DE102019133879A1

DE102019133879A1 - Lagereinheit mit Funkenstrecke, Ableitbaugruppe sowie elektrische Antriebsanordnung mit der Lagereinheit und/oder Ableitbaugruppe

Info

Publication number: DE102019133879A1
Application number: DE102019133879.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Hartmann; Christian Hoffmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagereinheit vorzuschlagen, welche es ermöglicht, einen elektrischen Kontakt zwischen den Lagerpartnern über einen reibungsverbesserten Kontakt sicherzustellen.Hierzu wird eine Lagereinheit 15 vorgeschlagen, wobei die Lagereinheit 15 eine Hauptachse H definiert, mit einem ersten Lagerring 18 und mit einem zweiten Lagerring 19, wobei der erste Lagerring 18 und der zweite Lagerring 19 zueinander rotierbar gelagert sind, mit einer Koppeleinrichtung 21, wobei die Koppeleinrichtung 21 mit dem ersten Lagerring 18 elektrisch verbunden ist und wobei die Koppeleinrichtung 21 einen Koppelabschnitt 29 aufweist, mit einer Gegenkoppeleinrichtung 22 wobei die Gegenkoppeleinrichtung 22 mit dem zweiten Lagerring 19 elektrisch verbunden ist und wobei die Gegenkoppeleinrichtung 22 einen Gegenkoppelabschnitt 31 aufweist, wobei über den Koppelabschnitt 29 und den Gegenkoppelabschnitt 31 eine kontaktlose Funkenstrecke 33 zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Lagerring 18 und dem zweiten Lagerring 19 gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Ableitbaugruppe sowie eine elektrische Antriebsanordnung mit dieser Lagereinheit und/oder mit der Ableitbaugruppe.
E-Maschinen (Elektrische Traktionsmaschinen) werden während des Betriebes durch induzierte Wellenspannungen elektrisch aufgeladen und es können zusätzlich zirkulierende Hochfrequenz-Ströme in Motoren hoher Leistungsklassen entstehen. Um zu vermeiden, dass durch elektrische Entladungen und zirkulierende Ströme Lager beschädigt werden, ist eine Abführung dieser elektrischen Energie notwendig (Erdung). Aktuell werden Rotoren z.B. mit Erdungsbürsten oder mit radial wirkenden Schleifelementen (Kohlebürsten) geerdet. Es können aber auch isolierte Lager eingesetzt werden, diese Maßnahme ist aber recht teuer.
Auf Wellen von Wechselstrommotoren werden schädigende Spannungen induziert, wenn diese mit Frequenzumrichtern betrieben werden. Durch die extrem hohen Schaltgeschwindigkeiten der Umrichter, werden diese schädlichen Spannungen in die Motorwelle (Rotor) induziert. Dadurch entsteht eine kapazitive Kopplung (Lager in Öl oder mit Fettfüllung) zwischen dem Stator und dem Rotor. Diese Gleichspannung auf der Welle sucht dann einen Weg zur Erdung, welcher üblicherweise durch die Lager des Motors oder teils auch durch die Lager des Getriebes verläuft.
Zusätzlich zu den induzierten Strömen, können in Wechselstrommotoren hoher Leistungsklassen, zirkulierende Hochfrequenzströme entstehen. Diese können ebenfalls zu Lagerausfälle führen. Die zirkulierenden Hochfrequenzströme zirkulieren durch die Lager des Motors aufgrund von Ungleichgewichten des magnetischen Flusses im Stator. Diese Art der induzierten Ströme, wird der zunehmend führende zerstörerische Strom, in Motoren hoher Leistungsklassen.
Als Folge der induzierten und zirkulierenden hochfrequenten schädlichen Ströme, springen Funken über den dielektrischen Öl- oder Fettfilm, zwischen den rotierenden Teilen und der Lagerlaufbahn, über. Dieser Effekt wird auch Funkenerosion genannt. Dies verursacht Schmelzkrater und eine Art Lagerprofilierung (Riffelbildung) in der Lagerlaufbahn, was dann zum vorzeitigen Ausfall des Lagers führt.
Die Druckschrift DE 198 240 22 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft ein Wälzlager, welches bei elektrischen Maschinen eingesetzt werden kann. Das Wälzlager weist einen Innenring und einen Außenring sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper auf. Auf mindestens einer axialen Seite ist eine Dichtung angeordnet, welche als Strombrücke zur Ableitung des zwischen den beiden Lagerringen auftretenden elektrischen Stromes dient.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagereinheit vorzuschlagen, welche es ermöglicht, einen elektrischen Kontakt zwischen den Lagerpartnern über einen reibungsverbesserten Kontakt sicherzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Lagereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Ableitbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch eine Antriebsanordnung mit der Lagereinheit und/oder mit der Ableitbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Lagereinheit, welche insbesondere für eine elektrische Antriebsanordnung geeignet und/oder ausgebildet ist. Im Speziellen ist die Lagereinheit für die elektrische Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 ausgebildet.
Die Lagereinheit ist bevorzugt als eine Radiallagereinheit ausgebildet, welche einen ersten und einen zweiten Lagerpartner relativ zueinander lagert. Durch die Rotationsachse der Lagereinheit ist eine Hauptachse definiert. Vorzugsweise ist der erste Lagerpartner als eine Welle, insbesondere als eine Rotorwelle, und der zweite Lagerpartner als eine Umgebungskonstruktion und/oder Stützkonstruktion, im Speziellen stationär und/oder als ein Gehäuseabschnitt ausgebildet. Die Lagereinheit ist besonders bevorzugt als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet. Insbesondere ist die selbsthaltende Baugruppe so ausgebildet, dass diese einstückig in die Antriebsanordnung eingesetzt werden kann.
Die Lagereinheit weist einen ersten Lagerring sowie einen zweiten Lagerring auf. Der erste und der zweite Lagerring sind koaxial und/oder konzentrisch zueinander und/oder zu der Hauptachse angeordnet. Der erste und/oder der zweite Lagerring können in axialer Richtung einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der erste Lagerring und der zweite Lagerring sind zueinander rotierbar gelagert. Besonders bevorzugt ist der erste Lagerring als ein Innenring und der zweite Lagerring als ein Außenring realisiert.
Beispielsweise ist die Lagereinheit als eine Gleitlagereinheit ausgebildet, wobei die Lagerringe aufeinander abgleiten. Besonders bevorzugt ist die Lagereinheit jedoch als eine Wälzkörperlagereinheit ausgebildet, welche zudem Wälzkörper aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring abwälzend angeordnet sind. Insbesondere weist der erste Lagerring eine erste Laufbahn und der zweite Lagerring eine zweite Laufbahn jeweils für die Wälzkörper auf. Der erste Lagerring ist mit dem ersten Lagerpartner elektrisch verbunden und/oder verbindbar. Der zweite Lagerring ist bei dem zweiten Lagerpartner elektrisch verbindbar und/oder verbunden.
Die Lagereinheit weist eine Koppeleinrichtung sowie eine Gegenkoppeleinrichtung auf. Die Koppeleinrichtung ist mit dem ersten Lagerring elektrisch verbunden, die Gegenkoppeleinrichtung ist mit dem zweiten Lagerring elektrisch verbunden. Vorzugsweise ist die Koppeleinrichtung mit dem ersten Lagerring mechanisch und/oder unmittelbar verbunden und/oder ist die Gegenkoppeleinrichtung mit dem zweiten Lagerring mechanisch und/oder unmittelbar verbunden. Insbesondere wird die Koppeleinrichtung von dem ersten Lagerring getragen und/oder wird die Gegenkoppeleinrichtung von dem zweiten Lagerring getragen.
Die Koppeleinrichtung weist einen Koppelabschnitt auf, die Gegenkoppeleinrichtung weist einen Gegenkoppelabschnitt auf. Der Koppelabschnitt und/oder der Gegenkoppelabschnitt ist bzw. sind in Umlaufrichtung um die Hauptachse bevorzugt durchgehend und/oder ununterbrochen ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass über den Koppelabschnitt und den Gegenkoppelabschnitt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring herstellbar ist. Hierfür ist der Koppelabschnitt mit dem ersten Lagerring elektrisch leitend verbunden und der Gegenkoppelabschnitt mit dem zweiten Lagerring elektrisch leitend verbunden.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Koppelabschnitt und der Gegenkoppelabschnitt gemeinsam eine kontaktlose Funkenstrecke bilden, so dass der erste und der zweite Lagerring über die Funkenstrecke miteinander verbindbar sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Funkenstrecke die geringste Überschlagsspannung in der Lagereinheit zur Verbindung des ersten und des zweiten Lagerrings bildet. Vorzugsweise ist der erste und der zweite Lagerring voneinander in einem stationären Zustand der Lagereinheit und/oder in einem Betriebszustand der Lagereinheit in Bezug auf eine Gleichspannung bis auf die Funkenstrecke elektrisch isoliert.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass in dem stationären Zustand die Lagerringe ggf. über Wälzkörper miteinander elektrisch verbunden sein können, allerdings verschlechtert sich die elektrische Verbindung oder wird diese sogar aufgehoben, sobald die Lagereinheit im Betriebszustand ist, da sich dann an den Lagerringen ein Schmierstofffilm aufbaut, welcher elektrisch isolierend wirkt. Somit sind die Lagerringe spätestens im Betriebszustand voneinander elektrisch isoliert. In diesem Zustand kann die eingangs beschriebene Funkenerosion auftreten. Durch die Funkenstrecke zwischen dem Koppelabschnitt und dem Gegenkoppelabschnitt, können schädliche Spannungsunterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerring früh genug abgebaut werden, so dass die Funkenerosion und etwaige andere auf dem Spannungsunterschied basierende, negative Auswirkungen vermieden werden. Dadurch, dass die Funkenstrecke kontaktlos ausgebildet ist, ist die Lagereinheit reibungsreduziert bzw. im Bereich der Funkenstrecke reibungsfrei realisiert.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Koppelabschnitt mindestens eine Koppelfläche auf. Die Koppelfläche ist als eine erste Konusfläche ausgebildet, wobei die erste Konusfläche koaxial zu der Hauptachse ausgerichtet ist. Insbesondere ist die erste Konusfläche als eine Kreiskegelmantelfläche mit einem geraden Kegelmantel ausgebildet. Der Gegenkoppelabschnitt weist eine Gegenkoppelfläche auf, wobei die Gegenkoppelfläche als eine zweite Konusfläche ausgebildet ist. Insbesondere ist die zweite Konusfläche als eine Kreiskegelmantelfläche mit einem geraden Kegelmantel ausgebildet. Die Gegenkoppelfläche ist der Koppelfläche zugewandt, um die Funkenstrecke zu bilden oder zumindest mit zu bilden. Insbesondere ist zwischen der Gegenkoppelfläche und der Koppelfläche ein Ringspalt vorgesehen, welcher in axialer Richtung durch die erste Konusfläche und die zweite Konusfläche begrenzt ist. Besonders bevorzugt ist der Konuswinkel und/oder Kegelmantelwinkel bei den Konusflächen gleich ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird ein gleichmäßiger Bereich für die Funkenstrecke gebildet, um diesen funktionssicher zu gestalten.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Koppelabschnitt eine weitere Koppelfläche auf. Die weitere Koppelfläche ist als eine erste, weitere Konusfläche ausgebildet, wobei die erste, weitere Konusfläche koaxial zu der Hauptachse ausgerichtet ist. Insbesondere ist die erste, weitere Konusfläche als eine Kreiskegelmantelfläche mit einem geraden Kegelmantel ausgebildet. Der Gegenkoppelabschnitt weist eine weitere Gegenkoppelfläche auf, wobei die weitere Gegenkoppelfläche als eine zweite, weitere Konusfläche ausgebildet ist. Insbesondere ist die zweite, weitere Konusfläche als eine Kreiskegelmantelfläche mit einem geraden Kegelmantel ausgebildet. Die weitere Gegenkoppelfläche ist der weiteren Koppelfläche zugewandt, um die Funkenstrecke zu bilden oder zumindest mit zu bilden. Insbesondere ist zwischen der weiteren Gegenkoppelfläche und der weiteren Koppelfläche ein weiterer Ringspalt vorgesehen, welcher in axialer Richtung durch die erste, weitere Konusfläche und die zweite, weitere Konusfläche begrenzt ist. Besonders bevorzugt ist ein weiterer Konuswinkel und/oder weiterer Kegelmantelwinkel bei den weiteren Konusflächen gleich ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird ein gleichmäßiger Bereich für die Funkenstrecke gebildet, um diesen funktionssicher zu gestalten.
Besonders bevorzugt ist der Konuswinkel und der weitere Konuswinkel gleich ausgebildet. Insbesondere bildet die Konusfläche und die weitere Konusfläche einen um die Hauptachse umlaufenden Konus und/oder die Gegenkoppelfläche und die weitere Gegenkoppelfläche eine die Hauptachse umlaufende V-Nut. Der Koppelabschnitt, ausgebildet als umlaufender Konus, ist in den Gegenkoppelabschnitt, ausgebildet als umlaufende V-Nut, eingeführt, um den Ringspaltkonus zu bilden.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Gegenkontakteinrichtung einen Anlagering auf, wobei der Anlagering als ein separates Bauteil ausgebildet ist und in der Gegenkoppeleinrichtung angeordnet ist. Der Anlagering bildet die Gegenkoppelfläche, welche auch als weitere Gegenkoppelfläche ausgebildet sein kann. Damit ist es möglich, die Gegenkontakteinrichtung fertigungsgerecht zu gestalten. Zudem ist es möglich, durch die axiale Position die Breite der V-Nut und damit den axialen Abstand zwischen dem Koppelabschnitt und dem Gegenkoppelabschnitt einzustellen und auf die jeweilige Lagereinheit anzupassen. Die Einstellung kann beispielsweise durch Einlegerringe oder durch eine vorgebaut axiale Breite des Anlagerings realisiert werden. Vorzugsweise ist der Anlagering aus Metall ausgebildet.
Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Koppeleinrichtung einen ersten Ringabschnitt auf, wobei der erste Ringabschnitt mit dem ersten Lagerring mechanisch und elektrisch verbunden ist. Besonders bevorzugt ist der Koppelabschnitt mit dem ersten Ringabschnitt mechanisch und elektrisch verbunden. Beispielsweise ist der Koppelabschnitt mit dem ersten Ringabschnitt einstückig und/oder einmaterialig ausgebildet und/oder aus einem gemeinsamen Halbzeug gefertigt. Die Befestigung des ersten Ringabschnitts an dem ersten Lagerring kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein und somit kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder reibschlüssig ausgebildet sein. Bevorzugt wird der erste Ringabschnitt und damit die Koppeleinrichtung auf den ersten Lagerring aufgesteckt, insbesondere aufgepresst oder aufgeschnappt.
Bei einer möglichen Konkretisierung der Erfindung weist der erste Ringabschnitt einen ersten Hülsenbereich auf, wobei der erste Hülsenbereich koaxial zu der Hauptachse ausgebildet ist und sich in axialer Richtung erstreckt. Für den Fall, dass der erste Lagerring als ein Innenring ausgebildet ist, ist es bevorzugt, dass der erste Hülsenbereich in einen Innenumfang des ersten Lagerrings eingesteckt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Aufnahmefläche in einer Durchgangsöffnung des ersten Lagerrings für eine Welle oder für eine Achse durch den Hülsenbereich und/oder die Koppeleinrichtung verlängert wird, so dass ein elektrischer Kontakt optional ergänzend durch den unmittelbaren Kontakt des Hülsenabschnitts und/oder der Kontakteinrichtung mit der Welle bzw. Achse zu dem ersten Lagerpartner sichergestellt werden kann.
Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Gegenkoppeleinrichtung einen zweiten Ringabschnitt auf, wobei der zweite Ringabschnitt mit dem zweiten Lagerring mechanisch und elektrisch verbunden ist. Besonders bevorzugt ist der Gegenkoppelabschnitt mit dem zweiten Ringabschnitt elektrisch verbunden. Beispielsweise ist der Gegenkoppelabschnitt mit dem zweiten Ringabschnitt einstückig und/oder einmaterialig ausgebildet und/oder aus einem gemeinsamen Halbzeug gefertigt. Die Befestigung des zweiten Ringabschnitts an dem zweiten Lagerring kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein und somit kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder reibschlüssig ausgebildet sein. Bevorzugt wird der zweite Ringabschnitt und damit die Gegenkoppeleinrichtung auf den zweiten Lagerring aufgesteckt, insbesondere aufgepresst oder aufgeschnappt.
Bei einer weiteren möglichen Konkretisierung der Erfindung weist der zweite Ringabschnitt einen zweiten Hülsenbereich auf, wobei der zweite Hülsenbereich koaxial zu der Hauptachse ausgebildet ist und sich in axialer Richtung erstreckt. Für den Fall, dass der zweite Lagerring als ein Außenring ausgebildet ist, ist es bevorzugt, dass der zweite Hülsenbereich auf einen Außenumfang des zweiten Lagerrings aufgesteckt wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Koppelabschnitt und der Gegenkoppelabschnitt zur Bildung der Funkenstrecke in einem Koppelraum angeordnet. Der Koppelraum ist beispielsweise als ein Ringraum ausgebildet, welcher sich koaxial zu der Hauptachse erstreckt. Die Lagereinheit weist eine Außendichtungseinrichtung auf, welche den Koppelraum gegenüber einer Umgebung abschließt, insbesondere abdichtet. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass für einen reibungsarmen Lauf der Lagereinheit auch die Umgebungskonstruktion berücksichtigt werden muss. Im Betrieb kann es zu Verschmutzungen durch Funkenerosionen an dem Koppelabschnitt und/oder Gegenkoppelabschnitt kommen, wobei die Verschmutzungen abrasive Eigenschaften aufweisen können. Um sicherzustellen, dass die Verschmutzungen nicht in andere Bereiche der Antriebsanordnung gelangt und durch die abrasiven Eigenschaften Beschädigungen und damit unter anderem Reibungserhöhungen begründet werden, wird die Außendichtungseinrichtung zum Abschluss des Koppelraums zur Umgebung eingesetzt. Die Außendichtungseinrichtung kann beispielsweise als eine Labyrinthdichtung ausgebildet sein, da die Verschmutzungen ausreichend durch die Labyrinthdichtung zurückgehalten wird. Auf der anderen Seite wird sichergestellt, dass der Koppelraum nicht durch eindringende Verschmutzungen beschädigt wird. Dies ermöglicht, dass die Lagereinheit in einer trockenen, insbesondere ölfreien, Umgebung oder alternativ in einer nassen, insbesondere Ölatmosphäre, eingesetzt werden kann.
Alternativ oder ergänzend kann der Koppelraum durch eine EMV-Abschirmung geschützt werden.
Es ist bevorzugt, wie bereits erläutert, dass die Lagereinheit Wälzkörper aufweist und/oder als Wälzkörperlagereinheit ausgebildet ist. Durch die Wälzkörper wird ein Wälzkörperraum definiert. Besonders bevorzugt ist zwischen dem Koppelraum und dem Wälzkörperraum eine Innendichtungseinrichtung ausgebildet, um den Wälzkörperraum gegenüber dem Koppelraum abzuschließen. Durch die Innendichtungseinrichtung wird sichergestellt, dass die Verschmutzungen nicht in den Wälzkörperraum gelangen können und dort zu Beschädigungen und insbesondere zu Reibungserhöhungen führt. Die Innendichtungseinrichtung kann - wie oben ausgeführt - als ein Labyrinthdichtung ausgebildet sein.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Koppeleinrichtung und die Gegenkoppeleinrichtung eine gemeinsame Ableitbaugruppe bilden, welche als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet ist. Vorzugsweise bilden die Lagerringe optional ergänzend mit den Wälzkörpern als Lagerbaugruppe eine weitere selbsthaltende Baugruppe, wobei vorgesehen ist, dass die Ableitbaugruppe auf die weitere Lagerbaugruppe montierbar, insbesondere in axialer Richtung aufsteckbar ist. Dadurch ist eine besonders einfache Montage möglich. Beide selbsthaltende Baugruppen bilden zusammen eine gemeinsame selbsthaltende Baugruppe.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Ableitbaugruppe, insbesondere eine Wellenerdungseinheit, mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Die Ableitbaugruppe umfasst die Koppeleinrichtung und die Gegenkoppeleinrichtung wie diese zuvor beschrieben wurde. Optional ergänzend ist vorgesehen, dass die Ableitbaugruppe unabhängig und/oder beabstandet von der Lagerbaugruppe ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird die Koppeleinrichtung mit dem ersten Ableitpartner, insbesondere der Welle, elektrisch und mechanisch verbunden. Ferner wird die Gegenkoppeleinrichtung mit dem zweiten Ableitpartner, insbesondere der Umgebungskonstruktion, elektrisch und mechanisch verbunden. Die jeweilige Verbindung kann unmittelbar erfolgen, es können jedoch auch Zwischenelemente vorgesehen sein, welche jedoch nicht als Lagerbestandteile ausgebildet sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die elektrische Antriebsanordnung mit der Lagereinheit wie diese bereits zuvor beschrieben wurden. Vorzugsweise ist die Antriebsanordnung für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet. Das Fahrzeug ist vorzugsweise als ein Personenkraftwagen, Bus oder Lastkraftwagen ausgebildet. Bei alternativen Ausgestaltungen kann das Fahrzeug auch als ein Fahrrad, Motorrad, E-Scooter und/oder einspurig oder zweispurig und/oder einachsig oder zweiachsig ausgebildet sein. Das Fahrzeug ist als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein reines Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug ausgebildet.
Die elektrische Antriebsanordnung dient insbesondere dazu, ein Traktionsmoment, insbesondere ein Haupttraktionsmoment, für das Fahrzeug zu erstellen und/oder bereitzustellen. Die elektrische Antriebsanordnung ist mit einer Energieeinrichtung, insbesondere mit einer Energiespeichereinrichtung, im Speziellen mit einer Batterie oder Akku, koppelbar oder gekoppelt, um Energie zur Erzeugung des Traktionsmoments zu erhalten.
Die elektrische Antriebsanordnung weist einen Elektromotorabschnitt auf. In dem Elektromotorabschnitt ist ein Elektromotor, auch als elektrische Maschine zu bezeichnen, angeordnet. Der Elektromotor ist vorzugsweise als ein Asynchronelektromotor oder als ein anderer Motor ausgebildet. Vorzugsweise definiert der Elektromotor eine Hauptachse. Der Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf, welche konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet sind. Ferner weist der Elektromotorabschnitt eine Welle auf, wobei die Welle mit dem Rotor getriebetechnisch verbunden ist. Insbesondere wird die Welle über und/oder durch den Rotor angetrieben. Besonders bevorzugt ist die Welle als eine Rotorwelle ausgebildet. Insbesondere in der Ausgestaltung als Rotorwelle kann diese mit dem Rotor drehfest, starr und/oder einstückig verbunden sein. Ferner ist vorgesehen, dass die Welle mit dem Rotor elektrisch verbunden ist. Dies führt dazu, dass bei einem Potenzialunterschied zwischen dem Rotor und einer Umgebungskonstruktion der gleiche Potentialunterschied zwischen der Welle und der Umgebungskonstruktion vorliegt.
Die elektrische Antriebsanordnung weist einen Getriebeabschnitt auf, wobei in dem Getriebeabschnitt eine Getriebeeinrichtung angeordnet ist. Die Getriebeeinrichtung kann als eine Kupplungseinrichtung und/oder als eine Schalteinrichtung und/oder als eine Übersetzungseinrichtung ausgebildet sein. Die Welle ist mit der Getriebeeinrichtung getriebetechnisch verbunden, insbesondere bildet die Welle eine Eingangswelle in die Getriebeeinrichtung. Besonders bevorzugt ist die elektrische Antriebsanordnung als eine elektrische Achse als ein elektrischer Nabenantrieb oder als ein Hybridmodul ausgebildet.
Es ist vorgesehen, dass die Welle über die zuvor beschriebene Lagereinheit gelagert ist. Alternativ oder ergänzend ist die Welle über die zuvor beschriebene Ableitbaugruppe mit der Umgebungskonstruktion elektrisch verbunden.
Alternativ oder ergänzend ausgedrückt ist der Aufbau des Systems zur Wellenerdung an Lagern folgendermaßen: Dieses System besteht aus einem Lager ausgebildet als die Lagerbaugruppe, dem Erder - Innenring als Koppeleinrichtung, dem Ableiter - Außenring als Gegenkoppeleinrichtung, dem Ableiter - Außenring Verschlussteil, einer optionalen beidseitigen EMV Abschirmung und einer Dichtung. Der Erder - Innenring und der Ableiter - Außenring, werden an dem Innen - und Außenring des Lagers axial angebracht. Die Wellenerdungseinheit wird stirnseitig an dem Innen - und Außenring des Lagers befestigt. Der keilförmige Erder - Innenring mit dem Koppelabschnitt läuft dabei verschleißfrei und ohne Reibung in einer V-Nut des Ableiter - Außenrings als Gegenkoppelabschnitt. Über den definierten Abstand zwischen der V-Nut des Ableiter - Außenrings und dem keilförmigen Gegenstück des Erder - Innenrings, wird die Höhe der Spannung eingestellt, ab der ein Funke überspringt. Das Lager hat dabei immer noch die Aufgabe eines Kondensators. Im Unterschied zum Stand der Technik, werden aber die schädlichen Funken in der Wellenerdungseinheit gezielt abgeführt und nicht im Lager. Das Prinzip ist insbesondere ähnlich einer Luftgleitfunkenzündkerze, welche eine 360°-Elektrode besitzt. Über diesen Weg des geringsten Widerstands, werden die induzierten Ströme sicher zur Erdung (Gehäuse) abgeleitet. Somit werden die Ströme vom Lager entfernt, durch dieses System abgeleitet. Auch die Lager und Zahnräder der angeschlossenen Baugruppen wie z.B. Getriebe usw., werden so sicher geschützt. Vorteilhaft bei diesem System ist, das es in trockener und nasser Umgebung eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil bei dieser Anordnung am Lager ist, das sich der axiale Bauraum nur minimal vergrößert.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass dieses System direkt in das Lager integriert ist und dass man nicht mehr ein zusätzliches System verbauen muss. Das Erdungssystem ist durch den Aufbau auch vor Umwelteinflüssen geschützt. Ein weiterer großer Vorteil, gegenüber dem Stand der Technik ist, dass über die große beidseitig wirkende Ableitungsfläche, möglicher Verschleiß durch die Funkenentladung kompensiert werden kann. Durch gezielte Materialpaarungen kann der Verschleiß ebenfalls reduziert werden. Dadurch ist dieses System komplett wartungsfrei und die Lebensdauer wird somit nicht eingeschränkt. Zusätzlich kann eine EMV Abschirmung in die Wellenerdungseinheit integriert werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung mit einer Lagereinheit als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2a eine Längsschnittdarstellung der Lagereinheit aus der 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2b eine Längsschnittdarstellung einer Ableitbaugruppe der Lagereinheit aus der 2a;
3 eine Explosionsdarstellung der Lagereinheit aus der 2a;
4 eine Detailvergrößerung der Funkenstrecke aus der 2a und 3.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine elektrische Antriebsanordnung 1 für ein Fahrzeug, nicht dargestellt, als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise kann das Fahrzeug als ein ein- oder mehrspuriges und/oder als ein ein- oder mehrachsiges Fahrzeug ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein reines Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Personenkraftwagen, Bus oder Lastkraftwagen ausgebildet sein. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch beispielsweise als ein Fahrrad (Pedelec), Motorrad (Elektromotorrad) oder E-Scooter ausgebildet sein.
Die Antriebsanordnung 1 dient zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Traktionsmoments, insbesondere eines Haupttraktionsmoments, für das Fahrzeug. Hierzu weist die Antriebsanordnung 1 einen Elektromotorabschnitt 2 auf, welcher einen Elektromotor 3 zur Erzeugung des Traktionsmoments und eine Welle 4 zur Übertragung des Traktionsmoments aufweist. Der Elektromotor 3 kann mit einer Energieeinrichtung, z.B. eine Batterie oder ein Akku, elektrisch verbunden sein, um Energie zur Erzeugung des Traktionsmoments zu erhalten. Der Elektromotor 3 kann beispielsweise als ein Gleichstrom-, Synchron- oder Asynchronmotor ausgebildet sein.
Der Elektromotor 3 weist einen Stator 5 und einen Rotor 6 auf. Der Rotor 6 ist mit der Welle 4 antriebstechnisch verbunden, sodass die Welle 4 über und/oder durch den Rotor 6 angetrieben wird. Die Welle 4 ist somit als eine Rotorwelle ausgebildet und ist hierzu mechanisch, z.B. drehfest, und elektrisch mit dem Rotor 6 verbunden. Die Welle 4 definiert mit ihrer Rotationsachse eine Hauptachse H, wobei der Stator 5 und der Rotor 6 in Bezug auf die Hauptachse H koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Zur drehbaren Lagerung der Welle 4 weist der Elektromotorabschnitt 2 eine erste und eine zweite Lagereinrichtung 12, 13 auf, wobei die Welle 4 über die Lagereinrichtungen 12, 13 in radialer Richtung mittelbar oder unmittelbar an dem Stator 5 abgestützt sind. Die Lagereinrichtungen 12, 13 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils als ein Kugellager, insbesondere ein Rillenkugellager ausgebildet.
Ferner weist die elektrische Antriebsanordnung 1 einen Getriebeabschnitt 7 auf, welcher zur Übertragung und/oder Übersetzung und/oder Verteilung des Traktionsmoments des Elektromotors 3 dient. Hierzu ist in dem Getriebeabschnitt 7 eine Getriebeeinrichtung 8, nur schematisch angedeutet, angeordnet, wobei die Getriebeeinrichtung 8 eine Kupplungseinrichtung, z.B. eine form- oder reibschlüssige Kupplung, und/oder eine Schalteinrichtung, z.B. einen elektrisch und/oder hydraulisch betätigbaren Schaltzylinder, und/oder eine Übersetzungseinrichtung, z.B. ein Planeten- und/oder Stufenradgetriebe, umfassen kann. Der Elektromotorabschnitt 2 und der Getriebeabschnitt 7 sind über die Welle 4 getriebetechnisch miteinander verbunden, wobei die Welle 4 eine Eingangswelle in die Getriebeeinrichtung 8 bildet. Über eine Ausgangswelle 9 kann das Traktionsmoment beispielsweise an ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs weitergegeben werden.
Des Weiteren weist die elektrische Antriebsanordnung 1 einen Trennabschnitt 10 auf, welcher einen Motorraum des Elektromotorabschnitts 2 von einem angrenzenden Getrieberaum des Getriebeabschnitts 7 trennt. Der Trennabschnitt 10 ist hierzu in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen dem Elektromotorabschnitt 2 und dem Getriebeabschnitt 7 angeordnet. Beispielsweise kann der Motorraum ein Trocken- oder ein Ölbereich sein und der angrenzende Getrieberaum ein weiterer Trockenbereich oder ein Ölbereich sein, wobei der Trennabschnitt 10 eine schmutzdichte und gegebenenfalls eine öldichte Abtrennung zwischen dem Elektromotorabschnitt 2 und dem Getriebeabschnitt 7 bildet. Die Welle 4 ist durch den Trennabschnitt 10 geführt und über eine Dichtungseinrichtung 11 gegenüber dem Trennabschnitt 10 abgedichtet. Die Dichtungseinrichtung 11 kann beispielsweise als eine berührende Dichtungseinrichtung, z.B. ein Wellendichtring, oder als eine berührungslose Dichtungseinrichtung, z.B. eine Spaltdichtung, ausgebildet sein.
In einem Motorbetrieb des Elektromotors 3 können Entladungsströme verursacht werden, welche sich über die Lagereinrichtungen 12, 13 entladen und die Lagereinrichtungen 12, 13 beschädigen können. Zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder elektrischen Spannung, ausgehend von dem Rotor 6 über die Welle 4 und einem ersten Ableitpartner P1 zu einem zweiten Ableitpartner P2, ist eine der Lagereinrichtungen oder eine weitere Lagereinrichtung 14 als eine Lagereinheit 15 mit Ableitfunktion ausgebildet. Der erste Ableitpartner P1 ist als ein erster Lagerpartner der Lagereinheit 15, der zweite Ableitpartner P2 ist als zweiter Lagerpartner P2 ausgebildet. Der erste Lagerpartner ist als die Welle 4, der zweite Lagerpartner ist als eine Umgebungskonstruktion wie z.B. als ein Gehäuseabschnitt des Elektromotorabschnittes 2 und/oder von dem Getriebeabschnitt 7 ausgebildet. Insbesondere ist der zweite Lagerpartner geerdet und/oder mit Masse verbunden.
Die Lagereinheit 15 bildet eine elektrische Kopplung und/oder Verbindung zwischen dem ersten Ableitpartner P1 und dem zweiten Ableitpartner P2. Dabei ist der zweite Ableitpartner P2 mit Masse verbunden und/oder geerdet, sodass die Welle 4 über die Lagereinheit 15 geerdet wird. Die beiden Ableitpartner P1, P2 sind in der Lagereinheit 15 über eine Funkenstrecke 33 miteinander verbunden, wobei eine elektrische Ableitung sowohl stationär als auch dynamisch, also im Motorbetrieb, erfolgt, sobald eine Überschlagsspannung zwischen den Ableitpartnern P1, P2 überschritten ist.
Die 2a zeigt die Lagereinheit 15 in einem schematischen Längsschnitt entlang der Hauptachse H. Die 2b zeigt einen Teilabschnitt der Lagereinheit 15, die 3 zeigt die Lagereinheit 15 in einer Explosionsdarstellung. Die Lagereinheit 15 umfasst eine Ableitbaugruppe 16 und eine Lagerbaugruppe 17, welche jeweils als selbsthaltende Baugruppen ausgebildet sind. Die Ableitbaugruppe 16 und die Lagerbaugruppe 17 können - wie dargestellt - mechanisch miteinander verbunden sein, so dass die Lagereinheit 15 ebenfalls als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet ist. Bei einer alternativen Ausgestaltung ist nur die Lagereinheit 15 eine selbsthaltende Baugruppe, die Ableitbaugruppe 16 und/oder die Lagerbaugruppe 17 müssen/muss nicht zwingend selbsthaltend ausgebildet sein.
Die Lagereinheit 15, insbesondere die Lagerbaugruppe 17 weist einen ersten Lagerring 18, welcher als ein Innenring ausgebildet ist, und einen zweiten Lagerring 19 auf, welcher als ein Außenring ausgebildet ist. Zwischen dem ersten Lagerring 18 und dem zweiten Lagerring 19 sind eine Mehrzahl von Wälzkörpern 20, ausgebildet als Kugeln, abwälzend angeordnet, so dass die Lagereinheit 15, insbesondere die Lagerbaugruppe 17, als ein Wälzkörperlager ausgebildet ist. Der erste und der zweite Lagerring 18, 19 sind relativ zueinander rotierbar über die Wälzkörper 20 gelagert.
Die Lagereinheit 15, insbesondere die Ableitbaugruppe 16, weist eine Koppeleinrichtung 21 auf, wobei die Koppeleinrichtung 21 mit dem ersten Lagerring 18 mechanisch und über radiale und/oder axiale Kontaktflächen elektrisch verbunden ist. Die Lagereinheit 15, insbesondere die Ableitbaugruppe 16, weist zudem eine Gegenkontakteinrichtung 22 auf, wobei die Gegenkontakteinrichtung 22 mit dem zweiten Lagerring 19 mechanisch und über radiale und/oder axiale Kontaktflächen elektrisch verbunden ist.
Die Koppeleinrichtung 21 weist einen ersten Ringabschnitt 23 auf, wobei der erste Ringabschnitt 23 in axialer Richtung zu der Lagerbaugruppe 17 in einen ersten Hülsenbereich 24 übergeht, wobei sich der erste Hülsenbereich 24 koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse H erstreckt. Der Innendurchmesser von dem ersten Ringabschnitt 23 und/oder von dem ersten Hülsenbereich 24 ist gleich oder etwas größer, zu dem Innendurchmesser, den der erste Lagerring 18 ausbildet. Der erste Lagerring 18 weist am Innenumfang einen ersten Schulterbereich 25 auf, wobei der erste Hülsenbereich 24 in den ersten Schulterbereich 25 in axialer Richtung eingeschoben werden kann, um die Koppeleinrichtung 21 mit dem ersten Lagerring 18 mechanisch und/oder elektrisch zu verbinden.
Die Gegenkoppeleinrichtung 22 weist einen zweiten Ringabschnitt 26 auf, wobei der zweite Ringabschnitt 26 in axialer Richtung zu der Lagerbaugruppe 17 in einen zweiten Hülsenbereich 27 übergeht, wobei sich der zweite Hülsenbereich 27 koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse H erstreckt. Der Außendurchmesser von dem zweiten Ringabschnitt 26 und/oder von dem zweiten Hülsenbereich 27 ist gleich oder etwas kleiner, zu dem Außendurchmesser, den der zweite Lagerring 19 ausbildet. Der zweite Lagerring 19 weist am Außenumfang einen zweiten Schulterbereich 28 auf, wobei der zweite Hülsenbereich 27 auf den zweiten Schulterbereich 28 in axialer Richtung aufgeschoben werden kann, um die Gegenkoppeleinrichtung 22 mit dem zweiten Lagerring 19 mechanisch und/oder elektrisch zu verbinden.
Die Koppeleinrichtung 21 weist einen Koppelabschnitt 29 auf, wobei der Koppelabschnitt 29 als ein umlaufender Konusabschnitt ausgebildet ist, welcher mit dem ersten Ringabschnitt 23 mechanisch und elektrisch verbunden ist.
Die Gegenkoppeleinrichtung 22 weist einen Gegenkoppelabschnitt 31 auf, wobei der Gegenkoppelabschnitt 31 eine umlaufende V-Nut 32 bildet, wobei der Kontaktabschnitt 29 kontaktlos in der V-Nut 32 angeordnet ist. Die Gegenkoppeleinrichtung 22 weist einen Anlagering 40 auf, wobei die V-Nut 32 auf der einen axialen Seite durch den zweiten Ringabschnitt 26 und auf der anderen axialen Seite durch den Anlagering 40 gebildet ist. Der Koppelabschnitt 29 und der Gegenkoppelabschnitt 31 bilden gemeinsam eine Funkenstrecke 33. Der Raum, in dem die Kopplung zwischen dem Kontaktabschnitt 29 und dem Gegenkoppelabschnitt 31 über die Funkenstrecke 33 erfolgt, wird als Koppelraum 34 bezeichnet.
Es ist konstruktiv vorgesehen, dass im Betrieb oder auch im stationären Zustand die zwei Lagerringe 18, 19 elektrisch voneinander isoliert sind. Die Lagereinheit 15 ist so dimensioniert, dass die Überschlagsspannung in der Ableitbaugruppe 16 niedriger ist, als eine Überschlagsspannung in der Lagerbaugruppe 17. Über die Ableitbaugruppe 16, insbesondere die Koppeleinrichtung 21 und die Gegenkoppeleinrichtung 22 und im Speziellen über den Koppelabschnitt 29 und den Gegenkoppelabschnitt 31, nämlich über die Funkenstrecke 33, wird damit ein Strompfad parallel zu der Lagerbaugruppe 17 gebildet, so dass der Strom nicht über die Laufbahnen für die Wälzkörper 20 geleitet wird und diese beschädigen kann.
Die Lagereinheit 15, insbesondere die Ableitbaugruppe 16, weist eine Außendichtungseinrichtung 35 auf, wobei die Außendichtungseinrichtung 35 als eine Labyrinthdichtung ausgebildet ist, welche optional in dem zweiten Ringabschnitt 26 befestigt ist und in eine Dichtungsnut 36 in dem ersten Ringabschnitt 23 eingreift. Alternativ wird eine andere Dichtungsform verwendet, um die z.B. Flüssigkeiten abzuhalten.
Durch die Außendichtungseinrichtung 35 sind der erste und der zweite Ringabschnitt 23, 26 miteinander unverlierbar verbunden, so dass die Ableitbaugruppe 16 als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet ist. Die Aufgabe der Außendichtungseinrichtung 35 ist es, Verschmutzungen von dem Koppelabschnitt 29 und dem Gegenkoppelabschnitt 31 in dem Koppelraum 34 zurückzuhalten oder z.B. Flüssigkeiten abzuhalten.
Die Wälzkörper 20 sind in einem Wälzkörperraum 37 angeordnet, wobei der Wälzkörperraum 37 von dem Koppelraum 34 durch eine Innendichtungseinrichtung 38 getrennt ist. Die Innendichtungseinrichtung 38 ist ebenfalls als eine Labyrinthdichtung ausgebildet, wobei die Innendichtungseinrichtung 38 in dem zweiten Lagerring 19 befestigt ist und in eine Nut des ersten Lagerringes 18 eingreift. Alternativ wird eine andere Dichtungsform verwendet, um die z.B. Flüssigkeiten abzuhalten. Die Lagereinheit 15, insbesondere die Lagerbaugruppe 17, weist eine weitere Dichtung 39 auf, wobei die weitere Dichtung den Wälzkörperraum 37 auf der anderen axialen Seite gegenüber einer Umgebung abdichtet, Flüssigkeiten abhält und/oder Schmierfett im Lager zurück hält. Die weitere Dichtung 39 ist wieder als eine Labyrinthdichtung ausgebildet, wobei die weitere Dichtung 39 an dem zweiten Lagerring 19 befestigt ist und in eine weitere Nut des ersten Lagerringes 18 eingreift. Alternativ wird eine andere Dichtungsform verwendet, um die z.B. Flüssigkeiten abzuhalten.
Die 4 zeigt eine schematische Detailvergrößerung, in einem schematischen Längsschnitt der Funkenstrecke 33, der Ableitbaugruppe 16.
Es ist ein Teilbereich der Koppeleinrichtung 21 mit dem Koppelabschnitt 29 dargestellt. Der Koppelabschnitt 29 ist in dem gezeigten Längsschnitt als ein Konus ausgebildet, welcher in radialer Richtung nach außen spitz und/oder keilförmig verläuft. Der Koppelabschnitt 29 weist eine Koppelfläche 41 a und eine weitere Koppelfläche 41 b auf, welche den Koppelabschnitt 29 in axialer Richtung begrenzen. Die Koppelflächen 41a, b sind umlaufend gleich ausgebildet, so dass diese dreidimensional betrachtet, Konusflächen bilden. Die Koppelflächen 41a, b, nehmen in Bezug auf eine Radialebene zu einer Hauptachse H, jeweils einen Konuswinkel ein, wobei der Konuswinkel bei beiden Koppelfläche 41a, b gleich ausgebildet ist.
Ferner ist ein Teilbereich der Gegenkoppeleinrichtung 22 mit dem Gegenkoppelabschnitt 31, wobei der Gegenkoppelabschnitt 31 die V-Nut 32 bildet, gezeigt. Der Gegenkoppelabschnitt 31, wird zum einen durch den zweiten Ringabschnitt 26 und zum anderen durch den Anlagering 40 gebildet. Der Gegenkoppelabschnitt 31 weist eine Gegenkoppelfläche 42a und eine weitere Gegenkoppelfläche 42b auf, welche die V-Nut 32 in axialer Richtung begrenzen. Die Gegenkoppelflächen 42a, b sind umlaufend gleich ausgebildet, so dass diese dreidimensional betrachtet, weitere Konusflächen bilden. Die Gegenkoppelflächen 42a, b, nehmen in Bezug auf eine Radialebene zu einer Hauptachse H, jeweils einen weiteren Konuswinkel ein, wobei der weitere Konuswinkel bei beiden Gegenkoppelfläche 42a, b gleich ausgebildet ist und/oder gleich zu dem Konuswinkel der beiden Koppelfläche 41a, b ausgebildet ist.
Der Koppelabschnitt 29 ist kontaktlos in dem Gegenkoppelabschnitt 31 angeordnet, so dass ein im Längsschnitt konusförmiger Ringspalt zwischen dem Koppelabschnitt 29 und dem Gegenkoppelabschnitt 31 gebildet ist. Über den Ringspalt, ausgebildet als Funkenstrecke 33, kann ein Funke überspringen, wobei die Funkenstrecke 33 als Luftfunkenstrecke, Luftgleitfunkenstrecke und/oder Gleitfunkenstrecke ausgebildet sein kann.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsanordnung
2: Elektromotorabschnitt
3: Elektromotor
4: Welle
5: Stator
6: Rotor
7: Getriebeabschnitt
8: Getriebeeinrichtung
9: Ausgangswelle
10: Trennabschnitt
11: Dichtungseinrichtung
12: erste Lagereinrichtung
13: zweite Lagereinrichtung
14: Lagereinrichtung
15: Lagereinheit
16: Ableitbaugruppe
17: Lagerbaugruppe
18: erster Lagerring
19: zweite Lagerring
20: Wälzkörper
21: Koppeleinrichtung
22: Gegenkoppeleinrichtung
23: erster Ringabschnitt
24: erster Hülsenbereich
25: erster Schulterbereich
26: zweiten Ringabschnitt
27: zweiter Hülsenbereich
28: zweiter Schulterbereich
29: Koppelabschnitt
30: leer
31: Gegenkoppelabschnitt
32: V-Nut
33: Funkenstrecke
34: Koppelraum
35: Außendichtungseinrichtung
36: Dichtungsnut
37: Wälzkörperraum
38: Innendichtungseinrichtung
39: weitere Dichtung
40: Anlagering
41a,b: Koppelfläche
42a,b: Gegenkoppelfläche
43: EMV Abschirmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19824022 A1 [0006]

Claims

Lagereinheit (15), wobei die Lagereinheit (15) eine Hauptachse (H) definiert, mit einem ersten Lagerring (18) und mit einem zweiten Lagerring (19), wobei der erste Lagerring (18) und der zweite Lagerring (19) zueinander rotierbar gelagert sind, mit einer Koppeleinrichtung (21), wobei die Koppeleinrichtung (21) mit dem ersten Lagerring (18) elektrisch verbunden ist und wobei die Koppeleinrichtung (21) einen Koppelabschnitt (29) aufweist, mit einer Gegenkoppeleinrichtung (22) wobei die Gegenkoppeleinrichtung (22) mit dem zweiten Lagerring (19) elektrisch verbunden ist und wobei die Gegenkoppeleinrichtung (22) einen Gegenkoppelabschnitt (31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass über den Koppelabschnitt (29) und den Gegenkoppelabschnitt (31) eine kontaktlose Funkenstrecke (33) zur elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Lagerring (18) und dem zweiten Lagerring (19) gebildet ist.
Lagereinheit (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelabschnitt (29) mindestens eine Koppelfläche (41a,b) aufweist, wobei die Koppelfläche (41a,b) als eine erste Konusfläche ausgebildet ist, und dass der Gegenkoppelabschnitt (31) eine Gegenkoppelfläche (42a,b) aufweist, wobei die Gegenkoppelfläche (42a,b) als eine zweite Konusfläche ausgebildet ist, wobei die Gegenkoppelfläche (42a,b) der Koppelfläche (41a,b) zugewandt ist, um die Funkenstrecke (33) zu bilden oder zumindest mitzubilden.
Lagereinheit (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelabschnitt (29) im Längsschnitt als ein Konus ausgebildet ist, und/oder dass der Gegenkoppelabschnitt (31) im Längsschnitt eine V-Nut (32), zur Aufnahme des Koppelabschnitts (29) aufweist.
Lagereinheit (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkoppeleinrichtung (22) einen Anlagering (40) aufweist, wobei der Anlagering (40) eine oder die Gegenkoppelfläche (42a,b) trägt oder bildet.
Lagereinheit (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (21) einen ersten Ringabschnitt (23) aufweist, wobei der erste Ringabschnitt (23) mit dem ersten Lagerring (18) mechanisch und elektrisch verbunden ist, wobei der erste Ringabschnitt (23) einen ersten Hülsenbereich (24), zur Verbindung mit dem ersten Lagerring (18) aufweist.
Lagereinheit (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkoppeleinrichtung (22) einen zweiten Ringabschnitt (26) aufweist, wobei der zweite Ringabschnitt (26) mit dem zweiten Lagerring (19) mechanisch und elektrisch verbunden ist und wobei der zweite Ringabschnitt (26) einen zweiten Hülsenbereich (27), zur Verbindung mit dem zweiten Lagerring (19) aufweist.
Lagereinheit (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelabschnitt (29) und der Gegenkoppelabschnitt (31) in einem Koppelraum (34) die Funkenstrecke (33) bilden, wobei die Lagereinheit (15) eine Außendichtungseinrichtung (35) aufweist, um den Koppelraum (34) gegenüber einer Umgebung abzuschließen.
Lagereinheit (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppeleinrichtung (21) und die Gegenkoppeleinrichtung (22) eine gemeinsame Ableitbaugruppe (16) bilden, welche als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet ist.
Ableitbaugruppe (16) mit einer Koppeleinrichtung (21), wobei die Koppeleinrichtung (21) mit einem ersten Ableitpartner (P1) elektrisch verbindbar ist und wobei die Koppeleinrichtung (21) mindestens einen Koppelabschnitt (29) aufweist, mit einer Gegenkoppeleinrichtung (22) wobei die Gegenkoppeleinrichtung (22) mit dem zweiten Ableitpartner (P2) elektrisch verbindbar ist und wobei die Gegenkoppeleinrichtung (22) einen Gegenkoppelabschnitt (31) aufweist, wobei der mindestens eine Koppelabschnitt (29) mit dem Gegenkoppelabschnitt (31) eine kontaktlose Funkenstrecke (33) zur elektrischen Verbindung von dem ersten Ableitpartner (P1) und dem zweiten Ableitpartner (P2) bildet.
Elektrische Antriebsanordnung (1) mit einem Elektromotorabschnitt (2), wobei der Elektromotorabschnitt (2) einen Elektromotor (3) mit einem Rotor (6) und einer Welle (4) aufweist, wobei die Welle (4) mit dem Rotor (6) elektrisch und getriebetechnisch verbunden ist, mit einem Getriebeabschnitt (7), wobei in dem Getriebeabschnitt (7) eine Getriebeeinrichtung (8) angeordnet ist, wobei die Welle (4) mit der Getriebeeinrichtung (8) getriebetechnisch verbunden ist und mit der Lagereinheit (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 zur Lagerung der Welle (4) und/oder mit der Ableitbaugruppe (16) mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zur Spannungsableitung aus der Welle (4).