DE102021123473A1 - Equipotential bonding arrangement and roller bearing arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Potentialausgleichsanordnung (20), insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine (21) eines Antriebsstrang (22) eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (23), mit einem stromleitenden Element (8), das in oder an einem von einem Schmiermittel (30) durchströmbaren ringförmigen Zwischenraum (31) angeordnet ist, wobei der Zwischenraum (31) von einem äußeren Zylinderbauteil (4) und einem in dem äußeren Zylinderbauteil (4) aufgenommenen inneren Zylinderbauteil (3) definiert ist, und das stromleitende Element (8) das äußere Zylinderbauteil (4) mit dem inneren Zylinderbauteil (3) stromleitend verbindet, wobei das stromleitende Element (8) ein in radialer Richtung nach außen federelastisches sowie elektrisch leitfähiges Klammerelement (9) umfasst, welches unter Vorspannung in das äußere Zylinderbauteil (4) eingesetzt ist, wobei das Klammerelement (9) einen ersten Halteabschnitt (10) und wenigstens einen zweiten Halteabschnitt (13) aufweist, an wobei zwischen dem ersten Halteabschnitt (10) und dem wenigstens zweiten Halteabschnitt (13) ein elektrisch leitfähiger Faden (11) sich so durch den Zwischenraum (31) erstreckt, dass er abschnittsweise an einem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich (12) des inneren Zylinderbauteils (3) anliegt. The invention relates to a potential equalization arrangement (20), in particular for use in an electric machine (21) of a drive train (22) of a hybrid or all-electric motor vehicle (23), with a current-conducting element (8) which is in or on one of a lubricant (30) is arranged in an annular intermediate space (31) through which fluid can flow, the intermediate space (31) being defined by an outer cylinder component (4) and an inner cylinder component (3) accommodated in the outer cylinder component (4), and the current-conducting element (8) connects the outer cylinder component (4) to the inner cylinder component (3) in a current-conducting manner, with the current-conducting element (8) comprising a spring-elastic and electrically conductive clamp element (9) which is spring-elastic outwards in the radial direction and which is inserted into the outer cylinder component (4) under pretension is, wherein the clip element (9) has a first holding portion (10) and at least one second holding portion (13) au fwist, wherein between the first holding section (10) and the at least second holding section (13) an electrically conductive thread (11) extends through the gap (31) in such a way that it partially attaches to a first electrically conductive contact area (12) of the inner Cylinder component (3) rests.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Potentialausgleichsanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem stromleitenden Element, das in oder an einem von einem Schmiermittel durchströmbaren ringförmigen Zwischenraum angeordnet ist, wobei der Zwischenraum von einem äußeren Zylinderbauteil und einem in dem äußeren Zylinderbauteil aufgenommenen inneren Zylinderbauteil definiert ist, und das stromleitende Element das äußere Zylinderbauteil mit dem inneren Zylinderbauteil stromleitend verbindet. Die Erfindung betrifft ferner eine Wälzlageranordnung.The present invention relates to a potential equalization arrangement, in particular for use in an electric machine of a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, with a current-conducting element which is arranged in or on an annular intermediate space through which a lubricant can flow, the intermediate space being surrounded by an outer cylinder component and an inner cylinder member received in the outer cylinder member, and the conductive member electrically connects the outer cylinder member to the inner cylinder member. The invention also relates to a roller bearing arrangement.
Beim Einsatz von Wälzlagern z.B. in bzw. an elektrischen Maschinen oder innerhalb eines hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, kann es zu einem Stromdurchgang kommen. Die Schaltimpulse von Umrichtern führen beispielsweise zum Aufbau einer Spannung zwischen den Lagerringen von Wälzlagern. Diese Spannung wird durch Durchschläge immer wieder abgebaut. Unter ungünstigen Bedingungen kommt es infolgedessen zu Stromdurchgangsschäden an Laufbahnen und Wälzkörpern. Somit besteht die Gefahr eines vorzeitigen und unerwarteten Ausfalls des Lagers und damit der gesamten elektrischen Maschine. Neben dem erhöhten Wartungsaufwand entstehen durch den Stillstand der Maschine zusätzliche Kosten.When rolling bearings are used, e.g. in or on electrical machines or within a hybrid drive train of a motor vehicle, current leakage can occur. The switching pulses from converters, for example, lead to the build-up of voltage between the bearing rings of roller bearings. This voltage is repeatedly reduced by breakdowns. As a result, under unfavorable conditions, there is damage to the raceways and rolling elements due to the passage of current. There is therefore a risk of premature and unexpected failure of the bearing and thus of the entire electrical machine. In addition to the increased maintenance effort, additional costs arise due to the downtime of the machine.
Aus dem Stand der Technik sind stromisolierte Wälzlager bekannt, die schädliche Lagerströme unterbinden sollen. So werden beispielsweise Wälzlager mit einer Keramikisolierung am Außen- oder Innenring eingesetzt. Strom isolierte Wälzlager sind jedoch vergleichsweise teuer und werden daher nicht allzu häufig eingesetzt.Current-insulated roller bearings are known from the prior art, which are intended to prevent harmful bearing currents. For example, roller bearings with ceramic insulation on the outer or inner ring are used. However, current-insulated roller bearings are comparatively expensive and are therefore not used very often.
Besondere Herausforderungen stellen dabei von einem Hydraulikfluid durchströmbare Potentialausgleichsanordnungen da, in welchen beispielsweise ein Wälzlager in einem Hydraulikpfad zur Lagerung eines Rotors im Nassbereich einer elektrischen Maschine angeordnet sind. Das Hydraulikfluid hat in der Regel einen positiven Einfluss auf eine Reibungsminimierung und eine Kühlung von Bauteilen in dem Hydraulikpfad, kann jedoch auch einen elektrischen Potentialausgleich zwischen Bauteilen negativ beeinflussen.Particular challenges are presented by potential equalization arrangements through which a hydraulic fluid can flow, in which, for example, a roller bearing is arranged in a hydraulic path for supporting a rotor in the wet area of an electrical machine. The hydraulic fluid generally has a positive effect on minimizing friction and cooling components in the hydraulic path, but can also have a negative effect on electrical potential equalization between components.
In DE 10 2014 2024719 A1 wird beispielsweise zum Potentialausgleich eine den elektrischen Strom leitende Scheibe vorgesehen, deren äußerer Rand in einer Nut im äußeren Lagerring eines Wälzlagers festgelegt ist und so eine leitfähige Verbindung zwischen äußerem Lagerring und der Scheibe herstellt. Der andere Rand der Scheibe ist mit einer leitfähigen Bürste versehen, welche während des Betriebs des Wälzlagers am inneren Lagerring anläuft.In DE 10 2014 2024719 A1, for example, an electrically conductive disc is provided for potential equalization, the outer edge of which is fixed in a groove in the outer bearing ring of a roller bearing and thus creates a conductive connection between the outer bearing ring and the disc. The other edge of the disc is provided with a conductive brush, which rubs against the inner bearing ring during operation of the rolling bearing.
Ähnlich ist es auch bei
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe der Erfindung, eine Potentialausgleichsanordnung mit einem verbesserten Schutz vor schädlichen Lagerströmen bei möglichst geringer Reibung bereitzustellen. Es ist insbesondere auch die Aufgabe der Erfindung, eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die einen Schutz vor schädlichen Lagerströmen insbesondere in einer nass laufenden Wälzlageranordnung realisiert.In the light of the previously known prior art, it is therefore the object of the invention to provide a potential equalization arrangement with improved protection against harmful bearing currents with the lowest possible friction. In particular, it is also the object of the invention to provide a roller bearing arrangement that protects against harmful bearing currents, particularly in a roller bearing arrangement that runs wet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Potentialausgleichsanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem stromleitenden Element, das in oder an einem von einem Schmiermittel durchströmbaren ringförmigen Zwischenraum angeordnet ist, wobei der Zwischenraum von einem äußeren Zylinderbauteil und einem in dem äußeren Zylinderbauteil aufgenommenen inneren Zylinderbauteil definiert ist, und das stromleitende Element das äußere Zylinderbauteil mit dem inneren Zylinderbauteil stromleitend verbindet, wobei das stromleitende Element ein in radialer Richtung nach außen federelastisches sowie elektrisch leitfähiges Klammerelement umfasst, welches unter Vorspannung in das äußere Zylinderbauteil eingesetzt ist, wobei das Klammerelement einen ersten Halteabschnitt und wenigstens einen zweiten Halteabschnitt aufweist, an wobei zwischen dem ersten Halteabschnitt und dem wenigstens zweiten Halteabschnitt ein elektrisch leitfähiger Faden sich so durch den Zwischenraum erstreckt, dass er abschnittsweise an einem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich des inneren Zylinderbauteils anliegt.This object is achieved by a potential equalization arrangement, in particular for use in an electric machine of a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, with a current-conducting element which is arranged in or on an annular intermediate space through which a lubricant can flow, the intermediate space being surrounded by an outer cylinder component and an inner cylinder component accommodated in the outer cylinder component, and the current-conducting element electrically conductively connects the outer cylinder component to the inner cylinder component, wherein the current-conducting element comprises a spring-elastic and electrically conductive clamp element which is spring-elastic outwards in the radial direction and which is prestressed into the outer cylinder component is used, the clamp element has a first holding section and at least one second holding section, an electrically conductive thread extending through the gap between the first holding section and the at least second holding section in such a way that it rests in sections on a first electrically conductive contact area of the inner cylinder component.
Die Potentialausgleichsanordnung kann so besonders reibungsarm und betriebssicher ausgebildet werden. Auch hat sich eine hohe Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Potentialausgleichsanordnung in einem Nassraum gezeigt. Auch kann das stromleitende Element der Potentialausgleichsanordnung kostengünstig und einfach hergestellt werden.The equipotential bonding arrangement can thus be designed to be particularly low-friction and operationally reliable. A high level of operational reliability of the potential equalization arrangement according to the invention has also been shown in a wet room. The current-conducting element of the potential equalization arrangement can also be produced inexpensively and easily.
Ein Klammerelement kann bevorzugt aus einem Blech oder einem Draht geformt sein. Ganz besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, das Klammerelement aus einem Federstahl zu bilden.A clip element can preferably be formed from sheet metal or wire. In this context, it is particularly preferred to form the clamp element from spring steel.
Ein Faden ist ein aus Fasern zusammengesetztes, biegeschlaffes Gebilde, das eine dominierende eindimensionale Erstreckung und eine Gleichmäßigkeit in der Längsrichtung aufweist. Die Fasern können aus einer Gruppe im Wesentlichen gleicher Fasern oder aus mehreren Gruppen von verschiedenen Fasern gebildet sein. Die verschiedenen Fasern können sich insbesondere hinsichtlich ihres Materials voneinander unterscheiden. Beispielsweise wäre es möglich Fasern mit einer geeigneten Elastizität und Fasern mit einer besonders hohen elektrischen Leitfähigkeit miteinander in einem Faden zu verwenden.A thread is a pliable structure composed of fibers that has a dominant one-dimensional extension and a uniformity in the longitudinal direction. The fibers can be formed from a group of essentially the same fibers or from several groups of different fibers. The various fibers can differ from one another in particular with regard to their material. For example, it would be possible to use fibers with a suitable elasticity and fibers with a particularly high electrical conductivity together in one thread.
Der Faden kann aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist es zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Fadens im Kontaktbereich, eine Beschichtung vorzusehen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als der Faden. Beispielsweise wären hierzu Goldbeschichtungen, Silberbeschichtungen oder Platinbeschichtungen geeignet.The thread can be made of any electrically conductive material. In order to improve the conductivity of the thread in the contact area, it is particularly preferred to provide a coating which has a higher electrical conductivity than the thread. For example, gold coatings, silver coatings or platinum coatings would be suitable for this.
Ein Klammerelement kann eine umfänglich offene oder geschlossene Kontur aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Klammerelement eine C-förmige Querschnittskontur aufweist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass auf fertigungstechnisch einfache Weise ein Klammerelement mit einer radialen Federwirkung bereitgestellt werden kann.A clip element can have a circumferentially open or closed contour. According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the clamp element has a C-shaped cross-sectional contour. The advantage of this configuration is that a clamp element with a radial spring effect can be provided in a manner that is simple in terms of production technology.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das stromleitende Element eine Mehrzahl von Klammerelementen aufweist. Es kann hierdurch eine erhöhte Redundanz gegen den Ausfall eines Klammerelements erreicht werden. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Klammerelementen im Wesentlichen gleichteilig sind, was die Herstellkosten positiv beeinflusst.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the current-conducting element has a plurality of clamp elements. In this way, increased redundancy can be achieved against the failure of a clamp element. Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the plurality of clamp elements are essentially of the same part, which has a positive effect on the production costs.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Klammerelementen durch Abstandselemente in Umfangsrichtung zueinander festgelegt sind. Hierdurch lässt sich insbesondere verhindern, dass die Klammerelemente umfänglich gegeneinander versetzt werden, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung des stromleitenden Elements führen könnte.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the plurality of clamp elements are fixed to one another in the circumferential direction by spacer elements. In this way, it is possible in particular to prevent the clamping elements from being circumferentially offset relative to one another, which could lead to a functional impairment of the current-conducting element.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Faden tangential an dem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich anliegt oder den ersten elektrischen Kontaktbereich zumindest abschnittsweise umschlingt. Furthermore, the invention can also be further developed such that the thread bears tangentially on the first electrically conductive contact area or wraps around the first electrical contact area at least in sections.
Hierbei kann zwischen einem besonders geringen Reibwiederstand und einer besonders großen Kontaktlinie gewählt werden.You can choose between a particularly low frictional resistance and a particularly large contact line.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass über den Umfang des inneren Zylinderbauteils verteilt eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen ausgebildet ist, an denen jeweils ein Faden anliegt, wodurch ebenfalls eine höhere Funktionssicherheit gegen den Ausfall eines Kontaktbereichs realisiert werden kann.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, provision can also be made for a plurality of electrically conductive contact areas to be distributed over the circumference of the inner cylinder component, each of which is contacted by a thread, as a result of which greater functional reliability can also be achieved against the failure of a contact area.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das innere Zylinderbauteil ein Innenring eines Wälzlagers und/oder das äußere Zylinderbauteil ein Außenring eines Wälzlagers ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt ist, dass sich das stromleitende Element so direkt in ein Wälzlager integrieren lässt.It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that the inner cylinder component is an inner ring of a roller bearing and/or the outer cylinder component is an outer ring of a roller bearing. The advantage that can be realized in this way is that the current-conducting element can be integrated directly into a roller bearing.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Potentialausgleichsanordnung ein Wälzlager umfasst, bei dem das stromleitende Element beabstandet von dem Wälzlager angeordnet ist, was beispielsweise die Verwendung von Standardwälzlagern ermöglicht.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, however, it can also be provided that the potential equalization arrangement comprises a roller bearing in which the current-conducting element is arranged at a distance from the roller bearing, which, for example, enables the use of standard roller bearings.
Die Aufgabe der Erfindung kann ferner gelöst werden durch eine Wälzlageranordnung, insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn sowie der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, und die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert sind, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring ein stromleitendes Element angeordnet ist, welches den Innenring mit dem Außenring stromleitend verbindet, wobei das stromleitende Element ein in radialer Richtung nach außen federelastisches sowie elektrisch leitfähiges Klammerelement umfasst, welches unter Vorspannung in den Außenring eingesetzt ist, wobei das Klammerelement einen ersten Halteabschnitt und wenigstens einen zweiten Halteabschnitt aufweist, an wobei zwischen dem ersten Halteabschnitt und dem wenigstens zweiten Halteabschnitt ein elektrisch leitfähiger Faden sich so zwischen dem Innenring und dem Außenring erstreckt, dass er abschnittsweise an einem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich des Innenrings anliegt.The object of the invention can also be achieved by a roller bearing arrangement, in particular for use in an electric machine of a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, comprising a Rolling bearing with an inner ring, an outer ring and rolling elements, wherein the inner ring has an inner ring raceway and the outer ring has an outer ring raceway, and the rolling elements are mounted in a rolling manner between the inner ring and the outer ring, with a current-conducting element being arranged between the inner ring and the outer ring, which connects the inner ring with connects the outer ring in an electrically conductive manner, the electrically conductive element comprising a spring-elastic and electrically conductive clamp element which is outwardly resilient in the radial direction and which is inserted into the outer ring under pretension, the clamp element having a first holding section and at least one second holding section, with between the first holding section and the at least second holding section, an electrically conductive thread extends between the inner ring and the outer ring in such a way that it rests in sections on a first electrically conductive contact region of the inner ring.
Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.Rolling bearings can be used in particular to fix and/or mount axles and shafts, depending on the design, absorbing radial and/or axial forces and at the same time enabling the rotation of the shaft or the components mounted on an axle in this way.
Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers abrollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.For this purpose, rolling elements are arranged between an inner ring and an outer ring of the roller bearing. Between these three main components, inner ring, outer ring and the rolling elements, it is usually mainly rolling friction that occurs within the rolling bearing. Since the rolling elements in the inner and outer ring can preferably roll on hardened steel surfaces with optimized lubrication, the rolling friction of such bearings is relatively low.
Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The inner ring can in particular connect the shaft accommodating the roller bearing to the roller bearing or the roller bodies. In particular, the shaft can be connected to the side of the lateral surface of the inner ring that faces the shaft, with the rolling elements of the roller bearing rolling on the inner ring raceway that is opposite this lateral surface. The inner ring can be made of a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the inner ring in one piece or in multiple pieces, in particular in two pieces.
Der Innenring kann einen Innenringeinstich aufweisen. In einem Innenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Innenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Innenring ausgebildet.The inner ring can have an inner ring groove. In particular, a cover disk, sealing disk and/or seal can be arranged in an inner ring groove, in particular in a non-positive and/or positive manner. The inner ring recess is preferably designed as a circumferential groove in the inner ring.
Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The outer ring can, in particular, connect the bearing arrangement accommodating the roller bearing to the roller bearing or the roller bodies. In particular, the bearing can be connected to the side of the lateral surface of the outer ring facing the bearing, with the rolling elements of the roller bearing rolling on the outer ring raceway opposite this lateral surface. The outer ring can be made of a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the outer ring in one piece or in multiple pieces, in particular in two pieces.
Der Außenring kann einen Außenringeinstich aufweisen. In einem Außenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Außenring ausgebildet.The outer ring can have an outer ring groove. In particular, a cover disk, sealing disk and/or seal can be arranged in an outer ring groove, in particular in a non-positive and/or positive manner. The recess in the outer ring is preferably designed as a circumferential groove in the outer ring.
Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet. Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.Depending on the type of rolling bearing, the rolling elements have the shape of a ball or a roller. They roll on the raceways of the roller bearing and have the task of transferring the force acting on a radial roller bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa. In an axial roller bearing, the rolling elements transmit the forces acting on the axial roller bearing between the running disks. Roller-shaped rolling elements are also referred to as roller rolling elements and spherical rolling elements as bearing balls. Roller-shaped rolling bodies can be selected, for example, from the group of symmetrical spherical rollers, asymmetrical spherical rollers, cylindrical rollers, needle rollers and/or tapered rollers.
Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.Rolling elements can be guided and spaced apart in a cage or by rolling element spacers. In principle, it is also conceivable to design a roller bearing without a cage, which is also referred to as a full complement roller bearing. In full complement rolling bearings, adjacent rolling elements can contact each other.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.The rolling bodies can roll within the rolling bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring. For this purpose, the surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example also by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional layer of material. The inner ring raceway can be flat or profiled. A profiled design of the inner ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the inner ring raceway. A flat shape of the inner ring raceway, however, can, for example, a certain axial Allow the rolling elements to be displaced on the inner ring raceway.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.The rolling bodies can roll within the rolling bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring. For this purpose, the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional layer of material.
Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.The outer ring raceway can be flat or profiled. A profiled design of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the outer ring raceway. On the other hand, a planar shape of the outer ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the outer ring raceway.
Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.A roller bearing can have a cage, with the cage guiding the rolling elements. The cage is designed in such a way that the rolling element balls and/or the rolling element rollers are spaced apart from one another so that, for example, the friction and heat development of the rolling elements is kept as low as possible. Furthermore, the cage keeps the rolling element balls and/or rolling element rollers at a fixed distance from one another during rolling, as a result of which an even load distribution can be achieved. The cage can be made in one piece or in several pieces.
Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist.A roller bearing may have a seal to prevent lubricant from escaping from the roller bearing or dirt or moisture from entering the roller bearing. For this purpose, the seals used can be provided with one or more sealing lips, which can rest against a component of the roller bearing. These are designed in such a way that on the one hand they seal the bearing for as long as possible over the entire service life, and on the other hand the friction caused by the adjacent seal is not too high.
Eine erfindungsgemäße Potentialausgleichsanordnung und/oder eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung kann insbesondere in einem elektrisch oder hybrid betriebenen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. A potential equalization arrangement according to the invention and/or a roller bearing arrangement according to the invention can be used in particular in an electrically or hybrid drive train of a motor vehicle.
Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Potentialausgleichsanordnung und/oder eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung in einer elektrischen Maschine verwendet.The potential equalization arrangement according to the invention and/or a roller bearing arrangement according to the invention is particularly preferably used in an electrical machine.
Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Der Rotor kann einen Rotorkörper und eine Rotorwelle umfassen. Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung der Rotor ohne Rotorwelle verstanden. Höchst bevorzugt ist es die Lagerung des Rotors mittels einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung und/oder Potentialausgleichsanordnung zu realisieren.Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part. The rotor may include a rotor body and a rotor shaft. In the context of the invention, a rotor body is understood to mean the rotor without a rotor shaft. It is highly preferred to mount the rotor by means of a roller bearing arrangement and/or an equipotential bonding arrangement according to the invention.
Die elektrische Maschine kann ferner einen hydraulischen Kühlkreislauf aufweisen. Besonders bevorzugt wird der hydraulische Kühlkreislauf mit einem fließfähigem Öl betrieben. Ganz besonders bevorzugt ist der, insbesondere geschlossene, hydraulische Kühlkreislauf so ausgebildet, dass das fließfähige Öl zur Schmierung einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung zur Lagerung des Rotors der elektrischen Maschine verwendet wird. Hierzu wird das Öl des hydraulischen Kühlkreislaufs bevorzugt durch das Wälzlager hindurchgeführt.The electrical machine can also have a hydraulic cooling circuit. The hydraulic cooling circuit is particularly preferably operated with a free-flowing oil. The hydraulic cooling circuit, which is in particular closed, is very particularly preferably designed in such a way that the free-flowing oil is used to lubricate a roller bearing arrangement according to the invention for supporting the rotor of the electrical machine. For this purpose, the oil of the hydraulic cooling circuit is preferably passed through the roller bearing.
Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.For the purposes of this application, the drive train of a motor vehicle is understood to mean all components that generate the power for driving the motor vehicle in the motor vehicle and transmit it to the road via the vehicle wheels.
Insbesondere kann eine elektrische Maschine Bestandteil eines Hybridmoduls sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.In particular, an electric machine can be part of a hybrid module. In a hybrid module, structural and functional elements of a hybridized drive train can be spatially and/or structurally combined and preconfigured, so that a hybrid module can be integrated in a particularly simple manner into a drive train of a motor vehicle. In particular, an electric motor and a clutch system, in particular with a separating clutch for coupling the electric motor into and/or decoupling the electric motor from the drive train, can be present in a hybrid module.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.For the purposes of this application, motor vehicles are land vehicles that are moved by machine power without being tied to railroad tracks. A motor vehicle can be selected, for example, from the group of passenger cars (cars), trucks (lorries), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (COM) or tractors.
Ein vollelektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst bevorzugt eine elektrische Maschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Maschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.A fully electric axle drive train of a motor vehicle preferably includes an electric machine and a transmission, the electric machine and the transmission forming a structural unit. Provision can in particular be made for the electric machine and the transmission to be arranged in a common drive train housing. Alternatively, it would of course also be possible that the electrical machine has a motor housing and the transmission has a transmission housing, the structural unit then being able to be effected by fixing the transmission relative to the electrical machine. This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.
Es zeigt:
-
1 eine erste Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht, -
2 eine erste Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht, -
3 eine dritte Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht, -
4 eine erste Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht, -
5 eine erste Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Axialschnittansicht, -
6 eine zweite Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht, -
7 eine dritte Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht, -
8 eine vierte Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht, -
9 ein hybrid und ein vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug in einer schematischen Blockschaltdarstellung.
-
1 a first embodiment of a potential equalization arrangement in a schematic axial sectional view, -
2 a first embodiment of a potential equalization arrangement in a schematic axial sectional view, -
3 a third embodiment of a potential equalization arrangement in a schematic axial sectional view, -
4 a first embodiment of a current-conducting element in a schematic cross-sectional view, -
5 a first embodiment of a current-conducting element in a schematic axial sectional view, -
6 a second embodiment of a current-conducting element in a schematic cross-sectional view, -
7 a third embodiment of a current-conducting element in a schematic cross-sectional view, -
8th a fourth embodiment of a current-conducting element in a schematic cross-sectional view, -
9 a hybrid and an all-electric motor vehicle in a schematic block diagram.
Die
Der Zwischenraum 31 ist von einem äußeren Zylinderbauteil 4 und einem in dem äußeren Zylinderbauteil 4 aufgenommenen inneren Zylinderbauteil 3 definiert. Hierzu besitzt das äußere Zylinderbauteil 4 eine im Wesentlichen zylinderförmige innere Mantelfläche auf, während das innere Zylinderbauteil 3 eine im Wesentlichen zylinderförmige äußere Mantelfläche besitzt. Diese Mantelflächen sind koaxial zur Drehachse 17 des inneren Zylinderbauteils 3, das beispielsweise ein Rotor 24 einer elektrischen Maschine 21 ist, angeordnet. Die Rotationsachse 17 des Rotors 24 ist in der Figur durch die Strich-Punkt-Linie angedeutet. Die äußere Mantelfläche des feststehenden äußeren Bauteils 4 kann eine beliebige Form aufweisen. Insbesondere kann das äußere Zylinderbauteil 4 ein Gehäusebestandteil, beispielsweise einer elektrischen Maschine 21, sein.The
Das stromleitende Element 8 verbindet das äußere, feststehende Zylinderbauteil 4 mit dem inneren, rotierenden Zylinderbauteil 3 stromleitend. Wie aus den
Das Klammerelement 9 weist einen ersten Halteabschnitt 10 und wenigstens einen zweiten Halteabschnitt 13 auf. Zwischen dem ersten Halteabschnitt 10 und dem zweiten Halteabschnitt 13 erstreckt sich ein elektrisch leitfähiger Faden 11 so durch den Zwischenraum 31 erstreckt, dass er abschnittsweise an einem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich 12 des inneren Zylinderbauteils 3 anliegt.The
In den
Die
Der Faden 11 liegt an dem elektrisch leitenden Kontaktbereich 12 des inneren Zylinderbauteils 3 tangential an. Wie aus der
Die
Die
Die Klammerelementen 9 sind in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen gleichteilig und durch Abstandselemente 14 in Umfangsrichtung zueinander festgelegt. Die Fäden 11 liegen tangential an den elektrisch leitenden Kontaktbereichen 12 an. Über den Umfang des inneren Zylinderbauteils 3 ist somit verteilt eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen 12 ausgebildet, an denen jeweils ein Faden 11 anliegt.In the embodiment shown, the
Die
In der
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Wälzlageranordnungroller bearing arrangement
- 22
- Wälzlagerroller bearing
- 33
- inneres Zylinderbauteil / Innenringinner cylinder component / inner ring
- 44
- äußeres Zylinderbauteil / Außenringouter cylinder component / outer ring
- 55
- Wälzkörperrolling elements
- 66
- Innenringlaufbahninner ring raceway
- 77
- Außenringlaufbahnouter ring raceway
- 88th
- stromleitendes Elementconductive element
- 99
- Klammerelementclip element
- 1010
- Halteabschnittholding section
- 1111
- Fadenthread
- 1212
- Kontaktbereichcontact area
- 1313
- Halteabschnittholding section
- 1414
- Abstandselemente spacers
- 1717
- Rotationsachse axis of rotation
- 2020
- Potentialausgleichsanordnungequipotential bonding arrangement
- 2121
- elektrische Maschineelectric machine
- 2222
- Antriebsstrangpowertrain
- 2323
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 2424
- Rotorrotor
- 2525
- Gehäuse Housing
- 3030
- Schmiermittellubricant
- 3131
- Zwischenraumspace
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- KR 20180103802 [0006]KR 20180103802 [0006]
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| CN116733838A (en) * | 2023-06-19 | 2023-09-12 | 南昌济铃新能源科技有限责任公司 | Bearing and driving motor for eliminating influence of shaft current |
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| KR20180103802A (en) | 2018-09-10 | 2018-09-19 | 셰플러코리아(유) | Charging electricity through seal for bearing and Bearing having the same |
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-
2021
- 2021-09-10 DE DE102021123473.5A patent/DE102021123473A1/en active Pending
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