WO2007122065A1 - Sensoranordnung zur erfassung der drehzahl eines antriebsmotors bzw. der getriebeeingangsdrehzahl in der achse eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs - Google Patents

Sensoranordnung zur erfassung der drehzahl eines antriebsmotors bzw. der getriebeeingangsdrehzahl in der achse eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs Download PDF

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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

Definitions

  • the present invention relates to a sensor arrangement for detecting the rotational speed of a drive motor or the transmission input rotational speed in the axis of an electrically driven vehicle, in particular an industrial truck, according to the preamble of patent claim 1.
  • the input speed is a critical factor, with gearboxes with variable gear ratio knowledge of gear selection and gear transition time is required; For transmissions with a fixed ratio, the speed of the drive machine can be determined via the input speed.
  • the speed sensor is not necessarily attached to this.
  • the speed of the prime mover forms the input of a cruise control, so that their knowledge is required.
  • accurate knowledge of the rotor speed for accurate and sensitive control is necessary.
  • the speed sensor may prove useful to dispose the speed sensor not on the drive machine itself, but on the transmission between the drive and load machine.
  • controllers of the drive motors of conveyors are designed for incremental speed detection with 64 pulses per rotor revolution. This or a higher value must be reached at least, with an additional parameterization of a deviating value being required for exactly 64 increments.
  • a direct measurement of the motor shaft speed can be made via an axial data acquisition in which a phase-shifted sin-cosine signal is generated via a magnetic dipole, whereby the analog and absolute rotor position signals thus obtained disadvantageously by means of an intermediate module or software must be converted to a speed.
  • the present invention has for its object to provide a sensor arrangement for detecting the rotational speed of a drive motor or the transmission input speed of an electrically driven vehicle, soft interchangeability of the sensor without the need of disassembly of the drive unit and a direct detection of the speed! allows high conversion costs for the signals of the sensor.
  • a sensor arrangement for detecting the rotational speed of a drive motor or the transmission input speed in the axis of an electrically driven vehicle comprising an incremental sensor in which the sensor wheel of the sensor is rotatably connected to the motor shaft, wherein the sensor is arranged such that it is accessible for replacement without disassembly of the drive.
  • the senor is arranged so that a radial measured value detection is made possible.
  • the encoder disc in its thickness is to be dimensioned so large that sufficient material is passed to the sensor to a Signa! to create.
  • a circumferential groove in the gear cover or a recess in the wall of the A-Lagerschüdes of the drive motor is provided to provide the required installation space.
  • the groove may be designed such that it allows a cranking of the encoder wheel, whereby a radial measurement detection is made possible.
  • the senor for the axial measured value detection can be arranged on the side of the gear housing facing the rim via a corresponding guide or a housing opening; in the case of a radial measured value detection, the sensor can be arranged on the gearbox cover via a corresponding guide. A part of the sensor can protrude from the gear cover or the gear housing, whereby a simple disassembly of the sensor is made possible.
  • the A-bearing seat of the drive motor in Lagerschiid be further displaced in the direction of the rotor.
  • the A-bearing seat can be moved into the rotor.
  • the speed can be determined via a simple HF digital input without complex signal conditioning. Friedrichshafen 2006-04-19
  • Figure 1 is a sectional view of a portion of an axle of an electrically driven vehicle with a sensor assembly according to the present invention
  • Figure 2 is a sectional view of a portion of an axle of an electrically powered vehicle with a sensor assembly according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • the sensor arrangement comprises a transmitter wheel 8 which is connected in a rotationally fixed manner to the SVIotorwelle 3 and a sensor which is arranged on the side of the transmission housing 9 facing the rim 6 via a corresponding guide or a housing opening, in which case an axial measurement value detection is made possible.
  • the arrow illustrates the axial sensing direction of the sensor.
  • the encoder wheel 8 is optimally adapted to the available space.
  • a recess in the wall of the A-bearing plate 2 of the drive motor 1 is provided.
  • the groove 11 or the recess in the wall of the A-bearing can be designed such that, as shown in Figure 2, a crank of the encoder wheel 8, which also allows radial data acquisition.
  • the senor for the axial measured value detection can be arranged on the side facing the Fig 6 of the gear housing 9 via a corresponding guide or a housing breakthrough; the sense direction is illustrated by the horizontal arrow.
  • the senor is arranged on the transmission cover 10 via a corresponding guide or an opening.

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Abstract

Es wird eine Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebsmotors (1 ) bzw. der Getriebeeingangsdrehzahl in der Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend einen Inkrementalsensor vorgeschlagen, bei der das Geberrad (8) des Sensors drehfest mit der Motorwelle (1 ) verbunden ist, wobei der Sensor derart angeordnet ist, dass er zum Austausch ohne eine Demontage des Antriebs zugänglich ist. Der Sensor kann durch eine Öffnung im Getriebegehäuse in die Nähe des Geberrades gebracht werden.

Description

Friedrichshafen 2006-04-19
Sensoranordnunα zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebsmotors bzw. der Getriebeeinαangsdrehzahi in der Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebsmotors bzw. der Getriebeeingangsdrehzahl in der Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines Flurförderfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Getrieben ist die Eingangsdrehzahl eine entscheidende Größe, wobei bei Getrieben mit variabler Übersetzung deren Kenntnis für Gangwahl und Gangsprungzeitpunkt erforderlich ist; bei Getrieben mit fester Übersetzung kann über die Eingangsdrehzahi die Drehzahl der Antriebsmaschine bestimmt werden.
Insbesondere bei elektrischen Maschinen, die beispielsweise bei Flurförderfahrzeugen gemäß der DE 10 2004 006 722 A1 der Anmelderin als Antriebsmaschinen eingesetzt werden, ist der Drehzahlgeber nicht zwingend an diese angebunden. Im Falle des Antriebs eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs bildet die Drehzahl der Antriebsmaschine die Eingangsgröße einer Geschwindigkeitsregelung, so dass deren Kenntnis erforderlich ist. Des weiteren ist bei elektrischen Drehfeldmaschinen eine genaue Kenntnis der Rotorgeschwindigkeit für eine genaue und feinfühlige Regelung notwendig.
Aus Kosten- und Service- bzw. ZugänglichkeitsgrQnden kann es sich als sinnvoll erweisen, den Drehzahlgeber nicht an der Antriebsmaschine selbst, sondern am Getriebe zwischen Antriebs- und Lastmaschine anzuordnen.
Bei derartigen Konstruktionen ist die direkte Messung der Rotordrehzahl nur am Antriebsritze! möglich; an allen anderen Zahnrädern ist die enispre- Friedrichshafen 2006-04-19
chende Übersetzung zu berücksichtigen, wobei die notwendige Auflösung mit dem Faktor der Getriebeübersetzung zwischen dem Antriebsritzel und dem Rad, auf welchem die Drehzahl gemessen wird, steigt. Dennoch kann es aus konstruktiven Gründen, wie Zugänglichkeit und Bauraumbedingungen, vorteilhaft sein, die Drehzahl auf einem langsameren Rad mit erhöhter Auflösung zu messen, um auf die Drehzahl des Antriebsmotors zu schließen. Dies ist möglich, da die Getriebeübersetzung konstant ist.
Üblicherweise sind die Controller der Antriebsmotoren von Fiurförder- zeugen für eine inkrementelie Drehzahlerfassung mit 64 Impulsen pro Rotorumdrehung ausgelegt. Dieser oder ein höherer Wert müssen mindestens erreicht werden, wobei bei genau 64 inkrementen eine zusätzliche Parametrie- rung eines abweichenden Wertes entfällt.
Bei vielen heutigen Getrieben sind Bauraum und Zugänglichkeit einer Sensorbaugruppe stark eingeschränkt. Für den Fall der Verwendung von Sen- soriagern wird ein kompletter Ausbau des Antriebs benötigt, wenn ein Sensorlager getauscht werden muss. Es kommt hinzu, dass häufig tragende Bestandteile eines Flurförderzeuges mit dem Antriebsgetriebe verbunden sind, z.B. der Mast. Sei einem Sensordefekt müssten somit neben der kompletten Antriebseinheit auch noch weitere Komponenten demontiert werden.
Aus der DE 10 2005 047 953 der Anmelderin ist ein Antrieb für ein Mobilfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor, welcher über mindestens ein Untersetzungsgetriebe ein Fahrzeugrad antreibt, bekannt, wobei die Drehachse des Antriebsmotors beabstandet zur Drehachse des Fahrzeugrades angeordnet ist, bei dem drehende Bauteile des Untersetzungsgetriebes mit einem Drehzahlsensor in Wirkverbindung stehen, so dass der Drehzahlsensor Drehzahlsignale ausgibt, welche in Abhängigkeit der Drehzahl des Antriebsmotors stehen, wobei der Drehzahlsensor teilweise aus dem Gehiuse des Getriebes herausragt und dadurch ohne eine Demontage des Antriebs austauschbar ist. Friedrichshafen 2006-04-19
Bei dieser Konstruktion kann eine direkte Messung der Motorwellendreh- zahl über eine axiale Messwerterfassung erfolgen, bei der über einen magnetischen Dipol ein phasenverschobenes Sin-Cos-Signal erzeugt wird, wobei die dadurch gewonnene analogen und absoluten Rotorlagesignafe in nachteiliger Weise mittels einer Zwischenbaugruppe oder einer Software in eine Drehzahl umgewandelt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebsmotors bzw. der Getriebe- eingangsdrehzahl eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs anzugeben, weiche eine Austauschbarkeit des Sensors ohne die Notwendigkeit der Demontage der Antriebseinheit und eine direkte Erfassung der Drehzah! ohne hohen Umwandlungsaufwand für die Signale des Sensors ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird eine Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebsmotors bzw. der Getriebeeingangsdrehzahl in der Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, umfassend einen Inkremental- sensor, bei der das Geberrad des Sensors drehfest mit der Motorwelle verbunden ist, wobei der Sensor derart angeordnet ist dass er zum Austausch ohne eine Demontage des Antriebs zugänglich ist.
Im Rahmen einer ersten Ausfϋhrungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, den Sensor an der der Felge zugewandten Seite des Gefriebege- häuses anzuordnen, wobei in diesem Fall eine axiale Messwerterfassung ermöglicht wird. Friedrichshafen 2006-04-19
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Sensor so angeordnet, dass eine radiale Messwerterfassung ermöglicht wird. Hierbei ist die Geberscheibe in ihrer Dicke so groß zu dimensionieren, dass ausreichend Material am Sensor vorbeigeführt wird, um ein Signa! zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, zur Erhöhung der Auflösung das Geberrad hinsichtlich des Durchmessers größer zu dimensionieren, wobei zur Bereitstellung des erforderlichen Bauraumes eine umlaufende Nut im Getriebedeckel oder eine Aussparung in der Wandung des A-Lagerschüdes des Antriebsmotors vorgesehen ist. Die Nut kann derart gestaltet sein, dass sie eine Kröpfung des Geberrades ermöglicht, wodurch auch eine radiale Messwerterfassung ermöglicht wird.
Bei dieser Ausführungsform kann der Sensor zur axialen Messwerterfassung an der der Felge zugewandten Seite des Getriebegehäuses über eine entsprechende Führung bzw. einen Gehäusedurchbruch angeordnet sein; für den Fall einer radialen Messwerterfassung kann der Sensor am Getriebedeckei über eine entsprechende Führung angeordnet sein. Ein Teil des Sensors kann aus dem Getriebedeckel bzw. dem Getriebegehäuse herausragen, wodurch eine einfache Demontage des Sensors ermöglicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann, um eine noch größere Lauf breite und/oder eine höhere Materiafstärke des Geberrades zu ermöglichen, der A-Lagersitz des Antriebsmotors im Lagerschiid weiter in Richtung des Rotors verlagert werden. Für den Fall, dass der Rotor teilweise hohl ausgeführt ist, kann der A-Lagersitz in den Rotor hinein verlagert werden.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption kann über einen einfachen HF- Digitaleingang die Drehzahl ohne eine aufwändige Signalaufbereitung ermittelt werden. Friedrichshafen 2006-04-19
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht eines Teils einer Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und
Figur 2 eine Schnittansicht eines Teils einer Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer Sensoranordnung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Figur 1 ist ein Teil einer Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs dargestellt, wobei der Antriebsmotor mit 1 , das A-Lagerschiid des Motors mit 2, die Motorwelle mit 3, das Antriebsritzel mit 4, das Getriebe mit 5, die Felge mit 6 und der Anschraubfiansch für die Felge mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist.
Die Sensoranordnung umfasst ein drehfest mit der SVIotorwelle 3 verbundenes Geberrad 8 und einen Sensor, der an der der Felge 6 zugewandten Seite des Getriebegehäuses 9 über eine entsprechende Führung bzw. einen Gehäusedurchbruch angeordnet ist, wobei in diesem Fall eine axiale Mess- werterfassung ermöglicht wird. Durch den Pfeil wird die axiale Sensierrichtung des Sensors veranschaulicht. Das Geberrad 8 ist optimal an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst.
Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiei ist das Geberrad 8 zur Erhöhung όer Auflösung hinsichtlich des Durchmessers größer dimensioniert, wobei zur Bereitstellung des erforderlichen Bauraumes eine umlaufende Nut 11 im Getriebedeckel 10 oder gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform Friedrichshafen 2006-04-19
eine Aussparung in der Wandung des A-Lagerschildes 2 des Antriebsmotors 1 vorgesehen ist, Die Nut 11 bzw. die Aussparung in der Wandung des A-Lager- schüdes kann derart gestaltet sein, dass sie, wie in Figur 2 gezeigt, eine Kröpfung des Geberrades 8 ermöglicht, wodurch auch eine radiale Messwerterfassung ermöglicht wird.
Bei dieser Ausführungsform kann der Sensor zur axialen Messwerterfassung an der der Feige 6 zugewandten Seite des Getriebegehäuses 9 über eine entsprechende Führung bzw. einen Gehäusedurchbruch angeordnet sein; die Sensierrichtung ist durch den horizontal verlaufenden Pfeil veranschaulicht.
Für die radiale Sensierrichiung bzw. radiale Messwerterfassung, die durch den senkrecht verlaufenden Pfeil dargestellt ist, ist der Sensor am Ge- triebedeckei 10 über eine entsprechende Führung bzw. einen Durchbruch angeordnet.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der einzelnen Bauteile der Sensoranordnung an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion der Sensoranordnung, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.
Friedrichshafen 2006-04-19
Bezuαszeicheπ
1 Antriebsmotor
2 A-Lagerschilcl des Antriebsmotors
3 Motorweüe
4 Antriebsritze!
5 Getriebe
6 Feige
7 Anschraubflansch für die Felge
8 Geberrad
9 Getriebegehäuse
10 Getriebedeckel
11 Nut

Claims

Friedrichshafen 2006-04-19Patentansprüche
1 , Sensoranordnung zur Erfassung der Drehzahl eines Antriebsmotors bzw. der Getriebeeingangsdrehzahl in der Achse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend einen Inkrementaisensor, wobei das Geberrad des Sensors drehfest mit der Motorweüe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor derart angeordnet ist, dass er zum Austausch ohne eine Demontage des Antriebs zugänglich ist.
2, Sensoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor an der der Felge (6) zugewandten Seite des Getriebe- gehäuses (9) über eine entsprechende Führung bzw. einen Gehäusedurchbruch angeordnet ist, wobei die Messwerterfassung axial erfolgt
3, Sensoranordnung nach Anspruch f oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberrad (8) zur Erhöhung der Auflösung hinsichtlich des Durchmessers größer dimensioniert ist, wobei zur Bereitstellung des erforderlichen Bauraumes eine umlaufende Nut (11) im Getriebedeckel (10) oder eine Aussparung in der Wandung des A-Lagerschildes (2) des Antriebsmotors (1) oder im Getriebedeckel {10} vorgesehen ist.
4, Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11 ) bzw, die Aussparung in der Wandung des A-Lagerschildes oder im Getriebedeckel (10) derart gestaltet ist, dass sie eine Kröpfung des Geberrades (8) zur Ermöglichung einer radialen Messwerterfassung ermöglicht, wobei zur radialen Messwerterfassung der Sensor über eine entsprechende Führung bzw. einen Durchbruch am Getriebedeckel {10} angeordnet ist. Friedrichshafen 2006-04-19
5. Sensoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermδglichung einer größeren Laufbreite und/oder einer höheren Materiaistärke des Geberrades (8), der A-Lager- sitz des Elektromotors im Lagerschild weiter in Richtung des Rotors verlagert ist.
6, Sensoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermδglichung einer größeren Laufbreite und/oder einer höheren Materiaistärke des Geberrades (8), der A-Lager- sitz des Elektromotors für den Fall, dass der Rotor teilweise hohl ausgeführt ist, in den Rotor hinein verlagert ist.
PCT/EP2007/053140 2006-04-22 2007-04-02 Sensoranordnung zur erfassung der drehzahl eines antriebsmotors bzw. der getriebeeingangsdrehzahl in der achse eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs WO2007122065A1 (de)

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