurchführung 30 zentriert. Im Bereich der maximalen Erhebung der Kerbzähne 40 ist beispielhaft ein spitz zulaufender Zahnkopf 44 ausgebildet, wodurch der jeweilige Kerbzahn 40 beim Fügevorgang Material der Wellendurchführung 30 des Signalgebers 16 verdrängt ohne dabei Späne abzulösen. Die Querschnittsform des Kerbzahns 40 ist anwendungsspezifisch festlegbar.
Im aufgepressten Stadium des Signalgebers 16 auf die Maschinenwelle 18 sind die Bauteile demnach durch eine Kombination aus einer kraftschlüssigen und einer formschlüssigen Verbindung relativ starr miteinander verbunden. Eine derartige Verbindung verhält sich äußerst robuster gegenüber Relativbewegungen in Umfangsrichtung der Maschinenwelle 18 selbst bei sich ändernden Umgebungsbedingungen.
Der Signalgeber 16 ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zusätzlich zur erläuterten drehfesten Befestigung auf der Maschinenwelle 18 am Rotor 10 festgelegt. Dadurch lassen sich unerwünschte, weil das Messergebnis beeinträchtigende Relativbewegungen in Umfangsrichtung weiter entgegenwirken. Die Befestigung des Signalgebers 16 am Rotor 10 kann einen Kraft- und/oder einen Formschluss umfassen. Ein Beispiel für einen Kraftschluss zwischen dem Signalgeber 16 und dem Rotor 10 ist in der Figur 4 veranschaulicht. Dieser Kraftschluss wird mit Hilfe eines elastischen Vorspannelement 50 bewirkt, das auf der Maschinenwelle 18 auf der vom Rotor 10 abgewandten Seite des Signalgebers 16 angeordnet ist.
Vorzugsweise wird als Vorspannelement 50 eine Tellerfeder verwendet, welche sich einerseits am Signalgeber 16 und gegenüberliegend dazu an einem die Maschinenwelle 18 im Maschinengehäuse lagernden Wälzlager 52 abstützt. Der Abstand zwischen dem Wälzlager 52 und dem Signalgeber 16 ist dabei so gewählt, dass das einliegende Vorspannelement 50 den Signalgeber 16 mit einer in Richtung der Längsachse L der Maschinenwelle 18 wirkenden Axialkraft in Richtung eines Rotorblechs 20 des Rotors 10 belastet. Diese Axialkraft stellt zum einen sicher, dass der Signalgeber 16 unter Betriebsbedingungen sicher in flächenbündiger Anlage am Rotor 10 gehalten wird und bewirkt zum anderen zwischen Signalgeber 16 und Rotor 10 eine Reibungskraft, die potenziell in Umfangsrichtung erfolgenden Relativbewegungen zwischen den Bauteilen entgegenwirkt. Im dargestellten Beispiel ist der Signalgeber 16 beispielhaft als dreidimensionales Gebilde mit einem schüssel- bzw. tassenförmigem Querschnitt ausgeführt, was jedoch eine ebene bzw. weitgehend zweidimensionale Gestaltung des Signalgebers 16 nicht ausschließt.
Figuren 5 und 6 zeigen eine Variante bei welcher der Signalgeber 16 und der Rotor 10 durch einen Formschluss miteinander verbunden sind. Am Signalgeber 16 ist dazu eine Lasche 60 ausgebildet, die senkrecht von der Querschnittsfläche des Signalgebers 16 absteht und demnach koaxial zur Längsachse L der Maschinenwelle 18 ausgerichtet ist. Die Lasche 60 befindet sich auf der dem Rotor 10 zugewandten Seite des Signalgebers 16 und kann exemplarisch mittels einer u-förmigen Ausstanzung am Blechformteil des Signalgebers 16 sowie einem anschließenden Umbiegen des inneren Teils dieser Ausstanzung ausgebildet werden.
Am Rotor 10 ist eine Aufnahmeöffnung 64 ausgebildet, welche der Lasche 60 zugeordnet ist bzw. in welche sich diese Lasche 60 hinein erstreckt, wenn der Signalgeber 16 flächenbündig am Rotor 10 anliegt. Würde der Signalgeber 16 nicht ohnehin drehfest auf der Maschinenwelle 18 angeordnet sein, so würde die Lasche 60 somit einen Mitnehmer ausbilden, durch welchen die Rotationsbewegung des Rotors 10 auf den Signalgeber 16 übertragbar wäre. Selbstverständlich können mehrere solcher Laschen 60 über den Querschnitt des Signalgebers 16 verteilt angeordnet sein. Einen mit mehreren Aufnahmeöffnungen 64 zur Aufnahme der Laschen 60 versehenen Rotor 10 zeigt die Figur 5.
Anstelle von Laschen 60 können am Signalgeber alternativ Noppen 62 angeformt werden, welche ebenfalls senkrecht von der Querschnittsfläche vorstehen.
Solche Noppen lassen sich beispielweise prägetechnisch mittels Stempel und Matrize am Signalgeber 16 umformtechnisch anbringen. Diese Verbindungstechnik ist in Fachkreisen auch unter den Begriffen Clinchen oder Toxen bekannt.
Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen denkbar, ohne vom eingangs dargelegten Grundgedanken der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 abzuweichen.
Diesbezüglich auszuführen ist, dass die in die Öffnungen 64 des Rotors 10 hineinragende Enden der Laschen 60 bzw. der Noppen 62 nach einer flächenbündigen Anlage des Signalgebers 16 am Rotor 10 plastisch umgeformt werden können. Dazu wird beispielsweise von dem, dem Signalgeber 16 gegenüberliegenden Ende her ein Stempel in die Aufnahmeöffnung 64 des Rotors 10 eingeführt. Im Inneren des Rotors 10 wird mit diesem Stempel das freie Ende der Lasche 60 umgebogen bzw. der Noppen 62 axial verstemmt. Auf diese Weise ist zwischen dem Signalgeber 16 und wenigstens einem Rotorblech 20 des Rotors 10 eine feste Verbindung darstellbar. Die Letztere schließt sowohl radial gerichtete, also in Umfangsrichtung der Maschinenwelle 18 erfolgende Relativbewegungen als auch axial gerichtete, also in Richtung der Längsachse L der Maschinenwelle 18 gerichtete Relativbewegung zwischen Signalgeber 16 und Rotor 10 zumindest weitgehend aus und in der Folge sind nochmals präzisere Messergebnisse hinsichtlich des Drehwinkels des Rotors 10 erzielbar.

Claims

Ansprüche
1. Elektrisch ansteuerbares Aggregat, insbesondere zur Betätigung eines Druckerzeugers einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage, mit einer elektrischen Maschine, insbesondere einem elektronisch kommutierten Motor, die einen, eine Rotationsbewegung ausführenden Rotor (10) und eine drehfest mit dem Rotor (10) verbundene Maschinenwelle (18) aufweist und mit einem mit dem Rotor (10) umlaufenden Signalgeber (16) einer
Sensoreinrichtung zur Erfassung des Drehwinkels des Rotors (10), wobei an diesem Signalgeber (16) erste Bereiche (32) und zweite Bereiche
(34) ausgebildet sind, welche in einem gegenseitigen Wechsel in
Umfangsrichtung des Signalgebers (16) aufeinanderfolgend angeordnet sind und welche sich in ihrer elektrischen Leitfähigkeit voneinander unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (16) ein Blechformteil umfasst, das flächenbündig am Rotor (10) anliegt und das drehfest auf der Maschinenwelle (18) befestigt ist.
2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die drehfeste Befestigung des Signalgebers (16) und der Maschinenwelle (18) als Pressverbindung (24) ausgeführt ist.
3. Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressverbindung (24) eine Kerbverzahnung umfasst, bei der am Umfang der Maschinenwelle (18) wenigstens ein radial vorstehender und sich in Richtung einer Längsachse dieser Maschinenwelle (18) erstreckender Kerbzahn (40) vorgesehen ist, welcher ausgebildet ist um bei der Verankerung des Signalgebers (16) auf der Maschinenwelle (18) Material einer Wandung einer Wellendurchführung (30) des Signalgebers (16) zu verdrängen.
4. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (16) zusätzlich zur drehfesten Befestigung auf der Maschinenwelle (18) durch einen Kraft- und/oder einen Formschluss am Rotor (10) festgelegt ist.
5. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschluss zwischen Signalgeber (16) und Rotor (10) mit Hilfe eines elastischen Vorspannmittels (50) bewirkt ist, das auf einer vom Rotor (10) abgewandten Seite des Signalgebers (16) auf der Maschinenwelle (18) angeordnet ist und den Signalgeber (16) mit einer in Richtung einer Längsachse L dieser Maschinenwelle (18) wirkenden Vorspannkraft gegen den Rotor (10) drückt.
6. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, der Formschluss zwischen dem Signalgeber (16) und dem Rotor (10) eine am Blechformteil des Signalgebers (16) ausgebildete und in Richtung einer Längsachse L der Maschinenwelle (18) vorspringende Lasche (60) aufweist, die in eine zugeordnete Aufnahmeöffnung (64) des Rotors (10) hineinragt.
7. Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Aufnahmeöffnung (64) hineinragendes Ende der Lasche (60) plastisch umgeformt, vorzugsweise umgebogen, ist.
8. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, der Formschluss zwischen dem Signalgeber (16) und dem Rotor (10) einen am Blechformteil des Signalgebers (16) ausgebildeten und in Richtung einer Längsachse L der Maschinenwelle (18) vorspringenden Noppen (62) aufweist, der in eine zugeordnete Aufnahmeöffnung (64) des Rotors (10) hineinragt.
9. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Aufnahmeöffnung (64) hineinragendes Ende des Noppens (62) plastisch umgeformt, vorzugsweise axial verstemmt, ist.
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