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Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit mindestens einem Geber und mit mindestens einem Sensor, wobei der Geber drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, und wobei der Sensor ortsfest innerhalb des Getriebegehäuses vorgesehen ist und/oder am Getriebegehäuse angeordnet ist.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes bereits bekannt. Im Allgemeinen ist allen Sensoranordnungen gemeinsam, dass diese zumindest einen Geber und einen Sensor aufweisen. Die Geber sind unterschiedlich ausgebildet, wobei diese zumeist drehfest mit dem jeweiligen Bauteil, insbesondere der Getriebeeingangswelle verbunden sind. Der Sensor ist hingegen meist ortsfest und in der Nähe des Gebers beabstandet angebracht. Die Ausbildung der Sensoranordnung bzw. die Anordnung des Gebers und des Sensors beeinflusst damit die Art und Weise der Messwerterfassung sowie des benötigten Bauraums und der Vorgehensweise bei der Montage bzw. Demontage der Sensoranordnung. Im Stand der Technik sind nun unterschiedliche Sensoranordnungen zur Erfassung der Drehzahl einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes bekannt.
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In der
DE 103 49 844 A1 , von der diese Erfindung ausgeht, wird eine Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl einer Getriebeausgangswelle eines mehrstufigen Schaltgetriebes offenbart, wobei am Getriebegehäuse ein ortsfester stabförmiger Sensor angeordnet ist und ein als Geberscheibe ausgeführter Geber umfänglich auf der Getriebeausgangswelle angeordnet ist. Eine Drehzahlerfassung bzw. eine Messwerterfassung der Getriebeausgangswelle wird in radialer Richtung realisiert.
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In der
DE 10 2006 018 818 A1 wird eine Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebsmotors bzw. der Drehzahl der Getriebeeingangswelle eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs beschrieben, bei der ein ortsfester Sensor in dem Getriebegehäuse angeordnet und ein Geber drehfest mit der Motorwelle verbunden ist. Hierbei ist der Geber als ein Geberrad ausgebildet und umfänglich auf der Motorwelle befestigt.
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Die
DE 20 2005 005 260 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen eines Radlagers, wobei ein ortsfester Sensor derart angeordnet ist, dass dieser die Drehbewegung des rotierenden Teils eines Lagers erfasst, wobei ein Geber, ausgebildet als Hülse umfänglich auf dem rotierenden Teil des Lagers angebracht ist.
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Die im Stand der Technik bekannte Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, von der die Erfindung ausgeht, bzw. auch die anderen bereits bekannten Sensoranordnungen sind noch nicht optimal ausgebildet. Einerseits wird aufgrund des um den Umfang der Getriebeeingangswelle bzw. der rotierenden Welle angeordneten Gebers (bzw. von der Geberscheibe) ein zusätzlicher Bauraum um die rotierende Welle beansprucht, was im Endeffekt einerseits einen großen Bauraum erfordert sowie andererseits auch die Gesamtlänge der Welle vergrößert (und somit auch die rotierende Masse), insbesondere um eine entsprechende umfängliche Anordnung des Gebers auf der Welle zu ermöglichen. Weiterhin sind die bekannten Sensoranordnungen konstruktiv sehr aufwendig, was insbesondere den Wartungs- oder Reparaturumfang vergrößert. Gerade im Hinblick auch auf die Montage bzw. die Demontage der Sensoranordnung, welche dann nur mit einer Demontage der rotierenden Welle selbst und weiterer Komponenten, insbesondere der Lager möglich ist, sind die bekannten Sensoranordnungen noch nicht optimal ausgebildet. Dies führt zwangsläufig zu einem erhöhten Zeitaufwand und damit folglich zu erhöhten Kosten. Im Ergebnis sind die im Stand der Technik bekannten Sensoranordnungen daher noch nicht optimal ausgebildet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Sensoranordnung nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass insbesondere der Zeitaufwand im Hinblick auf eine Montage bzw. Demontage der Sensoranordnung sowie insbesondere auch der konstruktive Aufwand für die Sensoranordnung verringert sind, wobei die damit verbundenen Kosten ebenfalls minimiert sind.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, das der Geber stirnseitig an der Getriebeeingangswelle angeordnet und/oder befestigt ist.
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Das Grundprinzip der Erfindung geht zunächst dahin, dass zunächst Bauraum eingespart werden kann, weil der Geber stirnseitig an der Getriebeeingangswelle angeordnet und/oder befestigt ist, insbesondere grundsätzlich nicht - wie bisher im Stand der Technik - außenumfänglich auf der Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Dadurch ist nicht nur der radiale Bauraumbedarf verringert, sondern auch die Gesamtlänge der Getriebeeingangswelle kann entsprechend reduziert werden. Weiterhin kann insbesondere durch die stirnseitige Anordnung und/oder Befestigung des Gebers an der Getriebeeingangswelle, eine möglicherweise bereits vorhandene stirnseitige Kavität in der Getriebeeingangswelle (bei einer Hohlwelle) nutzbar gemacht werden. Insbesondere wird dies dadurch möglich, dass der Geber mehrerer Abschnitte aufweist und/oder mehrteilig ausgeführt ist, wobei der Geber insbesondere als ein Geberrad oder als eine Geberscheibe ausgeführt ist und einen Schaft aufweist.
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Der Schaft des Gebers wird nun insbesondere koaxial zur Rotationsachse der Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei der Schaft zumindest teilweise in eine stirnseitige Kavität der Getriebeeingangswelle positioniert ist bzw. vorzugsweise der Schaft in die als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle zumindest teilweise in die stirnseitige Kavität eingreift. Somit wird bereits vorhandener Bauraum für die Montage des Gebers genutzt und eine weitere Ausdehnung des Bauraums der Getriebeeingangswelle vermieden.
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Damit der Geber in der Kavität der Getriebeeingangswelle sich nicht radial verdreht oder axial verrutscht, ist der Schaft des Gebers insbesondere kraftschlüssig und / oder formschlüssig lösbar innerhalb der Kavität befestigbar. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass der Schaft des Gebers, zumindest teilweise kegelförmig ausgeführt ist, und der kegelförmige Schaft mit einem sogenannten Spreizelement in der Kavität kraftschlüssig und / oder formschlüssig innerhalb der stirnseitigen Kavität der Getriebeeingangswelle lösbar befestigt wird bzw. ist. Das Spreizelement ist insbesondere derart ausgeführt, dass der zumindest teilweise kegelförmige Schaft des Gebers umfänglich von der Innenfläche des Spreizelements überdeckt wird bzw. die Innenfläche des Spreizelementes an der Außenfläche des Schaftes anliegt, wenn das Spreizelement über den Schaft des Gebers geschoben ist.
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Mit Hilfe einer Schraubenverbindung ist das Spreizelement auch funktional wirksam mit dem Schaft verbindbar, und insbesondere koaxial, insbesondere konzentrisch zur Rotationsachse der Getriebeeingangswelle bzw. relativ zu dem Schaft des Gebers axial verschiebbar. Durch das Anziehen der Schraubenverbindung wird das Spreizelement über den vorzugsweise kegelförmigen Schaft des Gebers gezogen, wodurch das Spreizelement gespreizt bzw. zumindest teilweise radial aufgeweitet wird, wobei dann zumindest teilweise die Außenfläche des Spreizelements gegen die Innenwandung bzw. Innenfläche der Kavität der Getriebeeingangswelle gepresst wird und somit ein Kraftschluss zwischen der Getriebeeingangswelle, dem Spreizelement und dem Schaft hergestellt wird. Die Außenfläche des Spreizelements kann zur besseren Wirksamkeit zumindest teilweise eine Beschichtung oder eine Strukturierung oder auch längliche Ausbrüche aufweisen. Hierdurch lässt sich auf eine sehr elegante Weise eine Sicherung des Gebers gegen Verdrehen oder Verrutschen realisieren und es werden auch keine unzulässigen Kräfte auf die Lagerung der Getriebeeingangswelle übertragen wie es zum Beispiel bei einem umfänglichen Aufpressen eines Geberrads auf die Getriebeeingangswelle vorkommen kann.
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Alternativ ist allerdings auch eine stirnseitige Verschraubung denkbar, wenn die Getriebeeingangswelle als Vollwelle ausgeführt ist und insbesondere eine Kavität für den Schaft des Gebers und für das Spreizelement nachträglich eingebracht werden müsste.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Geber als einzige Komponente nur das Geberrad bzw. die Geberscheibe auf, wobei zumindest eine nachträgliche Gewindebohrung in die dann als Vollwelle ausgeführte Getriebeeingangswelle anzubringen ist. Ebenso denkbar ist ein stirnseitiges Verkleben des Geberrads bzw. der Geberscheibe auf der Getriebeeingangswelle, wodurch das Erfordernis der nachträglich einzubringenden Gewindebohrung entfällt.
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Ebenso denkbar ist eine formschlüssige Sicherung welche als Passfederverbindung zwischen dem Schaft des Gebers und der insbesondere als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle ausgeführt ist. Alternativ hierzu kann der Schaft des Gebers auch in der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle verstiftet werden und das Geberrad bzw. die Geberscheibe anschließend mit dem Schaft verschraubt werden.
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Um die Montage bzw. die Demontage der Sensoranordnung zusätzlich zu vereinfachen ist vorgesehen, dass der Sensor in oder an einem Getriebegehäusedeckel angeordnet ist, wobei der Getriebegehäusedeckel als ein Teil des Getriebegehäuses ausgebildet ist. Somit ist der Sensor von außen bzw. ist von außerhalb des Getriebegehäuses leichter zugänglich.
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Durch das vollständige Entfernen des Getriebegehäusedeckels ist auch der Geber sehr einfach bei Wartungsvorgängen erreichbar, da ein vollständiges Öffnen des Getriebegehäuses nicht erfolgen muss.
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Vorteilhaft ist auch, dass der Sensorkopf des Sensors im Wesentlichen zur Stirnseite der Getriebeeingangswelle ausgerichtet ist, insbesondere so dass die Messwerterfassung axial durchführbar ist. Besonders Vorteilhaft ist es dann wenn der Getriebegehäusedeckel parallel zur Stirnseite der Getriebeeingangswelle positioniert ist. Somit kann der in den Getriebegehäusedeckel integrierte Sensor und somit die Position bzw. der Abstand des Sensorkopfes zum Geberrad bereits bei der Montage in den Getriebegehäusedeckel sichergestellt werden.
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Schließlich ist die Sensoranordnung auch derart vorteilhaft angeordnet und/oder ausgeführt, dass diese zur Montage und/oder zur Demontage ohne eine Demontage der Getriebeeingangswelle durchführbar ist.
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Gleichzeitig verringert dies den konstruktiven Aufwand der Sensoranordnung und vereinfacht die Montage bzw. Demontage womit die damit verbundenen Kosten ebenfalls verringert sind.
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Im Ergebnis sind die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Sensoranordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 die Sensoranordnung im montierten Zustand in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges in der bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen, teils geschnittenen Darstellung,
- 2 die Sensoranordnung aus 1 in der bevorzugten Ausführungsform in einer anderen perspektivischen Teil-Darstellung, und
- 3 die Sensoranordnung aus den 1 und 2 in der bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Teil-Darstellung, jedoch ohne weitere Getriebekomponenten.
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Die 1 bis 3 zeigen zumindest teilweise eine Sensoranordnung 1 zur Erfassung der Drehzahl einer Getriebeeingangswelle 4 eines Kraftfahrzeuggetriebes. Die Sensoranordnung 1 weist mindestens einen Geber 2 und mindestens einen Sensor 3, insbesondere zur Erfassung der Drehzahl eines Kraftfahrzeugantriebs, insbesondere der Getriebeeingangswelle 4 auf.
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Das Getriebe 5 bzw. das Kraftfahrzeug sind hier nicht im Einzelnen bzw. nicht vollständig dargestellt. Dargestellt ist aber zumindest teilweise ein Getriebegehäuse 5a mit einer darin angeordneten bzw. gelagerten rotatorisch bewegbaren Getriebeeingangswelle 4.
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Dargestellt in den 1 bis 3 sind die wesentlichen Komponenten, diese allerdings in mehreren unterschiedlichen Darstellungen, insbesondere für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
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Die eingangs beschriebenen Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass der Geber 2 stirnseitig an der Getriebeeingangswelle 4 angeordnet und/oder befestigt ist. Hierdurch wird zunächst Bauraum eingespart, wie eingangs bereits geschildert, wobei die Gesamtlänge der Getriebeeingangswelle ebenfalls reduzierbar ist. Im Einzelnen darf zu der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nunmehr folgende Ausführung gemacht werden:
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Die 1 zeigt schematisch die Sensoranordnung 1 im montierten Zustand am Getriebegehäuse 5a bzw. teilweise in einem Getriebegehäusedeckel 5b und/oder teilweise an der Getriebeeingangswelle 4 angeordnet bzw. integriert. Ferner ist aus 1 zumindest teilweise ersichtlich, dass sich innerhalb des Getriebegehäuses 5a eine hier insbesondere horizontal ausgerichtete bzw. gelagerte Welle, insbesondere die Getriebeeingangswelle 4 erstreckt. Die Getriebeeingangswelle 4 ist gut erkennbar hier insbesondere als Hohlwelle ausgebildet, wobei innerhalb der Kavität 4a der Getriebeeingangswelle 4 ein Schaft 2a des Gebers 2, ein Spreizelement 6 sowie eine Zentralschraube 7 positioniert ist. An der Stirnseite der Getriebeeingangswelle 4 ist der Geber 2, hier insbesondere der als Geberrad 2b (bzw. als Geberscheibe) ausgeführte Geber 2 drehfest angeordnet.
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Mit einer Zentralschraube 7 wird das Spreizelement 6 über den hier kegelförmig ausgebildeten Schaft 2a des Gebers 2 funktional wirksam verbunden. Hierfür ist eine durchgehende Bohrung im Schaft 2a des Gebers 2 sowie eine Aufnahme für eine Mutter in dem Spreizelement 6 vorgesehen. So wird durch Anziehen der Zentralschraube 7 das Spreizelement 6 über den Schaft 2a des Gebers 2 gezogen und zwangsweise radial aufgeweitet, so dass sich zumindest teilweise die Außenfläche des Spreizelements gegen die Innenwandung bzw. gegen die Innenfläche der Kavität 4a der Getriebeeingangswelle 4 gepresst wird und somit ein Kraftschluss zwischen dem Spreizelement 6 und der Innenwandung der Getriebeeingangswelle 4 zum einen und zum anderen auch zu dem Schaft 2a des Gebers 2 herstellt wird. Somit ist der Geber 2 innerhalb der Kavität 4a verdrehsicher positioniert.
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Weiterhin zeigt die 1 zumindest teilweise das Getriebegehäuse 5a mit dem der Stirnseite der Getriebeeingangswelle 4 gegenüberliegendem Getriebegehäusedeckel 5b. Der Getriebegehäusedeckel 5b ist vorzugsweise lösbar mit dem Getriebe 5 verbunden insbesondere verschraubt. In dem Getriebegehäusedeckel 5b ist der Sensor 3 ortsfest integriert und über entsprechende elektrische Anschlüsse mit einem Steuergerät (nicht dargestellt) verbunden. Der Sensorkopf 3a ist durch einen Durchbruch im Getriebegehäusedeckel 5b an den Geber, insbesondere an das Geberrad 2b bis auf einen Luftspalt von wenigen Millimetern orthogonal herangeführt, wodurch eine axiale Messwerterfassung ermöglicht ist. Der ortsfeste Sensor 3, insbesondere der Sensorkopf 3a enthält hier vorzugsweise einen Hall-IC (nicht sichtbar). Alternativ kann auch eine induktive Messwerterfassung durch den Sensorkopf 3a erfolgen.
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Gut ersichtlich ist auch, dass durch eine Demontage des Getriebegehäusedeckels 5b der Geber 2 für eine Wartung oder für einen Austausch des Gebers 2 (bzw. des Geberrads 2b) leicht zugänglich ist. Es wird auch deutlich, dass dies ohne eine weitere Demontage, insbesondere der Getriebeeingangswelle 4 möglich ist.
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In 2 ist nun die Sensoranordnung 1 in der bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In dieser Ansicht ist das Geberrad 2b (bzw. die Geberscheibe) sowie der Sensor 3 und seine orthogonale Ausrichtung gegenüber dem Geber 2 gut zu erkennen. Das Geberrad 2b ist hier stirnseitig auf die Getriebeeingangswelle 4 aufgesetzt und mit der Zentralschraube 7 mit dem Schaft 2a (nicht sichtbar) des Gebers 2 bzw. mit dem Spreizelement 6 (nicht sichtbar) funktional wirksam verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Geber 2 mehrteilig ausgebildet, so dass nach dem Lösen der Zentralschraube 7 das Geberrad 2b (bzw. die Geberscheibe) als jeweilige einzelne Komponenten des Gebers 2 demontiert bzw. auch montiert werden können. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Geberrad als Träger für einen oder mehrere Magnete (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Als Magnet wird hier insbesondere auch jeglicher magnetisierbarere Werkstoff verstanden. So kann zum Beispiel das Geberrad als ein Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sein, wobei einzelne Magnete bei der Herstellung des Geberrads umspritzt worden sind oder nachträglich auf das Geberrad angebracht, insbesondere angeklebt wurden.
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Durch die mehrteilige Ausführung kann für das Geberrad bzw. die Geberscheibe ein magnetisierbares Material Verwendung finden oder das Geberrad bzw. die Geberscheibe ist aus einem nicht magnetisierbaren Material hergestellt und ist als Träger für ein magnetisierbares Material oder mehreren Magneten vorgesehen. Für beide Alternativen ist vorgesehen das, dass die Geberscheibe bzw. das Geberrad als Inkrementaldrehgeber, Drehimpulsgeber oder allgemeiner Drehgeber ausgebildet ist.
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Der Schaft des Gebers kann somit aus einem anderen Werkstoff, insbesondere aus einem nicht magnetisierbaren Material, als das Geberrad, zum Beispiel einem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, oder auch einem Leichtmetall hergestellt sein. Durch die geschickte Auswahl der Materialien kann sowohl die rotierende Masse sowie auch die Kosten des Gebers verringert werden.
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In 3 ist nun die Sensoranordnung 1 perspektivisch, ohne die übrigen Getriebekomponenten dargestellt. Wie bereits vorausgehend erläutert ist auch in dieser Darstellung die orthogonale Ausrichtung des Sensorkopfs 3a gegenüber des Gebers bzw. des Geberrads 2b gut zu erkennen. Ferner wird hier auch die koaxiale, insbesondere konzentrische Positionierung des Spreizelements 6 gegenüber dem Schaft 2a des Gebers 2 deutlich. Insbesondere ist sehr gut erkennbar, dass das Spreizelement 6 unterschiedlich ausgeformte, im Wesentlichen über ihre Länge verlaufende Ausnehmungen 6a aufweist. Dies führt im Wesentlichen dazu, dass eine Sollverformungsstelle geschaffen ist, aufgrund deren das Spreizelement 6 in der Kavität 4a der Getriebeeingangswelle 4 (siehe 1) in leichter Weise unter Aufspreizen an dem zumindest teilweise kegelförmig ausgebildeten Schaft 2a des Gebers 2 entlanggleiten kann. Die hierzu benötigte Kraft, wird wie bereits vorausgehend beschrieben, durch das Anziehen der Zentralschraube 7 aufgebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensoranordnung
- 2
- Geber
- 2a
- Schaft des Gebers
- 2b
- Geberrad (bzw. die Geberscheibe)
- 3
- Sensor
- 3a
- Sensorkopf
- 4
- Getriebeeingangswelle
- 4a
- Kavität der Getriebeeingangswelle
- 5
- Getriebe
- 5a
- Getriebegehäuse
- 5b
- Getriebegehäusedeckel
- 6
- Spreizelement
- 6a
- Ausnehmungen
- 7
- Zentralschraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10349844 A1 [0003]
- DE 102006018818 A1 [0004]
- DE 202005005260 U1 [0005]
