DE102004025665B4

DE102004025665B4 - Stromabnehmer für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004025665B4
Application number: DE200410025665
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Matthies
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: DE102004025665A1

Abstract

Stromabnehmer (1) für eine Brennkraftmaschine umfassend einen Rotor (2), welcher drehfest mit einer Kurbelwelle (3) der Brennkraftmaschine verbunden ist, einen Stator (4), welcher ortsfest mit einem Kurbelgehäuse (5) der Brennkraftmaschine verbunden ist, und eine Leiteinrichtung (6) zur Stromleitung vom Rotor (2) zu einem Bezugspotential (7), wobei die Leiteinrichtung (6) innerhalb des Stators (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer für eine Brennkraftmaschine mit einem Rotor und einem Stator zur Ableitung von Kriechströmen.
Bei Brennkraftmaschinen wird das Kurbelgehäuse über ein Massekabel mit einem Bezugspotential verbunden. In der Praxis kann bei einer Brennkraftmaschinen-Generator-Anwendung das Problem auftreten, dass die Grundlager der Kurbelwelle elektroerosiv zerstört werden. Die Ursache hierfür sind Kriechströme, welche von der Kurbelwelle über die Grundlager zum Kurbelgehäuse und dann zum Bezugspotential fließen.

Aus der DE 100 13 491 A1 ist ein Erdungskontakt zur Ableitung elektrischer Arbeitsströme, z. B. 300 A, von einem feststehenden Lagergehäuse zu einer Achse bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug bekannt. Der Erdungskontakt besteht aus einem Stator, welcher mit dem Lagergehäuse verschraubt ist, und einem Rotor, welcher mit der Achse verschraubt und innerhalb des Stators angeordnet ist. Der Strompfad vom Stator zum Rotor wird über eine federbelastete Kohlebürste und eine Kontaktscheibe, welche mit der Achse verbunden ist, hergestellt.

Aus der EP 1 148 594 A2 ist eine Kugellagereinheit mit einem Stromabnehmer (Entelektrifizierungs-Element) bekannt. Innerhalb der Kugellagereinheit ist eine Welle angeordnet, welche über eine Riemenscheibe von einem Riemen angetrieben wird. Die Reibung zwischen der Riemenscheibe und dem Riemen bewirkt eine statische Elektrizität. Zum Schutz der Kugellager wird diese über den Stromabnehmer gegen ein Bezugspotential abgeleitet. Der Stromabnehmer besteht aus einem Rotor, welcher auf einer Seitenwand der Riemenscheibe angeordnet ist, und einem Stator in Form eines federbelasteten Kontakts mit einer Verbindungsleitung gegen das Bezugspotential.

Aufgabe der Erfindung ist, einen verbesserten Schutz der Brennkraftmaschine in Bezug auf Kriechströme bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Erfindung besteht in einem Stromabnehmer umfassend einen Rotor, welcher drehfest mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, einem Stator, welcher ortsfest mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist, und einer Leiteinrichtung zur Stromleitung vom Rotor zu einem Bezugspotential, wobei die Leiteinrichtung innerhalb des Stators angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung werden die Kriechströme über den Rotor/Stator zum Bezugspotential geleitet. Durch die gezielte Ableitung der Kriechströme werden die Grundlager der Kurbelwelle wirksam geschützt. Ein weiterer Effekt der Erfindung besteht darin, dass diese nachträglich bei einer Brennkraftmaschine angebaut werden kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiteinrichtung aus einem Kohlestift zur elektrischen Kontaktierung mit dem Rotor, einer Druckfeder zur Erzeugung einer Anpresskraft des Kohlestifts und einem Kontakt besteht, wobei die Leiteinrichtung in einem Träger eingesetzt ist, welcher in den Stator geschraubt ist. Der Träger mit der Leiteinrichtung ist einfach zu montieren und gestattet einen einfachen Tausch. Über die Feder ist die Leiteinrichtung selbstnachstellend.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind ein erster und zweiter Raum zur Aufnahme von Kondensflüssigkeit sowie Ablauf-Kanäle zur Kondensflüssigkeits-Abführung vorgesehen. Hierdurch wird der Stromabnehmer vor Korrosion bewahrt.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Stromabnehmer als Längsschnitt;
2 ein Schnittbild entlang der Linie AA;
3 den Stromabnehmer in Draufsicht;
4 eine Einzelheit X.
In 1 ist der Stromabnehmer 1 als Längsschnitt dargestellt. Der Stromabnehmer 1 besteht aus einem Rotor 2, einem Stator 4 und einer Leiteinrichtung 6. Der Rotor 2 umfasst einen Flansch 8 mit Bohrungen 22, ein Gehäuse 9 und einen Deckel 10. Der Stator 4 umfasst eine Welle 11 und eine Distanzhülse 12. Der Rotor 2 stützt sich über ein Kugellager 13 an der Welle 11 des Stators 4 ab. Innerhalb des Stators 4 ist die Leiteinrichtung 6 angeordnet. Diese umfasst einen Kohlestift 14, eine Druckfeder 15 und einen Kontakt 16. Als Verschleißanzeige ist auf dem Kontakt 16 eine Markierung 21 angeordnet. Die Leiteinrichtung 6 ist in einem Träger 17 eingesetzt, welcher in den Stator 4 geschraubt wird. Gegenüber der Umwelt ist die Leiteinrichtung 6 durch Dichtungen 23 verschlossen.
Die Anordnung besitzt folgende Funktionalität:
Der Rotor 2 ist mit einer Kurbelwelle 3 über den Flansch 8 und Bohrungen 22 verschraubt. Der Stator 4 ist gegenüber einem Kurbelgehäuse 5 der Brennkraftmaschine ortsfest, siehe 3. Über die Druckfeder 15 wird eine Anpresskraft auf den Kohlestift 15 ausgeübt. Dieser liegt daher am Deckel 10 an. Vorzugsweise ist der Deckel 10 aus Bronze hergestellt. Hierdurch entsteht zwischen dem Deckel 10 und dem Kohlestift 14 ein elektrischer Kontakt. Für die Kriechströme ergibt sich ein Strompfad vom Flansch 8, Gehäuse 9, Deckel 10, Kohlestift 14 und Kontakt 16 zu einem Bezugspotential 7.
Innerhalb des Stromabnehmers 1 sind ein erster Raum 18 und ein zweiter Raum 19 zur Aufnahme von Kondensflüssigkeit angeordnet. Diese wird über Ablauf-Kanäle in die Umwelt abgeführt. Hierdurch wird der Stromabnehmer 1 vor Korrosion bewahrt. Die Räume 18 und 19 sind in der Einzelheit X näher dargestellt. Die Erläuterung erfolgt in Verbindung mit der 4.
In 2 ist der Stromabnehmer 1 im Schnitt entsprechend der Linie AA aus 1 dargestellt. Die untere Hälfte der 2 zeigt im Aufriss den ersten Raum 18 zur Aufnahme von Kondensflüssigkeit und den Träger 17, in den die Leiteinrichtung 6 mit dem Kohlestift 14 eingesetzt ist. In der oberen Hälfte der 2 ist zusätzlich der Deckel 10 dargestellt.
Die 3 zeigt den Stromabnehmer 1 in Draufsicht als Schnittbild. In dieser Darstellung ist eine Halterung 24 ersichtlich über welche der Stator 4 ortsfest mit dem Kurbelgehäuse 5 der Brennkraftmaschine verbunden ist. Für die weitere Funktionalität gilt die Beschreibung der 1.
In 4 ist die Einzelheit X aus 1 dargestellt. Hierbei ersichtlich sind der erste Raum 18 und der zweite Raum 19 zur Aufnahme von Kondensflüssigkeit. Der erste Raum 18 besteht aus den beiden Teilräumen 18A und 18B. Der Raum 18A entsteht durch eine Ausdrehung im Deckel 10 des Rotors 2 und dem axialen Abstand des Kugellagers 13 gegenüber dem Deckel 10. Der Raum 18B entsteht durch eine entsprechende Kontur im Deckel 10 und dem axialen Abstand der Welle 11 zum Deckel 10. Der zweite Raum 19 wird durch das Kugellager 13 und die Distanzhülse 12 gebildet. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine und im Stillstand kann sich Kondensflüssigkeit in den beiden Räumen 18 und 19 sammeln. Die Kondensflüssigkeit aus dem ersten Raum 18 wird über einen Ablauf-Kanal 20A und 20B in die Umwelt abgeführt. Die Kondensflüssigkeit aus dem zweiten Raum 19 wird über einen Ablauf-Kanal 20C abgeführt. Dies ist in 4 durch entsprechende Pfeile dargestellt.
Aus der Beschreibung ergeben sich für die Erfindung folgende Vorteile:

– die Grundlager der Kurbelwelle werden durch die gezielte Ableitung der Kriechströme über den Stromabnehmer vor elektroerosiver Zerstörung geschützt;
– die Ableitung der Kriechströme erfolgt an einem definierten Ort;
– anfallende Kondensflüssigkeit wird in die Umwelt abgeleitet, wodurch der Stromabnehmer vor Korrosion geschützt wird;
– die Leiteinrichtung ist innerhalb des Trägers angeordnet, wodurch diese leicht montierbar ist und bei Bedarfausgetauscht werden kann;
– der Stromabnehmer kann nachträglich angebaut werden.

1: Stromabnehmer
2: Rotor
3: Kurbelwelle
4: Stator
5: Kurbelgehäuse
6: Leiteinrichtung
7: Bezugspotential
8: Flansch
9: Gehäuse
10: Deckel
11: Welle
12: Distanzhülse
13: Kugellager
14: Kohlestift
15: Druckfeder
16: Kontakt
17: Träger
18: erster Raum
19: zweiter Raum
20: Ablauf-Kanal
21: Markierung
22: Bohrung
23: Dichtung
24: Halterung

Claims

Stromabnehmer (1) für eine Brennkraftmaschine umfassend einen Rotor (2), welcher drehfest mit einer Kurbelwelle (3) der Brennkraftmaschine verbunden ist, einen Stator (4), welcher ortsfest mit einem Kurbelgehäuse (5) der Brennkraftmaschine verbunden ist, und eine Leiteinrichtung (6) zur Stromleitung vom Rotor (2) zu einem Bezugspotential (7), wobei die Leiteinrichtung (6) innerhalb des Stators (4) angeordnet ist.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) aus einem Flansch (8), welcher mit der Kurbelwelle (3) verschraubt ist, einem Gehäuse (9) und einem Deckel (10) besteht.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) aus einer Welle (11) und einer Distanzhülse (12) besteht, wobei der Flansch (8) und das Gehäuse (9) des Rotors (2) sich über ein Kugellager (13) an der Welle (11) des Stators (4) abstützen.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (6) aus einem Kohlestift (14) zur elektrischen Kontaktierung mit dem Rotor (2), einer Druckfeder (15) zur Erzeugung einer Anpresskraft des Kohlestifts (14) und einem Kontakt (16) besteht.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (16) eine Markierung (21) zur Verschleißanzeige aufweist.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (6) in einem Träger (17) eingesetzt ist, wobei der Träger (17) in die Welle (11) des Stators (4) geschraubt ist.
Stromabnehmer (1) nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster (18) und zweiter Raum (19) zur Aufnahme von Kondensflüssigkeit sowie Ablauf-Kanäle (20) zur Kondensflüssigkeits-Abführung aus den Räumen (18, 19) vorgesehen sind.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raum (18) zwischen dem Deckel (10) des Rotors (2) und dem Stator (4) angeordnet ist.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Raum (19) zwischen dem Flansch (8) des Rotors (2), dem Kugellager (13) und der Distanzhülse (12) des Stators (4) angeordnet ist.
Stromabnehmer (1) nach Anspruch 2 oder 3 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (10) des Rotors (2) eine Kontaktfläche aus Bronze für den Kohlestift (14) aufweist.