DE102013201038A1

DE102013201038A1 - Housing for mounting shaft to arrangement of integrated generator, has seal carrier that cooperates sealing of housing-shaft connection, and generator whose stator is connected to carrier and rotor is connected with sealing element

Info

Publication number: DE102013201038A1
Application number: DE201310201038
Authority: DE
Inventors: Thomas Dittrich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-07-24

Abstract

The housing (1) has a shaft that is engaged around at an axial end portion of a seal carrier (5). The end portion of the housing is connectable with the shaft. The seal carrier is provided for carrying a sealing element connected to the shaft. The seal carrier is rotationally fixed to the housing, for cooperating sealing of the housing-shaft connection. A stator (11) of an integrated generator is connected to the seal carrier, and the rotor is connected with the sealing element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere für eine Lagerung einer Welle, mit einem integrierten Generator, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a housing, in particular for a bearing of a shaft, with an integrated generator, in particular according to the preamble of claim 1.

Gehäuse zur Lagerung einer Welle dienen auch der Anordnung eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie oder zur Erzeugung von Messsignalen, wobei eine Verkabelung des Generators vorgesehen ist, um Verbraucher und/oder Auswerteeinrichtungen zu versorgen oder zu verbinden. Housing for supporting a shaft are also used to arrange a generator for generating electrical energy or for generating measuring signals, wherein a wiring of the generator is provided to supply consumers and / or evaluation devices or connect.

Dabei ist insbesondere bei der Wartung und Demontage ein erheblicher Aufwand zu betreiben, um den Generator demontieren zu können, was die dies bezüglichen Kosten erhöht.It is especially in the maintenance and disassembly to operate a considerable effort to disassemble the generator can, which increases the costs relating thereto.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse mit einem integrierten Generator anzugeben, das einfach und kostengünstig aufgebaut ist und dessen Generator leicht austauschbar ist. Therefore, it is the object of the invention to provide a housing with an integrated generator that is simple and inexpensive and whose generator is easily replaceable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a housing with the features of claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein Gehäuse mit einem integrierten Generator vor, insbesondere für eine Lagerung einer Welle, wobei das Gehäuse die Welle umgreift und an einem axialen Endbereich einen Dichtungsträger aufweist, welcher mit dem Endbereich des Gehäuses verbindbar ist, wobei die Welle ein Dichtungselement trägt, welches mit der Welle drehfest verbunden ist und welches mit dem Dichtungsträger des Gehäuses zum Abdichten der Gehäuse-Welle-Verbindung, also des Spaltes zwischen dem Gehäuse und der Welle, zusammenwirkt, wobei ein Stator eines Generators mit dem Dichtungsträger verbunden ist und ein Rotor des Generators mit dem Dichtungselement verbunden ist. An embodiment of the invention provides a housing with an integrated generator, in particular for a bearing of a shaft, wherein the housing engages around the shaft and at an axial end portion has a seal carrier, which is connectable to the end portion of the housing, wherein the shaft carries a sealing element which is rotatably connected to the shaft and which cooperates with the seal carrier of the housing for sealing the housing-shaft connection, so the gap between the housing and the shaft, wherein a stator of a generator is connected to the seal carrier and a rotor of the Generator is connected to the sealing element.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Stator des Generators als ringförmiges Element radial innen liegend mit dem Dichtungsträger verbunden ist. So kann der Stator durch die radial innere Anordnung nahe an eine Erregerfläche geführt werden, was die Effektivität des Generators erhöht.It is expedient if the stator of the generator is connected as an annular element radially inwardly lying with the seal carrier. Thus, the stator can be guided by the radially inner arrangement close to an excitation surface, which increases the efficiency of the generator.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das ringförmige Dichtungselement die Welle umgreift, wobei das ringförmige Dichtungselement aus einer Mehrzahl von Segmenten besteht, die mittels eines Spannelements miteinander verbunden sind und auf der Welle angeordnet sind.It when the annular sealing element engages around the shaft, wherein the annular sealing element consists of a plurality of segments which are interconnected by means of a clamping element and are arranged on the shaft is particularly advantageous.

Weiterhin ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn der Rotor als ringförmige Erregerfläche in das Dichtungselement aufgenommen ist, wobei die ringförmige Erregerfläche segmentiert ist, wobei ein Segment der Erregerfläche mit einem Segment des Dichtungselements verbunden ist.Furthermore, it is advantageous in one embodiment, when the rotor is received as an annular excitation surface in the sealing element, wherein the annular exciter surface is segmented, wherein a segment of the excitation surface is connected to a segment of the sealing element.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. The present invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments in conjunction with the accompanying figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Gehäuses zur Lagerung einer Welle, 1 a schematic representation of a housing for supporting a shaft,

2 eine schematische Darstellung des Gehäuses in einer Seitenansicht, 2 a schematic representation of the housing in a side view,

3 eine Ansicht eines Dichtungsträgers, 3 a view of a seal carrier,

4 eine Seitenansicht eines Dichtungsträgers, 4 a side view of a seal carrier,

5 eine Welle mit einem Dichtungselement in einer Ansicht, und 5 a shaft with a sealing element in a view, and

6 eine Ansicht einer Welle mit dem Dichtungsträger im Schnitt. 6 a view of a shaft with the seal carrier in section.

1 zeigt ein Gehäuse 1 für die Lagerung einer Welle 2, wobei die Welle in 1 nicht dargestellt ist. Diesbezüglich wird auf die 5 verwiesen. 1 shows a housing 1 for the storage of a shaft 2 , where the wave in 1 not shown. In this regard is on the 5 directed.

Das Gehäuse 1 weist eine Öffnung 3 auf, durch welche die Welle 2 hindurchführbar ist. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein nicht dargestelltes Lager angeordnet, um die Welle 2 in dem Gehäuse 1 lagern zu können. The housing 1 has an opening 3 on, through which the shaft 2 can be passed. Inside the case 1 an unillustrated bearing is arranged around the shaft 2 in the case 1 to be able to store.

An dem Gehäuse 1 ist ein Anschlusselement 4 vorgesehen, welches dazu dient, einen Dichtungsträger 5 mit dem Gehäuse 1 zu verbinden. Dabei ist das Anschlusselement 4 ein ringförmiges Element, das mit Vorsprüngen 6 und Ausnehmungen 7 versehen ist, um den Dichtungsträger 5 mit dem Anschlusselement 4 zu verbinden. Vorteilhaft dienen die Ausnehmungen 7 und Vorsprünge 6 der Verbindung von Gegenausnehmungen 9 und Gegenvorsprüngen 8 des Dichtungsträgers 5, so dass ein Bajonettverschluss oder eine ähnliche formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.On the case 1 is a connection element 4 provided, which serves a seal carrier 5 with the housing 1 connect to. Here is the connection element 4 an annular element with projections 6 and recesses 7 is provided to the seal carrier 5 with the connection element 4 connect to. Advantageously, the recesses serve 7 and projections 6 the combination of counter-recesses 9 and counterprojections 8th of the seal carrier 5 , so that a bayonet closure or a similar positive connection is formed.

Der Dichtungsträger 5, wie er in den 2 und 3 zu erkennen ist, ist ringförmig ausgebildet und weist einen radial äußeren Randbereich 10 auf und einen Stator 11 des Generators, der radial innen an dem ringförmigen Randbereich 10 angeordnet ist. Mittels der Gegenvorsprünge 8 und Gegenausnehmungen 9 ist der Dichtungsträger 5 mit dem Anschlusselement 4 des Gehäuses 1 verbindbar.The seal carrier 5 as he is in the 2 and 3 can be seen, is annular and has a radially outer edge region 10 on and a stator 11 of the generator, which is radially inward at the annular edge region 10 is arranged. By means of the counter projections 8th and counter-recesses 9 is the seal carrier 5 with the connection element 4 of the housing 1 connectable.

Der Stator 11 des Generators ist als ein ringförmiges Element ausgebildet, das radial innen an dem ringförmigen Dichtungsträger 5 angeordnet ist. Dabei kann der Stator 11 mit dem ringförmigen Dichtungsträger 5 einteilig ausgeführt sein, so dass beispielsweise der Stator 11 in den Dichtungsträger 5 eingespritzt ist, wobei bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Stator 11 auch mit dem ringförmigen Dichtungsträger 5 verbunden ist. Diesbezüglich ist es zweckmäßig, wenn der Stator 11 mit dem Dichtungsträger 5 beispielsweise verklebt ist.The stator 11 of the generator is formed as an annular member which is radially inward on the annular seal carrier 5 is arranged. In this case, the stator 11 with the annular seal carrier 5 be made in one piece, so that, for example, the stator 11 in the seal carrier 5 is injected, wherein in another embodiment, the stator 11 also with the annular seal carrier 5 connected is. In this regard, it is useful if the stator 11 with the seal carrier 5 for example, is glued.

Die axiale Baulänge des Dichtungsträgers 5 kann je nach benötigter Erregerfläche des Stators 11 schmaler oder breiter ausgebildet sein. Diesbezüglich wird auf 4 verwiesen, welche die Baulänge L zeigt. Weiterhin ist in 4 die Anschlussfläche eingezeichnet, welche der elektrischen Kontaktierung, beispielsweise mittels einer elektrischen Steckverbindung 12 dient. Diese Steckverbindung 12 bzw. elektrische Kontaktierung ist vorteilhaft in dem Dichtungsträger 5 implementiert. Durch formschlüssiges Verbinden des Dichtungsträgers 5 mit dem Anschlusselement 4 kann nicht nur der Dichtungsträger 5, sondern auch der Stator 11 des Generators mit den Anschlusselementen zu montieren oder zu demontieren sein.The axial length of the seal carrier 5 Depending on the required excitation surface of the stator 11 be formed narrower or wider. This will be on 4 referenced, which shows the length L. Furthermore, in 4 the connection surface drawn, which the electrical contact, for example by means of an electrical connector 12 serves. This plug connection 12 or electrical contact is advantageous in the seal carrier 5 implemented. By positive connection of the seal carrier 5 with the connection element 4 not just the seal carrier 5 but also the stator 11 be mounted or dismounted with the connecting elements of the generator.

Die 5 zeigt die Welle 2 in einer Ansicht, wobei die 6 die Welle 2 im Schnitt darstellt. Auf der Welle 2 ist ein Dichtungselement 13 vorgesehen, welches ringförmig ausgebildet ist. Das Dichtungselement 13 ist durch eine Mehrzahl von Segmenten 14, 15 gebildet, wobei die Segmente 14, 15 durch ein Spannelement 16 miteinander verbunden sind, wobei das Spannelement 16 die Segmente auf die Welle 2 hin beaufschlagt. In dem Dichtungselement 13 ist weiterhin ein Rotor 17 des Generators aufgenommen, so dass durch Drehung des Rotors relativ zum Stator ein elektrisches Signal erzeugbar ist. Wird die Welle 2 in der Öffnung 3 platziert, so greift die axiale Flanke 18 des Dichtungselements 13 radial innen in den ringförmigen Dichtungsträger 5 ein und der Rotor 17 liegt radial innen dem Stator 11 gegenüber. Durch Verdrehung des Rotors 17 relativ zum Stator 11 kann ein elektrisches Signal erzeugt werden.The 5 shows the wave 2 in a view, wherein the 6 the wave 2 on average. On the wave 2 is a sealing element 13 provided, which is annular. The sealing element 13 is through a plurality of segments 14 . 15 formed, with the segments 14 . 15 by a clamping element 16 connected to each other, wherein the clamping element 16 the segments on the shaft 2 acted upon. In the sealing element 13 is still a rotor 17 of the generator so that an electrical signal can be generated by rotation of the rotor relative to the stator. Will the wave 2 in the opening 3 placed so engages the axial edge 18 of the sealing element 13 radially inward in the annular seal carrier 5 one and the rotor 17 lies radially inward of the stator 11 across from. By rotation of the rotor 17 relative to the stator 11 An electrical signal can be generated.

Weiterhin bildet der Dichtungsträger 5 zusammen mit dem Dichtungselement 13 eine Dichtung, so dass zusätzlich zu der Anordnung des Generators mit Rotor 17 und Stator 11 auch eine Dichtwirkung zwischen dem Gehäuse 1 und der Welle 2 mittels des Dichtungsträgers 5 und des Dichtungselements 13 bewirkt wird. Die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtungselement und der Welle 2 kann als Verdrehsicherung ausgebildet sein.Furthermore, the seal carrier forms 5 together with the sealing element 13 a seal, allowing in addition to the arrangement of the generator with rotor 17 and stator 11 also a sealing effect between the housing 1 and the wave 2 by means of the seal carrier 5 and the sealing element 13 is effected. The positive and / or non-positive connection between the sealing element and the shaft 2 can be designed as anti-rotation.

Die Art der Dichtung kann beispielsweise eine Spaltdichtung zwischen dem Dichtungsträger 5 und dem Dichtungselement 13 sein, es können jedoch auch andere Dichtungskonzepte angewendet werden, wie beispielsweise eine Filzringdichtung oder eine Taconite-Dichtung. The type of seal, for example, a gap seal between the seal carrier 5 and the sealing element 13 However, other sealing concepts may be used, such as a felt seal or a Taconite seal.

Durch die formschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtungsträger 5 und dem Anschlusselement 4 des Gehäuses 1 kann eine einfache Montage und Demontage des Dichtungsträgers 5 mit den diesbezüglichen Dichtungskomponenten durchgeführt werden. Dabei kann bei einer angeordneten Dichtung an dem Dichtungsträger 5 auch eine Verdrehsicherung der Dichtung mittels Schrauben, Bolzen oder geometrisch geeigneten Formen des Dichtungsträgers 5 vorgesehen werden, so dass eine Langlebigkeit der Dichtung erzielt werden kann. Due to the positive connection between the seal carrier 5 and the connection element 4 of the housing 1 Can be a simple assembly and disassembly of the seal carrier 5 be carried out with the relevant sealing components. In this case, with an arranged seal on the seal carrier 5 also an anti-rotation of the seal by means of screws, bolts or geometrically suitable forms of the seal carrier 5 be provided so that a longevity of the seal can be achieved.

Der Generator kann ein selbsterregter Generator sein oder ein mit Permanentmagneten ausgestatteter Generator. Diesbezüglich können der Rotor 17 und/oder der Stator 11 mit einer Spule oder mit Elektromagneten versehen sein, um eine magnetische Induktion im Bereich des Generators zu erzeugen.The generator may be a self-excited generator or a generator equipped with permanent magnets. In this regard, the rotor can 17 and / or the stator 11 be provided with a coil or with electromagnets to generate a magnetic induction in the region of the generator.

Als Materialien für den Dichtungsträger 5 und/oder das Dichtungselement 13 können Leichtmetalle, wie beispielsweise Aluminium oder Kunststoffe, auch Faserverbundwerkstoffe eingesetzt werden. Diese bewirken geringe Massen und dennoch eine hohe Dauerhaltbarkeit. Auch sind diese Materialien gegenüber den verwendeten Schmierstoffen weitestgehend resistent.As materials for the seal carrier 5 and / or the sealing element 13 Light metals, such as aluminum or plastics, and fiber composites can be used. These cause low masses and yet a high durability. These materials are also largely resistant to the lubricants used.

Das Spannelement 16 kann beispielsweise als Spannring oder als Schlauchschelle ausgebildet sein, wobei vorteilhaft auch eine elastische Spannvorrichtung beispielsweise mittels Gummi oder anderen elastischen Materialien ausgebildet sein kann.The tensioning element 16 For example, it may be formed as a clamping ring or as a hose clamp, wherein advantageously also an elastic clamping device may be formed for example by means of rubber or other elastic materials.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gehäuse casing
22: Welle wave
33: Öffnung opening
44: Anschlusselement connecting element
55: Dichtungsträger seal carrier
66: Vorsprung head Start
77: Ausnehmung recess
88th: Gegenvorsprung counter-projection
99: Gegenausnehmung Gegenausnehmung
1010: Randbereich border area
1111: Stator stator
1212: Anschlussfläche terminal area
1313: Dichtungselement sealing element
1414: Segment segment
1515: Segment segment
1616: Spannelement clamping element
1717: Rotor rotor
1818: axiale Flanke axial flank

Claims

Casing ( 1 ) with an integrated generator ( 11 . 17 ), in particular for a bearing of a shaft ( 2 ), the housing ( 1 ) the wave ( 2 ) and at one axial end region a seal carrier ( 5 ), which with the end portion of the housing ( 1 ) is connectable, wherein the shaft ( 2 ) a sealing element ( 13 ), which with the shaft ( 2 ) is rotatably connected and which with the seal carrier ( 5 ) of the housing ( 1 ) cooperates to seal the housing-shaft connection, characterized in that a stator ( 11 ) of a generator ( 11 . 17 ) with the seal carrier ( 5 ) and a rotor ( 17 ) of the generator ( 11 . 17 ) with the sealing element ( 13 ) connected is.

Casing ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the stator ( 11 ) of the generator as an annular element radially inward with the seal carrier ( 5 ) connected is.

Casing ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the annular sealing element ( 13 ) the wave ( 2 ), wherein the annular sealing element ( 13 ) consists of a plurality of segments, which by means of a clamping element ( 16 ) and on the shaft ( 2 ) are arranged.

Casing ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the rotor ( 17 ) as an annular excitation surface in the sealing element ( 13 ), wherein the annular excitation surface is segmented, wherein a segment of the excitation surface with a segment of the sealing element ( 13 ) connected is.