DE102005021572A1

DE102005021572A1 - Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor mit einem Drehzahlsensor

Info

Publication number: DE102005021572A1
Application number: DE102005021572A
Authority: DE
Inventors: Markus Reimer
Original assignee: Sauer Danfoss Neumunster and Co oHG GmbH
Current assignee: Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: DE102005021572B4; US20060257268A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Pumpe oder hydraulischen Motor mit einer rotierenden, ortsfest in einem Gehäuse gelagerten Welle, an der ein Impulsgeber vorgesehen ist, und mit einem am Gehäuse befestigten Drehzahlsensor, der ein dem Impulsgeber zugeordnetes Sensorelement umfasst, wobei das Sensorelement außermittig und versetzt zur Einsteckachse des Drehzahlsensors angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Pumpe oder hydraulischen Motor mit einem Drehzahlsensor gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Derartige hydraulische Maschinen, die als Pumpe oder Motor eingesetzt werden, verfügen über eine ortsfest im Gehäuse gelagerte, rotierende Welle und eine Einrichtung zur Bestimmung ihrer Umdrehungszahl, die bspw. bei Schrägachsenmotoren für die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit benötigt wird Die Drehzahl wird dabei über einen Sensor von den rotierenden Teilen abgegriffen, wobei häufig Zahn- oder Magnetringe verwendet werden, die an den rotierenden Teilen angebracht sind und die Aufgabe haben, Impulse für einen am Gehäuse befestigten Sensor zu erzeugen.

Zur Positionierung des Impulsgebers bietet sich die Welle an. Der Sensor muss dann gegenüberliegend am Gehäuse vorgesehen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Einbauverhältnisse der Maschinen ist hierfür nicht immer Platz im gewünschten Ausmaß vorhanden. Schrägachsenmotoren werden bspw. häufig in möglichst kurz bauende Radnabenantriebe eingebaut. Dies bedingt eine Gehäuseversion (Cartridge), bei der sich ein Großteil der rotierenden Teile im Bereich des Getriebes befindet. Für den Drehzahlsensor und seine Befestigungsteile ist dann nicht mehr ausreichend Raum vorhanden, um ihn senkrecht zur Welle längs einer Achse parallel zum Anbauflansch montieren zu können. Für die verschiedenen Gehäuseausbildungen müssen dabei jeweils individuelle Lösungen gefunden werden. Diese Umstände werden nachfolgend anhand der 3 und 4 kurz erläutert:

3 zeigt einen Schrägachsenmotor mit einem herkömmlichen Drehzahlsensor 1b in gerader Ausführung. Die Einsteckachse 2 kann hier parallel zum Anbauflansch der gezeigten Gehäusevariante 6a verlaufen, weil das Getriebe 7 relativ weit zurückgesetzt ist. Insoweit lassen sich hier Sensor 2 und Sensorelement 3 in gerader Linie ohne weiteres dem an der Welle 5 angebrachten Impulsgeber 4 gegenüberliegend anordnen.

In 4 ist eine zweite Gehäusevariante 6b dargestellt. Hier befindet sich die Welle 5 zu einem beträchtlichen Teil innerhalb des Getriebes 7, von dem nur einzelne, außen übergreifende Elemente dargestellt sind. Die Einsteckachse 2 des Drehzahlsensors 1b verläuft herkömmlich schräg, damit das Sensorelement 3 dem Impulsgeber 4 gegenüber angeordnet werden kann. Zusätzlich muss der Impulsgeber 4 seinerseits zum Sensorelement 3 hin ausgerichtet sein, um bei der Rotation der Welle 5 ein zuverlässiges Signal zu liefern. Dies bedeutet zusätzlichen Aufwand für Herstellung und Montage. Außerdem müssen verschiedene Ausführungsformen von Drehzahlsensoren für unterschiedliche Gehäuseformen bereitgestellt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine hydraulische Pumpe oder ein hydraulischer Motor mit einer verbesserten Drehzahlerfassung geschaffen werden.

Dieses Ziel wird mit den Maßnahmen gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die hydraulische Pumpe oder der hydraulische Motor nach der Erfindung weist eine rotierende, ortsfest in einem Gehäuse gelagerte Welle auf, an der ein Impulsgeber vorgesehen ist. Ein am Gehäuse befestigter Drehzahlsensor umfasst ein dem Impulsgeber zugeordnetes Sensorelement, das außermittig und versetzt zur Einsteckachse des Drehzahlsensors angebracht ist. Auf diese Weise kann der nach außen führende Hauptteil des Drehzahlsensors in einen Bereich verlagert werden, wo bei den infrage kommenden Gehäusevarianten Freiraum vorhanden ist, während das Sensorelement innerhalb des Gehäuses in optimaler Nähe und Ausrichtung zum Impulsgeber angebracht werden kann. Die Erfassung der Drehzahl wird dadurch auch an sonst nicht oder nur schwer zugänglichen Bereichen innerhalb des Gehäuses von hydraulischen Pumpen und Motoren möglich.

Vorzugsweise ist der Drehzahlsensor als L-förmiges Einbauteil ausgebildet, an dessen erstem Schenkel das Sensorelement und an dessen zweitem Schenkel Befestigungsmittel zum Einbau in das Gehäuse sowie ein Steckerelement zur elektrischen Verbindung des Sensorelements mit einer außerhalb des Gehäuses angebrachten Elektronik vorgesehen sind. Durch die L-Form läßt sich bei entsprechender Länge des Schenkels das Sensorelement ganz erheblich außermittig versetzen, so dass der Sensor an ganz unterschiedliche Einbau-Anforderungen angepasst werden kann. Der Abstand des Sensorelements zur Einsteckachse (Mittelachse der Aufnahmebohrung) kann dabei größer sein als der Radius der um diese Achse vorgesehenen Gehäusebohrung zur Aufnahme des Drehzahlsensors.

Vorzugsweise sind das Sensorelement als Hall-Sonde und der Impulsgeber als Magnetelement ausgebildet. Mit Vorteil können induktive Sensorelemente, GMR-Sensoren (Giant Magnetic Resistive Sensor) oder AMR-Sensoren (Anisotropic Magnetic Resistive Sensor) verwendet werden. Der Impulsgeber kann bspw. als Zahnring ausgebildet sein.

Von Vorteil ist, wenn der erste, das Sensorelement tragende Schenkel des L-förmigen Drehzahlsensors deutlich länger als der zweite, nach außen weisende Schenkel ist. Damit erhält der Konstrukteur zusätzliche Freiheitsgrade, den Versatz des Sensorelements zur Einsteckachse sowie die Durchführung des Steckerteils durch die Gehäusewandung und seine Befestigung zu optimieren. Der erste Schenkel des L-förmigen Drehzahlsensors umfasst dabei bevorzugt eine das Sensorelement tragende Leiterplatte, die eine besonders raumsparende Lösung ermöglicht. Der zweite Schenkel des Drehzahlsensors ist so ausgebildet, dass er nach Einbau in das Gehäuse dessen Wandung dichtend abschließt. Die Verbindung nach außen erfolgt lediglich über den Steckeranschluß. Aus der Pumpenkontur weit herausragende und damit ungeschützte Bauteile werden vermieden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass der Drehzahlsensor mit einem Temperatursensor kombiniert werden kann, so dass für beide Messungen nur ein Einbauteil erforderlich ist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:
1: Eine erste Gehäusevariante mit dem L-förmigen Drehzahlsensor.
2: Eine zweite Gehäusevariante mit dem L-förmigen Drehzahlsensor.
3: Die erste Gehäusevariante mit herkömmlichem Drehzahlsensor.
4: Die zweite Gehäusevariante mit herkömmlichem Drehzahlsensor.
5: Eine Gesamtansicht des L-förmigen Drehzahlsensors.
6: Der Drehzahlsensor gemäß 5 teilweise im Schnitt.
In 1 ist ein Schrägachsenmotor mit einer ersten Gehäusevariante 6a dargestellt, in den der erfindungsgemäße Drehzahlsensor 1a eingebaut ist. Das Gehäuse 6a ist über einen Flansch mit dem Getriebe 7 verbunden, von dem hier nur Gehäuseteile angedeutet sind. Das Triebwerk des Schrägachsenmotors umfasst in bekannter Weise einen Zylinderblock 8 und einen Schwenkmechanismus 9, die im Bereich des Endgehäuses 10 angeordnet sind.
Die Drehzahl wird von der ortsfest im Gehäuse 6a gelagerten Welle 5 abgenommen, an der ein ringförmiger magnetischer Impulsgeber 4 befestigt ist, der bei der Rotation der Welle 5 im Sensorelement 3, einer Hall-Sonde entsprechende Impulse erzeugt. Die Hallsonde 3 ist auf einer Platine 13 angeordnet, die sich längs eines ersten Schenkels 14 des L-förmig ausgebildeten Drehzahlsensors 1a erstreckt. Der Schenkel 14 benötigt sehr wenig Bauraum. Er läßt sich dem Freiraum zwischen Welle 5 und Gehäusewandung optimal anpassen, so dass das Sensorelement in unmittelbarer Nähe zum Impulsgeber 4, diesem genau gegenüber liegt.
Der zweite Schenkel 15 des L-förmigen Drehzahlsensors 1a, der zum Einsetzen in die Gehäusewandung längs der Einsteckachse 2 ausgebildet ist, schließt das Gehäuse mit einem entsprechenden Dichtungselement nach außen ab. Vorstehende Teile und daraus resultierende Beschädigungsrisiken werden so vermieden.
Die L-Form des Sensors bietet die Möglichkeit, den außermittigen Versatz des Sensorelements 3 bezogen auf die Einsteckachse 2 so groß zu wählen, dass das Sensorelement 3 außerhalb der für den Schenkel 15 vorgesehenen Aufnahmebohrung bzw. des dort befindlichen Dichtelements liegt. die Durchführung durch die Gehäusewandung läßt sich damit in einen geeigneten Bereich verlagern, der weitgehend unabhängig davon ist, wo das Sensorelement angebracht werden muss.
2 zeigt den Sensor 1a eingebaut in eine zweite Gehäusevariante 6b. Der Schrägachsenmotor ist hier in einen sehr kurz bauenden Radnabenantrieb eingebaut, von dem lediglich die außen übergreifende Gehäuseteile 7 dargestellt sind. Die Welle 5 liegt damit quasi schon innerhalb des Getriebes 7. Ein dort angebrachter Impulsgeber 4 kann allenfalls, wie eingangs geschildert, nur längs einer schräg verlaufenden Einsteckachse erreicht werden. Die übrigen rotierenden Teile des Triebwerks sind ebenfalls zur Abnahme der Drehzahl wenig geeignet, weil sie verstellbar und damit nicht ortsfest sind. Hier schafft der gleiche L-förmige Drehzahlsensor 1a von 1 Abhilfe, der mit seinem nach außen weisenden zweiten Schenkel 15 längs einer versetzten Einsteckachse 2 in die Gehäusewand eingesetzt ist, mit seinem ersten Schenkel 14 weit unter die Gehäusewand greift. „Weit" bedeutet hier, dass das Sensorelements 3 weiter von der Mittelachse 2 der Gehäusebohrung entfernt ist, als diese Gehäusebohrung im Radius aufweist. Das auf der Platine 13 angebrachte Sensorelement 3 kann so in geeigneter Zuordnung zum Impulsgeber 4 platziert werden, wobei für die Ausrichtung des letzteren keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden müssen.
Zugleich reduziert sich das Problem, für unterschiedliche Einbauverhältnisse jeweils individuelle Lösungen für die Drehzahlerfassung finden zu müssen, auf eine einheitliche, für verschiedene Fälle anwendbare Bauform.
Die 5 und 6 zeigen den erfindungsgemäßen L-förmigen Drehzahlsensor 1a in einer Gesamtansicht sowie in teilweise geschnittener Darstellung. Im ersten Schenkel 14 des L-förmigen Sensors 1a ist die Platine 13 mit Leiterbahnen und dem Sensorelement 3 angeordnet, das dadurch einen erheblichen Versatz gegen die Achse des zweiten Schenkels 15 aufweist. Dieser zweite Schenkel 15 umfasst das die elektrische Verbindung nach außen herstellende Steckerelement 12 sowie Befestigungsmittel 11 für den Drehzahlsensor 1a, der mit seiner flanschartigen Berandung und einem geeigneten Dichtungselement am Gehäuse befestigt wird. Der Drehzahlsensor weist keine wesentlich über das Gehäuse hinaus ragende Teile auf; er schließt praktisch mit der Gehäusewandung ab; die Steckerstifte 12 liegen geschützt in einer topfartigen Vertiefung, um die Gefahr einer Beschädigung zu minimieren.
Die Bauweise des Drehzahlsensors mit erheblich außermittiger Anordnung des Sensorelements bezogen auf die Einsteckachse erlaubt durch den Wegfall von flexiblen Leiterverbindungen und Kabeln auch eine sehr kostengünstige automatische Fertigung der kompakten Anordnung einschließlich Platine, Leiterbahnen und Steckverbindern.

1a: Drehzahlsensor, L-förmig
1b: Drehzahlsensor gerade Ausführung nach dem Stand der Technik
2: Einsteckachse Sensor
3: Sensorelement
4: Impulsgeber
5: Welle
6a: Gehäuse, Variante 1
6b: Gehäuse, Variante 2
7: Getriebe
8: Zylinderblock
9: Schwenkmechanismus
10: Endgehäuse
11: Befestigungsmittel
12: Steckerelement
13: Platine, Sensor
14: erster Schenkel des L-förmigen Drehzahlsensors
15: zweiter Schenkel des L-förmigen Drehzahlsensors

Claims

Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor mit einer rotierenden, ortsfest in einem Gehäuse (6a, 6b) gelagerten Welle (5), an der ein Impulsgeber (4) vorgesehen ist, und mit einem am Gehäuse (6a, 6b) befestigten Drehzahlsensor (1a), der ein dem Impulsgeber (4) zugeordnetes Sensorelement (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) außermittig und versetzt zur Einsteckachse (2) des Drehzahlsensors (1a) angebracht ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor (1a) als L-förmiges Einbauteil ausgebildet ist, an dessen erstem Schenkel (14) das Sensorelement (3) und an dessen zweitem Schenkel (15) Befestigungsmittel (11) zum Einbau in das Gehäuse (6a, 6b) sowie ein Steckerelement (12) zur elektrischen Verbindung des Sensorelements (3) mit einer außerhalb des Gehäuses (6a, 6b) angebrachten Elektronik vorgesehen sind.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz des Sensorelements (3) zur Einsteckachse (2) des Drehzahlsensors (1a) größer ist als der Radius der sich um die Einsteckachse (2) erstreckenden Gehäusebohrung zur Aufnahme des zweiten Schenkels (15) des Drehzahlsensors (1a).
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) als Hall-Sonde ausgebildet ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) als GMR-Sensor ausgebildet ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) als AMR-Sensor ausgebildet ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) als induktiver Sensor ausgebildet ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (4) als Magnetelement ausgebildet ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (4) als Zahnring ausgebildet ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, das Sensorelement (3) tragende Schenkel (14) des L-förmigen Drehzahlsensors (1a) länger als der zweite Schenkel (15) ist.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (14) des L-förmigen Drehzahlsensors (1a) eine das Sensorelement (3) tragende Leiterplatte (13) umfasst.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkel (15) des Drehzahlsensors (1a) so ausgebildet ist, dass er nach Einbau in das Gehäuse (6a, 6b) dessen Wandung dichtend abschließt.
Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor mit einem Temperatursensor kombiniert ist.