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EP4388646A1 - Sensoreinrichtung zum erfassen einer drehstellung eines rotors einer elektrischen maschine, antriebseinrichtung, druckerzeuger für eine bremsanlage - Google Patents

Sensoreinrichtung zum erfassen einer drehstellung eines rotors einer elektrischen maschine, antriebseinrichtung, druckerzeuger für eine bremsanlage

Info

Publication number
EP4388646A1
EP4388646A1 EP22764369.9A EP22764369A EP4388646A1 EP 4388646 A1 EP4388646 A1 EP 4388646A1 EP 22764369 A EP22764369 A EP 22764369A EP 4388646 A1 EP4388646 A1 EP 4388646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate part
rigid plate
circuit board
sensor device
rigid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22764369.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Sinz
Klaus Lerchenmueller
Konstantin Haberkorn
Lothar Detels
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4388646A1 publication Critical patent/EP4388646A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/225—Detecting coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2053—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable non-ferromagnetic conductive element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/745—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on a hydraulic system, e.g. a master cylinder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • Sensor device for detecting a rotational position of a rotor of an electrical machine, drive device, pressure generator for a brake system
  • the invention relates to a sensor device for detecting a rotational position of a rotor of an electrical machine, having at least one sensor element and having at least one electronic component electrically connected to the sensor element, the sensor element and the electronic component being arranged on a common printed circuit board of the sensor device.
  • the invention also relates to a drive device with such a sensor device.
  • the invention also relates to a pressure generator for a brake system.
  • Drive devices and sensor devices of the type mentioned are known from the prior art.
  • the electric machine In the case of a drive device with an electric machine, the electric machine is typically arranged in a housing of the drive device.
  • the machine generally has a rotatably mounted rotor and a stator fixed to the housing with a motor winding.
  • the motor winding is distributed around the rotor in such a way that the rotor can be rotated by suitably energizing the motor winding.
  • the motor winding is typically multi-phase.
  • the motor winding has three phases.
  • it is known to detect a rotational position of the rotor by means of a sensor device which has at least one sensor element and at least one electronic component which is electrically connected to the sensor element.
  • the sensor device is an inductive sensor, for example, so that the sensor element then has at least one receiver coil formed on the printed circuit board.
  • the electronic component is preferably an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • the drive device is characterized by the features of claim 1 in that the circuit board has at least a first rigid plate part, a second rigid plate part and a flexible plate part, the second rigid plate part being connected to the first rigid plate part by the flexible plate part. wherein the sensor element is arranged on the first rigid plate part, and wherein the electronic component is arranged on the second rigid plate part. Because the first and second rigid plate parts are connected to one another by the flexible plate part, the mutual orientation of the first and second rigid plate parts can be changed by deforming the flexible plate part. The second rigid plate part is thus hinged to the first rigid plate part by the flexible plate part. This results in advantages with regard to the integration of the printed circuit board or the sensor device in a housing in which the electrical machine is arranged.
  • a two-dimensional design space is expanded by a third dimension.
  • the solution according to the invention offers the advantage that the number of components and thus the production costs are reduced.
  • Printed circuit boards with at least one rigid board part and at least one flexible board part are known in principle from the prior art and are also referred to as “rigid-flex circuit boards”.
  • a rigid-flex printed circuit board can be produced, for example, by removing a material that causes the rigid shape of the printed circuit board, for example FR4, from an area of the printed circuit board that is rigid overall, and by removing the material in this area remaining conductor tracks are covered with a lamination in order to obtain the flexible board part.
  • the sensor element is preferably electrically connected to the electronic component by at least one conductor track which extends through the first rigid plate part, the second rigid plate part and the flexible plate part.
  • the first rigid plate part, the second rigid plate part and the flexible plate part are therefore firmly connected to one another at least to the extent that these plate parts cannot be separated from one another without damaging the conductor track.
  • the first rigid plate part is designed in the shape of an annular disk. This enables the first plate part or the sensor device to be integrated into the housing in a space-saving manner.
  • the flexible plate member is located at a radially outer edge of the annular disc shape of the first rigid plate member. This is also advantageous with regard to the space-saving integration of the printed circuit board into the housing.
  • the second rigid plate part is preferably rectangular.
  • the sensor element and the electronic component are arranged on different end faces of the printed circuit board.
  • the arrangement of the sensor element and the electronic component on different end faces of the printed circuit board also offers advantages with regard to the integration of the printed circuit board or the sensor device in the housing, as will be explained below.
  • the circuit board has a third rigid board part and a further flexible board part, the third rigid board part being connected to the second rigid board part by the further flexible board part, and with a connection device on the third rigid board part for electrical Connecting the sensor device is arranged with a control unit.
  • the third rigid plate part is thus connected to the first rigid plate part by the further flexible plate part, the second rigid plate part and the flexible plate part in this order.
  • the electronic component is preferably electrically connected to the connection device by at least one conductor track, which extends through the second rigid plate part, the third rigid plate part and the further flexible plate part.
  • the second rigid plate part, third rigid plate part and the further flexible plate part are therefore firmly connected to one another at least to the extent that these plate parts cannot be separated from one another without damaging the conductor track.
  • the further flexible plate part and the third rigid plate part are preferably dispensed with.
  • the connection device is preferably arranged on the second rigid plate part.
  • the connecting device has at least one electrically conductive connector with a first contact section and a second contact section, the first contact section being pressed into a press-in opening of the third rigid plate part, and the second contact section being electrically connected to the control unit or is connectable.
  • the first contact section is therefore designed as a press-in section. By pressing the first contact section into the press-in opening of the third rigid plate part, a mechanically robust electrical connection between the printed circuit board and the connector is provided on the printed circuit board side.
  • the second contact section is preferably designed as a plug-in section.
  • a mechanically robust connection to the control unit can then be produced in a simple manner, namely by plugging the second contact section, which is designed as a plug-in section, with a plug receptacle on the control unit side.
  • the connector is preferably designed as a stamped contact part.
  • the connection device preferably has a plurality of electrically conductive connectors.
  • the connector is preferably angled.
  • the connector thus has a first leg and a second leg aligned at an angle to the first leg.
  • the first leg the first contact portion and the second leg on the second contact portion.
  • the connector is angled at 80° to 100°, more preferably at about 90°.
  • the drive device has an electrical machine arranged in a housing with a rotatably mounted rotor and a sensor device arranged fixed to the housing for detecting a rotational position of the rotor.
  • the drive device is characterized with the features of claim 7 by the inventive design of the sensor device. This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features emerge from what has been described above and from the claims.
  • the rotor is preferably arranged in a rotationally fixed manner on a drive shaft which is rotatably mounted in the housing. At least the printed circuit board of the sensor device is preferably arranged in the housing.
  • the drive device has a bearing plate and that the printed circuit board of the sensor device is attached to the bearing plate.
  • a bearing shield is a housing cover of the housing that covers the electric machine.
  • the drive shaft of the drive device is rotatably supported by the bearing plate.
  • the bearing plate preferably carries a rotary bearing which acts between the drive shaft and the bearing plate.
  • the bearing plate is made of a metal material and that the printed circuit board is attached to the bearing plate by a carrier element made of plastic.
  • the printed circuit board is thus fastened to the end shield by means of the carrier element.
  • the circuit board by a first Adhesive connection attached to the carrier element and the carrier element is attached by a second adhesive connection to the bearing plate.
  • the end shield is made from the metal material, the end shield is mechanically particularly robust.
  • the carrier element ensures that the sensor element is at a distance from the metal bearing plate and that current-carrying lines or conductor tracks of the printed circuit board are electrically insulated from the metal bearing plate.
  • at least the first rigid plate member is attached directly to the support member.
  • the bearing plate is made of a plastic and that the printed circuit board is attached directly to the bearing plate.
  • a carrier element carrying the printed circuit board is dispensed with.
  • the printed circuit board is preferably connected directly to the end shield by an adhesive connection. There is therefore an adhesive layer which is in physical contact with the end shield on the one hand and the printed circuit board on the other hand.
  • the printed circuit board is preferably connected directly to the end shield by at least one fastening means. There is therefore at least one fastening means which is in physical contact both with the end shield and with the printed circuit board.
  • the printed circuit board is preferably attached directly to the end shield by a snap-in connection. For example, for this purpose the circuit board engages behind a holding projection of the end shield.
  • at least the first rigid plate member is attached directly to the end shield.
  • the first rigid plate part is oriented perpendicular to the axis of rotation of the rotor and that the second rigid plate part is oriented parallel to the axis of rotation of the rotor.
  • the first and the second rigid plate part are thus aligned perpendicular to one another.
  • Such an orientation of the first and the second rigid plate part can reduce the installation space required by the printed circuit board in the radial direction.
  • the sensor element and the electronic component are preferably arranged on different end faces of the printed circuit board.
  • the first and the second rigid plate part With a perpendicular orientation of the first and the second rigid plate part to one another, this can be achieved be that on the one hand the sensor element faces the rotor, and that on the other hand the electronic component is arranged radially inside the second rigid plate part. The electronic component is then shielded by the second rigid plate part from electrically conductive motor phase feed lines arranged radially outside of the second rigid plate part.
  • the second and third rigid plate members are oriented at an angle to one another.
  • the angle between the second and the third rigid plate part is 15° to 30°, particularly preferably 20°.
  • the bearing plate preferably has at least one holding structure, by means of which the second rigid plate part and/or the third rigid plate part are fastened to the bearing plate in a form-fitting manner.
  • the carrier element preferably has at least one holding structure, by means of which the second rigid plate part and/or the third rigid plate part are fastened to the carrier element in a form-fitting manner. Holding structures of this type ensure that the desired alignment of the first and second rigid plate parts relative to one another is maintained.
  • the end shield has at least one axial opening and that at least the second contact section of the connector protrudes through the axial opening.
  • the second contact section of the connector is therefore arranged at least in sections on a different side of the end shield than the printed circuit board. This improves the accessibility of the second contact section, so that the connection of the control unit to the connection device is made easier.
  • the drive device preferably has a connector guide made of plastic, which is arranged on the bearing plate and radially encloses the second contact section of the connector at least in regions.
  • the connector guide can make it easier to plug the second contact section of the connector into the connector receptacle on the control unit side.
  • a contact element carrying the plug receptacle is adapted in shape to the plug guide in such a way that the contact element can be inserted into the plug guide without play.
  • the connector guide sleeve-shaped or designed as a guide sleeve. If the end shield is made of a plastic, the connector guide is preferably formed integrally with the end shield.
  • the connector guide is preferably formed separately from the end shield and is attached to the end shield. For example, the connector guide is then inserted into the axial opening in the bearing plate and fastened to the bearing plate by a snap-in connection.
  • the pressure generator according to the invention for a brake system has a pump device and a drive device for actuating the pump device.
  • the pressure generator is distinguished with the features of claim 14 by the design of the drive device according to the invention. This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features emerge from what has been described above and from the claims.
  • Figure 1 is a perspective view of a pressure generator for a
  • FIG. 2 a drive device of the pressure generator
  • Figure 3 shows a bearing plate and a sensor device
  • Figure 4A is a rear view of the sensor device
  • FIG. 4B shows a front view of the sensor device
  • FIG. 5 shows the end shield and the sensor device according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows the sensor device according to the second
  • Figure 7 shows the end shield and the sensor device according to a third embodiment
  • Figure 8 is another view of the end shield and the
  • FIG. 1 shows a simplified representation of a pressure generator 1 for a hydraulic brake system of a motor vehicle.
  • the pressure generator 1 has an electric drive device 2 and a pump device 3 with at least one fluid pump.
  • a housing 4 of the drive device 2 is fastened to a housing 6 of the pump device 3 by a plurality of fastening means 5 .
  • the housing 4 is cup-shaped.
  • the drive device 2 is designed to actuate the fluid pump of the pump device 3 .
  • the drive device 2 has an electric machine 7, which is arranged in the housing 4 and is therefore not visible in FIG.
  • the pressure generator 1 has a control unit 8 for controlling the machine 7 .
  • the pump device 3 is arranged between the drive device 2 on the one hand and the control device 8 on the other hand.
  • FIG. 2 shows a sectional representation of the drive device 2.
  • the drive shaft 10 is connected to the fluid pump of the pump device by a transmission device, not shown for reasons of clarity
  • the gear device is preferably a planetary gear, with a sun gear of the planetary gear being arranged on the drive shaft 10 in a rotationally fixed manner.
  • the electrical machine 7 has a rotor 12 which is arranged on the drive shaft 10 in a rotationally fixed manner.
  • the axis of rotation of the rotor 12 corresponds to the axis of rotation 11 of the drive shaft 10.
  • the electric machine 4 also has a stator 13 fixed to the housing.
  • the stator 13 has a multi-phase motor winding, not shown for reasons of clarity, which is distributed around the rotor 12 in such a way that the rotor 12 and thus the drive shaft 10 can be rotated or driven by suitable energization of the motor winding.
  • the drive device 2 also has an end shield 14 fixed to the housing.
  • the bearing plate 14 is made of a plastic.
  • the bearing plate 14 covers the electrical machine 7 and in this respect forms a type of housing cover of the housing 3.
  • the bearing plate 14 is designed to support the drive shaft 10.
  • the end shield 14 has a sleeve-shaped bearing section 15 extending in the axial direction. Between the bearing section 15 and the drive shaft 10 there is preferably a non-recognizable pivot bearing which is, for example, a roller bearing.
  • the end shield 14 also has a sleeve-shaped fastening section 16 extending in the axial direction.
  • the bearing plate 14 is fastened to the housing 4 by the fastening section 16, for example by means of a non-positive connection, by means of an adhesive connection or by means of at least one fastening means.
  • the drive device 2 also has a sensor device 17 fixed to the housing, which is designed to detect a rotational position of the rotor 12 .
  • the sensor device 17 is attached to the bearing plate 14 .
  • the configuration of the sensor device 17 is explained in more detail below with reference to FIGS. 2, 3, 4A and 4B.
  • Figure 3 shows a further representation of the sensor device 17 attached to the bearing plate 14.
  • Figure 4A shows a rear view of the sensor device 17 without the bearing plate 14.
  • Figure 4B shows a front view of the sensor device 17 without the bearing plate 14.
  • the sensor device 17 has a printed circuit board 18 which is designed as a rigid-flex printed circuit board 18 .
  • the circuit board 18 has a first rigid plate part 19 .
  • the first rigid plate part 19 is in the form of an annular disk.
  • the printed circuit board 18 also has a second rigid plate part 20 . This is the second rigid panel member 20 formed rectangular.
  • the second rigid plate part 20 is connected to the first rigid plate part 19 by a flexible plate part 21 .
  • the second rigid plate part 20 is articulated on the first rigid plate part 19 so that the alignment of the first rigid plate part 19 and the second rigid plate part 20 relative to one another can be changed by deforming the flexible plate part 21 .
  • the flexible plate part 21 is arranged on a radially outer edge 22 of the annular disk shape of the first rigid plate part 19 .
  • the flexible plate part 21 is arranged on a first edge 23 of the second rigid plate part 20 .
  • the printed circuit board 18 also has a third rigid plate part 24 .
  • the third rigid plate part 24 is connected to the second rigid plate part 20 by another flexible plate part 25 .
  • the third rigid plate part 24 is articulated on the second rigid plate part 20 so that the alignment of the second rigid plate part 20 and the third rigid plate part 24 relative to one another can be changed by deforming the additional flexible plate part 25 .
  • the third rigid plate part 24 is rectangular in shape in the present case.
  • the further flexible plate part 25 is arranged on a second edge 26 of the second rigid plate part 20 oriented perpendicular to the first edge 23 .
  • the sensor device 17 has a sensor element 27 which is arranged on the first rigid plate part 19 .
  • the sensor device 17 is designed as an inductive sensor 17 .
  • the sensor element 27 in the present case has a transmitter coil 28 and two receiver coils 29 , the coils 28 and 29 being designed as conductor tracks on the first rigid plate part 19 .
  • the sensor device 17 also has an electronic component 30 which is arranged on the second rigid plate part 20 .
  • the electronic component 30 is an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Electronic component 30 is electrically connected to sensor element 27 and is designed to demodulate or process the sensor signal from sensor element 27 .
  • the sensor device 17 also has a connection device 31 for electrically connecting the sensor device 17 to the control device 8 .
  • the Connection device 31 is arranged on the third rigid plate part 24 in the present case.
  • the connection device 31 is electrically connected to the electronic component 30 .
  • the connecting device 31 has a number of electrically conductive connectors 32 . In the present case, there are four electrically conductive connectors 32, with the sensor device 17 shown in Figure 4A the connectors 32 not yet being arranged on the printed circuit board 18, and with the sensor device 17 shown in Figure 4B only two connectors 32 being arranged on the printed circuit board 18 .
  • the connectors 32 each have a first contact section 33 .
  • the first contact sections 33 are each pressed into a different press-in opening 34 of the third rigid plate part 24 .
  • the connectors 32 also each have a second contact section 35 .
  • the second contact sections 35 are electrically connected or can be connected to the control device 8 .
  • the second contact sections 35 are designed as plug-in sections 35 . Plug sockets on the control device side can be plugged onto the plug-in sections 35 in order to electrically connect the sensor device 17 to the control device 8 .
  • the connectors 32 are angled. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the angle between the first contact sections 33 and the second contact sections 35 is 90° in the present case.
  • the circuit board 18 has a first face 36 and a second face 37 .
  • the first end face 36 is referred to below as the front face 36 .
  • the second front side 37 is referred to below as the rear side 37 .
  • the front face 36 is formed by a front face portion 36A of the first rigid plate member 19, a front face portion 36B of the second rigid plate member 20, and a front face portion 36C of the third rigid plate member 24.
  • the rear face 37 is formed by a rear face portion 37A of the first rigid plate member 19, a rear face portion 37B of the second rigid plate member 20, and a rear face portion 37C of the third rigid plate member 24.
  • the sensor element 27 of the sensor device 17 is arranged on the front side portion 36A of the first rigid plate part 19 .
  • the electronic component 30 is arranged on the rear surface portion 37B of the second rigid plate part 20 .
  • the sensor element 27 and the electronic component 30 are therefore arranged on different end faces of the printed circuit board 18 .
  • the attachment of the sensor device 17 to the bearing plate 14 is explained in more detail below with reference to FIGS. If the sensor device 17 is attached to the bearing plate 14, the first rigid printed circuit board 19 is arranged coaxially to the drive shaft 10.
  • the front side section 36A of the first rigid plate part 19 faces the rotor 12 so that the sensor element 27 is axially opposite the rotor 12 or a measuring value transmitter 38 coupled in a rotationally fixed manner to the rotor 12 .
  • the flexible plate part 21 is deformed in such a way that the second rigid plate part 20 is aligned parallel to the axis of rotation 11 of the rotor 12 or perpendicular to the first rigid plate part 19 .
  • the rear side section 37B points radially inwards, so that the electronic component 30 is arranged radially inside the second rigid plate part 20 .
  • the further flexible plate part 25 is deformed in such a way that the angle between the second rigid plate part 20 and the third rigid plate part 24 is approximately 20°.
  • the second contact sections 35 of the connectors 32 protrude through a respective other axial opening 39 of the end shield 14 . Accordingly, the second contact sections 35 are arranged at least in sections on a different side of the bearing plate 14 than the printed circuit board 18. As a result, the second contact sections 35 are easily accessible for connection to the control unit 8.
  • the printed circuit board 18 is attached directly to the bearing plate 14 by means of an adhesive connection.
  • the adhesive connection is formed by an adhesive layer 40 which is in physical contact with the bearing plate 14 on the one hand and the first rigid plate part 19 on the other hand.
  • the bearing plate 14 has a plurality of holding structures 41, by means of which the second rigid plate part 20 and the third rigid plate part 24 are fastened to the bearing plate 14 in a form-fitting manner.
  • the holding structures 41 are formed integrally with the end shield 14 .
  • the holding structures 41 are made of a plastic.
  • the drive device 2 has a connector guide 42 in the form of a guide sleeve 42 which radially encloses the second contact sections 35 at least in certain areas.
  • the connector guide 42 is formed integrally with the end shield 14 .
  • the connector guide 42 is made of a plastic.
  • FIG. 5 shows the end shield 14 and the sensor device 17 according to a second exemplary embodiment.
  • Figure 6 shows the sensor device 17 shown in Figure 5 without the bearing plate 14.
  • the second embodiment shown in Figures 5 and 6 differs from the embodiment shown in Figures 2, 3, 4A and 4B essentially with regard to the attachment of the sensor device 17 the end shield 14.
  • the sensor device 17 is attached directly to the bearing plate 14 by a plurality of attachment means 43 .
  • the first rigid plate part 19 has a plurality of radial projections 44 with press-in openings 45 on its radially outer edge 22 .
  • the end shield 14 has a number of blind holes 46 corresponding to the number of press-in openings 45 .
  • the fastening means 43 are designed as press-in pins 43 .
  • the press-in pins 43 each have a first end section 47 and a second end section 48 .
  • the first end sections 47 are each pressed into a different one of the press-in openings 45 .
  • the second end sections 48 are each pressed into a different one of the blind bores 46 .
  • Figures 7 and 8 show the bearing plate 14 and the sensor device 17 according to a third embodiment.
  • the bearing plate 14 is made from a metal material.
  • the circuit board 18 is attached by a support member 49 made of plastic attached to the end shield 14.
  • the carrier element 49 is arranged between the end shield 14 and the first rigid plate part 19 .
  • the carrier element 49 is attached to the bearing plate 14 by a first adhesive connection.
  • a first adhesive layer 50 is present, which is in physical contact with the bearing plate 14 and the carrier element 49 .
  • the first rigid plate part 19 is attached to the carrier element 49 by a second adhesive connection.
  • there is a second adhesive layer 51 which is in contact with the carrier element 49 and the first rigid plate part 19 .
  • the carrier element 49 has a plurality of holding structures 52, by means of which the second rigid plate part 20 and the third rigid plate part 24 are fastened to the carrier element 49 in a form-fitting manner.
  • the holding structures 52 are formed integrally with the carrier element 49 and in this respect are made of a plastic.
  • the end shield 14 has only one axial opening 53, through which the second contact sections 35 of the connectors 32 protrude.
  • the connector guide 42 is part of a component 54 made of plastic, which is inserted into the axial opening 53 and fastened to the bearing plate 14 by a latching connection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung (17) zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, mit zumindest einem Sensorelement (27), und mit zumindest einem elektrisch mit dem Sensorelement (27) verbundenen Elektronikbauteil (30), wobei das Sensorelement (27) und das Elektronikbauteil (30) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (18) der Sensoreinrichtung (17) angeordnet sind. Es ist vorgesehen, dass die Leiterplatte (18) zumindest ein erstes starres Plattenteil (19), ein zweites starres Plattenteil (20) und ein flexibles Plattenteil (21) aufweist, wobei das zweite starre Plattenteil (20) durch das flexible Plattenteil (21) mit dem ersten starren Plattenteil (19) verbunden ist, wobei das Sensorelement (27) auf dem ersten starren Plattenteil (19) angeordnet ist, und wobei das Elektronikbauteil (30) auf dem zweiten starren Plattenteil (20) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, Antriebseinrichtung, Druckerzeuger für eine Bremsanlage
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, mit zumindest einem Sensorelement, und mit zumindest einem elektrisch mit dem Sensorelement verbundenen Elektronikbauteil, wobei das Sensorelement und das Elektronikbauteil auf einer gemeinsamen Leiterplatte der Sensoreinrichtung angeordnet sind.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung, mit einer derartigen Sensoreinrichtung.
Ferner betrifft die Erfindung einen Druckerzeuger für eine Bremsanlage.
Stand der Technik
Antriebseinrichtungen und Sensoreinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einer Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine ist die elektrische Maschine typischerweise in einem Gehäuse der Antriebseinrichtung angeordnet. Die Maschine weist dabei in der Regel einen drehbar gelagerten Rotor und einen gehäusefesten Stator mit einer Motorwicklung auf. Die Motorwicklung ist dabei derart verteilt um den Rotor angeordnet, dass der Rotor durch eine geeignete Bestromung der Motorwicklung drehbar ist. Typischerweise ist die Motorwicklung mehrphasig ausgebildet. Beispielsweise weist die Motorwicklung drei Phasen auf. Dabei ist es bekannt, eine Drehstellung des Rotors mittels einer Sensoreinrichtung zu erfassen, die zumindest ein Sensorelement und zumindest ein elektrisch mit dem Sensorelement verbundenes Elektronikbauteil aufweist. Oftmals sind das Sensorelement und das Elektronikbauteil auf einer gemeinsamen Leiterplatte der Sensoreinrichtung angeordnet. Bei der Sensoreinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen induktiven Sensor, sodass das Sensorelement dann zumindest eine auf der Leiterplatte ausgebildete Empfängerspule aufweist. Bei dem Elektronikbauteil handelt es sich vorzugsweise um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC).
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch aus, dass die Leiterplatte zumindest ein erstes starres Plattenteil, ein zweites starres Plattenteil und ein flexibles Plattenteil aufweist, wobei das zweite starre Plattenteil durch das flexible Plattenteil mit dem ersten starren Plattenteil verbunden ist, wobei das Sensorelement auf dem ersten starren Plattenteil angeordnet ist, und wobei das Elektronikbauteil auf dem zweiten starren Plattenteil angeordnet ist. Weil das erste und das zweite starre Plattenteil durch das flexible Plattenteil miteinander verbunden sind, ist die Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils zueinander durch Verformen des flexiblen Plattenteils veränderbar. Das zweite starre Plattenteil ist also durch das flexible Plattenteil an das erste starre Plattenteil angelenkt. Es ergeben sich daraus Vorteile hinsichtlich der Integration der Leiterplatte beziehungsweise der Sensoreinrichtung in ein Gehäuse, in dem die elektrische Maschine angeordnet ist. Konkret wird verglichen mit einer insgesamt starren Leiterplatte, auf der sowohl das Sensorelement als auch das Elektronikbauteil angeordnet sind, ein zweidimensionaler Gestaltungsraum um eine dritte Dimension erweitert. Verglichen mit einer Sensoreinrichtung, die mehrere durch Kabel miteinander elektrisch verbundene Leiterplatten aufweist, bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass die Anzahl an Bauteilen und dadurch die Herstellungskosten verringert werden. Leiterplatten mit zumindest einem starren Plattenteil und zumindest einem flexiblen Plattenteil sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und werden auch als „Starrflex- Leiterplatte“ bezeichnet. Eine Starrflex-Leiterplatte kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass bei einer insgesamt starren Leiterplatte in einem Bereich der Leiterplatte ein die starre Form der Leiterplatte bewirkender Werkstoff, beispielsweise FR4, entfernt wird, und dass die in diesem Bereich verbleibenden Leiterbahnen mit einer Laminierung umhüllt werden, um den flexiblen Plattenteil zu erhalten. Vorzugsweise ist das Sensorelement durch zumindest eine Leiterbahn mit dem Elektronikbauteil elektrisch verbunden, die sich durch das erste starre Plattenteil, das zweite starre Plattenteil und das flexible Plattenteil erstreckt. Das erste starre Plattenteil, das zweite starre Plattenteil und das flexible Plattenteil sind demnach zumindest insofern fest miteinander verbunden, als dass diese Plattenteile nicht ohne Beschädigung der Leiterbahn voneinander getrennt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste starre Plattenteil ringscheibenförmig ausgebildet ist. Dadurch wird eine bauraumsparende Integration des ersten Plattenteils beziehungsweise der Sensoreinrichtung in das Gehäuse ermöglicht. Vorzugsweise ist das flexible Plattenteil an einem radial äußeren Rand der Ringscheibenform des ersten starren Plattenteils angeordnet. Auch dies ist vorteilhaft hinsichtlich der bauraumsparenden Integration der Leiterplatte in das Gehäuse. Das zweite starre Plattenteil ist vorzugsweise rechteckförmig ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Sensorelement und das Elektronikbauteil auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte angeordnet sind. Auch die Anordnung des Sensorelementes und des Elektronikbauteils auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte bietet Vorteile hinsichtlich der Integration der Leiterplatte beziehungsweise der Sensoreinrichtung in das Gehäuse, wie nachstehend noch erläutert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leiterplatte einen dritten starren Plattenteil und einen weiteren flexiblen Plattenteil aufweist, wobei der dritte starre Plattenteil durch den weiteren flexiblen Plattenteil mit dem zweiten starren Plattenteil verbunden ist, und wobei auf dem dritten starren Plattenteil eine Anschlusseinrichtung zum elektrischen Verbinden der Sensoreinrichtung mit einem Steuergerät angeordnet ist. Das dritte starre Plattenteil ist also durch das weitere flexible Plattenteil, das zweite starre Plattenteil und das flexible Plattenteil in dieser Reihenfolge mit dem ersten starren Plattenteil verbunden. Durch das Vorsehen des dritten starren Plattenteils und die Anordnung der Anschlusseinrichtung auf dem dritten starren Plattenteil wird die Flexibilität hinsichtlich der Integration der Leiterplatte beziehungsweise der Sensoreinrichtung in das Gehäuse weiter gesteigert. Zudem werden auf die Anschlusseinrichtung wirkende Kräfte nicht direkt auf das zweite starre Plattenteil übertragen, sondern mittels des weiteren flexiblen Plattenteils gedämpft. Vorzugsweise ist das Elektronikbauteil durch zumindest eine Leiterbahn mit der Anschlusseinrichtung elektrisch verbunden, die sich durch das zweite starre Plattenteil, das dritte starre Plattenteil und das weitere flexible Plattenteil erstreckt. Das zweite starre Plattenteil, dritte starre Plattenteil und das weitere flexible Plattenteil sind demnach zumindest insofern fest miteinander verbunden, als dass diese Plattenteile nicht ohne Beschädigung der Leiterbahn voneinander getrennt werden können. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird auf das weitere flexible Plattenteil und das dritte starre Plattenteil vorzugsweise verzichtet. Bei dieser Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung vorzugsweise auf dem zweiten starren Plattenteil angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anschlusseinrichtung zumindest einen elektrisch leitfähigen Verbinder mit einem ersten Kontaktabschnitt und einem zweiten Kontaktabschnitt aufweist, wobei der erste Kontaktabschnitt in eine Einpressöffnung des dritten starren Plattenteils eingepresst ist, und wobei der zweite Kontaktabschnitt mit dem Steuergerät elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Der erste Kontaktabschnitt ist also als Einpressabschnitt ausgebildet. Durch das Einpressen des ersten Kontaktabschnitts in die Einpressöffnung des dritten starren Plattenteils wird leiterplattenseitig eine mechanisch robuste elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Verbinder bereitgestellt. Vorzugsweise ist der zweite Kontaktabschnitt als Steckabschnitt ausgebildet. Es kann dann auf einfache Art und Weise eine mechanisch robuste Verbindung mit dem Steuergerät hergestellt werden, nämlich durch Zusammenstecken des als Steckabschnitt ausgebildeten zweiten Kontaktabschnitts mit einer steuergerätseitigen Steckeraufnahme. Vorzugsweise ist der Verbinder als Stanzkontaktteil ausgebildet. Vorzugsweise weist die Anschlusseinrichtung mehrere elektrisch leifähige Verbinder auf.
Vorzugsweise ist der Verbinder gewinkelt ausgebildet. Der Verbinder weist also einen ersten Schenkel und einen gewinkelt zu dem ersten Schenkel ausgerichteten zweiten Schenkel auf. Vorzugsweise weist der erste Schenkel den ersten Kontaktabschnitt und der zweite Schenkel den zweiten Kontaktabschnitt auf. Vorzugsweise ist der Verbinder um 80° bis 100° gewinkelt, besonders bevorzugt um etwa 90°.
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung weist eine in einem Gehäuse angeordnete elektrische Maschine mit einem drehbar gelagerten Rotor sowie eine gehäusefest angeordnete Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung des Rotors auf. Die Antriebseinrichtung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 7 durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Sensoreinrichtung aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Vorzugsweise ist der Rotor auf einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Antriebswelle drehfest angeordnet. Vorzugsweise ist zumindest die Leiterplatte der Sensoreinrichtung in dem Gehäuse angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung einen Lagerschild aufweist, und dass die Leiterplatte der Sensoreinrichtung an dem Lagerschild befestigt ist. Bei einem Lagerschild handelt es sich um einen die elektrische Maschine überdeckenden Gehäusedeckel des Gehäuses. Typischerweise ist die Antriebswelle der Antriebseinrichtung durch den Lagerschild drehbar gelagert. Vorzugsweise trägt der Lagerschild hierzu ein Drehlager, das zwischen der Antriebswelle und dem Lagerschild wirkt. Durch die Befestigung der Leiterplatte an dem Lagerschild kann zum einen eine mechanisch robuste Befestigung der Leiterplatte erreicht werden. Zudem kann eine bauraumsparende Integration der Leiterplatte in das Gehäuse erreicht werden. Besonders bevorzugt ist das erste starre Plattenteil hierzu ringscheibenförmig ausgebildet und koaxial zu der Antriebswelle angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lagerschild aus einem Metal Iwerkstoff hergestellt ist, und dass die Leiterplatte durch ein aus einem Kunststoff hergestelltes Trägerelement an dem Lagerschild befestigt ist. Die Leiterplatte ist also mittels des Trägerelementes an dem Lagerschild befestigt. Beispielsweise ist die Leiterplatte durch eine erste Klebeverbindung an dem Trägerelement befestigt und das Trägerelement ist durch eine zweite Klebeverbindung an dem Lagerschild befestigt. Ist der Lagerschild aus dem Metallwerkstoff hergestellt, so ist der Lagerschild mechanisch besonders robust. Durch das Trägerelement wird erreicht, dass das Sensorelement von dem metallischen Lagerschild beabstandet ist, und dass stromführende Leitungen beziehungsweise Leiterbahnen der Leiterplatte von dem metallischen Lagerschild elektrisch isoliert sind. Vorzugsweise ist zumindest das erste starre Plattenteil an dem Trägerelement direkt befestigt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Lagerschild aus einem Kunststoff hergestellt ist, und dass die Leiterplatte an dem Lagerschild direkt befestigt ist. Hierdurch kann verglichen mit der vorstehenden Ausführungsform die Anzahl an Bauteilen verringert werden. Insbesondere wird auf ein die Leiterplatte tragendes Trägerelement verzichtet. Vorzugsweise ist die Leiterplatte durch eine Klebeverbindung mit dem Lagerschild direkt verbunden. Es ist also eine Klebstoffschicht vorhanden, die mit dem Lagerschild einerseits und der Leiterplatte andererseits in Berührkontakt steht. Vorzugsweise ist die Leiterplatte durch zumindest ein Befestigungsmittel mit dem Lagerschild direkt verbunden. Es ist also zumindest ein Befestigungsmittel vorhanden, das sowohl mit dem Lagerschild als auch mit der Leiterplatte in Berührkontakt steht. Vorzugsweise ist die Leiterplatte durch eine Rastverbindung an dem Lagerschild direkt befestigt. Beispielsweise hintergreift hierzu die Leiterplatte einen Haltevorsprung des Lagerschilds. Vorzugsweise ist zumindest das erste starre Plattenteil an dem Lagerschild direkt befestigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste starre Plattenteil senkrecht zu der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist, und dass das zweite starre Plattenteil parallel zu der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist. Das erste und das zweite starre Plattenteil sind also senkrecht zueinander ausgerichtet. Durch eine derartige Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils kann der durch die Leiterplatte in radialer Richtung benötigte Bauraum verringert werden. Wie zuvor erwähnt sind das Sensorelement und das Elektronikbauteil vorzugsweise auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte angeordnet. Bei einer senkrechten Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils zueinander kann dadurch erreicht werden, dass einerseits das Sensorelement dem Rotor zugewandt ist, und dass andererseits das Elektronikbauteil radial innerhalb des zweiten starren Plattenteils angeordnet ist. Das Elektronikbauteil ist dann gegenüber radial außerhalb des zweiten starren Plattenteils angeordneten elektrisch leitfähigen Motorphasenzuleitungen durch das zweite starre Plattenteil abgeschirmt. Vorzugsweise sind das zweite und das dritte starre Plattenteil zueinander gewinkelt ausgerichtet. Beispielsweise beträgt der Winkel zwischen dem zweiten und dem dritten starren Plattenteil 15° bis 30°, besonders bevorzugt 20°. Ist der Lagerschild aus einem Kunststoff hergestellt, so weist der Lagerschild vorzugsweise zumindest eine Haltestruktur auf, durch die das zweite starre Plattenteil und/oder das dritte starre Plattenteil formschlüssig an dem Lagerschild befestigt sind. Ist der Lagerschild aus einem Metallwerkstoff hergestellt, so weist das Trägerelement vorzugsweise zumindest eine Haltestruktur auf, durch die das zweite starre Plattenteil und/oder das dritte starre Plattenteil formschlüssig an dem Trägerelement befestigt sind. Durch derartige Haltestrukturen wird gewährleistet, dass die gewünschte Ausrichtung des ersten und des zweiten starren Plattenteils zueinander erhalten bleibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lagerschild zumindest einen Axialdurchbruch aufweist, und dass zumindest der zweite Kontaktabschnitt des Verbinders durch den Axialdurchbruch hindurchragt. Der zweite Kontaktabschnitt des Verbinders ist also zumindest abschnittsweise auf einer anderen Seite des Lagerschilds angeordnet als die Leiterplatte. Hierdurch wird die Zugänglichkeit des zweiten Kontaktabschnitts verbessert, sodass die Anbindung des Steuergerätes an die Anschlusseinrichtung erleichtert wird.
Vorzugsweise weist die Antriebseinrichtung eine aus einem Kunststoff hergestellte Steckerführung auf, die an dem Lagerschild angeordnet ist und den zweiten Kontaktabschnitt des Verbinders zumindest bereichsweise radial umschließt. Durch die Steckerführung kann das Zusammenstecken des zweiten Kontaktabschnitts des Verbinders mit der steuergerätseitigen Steckeraufnahme erleichtert werden. Beispielsweise ist hierzu ein die Steckeraufnahme tragendes Kontaktelement derart an die Steckerführung formangepasst, dass das Kontaktelement spielfrei in die Steckerführung einsteckbar ist. Vorzugsweise ist die Steckerführung hülsenförmig beziehungsweise als Führungshülse ausgebildet. Ist der Lagerschild aus einem Kunststoff hergestellt, so ist die Steckerführung vorzugsweise integral mit dem Lagerschild ausgebildet. Ist der Lagerschild aus einem Metall Werkstoff hergestellt, so ist die Steckerführung vorzugsweise separat von dem Lagerschild ausgebildet und an dem Lagerschild befestigt. Beispielsweise ist die Steckerführung dann in den Axialdurchbruch des Lagerschilds eingesetzt und durch eine Rastverbindung an dem Lagerschild befestigt.
Der erfindungsgemäße Druckerzeuger für eine Bremsanlage weist eine Pumpeneinrichtung und eine Antriebseinrichtung zum Betätigen der Pumpeneinrichtung auf. Der Druckerzeuger zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 14 durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebseinrichtung aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Druckerzeugers für eine
Bremsanlage,
Figur 2 eine Antriebseinrichtung des Druckerzeugers,
Figur 3 einen Lagerschild und eine Sensoreinrichtung der
Antriebseinrichtung,
Figur 4A eine Rückansicht der Sensoreinrichtung,
Figur 4B eine Vorderansicht der Sensoreinrichtung,
Figur 5 den Lagerschild und die Sensoreinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 6 die Sensoreinrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
Figur 7 den Lagerschild und die Sensoreinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
Figur 8 eine weitere Ansicht des Lagerschilds und der
Sensoreinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Druckerzeugers 1 für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs. Der Druckerzeuger 1 weist eine elektrische Antriebseinrichtung 2 und eine Pumpeneinrichtung 3 mit zumindest einer Fluidpumpe auf. Ein Gehäuse 4 der Antriebseinrichtung 2 ist durch mehrere Befestigungsmittel 5 an einem Gehäuse 6 der Pumpeneinrichtung 3 befestigt. Vorliegend ist das Gehäuse 4 becherförmig ausgebildet. Die Antriebseinrichtung
2 ist dazu ausgebildet, die Fluidpumpe der Pumpeneinrichtung 3 zu betätigen. Hierzu weist die Antriebseinrichtung 2 eine elektrische Maschine 7 auf, die in dem Gehäuse 4 angeordnet und deshalb in Figur 1 nicht erkenntlich ist.
Außerdem weist der Druckerzeuger 1 ein Steuergerät 8 zur Ansteuerung der Maschine 7 auf. Die Pumpeneinrichtung 3 ist zwischen der Antriebseinrichtung 2 einerseits und dem Steuergerät 8 andererseits angeordnet.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Antriebseinrichtung 2. Wie aus Figur 2 erkenntlich ist, weist die Antriebseinrichtung 2 eine Antriebswelle 10 auf, die in dem Gehäuse 4 der Antriebseinrichtung 2 um eine Rotationsachse 11 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 10 ist durch eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Getriebeeinrichtung mit der Fluidpumpe der Pumpeneinrichtung
3 wirkverbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Getriebeeinrichtung um ein Planetengetriebe, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes drehfest auf der Antriebswelle 10 angeordnet ist.
Die elektrische Maschine 7 weist einen drehfest auf der Antriebswelle 10 angeordneten Rotor 12 auf. Die Rotationsachse des Rotors 12 entspricht der Rotationsachse 11 der Antriebswelle 10. Die elektrische Maschine 4 weist außerdem einen gehäusefest angeordneten Stator 13 auf. Der Stator 13 weist eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte mehrphasige Motorwicklung auf, die derart verteilt um den Rotor 12 angeordnet ist, dass der Rotor 12 und somit die Antriebswelle 10 durch eine geeignete Bestromung der Motorwicklung drehbar beziehungsweise antreibbar ist.
Die Antriebseinrichtung 2 weist außerdem einen gehäusefest angeordneten Lagerschild 14 auf. Gemäß dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lagerschild 14 aus einem Kunststoff hergestellt. Der Lagerschild 14 überdeckt die elektrische Maschine 7 und bildet insofern eine Art Gehäusedeckel des Gehäuses 3. Der Lagerschild 14 ist zur Lagerung der Antriebswelle 10 ausgebildet. Hierzu weist der Lagerschild 14 einen sich in axialer Richtung erstreckenden hülsenförmigen Lagerabschnitt 15 auf. Zwischen dem Lagerabschnitt 15 und der Antriebswelle 10 ist vorzugsweise ein nicht erkenntliches Drehlager angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um ein Wälzkörperlager handelt. Der Lagerschild 14 weist außerdem einen sich in axialer Richtung erstreckenden hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 16 auf. Durch den Befestigungsabschnitt 16 ist der Lagerschild 14 an dem Gehäuse 4 befestigt, beispielsweise durch eine Kraftschlussverbindung, durch eine Klebeverbindung oder durch zumindest ein Befestigungsmittel.
Die Antriebseinrichtung 2 weist außerdem eine gehäusefest angeordnete Sensoreinrichtung 17 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Drehstellung des Rotors 12 zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 17 ist an dem Lagerschild 14 befestigt. Die Ausgestaltung der Sensoreinrichtung 17 wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 2, 3, 4A und 4B näher erläutert. Figur 3 zeigt hierzu eine weitere Darstellung der an dem Lagerschild 14 befestigten Sensoreinrichtung 17. Die Figur 4A zeigt eine Rückansicht der Sensoreinrichtung 17 ohne den Lagerschild 14. Die Figur 4B zeigt eine Vorderansicht der Sensoreinrichtung 17 ohne den Lagerschild 14.
Die Sensoreinrichtung 17 weist eine Leiterplatte 18 auf, die als Starrflex- Leiterplatte 18 ausgebildet ist. Die Leiterplatte 18 weist ein erstes starres Plattenteil 19 auf. Wie aus den Figuren erkenntlich ist, ist das erste starre Plattenteil 19 ringscheibenförmig ausgebildet. Die Leiterplatte 18 weist außerdem ein zweites starres Plattenteil 20 auf. Vorliegend ist das zweite starre Plattenteil 20 rechteckförmig ausgebildet. Das zweite starre Plattenteil 20 ist durch ein flexibles Plattenteil 21 mit dem ersten starren Plattenteil 19 verbunden. Insofern ist das zweite starre Plattenteil 20 an dem ersten starren Plattenteil 19 angelenkt, sodass die Ausrichtung des ersten starren Plattenteils 19 und des zweiten starren Plattenteils 20 zueinander durch eine Verformung des flexiblen Plattenteils 21 veränderbar ist. Wie aus den Figuren erkenntlich ist, ist das flexible Plattenteil 21 an einem radial äußeren Rand 22 der Ringscheibenform des ersten starren Plattenteils 19 angeordnet. Außerdem ist das flexible Plattenteil 21 an einem ersten Rand 23 des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet. Die Leiterplatte 18 weist außerdem ein drittes starres Plattenteil 24 auf. Das dritte starre Plattenteil 24 ist durch ein weiteres flexibles Plattenteil 25 mit dem zweiten starren Plattenteil 20 verbunden. Insofern ist das dritte starre Plattenteil 24 an dem zweiten starren Plattenteil 20 angelenkt, sodass die Ausrichtung des zweiten starren Plattenteils 20 und des dritten starren Plattenteils 24 zueinander durch eine Verformung des weiteren flexiblen Plattenteils 25 veränderbar ist. Wie aus den Figuren 4A und 4B erkenntlich ist, ist das dritte starre Plattenteil 24 vorliegend rechteckförmig ausgebildet. Das weitere flexible Plattenteil 25 ist an einem senkrecht zu dem ersten Rand 23 ausgerichteten zweiten Rand 26 des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet.
Die Sensoreinrichtung 17 weist ein Sensorelement 27 auf, das auf dem ersten starren Plattenteil 19 angeordnet ist. Vorliegend ist die Sensoreinrichtung 17 als induktiver Sensor 17 ausgebildet. Das Sensorelement 27 weist hierzu vorliegend eine Senderspule 28 und zwei Empfängerspulen 29 auf, wobei die Spulen 28 und 29 als Leiterbahnen auf dem ersten starren Plattenteil 19 ausgebildet sind.
Die Sensorerrichtung 17 weist außerdem ein Elektronikbauteil 30 auf, das auf dem zweiten starren Plattenteil 20 angeordnet ist. Vorliegend handelt es sich bei dem Elektronikbauteil 30 um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC). Das Elektronikbauteil 30 ist mit dem Sensorelement 27 elektrisch verbunden und dazu ausgebildet, das Sensorsignal des Sensorelementes 27 zu demodulieren beziehungsweise zu verarbeiten.
Die Sensoreinrichtung 17 weist außerdem eine Anschlusseinrichtung 31 zum elektrischen Verbinden der Sensoreinrichtung 17 mit dem Steuergerät 8 auf. Die Anschlusseinrichtung 31 ist vorliegend auf dem dritten starren Plattenteil 24 angeordnet. Die Anschlusseinrichtung 31 ist mit dem Elektronikbauteil 30 elektrisch verbunden. Die Anschlusseinrichtung 31 weist mehrere elektrisch leitfähige Verbinder 32 auf. Vorliegend sind vier elektrisch leitfähige Verbinder 32 vorhanden, wobei bei der in Figur 4A dargestellten Sensoreinrichtung 17 die Verbinder 32 noch nicht an der Leiterplatte 18 angeordnet sind, und wobei bei der in Figur 4B dargestellten Sensoreinrichtung 17 erst zwei Verbinder 32 an der Leiterplatte 18 angeordnet sind.
Die Verbinder 32 weisen jeweils einen ersten Kontaktabschnitt 33 auf. Die ersten Kontaktabschnitte 33 sind in eine jeweils andere Ein pressöffnung 34 des dritten starren Plattenteils 24 eingepresst. Die Verbinder 32 weisen außerdem jeweils einen zweiten Kontaktabschnitt 35 auf. Die zweiten Kontaktabschnitte 35 sind mit dem Steuergerät 8 elektrisch verbunden oder verbindbar. Vorliegend sind die zweiten Kontaktabschnitte 35 als Steckabschnitte 35 ausgebildet. Auf die Steckabschnitte 35 können steuergerätseitige Steckeraufnahmen aufgesteckt werden, um die Sensoreinrichtung 17 elektrisch mit dem Steuergerät 8 zu verbinden. Die Verbinder 32 sind vorliegend gewinkelt ausgebildet. Wie aus den Figuren 2 und 3 erkenntlich ist, beträgt der Winkel zwischen den ersten Kontaktabschnitten 33 und den zweiten Kontaktabschnitten 35 vorliegend 90°.
Die Leiterplatte 18 weist eine erste Stirnseite 36 und eine zweite Stirnseite 37 auf. Die erste Stirnseite 36 wird nachfolgend als Vorderseite 36 bezeichnet. Die zweite Stirnseite 37 wird nachfolgend als Rückseite 37 bezeichnet. Die Vorderseite 36 wird durch einen Vorderseitenabschnitt 36A des ersten starren Plattenteils 19, einen Vorderseitenabschnitt 36B des zweiten starren Plattenteils 20 und einen Vorderseitenabschnitt 36C des dritten starren Plattenteils 24 gebildet. Die Rückseite 37 wird durch einen Rückseitenabschnitt 37A des ersten starren Plattenteils 19, einen Rückseitenabschnitt 37B des zweiten starren Plattenteils 20 und einen Rückseitenabschnitt 37C des dritten starren Plattenteils 24 gebildet. Sind die starren Plattenteile 19, 20 und 24 wie in den Figuren 4A und 4B dargestellt parallel zueinander ausgerichtet und auf derselben Höhe angeordnet, so liegen die Vorderseitenabschnitte 36A, 36B und 36C in derselben Ebene. Sind die starren Plattenteile 19, 20 und 24 jedoch wie in den Figuren 2 und 3 schräg zueinander ausgerichtet, so sind auch die Vorderseitenabschnitte 36A, 36B und 36C schräg zueinander ausgerichtet. Entsprechendes gilt auch für die Rückseitenabschnitte 37A, 37B und 37C.
Das Sensorelement 27 der Sensoreinrichtung 17 ist auf dem Vorderseitenabschnitt 36A des ersten starren Plattenteils 19 angeordnet. Das Elektronikbauteil 30 ist auf dem Rückseitenabschnitt 37B des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet. Das Sensorelement 27 und das Elektronikbauteil 30 sind also auf unterschiedlichen Stirnseiten der Leiterplatte 18 angeordnet.
Im Folgenden wird die Befestigung der Sensoreinrichtung 17 an dem Lagerschild 14 mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 näher erläutert. Ist die Sensoreinrichtung 17 an dem Lagerschild 14 befestigt, so ist die erste starre Leiterplatte 19 koaxial zu der Antriebswelle 10 angeordnet. Der Vorderseitenabschnitt 36A des ersten starren Plattenteils 19 ist dabei dem Rotor 12 zugewandt, sodass das Sensorelement 27 dem Rotor 12 beziehungsweise einem drehfest mit dem Rotor 12 gekoppelten Messwertgeber 38 axial gegenüberliegt. Das flexible Plattenteil 21 ist derart verformt, dass das zweite starre Plattenteil 20 parallel zu der Rotationsachse 11 des Rotors 12 beziehungsweise senkrecht zu dem ersten starren Plattenteil 19 ausgerichtet ist. Der Rückseitenabschnitt 37B weist dabei radial nach innen, sodass das Elektronikbauteil 30 radial innerhalb des zweiten starren Plattenteils 20 angeordnet ist. Das weitere flexible Plattenteil 25 ist derart verformt, dass der Winkel zwischen dem zweiten starren Plattenteil 20 und dem dritten starren Plattenteil 24 etwa 20° beträgt. Die zweiten Kontaktabschnitte 35 der Verbinder 32 ragen durch einen jeweils anderen Axialdurchbruch 39 des Lagerschilds 14 hindurch. Entsprechend sind die zweiten Kontaktabschnitte 35 zumindest abschnittsweise auf einer anderen Seite des Lagerschilds 14 angeordnet als die Leiterplatte 18. Hierdurch sind die zweiten Kontaktabschnitte 35 für eine Anbindung an das Steuergerät 8 einfach zugänglich.
Gemäß dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 18 durch eine Klebeverbindung an dem Lagerschild 14 direkt befestigt. Die Klebeverbindung wird durch eine Klebstoffschicht 40 gebildet, die mit dem Lagerschild 14 einerseits und dem ersten starren Plattenteil 19 andererseits in Berührkontakt steht. Wie aus Figur 3 erkenntlich ist, weist der Lagerschild 14 mehrere Haltestrukturen 41 auf, durch die der zweite starre Plattenteil 20 und der dritte starre Plattenteil 24 formschlüssig an dem Lagerschild 14 befestigt sind. Vorliegend sind die Haltestrukturen 41 integral mit dem Lagerschild 14 ausgebildet. Insofern sind die Haltestrukturen 41 aus einem Kunststoff hergestellt.
Wie aus den Figuren 2 und 3 erkenntlich ist, weist die Antriebseinrichtung 2 eine Steckerführung 42 in Form einer Führungshülse 42 auf, welche die zweiten Kontaktabschnitte 35 zumindest bereichsweise radial umschließt. Vorliegend ist die Steckerführung 42 integral mit dem Lagerschild 14 ausgebildet. Insofern ist die Steckerführung 42 aus einem Kunststoff hergestellt.
Figur 5 zeigt den Lagerschild 14 und die Sensoreinrichtung 17 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Figur 6 zeigt die in Figur 5 dargestellte Sensoreinrichtung 17 ohne den Lagerschild 14. Das in den Figuren 5 und 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 2, 3, 4A und 4B dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen hinsichtlich der Befestigung der Sensoreinrichtung 17 an dem Lagerschild 14.
Gemäß dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 17 durch mehrere Befestigungsmittel 43 an dem Lagerschild 14 direkt befestigt. Der erste starre Plattenteil 19 weist hierzu an seinem radial äußeren Rand 22 mehrere Radialvorsprünge 44 mit Einpressöffnungen 45 auf. Der Lagerschild 14 weist eine der Anzahl an Einpressöffnungen 45 entsprechende Anzahl an Sacklochbohrungen 46 auf. Die Befestigungsmittel 43 sind als Einpresspins 43 ausgebildet. Die Einpresspins 43 weisen jeweils einen ersten Endabschnitt 47 und einen zweiten Endabschnitt 48 auf. Die ersten Endabschnitte 47 sind in eine jeweils andere der Einpressöffnungen 45 eingepresst. Die zweiten Endabschnitte 48 sind in eine jeweils andere der Sacklochbohrungen 46 eingepresst.
Die Figuren 7 und 8 zeigen den Lagerschild 14 und die Sensoreinrichtung 17 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Lagerschild 14 aus einem Metallwerkstoff hergestellt. Die Leiterplatte 18 ist durch ein aus Kunststoff hergestelltes Trägerelement 49 an dem Lagerschild 14 befestigt. Das Trägerelement 49 ist zwischen dem Lagerschild 14 und dem ersten starren Plattenteil 19 angeordnet. Vorliegend ist das Trägerelement 49 durch eine erste Klebeverbindung an dem Lagerschild 14 befestigt. Hierzu ist eine erste Klebstoffschicht 50 vorhanden, die mit dem Lagerschild 14 und dem Trägerelement 49 in Berührkontakt steht. Das erste starre Plattenteil 19 ist durch eine zweite Klebeverbindung an dem Trägerelement 49 befestigt. Hierzu ist eine zweite Klebstoffschicht 51 vorhanden, die mit dem Trägerelement 49 und dem ersten starren Plattenteil 19 in Berührkontakt steht.
Wie aus Figur 8 erkenntlich ist, weist das Trägerelement 49 mehrere Haltestrukturen 52 auf, durch die das zweite starre Plattenteil 20 und das dritte starre Plattenteil 24 formschlüssig an dem Trägerelement 49 befestigt sind. Die Haltestrukturen 52 sind integral mit dem Trägerelement 49 ausgebildet und insofern aus einem Kunststoff hergestellt.
Wie aus Figur 8 erkenntlich ist, weist der Lagerschild 14 anstelle der mehreren Axialdurchbrüche 39 nur einen Axialdurchbruch 53 auf, durch den die zweiten Kontaktabschnitte 35 der Verbinder 32 hindurchragen. Die Steckerführung 42 ist gemäß dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel Teil eines aus Kunststoff hergestellten Bauteils 54, das in den Axialdurchbruch 53 eingesteckt und durch eine Rastverbindung an dem Lagerschild 14 befestigt ist.

Claims

Ansprüche
1. Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, mit zumindest einem Sensorelement (27), und mit zumindest einem elektrisch mit dem Sensorelement (27) verbundenen Elektronikbauteil (30), wobei das Sensorelement (27) und das Elektronikbauteil (30) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (18) der Sensoreinrichtung (17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (18) zumindest ein erstes starres Plattenteil (19), ein zweites starres Plattenteil (20) und ein flexibles Plattenteil (21) aufweist, wobei das zweite starre Plattenteil (20) durch das flexible Plattenteil (21) mit dem ersten starren Plattenteil (19) verbunden ist, wobei das Sensorelement (27) auf dem ersten starren Plattenteil (19) angeordnet ist, und wobei das Elektronikbauteil (30) auf dem zweiten starren Plattenteil (20) angeordnet ist.
2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Plattenteil (19) ringscheibenförmig ausgebildet ist.
3. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (27) und das Elektronikbauteil (30) auf unterschiedlichen Stirnseiten (36,37) der Leiterplatte (18) angeordnet sind.
4. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (18) einen dritten starren Plattenteil (24) und einen weiteren flexiblen Plattenteil (25) aufweist, wobei der dritte starre Plattenteil (24) durch den weiteren flexiblen Plattenteil (25) mit dem zweiten starren Plattenteil (20) verbunden ist, und wobei auf dem dritten starren Plattenteil (25) eine Anschlusseinrichtung (31) zum elektrischen Verbinden der Sensoreinrichtung (17) mit einem Steuergerät (8) angeordnet ist.
5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (31) zumindest einen elektrisch leitfähigen Verbinder (32) mit einem ersten Kontaktabschnitt (33) und einem zweiten Kontaktabschnitt (35) aufweist, wobei der erste Kontaktabschnitt (33) in eine Einpressöffnung (34) des dritten starren Plattenteils (24) eingepresst ist, und wobei der zweite Kontaktabschnitt (35) mit dem Steuergerät (8) elektrisch verbunden oder verbindbar ist.
6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinder (32) gewinkelt ausgebildet ist.
7. Antriebseinrichtung, mit einer in einem Gehäuse (4) angeordneten elektrischen Maschine (7), die einen drehbar gelagerten Rotor (12) aufweist, und mit einer gehäusefest angeordneten Sensoreinrichtung (17) zum Erfassen einer Drehstellung des Rotors (12), gekennzeichnet durch die Ausbildung der Sensoreinrichtung (17) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (2) einen Lagerschild (14) aufweist, und dass die Leiterplatte (18) der Sensoreinrichtung (17) an dem Lagerschild (14) befestigt ist.
9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (14) aus einem Meta II werkst off hergestellt ist, und dass die Leiterplatte (18) durch ein aus einem Kunststoff hergestelltes Trägerelement (49) an dem Lagerschild (14) befestigt ist.
10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (14) aus einem Kunststoff hergestellt ist, und dass die Leiterplatte (18) an dem Lagerschild (14) direkt befestigt ist.
11. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Plattenteil (19) senkrecht zu der Rotationsachse (11) des Rotors (12) ausgerichtet ist, und dass das zweite starre Plattenteil (20) parallel zu der Rotationsachse (11) des Rotors (12) ausgerichtet ist. - 18 -
12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (14) zumindest einen Axialdurchbruch (39,53) aufweist, und dass zumindest der zweite Kontaktabschnitt (35) des Verbinders (32) durch den Axialdurchbruch (39,53) hindurchragt.
13. Antriebseinrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine aus einem Kunststoff hergestellte Steckerführung (42), die an dem Lagerschild (14) angeordnet ist und den zweiten Kontaktabschnitt (35) des Verbinders (32) zumindest bereichsweise radial umschließt.
14. Druckerzeuger für eine Bremsanlage, mit einer Pumpeneinrichtung (3), und mit einer Antriebseinrichtung (2) zum Betätigen der Pumpeneinrichtung (3), gekennzeichnet durch die Ausbildung der Antriebseinrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13.
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