本发明涉及一种定子天线单元，该定子天线单元用于安装在传动器壳体结构中并且用于与在传动器壳体结构中布置在传动部件上的并且限定轴向方向的转子元件相互作用，该定子天线单元具有环形天线保持器、在天线保持器上周向延伸的信号接收器以及根据信号技术电连接到信号接收器的信号评估单元。
背景技术：
1、在高机械应力的部件例如传动器中，长期以来通常使用传感器来检测和监控负载状态。检测状态变量，如扭矩、温度或振动。状态变量通常必须经由适当的传感器部件在旋转部件上或旋转部件中截取，传输到静止部件并最终提供到传动器外部。这里，另外需要向传感器部件提供能量，即电压和电流。在ep 3 786 591 a1中，描述了一种用于监测传动器中的轴承的传感器单元。ep 3 696 940 a1示出了一种解决方案，其中多个信号接收器布置在圆周上，具体地以这样的方式布置，即每个信号接收器覆盖圆周的一部分并且在该部分圆周区域中以滑环的方式延伸。其他解决方案原则上以这样的方式构造，即旋转部件(例如轴)承载具有金属芯的线圈并被静止天线单元包围。天线单元根据信号技术电连接到评估单元，其中评估单元在任何情况下都布置在传动器壳体结构的外部，因为在那里它不经受在传动器壳体结构的内部中普遍存在的状况。然而，评估单元随后经受环境状况，该环境状况尤其包括由操纵装置产生的机械作用。对于这样的传感器部件的布置和它们的相互作用，存在改进的持续需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是指出允许在所描述的应用中传感器部件的改进布置和改进相互作用的措施。
2、该目的通过具有权利要求1的特征的定子天线单元来实现。在从属权利要求和以下描述中指定了优选的构造，其分别可以单独地或组合地代表本发明的一个方面。如果一个特征与另一个特征相结合地图示，则这仅用于本发明的简化图示，并且决不意味着该特征不能是没有其他特征的本发明的改进方案。
3、一个实施例涉及一种定子天线单元，该定子天线单元用于安装在传动器壳体结构中并且用于与在传动器壳体结构中布置在传动部件上的并且限定轴向方向的转子元件相互作用，该定子天线单元包括环形天线保持器、在天线保持器上周向延伸的信号接收器、根据信号技术电连接到信号接收器并且紧固到天线保持器的信号评估单元，其中天线保持器是多部分设计并且能够经由铰链在周向闭合位置和周向打开位置之间枢转。
4、传动器壳体结构可以是可以由多个部分构成的传动器壳体。例如，可以提供两个经由相应的连接凸缘彼此相对设置的壳体半部。还可以提供主壳体部分，壳体盖抵靠该主壳体部分放置以获得封闭的传动器壳体。壳体半部或壳体部分可以形成为槽的形状。传动器壳体可以形成被实施为孔的用于一个或多个驱动轴和一个或多个输出轴的相应轴引入部。用于支撑其中一个轴的轴承可以容纳在孔中。在传动器壳体的下部区域中可以设置用于接收注油器的至少一部分的储油器。用语上面和下面涉及地球引力场和传动器预期使用期间的常规安装位置。
5、传动部件例如是通过其旋转轴线限定轴向方向的旋转部件。这种部件可以是驱动侧或输出侧上的传动轴、滚动接触轴承或滑动轴承或齿形元件。转子元件例如可以是具有布置在传动轴上的铁氧体芯的线圈。
6、环形天线保持器周向地围绕转子元件布置，以便与转子元件相互作用。天线保持器相对于传动器壳体结构有利地保持和定位。特别地，定位可以包括径向和轴向公差补偿。术语“环形”也可以指定为“圆形”，只要这不是在严格的几何意义上理解。然而，优选的是，天线保持器的内周表面在几何上是圆形的，并且在天线保持器上周向延伸的信号接收器布置在该内周表面的区域中。优选地，信号接收器进入内周表面，特别是进入沿周向延伸的凹槽或进入通道。从横截面上看，凹槽或通道可以构造成燕尾形，使得信号接收器可以简单地卡入并且以形状配合的方式相对于天线保持器保持。备选地，也可以提供矩形的周向凹槽，该凹槽具有分布在圆周上的多个凸轮，信号接收器可以夹持在该凹槽后面。再次备选地，信号接收器也可以插入到矩形的周向凹槽中，然后粘接在其中。天线保持器可以以3d打印工艺制造。备选地，它可以以注塑工艺、真空铸造工艺或其它铸造工艺生产。还可以想到，它是以常规的材料去除工艺制造的。
7、在这种情况下，评估单元包括定子电子器件。经由评估单元，经由交流电产生作用在转子元件上的感应场。由此向转子元件提供电压。评估单元经由交流电调制感应场，使得可以经由调制传输待检测的状态变量的相应测量数据。信号接收器优选地包括预绝缘或层压的铜电缆或铜带，使得在安装期间不需要绝缘和覆盖步骤。铜电缆或铜带可以在转子元件上方轴向和径向上的正确距离处固定在天线保持器上。铜电缆或铜带有利地作为环路铺设。通过天线保持器，确保环路形成闭合电路，以避免能量中断或通信错误，并且在操作情况期间，既不被压入，也不被加长，也不以任何其他方式受损。环路通过天线保持器以这样的方式结合，即没有机械力可以引起几何变化或损坏，并且还排除了轴向和径向的位置变化。评估单元紧固到天线保持器的事实意味着可以确保评估单元和信号接收器的环路可以彼此靠近定位。
8、定子天线单元有利地接地。为此，提供了假定为地电位的与传动器壳体结构的连接。为了将定子天线单元连接到传动器壳体结构，可以在通道中放置来自评估单元的接地条。例如通过螺钉连接到传动器壳体结构的金属板压在接地条的端部上。可通过螺钉头下方的弹簧产生永久限定的按压力。接地条的其他可能的连接也是可能的。
9、考虑到天线保持器的两部分式构造，天线保持器可以由两个或更多个基本上相同的部分组装。这些部分中的一部分承载评估单元。两部分式构造尤其具有以下优点：定子天线单元可以围绕传动轴安装，传动轴已经安装在传动器壳体结构中。特别地，定子天线单元也可以在已经运行的传动器的改装过程中安装。两部分天线保持器可以打开或经由铰链折叠打开，以便引导它或使它在传动轴上滑动。然后可以再次闭合天线保持器。为此，可以提供闩锁机构。在一个优选设计方案中，天线保持器通过两个半壳元件具有两部分设计，其中两个半壳元件通过铰链彼此连接并且能够在周向闭合位置和周向打开位置之间枢转。在这种情况下，每个半壳元件可以限定完整圆周的基本上180°。备选地，也可以设置三个壳元件，然后它们经由两个铰链彼此可枢转地连接。对于特定应用，还可以想到，多于三个的壳元件以铰接方式彼此连接。特别地，尽管天线保持器是两部分或多部分式构造，但信号接收器设置成在整个周向上在天线保持器上延伸或布置在天线保持器上。这里，在整个周向上可以意味着信号接收器几乎包围360°或甚至包围360°。在一个可能的实施例中，可以提供恰好一个信号接收器。特别有利的是，天线保持器的多部分性质的组合利用在整个周向上延伸的信号接收器实现。因此，信号接收器在两部分天线保持器的至少一个分离点上被物理地引导。从该点开始，信号接收器可以经由相应的其他分离点被向外引导，例如以便被引导到信号评估单元。
10、这里描述的定子天线单元可以与其部件完全集成到传动器中并且可以通用，因为它可以仅通过缩放而用作不同传动器系列的系列解决方案。结构支出减少到最低限度。预先配置的定子天线单元的安装可以非常简单地结合到传动器的典型安装过程中。定子天线单元提供了一种能够系列化的可能方式，通过该方式，用于测量系统的遥测可以在传动器系列中使用。定子天线单元的完全集成导致遥测的高度提高的可靠性。
11、在优选的设计方案中，沿周向布置在天线保持器外侧上的止动件限制从关闭位置枢转到打开位置。特别地，止动件可以布置在铰链的外侧。作为枢转运动的停止和限制的结果，确保了当天线保持器枢转打开到打开位置时，信号接收器，即例如铜电缆或铜带不会被损坏。特别地，可以提供止动件以将两个半壳元件的枢转打开限制在约70°。该打开角度使得天线保持器可以在传动轴的外径上滑动。
12、在另外优选的配置中，信号接收器在铰链区域中从周向路线开始在朝信号评估单元的方向上被引导。信号接收器尤其可以以这样的方式被引导，即信号接收器从周向路线开始首先沿径向被引导经过铰链，然后再次沿圆周方向或切向方向被引导到评估单元。信号接收器(其优选地被实现为铜电缆或铜带)与评估单元导电连接，为此优选地使用焊接连接。为了确保接近评估单元以施加焊接连接，在天线保持器中提供接近开口。代替这种焊接连接，也可以提供夹入、按压或螺纹夹紧。通过将评估单元直接布置在天线保持器上的配置，可以有利地确保信号接收器从铰链到与评估单元的连接的长度不超过400mm的距离测量值。
13、在另一个优选的改进方案中，天线保持器在铰链的区域中在轴向侧上形成延伸至铰链的旋转轴线的凹部，以接收在朝信号评估单元的方向上被引导的信号接收器。凹部确保当天线保持器枢转到打开位置时，信号接收器，即例如铜电缆或铜带，不会被拉长或压缩。
14、另外，优选的配置提供，信号接收器的两个导线端部从周向路线开始在天线保持器的分离点处径向向外引导，该分离点定位成与铰链相对，优选地直径向地与铰链相对。分离点是两个半壳元件在天线保持器的闭合位置中彼此相遇并且在打开时它们彼此远离的区域。闩锁机构可以布置在分离点处。在分离点处，信号接收器具有两个导线端部，这两个导线端部最初不彼此连接，并且仅在已经执行在传动器结构中的安装之后才彼此导电连接。有利的是，在天线保持器的闭合位置中，两个导线端部在分离点的区域中直接地或基本上彼此靠近地定位，使得在稍后的时间点，两个导线端部可以容易地连接。在实际配置中，两个导线端部可以在周向形成在天线保持器外侧上的漏斗中打开。以这种方式，通过简单的措施，在天线保持器的闭合位置和至少一个操作状态下，两个导线端部可以通过焊接彼此导电连接。漏斗有利地促进了焊接材料的施加和对两个导线端部的目标供应。
15、在另一优选配置中，信号评估单元容纳在天线保持器的接收袋中，该接收袋用合成树脂灌封。这确保了评估单元可靠且牢固地附接到天线保持器。为了在组装期间明确定位评估单元，评估单元优选地经由形状配合码容纳在接收袋中。在插入评估单元之后，用合成树脂进行灌封。
16、在另外优选的配置中，在天线保持器中设置至少一个轴向定向的孔。这确保了定子天线单元可以例如轴向地布置在轴承的前面，并且通过至少一个轴向孔确保来自和流向轴承的油流。因此避免了油的积聚。
17、该目的还通过一种传动器来实现，该传动器包括传动器壳体、至少一个经由滚动接触轴承可旋转地安装在传动器壳体中的轴，其中滚动接触轴承位于传动器壳体的壳体孔中，并且提供围绕轴的至少一个如前所述的定子天线单元。在这种情况下，可以设置天线保持器以至少部分周向的轴环伸出到壳体孔中。例如，套环可以部分地周向覆盖整个圆周的约200°。在实际配置中可以提供，天线保持器以周向支撑的方式安置在壳体孔中并且轴向地支承在滚动接触轴承的轴承圈上。可替代地，也可以提供，经由安置在壳体孔中的衬套来提供轴向支撑。通过周向支撑，由此实现了天线保持器相对于传动器壳体在径向方向上的定位。通过天线保持器抵靠滚动接触轴承的轴承圈(例如可以是轴承外圈)的接触，实现了天线保持器在轴向方向上相对于传动器壳体的定位。这里有利的是，遥测大部分位于轴承的紧邻处；增加了遥测的使用能力。借助遥测技术，可以记录和传输许多不同的相关测量变量。测量变量例如是扭矩、轴向力、弯曲力、齿根应力、轴承内圈上的温度、凹口附近的应力。
18、该基本目的还通过传动系来实现，该传动系包括设计为驱动轴的第一轴，该第一轴通过传动器以传递扭矩的方式连接到设计为输出轴的第二轴，其中传动器如上所述设计。
19、同样地，该目的通过工业应用来实现，该工业应用包括驱动单元，该驱动单元通过传动器以传递扭矩方式连接到输出单元，其中传动器如上所述设计。
1.一种定子天线单元(10)，其用于安装在传动器壳体结构(4)中并且用于与转子元件(8)相互作用，所述转子元件在所述传动器壳体结构(4)中布置在传动部件(6)上并且限定轴向方向，所述定子天线单元包括
2.如权利要求1所述的定子天线单元(10)，其特征在于，所述信号接收器(14)在所述天线保持器(12)上在整个周向上延伸，优选地几乎360°或360°延伸。
3.如权利要求1或2所述的定子天线单元(10)，其特征在于，恰好一个信号接收器(14)在所述天线保持器(12)上周向延伸。
4.如权利要求1至3中任一项所述的定子天线单元(10)，其特征在于，所述天线保持器(12)为经由两个半壳元件(20，22)的两部分设计，并且所述两个半壳元件(20，22)经由所述铰链(18)彼此连接并且能够在所述周向闭合位置和所述周向打开位置之间枢转。
5.如权利要求1至4中任一项所述的定子天线单元(10)，其特征在于，周向布置在所述天线保持器(12)外侧上的止动件(24)限制从所述闭合位置到所述打开位置枢转。
6.如权利要求1至5中任一项所述的定子天线单元(10)，其特征在于，所述信号接收器(14)在所述铰链(18)区域中从所述周向路线开始在朝所述信号评估单元(16)的方向上引导。
7.如权利要求1至6中任一项所述的定子天线单元(10)，其特征在于，所述天线保持器(12)在所述铰链(18)区域中在轴向侧上形成延伸至所述铰链(18)的旋转轴线的凹部(26)，以接收在朝所述信号评估单元(16)的方向上引导的所述信号接收器(14)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的定子天线单元(10)，其特征在于，所述信号接收器(14)的两个导线端部(28、30)从所述周向路线开始在所述天线保持器(12)的分离点(32)处被径向向外引导，所述分离点定位成与所述铰链(18)相对，优选与所述铰链(18)直径向相对。
9.如权利要求8所述的定子天线单元(10)，其特征在于，所述两个导线端部(28、30)在周向形成在所述天线保持器(12)外侧的漏斗(34)中打开。
10.如权利要求8或9所述的定子天线单元(10)，其特征在于，在所述天线保持器(12)的闭合位置和至少一种操作状态下，所述两个导线端部(28、30)通过焊接而彼此导电连接。
11.如权利要求1至10中任一项所述的定子天线单元(10)，其特征在于，所述信号评估单元(16)容纳在所述天线保持器(12)的接收袋(36)中，所述接收袋用合成树脂灌封。
12.一种传动器，其包括传动器壳体、经由滚动接触轴承(52)可旋转地安装在所述传动器壳体(4)中的至少一个轴(52)，其中，所述滚动接触轴承(52)位于所述传动器壳体(4)的壳体孔(50)中，其特征在于，设置有围绕所述轴(52)的至少一个如权利要求1至11中任一项所述的定子天线单元(10)。
13.如权利要求12所述的传动器，其特征在于，所述天线保持器(10)以周向支撑的方式安置在所述壳体孔(50)中，并且轴向承靠所述滚动接触轴承(52)的轴承圈(56)或轴向承靠安置在所述壳体孔中的衬套。
14.一种传动系(52)，包括设计为驱动轴的第一轴(2)，所述第一轴(2)经由传动器(10)以传递扭矩方式联接到设计为输出轴(74)的第二轴(4)，其特征在于，所述传动器(10)是如权利要求12或13所述的传动器。
15.一种工业应用(70)，包括驱动单元(72)，所述驱动单元(72)经由传动器以传递扭矩方式连接到输出单元(74)，其特征在于，所述传动器(4)是如权利要求12或13所述的传动器。
