DE102012204792B4

DE102012204792B4 - Radnabenantrieb mit Interlockschalter an Felge

Info

Publication number: DE102012204792B4
Application number: DE102012204792.1A
Authority: DE
Inventors: Jan Ortner; Tobias Vogler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: DE102012204792A1

Abstract

Antriebssystem (1), insbesondere Radnabenantriebssystem (1), für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassendeinen Elektromotor mit einem Rotor (5) und einem Stator (6),ein Radlager (4) mit einem drehbaren Teil (4a) und einem stehenden Teil (4b),eine an einem drehbaren Bauteil (5,5a,4a) des Antriebssystems lösbar befestigte Abdeckung (2,2a) zum Verschließen und Öffnen des Antriebssystems (1) undeinen Interlockschalter (3),wobei der Interlockschalter (3) an einem stehenden Bauteil (4b) des Antriebssystems befestigt ist,wobei der Interlockschalter (3) dazu ausgelegt ist, bei einer Demontage der Abdeckung (2,2a) ein Signal auszugeben.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere ein Radnabenantriebssystem, und einen Interlockschalter.
Einige elektrische Systeme, wie Elektromotoren und insbesondere Radnabenantriebe für Elektro- oder Hybridfahrzeuge, werden mit Spannungen betrieben, die zumeist über 60 Volt betragen. Derartige Spannungen können für den menschlichen Organismus gefährlich sein, sodass derartige Hochvoltsysteme nur von entsprechend geschultem Personal gewartet und repariert werden dürfen. Kommt es zu einer Störung innerhalb des Hochvoltsystems oder wird dieses geöffnet, so muss sichergestellt sein, dass von dem Hochvoltsystem keine Gefahr ausgeht.
Bei elektrischen Anlagen wird dies zumeist durch einen Sicherheitssensor beziehungsweise einen Sicherheitskontakt gewährleistet, welcher auch als Interlockschalter beziehungsweise Unterbrecherkontakt bezeichnet wird und beim Öffnen der Anlage eine Sicherheits- beziehungsweise Zwangsabschaltung von mit Hochspannung betriebenen Hochvoltbauteilen der Anlage veranlasst.
Eine besondere Ausführungsform eines Hochvoltsystems ist ein Elektromotor und/oder Radnabenantrieb. Ein Radnabenantrieb umfasst einen Elektromotor, welcher direkt in ein Rad eines Fahrzeuges eingebaut ist und gleichzeitig die Radnabe trägt, so dass ein Teil des Motors mit dem Rad umläuft.
Bei Hochvoltsystemen mit beengtem Bauraum, wie Elektromotoren und Radnabenantrieben, kann es bei Wartungsarbeiten, beispielsweise beim Ausbau eines Rotors eines Elektromotors beziehungsweise Radnabenantriebs, vorkommen, dass Baugruppen, wie der Interlockschalter, die Wartungsarbeiten behindern.
Die DE 199 49 294 C1 beschreibt ein Fahrzeug, insbesondere einen Rollstuhl, mit einem Fahrzeuggestell, mit mindestens einem Antriebsrad, das über einen Elektromotor antreibbar ist, mit einer Akkumulatoranordnung, die im Bereich der Radnabe des Antriebsrades angeordnet ist, und mit einer Kontakteinrichtung, die in betriebsbereitem Zustand des Fahrzeugs eine elektrische Verbindung der Akkumulatoreinrichtung mit dem Elektromotor bereitstellt.
Die DE 695 12 168 T2 bezieht sich auf elektrisch betriebene Fahrzeuge, die je eine abnehmbare Antriebs- oder Fahreinheit umfassen.
Die DE 693 32 783 T2 beschreibt ein Rad mit integriertem Elektromotor, das eine Achse aufweist, auf der ein Stator und ein um den Stator drehbar angeordneter Rotor befestigt sind.
Die US 2003 / 0 022 535 A1 beschreibt einen Sicherungs- und Relaiskasten für ein Motorfahrzeug.
Die DE 38 42 261 A1 beschreibt eine Sicherheitsvorrichtung für ein Flurförderzeug mit einem in Wirkverbindung mit einem Antriebssystem stehenden Schalter, der in Abhängigkeit von der Belastung eines Fahrersitzes schaltbar ist.
Die DE 10 2006 050 180 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Schließen eines Stromkreises und zum Schließen eines Interlock-Kreises in einem Kraftfahrzeug.
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere ein Radnabenantriebssystem, für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, welches einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, ein Radlager mit einem drehbaren Teil und einem stehenden Teil und eine an einem drehbaren Bauteil des Antriebssystems lösbar befestigte Abdeckung zum Verschließen und Öffnen des Antriebssystems umfasst.
Um die Sicherheit des Radnabenantriebssystems zu erhöhen, umfasst das Antriebssystem einen an einem stehenden Bauteil des Antriebssystems befestigten Interlockschalter, welcher auch als Sicherheitssensor, Sicherheitsschalter, Sicherheitskontakt oder Unterbrecherkontakt bezeichnet werden kann, und welcher dazu ausgelegt ist, bei einer Demontage der Abdeckung ein Signal auszugeben.
Durch das Signal kann insbesondere eine Sicherheitsabschaltung des Elektromotors und gegebenenfalls anderen Hochvoltbauteilen, beispielsweise eines Inverters, des Antriebssystems veranlasst werden. Dabei kann es sich bei dem Signal sowohl um ein Signal durch Schließen eines Stromkreises als auch um ein Signal durch Öffnen eines Stromkreises handeln.
Dadurch, dass der Interlockschalter keine stehende, sondern eine bezüglich des Interlockschalters drehbare Abdeckung überwacht, wird vorteilhafterweise der Ausgestaltungsspielraum des Antriebssystems vergrößert. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft bei Antriebssystemen mit beengten Bauraumbedingungen, beispielsweise Radnabenantriebssystemen, aus. Durch den größeren Ausgestaltungsspielraum kann das Antriebssystem vorteilhafterweise so ausgestaltet werden, dass der Interlockschalter beispielsweise bei Wartungsarbeiten, beispielsweise beim Ausbau eines Rotors eines Elektromotors beziehungsweise Radnabenantriebs, die Wartungsarbeiten nicht stört und insbesondere nicht ausgebaut werden muss. So kann vorteilhafterweise die Wartung des Antriebssystems einfach gehalten werden.
Dadurch, dass der Interlockschalter an einem stehenden Bauteil des Antriebssystems befestigt ist, kann vorteilhafterweise die mechanische und elektrische Anbindung des Interlockschalters vereinfacht werden.
Durch die Absicherung der drehbaren Abdeckung durch den Interlockschalter können zudem vorteilhafterweise auch andere, hinter der drehbaren Abdeckung angeordnete Bauteile abgesichert werden.
Im Rahmen einer Ausführungsform ist die Abdeckung eine Radfelge oder eine Abdeckung, beispielsweise eine Abdeckplatte, welche mit der Radfelge verbunden ist und/oder mindestens ein gemeinsames Befestigungselement mit der Radfelge aufweist. Insbesondere kann die Radfelge oder die Abdeckung, welche mit der Radfelge verbunden ist und/oder mindestens ein gemeinsames Befestigungselement mit der Radfelge aufweist, im montierten Zustand den Interlockschalter kontaktieren. Insbesondere kann die Radfelge oder die Abdeckung, welche mit der Radfelge verbunden ist und/oder mindestens ein gemeinsames Befestigungselement mit der Radfelge aufweist, im montierten Zustand ein Schalt-und/oder Betätigungselement des Interlockschalters kontaktieren. Dabei kann die Radfelge oder die Abdeckung, welche mit der Radfelge verbunden ist und/oder mindestens ein gemeinsames Befestigungselement mit der Radfelge aufweist, im montierten Zustand, zum Beispiel durch Ausüben eines Drucks auf das Schalt-und/oder Betätigungselement, das Schalt- und/oder Betätigungselement betätigen beziehungsweise das Schalt-und/oder Betätigungselement in einer Betätigungsposition halten.
Bei einem Radnabenantriebssystem, bei dem ohnehin eine Radfelge vorgesehen ist, kann so vorteilhafterweise die gesamte Felge als Abdeckung und damit als Berührungsschutz verwendet werden. Auf diese Weise kann eine Unterbrechung eines Interlockkreises bereits bei einer Abnahme der Radfelge auslöst werden. Durch eine Detektion der Abnahme der Radfelge können vorteilhafterweise bereits große Teile der Oberfläche des Antriebssystems, insbesondere vor Berührung, geschützt werden. Dabei kann die Felge insbesondere derart konstruiert sein, dass diese den Anforderungen genügt und beispielsweise sowohl als Felge, als auch als einteilige Abdeckung dient.
Alternativ zur direkten Überwachung der Radfelge, kann der Interlockschalter auch eine Abdeckung, beispielsweise eine Abdeckplatte, überwachen, welche mit der Radfelge verbunden ist oder welche gemeinsam mit der Radfelge befestigt, beispielsweise verschraubt, wird. Zum Beispiel kann der Interlockschalter eine Abdeckung überwachen, welche eine innere Öffnung einer Radfelge verschließt und beispielsweise in die innere Öffnung eingepresst ist. Oder der Interlockschalter kann eine Abdeckung überwachen, welche gemeinsam mit der Radfelge, beispielsweise durch eine oder mehrere Schraubverbindungen, befestigt ist und dabei zum Beispiel auf der dem Antriebssystem beziehungsweise Fahrzeug zugewandten Seite oder auf der dem Antriebssystem beziehungsweise Fahrzeug abgewandten Seite der Radfelge angeordnet ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Interlockschalter am stehenden Teil des Radlagers, beispielsweise welcher als Radnabe dient, befestigt. Beispielsweise kann der Interlockschalter in den stehenden Teil des Radlagers integriert sein. Dies hat den Vorteil, dass der Interlockschalter nicht mehr, insbesondere nicht mehr beim Ausbau des Rotors, oder nur noch bei größeren Wartungsarbeiten, beispielsweise einer Demontage des kompletten Radlagers, entfernt werden braucht. Um auch eine Demontage des kompletten Radlagers zu vereinfachen kann der Interlockschalter insbesondere mittels einer Steckverbindung, insbesondere lösbar, befestigt sein. So kann eine sichere Funktion des Interlockschalters auch bei häufigen Montagevorgängen sichergestellt werden. Der Interlockschalter kann insbesondere an der radseitigen Stirnfläche des stehenden Teils des Radlagers, insbesondere welcher als Radnabe dient, befestigt sein. So kann vorteilhafterweise eine Verringerung des radialen Bauraums durch den Interlockschalter vermieden werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist in dem stehenden Teil des Radlagers ein Leitungskanal ausgebildet. Der Leitungskanal kann beispielsweise in Form einer Bohrung oder Gussaussparung ausgebildet sein, und sich insbesondere von der radabgewandten Stirnfläche des stehenden Teils des Radlagers zur radseitigen Stirnfläche des stehenden Teils des Radlagers erstrecken. Durch diesen Leitungskanal können vorteilhafterweise die Signalleitungen des Interlockschalters geführt sein. So kann die Kabelführung der Signalleitungen des Interlockschalters einfach ausgestaltet werden. Die Signalleitungen können dabei beispielsweise als Kabel mit unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten ausgeführt sein. Eine Kabelführung durch den stehenden Teil des Radlagers weist beispielsweise gegenüber einer Kabelführung durch den Stator die Vorteile auf, dass der Statordurchmesser und damit die Momentendichte des Elektromotors dadurch nicht beeinflusst werden und dass in den Rotorbereich hineinragende Bauteile, welche ansonsten Wartungsarbeiten behindern könnten, vermieden werden können. Dadurch, dass die Signalleitungen durch den in das Radlager integrierten Leitungskanal geführt werden, können zudem vorteilhafterweise Signalstörungen, die ansonsten durch den Stator verursacht werden könnten, vermieden werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Interlockschalter im Bereich der Rotationsachse des Radlagers, zum Beispiel mittig zur Rotationsachse des Radlagers, befestigt. Insbesondere kann dabei der Interlockschalter die Abdeckung mittig zur Rotationsachse R des Radlagers 4 kontaktieren. So kann vorteilhafterweise der Verschleiß minimiert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Leitungskanal entlang der Rotationsachse des Radlagers ausgebildet. Dabei kann die Kabelführung der Signalleitungen des Interlockschalters insbesondere in einem freien Bereich in der Rotationsachse erfolgen.
Gegebenenfalls kann das Antriebssystem noch einen oder mehrere weitere Interlockschalter zur Überwachung einer Demontage anderer Bauteile des Antriebssystems aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist der Interlockschalter des Radnabenantriebssystems ein im Folgenden erläuterter erfindungsgemäßer Interlockschalter.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Interlockschalter, welcher auch als Sicherheitssensor, Sicherheitsschalter, Sicherheitskontakt oder Unterbrecherkontakt bezeichnet werden kann, und zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems, insbesondere eines oder mehrerer Hochvoltbauteile eines Hochvoltsystems, ausgelegt ist. Beispielsweise kann der Interlockschalter zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines elektromotorischen Antriebssystems beziehungsweise Elektromotors, zum Beispiel eines Radnabenantriebssystems, eingesetzt sein. Der Interlockschalter kann jedoch auch in anderen Systemen, beispielsweise als im Automotivebereich, eingesetzt werden. Insbesondere kann der Interlockschalter in Systemen eingesetzt werden, in denen das Entfernen beziehungsweise die Demontage eines gegenüber dem Interlockschalter drehbaren/rotierbaren Bauteils einen Schaltvorgang auslösen soll.
Beispielsweise kann der Interlockschalter zur Überwachung einer drehbaren/rotierbaren Abdeckung eines Hochvoltsystems eingesetzt werden. Insbesondere kann der Interlockschalter dazu ausgelegt sein, bei einer Demontage einer, insbesondere drehbaren/rotierbaren, Abdeckung eines Hochvoltsystems ein Signal auszugeben.
Der Interlockschalter kann beispielsweise ein, insbesondere elektrisch leitendes, Schaltelement aufweisen, welches durch ein Lineargleitführungselement zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung hin- und herführbar ist.
Das Lineargleitführungselement kann einen Schaltelementanschlag aufweisen an dem das Schaltelement in seiner Ruhestellung anliegt. Wie im Rahmen der Figurenbeschreibung näher erläutert kann der Schaltelementanschlag in Abhängigkeit von dem speziellen Aufbau des Interlockschalters aus einem elektrisch leitenden Material oder einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein.
Das Lineargleitführungselement kann insbesondere eine Öffnung aufweisen. In der Ruhestellung des Schaltelements ist es möglich, dass ein Abschnitt des Schaltelements durch die Öffnung aus dem Lineargleitführungselement herausragt. Dabei kann ein anderer Abschnitt des Schaltelements an der Innenseite eines die Öffnung begrenzenden Abschnitts des Lineargleitführungselements, beispielsweise dem Schaltelementanschlag, anliegen.
Das Schaltelement kann dabei insbesondere durch ein elastisches Rückstellelement von seiner Betätigungsstellung zurück in seine Ruhestellung bewegbar beziehungsweise stellbar sein. Dabei kann das Rückstellelement beispielsweise in Form einer Feder, zum Beispiel einer Spiralfeder, ausgebildet sein.
Im Rahmen einer Ausgestaltung ist das Lineargleitführungselement aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Das Schaltelement kann dabei sowohl in seiner Ruhestellung als auch in seiner Betätigungsstellung, insbesondere ausschließlich, den elektrisch isolierenden Abschnitt kontaktieren (siehe Figuren Kontaktierungsvarianten AC, AD).
Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung weist das Lineargleitführungselement einen elektrisch leitenden Abschnitt und einen elektrisch isolierenden Abschnitt auf. Das Schaltelement kann dabei in seiner Ruhestellung den elektrisch leitenden Abschnitt und in seiner Betätigungsstellung, insbesondere ausschließlich, den elektrisch isolierenden Abschnitt kontaktieren(siehe Figuren Kontaktierungsvariante AB). In der Ruhestellung des Schaltelements kann so ein elektrischer Strom zwischen dem Schaltelement und dem elektrisch leitenden Abschnitt fließen, welcher durch eine Bewegung des Schaltelementes in dessen Betätigungsstellung unterbrochen wird, da das Schaltelement in der Betätigungsstellung nur den elektrisch isolierenden Abschnitt des Lineargleitführungselementes kontaktiert. Derart ausgestaltet kann der Interlockschalter als Öffner bezeichnet werden. Dabei ist es möglich, dass das Schaltelement sowohl als Schalt- und Betätigungselement dient.
Wie im Folgenden und im Rahmen der Figurenbeschreibung näher erläutert, ist es jedoch auch möglich den Interlockschalter als Schließer auszugestalten. Dabei kann das Lineargleitführungselement ausschließlich aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein oder einen elektrisch leitenden Abschnitt und einen elektrisch isolierenden Abschnitt aufweisen, wobei das Schaltelement sowohl in seiner Ruhestellung als auch in seiner Betätigungsstellung, insbesondere ausschließlich, den elektrisch isolierenden Abschnitt kontaktiert. Zusätzlich kann dabei ein, gegebenenfalls ähnlich zum Schaltelement ausgestaltetes, Betätigungselement vorgesehen sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst der Interlockschalter daher weiter ein Betätigungselement. Das Betätigungselement kann dabei ebenfalls zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung hin- und herbewegbar insbesondere -führbar ausgestaltet sein. Dabei kann das Betätigungselement durch das gleiche Rückstellelement wie das Schaltelement oder durch ein weiteres elastisches Rückstellelement, insbesondere in Form einer Feder, beispielsweise einer Spiralfeder, von seiner Betätigungsstellung zurück in seine Ruhestellung bewegbar beziehungsweise stellbar sein.
In seiner Ruhestellung kann das Betätigungselement sowohl das Schaltelement berühren als auch beabstandet zu dem Schaltelement angeordnet sein. Insofern das Betätigungselement in seiner Ruhestellung das Schaltelement, welches sich beispielsweise ebenfalls in seiner Ruhestellung befindet, berührt kann der Interlockschalter als Öffner ausgestaltet sein. Insofern das Betätigungselement in seiner Ruhestellung beabstandet zu dem Schaltelement, welches sich beispielsweise ebenfalls in seiner Ruhestellung befindet, angeordnet ist, kann der Interlockschalter als Schließer bezeichnet werden. Vorzugsweise kontaktiert das Betätigungselement das Schaltelement jedoch zumindest in seiner (bezogen auf das Betätigungselement) Betätigungsstellung. Das Schaltelement kann sich dabei sowohl in seiner Ruhestellung als auch in seiner Betätigungsstellung befinden, da ein Stromschluss durch die Ausbildung eines Kontaktes zwischen dem Betätigungselement und dem Schaltelement bewirkt werden kann.
Das Betätigungselement kann ebenfalls zumindest teilweise, gegebenenfalls auch vollständig aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sein. Die Bewegbarkeit des Betätigungselementes zwischen seiner Ruhestellung und seiner Betätigungsstellung kann, muss aber nicht notwendigerweise, durch ein Führungselement, zum Beispiel ein Lineargleitführungselement, erfolgen. Es ist jedoch ebenso möglich, dass das Betätigungselement mit einem gewissen Spiel zwischen seiner Ruhestellung und seiner Betätigungsstellung bewegbar ist. Beispielsweise ist es möglich, die Bewegbarkeit des Betätigungselementes zwischen seiner Ruhestellung und seiner Betätigungsstellung durch ein Gehäuse zu realisieren, dessen Innenraum eine Bewegung des Betätigungselementes mit einem gewissen Spiel gewährleistet oder als eine Führung zur Führung des Betätigungselementes dient.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist der Interlockschalter ein Gehäuse mit einer Öffnung auf. Dabei kann in der Ruhestellung des Betätigungselements insbesondere ein Abschnitt des Betätigungselements durch die Öffnung aus dem Gehäuse herausragen. Ein, insbesondere anderer, Abschnitt des Betätigungselements kann in der Ruhestellung des Betätigungselements an der Innenseite eines die Öffnung begrenzenden Abschnitts des Gehäuses anliegen.
Im Rahmen einer Ausgestaltung ist das Schaltelement bolzenförmig, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet. Um hohe Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen, ist das Schaltelement dabei vorzugsweise verkantungsfrei ausgelegt.
Das Lineargleitführungselement zur Führung des Schaltelements kann dabei einen zylindrischen Hohlraum zur Führung des Schaltelements aufweisen.
Das Betätigungselement kann ebenfalls bolzenförmig, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet sein.
Um den Interlockschalter zur Detektion einer Demontage eines drehbaren/rotierbaren Bauteils, beispielsweise einer Radfelge, zu verwenden, ist es vorteilhaft die Anlagefläche des Schaltelements beziehungsweise Betätigungselements, insbesondere Betätigungselements, zu minimieren. Um eine geringe Reibung und einen geringen Verschleiß und damit eine hohe Lebensdauer und Qualität sicherzustellen, ist es insbesondere vorteilhaft, die Anlagefläche des Schaltelements beziehungsweise Betätigungselements, insbesondere Betätigungselements, gewölbt oder kegelförmig, insbesondere gewölbt, beispielsweise halbkugelförmig, auszubilden.
Um die Reibung weiter zu minimieren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, das Schaltelement beziehungsweise Betätigungselement, insbesondere Betätigungselement, in Form einer Kugel auszubilden.
Um eine besonders geringe Reibung zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, das Betätigungselement und das Schaltelement - ähnlich einer Schaltungsarretierung - auf der Basis einer Kugelanordnung, insbesondere Kugelpackung, auszubilden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Schaltelement daher mindestens drei Kugeln, insbesondere gleichen Durchmessers. Die Kugeln des Schaltelementes können an einem Anlageelements des Schaltelementes anliegen. Das Anlageelement kann dabei gegebenenfalls eine ebene Anlagefläche aufweisen. Das Betätigungselement kann dabei insbesondere ebenfalls in Form einer Kugel ausgebildet sein. Das kugelförmige Betätigungselement kann dabei insbesondere an den Kugeln des Schaltelementes anliegen, und beispielsweise oberhalb oder unterhalb einer Lücke zwischen den Kugeln des Schaltelementes angeordnet sein. Auf diese Weise weist das kugelförmige Betätigungselement einerseits eine geringe Reibung bezüglich des zu detektierenden, drehbaren/rotierbaren Bauteils, beispielsweise der Radfelge, auf. Andererseits können das kugelförmige Betätigungselement und auch die Kugeln des Schaltelementes mitrotieren, so dass auch auf dieser Seite die Reibung minimiert werden kann. Zudem können dabei die Kugeln des Schaltelementes vorteilhafterweise als Zentrierung für das kugelförmige Betätigungselement dienen, so dass auf eine aufwendige Führung zur Führung des Betätigungselementes verzichtet werden kann. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann das Betätigungselement in der Ruhestellung und in der Betätigungsstellung sowohl des Betätigungselementes als auch des Schaltelementes an dem Schaltelement anliegen. Der Interlockschalter kann dabei insbesondere ein Öffner sein.
Weiterhin kann der Interlockschalter ein Erdungselement zur Erdung des Betätigungselementes aufweisen. Beispielsweise kann das Betätigungselement einen Erdungsabschnitt aufweisen. Dieser kann beispielsweise eine elektrische Spannung von dem Betätigungselement, beispielsweise über das Gehäuse abführen. Um die Erdung von einer elektrischen Überbrückung des Schaltelementes zu trennen kann das Betätigungselement weiterhin einen Isolationsabschnitt und einen Überbrückungsabschnitt aufweisen. Der Erdungsabschnitt und der Überbrückungsabschnitt können dabei aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sein, wobei der Isolationsabschnitt aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet und zwischen dem Erdungsabschnitt und dem Überbrückungsabschnitt angeordnet ist. Der Erdungsabschnitt, Isolationsabschnitt und Überbrückungsabschnitt können dabei ein sandwichartiges Schichtsystem beziehungsweise eine sandwichartige Plattenanordnung bilden.
Das Schaltelement ist vorzugsweise elektrisch leitend mit einer Signalleitung zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems, insbesondere eines oder mehrerer Hochvoltbauteile eines Hochvoltsystems, beispielsweise eines Elektromotors, zum Beispiel eines Radnabenantriebes, verbunden oder verbindbar. Insbesondere kann das Schaltelement dabei über das Rückstellelement mit der Signalleitung elektrisch leitend verbunden oder verbindbar sein.
Zusätzlich ist insbesondere ein weiteres Bauteil des Interlockschalters, beispielsweise das Lineargleitführungselement des Schaltelements oder das Gehäuse oder das Rückstellelement des Betätigungselements oder das Erdungselement, beispielsweise der Erdungsabschnitt des Betätigungselementes, elektrisch leitend mit einer (weiteren) Signalleitung zur Ausgabe des Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems, insbesondere eines oder mehrerer Hochvoltbauteile eines Hochvoltsystems, beispielsweise eines Elektromotors, zum Beispiel eines Radnabenantriebes, verbunden oder verbindbar.
Elektrisch kann der Interlockschalter, insbesondere das Schaltelement beziehungsweise das Rückstellelement des Schaltelementes und beispielsweise das Lineargleitführungselement des Schaltelements oder das Gehäuse oder das Rückstellelement des Betätigungselements oder das Erdungselement, beispielsweise der Erdungsabschnitt des Betätigungselementes, durch eine Lötverbindung, Schraubenverbindung oder eine Steckverbindung an die Signalleitung angeschlossen werden.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radnabenantriebssystems, in der ein Interlockschalter eine Demontage einer mit einer Radfelge verbundenen Abdeckung signalisiert;
2 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radnabenantriebssystems, in der ein Interlockschalter eine Demontage einer Abdeckung signalisiert, welche mit der Radfelge mindestens ein gemeinsames Befestigungselement aufweist;
3 einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radnabenantriebssystems, in der ein Interlockschalter eine Demontage einer Abdeckung signalisiert, welche mit der Radfelge mindestens ein gemeinsames Befestigungselement aufweist;
4 einen schematischen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radnabenantriebssystems, in der ein Interlockschalter eine Demontage einer Radfelge signalisiert;
5 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Interlockschalters, welcher ein Schaltelement aufweist, das gleichermaßen als Betätigungselement dient;
6 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Interlockschalters, welcher ein Schaltelement und ein Betätigungselement aufweist;
7 einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Interlockschalters, welcher ein Schaltelement und ein Betätigungselement aufweist;
8 einen schematischen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines Interlockschalters, welcher ein Schaltelement und ein Betätigungselement mit einem Erdungsabschnitt aufweist; und
9 einen schematischen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines Interlockschalters, welcher ein Schaltelement aus drei, an einer ebenen Fläche anliegenden Kugeln gleichen Durchmessers aufweist, wobei ein kugelförmiges Betätigungselement an den Kugeln des Schaltelementes anliegt.

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem schematischen Querschnitt durch ein Radnabenantriebssystem 1, für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, welches ein Radlager 4 mit einem drehbaren Außenring 4a und einem stehenden Innenring 4b umfasst, wobei der der drehbare Außenring 4a durch Wälzkörper 4c bezüglich des stehenden Innenrings 4b drehbar gelagert und durch eine Spannvorrichtung 4d verspannt ist.
An dem drehbaren Außenring 4a ist ein Rotorträger 5a befestigt, welcher den Rotor eines Elektromotors (nicht dargestellt in 1) trägt. An dem drehbaren Außenring 4a und/oder Rotorträger 5a kann zusätzlich eine nicht dargestellte Bremstrommel oder Bremsscheibe befestigt sein. Alternativ dazu kann der Rotorträger 5a auch als Bremstrommel beziehungsweise Bremsscheibe dienen.
An dem drehbaren Außenring 4a ist zudem eine Radfelge 2 befestigt. Der Rotorträger 5a ist dabei zwischen der Radfelge 2 und dem drehbaren Außenring 4a des Radlagers 4 angeordnet.
1 zeigt, dass die Felge 2 eine Abdeckplatte 2a aufweist, welche eine innere Öffnung der Radfelge 2 verschließt und mit der Radfelge 2, insbesondere durch eine Pressverbindung, verbunden ist. Die Felge 2 und die damit verbundene Abdeckplatte 2a dienen damit zusätzlich zur eigentlichen Felgenfunktion als Abdeckung zum Verschließen und Öffnen des Antriebssystems 1.
1 zeigt, dass das Antriebssystem weiterhin einen Interlockschalter 3 aufweist, welcher in den stehenden Innenring 4b des Radlagers 4 integriert ist und an dem stehenden Innenring 4b des Radlagers 4, beispielsweise mittels einer Steckverbindung, befestigt ist. Der Interlockschalter 3 ist dabei insbesondere im Bereich der Rotationsachse R des Radlagers 4 befestigt und überragt die radseitige Stirnfläche des stehenden Innenrings 4b des Radlagers 4, derart, dass er 3 die mit der Radfelge 2 verbundene Abdeckplatte 2a kontaktiert. Der Interlockschalter 3 ist dabei dazu ausgelegt, bei einer Demontage der Radfelge 2 und damit der Abdeckplatte 2a ein Signal auszugeben, um eine Sicherheitsabschaltung beispielsweise des Elektromotors zu veranlassen. Auf diese Weise kann eine Unterbrechung eines Interlockkreises bereits bei einer Abnahme der Radfelge 2 auslöst werden. Durch eine Detektion der Abnahme der Radfelge 2 können vorteilhafterweise bereits große Teile der Oberfläche des Antriebssystems 1 geschützt werden.
Bei einem Radnabenantriebssystem 1, bei dem ohnehin eine Radfelge 2 vorgesehen ist, kann so vorteilhafterweise die Felge als Abdeckung und damit als Berührungsschutz verwendet werden. Solange die Radfelge 2 noch montiert ist, können Personen durch die als Abdeckung dienende Radfelge 2,2a vor einer Berührung von dahinterliegenden hochspannungsführenden Hochvoltbauteilen, wie des Elektromotors, geschützt werden. Bei einer Demontage der Radfelge 2,2a erfolgt dann eine Unterbrechung des Interlockkreises und damit eine Sicherheitsabschaltung der dahinterliegenden Hochvoltbauteile, wie des Elektromotors, so dass dann auch eine Berührung der abgeschalteten Hochvoltbauteile möglich ist.
Um den Interlockschalter 3 elektrisch zu kontaktieren, ist in dem stehenden Innenring 4b des Radlagers 4 ein Leitungskanal 4b' ausgebildet, welcher sich entlang der Rotationsachse R des Radlagers 4 von der radabgewandten Stirnfläche des stehenden Innenrings 4b des Radlagers 4 zur radseitigen Stirnfläche des stehenden Innenrings 4b des Radlagers 4 erstreckt und so den Interlockschalter von der radabgewandten Stirnfläche des stehenden Innenrings 4b des Radlagers aus zugänglich macht. Durch den Leitungskanal 4b' können so die Signalleitungen 3a des Interlockschalters 3 von der radabgewandten Seite des Radlagers 4 zum Interlockschalter 3 geführt werden.
1 veranschaulicht, dass im Rahmen dieser Ausführungsformen - ebenso wie in den in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen, der Kontakt zwischen Interlockschalter 3 und der drehbaren Abdeckung 2a beziehungsweise Felge 2 mittig zur Rotationsachse R des Radlagers 4 hergestellt wird. So kann vorteilhafterweise der Verschleiß minimiert werden.
Die 2 bis 4 zeigen weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Radnabenantriebssystemen 1. Dabei sind die 2 bis 4 einerseits stärker schematisiert. Andererseits zeigen die 2 bis 4 größere Ausschnitte, in denen auch der Elektromotor 5,6 dargestellt ist.
Die 2 bis 4 zeigen, dass der Elektromotor einen Rotor 5 und einen Stator 6 umfasst. Dabei ist der Stator 6 über einen Statorträger 6a mit einem stehenden Innenring 4b eines Radlagers 4 verbunden. Der Rotor 5 ist dabei über einen Rotorträger 5a mit einem drehbaren Außenring 4a des Radlagers 4 verbunden. Dabei ist der drehende Außenring 4a des Radlagers 4 durch Wälzkörper 4c bezüglich des stehenden Innenrings 4b des Radlagers 4 drehbar gelagert. An dem drehbaren Außenring 4a des Radlagers 4 ist dabei eine Radfelge 2 mittels einer Schraubverbindung 2b befestigt. In den stehenden Innenring 4b des Radlagers 4 ist dabei - analog zu der in 1 gezeigten Ausführungsform - ein Interlockschalter 3 integriert und elektrisch angeschlossen. Die Signalleitungen und der Leitungskanal sind dabei in den 2 bis 4 nicht dargestellt.
Im Rahmen der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das Radnabenantriebssystem 1 eine Abdeckplatte 2a, welche gemeinsam mit der Radfelge 2 durch die Schraubverbindung 2b zur Befestigung der Radfelge 2 an dem drehbaren Außenring 4a des Radlagers 4 befestigt ist. Die Abdeckplatte 2a ist dabei auf der vom Antriebssystem 1 abgewandten Seite der Radfelge 2 angeordnet und verschließt eine innere Öffnung der Radfelge 2. Der Interlockschalter 3 kontaktiert dabei die gemeinsam mit der Radfelge 2 befestigte Abdeckplatte 2a durch ein kugelförmiges Betätigungselement 31. Beim Lösen der gemeinsamen Schraubverbindung 2b der Radfelge 2 und der Abdeckplatte 2a, kann so der Interlockschalter 3 auslösen und eine Sicherheitsabschaltung des Elektromotors 5,6 veranlassen.
Im Rahmen der in 3 gezeigten Ausführungsform umfasst das Radnabenantriebssystem 1 ebenfalls eine Abdeckplatte 2a, welche gemeinsam mit der Radfelge 2 durch die Schraubverbindung 2b zur Befestigung der Radfelge 2 an dem drehbaren Außenring 4a des Radlagers 4 befestigt ist. Im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Ausführungsform ist im Rahmen der in 3 gezeigten Ausführungsform die Abdeckplatte 2a jedoch auf der dem Antriebssystem 1 zugewandten Seite der Radfelge 2 angeordnet und verschließt eine innere Öffnung der Radfelge 2. Der Interlockschalter 3 kontaktiert dabei die gemeinsam mit der Radfelge 2 befestigte Abdeckplatte 2a durch ein kugelförmiges Betätigungselement 31. Beim Lösen der gemeinsamen Schraubverbindung 2b der Radfelge 2 und der Abdeckplatte 2a, kann so der Interlockschalter 3 auslösen und eine Sicherheitsabschaltung des Elektromotors 5,6 veranlassen.
Im Rahmen der in 4 gezeigten Ausführungsform umfasst das Radnabenantriebssystem 1 eine Radfelge 2, die sowohl als Felge, als auch als einteilige Abdeckung dient und insbesondere keine innere Öffnung aufweist. Der Interlockschalter 3 kontaktiert dabei die Radfelge 2 durch ein kugelförmiges Betätigungselement 31, so dass beim Lösen der Schraubverbindung 2b der Radfelge 2 der Interlockschalter 3 auslösen und eine Sicherheitsabschaltung des Elektromotors 5,6 veranlassen kann.
Die 5 bis 9 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Interlockschaltern 3 zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines oder mehrerer Hochvoltbauteile eines Hochvoltsystems, welche beispielsweise in den in den 1 bis 4 gezeigten Radnabenantriebssystemen 1 eingesetzt werden können.
In den 5 bis 9 sind verschiedene Ausgestaltungen von elektrisch leitenden Abschnitten 31,32,33a,35,35a,31',31" und elektrisch isolierenden Abschnitten 33b,35b,31" der Interlockschalter 3 dargestellt. Je nach Konstruktion können jedoch nach Bedarf weitere elektrisch isolierende Abschnitte eingebracht werden. Die Verbindungen zwischen den in den 5 bis 9 gezeigten Bauteilen, insbesondere Schaltelementen 32 beziehungsweise Betätigungselementen 31 und deren Rückstellelementen 34,36 können je nach Anforderung auf verschiedene Arten, beispielsweise durch Oberflächenkontakte, Lötverbindungen, Schweißverbindungen etc., realisiert werden.
5 zeigt die einfachste der in den 5 bis 9 gezeigten Ausführungsformen, in der der Interlockschalter 3 ein elektrisch leitendes Schaltelement 32 umfasst, welches gleichermaßen als Betätigungselement dient. 5 zeigt, dass das Schaltelement 32 durch ein Lineargleitführungselement 33 zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung hin- und herführbar ist, wobei das Schaltelement 32 durch ein elastisches Rückstellelement 34, insbesondere in Form einer Feder, von seiner Betätigungsstellung zurück in seine Ruhestellung bewegbar ist. 5 veranschaulicht, dass dabei das Lineargleitführungselement 33 einen Schaltelementanschlag 33a aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, wobei der zur eigentlichen Lineargleitführung des Schaltelementes 32 ausgelegte Abschnitt 33b des Lineargleitführungselements 33 aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass das Lineargleitführungselement 33 einen elektrisch leitenden, beispielsweise metallischen, Führungsgrundkörper 33a mit einem Schaltelementanschlag 33a aufweist, wobei die Innenseite des Führungsgrundkörper 33a mit einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise in Form einer Beschichtung, versehen ist.
5 zeigt weiterhin, dass das Schaltelement 32 über das Rückstellelement 34 mit einer ersten Signalleitung A zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems elektrisch leitend verbindbar ist. Über den elektrisch leitenden Abschnitt 33a des Lineargleitführungselements 33 mit einer zweiten Signalleitung B zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems elektrisch leitend verbindbar ist.
5 veranschaulicht, dass das Schaltelement 32 in seiner Ruhestellung den elektrisch leitenden Abschnitt 33a, nämlich den Schaltelementanschlag 33a, des Lineargleitführungselementes 33 und in seiner Betätigungsstellung ausschließlich den elektrisch isolierenden Abschnitt 33b des Lineargleitführungselementes 33 kontaktiert. Das Schaltelement 32 ist dabei derart bolzenförmig ausgestaltet, dass in seiner Ruhestellung einerseits ein Schaltelementabschnitt 32b durch eine Öffnung 33c in dem Lineargleitführungselement 33 aus dem Lineargleitführungselement 33 herausragt und dabei andererseits ein anderer Schaltelementabschnitt 32a an einem die Öffnung 33c begrenzenden Abschnitt 33a, nämlich dem Schaltelementanschlag 33a, des Lineargleitführungselementes 33 anliegt. So kann in der Ruhestellung ein elektrischer Strom zwischen dem elektrisch leitenden Schaltelement 32 und dem elektrisch leitenden Abschnitt 33a des Lineargleitführungselements 33, insbesondere dem Schaltelementanschlag 33a, übertragen werden. Der aus dem Lineargleitführungselement 33 herausragende Abschnitt 32b des auch als Betätigungselement dienenden Schaltelements 32 kann dabei derart durch das mit dem Interlockschalter 3 zu überwachende drehbare Bauteil kontaktiert werden, dass das Schaltelement 32 von seiner Ruhestellung entgegen der von dem Rückstellelement 34 ausgeübten Kraft in seine Betätigungsstellung bewegt wird, wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem die Öffnung begrenzenden Lineargleitführungselementabschnitt 33a und dem Schaltelement 32 unterbrochen wird. Ein derartig ausgestalteter Interlockschalter 3 kann daher als Öffner bezeichnet werden. Insofern das mit dem Interlockschalter 3 zu überwachende Bauteil montiert ist, befindet sich der Interlockschalter dabei in der Betätigungsstellung und damit in der geöffneten Stellung. Wird das mit dem Interlockschalter 3 zu überwachende Bauteil demontiert, wird das Schaltelement 32 durch das Rückstellelement 34 zurück in die Ruhestellung und damit in die geschlossene Stellung bewegt. Der gestrichelte Halbkreis in 5 deutet an, dass der Abschnitt 32b des Schaltelementes 32, welcher von dem mit dem Interlockschalter 3 zu überwachenden Bauteil kontaktiert wird, vorzugsweise konvex gewölbt, beispielsweise halbkugelförmig, ausgebildet ist, um eine möglichst geringe Reibung und einen möglichst geringen Verschleiß des Schaltelementes 32 bezüglich eines drehbaren zu überwachenden Bauteils zu realisieren.
Die in den 6 bis 9 gezeigten Ausführungsformen unterscheiden sich unter anderem dadurch von der in 5 gezeigten Ausführungsform, dass die Interlockschalter zusätzlich zu dem Schaltelement 32 ein Betätigungselement 31 aufweisen.
Bei den in den 6, 7 und 9 gezeigten Ausführungsformen kann das Betätigungselement 31 wahlweise aus einem elektrisch isolierenden oder einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sein. Im Rahmen der in 8 gezeigten Ausführungsform ist das Betätigungselement 31 jedoch aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet, um eine Erdung des mit dem Interlockschalter 3 zu überwachenden Bauteils zu realisieren.
Durch eine geeignete Dimensionierung des Betätigungselementes 31, insbesondere des Durchmessers des Betätigungselementes 31, sowie eine geeignete Ausbildung der dazu benachbarten Bauteile, ist es möglich einen unerwünschten elektrischen Kontakt eines aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildeten Betätigungselementes mit benachbarten Bauteilen zu vermeiden. Es ist jedoch ebenso möglich, das Betätigungselement aus einem isolierenden Material zu fertigen beziehungsweise zur elektrischen Isolation eines elektrisch leitenden Betätigungselementes 31 von benachbarten elektrisch leitenden Bauteilen eine oder mehrere weitere (als die dargestellten) elektrisch isolierenden Zwischenschichten einzubringen.
6 zeigt einen Interlockschalter 3, der ein elektrisch leitendes bolzenförmiges Schaltelement 32 sowie ein Betätigungselement 31 in Form einer Kugel umfasst. 6 zeigt, dass das Schaltelement 32 - analog zu 5 - durch ein Lineargleitführungselement 33 zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung hin- und herführbar ist, wobei das Schaltelement 32 durch ein elastisches Rückstellelement 34, insbesondere in Form einer Feder, von seiner Betätigungsstellung zurück in seine Ruhestellung bewegbar ist.
6 veranschaulicht, dass das Lineargleitführungselement 33 des Schaltelementes 32 innerhalb eines Gehäuses 35 mit einer Öffnung 35c angeordnet ist, in dem auch das Betätigungselement 31 angeordnet ist. Innerhalb dieses Gehäuses 35 ist das Betätigungselement 31 ebenfalls zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung hin- und herbewegbar ist, wobei das Betätigungselement 31 in seiner Ruhestellung und Betätigungsstellung das Schaltelement 32 kontaktiert und ebenfalls durch das Rückstellelement 34 des Schaltelementes 32 von seiner Betätigungsstellung zurück in seine Ruhestellung bewegbar ist. 6 veranschaulicht, dass in der Ruhestellung des Betätigungselements 31 ein Abschnitt 31b des Betätigungselements 31 durch die Öffnung 35c aus dem Gehäuse 35 herausragt und ein anderer Abschnitt 31a des Betätigungselements 31 an der Innenseite eines die Öffnung 35c begrenzenden Abschnitts des Gehäuses 35 anliegt.
6 zeigt weiterhin, dass das Schaltelement 32 über das Rückstellelement 34 mit einer ersten Signalleitung A zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems elektrisch leitend verbindbar ist.
Im Rahmen der in 6 gezeigten Ausführungsform kann der Interlockschalter 3 zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems - wie im Rahmen der in 5 gezeigten Ausführungsform - über den elektrisch leitenden Abschnitt 33a des Lineargleitführungselements 33 mit einer zweiten Signalleitung B elektrisch leitend verbunden werden. Alternativ dazu ist es im Rahmen der in 6 gezeigten Ausführungsform jedoch auch möglich den Interlockschalter 3 zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems über das Gehäuse 35 mit einer zweiten Signalleitung C elektrisch leitend zu verbinden.
Im Rahmen einer elektrischen Kontaktierung über das Rückstellelement 34 und das Lineargleitführungselement 33 (AB) weist das Lineargleitführungselement 33 einen Schaltelementanschlag 33a aus einem elektrisch leitenden Material auf, wobei der zur eigentlichen Lineargleitführung des Schaltelementes 32 ausgelegte Abschnitt 33b des Lineargleitführungselement 33 aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. Dabei kontaktiert das Schaltelement 32 in seiner Ruhestellung den elektrisch leitenden Abschnitt 33a, nämlich den Schaltelementanschlag 33a, des Lineargleitführungselementes 33 und in seiner Betätigungsstellung ausschließlich den elektrisch isolierenden Abschnitt 33b des Lineargleitführungselementes 33. Das Schaltelement 32 ist dabei derart bolzenförmig ausgestaltet, dass in seiner Ruhestellung einerseits ein Schaltelementabschnitt 32b durch eine Öffnung 33c in dem Lineargleitführungselement 33 aus dem Lineargleitführungselement 33 herausragt und dabei andererseits ein anderer Schaltelementabschnitt 32a an einem die Öffnung 33c begrenzenden Abschnitt 33a, nämlich dem Schaltelementanschlag 33a, anliegt. So kann in der Ruhestellung ein elektrischer Strom zwischen dem elektrisch leitenden Schaltelement 32 und dem elektrisch leitenden Abschnitt 33a des Lineargleitführungselements 33, insbesondere dem Schaltelementanschlag 33a, übertragen werden. Der aus dem Lineargleitführungselement 33 herausragende Abschnitt 32b des Schaltelements 32 kontaktiert dabei das Betätigungselement 31, welches in seiner Ruhestellung durch die Öffnung 35c aus dem Gehäuse 35 herausragt und im Rahmen dieser Ausgestaltung aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein kann. Das mit dem Interlockschalter 3 zu überwachende drehbare Bauteil kann dann den aus dem Gehäuse 35 herausragenden Abschnitt 31b des Betätigungselementes 31 derart kontaktieren, dass das Betätigungselement 31 und damit auch das Schaltelement 32 jeweils von seiner Ruhestellung entgegen der von dem Rückstellelement 34 des Schaltelementes 32 ausgeübten Kraft in die jeweilige Betätigungsstellung bewegt wird, wobei ein elektrischer Kontakt zwischen dem die Öffnung begrenzenden Lineargleitführungselementabschnitt 33a und dem Schaltelement 32 unterbrochen wird.
Im Rahmen einer elektrischen Kontaktierung über das Rückstellelement 34 und das Gehäuse 35 (AC) sind das Betätigungselement 31 und das Gehäuse 35 zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet, um in der Ruhestellung des Betätigungselementes 31 und des Schaltelementes 32 und damit in der geschlossenen Stellung des Interlockschalters einen Stromfluss zwischen der ersten A und zweiten C Signalleitung zu realisieren. Ansonsten unterscheidet sich diese Kontaktierungsvariante (AC) im Wesentlichen nur noch dadurch von der vorstehenden Kontaktierungsvariante (AB), dass hierbei das Lineargleitführungselement 33 vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein kann.
Im Fall von beiden in 6 veranschaulichten Kontaktierungsvarianten (AB,AC) kann der Interlockschalter 3 als Öffner bezeichnet werden. Insofern das mit dem Interlockschalter 3 zu überwachende Bauteil montiert ist, befinden sich dabei sowohl das Betätigungselement 31 als auch das Schaltelement 32 jeweils in seiner Betätigungsstellung und damit in der geöffneten Stellung. Wird das mit dem Interlockschalter 3 zu überwachende Bauteil demontiert, werden das Schaltelement 32 und das Betätigungselement 31 durch das Rückstellelement 34 des Schaltelementes 31 zurück in die jeweilige Ruhestellung und damit in die geschlossene Stellung bewegt.
Die in 7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zum Einen dadurch im Wesentlichen von der in 6 gezeigten Ausführungsform, dass das Betätigungselement 31 nicht in Form einer Kugel, sondern in Form eines Bolzens ausgestaltet ist, wobei das Gehäuse 35 als zusätzliche Lineargleitführung ausgebildet ist. Zum Anderen weist das Betätigungselement 31 ein eigenes elastisches Rückstellelement 36, insbesondere in Form einer Feder, auf. Der gestrichelte Halbkreis deutet analog zu 5 an, dass der Abschnitt 31b des Betätigungselementes 31, welcher von dem mit dem Interlockschalter 3 zu überwachenden Bauteil kontaktiert wird, vorzugsweise konvex gewölbt, beispielsweise halbkugelförmig, ausgebildet ist, um eine möglichst geringe Reibung und einen möglichst geringen Verschleiß des Betätigungselementes 31 bezüglich eines drehbaren zu überwachenden Bauteils zu realisieren.
Die in 7 gezeigte Kontaktierungsvariante AB entspricht im Wesentlichen der im Rahmen von 6 gezeigten Kontaktierungsvariante AB, wobei das Betätigungselement 31 das Schaltelement 32 jedoch nicht in deren Ruhestellung, sondern nur in deren Betätigungsstellung kontaktiert. Das Betätigungselement 31 und das als Lineargleitführung ausgestaltete Gehäuse 35 sowie gegebenenfalls auch das Rückstellelement 36 des Betätigungselementes können dabei- anders als in 7 dargestellt - vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein. Im Rahmen dieser Kontaktierungsvariante kann der Interlockschalter 3 dennoch als Öffner bezeichnet werden.
Die zusätzlich in 7 gezeigte Kontaktierungsvariante AD ähnelt der in 6 gezeigten Kontaktierungsvariante AC insoweit, dass das Lineargleitführungselement 33 des Schaltelementes 32 vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein kann, wobei das Betätigungselement 31 und das Rückstellelement 36 des Betätigungselementes 31 zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sind, um in der Betätigungsstellung des Betätigungselementes 31, in welcher das Betätigungselement 31 das Schaltelement 32 kontaktiert und damit den Interlockschalter 3 schließt, um einen Stromfluss zwischen dem Rückstellelement 34 des Schaltelementes 32 und dem Rückstellelement 36 des Betätigungselementes 31 zu realisieren. Im Rahmen dieser Kontaktierungsvariante kann der Interlockschalter 3 als Schließer bezeichnet werden.
Die in 8 gezeigte Ausführungsform beruht im Wesentlichen auf einer Kombination der in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen und weist zusätzlich noch eine Erdungsfunktion auf.
Um das mit dem Interlockschalter 3 zu überwachende Bauteil zu erden, weist das Betätigungselement 31 einen Erdungsabschnitt 31' auf, wobei die Erdung E über den Erdungsabschnitt 31' des Betätigungselementes 31 oder über den Erdungsabschnitt 31' und das Gehäuse 35 des Betätigungselementes 31erfolgen kann, welche dafür zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sind. Um eine elektrische Isolation des Erdungsabschnittes 31' des Betätigungselementes 31 bezüglich des Schaltelementes zu bewirken, weist das Betätigungselement 31 zusätzlich einen Isolationsabschnitt 31" auf. Je nach der Art der Kontaktierung kann der Isolationsabschnitt 31" entweder vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein und dabei nur als Isolationsabschnitt dienen, oder einen elektrisch isolierenden und einen elektrisch leitenden Abschnitt aufweisen, wobei der elektrisch isolierende Abschnitt den elektrisch leitenden Abschnitt von dem Erdungsabschnitt 31' elektrisch isoliert, und dabei als Isolations- und Überbrückungsabschnitt dienen.
Die in 8 gezeigte Kontaktierungsvariante AB entspricht im Wesentlichen der im Rahmen von 7 gezeigten Kontaktierungsvariante AB, wobei jedoch zum Erreichen der Erdung das Betätigungselement 31, das Gehäuse 35 und der Erdungsabschnitt 31' des Betätigungselementes 31 aus einem elektrisch leitenden Material und der Isolationsabschnitt 31" des Betätigungselementes 31 vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. Im Rahmen dieser Kontaktierungsvariante kann der Interlockschalter 3 als Öffner bezeichnet werden.
Die in 8 gezeigte Kontaktierungsvariante AD entspricht im Wesentlichen der im Rahmen von 7 gezeigten Kontaktierungsvariante AD, wobei das Betätigungselement 31 jedoch den Erdungsabschnitt 31' sowie einen Isolations- und Überbrückungsabschnitt 31" aufweist, der einen elektrisch isolierenden und einen elektrisch leitenden Abschnitt aufweist, wobei der elektrisch isolierende Abschnitt den elektrisch leitenden Abschnitt von dem Erdungsabschnitt 31' elektrisch isoliert, und wobei zum Erreichen der Erdung das Betätigungselement 31 das Gehäuse 35 und der Erdungsabschnitt 31' des Betätigungselementes 31 aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sind. Im Rahmen dieser Kontaktierungsvariante kann der Interlockschalter 3 als Schließer bezeichnet werden.
Die in 9 gezeigte Ausführungsform eines Interlockschalters basiert auf einem System, ähnlich einer Schaltarretierung, welches jedoch zusätzlich mit einer Schaltfunktion versehen ist. Dabei ist es möglich über das Betätigungselement 31 eine elektrisch leitende Verbindung zu einer drehbaren/rotierbaren Abdeckung herzustellen und dabei eine äußerst geringe Reibung zu erzielen.
9 zeigt, dass dafür das Schaltelement 32 drei Kugeln 32c gleichen Durchmessers umfasst, welche an einer ebenen Fläche eines Anlageelementes 32c' anliegen. Das Betätigungselement 31 ist dabei ebenfall in Form einer Kugel ausgebildet und derart über einer Lücke zwischen den drei Kugeln 32c des Schaltelementes 32 positioniert, dass die Kugel des Betätigungselementes 31 an allen drei Kugeln 32c des Schaltelementes 32 anliegt und auf diese Weise von den Kugeln 32c des Schaltelementes 32 drehbar gelagert wird.
Dabei sind die drei Kugeln 32c und das Anlageelement 32c' des Schaltelementes 32 in einer Linearführung 33 angeordnet, welche einen elektrisch leitenden Abschnitt 33a und einen elektrisch isolierenden Anschnitt 33b aufweist, wobei die Kugeln 32c des Schaltelementes 32 in der Ruhestellung des Schaltelementes 32 (und auch des Betätigungselementes 31) den elektrisch leitenden Abschnitt 33a der Linearführung 33 kontaktieren und in der Betätigungsstellung des Schaltelementes 32 (und auch des Betätigungselementes 31) ausschließlich den elektrisch isolierenden Abschnitt 33b der Linearführung 33 kontaktieren. Alternativ oder zusätzlich ist ein Schaltmechanismus möglich, bei dem das Anlageelement 32c' des Schaltelementes 32 in der Ruhestellung des Schaltelementes 32 (und auch des Betätigungselementes 31) den elektrisch leitenden Abschnitt 33a der Linearführung 33 kontaktiert und in der Betätigungsstellung des Schaltelementes 32 (und auch des Betätigungselementes 31) ausschließlich den elektrisch isolierenden Abschnitt 33b der Linearführung 33 kontaktiert. Ähnlich zu der in 6 gezeigten Ausführungsform verfügen im Rahmen dieser Ausführungsform das Betätigungselement 31 und das Schaltelement 32 über ein gemeinsames Rückstellelement 34. Die Kontaktierung kann dabei ähnlich zu 6 erfolgen, wobei eine erste Signalleitung A elektrisch mit dem Rückstellelement 34 und eine zweite Signalleitung B elektrisch mit dem elektrisch leitenden Abschnitt 33a der Linearführung 33 verbunden wird.
Bezugszeichenliste

1: Radnabenantriebssystem
2: Radfelge
2a: gemeinsam mit Radfelge befestigbare Abdeckplatte
2b: Befestigungselement der Radfelge
3: Interlockschalter
3a: Interlockschalterleitungen
4: Radlager
4a: drehbarer Außenring
4b: stehender Innenring
4b': Leitungskanal
4c: Wälzkörper
4d: Spannvorrichtung
5: Rotor
5a: Rotorträger/Bremstrommel/Bremsscheibe
6: Stator
6a: Statorträger
R: Rotationsachse
31: Betätigungselement des Interlockschalters
31a: anliegender Betätigungselementabschnitt
31b: herausragender Betätigungselementabschnitt
31': Erdungsabschnitt des Betätigungselements
31": Isolations- und Überbrückungsabschnitt des Betätigungselements
32: Schaltelement des Interlockschalters
32a: anliegender Schaltelementabschnitt
32b: herausragender Schaltelementabschnitt
32c: Kugeln des Schaltelements
32c': Anlageelement für Kugeln des Schaltelements
33: Linieargleitführung des Schaltelements
33a: elektrisch leitender Führungsabschnitt, Schaltelementanschlag
33b: elektrisch isolierender Führungsabschnitt
33c: Führungsöffnung für Schaltelement
34: federförmiges Schaltelement
35: Gehäuse des Interlockschalters
35a: elektrisch leitender Gehäuseabschnitt
35b: elektrisch isolierender Gehäuseabschnitt
35c: Gehäuseöffnung für Betätigungselement
36: federförmiges Betätigungselement

Claims

Antriebssystem (1), insbesondere Radnabenantriebssystem (1), für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor (5) und einem Stator (6), ein Radlager (4) mit einem drehbaren Teil (4a) und einem stehenden Teil (4b), eine an einem drehbaren Bauteil (5,5a,4a) des Antriebssystems lösbar befestigte Abdeckung (2,2a) zum Verschließen und Öffnen des Antriebssystems (1) und einen Interlockschalter (3), wobei der Interlockschalter (3) an einem stehenden Bauteil (4b) des Antriebssystems befestigt ist, wobei der Interlockschalter (3) dazu ausgelegt ist, bei einer Demontage der Abdeckung (2,2a) ein Signal auszugeben.
Radnabenantriebssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (2,2a) eine Radfelge (2) oder eine Abdeckung (2a), insbesondere eine Abdeckplatte, ist, welche mit der Radfelge (2) verbunden ist und/oder mindestens ein gemeinsames Befestigungselement (2b) mit der Radfelge (2) aufweist.
Radnabenantriebssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Interlockschalter (3) am stehenden Teil (4b) des Radlagers (4) befestigt ist.
Radnabenantriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem stehenden Teil (4b) des Radlagers (4) ein Leitungskanal (4b') ausgebildet ist, wobei durch den Leitungskanal (4b') die Signalleitungen (3a) des Interlockschalters (3) geführt sind.
Radnabenantriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Interlockschalter (3) im Bereich der Rotationsachse (R) des Radlagers (4) befestigt ist und/oder wobei der Leitungskanal (4b') entlang der Rotationsachse (R) des Radlagers (4) ausgebildet ist.
Radnabenantriebssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Interlockschalter (3) ein Interlockschalter nach einem der Ansprüche 7 bis 10 ist.
Interlockschalter (3) zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines oder mehrerer Hochvoltbauteile eines Hochvoltsystems, umfassend ein elektrisch leitendes Schaltelement (32), welches durch ein Lineargleitführungselement (33) zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung hin- und herführbar ist, wobei das Schaltelement (32) durch ein elastisches Rückstellelement (34), insbesondere in Form einer Feder, von seiner Betätigungsstellung zurück in seine Ruhestellung bewegbar ist, wobei das Lineargleitführungselement (33) einen elektrisch isolierenden Abschnitt (33b) aufweist, wobei das Schaltelement (32) in seiner Betätigungsstellung den elektrisch isolierenden Abschnitt (33b) kontaktiert, insbesondere wobei das Schaltelement (32) über das Rückstellelement (34) mit einer Signalleitung (A) zur Ausgabe eines Signals zur Veranlassung einer Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems elektrisch leitend verbindbar ist.
Interlockschalter (3) nach Anspruch 7, wobei der Interlockschalter (3) weiterhin ein Betätigungselement (31) umfasst, wobei das Betätigungselement (31) zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung hin- und herbewegbar ist, wobei das Betätigungselement (31) zumindest in seiner Betätigungsstellung das Schaltelement (32) kontaktiert.
Interlockschalter (3) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Interlockschalter (3) ein Gehäuse (35) mit einer Öffnung (35c) aufweist, wobei in der Ruhestellung des Betätigungselements (31) ein Abschnitt (31 b) des Betätigungselements (31) durch die Öffnung (35c) aus dem Gehäuse (35) herausragt und ein anderer Abschnitt (31 a) des Betätigungselements (31) an der Innenseite eines die Öffnung (35c) begrenzenden Abschnitts des Gehäuses (35) anliegt.
Interlockschalter (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Schaltelement (32) mindestens drei Kugeln (32c), insbesondere gleichen Durchmessers, umfasst, wobei das Betätigungselement (31) in Form einer Kugel ausgebildet ist und an den Kugeln (32c) des Schaltelementes (32) anliegt.