DE102019207241A1 - Device for the electrically conductive connection between a shaft and a housing - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (X) zur elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einer Welle (W) und einem Gehäuse (GG), in dem die Welle (W) drehbar gelagert ist, umfassend ein elektrisch leitfähiges Halteelement (X1, X1b) und ein am Halteelement (X1, X1b) befestigtes, elektrisch leitfähiges Kontaktelement (X2), wobei das Kontaktelement (X2) dazu eingerichtet ist eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Welle (W) und dem Halteelement (X1, X1b) herzustellen, wobei das Halteelement (X1, X1b) dazu eingerichtet ist eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktelement (X2) und dem Gehäuse (GG) herzustellen, wobei das Halteelement (X1, X1b) mittels eines Sprengrings (SP) am Gehäuse (GG) befestigt ist, sowie Antriebstrangeinheit (G) für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung (X).Device (X) for the electrically conductive connection between a shaft (W) and a housing (GG) in which the shaft (W) is rotatably mounted, comprising an electrically conductive holding element (X1, X1b) and one on the holding element (X1, X1b) ) attached, electrically conductive contact element (X2), wherein the contact element (X2) is set up to establish an electrically conductive connection between the shaft (W) and the holding element (X1, X1b), wherein the holding element (X1, X1b) is set up to establish an electrically conductive connection between the contact element (X2) and the housing (GG), the retaining element (X1, X1b) being attached to the housing (GG) by means of a snap ring (SP), as well as a drive train unit (G) for a motor vehicle with a such device (X).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einer Welle und einem Gehäuse. Die Erfindung betrifft ferner eine Antriebsstrangeinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for the electrically conductive connection between a shaft and a housing. The invention also relates to a drive train unit for a motor vehicle with such a device.
Die Patentanmeldung
Die Patentanmeldung
Die Befestigung des Wellenerdungsrings mittels Presssitz wird als nachteilig angesehen, da dies eine Demontage desselben erschwert. Zudem besteht das Risiko, bei der Montage und Demontage das Gehäuse zu beschädigen.The fastening of the shaft earthing ring by means of a press fit is viewed as disadvantageous, since this makes it difficult to dismantle it. There is also the risk of damaging the housing during assembly and disassembly.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Befestigung für eine solche Vorrichtung bereitzustellen.It is therefore the object of the invention to provide an improved fastening for such a device.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.The object is achieved by the features of patent claim 1. Advantageous embodiments result from the dependent patent claims, the description and the figures.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zur elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einer Welle und einem Gehäuse vorgeschlagen. Die Welle ist in dem Gehäuse drehbar gelagert, beispielsweise mittels eines oder mehreren Wälz- und/oder Gleitlagern. Durch die Lagerung ist regelmäßig keine zuverlässige elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Welle und Gehäuse gegeben, da ein Schmiermittel der Lager häufig elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist.To achieve the object, a device for an electrically conductive connection between a shaft and a housing is proposed. The shaft is rotatably mounted in the housing, for example by means of one or more roller and / or slide bearings. As a result of the storage, there is usually no reliable electrically conductive connection between the shaft and the housing, since a lubricant in the bearings often has electrically insulating properties.
Die Vorrichtung umfasst ein elektrisch leitfähiges Halteelement und ein daran befestigtes elektrisch leitfähiges Kontaktelement. Das Kontaktelement ist dazu eingerichtet ist eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Welle und dem Halteelement herzustellen. Dies kann auf verschiedene Weisen erfolgen, beispielsweise mittels Bürsten oder mittels einer Schleiffläche. Für die entsprechend erforderliche elektrisch leitfähige Reibpaarung kann beispielsweise Kohlenstoff oder ein elektrisch leitfähiges PTFE-Element einerseits und Stahl andererseits verwendet werden. Das Halteelement ist dazu eingerichtet eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gehäuse herzustellen. Auf der Welle kann ein elektrisch leitfähiger Schleifring aufgebracht sein, auf dessen Umfang das Kontaktelement schleift. Alternativ dazu kann mittels Kaltgasspritzen eine elektrisch leitfähige Schicht auf die Welle aufgebracht werden, sodass ein separater Schleifring entfallen kann.The device comprises an electrically conductive holding element and an electrically conductive contact element attached thereto. The contact element is set up to produce an electrically conductive connection between the shaft and the holding element. This can be done in various ways, for example by means of brushes or by means of a grinding surface. For the electrically conductive friction pairing required, for example, carbon or an electrically conductive PTFE element on the one hand and steel on the other hand can be used. The holding element is set up to produce an electrically conductive connection between the contact element and the housing. An electrically conductive slip ring can be applied to the shaft, on the circumference of which the contact element slides. Alternatively, an electrically conductive layer can be applied to the shaft by means of cold gas spraying, so that a separate slip ring can be omitted.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, das Halteelement mittels eines Sprengrings am Gehäuse zu befestigen. Eine solche Konstruktion ermöglicht eine zerstörungsfreie Demontage, und eine einfache Montage.According to the invention it is now provided that the holding element is fastened to the housing by means of a snap ring. Such a construction enables non-destructive disassembly and easy assembly.
Vorzugsweise ist der Sprengring als ein konischer Sprengring ausgeführt. Die Wirkflächen eines solchen „konischen“ Sprengrings sind nicht parallel zueinander, sondern schließen einen Winkel zueinander ein, sodass die beiden Wirkflächen sich schneiden. Die dazu komplementären Wirkflächen am Gehäuse schließen den gleichen, oder zumindest einen ähnlichen Winkel ein. Durch Verwendung eines solchen Sprengrings wird das Halteelement gegen eine entsprechende Kontaktfläche des Gehäuses gedrückt, sodass ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen Gehäuse und Halteelement sicher gewährleistet werden kann (sofern die beteiligten Werkstoffe dazu geeignet sind). Zusätzlich ist eine solche Konstruktion besonders platzsparend realisierbar.The snap ring is preferably designed as a conical snap ring. The active surfaces of such a “conical” snap ring are not parallel to one another, but rather form an angle to one another so that the two active surfaces intersect. The complementary active surfaces on the housing enclose the same or at least a similar angle. By using such a snap ring, the holding element is pressed against a corresponding contact surface of the housing, so that an electrically conductive contact between the housing and the holding element can be reliably ensured (provided the materials involved are suitable). In addition, such a construction can be implemented in a particularly space-saving manner.
Vorzugsweise wird die Kontaktfläche durch eine ringförmige Fläche gebildet, deren Zentrum koaxial zur Drehachse der Welle angeordnet ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Kontaktfläche in radialer Richtung, mit Bezug zur Drehachse der Welle.The contact surface is preferably formed by an annular surface, the center of which is arranged coaxially to the axis of rotation of the shaft. The contact surface preferably extends in the radial direction with respect to the axis of rotation of the shaft.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist das Halteelement über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement mit dem Gehäuse verbunden. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein bloßer Flächenkontakt zwischen Gehäuse und Halteelement keine hohe elektrische Leitfähigkeit gewährleistet, beispielsweise bei einem Gehäuse aus Aluminium. Denn durch die Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche des Gehäuses kann der Übergangswiderstand zu hoch sein, um eine sichere und zuverlässige elektrisch leitfähige Verbindung zu gewährleisten. Ein gehäuseseitiges Ende des Verbindungselements weist eine Formgebung auf, mittels der ein sicherer elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen Verbindungselement und Gehäuse herstellbar ist, insbesondere zur Verletzung und Durchdringung der Aluminiumoxidschicht. Beispielsweise können dazu Dornen vorgesehen sein, oder eine Geometrie wie an einer Fächerscheibe.According to one possible embodiment, the holding element is connected to the housing via an electrically conductive connecting element. Such a configuration is particularly advantageous when a mere surface contact between the housing and the holding element does not ensure high electrical conductivity, for example in the case of a housing made of aluminum. Because of the aluminum oxide layer on the surface of the housing, the contact resistance can be too high to ensure a safe and reliable electrically conductive connection. A housing-side end of the connecting element has a shape by means of which a secure electrically conductive contact between the connecting element and the housing can be produced, in particular to damage and penetrate the aluminum oxide layer. For example, thorns can be provided for this purpose, or a geometry such as on a serrated lock washer.
Das Verbindungselement kann beispielsweise ein flexibles Band aufweisen. Eine solche Ausgestaltung erleichtert die Montage der Vorrichtung, da aufgrund der Flexibilität des Bands das Halteelement nicht exakt zum Gehäuse ausgerichtet sein muss. Zudem ist der Bauraumbedarf für ein solches Band sehr gering.The connecting element can, for example, have a flexible band. Such a configuration facilitates the assembly of the device, since, due to the flexibility of the band, the holding element does not have to be precisely aligned with the housing. In addition, the space required for such a belt is very small.
Vorzugsweise ist am gehäuseseitigen Ende des Verbindungselements ein Blechstreifen vorgesehen. Über den Blechstreifen kann das Verbindungselement auf einfache Weise mittels einer Schraube am Gehäuse befestigt werden. Die Form zur Verletzung und Durchdringung der Aluminiumoxidschicht kann an dem Blechstreifen ausgebildet sein.A sheet metal strip is preferably provided at the end of the connecting element on the housing side. The connecting element can be attached to the housing in a simple manner by means of a screw via the sheet metal strip. The shape for damaging and penetrating the aluminum oxide layer can be formed on the sheet metal strip.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist am Halteelement eine Lasche ausgebildet, an der das Verbindungselement befestigt ist. Die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Lasche und Verbindungselement kann beispielsweise durch Nieten, Löten oder Crimpen hergestellt sein.According to a preferred embodiment, a tab is formed on the holding element to which the connecting element is attached. The electrically conductive connection between tab and connecting element can be established, for example, by riveting, soldering or crimping.
Vorzugsweise ist am Halteelement eine Freistellung für die Lasche vorgesehen. Durch die Freistellung wird die Positionierung der Vorrichtung gegenüber dem Gehäuse erleichtert. Im Bereich der Freistellung weist das Halteelement zudem einen axial ausgerichteten Vorsprung auf, welcher die Positionierung zusätzlich erleichtert. Der axial ausgerichtete Vorsprung kann beispielsweise durch ein lokales Umbiegen des Halteelements erreicht werden.A clearance for the tab is preferably provided on the holding element. The positioning of the device relative to the housing is facilitated by the release. In the area of the clearance, the holding element also has an axially oriented projection which additionally facilitates positioning. The axially aligned projection can be achieved, for example, by locally bending the holding element.
Vorzugsweise ist der axial ausgerichtete Vorsprung derart angeordnet und ausgerichtet, dass ein unmittelbarer Kontakt zwischen Sprengring und Verbindungselement verhindert wird. Dadurch kann verhindert werden, dass das Verbindungselement durch Verdrehung des Sprengrings beschädigt wird.The axially oriented projection is preferably arranged and oriented in such a way that direct contact between the snap ring and the connecting element is prevented. This can prevent the connecting element from being damaged by twisting the snap ring.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist am Halteelement zumindest ein Schutzelement befestigt. Das zumindest eine Schutzelement ist dazu eingerichtet die elektrisch leitfähige Kontaktstelle zwischen Kontaktelement und Welle gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen. Das zumindest eine Schutzelement kann beispielsweise aus einem Elastomerelement gebildet sein, oder durch ein Vlies. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung können insgesamt zwei Schutzelemente vorgesehen sein, wobei sich die elektrisch leitfähige Kontaktstelle zwischen Kontaktelement und Welle zwischen den beiden Schutzelementen befindet.According to a preferred embodiment, at least one protective element is attached to the holding element. The at least one protective element is designed to protect the electrically conductive contact point between the contact element and the shaft against external influences. The at least one protective element can be formed from an elastomer element, for example, or by a fleece. According to one possible embodiment, a total of two protective elements can be provided, the electrically conductive contact point between the contact element and the shaft being between the two protective elements.
Die oben beschriebene Vorrichtung kann Bestandteil einer Antriebstrangeinheit für ein Kraftfahrzeug sein, sodass die Vorrichtung eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen einer Welle der Antriebstrangeinheit und einem Gehäuse der Antriebstrangeinheit bereitstellt. Die Antriebstrangeinheit kann beispielsweise ein elektrischer Achsantrieb sein, oder ein automatisiertes Getriebe oder ein Automatikgetriebe.The device described above can be part of a drive train unit for a motor vehicle, so that the device provides an electrically conductive connection between a shaft of the drive train unit and a housing of the drive train unit. The drive train unit can be, for example, an electric axle drive, or an automated transmission or an automatic transmission.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung, welche die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Welle und Gehäuse bereitstellt, unmittelbar benachbart zu einem Radialwellendichtring angeordnet. Für eine solche Ausgestaltung ist die Befestigung der Vorrichtung mittels dem Sprengring besonders geeignet, da somit bei der Montage der Vorrichtung eine Belastung des Radialwellendichtrings auf einfache Weise vermieden werden kann.The device which provides the electrically conductive connection between the shaft and the housing is preferably arranged directly adjacent to a radial shaft sealing ring. The fastening of the device by means of the snap ring is particularly suitable for such a configuration, since loading of the radial shaft sealing ring can thus be avoided in a simple manner when the device is installed.
Vorzugsweise wird die Welle durch eine Eingangswelle oder durch eine Abtriebswelle der Antriebstrangeinheit gebildet. Die Antriebstrangeinheit kann eine elektrische Maschine aufweisen, welche dazu eingerichtet ist die Welle anzutreiben. Die Antriebsstrangeinheit kann einen Radsatz und mehrere Schaltelemente aufweisen, welche zur Bildung von mehreren Übersetzungsstufen zwischen Eingangswelle und Abtriebswelle dienen.The shaft is preferably formed by an input shaft or by an output shaft of the drive train unit. The drive train unit can have an electrical machine which is set up to drive the shaft. The drive train unit can have a gear set and several shifting elements which are used to form several gear ratios between the input shaft and the output shaft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend detailliert beschrieben. Es zeigen:
-
1 und2 je einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug; -
3 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung; sowie -
5 bis7 verschiedene Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
1 and2 one drive train each for a motor vehicle; -
3 a first embodiment of the device according to the invention; -
4th a second embodiment of the device according to the invention; as -
5 to7th different views of a third embodiment of the device according to the invention.
Das Getriebe
Die Antriebsstrangeinheit
Die in
Durch den Schleifkontakt zwischen dem Schleifring
Das Halteelement
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- VMVM
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- GG
- Antriebstrangeinheit, GetriebeDrive train unit, transmission
- EMEM
- Elektrische MaschineElectric machine
- RSRS
- RadsatzWheelset
- GGGG
- Gehäusecasing
- WW.
- Wellewave
- WSWS
- Schleifring der WelleShaft slip ring
- GW1GW1
- EingangswelleInput shaft
- GW2GW2
- AbtriebswelleOutput shaft
- AGAG
- DifferentialgetriebeDifferential gear
- DWDW
- Antriebsraddrive wheel
- XX
- Vorrichtungcontraption
- X1X1
- HalteelementRetaining element
- X1bX1b
- Zusätzliches HalteelementAdditional holding element
- X2X2
- KontaktelementContact element
- SPSP
- SprengringSnap ring
- X3aX3a
- SchutzelementProtective element
- X3bX3b
- SchutzelementProtective element
- DD.
- RadialwellendichtringRadial shaft seal
- YY
- VerbindungselementConnecting element
- Y1Y1
- BlechstreifenSheet metal strips
- Y2Y2
- Schraubescrew
- XYXY
- LascheTab
- XY2XY2
- axialer VorsprungGG2 weiteres Gehäuseaxial projectionGG2 further housing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- DE 102016010926 A1 [0003]DE 102016010926 A1 [0003]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |