DE102020106612A1 - Device for transmitting torque - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Übertragung von Drehmomenten mit wenigstens einer Stromdurchgangsvorrichtung (5) und mit einer Überlastsicherung.The invention relates to a device (1) for transmitting torques with at least one current passage device (5) and with an overload protection device.
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Drehmomenten mit zumindest einem Gehäuse, einer Welle, einer Überlastsicherung und mit wenigstens einer Stromdurchgangsvorrichtung, wobei die Welle mit wenigstens einem Lager um eine Rotationsachse der Welle rotierbar in einem Gehäuse gelagert ist, wobei ein Gehäuse und die Welle mittels der Stromdurchgangsvorrichtung für elektrische Ströme stromleitfähig miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a device for transmitting torques with at least one housing, a shaft, an overload protection device and with at least one current passage device, the shaft being rotatably mounted in a housing with at least one bearing about an axis of rotation of the shaft, a housing and the shaft are electrically conductively coupled to one another by means of the current passage device for electrical currents.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Eine derartige Vorrichtung ist in der
Die Rotorwellen von elektrischen Maschinen sind in der Regel mit Wälzlagern, vorzugsweise mit Kugellagern, in dem Gehäuse der elektrischen Maschine gelagert. Die elektrischen Maschinen werden im Betrieb durch induzierte Wellenspannungen elektrisch aufgeladen. Außerdem können in ihnen zirkulierende Hochfrequenzströme entstehen. Ohne Wellenerdung dienen die Wälzlager oft ungewollt als Kurzschlussleiter für derartige unerwünschte Potenziale und Nebenströme. Die Ströme fließen über eine Laufbahn über die Kugeln auf die andere Laufbahn. Dabei können die Laufbahnen der Wälzlager im Kontakt mit den Kugeln bei plötzlichen Entladungen durch Mikrobrandstellen beschädigt werden. Die Druckschrift
Eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem direkt mit dem Elektromotor gekoppelten Getriebe ist in
In elektromotorischen Antriebsvorrichtungen werden in der Regel keine Anfahrkupplungen eingesetzt. Die getrieblichen Komponenten sind in der Regel bis hin zu den Rädern mit dem Elektromotor direkt mechanisch verbunden. Bei schlagartigen Drehmomentspitzen können in derartigen Vorrichtungen die Komponenten der Antriebsvorrichtungen beschädigt werden. Derartige Schläge entstehen zum Beispiel beim Einrasten einer Parksperrenklinke in ein Parksperrenrad.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine vielseitig einsetzbare und möglichst einfach funktionierende Vorrichtung zu schaffen.The object of the invention is to create a device that can be used in a variety of ways and that functions as simply as possible.
Die Erfindung ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Der Vorteil der nachfolgend beschriebenen Erfindung besteht zum einen darin, dass in sehr kompakter Bauweise eine Vorrichtung zur Übertragung von Drehmomenten geschaffen worden ist, welche zugleich eine Überlastsicherung gegen Überlastung bei Drehmomentspitzen aufweist. Sie beansprucht wenig Bauraum und ist relativ kostengünstig herzustellen. Zum anderen sind in diese Vorrichtung mehrere verschiedene Funktionen integriert , d. h., dass die Vorrichtung multifunktional ausgebildet ist. So bilden zum Beispiel die Welle eines Getriebes und zugleich das in die Welle integrierte Dämpfungselement sowie eine an das Dämpfungselement montierte Stromdurchgangsvorrichtung gemeinsam die erfindungsgemäße Vorrichtung. Das Dämpfungselement ist ein Insertelement, das zumindest teilweise in die Hohlwelle integriert, sodass es keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht. Die Vorrichtung kann, wahlweise inklusive Wälzlagern, als Vormontageeinheit bereitgestellt werden, sodass dem Hersteller der Antriebsvorrichtung Einsparungen an Lagerplätzen, geringere Transportkapazitäten und die Verkürzung von Montagezeiten geboten werden können.The invention is achieved according to the subject matter of
The advantage of the invention described below is, on the one hand, that a device for transmitting torques has been created in a very compact design, which at the same time has an overload protection against overloading in the event of torque peaks. It takes up little space and is relatively inexpensive to manufacture. On the other hand, several different functions are integrated into this device, ie the device is designed to be multifunctional. For example, the shaft of a transmission and at the same time the damping element integrated in the shaft and a current passage device mounted on the damping element together form the device according to the invention. The damping element is an insert element that is at least partially integrated into the hollow shaft so that there is no additional Requires space. The device, optionally including roller bearings, can be provided as a pre-assembly unit, so that the manufacturer of the drive device can be offered savings in storage space, lower transport capacities and a reduction in assembly times.
Die Vorrichtung ist also zumindest mit einem Gehäuse, mit einer ersten Welle, mit der Überlastvorrichtung und mit wenigstens einer Stromdurchgangsvorrichtung versehen. Die erste Welle ist eine Hohlwelle und ist mit wenigstens einem Lager, vorzugsweise jedoch mit zwei Lagern um ihre Rotationsachse rotierbar in einem Gehäuse gelagert. Ein Gehäuse und die erste Welle sind mittels der Stromdurchgangsvorrichtung für elektrische Ströme stromleitfähig miteinander gekoppelt. Ein zumindest teilweise in die Hohlwelle integriertes Insertelement und die Hohlwelle sind in Umfangsrichtung um die Rotationsachse an wenigstens einer Stelle rotationsfest und Drehmomente übertragend miteinander verbunden. Das Insertelement und ein zur Hohlwelle separates Bauteil sind an einer weiteren Stelle rotationsfest miteinander gekoppelt. Das Insertelement und ein Gehäuse der Vorrichtung sind außerdem mittels der Stromdurchgangsvorrichtung für elektrische Ströme stromleitfähig miteinander verbunden.The device is thus provided with at least one housing, with a first shaft, with the overload device and with at least one current passage device. The first shaft is a hollow shaft and is mounted in a housing with at least one bearing, but preferably with two bearings, so that it can rotate about its axis of rotation. A housing and the first shaft are electrically conductively coupled to one another by means of the current passage device for electric currents. An insert element, which is at least partially integrated into the hollow shaft, and the hollow shaft are connected to one another in the circumferential direction around the axis of rotation at at least one point in a rotationally fixed manner and to transmit torques. The insert element and a component separate from the hollow shaft are coupled to one another in a rotationally fixed manner at a further point. The insert element and a housing of the device are also connected to one another in a conductive manner by means of the current passage device for electrical currents.
Das Gehäuse kann auch ein Abschnitt eines Gehäuses oder als eine Gehäusehälfte ausgebildet sein. So ist das Gehäuse beispielsweise das Gehäuse oder ein Gehäuseabschnitt eines Getriebes, das aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.The housing can also be designed as a section of a housing or as a housing half. For example, the housing is the housing or a housing section of a gearbox made of steel or an aluminum alloy.
Die Lager sind Gleit- oder Wälzlager, vorzugsweise Kugellager.The bearings are plain or roller bearings, preferably ball bearings.
Strom leitfähig miteinander gekoppelt heißt auch, dass die Übergänge von form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindungen leitfähig sind und zum Beispiel durch direkten metallischen Kontakt miteinander leitfähig im Kontakt stehen.Electrically coupled current also means that the transitions of form-fitting and / or force-fitting and / or material-locking connections are conductive and, for example, are in conductive contact with one another through direct metallic contact.
Die Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Übertragung von Drehmomenten in dem Sinne, dass auf die Welle bzw. Hohlwelle aufgebrachte um die Rotationsachse wirkende Drehmomente zum Beispiel durch ein Zahnrad auf die Welle aufgebracht und von der Welle an eine weitere Welle, alternativ oder zugleich an ein weiteres Zahnrad und/oder eine Kupplung und/oder ein weiteres antreibendes oder angetriebenes Element/System übertragen werden können. Ebenso können die auf die Welle bzw. Hohlwelle aufgebrachten Drehmomente alternativ zum Beispiel durch eine andere Welle, und/oder eine Kupplung und/oder ein weiteres antreiben des oder angetriebenes Element/System aufgebracht werden.The device is a device for transmitting torques in the sense that torques applied to the shaft or hollow shaft acting around the axis of rotation are applied to the shaft, for example by a gear, and from the shaft to another shaft, alternatively or simultaneously to another Gear and / or a clutch and / or another driving or driven element / system can be transmitted. Likewise, the torques applied to the shaft or hollow shaft can alternatively be applied, for example, by another shaft and / or a coupling and / or another driving or driven element / system.
Das Insertelement und die Hohlwelle sind so verbunden, dass über ihre Verbindung nahezu oder vollständig verlustlos Drehmomente bzw. Leistungen übertragen werden können. Verbindungen sind form-, kraft- oder stoffschlüssig. Die Verbindung ist beispielsweise eine Steckverbindung über Kerbverzahnungen oder eine stoffschlüssige, z.B. durch Schweißen erzeugte, Verbindung. Denkbar sind auch Pressverbindungen und Kombinationen verschiedener Verbindungsarten.The insert element and the hollow shaft are connected in such a way that torque or power can be transmitted via their connection with almost or completely lossless. Connections are form-fit, force-fit or material fit. The connection is, for example, a plug connection via serrations or a material connection, e.g. produced by welding. Press connections and combinations of different types of connection are also conceivable.
Unter rotationsfest miteinander gekoppelt ist eine dauerhafte oder trennbare form-, reib- oder stoffschlüssige Verbindung zu verstehen. Über die Verbindung können Drehmomente, Stützmomente und vorzugsweise Torsionsmomente zwischen dem Insertelement und dem zur Hohlwelle separaten Bauteil abgestützt oder übertragen werden. Eine derartige Verbindung ist beispielsweise eine Steckverbindung über Kerbverzahnungen und/oder eine stoffschlüssige Verbindung durch Schweißen.Coupled with one another in a rotationally fixed manner is to be understood as meaning a permanent or separable form-fitting, frictional or material-locking connection. Torques, supporting moments and preferably torsional moments between the insert element and the component that is separate from the hollow shaft can be supported or transmitted via the connection. Such a connection is, for example, a plug connection via serrations and / or a material connection by welding.
Mit einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Insertelement ein federelastisch ausgebildetes Bauteil aufweist. Mit anderen Worten: Das Insertelement ist ein Dämpfungsglied mit einem federelastischen Bauteil, welches zwischen der Hohlwelle und einem weiteren Bauteil dämpfend angeordnet ist und durch welches Überlastungen wie mechanische Schläge um die Rotationsachse kompensiert bzw. gedämpft werden können. Derartige Überlastungen können bei Drehmomentspitzen oder plötzlichem Schaltwechsel entstehen. Mechanische Schläge können entstehen, wenn die Parksperren bei noch leicht rollendem Fahrzeug eingelegt werden. So können zum Beispiel Schläge von einem auf der Hohlwelle oder auf einer getrieblich mit der Hohlwelle verbundenen weiteren Welle sitzenden Klinkenrad einer Parksperre ausgehen. Die Klinke der Parksperre rastet dabei schlagartig in eine der Zahnlücken des Parksperren-Klinkenrades ein. Durch das abrupte Stoppen des Fahrzeugs entstehen kurzzeitig nicht unerheblich hohe und rückwirkende Drehmomentspitzen, welche die Bauteile der Antriebsvorrichtung belasten. Über das Dämpfungselement können vorteilhaft derartige Schläge abgefangen und deren Energie elastisch aufgenommen und somit weiteren Bauteile der Vorrichtung gegen Beschädigungen geschützt werden.With one embodiment of the invention it is provided that the insert element has a resiliently designed component. In other words: the insert element is a damping element with a resilient component which is arranged in a damping manner between the hollow shaft and another component and by means of which overloads such as mechanical impacts around the axis of rotation can be compensated or damped. Such overloads can arise in the event of torque peaks or sudden switching changes. Mechanical shocks can occur if the parking locks are engaged while the vehicle is still rolling easily. For example, impacts can emanate from a ratchet wheel of a parking lock seated on the hollow shaft or on a further shaft that is connected to the hollow shaft in a geared manner. The pawl of the parking lock suddenly engages in one of the tooth gaps of the parking lock ratchet wheel. The abrupt stopping of the vehicle results in not inconsiderably high and retroactive torque peaks for a short time, which stress the components of the drive device. Such impacts can advantageously be intercepted via the damping element and their energy can be absorbed elastically and thus further components of the device can be protected against damage.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass das Insertelement wenigstens einen elastisch-reversibel verformbaren Torsionsstab aufweist. Ein Torsionsstab wird auch als Drehstabfeder oder einfach als Drehstab bezeichnet und ist eine stabförmige Feder, die gewöhnlich im Querschnitt rund ist. Alternativ sind auch beliebige andere Querschnittsformen des Stabes möglich. Verdreht man beide Enden des Torsionsstabs gegeneinander, so ergibt sich ein Torsionsmoment MT, welches sich proportional zum Verdrehwinkel verhält. Beim Verdrehen des Torsionsstabes um seine Längsachse entstehen in dessen Querschnitten Torsionspannungen, die auch als Scherspannungen bezeichnet werden und die mit dem von außen auf den Stab aufgebrachten Torsionsmoment im Gleichgewicht stehen, d.h., es werden bei zulässigen Belastungen der Stabfeder die zulässigen Elastizitätsgrenzen des Werkstoffs der Stabfeder nicht überschritten, so dass sich der Torsionsstab nach dem Wegfall des Torsionsmomentes wieder in einen spannungslosen Ausgangszustand zurückbegibt. Formal lässt sich dieser Zusammenhang mit nachfolgender Gleichung berechnen:
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil eine zweite Welle ist. Das Bauteil, mit dem das Insertelement gekoppelt ist, ist beispielsweise eine weitere Getriebewelle oder alternativ, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, eine Rotorwelle eines Elektromotors. Auf diese Weise können in einer Anordnung einer elektromotorischen Antriebsvorrichtung alle Bauteile inklusive des Elektromotors bzw. dessen Lagerungen vor Beschädigungen durch plötzlich auftretende Schläge verhindert werden.Another embodiment of the invention provides that the component is a second shaft. The component to which the insert element is coupled is, for example, a further gear shaft or, alternatively, as one embodiment of the invention provides, a rotor shaft of an electric motor. In this way, in an arrangement of an electric motor drive device, all components including the electric motor or its bearings can be prevented from being damaged by sudden impacts.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Insertelement aus einem Torsionsstab und einer axialen Verlängerung. Der Torsionsstab weist einen ersten Verbindungsabschnitt, einen Führungsschaft, eine Stabfeder und einen zweiten Verbindungsabschnitt auf. Der Verbindungsabschnitt ist form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit einem separaten Bauteil verbunden, sodass über die Verbindung zwischen dem Torsionsstab und dem separaten Bauteil Drehmomente um die Rotationsachse übertragen werden können. Eine bevorzugte Drehmomente übertragende Verbindung sieht ineinandergreifende Keil- bzw. Kerbverzahnungen vor.According to a further embodiment of the invention, the insert element consists of a torsion bar and an axial extension. The torsion bar has a first connecting section, a guide shaft, a bar spring and a second connecting section. The connecting section is positively and / or non-positively and / or materially connected to a separate component, so that torques about the axis of rotation can be transmitted via the connection between the torsion bar and the separate component. A preferred torque-transmitting connection provides interlocking splines or serrations.
Der Führungsschaft ist axial mit dem ersten Verbindungsabschnitt verbunden und dient als radiale Stütze für den Torsionsstab in der Hohlwelle. Der Außendurchmesser des Führungsschaftes entspricht im Wesentlichen so dem Innendurchmesser der Hohlwelle, dass das Insertelement gegenüber der Hohlwelle um die Rotationsachse verdrehbar aber radial gut gestützt in der Hohlwelle gelagert ist. Alternativ ist zwischen dem Führungsschaft und der Hohlwelle ein zwischen dem Führungsschaft und der Hohlwelle angeordnetes Gleit- und/oder ein Wälzlager vorgesehen. Unter verdrehbar ist dabei die Relativbewegung der Stabfeder und des Führungsschaftes gegenüber der Hohlwelle zu verstehen, die entsteht, wenn sich die Stabfeder bei Torsion um die neutrale Linie zusammen mit dem Führungsschaft um die neutrale Linie elastisch verwindet.The guide shaft is axially connected to the first connecting section and serves as a radial support for the torsion bar in the hollow shaft. The outer diameter of the guide shaft essentially corresponds to the inner diameter of the hollow shaft in such a way that the insert element can be rotated with respect to the hollow shaft about the axis of rotation but is supported well radially in the hollow shaft. Alternatively, a sliding and / or roller bearing arranged between the guide shaft and the hollow shaft is provided between the guide shaft and the hollow shaft. Rotatable is the relative movement of the bar spring and the guide shaft with respect to the hollow shaft, which occurs when the bar spring is twisted elastically around the neutral line together with the guide shaft when it is torsion around the neutral line.
Dem Führungsschaft schließt sich axial der die Stabfeder an. Die Stabfeder ist eine Feder, deren reversibel-elastische Eigenschaften sich bei Torsion, also beim Verdrillen des Torsionsstabes um seine neutrale Linie, wirksam sind. Die neutrale Linie entspricht bei idealer Lage und Ausrichtung des Insertelement der Rotationsachse der Hohlwelle.The rod spring joins the guide shaft axially. The bar spring is a spring whose reversible elastic properties are effective in the event of torsion, i.e. when the torsion bar is twisted around its neutral line. With an ideal position and alignment of the insert element, the neutral line corresponds to the axis of rotation of the hollow shaft.
Der Torsionsstab ist vorzugsweise einteilig-einmaterialig mit dem Führungsschaft und dem Verbindungsabschnitt ausgebildet und verläuft axial zwischen diesen. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Insertelement aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt ist, welche form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.The torsion bar is preferably designed in one piece with the guide shaft and the connecting section and runs axially between them. Alternatively, it is also conceivable that the insert element is composed of individual sections which are positively and / or non-positively and / or materially connected to one another.
Der zweite Verbindungsabschnitt schließt sich axial an die Stabfeder an und ist drehmomentenfest mit der Hohlwelle verbunden. Dazu ist der zweite Verbindungsabschnitt form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Hohlwelle verbunden. Im Interesse einer einfachen Montage des Insertelements in die Hohlwelle ist die drehmomentenfeste Verbindung vorzugsweise über eine axiale Steckverbindung formschlüssig, beispielsweise mittels Keil- bzw. Kerbverzahnung, verwirklicht.The second connecting section adjoins the bar spring axially and is connected to the hollow shaft in a torque-proof manner. For this purpose, the second connecting section is connected to the hollow shaft in a form-fitting and / or force-fitting and / or material fit. In the interest of simple assembly of the insert element in the hollow shaft, the torque-proof connection is preferably implemented in a form-fitting manner via an axial plug-in connection, for example by means of splines or serrations.
Über ein Zahnrad, Kettenrad, Riemenrad oder eine Kupplung auf die Hohlwelle aufgebrachte Drehmomente um die Rotationsachse werden über die Verbindung zwischen der Hohlwelle und dem zweiten Verbindungsabschnitt auf die Stabfeder übertragen und von dort auf den ersten Verbindungsabschnitt und dann weiter über die Verbindung des ersten Verbindungsabschnitts mit dem separaten Bauteil schließlich auf das separate Bauteil. Die Federrate der Stabfeder ist dabei so ausgelegt, dass diese unter normalen Betriebsbedingungen und den dabei wirkenden Drehmomenten drehsteif bleibt, sich also nicht verwindet. Alternativ kann die Federrate der Stabfeder aber auch so ausgelegt sein, dass über diese trotz gleichzeitiger Übertragung von Drehmomenten außerdem noch im Betrieb wirkende stetige, regelmäßige oder unregelmäßige Schwingungen durch leichtes Verwinden um die neutrale Achse im Sinne eines Drehschwingungsdämpfers gedämpft werden. Die Federrate ist aber auf jeden Fall so ausgelegt, dass sich die Stabfeder bei Überlast, d.h. bei harten Schlägen oder kurzzeitig hohen Drehmomente verwindet und die dabei wirkende Energie abfängt und das folgende mechanische System von Überlastungen oder Zerstörungen schützt. Die Federrate gibt das Verhältnis der auf die Stabfeder wirkenden Drehmomente zur dadurch bewirkten Torsion der Stabfeder an. Schläge können auf die Hohlwelle wirken, wenn, wie oben schon erwähnt, beispielsweise eine Klinke einer Parksperre in das Klinkenrad bei rollendem Fahrzeug einrastet. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hohlwelle und das Insertelement für elektrische Ströme stromleitfähig miteinander verbunden sind. Die Hohlwelle und das Insertelement sind vorzugsweise aus Stahl gestaltet, sodass eine stromleitfähige Verbindung über den direkten metallischen Kontakt der Hohlwelle und dem Insertelement hergestellt ist. Alternativ können Hohlwelle bzw. Insertelement auch aus anderen für Strom nichtleitenden Materialien hergestellt sein. In diesem Fall muss mindestens eine elektrisch leitende Überbrückung zwischen den beiden Elementen vorgesehen werden, wie dies zum Beispiel durch den Kontakt leitender Schichten und Beschichtungen oder Leiterbahnen möglich ist. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ohne zusätzlichen Aufwand über die bereits vorhandene mechanische und metallische Verbindung der Bauteile eine stromleitfähige Verbindung zwischen den Bauteilen hergestellt ist.Torques about the axis of rotation applied to the hollow shaft via a gear wheel, chain wheel, belt wheel or coupling are transmitted to the bar spring via the connection between the hollow shaft and the second connecting section and from there to the first connecting section and then via the connection between the first connecting section the separate component finally on the separate component. The spring rate of the bar spring is designed in such a way that it remains torsionally stiff under normal operating conditions and the torques involved, i.e. does not twist. Alternatively, the spring rate of the bar spring can also be designed so that despite simultaneous transmission of Torques, in addition, constant, regular or irregular vibrations that still act during operation can be dampened by slightly twisting around the neutral axis in the sense of a torsional vibration damper. In any case, the spring rate is designed in such a way that the bar spring twists in the event of overload, ie in the event of hard impacts or briefly high torques, and absorbs the energy that acts and protects the following mechanical system from overloads or damage. The spring rate indicates the ratio of the torques acting on the bar spring to the resulting torsion of the bar spring. Impacts can act on the hollow shaft if, as already mentioned above, for example a pawl of a parking lock engages in the ratchet wheel when the vehicle is rolling. A further embodiment of the invention provides that the hollow shaft and the insert element are connected to one another in a conductive manner for electrical currents. The hollow shaft and the insert element are preferably made of steel, so that an electrically conductive connection is established via direct metallic contact between the hollow shaft and the insert element. Alternatively, the hollow shaft or insert element can also be made from other materials that are not conductive to electricity. In this case, at least one electrically conductive bridge must be provided between the two elements, as is possible, for example, through the contact of conductive layers and coatings or conductor tracks. The advantage of the invention is that a current-conductive connection between the components is established without additional effort via the already existing mechanical and metallic connection of the components.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mittels einer derartigen Anordnung ein stromleitfähiger Bypass um das Wälzlager herum zwischen der Welle und einem Erdungselement wie einem Gehäuse geschaffen worden ist, sodass das Wälzlager vor ungewollten Entladungen oder anderem Stromdurchgang geschützt ist.The advantage of the invention is that, by means of such an arrangement, an electrically conductive bypass has been created around the roller bearing between the shaft and a grounding element such as a housing, so that the roller bearing is protected from unwanted discharges or other current flow.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist auf den Aufbau und die Funktion der Stromdurchgangsvorrichtung gerichtet. Es ist vorgesehen, dass die Stromdurchgangsvorrichtung mit wenigstens einem ersten Kontaktelement und zumindest einem zweiten Kontaktelement versehen ist. Dass erste Kontaktelement ist stromleitfähig mit einem Gehäuse und das zweite Kontaktelement stromleitfähig mit dem Insertelement verbunden. Das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement stehen an wenigstens einer Schnittstelle relativ zueinander und gegeneinander beweglich aber elektrisch leitend miteinander in Kontakt. Das erste Kontaktelement ist beispielsweise eine Platte oder eine Kalotte oder ein anderes napfförmiges Element, eine Vertiefung oder eine beliebige andere Führung für das zweite Kontaktelement bzw. die Spitze des zweiten Kontaktelements. Das zweite Kontaktelement ist beispielsweise ein Stift oder eine Kugel. Der Stift oder die Kugel sind mit einer oder mehr Federn axial an der Schnittstelle gegen das erste Kontaktelement vorgespannt und rotieren dabei aber mit der Welle bzw. dem Insertelement um die Rotationsachse.Another embodiment of the invention is directed to the structure and function of the current passage device. It is provided that the current passage device is provided with at least one first contact element and at least one second contact element. The first contact element is electrically conductively connected to a housing and the second contact element is electrically conductively connected to the insert element. The first contact element and the second contact element are in contact with one another at at least one interface relative to one another and movable against one another but in an electrically conductive manner. The first contact element is, for example, a plate or a dome or another cup-shaped element, a recess or any other guide for the second contact element or the tip of the second contact element. The second contact element is, for example, a pin or a ball. The pin or the ball are axially pretensioned against the first contact element at the interface with one or more springs and rotate with the shaft or the insert element about the axis of rotation.
Unter der Schnittstelle ist demnach die Stelle zu verstehen, an der ein oder zwei bewegte Bauteile im direkten mechanischen Kontakt aufeinandertreffen. So ist es beispielsweise denkbar, dass das erste Kontaktelement an einer Umhausung fest ist. Die Umhausung selbst ist beispielsweise relativ zu einem Getriebegehäuse oder einen Abschnitt eines Getriebegehäuses unbeweglich fest installiert. Demnach ist in diesem Fall das zweite Kontaktelement relativ zu dem unbeweglichen ersten Kontaktelement an der Schnittstelle beweglich. In anderen Fällen können sich beide, also das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement relativ zu einer Umgebungskonstruktion beispielsweise aneinander aber in entgegengesetzte Rotationsrichtungen bewegen.The interface is therefore to be understood as the point at which one or two moving components meet in direct mechanical contact. For example, it is conceivable that the first contact element is fixed to a housing. The housing itself is, for example, installed immovably in a fixed manner relative to a gear housing or a section of a gear housing. Accordingly, in this case the second contact element is movable relative to the immovable first contact element at the interface. In other cases, both, that is to say the first contact element and the second contact element, can move relative to a surrounding structure, for example against one another, but in opposite directions of rotation.
Eine derartige Anordnung lässt sich vorteilhaft aus einfachen kostengünstig ohne zusätzlichen Aufwand vorwiegend durch Standardbearbeitungsprozeduren und aus Standardbauteilen herstellen.
So sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das zweite Kontaktelement axial, d. h. gleichgerichtet mit der Rotationsachse, in eine axiale Richtung federelastisch unter Zuhilfenahme wenigstens einer Druckfeder gegen ein Gehäuse abgestützt und dabei axial in eine entgegengesetzte axiale Richtung gegen das Insertelement abgestützt ist. Eine Druckfeder ist oder mehrere Druckfedern sind vorzugsweise zwischen dem Insertelement und dem zweiten Kontaktelement eingespannt. Das Gehäuse oder eine in dem Gehäuse sitzende Umhausung der Stromdurchgangsvorrichtung ist in diesem Fall das erste Kontaktelement. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass aufgrund der federbelasteten Vorspannung ein dauerhafter stromleitender Kontakt zwischen dem zweiten Kontaktelement und dem stromleitfähigen Gehäuse gebildet ist.Such an arrangement can advantageously be produced from simple, inexpensive, and without additional effort, primarily by standard machining procedures and from standard components.
One embodiment of the invention provides that the second contact element is supported axially, ie in the same direction as the axis of rotation, resiliently in one axial direction with the aid of at least one compression spring against a housing and is supported axially in an opposite axial direction against the insert element. A compression spring is or several compression springs are preferably clamped between the insert element and the second contact element. The housing or a housing of the current passage device seated in the housing is the first contact element in this case. The advantage of the invention is that, due to the spring-loaded preload, a permanent electrically conductive contact is formed between the second contact element and the electrically conductive housing.
Der Vorteil einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Elemente der Stromdurchgangsvorrichtung sehr einfach und insbesondere in der Massenproduktion kostengünstig herstellbar sind. Der Aufbau der Stromdurchgangsvorrichtung ist dementsprechend auch sehr einfach und deren Funktion dauerhaft zuverlässig.The advantage of such an embodiment of the invention lies in the fact that the elements of the current passage device can be manufactured very easily and in particular inexpensively in mass production. The construction of the current passage device is accordingly also very simple and its function is permanently reliable.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement in einer zu dem Gehäuse der Vorrichtung separat ausgebildeten Umhausung angeordnet sind. Eine Umhausung bietet vorteilhaft Schutz gegen Umwelteinflüsse. So kann beispielsweise die trocken funktionierende Stromdurchgangsvorrichtung mittels der Umhausung gegen Schmutz oder alternativ gegen Öl einer nasslaufenden Hohlwelle geschützt werden. Alternativ kann die Umhausung auch mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, wodurch sich eine nasslaufende Stromdurchgangsvorrichtung. Die Umhausung ist beispielsweise ein napfförmiges Gebilde aus Blech oder Kunststoff. Deren Inneres ist zu beweglichen Bauteilen wie zu der Hohlwelle oder zu dem Insertelement hin gegenüber der Umgebung mit einer oder mehreren Dichtungen abgedichtet.A further embodiment of the invention provides that the first contact element and the second contact element are arranged in a housing that is formed separately from the housing of the device. An enclosure offers advantageous protection against environmental influences. For example, the dry working Current passage device can be protected against dirt or, alternatively, against oil of a wet-running hollow shaft by means of the housing. Alternatively, the housing can also be filled with a liquid, which creates a wet current passage device. The housing is, for example, a cup-shaped structure made of sheet metal or plastic. Its interior is sealed off from the environment with one or more seals with respect to moving components such as the hollow shaft or the insert element.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umhausung in einem Gehäuse sitzt. Dabei ragen das Insertelement und/oder die Hohlwelle axial zumindest teilweise in die Umhausung hinein. Durch eine derartige Anordnung ist vollständiger Schutz der an der Hohlwelle oder vorzugsweise an dem Insertelement sitzenden Bauteile der Stromdurchgangsvorrichtung gewährleistet.With a further embodiment of the invention it is provided that the housing is seated in a housing. The insert element and / or the hollow shaft protrude axially at least partially into the housing. Such an arrangement ensures complete protection of the components of the current passage device that are seated on the hollow shaft or preferably on the insert element.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Umhausung und dem Insertelement und/oder der Hohlwelle mindestens ein Dichtring oder eine Dichtung angeordnet ist, wobei ein von der Umhausung umhauster Innenraum mittels der Dichtung abgedichtet ist und wobei zumindest das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement wenigstens teilweise in dem Innenraum angeordnet sind.A further embodiment of the invention provides that at least one sealing ring or a seal is arranged between the housing and the insert element and / or the hollow shaft, with an interior space enclosed by the housing being sealed by means of the seal and with at least the first contact element and the second Contact element are arranged at least partially in the interior.
Generell gilt, dass axial gleichgerichtet mit der Rotationsachse der Welle ist. Radial sind dementsprechend die Richtungen quer-senkrecht zur Rotationsachse.The general rule is that it is axially aligned with the axis of rotation of the shaft. The directions transverse and perpendicular to the axis of rotation are accordingly radial.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schnittstelle zwischen dem ersten Kontaktelement und der Umhausung ausgebildet ist, wobei das erste Kontaktelement gegenüber der fest in einem Gehäuse sitzenden Umhausung relativ beweglich, dabei aber im Kontakt mit der Umhausung stehend, stromleitfähig verbunden ist. Die Umhausung ist entweder aus einem stromleitfähigen Material gebildet oder ist mit einer stromleitfähigen Einlage oder einen aufgesetzten stromleitfähigen Bauteil und gegebenenfalls einer leitfähigen Beschichtung oder elektrisch leitenden Leiterbahnen versehen.Another embodiment of the invention provides that the interface is formed between the first contact element and the housing, the first contact element being connected to be electrically conductive with respect to the housing, which is firmly seated in a housing, but is in contact with the housing. The housing is either formed from an electrically conductive material or is provided with an electrically conductive insert or an attached electrically conductive component and optionally a conductive coating or electrically conductive strip conductors.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darauf gerichtet, dass die Hohlwelle und wenigstens ein Zahnrad miteinander um die Rotationsachse rotationsfest verbunden sind. Es ist eine erste zumindest rotationsfeste Formschlussverbindung zwischen dem Insertelement und der Hohlwelle und wenigstens eine zweite rotationsfeste Formschlussverbindung zwischen dem Insertelement und dem Bauteil ausgebildet. Das Zahnrad des beispielsweise das Klinkenrad einer Parksperre oder ein anderes Zahnrad, welches zum Beispiel im Zahneingriff mit einem weiteren Zahnrad eines Getriebes der Vorrichtung steht.A further embodiment of the invention is aimed at the hollow shaft and at least one gearwheel being connected to one another in a rotationally fixed manner about the axis of rotation. A first, at least rotation-proof, form-fit connection is formed between the insert element and the hollow shaft and at least one second rotation-proof form-fit connection is formed between the insert element and the component. The gearwheel of, for example, the ratchet wheel of a parking lock or another gearwheel which, for example, meshes with another gearwheel of a transmission of the device.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die 1 und2 zeigen jeweils die gleiche Vorrichtung1 zur Übertragung von Drehmomenten in unterschiedlichen Gesamtansichten und ohne Gehäuse.-
3 zeigt die inden 1 und2 dargestellte Vorrichtung 1 in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse2 einer Hohlwelle 3 , wobei ein Teil der Vorrichtung1 ineinem Gehäuse 4 abgestützt ist.
- the
1 and2 each show thesame device 1 for the transmission of torques in different overall views and without a housing. -
3 shows the in the1 and2 device shown1 in a longitudinal section along the axis of rotation2 ahollow shaft 3 , being part of thedevice 1 in one housing4th is supported.
Der Verbindungsabschnitt
Der Führungsschaft
Dem Führungsschaft
Der zweite Verbindungsabschnitt
Über die Verzahnung des Zahnrades
Der Torsionsstab
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- RotationsachseAxis of rotation
- 33rd
- HohlwelleHollow shaft
- 44th
- Gehäusecasing
- 55
- StromdurchgangsvorrichtungCurrent passage device
- 66th
- Zahnradgear
- 77th
- KlinkenradRatchet wheel
- 88th
- erstes Lagerfirst camp
- 99
- zweites Lagersecond camp
- 1010
- Gehäusecasing
- 1111
- Gehäusecasing
- 1212th
- --
- 1313th
- InsertelementInsert element
- 1414th
- TorsionsstabTorsion bar
- 1515th
- erster Verbindungsabschnittfirst connection section
- 1616
- FührungsabschnittGuide section
- 1717th
- zweiter Verbindungsabschnittsecond connection section
- 1818th
- axiale Verlängerungaxial extension
- 1919th
- separates Bauteilseparate component
- 2020th
- StabfederRod spring
- 2121
- erstes Kontaktelementfirst contact element
- 2222nd
- UmhausungEnclosure
- 2323
- zweites Kontaktelementsecond contact element
- 2424
- StößelPlunger
- 2525th
- DruckfederCompression spring
- 2626th
- HülseSleeve
- 2727
- SitzSeat
- 2828
- Dichtungpoetry
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- DE 112013002081 T [0005]DE 112013002081 T [0005]
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JP 2016 171 642 A (Maschinenübersetzung) EPO, Espacenet [online] [abgerufen am 06.04.2020] |
JP 5 288 214 B (Maschinenübersetzung) Google Patents [online] [abgerufen am 06.04.2020] |
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