DE102013223673A1 - Motor vehicle drive train - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeugantriebsstrang (10) umfassend eine elektrischen Maschine (12) mit einem Stator (16) und einem drehbaren Rotor (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (14) mit dem Stator (16) über ein Kontaktelement (60) dauerhaft elektrisch leitend verbunden ist.Motor vehicle drive train (10) comprising an electric machine (12) with a stator (16) and a rotatable rotor (14), characterized in that the rotor (14) to the stator (16) via a contact element (60) permanently electrically connected is.
Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a drive train for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
In der
In der elektrischen Maschine eines derartigen Kraftfahrzeugantriebsstrangs treten Wellenspannungen zwischen Rotor und Stator auf. Solche Wellenspannungen werden einerseits durch Induktion einer Spannung in einer Leiterschleife (Rotorwelle, Lager, Lagerschild und Statorgehäuse) durch magnetische Unsymmetrien der elektrischen Maschine hervorgerufen, andererseits durch steile Spannungsflanken eines Umrichters erzeugt. Übersteigen die zwischen Rotor und Stator auftretenden Wellenspannungen einen bestimmten Wert, entladen sich diese, beispielsweise durch Lichtbogenüberschläge. Derartige Überschläge treten besonders häufig an den Lagerstellen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs auf, die aufgrund der Schmierung eine tribologisch elektrische Isolierung zwischen Rotor und Stator erzeugen. Dabei sind Lagerstellen innerhalb der elektrischen Maschine genauso betroffen wie Lagerstellen außerhalb der elektrischen Maschine, beispielsweise Lagerstellen innerhalb eines Getriebes. Die Entladungen treten hauptsächlich an den Lagern auf, beschädigen deren Oberfläche und verändern deren Gefügestruktur, wobei die Gefügeveränderungen die Werkstoffeigenschaften beeinflussen. Diese zusätzliche Belastung der Lager führt zu erhöhtem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall. In the electric machine of such a motor vehicle drive train, shaft voltages occur between the rotor and the stator. Such shaft voltages are caused on the one hand by induction of a voltage in a conductor loop (rotor shaft, bearings, end shield and stator housing) by magnetic asymmetries of the electrical machine, on the other hand generated by steep voltage edges of an inverter. If the shaft voltages occurring between the rotor and the stator exceed a certain value, they discharge, for example as a result of arc flashovers. Such flashovers occur particularly frequently at the bearing points of the motor vehicle drive train, which generate a tribological electrical insulation between the rotor and stator due to the lubrication. In this case, bearings within the electrical machine are just as affected as bearings outside the electrical machine, such as bearings within a transmission. The discharges occur mainly at the bearings, damage their surface and change their microstructure, whereby the microstructural changes affect the material properties. This additional load on the bearings leads to increased wear and premature failure.
Es ist daher Aufgabe die Wellenspannungen unschädlich und in einer definierten Art und Weise innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs abzubauen. It is therefore an object of the shaft voltages harmless and degrade in a defined manner within a motor vehicle drive train.
Diese vorstehende Aufgabe wird mittels des Kraftfahrzeugantriebsstrangs gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. This above object is achieved by means of the motor vehicle drive train according to the independent claim. In the dependent claims advantageous refinements and developments of the invention are given.
Gemäß der Erfindung wird ein gattungsgemäßer Antriebsstrang vorgeschlagen, bei dem der Rotor mit dem Stator über ein Kontaktelement dauerhaft elektrisch leitend verbunden ist. According to the invention, a generic drive train is proposed in which the rotor is permanently electrically conductively connected to the stator via a contact element.
Die elektrischen Potentialdifferenzen, die die Wellenspannungen begründen, bauen sich während des Betriebs der elektrischen Maschine zwischen Rotor und Stator auf und entladen sich sobald die Wellenspannung ausreichend groß für einen Funkenüberschlag ist. Ein derartiger Funkenschlag tritt meist an den Lagerstellen zwischen Stator und Rotor auf. Die Lagerung des Rotors an dem Stator innerhalb einer elektrischen Maschine kann durch verschiedene Lagerarten ausgeführt sein, wobei alle Lagerarten ein Schmiermittel aufweisen, welches die ineinanderlaufenden Bauteile des Lagers tribologisch gegeneinander isolieren. Ein dauerhaft leitender Kontakt zwischen dem Rotor und dem Stator durch ein zusätzliches Kontaktelement, ermöglicht einen dauerhaften Potentialausgleich und sorgt daher für einen sofortigen und unschädlichen Abbau auftretender Wellenspannungen. Eine Potentialdifferenzschwelle, die einen Funkenüberschlag auslöst, wird nicht überschritten. The electrical potential differences, which justify the shaft voltages build up during operation of the electric machine between the rotor and stator and discharge as soon as the shaft voltage is sufficiently large for a sparkover. Such a spark usually occurs at the bearings between the stator and rotor. The bearing of the rotor on the stator within an electrical machine can be carried out by various types of bearings, all types of bearings having a lubricant, which isolate the intermeshing components of the bearing tribologically against each other. A permanently conductive contact between the rotor and the stator by an additional contact element, enables a permanent equipotential bonding and therefore ensures an immediate and harmless degradation occurring shaft voltages. A potential difference threshold, which triggers a sparkover, is not exceeded.
Um eine tribologisch elektrische Isolierung des Kontaktelements sicher zu verhindern, ist das Kontaktelement bevorzugt schmiermittelfrei, insbesondere frei von viskosem oder flüssigem Schmiermittel, ausgeführt sein. Als mögliche Alternative können, solange der leitende Kontakt erhalten bleibt, unter anderem Festschmierstoffe eingesetzt werden. Das Kontaktelement ist daher vorzugsweise fluid- und / oder viskosschmiermittelfrei ausgebildet. Des Weiteren ist es von Vorteil das Kontaktelement reibungsarm auszubilden, um den Verschleiß gering zu halten. In order to reliably prevent tribological electrical insulation of the contact element, the contact element is preferably lubricant-free, in particular free of viscous or liquid lubricant. As a possible alternative, as long as the conductive contact is maintained, among other things, solid lubricants can be used. The contact element is therefore preferably formed fluid-free and / or viscosschmiermittelfrei. Furthermore, it is advantageous to form the contact element with low friction in order to keep the wear low.
Es wird außerdem vorgeschlagen, das Kontaktelement innerhalb eines schmiermittelfreien Raums anzuordnen. Ein Kontaktelement, welches beispielsweise in einem ölgeschmierten Getriebe eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs angeordnet ist, würde durch einen Ölfilm benetzt werden, wobei der leitendende Kontakt zwischen Rotor und Stator unterbrochen wird. It is also proposed to arrange the contact element within a lubricant-free space. A contact element, which is arranged for example in an oil-lubricated transmission of a motor vehicle drive train, would be wetted by an oil film, wherein the conductive contact between the rotor and stator is interrupted.
Bei einem Antriebsstrang ist es meist der Fall, dass Gehäuse der einzelnen Baugruppen leitend miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuse der elektrischen Maschine im Normalfall mit dem Stator elektrisch leitend verbunden ist. Zudem ist eines der Gehäuse, meist das eines Antriebsmotors auf Masse gesetzt bzw. geerdet. Des Weiteren sind die rotierenden Elemente des Kraftfahrzeugantriebsstrangs ebenfalls leitend miteinander verbunden, beispielsweise die Rotorwelle und eine Getriebeeingangswelle sowie eine Kupplungsscheibe. Die weiteren Ausführungen zu Wellen oder sonstigen rotierenden Bauteilen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs sind außerdem auch auf andere Elemente, die mit dem Rotor elektrisch leitend verbunden sind, beispielsweise auch eine Kupplungsscheibe, übertragbar, wobei selbiges auch umgekehrt gilt. Da eine leitende Verbindung zwischen Rotor und Stator ausreichend ist, um die Wellenspannungen abzubauen, wird vorgeschlagen das Kontaktelement funktional zwischen einem mit dem Stator elektrisch leitendend verbundenen Element und einem mit dem Rotor elektrisch leitend verbundenen Element anzuordnen. Diese Elemente können unter anderem ein Gehäuse des Kraftfahrzeugstrangs sowie eine Welle des Kraftfahrzeugantriebsstrangs oder eine Kupplungsscheibe sein, insbesondere jedoch die Rotorwelle der elektrischen Maschine. Das Kontaktelement kann daher an einer beliebigen Stelle innerhalb des Kraftfahrzeugantriebstrangs angeordnet sein. In a drive train, it is usually the case that housing of the individual modules are conductively connected to each other, wherein the housing of the electric machine is normally electrically connected to the stator. In addition, one of the housing, usually that of a drive motor is grounded or earthed. Furthermore, the rotating elements of the motor vehicle drive train are also conductively connected to each other, for example, the rotor shaft and a transmission input shaft and a clutch disc. The other remarks on waves or other rotating components of the motor vehicle drive train are also applicable to other elements that are electrically connected to the rotor, for example, a clutch disc transferable, the selbiges also applies vice versa. Since a conductive connection between the rotor and stator is sufficient to reduce the shaft voltages, it is proposed to arrange the contact element functionally between an element electrically connected to the stator and an element electrically connected to the rotor. These Elements may include a housing of the motor vehicle train and a shaft of the motor vehicle drive train or a clutch disc, but in particular the rotor shaft of the electric machine. The contact element can therefore be arranged at any point within the motor vehicle drive train.
Es ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung äußerst zweckmäßig, wenn das Kontaktelement an einem Kontaktelementaufnahmebereich angeordnet ist. Ein Kontaktelementaufnahmebereich kann beispielsweise an einem Element, das leitend mit dem Stator in Kontakt steht, oder an einem Element, das leitend mit dem Rotor in Kontakt steht, ausgebildet sein, insbesondere an einem Gehäuse des Kraftfahrzeugantriebsstrangs oder an einer Welle, insbesondere der Rotorwelle. Dieser Kontaktelementaufnahmebereich kann als eigenes Bauteil ausgeführt oder innerhalb eines vorhandenen Bauteils integriert sein, insbesondere an einem Gehäuse. Ein Kontaktelementaufnahmebereich ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement verliersicher innerhalb des Kontaktelementaufnahmebereichs angeordnet ist. Das Kontaktelement ist daher so weit in seiner Beweglichkeit eingeschränkt, dass es sich nur noch innerhalb eines vorgegebenen Bereichs frei bewegen kann. Dieser freie bewegliche Bereich kann abhängig von der Ausführungsform relativ groß oder relativ klein relativ zu der Größe des Kontaktelements gewählt werden. It is extremely expedient according to an advantageous embodiment, when the contact element is arranged on a contact element receiving area. A contact element receiving region may be formed, for example, on an element that is conductively in contact with the stator, or on an element that is conductively in contact with the rotor, in particular on a housing of the motor vehicle drive train or on a shaft, in particular the rotor shaft. This contact element receiving area can be designed as a separate component or integrated within an existing component, in particular on a housing. A contact element receiving region is characterized inter alia in that the contact element is arranged captively within the contact element receiving region. The contact element is therefore limited in its mobility so that it can move freely only within a predetermined range. This free movable area may be selected to be relatively large or relatively small relative to the size of the contact element, depending on the embodiment.
Es ist außerdem günstig, wenn zwischen dem Kontaktelement und dem mit dem Stator in elektrischem Kontakt stehenden Element, sowie zwischen dem Kontaktelement und dem mit dem Rotor in elektrischem Kontakt stehenden Element ein Spiel ausgebildet ist. Ein solches Spiel, beispielsweise zwischen der Welle und dem Kontaktelement sowie zwischen dem Kontaktelementaufnahmebereich und dem Kontaktelement, ist vorzugsweise so auszubilden, dass ein dauerhafter Kontakt zwischen Rotor und Stator besteht. Ist das Kontaktelement beispielsweise kreisringförmig ausgebildet, dann sollte das radiale Spiel zwischen dem Kontaktelement und der Welle kleiner ausgebildet sein, als das radiale Spiel zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktelementaufnahmebereich. Aufgrund von Vibrationen und der Schwerkraft kann das Kontaktelement nicht innerhalb einer kontaktfreien Position verharren. Weiter erfährt das spielbehaftete Kontaktelement aufgrund der Schwerkraft eine bevorzugte Anlageposition, wobei sich das Kontaktelement an die Welle anschmiegt. Ein spielbehaftetes Kontaktelement kann daher auch den Bewegungen der Welle, z.B. Taumelbewegungen, folgen. Ein elektrischer und physischer Kontakt zwischen Welle und Kontaktelement ist immer vorhanden. It is also favorable if a clearance is formed between the contact element and the element in electrical contact with the stator, as well as between the contact element and the element in electrical contact with the rotor. Such a clearance, for example between the shaft and the contact element and between the contact element receiving area and the contact element, is preferably to be formed in such a way that there is a permanent contact between rotor and stator. If the contact element is annular, for example, then the radial clearance between the contact element and the shaft should be smaller than the radial clearance between the contact element and the contact element receiving area. Due to vibration and gravity, the contact element can not remain within a non-contact position. Furthermore, due to the force of gravity, the contact element subject to play experiences a preferred contact position, with the contact element conforming to the shaft. A contact element subject to play can therefore also be adapted to the movements of the shaft, e.g. Tumbling, follow. Electrical and physical contact between shaft and contact element is always present.
Mit besonderem Vorteil ist das Kontaktelement im Wesentlichen verdrehsicher, jedoch mit geringem Spiel, gegenüber dem Kontaktelementaufnahmebereich ausgebildet. In einer Ausführungsform weist das Kontaktelement zumindest einen Zahn und der Kontaktelementaufnahmebereich zumindest eine Aussparung auf. Im Folgenden werden Vorteile und mögliche Ausführungsformen an einem Zahn und einer Aussparung erläutert, die allerdings auf weitere Zähne übertragbar sind. Ein Zahn ist einer Aussparung zugeordnet und greift in diese ein. In einer möglichen Variante ist der Zahn radial außen am Kontaktelement angeordnet und greift mit Spiel in Umfangsrichtung in die Aussparung ein. Das Spiel in Umfangsrichtung ermöglicht eine geringe Verdrehbarkeit des Kontaktelements gegenüber dem Kontaktelementaufnahmebereich, wobei eine Verdrehung optionalerweise eine Hubbewegung in radialer Richtung zur Rotationsachse der Welle hin hervorrufen kann. Ein derartiges Spiel erlaubt es dem Kontaktelement den Bewegungen der Welle mit dauerhaftem elektrischem Kontakt zu folgen. Die Drehung der Welle nimmt das Kontaktelement mit und führt dazu, dass zumindest ein Zahn des Kontaktelements an zumindest einer Aufnahme des Kontaktelementaufnahmebereichs einen elektrisch leitenden Kontakt herstellt. Das Kontaktelement stellt somit einen durchgehenden Kontakt zwischen Rotor und Stator her. Da das Kontaktelement lediglich frei aufliegt, ist der Verschleiß gering. Die Anordnung der Zähne an dem Kontaktelement und der Aufnahme an dem Kontaktelementaufnahmebereich kann auch umgekehrt sein. Weitere Ausführungen, die eine ähnliche oder die Selbe Funktionsweise verwenden, sind ebenfalls denkbar. Die Funktionsweise des Kontaktelements ist in diesem Fall unabhängig von der Drehrichtung der Welle. With particular advantage, the contact element is substantially non-rotating, but with little clearance, formed with respect to the contact element receiving area. In one embodiment, the contact element has at least one tooth and the contact element receiving region has at least one recess. In the following, advantages and possible embodiments of a tooth and a recess are explained, which, however, are transferable to other teeth. A tooth is associated with a recess and engages in this. In one possible variant, the tooth is arranged radially on the outside of the contact element and engages with clearance in the circumferential direction in the recess. The play in the circumferential direction allows a low rotatability of the contact element relative to the contact element receiving area, wherein a rotation may optionally cause a lifting movement in the radial direction to the rotational axis of the shaft. Such play allows the contact element to follow the movements of the shaft with permanent electrical contact. The rotation of the shaft entrains the contact element and causes at least one tooth of the contact element to produce an electrically conductive contact on at least one receptacle of the contact element receiving region. The contact element thus produces a continuous contact between the rotor and the stator. Since the contact element only rests freely, the wear is low. The arrangement of the teeth on the contact element and the receptacle on the contact element receiving area can also be reversed. Other versions that use a similar or the same functionality, are also conceivable. The operation of the contact element is independent in this case of the direction of rotation of the shaft.
Weiter oben wurde bereits erwähnt, dass es überaus günstig ist, wenn das Radialspiel zwischen der Welle und Kontaktelement kleiner ist als das Radialspiel zwischen Kontaktelementaufnahmebereich und Kontaktelement. In dem Fall, dass das Radialspiel zwischen Kontaktelementaufnahmebereich und Kontaktelement größer ist als das Radialspiel zwischen Welle und Kontaktelement, liegt das Kontaktelement an dem Kontaktelementaufnahmebereich an, zwischen Welle und Kontaktelement wäre in diesem Fall jedoch noch ein Spiel vorhanden. Dies führt dazu, dass kein elektrischer Kontakt zwischen Welle und Kontaktelement hergestellt ist. Mit anderen Worten muss das Kontaktelement an der Welle aufliegen, wobei der Außendurchmesser des Kontaktelements frei ist und die Zähne einen leitenden Kontakt mit dem Gehäuse herstellen. Vorzugsweise ist das Spiel derart ausgebildet, dass ein Ausfall des Kontaktelements durch Verschleiß über die gesamte zumindest über einen festgelegten Teil der Lebensdauer auszuschließen ist. It has already been mentioned above that it is extremely favorable if the radial clearance between the shaft and the contact element is smaller than the radial clearance between the contact element receiving region and the contact element. In the event that the radial clearance between the contact element receiving area and contact element is greater than the radial play between the shaft and contact element, the contact element is located on the contact element receiving area, between the shaft and contact element in this case, however, still a game available. This results in that no electrical contact between the shaft and contact element is made. In other words, the contact element must rest on the shaft, wherein the outer diameter of the contact element is free and the teeth make a conductive contact with the housing. Preferably, the game is designed such that a failure of the contact element is excluded by wear over the entire at least over a specified part of the life.
In einer Weiterbildung sind die Zähne des Kontaktelements gleichmäßig am Umfang verteilt. In a further development, the teeth of the contact element are distributed uniformly around the circumference.
Ein Kontaktelement ohne Spiel verschleißt im Vergleich mit dem spielbehafteten Kontaktelement wesentlich schneller, da es den Bewegungen der Welle nicht folgen kann und daher nicht nur anliegt, sondern Kraftbeaufschlagt wird. Des Weiteren weist ein Kontaktelement ohne Spiel weist ein höheres Schleppmoment auf und ist ab einem bestimmten Verschleißgrad aufgrund der Abnutzung nicht mehr in der Lage einen elektrischen Kontakt zwischen Rotor und Stator herzustellen. Derartige Abnutzung wird von einem spielbehafteten Kontaktelement, zumindest in der zuvor erläuterten Ausführungsvariante durch das vorgegebene Spiel ausgeglichen. Das vorgegebene Spiel ist so ausgelegt, dass das Kontaktelement auch bei Abnutzung und Abrieb der Kontaktfläche, die der Welle zugewandt ist, seine Funktionalität behält. Die Hauptverschleißfläche ist daher die Kontaktfläche zwischen dem Kontaktelement und der Welle. A contact element without play wears much faster in comparison with the contact element subject to play, since it can not follow the movements of the shaft and therefore not only rests, but force is applied. Furthermore, a contact element without play has a higher drag torque and is from a certain degree of wear due to wear no longer able to make electrical contact between the rotor and stator. Such wear is compensated by a game-afflicted contact element, at least in the previously explained embodiment by the predetermined game. The predetermined game is designed so that the contact element retains its functionality even when worn and worn on the contact surface facing the shaft. The main wear surface is therefore the contact surface between the contact element and the shaft.
Bevorzugt ist das Kontaktelement aus einem harten und widerstandsfähigen Material mit kleinem Reibwertkoeffizienten ausgebildet. Dies ermöglicht eine lange Lebensdauer bei geringem Verschleiß und geringem Schleppmoment. Das Kontaktelement kann beispielsweise als Stahlbauteil, insbesondere aus ZF7B, oder als Kunststoffbauteil ausgebildet sein. Preferably, the contact element is formed of a hard and resistant material with a small coefficient of friction coefficient. This allows a long service life with low wear and low drag torque. The contact element may be formed, for example, as a steel component, in particular from ZF7B, or as a plastic component.
Neben der elektrischen Maschine weist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang weiterhin ein Getriebe, eine Kupplungsvorrichtung und einen Antriebsmotor auf. Werden die Wellenspannungen, die innerhalb der elektrischen Maschine entstehen, nicht abgebaut und die Lager der elektrischen Maschine lediglich isoliert, so ist es der Fall, dass sich die Wellenspannungen innerhalb anderer Baugruppen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs abbauen. Dies kann unter anderem durch Funkenüberschlag innerhalb der Kupplungsvorrichtung, des Antriebsmotors oder innerhalb des Getriebes der Fall sein. Isolierende Lager verschieben daher das Problem der Wellenspannungen nur an eine andere Stelle in einer anderen Baugruppe im Antriebsstrang. In addition to the electric machine, a motor vehicle drive train further comprises a transmission, a clutch device and a drive motor. If the shaft voltages that arise within the electrical machine are not degraded and the bearings of the electrical machine merely insulated, it is the case that the shaft voltages degrade within other components of the motor vehicle drive train. This may be the case, inter alia, due to flashover within the coupling device, the drive motor or within the transmission. Insulating bearings therefore only shift the shaft voltage problem to another location in another powertrain assembly.
Wie bereits weiter oben erwähnt kann das Kontaktelement aufgrund der Kontaktierung der einzelnen Baugruppengehäuse innerhalb einer beliebigen Baugruppe des Kraftfahrzeugantriebsstrangs integriert werden. Grundsätzlich kann das Kontaktelement an einer beliebigen Stelle innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs angeordnet sein, solange der Rotor und der Stator über das Kontaktelement miteinander elektrisch leitend verbunden werden. As already mentioned above, the contact element can be integrated due to the contacting of the individual module housing within any assembly of the motor vehicle drive train. In principle, the contact element can be arranged at any point within the motor vehicle drive train, as long as the rotor and the stator are electrically conductively connected to one another via the contact element.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Kontaktelement innerhalb der Kupplungsvorrichtung mit einer Kupplungsscheibe, einer Druckplatte und einer Schwungscheibe zwischen der Kupplungsscheibe und der Druckplatte oder der Schwungscheibe angeordnet sein. In einer Ausführungsvariante ist das Kontaktelement an einer Mitnehmerscheibe der Kupplungsscheibe ausgebildet, wobei das Kontaktelement innerhalb einer Ausnehmung eines Reibbelags angeordnet ist. Bei geöffneter Kupplung, d.h. der Reibbelag und die Druckplatte oder die Schwungscheibe weisen zueinander einen Abstand auf, ist das Kontaktelement so geformt, dass es den Spielzwischenraum zwischen dem Reibbelag und der Schwungscheibe oder der Druckplatte räumlich überbrückt und einen elektrischen Kontakt zwischen Mitnehmerscheibe und Druckplatte bzw. Schwungscheibe herstellt. Das Kontaktelement ist derart elastisch ausgebildet, sodass es beim Schließen der Kupplung zumindest um den Spielzwischenraum komprimierbar ist. Eine Kontaktfläche des Kontaktelements steht in geschlossenem Zustand der Kupplungsvorrichtung im Wesentlichen in einer Ebene mit einer Reiboberfläche des Reibbelags. Ein dauerhafter Kontakt durch die Überbrückung des Spielzwischenraums zwischen dem Reibbelag und der Druckplatte oder der Schwungscheibe kann unter anderem auch durch ein Federelement erzeugt werden, welches das Kontaktelement einerseits an der Druckplatte bzw. Schwungscheibe anlegt und andererseits komprimierbar ist um den Spielzwischenraum zu überbrücken. In a further embodiment, the contact element is arranged within the coupling device with a clutch disc, a pressure plate and a flywheel between the clutch disc and the pressure plate or the flywheel. In one embodiment, the contact element is formed on a drive plate of the clutch disc, wherein the contact element is arranged within a recess of a friction lining. With the clutch open, i. the friction lining and the pressure plate or the flywheel are at a distance from each other, the contact element is shaped so that it bridges the clearance gap between the friction lining and the flywheel or the pressure plate and creates an electrical contact between the drive plate and pressure plate or flywheel. The contact element is designed so elastic that it is compressible at least to the clearance between the clutch when closing the clutch. A contact surface of the contact element is in the closed state of the coupling device substantially in a plane with a friction surface of the friction lining. A permanent contact by the bridging of the clearance between the friction lining and the pressure plate or the flywheel can be generated inter alia by a spring element which applies the contact element on the one hand to the pressure plate or flywheel and on the other hand is compressible to bridge the clearance gap.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin das Kontaktelement seitlich an einem Lager der Welle anzuordnen. Das Kontaktelement erzeugt einen leitenden Kontakt zwischen einer äußeren Lagerschale des Lagers und einer inneren Lagerschale des Lagers. Dieser leitende Kontakt kann unter anderem durch eine leitende Platte erzeugt sein, die in physischen Kontakt mit der inneren Lagerschale und der äußeren Lagerschale steht. Des Weiteren kann das Kontaktelement vollständig oder nur über einen Teil des Lagers ausgebildet sein. Dabei ist das Kontaktelement vorteilhafterweise mit einer Kraft in Richtung des Lagers beaufschlagt, wobei das Kontaktelement lediglich an der inneren und an der äußeren Lagerschale mit stetigem Kontakt angelegt ist. Die beaufschlagende Kraft, die das Kontaktelement an dem Lager anlegt, kann unter anderem durch ein Federelement oder auch durch die Schwerkraft erzeugt sein. Das Kontaktelement weist in einer vorteilhaften Ausführungsvariante außerdem ein Verschleißreservoir auf, welches eine lange Lebensdauer gewährleistet und beispielsweise durch einen verdickten Materialbereich erreicht werden kann. In einer weiteren Variante kann das Kontaktelement einen Kontakt zwischen einem Kontaktelementaufnahmebereich und einem Kontaktflansch der Welle erzeugen. Der Kontaktflansch kann unter anderem auf die Welle aufgepresst oder direkt von der Welle ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kontaktelement einerseits an dem Gehäuse gelagert, bzw. an einem Bauteil oder einem Element, das mit dem Gehäuse in leitendem Kontakt steht, wobei zumindest eine leitende Verbindung zum Stator benötigt wird, andererseits steht das Kontaktelement in Kontakt mit der Welle oder dem Kontaktflansch. Das Kontaktelement kann unter anderem seitlich, insbesondere über eine Kraftbeaufschlagung, an dem Lager und an dem Gehäuse angelegt sein. In einer Weiterbildung ist das Kontaktelement insbesondere drehbar an dem Gehäuse gelagert, und in einer Drehbewegung an dem Kontaktflansch oder an der Welle in leitendem Kontakt angelegt. In Vorteilhafter Ausführung weist auch dieses Kontaktelement ein Verschleißreservoir auf. Another possibility is to arrange the contact element laterally on a bearing of the shaft. The contact element creates a conductive contact between an outer bearing shell of the bearing and an inner bearing shell of the bearing. This conductive contact may be produced, inter alia, by a conductive plate in physical contact with the inner bearing shell and the outer bearing shell. Furthermore, the contact element can be formed completely or only over part of the bearing. In this case, the contact element is advantageously acted upon by a force in the direction of the bearing, wherein the contact element is applied only to the inner and the outer bearing shell with continuous contact. The acting force, which applies the contact element to the bearing, can be generated inter alia by a spring element or by gravity. In an advantageous embodiment, the contact element also has a wear reservoir, which ensures a long service life and can be achieved, for example, by a thickened material region. In a further variant, the contact element can produce a contact between a contact element receiving region and a contact flange of the shaft. The contact flange may, among other things, be pressed onto the shaft or formed directly from the shaft. According to an advantageous embodiment that is Contact element mounted on the one hand on the housing, or on a component or an element which is in conductive contact with the housing, wherein at least one conductive connection to the stator is required, on the other hand, the contact element is in contact with the shaft or the contact flange. The contact element may be applied laterally, in particular via a force application, on the bearing and on the housing. In a further development, the contact element is in particular rotatably mounted on the housing, and applied in a rotary motion on the contact flange or on the shaft in conductive contact. In an advantageous embodiment, this contact element also has a wear reservoir.
Das Kontaktelement ist Günstigerweise derart ausgebildet, dass unanbhängig von den Bewegungen der Welle ein elektrisch leitender Kontakt zwischen Stator und Rotor gewährleistet ist. The contact element is favorably designed such that irrespective of the movements of the shaft, an electrically conductive contact between the stator and rotor is ensured.
Die verschiedenen Ausführungsvarianten können beliebig untereinander in vorteilhafter Weise kombiniert werden. The various embodiments can be combined with each other in an advantageous manner.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures.
Es zeigen: Show it:
In
Der Stator
Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, treten zwischen Rotor
In
Das Spiel S1, das Spiel S2 und das Umfangsspiel Su, sowie ein geringes Spiel in axialer Richtung sind notwendig, damit das Kontaktelement frei beweglich ist und abhängig vom Betriebszustand ein notwendiges Minimum an Kontaktpunkten ausbilden kann. The game S1, the game S2 and the circumferential clearance Su, as well as a slight play in the axial direction are necessary so that the contact element is free to move and can form a necessary minimum of contact points depending on the operating condition.
Der Antriebsstrang
Eine Kupplungsvorrichtung
Der entstehende Luftspalt bei geöffneter Kupplungsvorrichtung
Im Folgenden werden drei weitere Ausführungsvarianten schematisch an den
In
Eine alternative Ausführungsvariante ist in
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 8 8th
- Baugruppe module
- 9 9
- Gehäuse casing
- 10 10
- Kraftfahrzeugantriebstrang Motor vehicle drive train
- 12 12
- Elektrische Maschine Electric machine
- 14 14
- Rotor rotor
- 16 16
- Stator stator
- 18 18
- EM-Gehäuse EM-housing
- 19 19
- Verbindermittel connector means
- 20 20
- Rotorwelle / Welle Rotor shaft / shaft
- 20a 20a
- Kontaktflansch / Wellenring Contact flange / shaft ring
- 22 22
- Lager camp
- 22a 22a
- Innere Laufschale Inner race
- 22b 22b
- Äußere Laufschale Outer shell
- 24 24
- Statorblechpaket stator lamination
- 26 26
- Statorspule stator
- 28 28
- Umrichter / Frequenzumrichter Inverter / frequency converter
- 54 54
- Begrenzungsfläche boundary surface
- 56 56
- Aufnahme admission
- 58 58
- Kontaktelementaufnahmebereich Contact element receiving area
- 60 60
- Kontaktelement contact element
- 62 62
- Zahn tooth
- 80 80
- Federelement spring element
- 82 82
- Kontaktbereich contact area
- 84 84
- Verschleißreservoir wear reservoir
- 100 100
- Kupplungsvorrichtung coupling device
- 102 102
- Schwungrad flywheel
- 104 104
- Druckplatte printing plate
- 106 106
- Kupplungsscheibe clutch disc
- 108 108
- Belagträger lining support
- 110 110
- Reibbelag friction lining
- 600 600
- Kontaktelement contact element
- 602 602
- Sockel base
- 604 604
- Schale Bowl
- 606 606
- Nut groove
- S1 S1
- Spiel game
- S2 S2
- Spiel game
- Su Su
- Umfangsspiel circumferential play
- F F
- Kraftforce
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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