DE102018208823A1

DE102018208823A1 - Contacting element for electrically contacting a shaft of an electric drive unit of a motor vehicle, electric drive unit and motor vehicle

Info

Publication number: DE102018208823A1
Application number: DE102018208823.3A
Authority: DE
Inventors: Torsten Franke; Christoph Seidenberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2019-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kontaktierelement (6) zur elektrischen Kontaktierung einer Welle (4) einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, gebildet als ein elektrisch leitfähiger Körper (8), welcher mit einer wellenexternen Komponente (5) elektrisch koppelbar ist und zumindest eine monolithisch mit dem Körper (8) ausgebildete biegbare Lamelle (12) aufweist, wobei die zumindest eine Lamelle (12) als eine Konturierung des Körpers (8) ausgebildet ist, an einer Außenseite (15) der Welle (4) anordenbar ist und dazu ausgelegt ist, einen elektrischen Gleitkontakt zwischen dem Kontaktierelement (6) und der sich bezüglich des Kontaktierelementes (6) drehbaren Rotorwelle (4) herzustellen. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Antriebseinheit und ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a contact element (6) for electrically contacting a shaft (4) of an electric drive unit of a motor vehicle, formed as an electrically conductive body (8) which is electrically coupled to a shaft external component (5) and at least one monolithic with the body (8) formed bendable blade (12), wherein the at least one lamella (12) is formed as a contouring of the body (8), on an outer side (15) of the shaft (4) can be arranged and is adapted to an electric Sliding contact between the Kontaktierelement (6) and with respect to the Kontaktierelementes (6) rotatable rotor shaft (4) produce. The invention also relates to an electric drive unit and a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktierelement zur elektrischen Kontaktierung einer Welle einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Antriebseinheit sowie ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a contacting element for electrically contacting a shaft of an electric drive unit of a motor vehicle. The invention also relates to an electric drive unit and a motor vehicle.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Antriebseinheit für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge. Solche elektrischen Antriebseinheiten weisen üblicherweise eine elektrische Maschinemit einem Stator sowie einem bezüglich des Stators drehbar gelagerten Rotor auf, welcher wiederum mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine drehfest verbunden ist. Die Rotorwelle kann mit einem Getriebe des Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung gekoppelt sein. Die elektrische Maschine kann mit dem Getriebe und mit einer Leistungselektronik in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Im Betrieb einer solchen elektrischen Maschine kann es vorkommen, dass die Rotorwelle oder eine Nebenwelle, welche über Übertragungselemente mit der Rotorwelle gekoppelt ist, zur Aussendung von Störsignalen angeregt wird. Dies kann beispielsweise zum Verschleiß eines Lagers der Rotorwellen und/oder zu einer EMV-Belastung in bestimmten Frequenzbereichen führen.In the present case, the interest is directed to the electric drive unit for electrically driven motor vehicles, for example electric or hybrid vehicles. Such electric drive units usually have an electric machine with a stator and a rotatably mounted rotor with respect to the stator, which in turn is rotatably connected to a rotor shaft of the electric machine. The rotor shaft may be coupled to a transmission of the motor vehicle for torque transmission. The electric machine can be arranged with the transmission and with power electronics in a common housing. During operation of such an electrical machine, it may happen that the rotor shaft or a secondary shaft, which is coupled via transmission elements to the rotor shaft, is excited to emit interference signals. This can, for example, lead to wear of a bearing of the rotor shafts and / or to an EMC load in certain frequency ranges.

Dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Wellenerdungseinrichtungen einzusetzen, welche die Rotorwelle elektrisch gut leitend mit einer rotorwellenexternen Komponente, beispielsweise mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine, verbinden. Eine solche Wellenerdungseinrichtung ist beispielsweise die in der DE 10 2016 004 932 A1 gezeigte Kontaktbürste, welche einen Bürstenkörper aufweist. Der Bürstenkörper umfasst eine Vielzahl von parallel verlaufenden, zumindest teilweise aus Kohlenstoff bestehenden Bürstenfasern, wobei der Bürstenkörper in einem die Bürstenfasern haltenden rohrförmigen Bürstenträger angeordnet ist. Aus der DE 20 2014 105 015 U1 ist eine Erdungsvorrichtung mit einem elektrisch leitfähigen Ringelement mit daran angeordneten Haltemitteln bekannt, an denen Faserbündel befestigt sind. Die aus dem Stand der Technik bekannten Wellenerdungseinrichtungen sind mehrteilig ausgebildet und daher in der Herstellung recht aufwendig. Außerdem sind solche Wellenerdungseinrichtungen nicht oder nur schwer in ölführenden Bauräumen einsetzbar.For this purpose, it is known from the prior art to use shaft grounding devices which connect the rotor shaft with good electrical conductivity to a component external of the rotor shaft, for example to the housing of the electric machine. Such a shaft grounding device is, for example, in the DE 10 2016 004 932 A1 shown contact brush, which has a brush body. The brush body comprises a plurality of parallel, at least partially made of carbon brush fibers, wherein the brush body is arranged in a brush fibers holding the tubular brush holder. From the DE 20 2014 105 015 U1 a grounding device is known with an electrically conductive ring element with holding means arranged thereon, to which fiber bundles are fastened. The well-known from the prior art shaft grounding devices are designed in several parts and therefore quite expensive to manufacture. In addition, such shaft earthing devices are difficult or impossible to use in oil-bearing installation spaces.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Lösung zur Kontaktierung, insbesondere zur Erdung, einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche besonders einfach und kostengünstig realisierbar ist.It is an object of the present invention to provide an alternative solution for contacting, in particular for grounding, a rotor shaft of an electric machine for a motor vehicle, which is particularly simple and inexpensive to implement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kontaktierelement, eine elektrische Antriebseinheit sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a contact element, an electric drive unit and a motor vehicle with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Kontaktierelement dient zur elektrischen Kontaktierung einer Welle einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs. Das Kontaktierelement ist als ein elektrisch leitfähiger Körper gebildet, welcher mit einer wellenexternen Komponente elektrisch koppelbar ist und zumindest eine monolithisch mit dem Körper ausgebildete biegsame Lamelle aufweist. Die zumindest eine Lamelle ist als eine Konturierung des Körpers ausgebildet und an einer Außenseite der Welle anordenbar. Ferner ist die zumindest einen Lamelle dazu ausgelegt, einen elektrischen Gleitkontakt zwischen dem Kontaktierelement und der sich bezüglich des Kontaktierelementes drehbaren Welle herzustellen.An inventive contacting element is used for electrical contacting of a shaft of an electric drive unit of a motor vehicle. The contacting element is formed as an electrically conductive body, which can be electrically coupled to a shaft-external component and has at least one flexible lamella monolithically formed with the body. The at least one lamella is designed as a contouring of the body and can be arranged on an outer side of the shaft. Furthermore, the at least one lamella is designed to produce an electrical sliding contact between the contacting element and the shaft rotatable with respect to the contacting element.

Die Welle kann beispielsweise eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs sein. Es kann aber auch sein, dass die Welle eine Nebenwelle ist, welche über Übertragungselemente, beispielsweise eine Verzahnung, mit der Rotorwelle der elektrischen Maschine verbunden ist. Das Kontaktierelement dient insbesondere zur Erdung der Rotorwelle. Dazu kann der elektrisch leitfähige Körper zum Potentialausgleich beispielsweise mit der wellenexternen Komponente in Form von einem Gehäuse der elektrischen Maschine elektrisch und auch mechanisch verbunden sein. Der Körper weist insbesondere an seiner der Welle zugewandten Innenseite eine Form auf, welche mit einer Form der Welle korrespondiert, sodass die Innenseite des Körpers parallel zu der Außenseite der Welle angeordnet werden kann. Die Innenseite kann also derart gebogen sein, dass sie zumindest bereichsweise zylinderförmig ausgebildet ist und somit an die Außenseitenkontur der rundstabförmigen Welle angepasst ist. An seiner Außenseite kann der Körper mit der wellenexternen Komponente elektrisch und mechanisch verbunden sein.The shaft may be, for example, a rotor shaft of an electric machine of the electric drive unit of the motor vehicle. But it may also be that the shaft is a secondary shaft, which is connected via transmission elements, such as a toothing, with the rotor shaft of the electric machine. The contacting element is used in particular for grounding the rotor shaft. For this purpose, the electrically conductive body for potential equalization, for example, be electrically and mechanically connected to the shaft external component in the form of a housing of the electric machine. The body has in particular on its inner side facing the shaft on a shape which corresponds to a shape of the shaft, so that the inside of the body can be arranged parallel to the outside of the shaft. The inside can thus be bent so that it is at least partially cylindrical and thus adapted to the outer side contour of the round rod-shaped shaft. On its outside, the body can be electrically and mechanically connected to the shaft-external component.

An dem Körper ist die zumindest eine biegsame Lamelle bzw. Lamellenfeder ausgebildet. Die Lamelle ist dabei ein dünnes, scheibenförmiges Element, beispielsweise in Form von einer Blattfeder, welches sich bereichsweise an die Außenseite der Welle anschmiegen kann und eine Drehbewegung der Welle um eine Rotationsachse der Welle ermöglicht. Das Kontaktierelement ist ortsfest bezüglich der Welle gelagert. Während einer Drehbewegung der Welle um die Rotationsachse wird über die zumindest eine Lamelle ein elektrischer Gleitkontakt zwischen der Welle und dem Kontaktierelement entlang einer Kontaktbahn auf der Welle hergestellt. Die Kontaktbahn ist insbesondere ringförmig entlang eines Außenumfangs der rundstabförmigen Welle ausgebildet. Durch den elektrischen Gleitkontakt wird außerdem eine elektrische Kontaktierung zwischen der Welle und der wellenexternen Komponente hergestellt. Die zumindest eine Lamelle ist dabei monolithisch bzw. einstückig mit dem Körper ausgebildet und durch Strukturieren bzw. Konturieren des Körpers hergestellt. Eine Anzahl der Lamellen richtet sich dabei nach der erforderlichen Güte des elektrischen Kontaktes und kann somit beliebig gewählt werden.On the body, the at least one flexible blade or leaf spring is formed. The lamella is a thin, disc-shaped element, for example in the form of a leaf spring, which can partially conform to the outside of the shaft and allows a rotational movement of the shaft about an axis of rotation of the shaft. The contacting element is mounted stationary with respect to the shaft. During a rotational movement of the shaft about the axis of rotation, an electrical sliding contact between the shaft and the contacting element along a contact path on the shaft is produced via the at least one lamella. The Contact track is in particular formed annularly along an outer circumference of the round rod-shaped shaft. The electrical sliding contact also produces electrical contact between the shaft and the shaft-external component. The at least one lamella is monolithic or integrally formed with the body and produced by structuring or contouring of the body. A number of the slats depends on the required quality of the electrical contact and can thus be chosen arbitrarily.

Durch diese monolithische Ausbildung des Kontaktierelementes ist dieses kostengünstig und einfach herstellbar. Außerdem kann ein solches Kontaktierelement auch in ölführenden Bauräumen, wie es bei elektrischen Antrieben mit Schmierkreisläufen zur Schmierung des Getriebes und/oder zur Kühlung der elektrischen Maschine der Fall ist, eingesetzt werden.Due to this monolithic design of the contacting this is inexpensive and easy to produce. In addition, such contacting element can also be used in oil-bearing construction spaces, as is the case with electric drives with lubrication circuits for lubricating the transmission and / or for cooling the electric machine.

Vorzugsweise ist das Kontaktierelement auf die Welle aufsteckbar, wobei dazu der Körper einen ringförmigen Kragenbereich aufweist, an dessen Innenrand die zumindest eine Lamelle radial in Richtung der Welle abstehend ausgebildet ist und mit einem Endstück anliegend an der Außenseite der Welle anordenbar ist. Insbesondere ist an dem Innenrand des ringförmigen Kragenbereiches eine Vielzahl von Lamellen in Umlaufrichtung angeordnet, durch welche der Innenrand ein zahnradförmiges Profil aufweist. Das Kontaktierelement ist also als ein Kontaktring ausgebildet. Der Kontaktring kann einen hohlzylinderförmigen Mantelbereich mit einer zylinderförmigen, der Welle zugewandten Innenseite und einer zylinderförmigen Außenseite ausgebildet ist. Der ringförmige Kragenbereich kann als ein nach innen gebogener Randbereich des Mantelbereiches gebildet sein und somit beispielsweise senkrecht zu der Innenseite des Mantelbereiches orientiert sein. Der ringförmige Kragenbereich kann aber auch als ein separates, alleinstehendes ringförmiges Element ausgebildet sein. An dem der Welle zugewandten Innenrand des Kragenbereichs ist die zumindest eine Lamelle ausgebildet und steht in Richtung der Welle, beispielsweise senkrecht zur Innenseite des Mantelbereiches, ab. Das Endstück der Lamelle wird gleitend an der Außenseite der Welle angeordnet und bildet einen Kontaktbereich der Lamelle. Ein solcher Kontaktring kann besonders einfach an der Welle angeordnet werden. Durch die Anordnung der Vielzahl von Lamellen in Umlaufrichtung kann eine hohe Güte des elektrischen Kontakts zwischen Welle und Kontaktierelement bereitgestellt werden.Preferably, the contacting is attachable to the shaft, wherein the body has an annular collar portion, on the inner edge of which at least one lamella is formed projecting radially in the direction of the shaft and can be arranged with an end piece fitting on the outside of the shaft. In particular, on the inner edge of the annular collar region, a plurality of lamellae are arranged in the circumferential direction, through which the inner edge has a gear-shaped profile. The contacting element is thus designed as a contact ring. The contact ring can be a hollow cylindrical shell region with a cylindrical inner side facing the shaft and a cylindrical outer side. The annular collar region can be formed as an inwardly bent edge region of the jacket region and thus be oriented, for example, perpendicular to the inside of the jacket region. However, the annular collar region can also be designed as a separate, stand-alone annular element. At the inner edge of the collar region facing the shaft, the at least one lamella is formed and projects in the direction of the shaft, for example perpendicular to the inside of the jacket region. The fin of the fin is slidably disposed on the outside of the shaft and forms a contact area of the fin. Such a contact ring can be particularly easily arranged on the shaft. By arranging the plurality of fins in the circumferential direction, a high quality of the electrical contact between the shaft and contacting element can be provided.

Vorzugsweise ist das Kontaktierelement als ein konturiertes, elektrisch leitfähiges Blech ausgebildet. Der elektrische Kontakt zwischen der wellenexternen Komponente, also beispielsweise dem Gehäuse der elektrischen Maschine, und der Welle wird durch die zumindest eine Lamelle des strukturierten bzw. konturierten Bleches hergestellt. Beispielsweise kann das Blech derart geformt werden, dass es den hohlzylinderförmigen Mantelbereich und den ringförmigen Kragenbereich aufweist, an dessen Innenrand die Lamellen ausgebildet sind. Das konturierte Blech ist insbesondere aus einem für den elektrischen Gleitkontakt geeigneten Material ausgebildet, welches in Kombination mit der Kontaktbahn der Welle eine hohe Standfestigkeit der Kontaktierung bzw. des Kontaktsystems gewährleistet. Die Kontaktierung kann ebenfalls durch einen Schleifring auf der Welle und/oder durch eine entsprechende Oberflächenbeschichtungen auf der Welle und der zumindest einen Lamelle hergestellt bzw. verbessert werden.Preferably, the contacting is formed as a contoured, electrically conductive sheet. The electrical contact between the shaft-external component, that is, for example, the housing of the electric machine, and the shaft is produced by the at least one lamella of the structured or contoured sheet metal. For example, the sheet may be formed such that it has the hollow cylindrical shell portion and the annular collar portion, on the inner edge of the lamellae are formed. The contoured metal sheet is formed, in particular, from a material suitable for electrical sliding contact, which, in combination with the contact path of the shaft, ensures high stability of the contacting or of the contact system. The contacting can also be made or improved by a slip ring on the shaft and / or by a corresponding surface coatings on the shaft and the at least one blade.

Bevorzugt ist die die Lamelle ausbildende Konturierung des Körpers mittels Laserschneiden und/oder Stanzen hergestellt. Ein solches Kontaktierelement, welches mittels Laserschneiden und/oder Stanzen eines Blechs zum Herstellen der zumindest einen Lamelle konturiert wird, kann besonders effizient mit Standardmaschinen gefertigt werden. Eine Form, beispielsweise ein Querschnitt, eine Länge und ein Winkel, der gestanzten Lamellen gewährleistet in Verbindung mit der Steifigkeit des Materials und einer Dicke des Blechs eine gut einstellbare und über den Lebenszyklus der elektrischen Maschine konstante Kontaktkraft. Beispielsweise kann die zumindest eine Lamelle fingerförmig bzw. balkenförmig ausgebildet sein, welche mit einem Balkenende an dem Körper angeordnet ist und mit einem das Endstück bildenden anderen Balkenende an der Welle anordenbar ist. Auch kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Lamelle bogenförmig bzw. ringsegmentförmig ausgebildet ist und mit zwei Bogenenden an dem Körper angeordnet ist. Ein Bereich im Scheitpunkt der bogenförmigen Lamelle bildet das an der Welle anordenbare Endstück.The contouring of the body forming the lamella is preferably produced by means of laser cutting and / or punching. Such a contact element, which is contoured by means of laser cutting and / or punching a sheet for producing the at least one lamella, can be manufactured particularly efficiently with standard machines. A shape, such as a cross-section, a length and an angle, of the stamped lamellae, in conjunction with the rigidity of the material and a thickness of the sheet, ensures a well adjustable and constant contact force over the life cycle of the electrical machine. For example, the at least one lamella may be finger-shaped or beam-shaped, which is arranged with a beam end on the body and can be arranged on the shaft with a tail end forming the other beam end. It can also be provided that the at least one lamella is arc-shaped or ring-segment-shaped and is arranged with two arc ends on the body. An area in the crest of the arcuate lamella forms the end piece which can be arranged on the shaft.

Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Welle und zumindest ein erfindungsgemäßes Kontaktierelement oder eine Ausführungsform davon. Die Welle und das Kontaktierelement sind über einen durch die zumindest eine Lamelle hergestellten Gleitkontakt elektrisch verbunden. Insbesondere ist das Kontaktierelement zur Erdung einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine ausgebildet und mit einem Gehäuse der elektrischen Maschine elektrisch verbunden. Beispielsweise kann das Kontaktierelement an seiner Außenseite durch Klemmen, Pressen, Schrauben, Schweißen, Kleben oder dergleichen mit der wellenexternen Komponente mechanisch verbunden sein und somit ortsfest bezüglich der Welle gelagert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Kontaktierelemente, beispielsweise in Form von strukturierten Belchen, eingesetzt werden, welche auch gegeneinander verdreht auf der Welle angeordnet sein können, um eine hochwertige EMV-Dichtung darzustellen.The invention also relates to an electric drive unit for a motor vehicle having a shaft and at least one contact element according to the invention or an embodiment thereof. The shaft and the contacting element are electrically connected via a sliding contact produced by the at least one lamella. In particular, the contacting element is designed for grounding a rotor shaft of an electrical machine and is electrically connected to a housing of the electrical machine. For example, the contacting can be mechanically connected on its outside by clamping, pressing, screwing, welding, gluing or the like with the shaft-external component and thus be stored stationary with respect to the shaft. It can also be provided that a plurality of contact elements, for example in the form of structured Belchen, are used, which also rotated against each other on the shaft can be arranged to represent a high quality EMC gasket.

Gemäß einer Ausführungsform der elektrischen Antriebseinheit ist die zumindest eine Lamelle radial abstehend an dem Körper ausgebildet, wobei ein an der Außenseite der Welle anliegendes Endstück der Lamelle gebogen und parallel zu einer Rotationsachse der Welle orientiert ist. Beispielsweise ist die zumindest eine fingerförmige Lamelle an ihrem Ende nach oben oder nach unten gebogen, also beispielsweise abgewinkelt ausgebildet.According to one embodiment of the electric drive unit, the at least one lamella is formed so as to protrude radially from the body, wherein an end portion of the lamella resting against the outside of the shaft is bent and oriented parallel to a rotation axis of the shaft. By way of example, the at least one finger-shaped lamella is bent upwards or downwards at its end, that is to say it is angled, for example.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der elektrischen Antriebseinheit ist die zumindest eine Lamelle radial abstehend an dem Körper ausgebildet und senkrecht zu einer Rotationsachse der Welle orientiert, wobei die Außenseite der Welle eine Stufe aufweist, auf welcher ein Endstück der zumindest eine Lamelle aufliegend angeordnet ist. Die Stufe ist dabei ebenfalls senkrecht zur Rotationsachse orientiert. Die fingerförmigen Lamellen, deren Fläche im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse ausgebildet ist, erstrecken sich also in Richtung der Welle und liegen mit ihrem Endstück auf der Stufe auf. Die Stufe kann beispielsweise in der Außenseite der Welle ausgebildet sein oder durch einen auf die Welle aufgesetzten, elektrisch leitfähigen Schleifring ausgebildet sein.According to another embodiment of the electric drive unit, the at least one lamella is formed radially projecting on the body and oriented perpendicular to a rotation axis of the shaft, wherein the outside of the shaft has a step on which an end piece of the at least one lamella is arranged resting. The step is also oriented perpendicular to the axis of rotation. The finger-shaped lamellae whose surface is formed substantially perpendicular to the axis of rotation, thus extending in the direction of the shaft and lie with its tail on the step. The step can for example be formed in the outside of the shaft or be formed by an attached to the shaft, electrically conductive slip ring.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen in Form von einem Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet.A motor vehicle according to the invention comprises an electric drive unit according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as a passenger car in the form of an electric or hybrid vehicle.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Kontaktierelement vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The embodiments presented with reference to the contacting element according to the invention and their advantages apply correspondingly to the electric drive unit according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to a preferred embodiment and with reference to the drawings.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
2 eine erste Perspektivdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktierelementes;
3 eine zweite Perspektivdarstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktierelementes;
4 eine dritte Perspektivdarstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktierelementes;
5 eine Schnittdarstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktierelementes; und
6 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktierelementes in einer Draufsicht.

Show it:

1 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine according to the invention,
2 a first perspective view of an embodiment of a contact element according to the invention;
3 a second perspective view of the embodiment of the contacting element according to the invention;
4 a third perspective view of the embodiment of the contacting element according to the invention;
5 a sectional view of the embodiment of the contacting element according to the invention; and
6 a representation of another embodiment of a contacting element according to the invention in a plan view.

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer elektrischen Maschine 1 einer elektrischen Antriebseinheit für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug in einer Schnittdarstellung. Die elektrische Maschine 1 weist einen Stator 2, einen bezüglich des Stators 2 drehbar gelagerten Rotor 3 sowie eine drehfest mit dem Rotor 3 verbundene Welle 4 in Form von einer Rotorwelle auf. Die Rotorwelle 4 kann sich gemeinsam mit dem Rotor 3 um eine Rotationsachse R drehen und ist zur Drehmomentübertragung mit einem hier nicht gezeigten Getriebe verbunden. Der Stator 2, der Rotor 3 und die Rotorwelle 4 sind hier gemeinsam in einem Gehäuse 5 der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Im Betrieb der elektrischen Maschine 1 kann die Rotorwelle 4 zum Aussenden von Störsignalen angeregt werden. Um dies zu verhindern, weist die elektrische Maschine 1 ein Kontaktierelement 6 auf, welches insbesondere zur Erdung der Rotorwelle 4 ausgelegt ist. Dazu kann das Kontaktierelement 6 beispielsweise elektrisch mit dem Gehäuse 5 verbunden werden. Das Kontaktierelement 6 steht hier in elektrischem Gleitkontakt mit der Rotorwelle 4 und ist ortsfest bezüglich der Rotorwelle 4 gelagert. Alternativ dazu kann das Kontaktierelement 6 in elektrischem Gleitkontakt mit einer mit der Rotorwelle 4 verbundenen Nebenwelle stehen. Das Kontaktierelement 6 kann beispielsweise auch mechanisch mit dem Gehäuse 5 verbunden sein. Hier ist das Kontaktierelement 6 über einen Gleitkontakt elektrisch mit einem Schleifring 7 verbunden, welcher drehfest mit der Rotorwelle 4 verbunden ist. 1 shows a section of an embodiment of an electrical machine 1 an electric drive unit for an electrically driven motor vehicle in a sectional view. The electric machine 1 has a stator 2 , one with respect to the stator 2 rotatably mounted rotor 3 and a rotationally fixed with the rotor 3 connected wave 4 in the form of a rotor shaft. The rotor shaft 4 can get along with the rotor 3 around a rotation axis R rotate and is connected for torque transmission with a gear, not shown here. The stator 2 , the rotor 3 and the rotor shaft 4 are here together in a housing 5 the electric machine 1 arranged. In operation of the electric machine 1 can the rotor shaft 4 be excited to send out spurious signals. To prevent this, the electric machine points 1 a contacting element 6 on, which in particular for grounding the rotor shaft 4 is designed. For this purpose, the contact element 6 for example, electrically to the housing 5 get connected. The contacting element 6 here is in electrical sliding contact with the rotor shaft 4 and is stationary with respect to the rotor shaft 4 stored. Alternatively, the contacting element 6 in electrical sliding contact with one with the rotor shaft 4 connected auxiliary shaft stand. The contacting element 6 For example, it can also be used mechanically with the housing 5 be connected. Here is the contact element 6 electrically via a sliding contact with a slip ring 7 connected, which rotatably with the rotor shaft 4 connected is.

2, 3 und 4 zeigen perspektivische Darstellungen einer Ausführungsform eines solchen Kontaktierelementes 6, welches hier in Gleitkontakt mit dem Schleifring 7 dargestellt ist. 5 zeigt eine Schnittdarstellung der Ausführungsform der Kontaktierelementes 6 gemäß 2 bis 4. 2 zeigt das Kontaktierelement 6 in einer Draufsicht auf eine Oberseite des Kontaktierelementes 6, 3 in einer Schrägansicht und 4 in einer Draufsicht auf eine Unterseite des Kontaktierelementes 6. Das Kontaktierelement 6 ist durch einen Körper 8 gebildet, welcher hier einen hohlzylinderförmigen Mantelbereich 9 sowie einen ringförmigen, nach innen in Richtung der Rotationsachse R gebogenen Kragenbereich 10 aufweist. An einem Innenrand 11 des Kragenbereiches 10 sind monolithisch mit den Körper 8 Lamellen 12 ausgebildet. Die Lamellen 12 stehen entlang einer radialen Richtung B von dem Kragenbereich 10 ab. Die Lamellen 12 sind als Strukturierung bzw. Konturierung des Körpers 8 ausgebildet und können beispielsweise durch Stanzen und/oder Laserschneiden aus einem das Kontaktierelement 6 bildenden Blech hergestellt sein. Die Lamellen 12 sind dabei biegsam bzw. federnd und bilden einen Gleitkontakt zwischen der drehbaren Rotorwelle 4 und dem dazu ortsfesten Kontaktierelement 6. 2 . 3 and 4 show perspective views of an embodiment of such Kontaktierelementes 6 which is here in Sliding contact with the slip ring 7 is shown. 5 shows a sectional view of the embodiment of the Kontaktierelementes 6 according to 2 to 4 , 2 shows the contact element 6 in a plan view of an upper side of the Kontaktierelementes 6 . 3 in an oblique view and 4 in a plan view of an underside of the Kontaktierelementes 6 , The contacting element 6 is through a body 8th formed, which here a hollow cylindrical shell area 9 and an annular, inward in the direction of the axis of rotation R curved collar area 10 having. On an inner edge 11 of the collar area 10 are monolithic with the body 8th slats 12 educated. The slats 12 stand along a radial direction B from the collar area 10 from. The slats 12 are as structuring or contouring of the body 8th trained and can, for example, by punching and / or laser cutting from a contacting 6 be produced forming sheet metal. The slats 12 are flexible or resilient and form a sliding contact between the rotatable rotor shaft 4 and the stationary contacting element 6 ,

Die Lamellen 12 sind hier fingerförmig ausgebildet, deren Fläche im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse R orientiert ist. Hier sind Endstücke 13 der fingerförmigen Lamellen 12 aufliegend auf einer Stirnseite 14 des Schleifrings 7 angeordnet. Der Schleifring 7 bildet hier eine Stufe in einer Außenseite 15 (siehe 1) der Rotorwelle 4. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Stufe direkt in einer Oberfläche der Rotorwelle 4 ausgebildet ist. Auch kann vorgesehen sein, dass die Endstücke 13 nach oben oder nach unten gebogen sind, sodass die Lamellen 12 abgewinkelt ausgebildet sind. Die Endstücke 13 können dann parallel zu der sich entlang der Rotationsachse R erstreckenden Außenseite 15 der Rotorwelle 4 und anliegend an der Außenseite 15 der Rotorwelle 4 angeordnet werden. Ein Mantelaußenbereich 16 des Körpers 8 des Kontaktierelementes 6 kann mit dem Gehäuse 5 oder einer anderen rotorwellenexternen Komponente elektrisch verbunden werden. Zum ortsfesten Anordnen des Kontaktierelementes 6 in dem Gehäuse 5 kann der Mantelaußenbereich 16 durch Klemmen, Pressen, Schrauben, Schweißen, Kleben, etc. an dem Gehäuse 5 befestigt sein, wobei die Befestigung derart gewählt ist, dass sie zur zuverlässigen Erdung der Rotorwelle 4 einen besonders geringen elektrischen Widerstand aufweist.The slats 12 are here finger-shaped, whose surface is substantially perpendicular to the axis of rotation R is oriented. Here are tails 13 the finger-shaped lamellae 12 lying on a front side 14 of the slip ring 7 arranged. The slip ring 7 here forms a step in an outside 15 (please refer 1 ) of the rotor shaft 4 , But it can also be provided that the stage directly in a surface of the rotor shaft 4 is trained. It can also be provided that the end pieces 13 are bent up or down so that the slats 12 are formed angled. The tails 13 can then be parallel to itself along the axis of rotation R extending outside 15 the rotor shaft 4 and adjacent to the outside 15 the rotor shaft 4 to be ordered. A shell outside area 16 of the body 8th of the contacting element 6 can with the case 5 or another component external to the rotor shaft. For the stationary arrangement of the contacting element 6 in the case 5 can the outer shell area 16 by clamping, pressing, screwing, welding, gluing, etc. to the housing 5 be attached, wherein the attachment is chosen such that they for reliable grounding of the rotor shaft 4 has a particularly low electrical resistance.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kontaktierelementes 6 mit unterschiedlich geformten Lamellen 12. Hier weisen die Lamellen 12 eine einseitig geführte Form 17 und eine zweiseitig geführte Form 18 auf. Außerdem ist in 6 ein Schnitt entlang einer Schnittlinie AA' durch eine Lamelle 12 mit einer zweiseitig geführten Form 18 gezeigt. Hier ist ein Lamellenfuß 19, welcher sich zwischen den Innenrand 11 und dem Endstück 13 befindet radial nach innen abstehend ausgebildet. Das Endstück 13 ist hier in Umlaufrichtung U gebogen, sodass es an der Außenseite 15 der Rotorwelle 4 anliegt. Bei der zweiseitig geführten Form 18 sind die Lamellen 12 bogenförmig ausgebildet, wobei das Endstück 13 zum Ausbilden des Gleitkontaktes im Bereich eines Scheitelpunktes der bogenförmigen Lamelle 12 ausgebildet ist. Das Kontaktierelement 6 weist hier außerdem Positionierelemente 20 zum Positionieren und Justieren des Kontaktierelementes 6 in dem Gehäuse 5 auf. 6 shows a further embodiment of a Kontaktierelementes 6 with differently shaped slats 12 , Here are the slats 12 a one-sided guided shape 17 and a two-sided guided shape 18 on. It is also in 6 a section along a section line AA ' through a lamella 12 with a two-sided led shape 18 shown. Here is a lamella foot 19 which is located between the inner edge 11 and the tail 13 is formed radially projecting inwardly. The tail 13 is here in the direction of circulation U bent so that it is on the outside 15 the rotor shaft 4 is applied. In the two-sided guided form 18 are the slats 12 arcuate, the tail 13 for forming the sliding contact in the region of a vertex of the arcuate lamella 12 is trained. The contacting element 6 also has positioning elements here 20 for positioning and adjusting the Kontaktierelementes 6 in the case 5 on.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: elektrische Maschineelectric machine
22: Statorstator
33: Rotorrotor
44: Rotorwellerotor shaft
55: Gehäusecasing
66: Kontaktierelementcontacting element
77: Schleifringslip ring
88th: Körperbody
99: Mantelbereichcladding region
1010: Kragenbereichcollar region
1111: Innenrandinner edge
1212: Lamellelamella
1313: Endstücktail
1414: Stirnseitefront
1515: Außenseiteoutside
1616: MantelaußenbereichCoat outdoors
1717: einseitig geführte Formunilaterally guided shape
1818: zweiseitig geführte Formtwo-sided guided shape
1919: LamellenfußFir
2020: Positionierelementpositioning
RR: Rotationsachseaxis of rotation
UU: Umlaufrichtungdirection of rotation
BB: radiale Richtungradial direction
AA`AA`: Schnittlinieintersection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016004932 A1 [0003]
DE 202014105015 U1 [0003]

Claims

Contacting element (6) for electrically contacting a shaft (4) of an electric drive unit of a motor vehicle, formed as an electrically conductive body (8) which is electrically coupled to a shaft external component (5) and at least one monolithically formed with the body (8) bendable lamella (12), wherein the at least one lamella (12) is formed as a contouring of the body (8), on an outer side (15) of the shaft (4) can be arranged and is adapted to an electrical sliding contact between the contacting (6) and with respect to the Kontaktierelementes (6) rotatable shaft (4) produce.

Contacting element (6) according to Claim 1 , characterized in that the contacting element (6) on the shaft (4) can be plugged, for which purpose the body (8) has an annular collar portion (10), formed on the inner edge (11), the at least one lamella (12) radially projecting is and with an end piece (13) adjacent to the outer side (15) of the shaft (4) can be arranged.

Contacting element (6) according to Claim 2 , characterized in that on the inner edge (11) of the annular collar region (10) a plurality of lamellae (12) in the circumferential direction (U) is arranged, through which the inner edge (11) has a gear-shaped profile.

Contacting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the contacting element (6) is designed as a contoured, electrically conductive sheet metal.

Contacting element (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the lamination (12) forming contouring of the body (8) by means of laser cutting and / or punching is made.

Electric drive unit for a motor vehicle comprising a shaft (4) and at least one contacting element (6) according to one of the preceding claims, wherein the shaft (4) and the contacting element (6) electrically via a slide contact produced by the at least one lamella (12) are connected.

Electric drive unit after Claim 6 , characterized in that the contacting element (6) for grounding a shaft (4) in the form of a rotor shaft of an electric machine (1) of the electric drive unit is formed and electrically connected to a housing (5) of the electric machine (1).

Electric drive unit after Claim 6 or 7 , characterized in that the at least one lamella (12) is formed projecting radially on the body (8), wherein on the outside (15) of the shaft (4) fitting end piece (13) of the lamella (12) bent and parallel to a rotation axis (R) of the shaft (4) is oriented.

Electric drive unit after Claim 6 or 7 , characterized in that the at least one lamella (12) is radially projecting on the body (8) and perpendicular to a rotation axis (R) of the shaft (4) is oriented, wherein the outer side (15) of the shaft (4) a perpendicular to the axis of rotation (R) oriented step, on which an end piece (13) of the at least one lamella (12) is arranged resting.

Electric drive unit after Claim 9 , characterized in that the step of the outer side (15) by an on the shaft (4) patch, electrically conductive slip ring (7) is formed.

Motor vehicle with an electric drive unit according to one of Claims 6 to 10 ,