DE102020114067A1 - Erdungsanordnung, elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, Wälzlager mit Erdungsanordnung und Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung - Google Patents

Erdungsanordnung, elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, Wälzlager mit Erdungsanordnung und Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung Download PDF

Info

Publication number
DE102020114067A1
DE102020114067A1 DE102020114067.3A DE102020114067A DE102020114067A1 DE 102020114067 A1 DE102020114067 A1 DE 102020114067A1 DE 102020114067 A DE102020114067 A DE 102020114067A DE 102020114067 A1 DE102020114067 A1 DE 102020114067A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combing
arrangement
brush
grounding
profile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020114067.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Moellmann
Gunter Hirt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102020114067.3A priority Critical patent/DE102020114067A1/de
Publication of DE102020114067A1 publication Critical patent/DE102020114067A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40Structural association with grounding devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/002Conductive elements, e.g. to prevent static electricity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/08Slip-rings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/30Electric properties; Magnetic properties
    • F16C2202/32Conductivity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erdungsanordnung (1) umfassend ein ortsfestes Element (2), eine drehbar gelagerte Welle (3) sowie ein zwischen dem ortsfesten Element (2) und der drehbar gelagerten Welle (3) angeordnetes Erdungselement (4), wobei das Erdungselement (4) einen Trägerring (41) sowie zumindest eine radial vom Trägerring (41) abstehend angeordnete Bürste (42) aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, wobei die mindestens eine Bürste (42) eine Vielzahl von Bürstenhaaren aufweist, so dass eine elektrische Ableitung von elektrischem Strom zwischen dem ortsfesten Element (2) und der Welle (3) realisiert ist. Erfindungsgemäß ist ein Kämmelement (5) vorgesehen, welches von der Seite der freien Bürstenhaarenden zumindest bereichsweise in radialer Richtung in die Bürste (42) hineinragt und/oder an den Bürstenhaarenden anliegt, so dass bei einer rotierenden Relativbewegung zwischen Kämmelement (5) und Bürste (42) die Bürstenhaare durch das Kämmelement (5) in Bewegung versetzt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erdungsanordnung umfassend ein ortsfestes Element, eine drehbar gelagerte Welle sowie ein zwischen dem ortsfesten Element und der drehbar gelagerten Welle angeordnetes Erdungselement, wobei das Erdungselement einen Trägerring sowie zumindest eine radial vom Trägerring abstehend angeordnete Bürste mit Bürstenhaaren aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, so dass eine elektrische Ableitung von elektrischem Strom zwischen dem ortsfesten Element und der Welle realisiert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, ein Wälzlager mit Erdungsanordnung und eine Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung.
  • Erdungsvorrichtungen werden in einer Vielfalt von Lageranwendungen, Wellenabdichtungen und dergleichen einschließlich Wechselstrom- oder Gleichstrommotoren, Generatoren und anderen Anwendungen mit rotierenden Wellen, eingesetzt. Bei solchen Anwendungen werden Erdungsvorrichtungen dazu verwendet, zu verhindern, dass das Fließen von parasitären Strömen zu einer elektro-erosiven Bearbeitung führt, weil elektrischer Strom durch ein Bauteil eines Wälzlagers fließt. Durch die parasitären Ströme werden Laufbahn und Wälzkörper von Wälzlagern geschädigt. EDM verursacht Grübchenbildung, Riefelung und Schmelzkraterbildung an den Wälzlagerbauteilen, was zu einem vorzeitigen Versagen des Wälzlagers führt. Bekannte Methoden zur Verhinderung von derartigen Schäden sind u. a. dielektrische Keramikbeschichtungen von Lagern, Faraday sche Käfige, elektrisch leitende Lagerfette und wellenkontaktierende Erdungsbürsten.
  • In der DE 10 2016 217 872 A1 wird eine Wälzlagereinheit mit einem Schutz vor Beschädigung durch elektrische Entladung beschrieben. Die Wälzlagereinheit weist eine sich radial zwischen einem radial äußeren Lagerring und einem radial inneren Lagerring erstreckende Dichtung auf. Die Dichtung weist ein festgelegtes Dichtungsende auf, das an einem der beiden radial inneren oder radial äußeren Lagerringe befestigt ist, und weist eine flexible Dichtungslippe auf, die in Kontakt mit dem anderen der beiden radial inneren oder radial äußeren Lagerringe steht. Mindestens ein elektrisch leitender Ring weist ein erstes Ringende auf, das in Kontakt mit einem der beiden radial inneren oder radial äußeren Lagerringe am festgelegten Dichtungsende kommt. Die Dichtung ist einstückig mit dem mindestens einen elektrisch leitenden Ring verbunden. Elektrisch leitende Bürstenfasern sind an dem mindestens einen elektrisch leitenden Ring befestigt und diese Bürstenfasern stehen gegenüber von dem festgelegten Dichtungsende mit dem anderen der beiden radial inneren oder radial äußeren Lagerringe in Kontakt. Eine weitere ähnliche Wälzlagereinheit ist in der DE 10 2014 204 719 A1 beschrieben.
  • Aus der DE 10 2015 224 044 A1 ist ferner ein Wälzlager mit einem Dichtungselement zur Ableitung Lagerströmen bekannt. Das Dichtungselement weist ein Elastomer auf, in dem als Füllstoff Carbon-Nano-Tubes eingelagert sind. Dabei liegt der Anteil der Carbon-Nano-Tubes im Füllstoff oberhalb der Perkolationsschwelle zur Ausbildung einer guten elektrischen Leitfähigkeit.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Erdungsanordnung bereitzustellen, die bei unterschiedlichen Umgebungs- und Betriebsbedingungen stets eine möglichst optimale Funktion gewährleistet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung eine elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, ein Wälzlager mit Erdungsanordnung und eine Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung bereitzustellen, wobei durch die Erdungsanordnung bei unterschiedlichen Umgebungs- und Betriebsbedingungen stets eine möglichst optimale Funktion gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Erdungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11, durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 sowie durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
  • Eine erfindungsgemäße Erdungsanordnung umfasst ein ortsfestes Element, eine drehbar gelagerte Welle sowie ein zwischen dem ortsfesten Element und der drehbar gelagerten Welle angeordnetes Erdungselement. Das Erdungselement weist einen Trägerring sowie zumindest eine radial vom Trägerring abstehend angeordnete Bürste aus elektrisch leitfähigem Material auf, wobei die mindestens eine Bürste eine Vielzahl von elektrisch leitenden Bürstenhaaren aufweist, so dass eine elektrische Ableitung von elektrischem Strom zwischen dem ortsfesten Element und der Welle realisiert ist. Erfindungsgemäß ist ein Kämmelement vorgesehen, welches von der Seite der freien Bürstenhaarenden zumindest bereichsweise in radialer Richtung in die Bürste hineinragt und/oder an den Bürstenhaarenden anliegt, so dass bei einer rotierenden Relativbewegung zwischen Kämmelement und Bürste die Bürstenhaare durch das Kämmelement in Bewegung versetzt werden. Dabei kann entweder das Kämmelement an dem ortsfesten Element und das Erdungselement an der Welle angeordnet sein oder umgekehrt. Durch diese Ausgestaltung wird der Vorteil erreicht, dass die Bürstenhaare des die elektrische Verbindung zwischen ortsfestem Element und Welle herstellenden Erdungselements bei Rotation der Welle stets in Bewegung sind, so dass die Bildung eines die elektrische Kontaktierung reduzierenden Films aus Öl bzw. Flüssigkeit auf den Bürstenhaaren vermieden und eine möglichst optimale leitende Verbindung durch das Erdungselement aufrechterhalten wird.
  • Der Trägerring des Erdungselements kann entweder aus elektrisch leitfähigem oder aus elektrisch nicht-leitfähigem Material gebildet sein. Da jedoch eine elektrische Leitfähigkeit zwischen Welle und ortsfestem Element über das Erdungselement gewährleistet bleiben muss, muss für den Fall, dass der Trägerring nicht leitfähig ausgebildet sein sollte die elektrische Verbindung über die Bürstenhaare erfolgen. Hierfür müssen die Bürstenhaare innerhalb der Trägerrings gehalten sein aber durch diesen hindurchgeführt sein, so dass die Bürstenhaare an ihrem einen Ende die Welle kontaktieren und mit ihrem anderen Ende das ortsfeste Element kontaktieren. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass man bei der Wahl des Materials für den Trägerring frei ist und auch auf günstigere und leichter zu verarbeitende Kunststoffmaterialien zurückgreifen kann.
  • Für den Fall, dass auch der Trägerring aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, ist es ausreichend, wenn die Bürstenhaare das ortsfeste Element oder nur den Trägerring kontaktieren, da der Strom ohnehin über den Trägerring an das jeweils andere Bauteil weitergeleitet wird. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine sichere Kontaktierung jederzeit gegeben ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kämmelement als Profilscheibe ausgebildet ist, welche zumindest in dem Bereich mit dem sie in die Bürsten hineinragt und/oder an den Bürstenhaarenden anliegt zumindest bereichsweise in axialer Richtung profiliert ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Profilscheibe als konstruktiv einfaches Bauteil, beispielsweise in Form eines Blechumformteils, kostengünstig herstellbar ist.
  • Es kann gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des als Profilscheibe ausgebildeten Kämmelements auch vorgesehen sein, dass die Profilscheibe im profilierten Bereich im Querschnitt gesehen wellenförmig oder zick-zack-förmig ausgebildet ist. Eine derartige Profilierung ist konstruktiv einfach und kostengünstig herstellbar. Alternativ kann die Profilscheibe im profilierten Bereich, zur Bildung der Profilierung, in axialer Richtung aus der Scheibenebene der Ringscheibe hervorstehend angeordnete Kämmelemente, z.B. in Form von Stiften oder Noppen, aufweisen, wodurch die Vereinzelung der Bürstenhaare der Bürste weiter optimiert werden kann.
  • Das als Profilscheibe ausgebildete Kämmelement kann aus elektrisch leitendem oder aus elektrisch nicht-leitendem Material gebildet sein. Für den Fall, dass die Profilscheibe aus elektrisch leitendem Material gebildet ist, kann die Bürste allein oder zusammen mit der Profilscheibe die elektrische Verbindung herstellen. Für den Fall, dass die Profilscheibe aus elektrisch nicht-leitendem Material hergestellt ist, kann die Bürste alleine die elektrische Verbindung zur Welle herstellen.
  • Gemäß einer zur Ausbildung des Kämmelements als Profilscheibe alternativen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, das Kämmelement als Profilhülse auszugestalten. Dabei trägt die Profilhülse umfänglich Kämmelemente oder hat entsprechende Kämmelemente auf ihrer äußeren Mantelfläche ausgebildet, welche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie zumindest bereichsweise in die Bürsten des Erdungselements hineinragen und/oder an den Bürstenhaarenden anliegen. Bei der Ausbildung des Kämmelements als Hülse muss für den Fall, dass die Hülse eine Breite aufweist, die gleich oder größer als die axiale Breite der Bürste ist, aus elektrisch leitendem Material gebildet sein, da eine elektrische Kontaktierung zwischen ortsfestem Element und Welle über die Bürstenhaare nicht mehr erfolgen kann. Insbesondere bei breiter ausgestalteten Bürsten kann durch eine hülsenartige Ausgestaltung des Kämmelements eine verbesserte Bewegung der Bürstenhaare und somit eine optimierte Funktion des Erdungselements in nasser Umgebung gewährleistet werden. Darüber hinaus werden Reibungsverluste verringert und eine vereinfachte Montierbarkeit des Erdungselements erreicht.
  • Es kann gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des als Profilhülse ausgebildeten Kämmelements vorgesehen sein, dass die Kämmelemente als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifen ausgebildet sind, wobei bevorzugt einzelne Profilstreifen winklig zur Rotationsachse der Welle, abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich in der Draufsicht etwa die Form eines Traktorreifenprofils. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Kämmelemente als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifenkombinationen in Rautenform ausgebildet sind oder dass die Kämmelemente als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifen ausgebildet sind, die umfänglich zueinander beabstandet und parallel zur Drehachse der Welle angeordnet sind. Eine weitere alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Kämmelemente als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse hervorstehende Noppen oder Stifte ausgebildet sind. Je nach Anwendungsfall und Umgebungsbedingungen können unterschiedliche Arten des Profils bevorzugt eingesetzt werden.
  • Das als Profilhülse ausgebildete Kämmelement ist mit Vorteil aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, so dass die elektrische Verbindung von der Welle über die auf der Welle angeordnete Profilhülse, über das Erdungselement mit dem ortsfesten Teil gewährleistet ist.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine, umfassend einen Stator, einen auf einer Rotorwelle drehfest angeordneten Rotor sowie ein Gehäuse, wobei die Rotorwelle über Lagerelemente in dem Gehäuse gelagert angeordnet ist, und wobei das ortsfeste Element durch das Gehäuse und die Welle durch die Rotorwelle gebildet ist.
  • Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Wälzlageranordnung, umfassend einen Innenring, einen Außenring sowie zwischen Innenring und Außenring angeordnete Wälzkörper, wobei durch den Außenring oder den Innenring das ortsfeste Element gebildet ist und wobei zwischen Innenring und Außenring ein Erdungselement, wie es in der erfindungsgemäßen Erdungsanordnung Verwendung findet, angeordnet ist.
  • Auch wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Getriebeanordnung, umfassend eine Mehrzahl von Getriebewellen und Getriebezahnrädern sowie ein Gehäuse, wobei zumindest eine der Getriebewellen über Lagerelemente in dem Gehäuse gelagert angeordnet ist, und wobei zwischen der im Gehäuse gelagerten Getriebewelle und dem Gehäuse ein Erdungselement wie es in der erfindungsgemäßen Erdungsanordnung Verwendung findet, angeordnet ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 einen Teilausschnitt einer in einem Gehäuse gelagerten Welle mit einem Erdungselement mit Trägerring und Bürstenhaaren in einer Draufsicht in schematischer Darstellung,
    • 2 eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Anordnung entlang der Schnittebene A-A mit einem als Profilscheibe ausgebildeten Kämmelement in einer ersten (links) und in einer zweiten (rechts) möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung,
    • 3 eine Darstellung analog zur Darstellung gemäß 2 mit einem Kämmelement in einer dritten (links) und in einer vierten (rechts) möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung,
    • 4 eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Anordnung entlang der Schnittebene A-A mit einem als Profilhülse ausgebildeten Kämmelement in einer ersten (links) und in einer zweiten (rechts) möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung,
    • 5 eine Darstellung analog zur Darstellung gemäß 4 mit einem als Profilhülse ausgebildeten Kämmelement in einer dritten (links) und in einer vierten (rechts) möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung,
    • 6 einen axialen Teilschnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Maschine, in einer möglichen Ausführungsform in schematischer Darstellung,
    • 7 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Wälzlager in einem Axialschnitt in verschiedenen Ausführungsformen und Anordnungen des Erdungselements und des Kämmelements, und
    • 8 eine andere Darstellung einer Welle-Gehäusekombination analog zu 1 mit verschiedenen Anordnungen von Erdungs- und Kämmelement.
  • 1 zeigt einen Teilausschnitt einer in einem Gehäuse gelagerten Welle 3 mit einem Erdungselement 4 mit einem Trägerring 41 und mit einer Bürste 42 mit Bürstenhaaren in einer Draufsicht in schematischer Darstellung. Die 1 zeigt eine Erdungsanordnung 1 umfassend ein als Gehäuse ausgebildetes ortsfestes Element 2, eine in dem ortsfesten Element 2 drehbar gelagerte Welle 3 sowie ein zwischen dem ortsfesten Element 2 und der drehbar gelagerten Welle 3 angeordnetes Erdungselement 4. Dabei weist das Erdungselement 4 einen Trägerring 41 sowie zumindest eine radial vom Trägerring 41 abstehend angeordnete Bürste 42 mit Bürstenhaaren aus elektrisch leitfähigem Material auf, so dass eine elektrische Ableitung von elektrischem Strom zwischen dem ortsfesten Element 2 und der Welle 3 realisiert ist.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Anordnung entlang der Schnittebene A-A mit einem als Profilscheibe 51 ausgebildeten Kämmelement 5 in einer ersten (links) und in einer zweiten (rechts) möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung. Das dargestellte als Profilscheibe 51 ausgebildete Kämmelement 5, ragt von der Seite der freien Bürstenhaarenden bereichsweise in radialer Richtung in die Bürste 42 hinein, so dass bei einer rotierenden Relativbewegung zwischen dem Kämmelement 5 und der Bürste 42 die Bürstenhaare der Bürste 42 durch das Kämmelement 5 in Bewegung versetzt werden. Die auf der Welle 3 drehfest angeordnete als Ringscheibe ausgebildete Profilscheibe 51 erstreckt sich in einer Ebene, die sich lotrecht zur Drehachse der Welle 3 ausdehnt. Gemäß der in der linken Zeichnungsfigur von 2 gezeigten Ausführungsform weist das als Profilscheibe 51 ausgebildete Kämmelement 5 eine in der umfänglichen Draufsicht gesehen wellenförmige Profilierung bzw. Formgebung im äußeren, in die Bürste 42 hineinragenden, Profilscheibenteil auf. Wie gezeigt, werden bei einer Relativbewegung zwischen Bürste 42 und Kämmelement 5 die Bürstenhaare durch die Profilierung des Kämmelements 5 abwechselnd in unterschiedliche Richtung auseinandergedrückt und in umfänglicher Richtung mitbewegt, so dass ein ggf. vorhandener Nässefilm bzw. Ölfilm abgeschüttelt werden kann und somit die volle Funktionsfähigkeit der, der Stromableitung dienenden Bürste 42 gewährleistet bleibt. In einer alternativen Ausführungsform des Kämmelements 5 gemäß der rechten Darstellung in 2 weist das ebenfalls als Profilscheibe 51 ausgebildete Kämmelement 5 eine in der umfänglichen Draufsicht gesehen zick-zack-förmige Profilierung bzw. Formgebung im äußeren, in die Bürste 42 hineinragenden, Profilscheibenteil auf. In den Ausführungsformen gemäß 3 wird die Profilierung des Kämmelements 5 durch beidseitig der Profilscheibe, aus der Ebene der Profilscheibe hervorstehende, als Stifte oder Noppen ausgebildete Kämmvorsprünge 510, gebildet. Dabei ragen die Kämmvorsprünge 510 des Kämmelements 5 gemäß der linken Darstellung winkelig aus der Ebene der Profilscheibe hervor bzw. stehen von dieser ab, während sie gemäß der rechten Darstellung lotrecht zur Ebene der Profilscheibe ausgebildet sind.
    Da die Bürstenhaare der Bürste 42 in den Ausführungsformen der 2 und 3 immer den unmittelbaren Kontakt zur Welle haben, muss das Kämmelement 5 nicht zwingend elektrisch leitend ausgebildet sein es kann jedoch elektrisch leitend ausgebildet sein.
  • 4 zeigt eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Anordnung entlang der Schnittebene A-A mit einem als Profilhülse 52 ausgebildeten Kämmelement 5 in einer ersten (links) und in einer zweiten (rechts) möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung. Auch das als Profilhülse 52 ausgebildete Kämmelement 5, hat umfänglich Kämmvorsprünge 520 ausgebildet, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie zumindest bereichsweise in die Bürsten 42 des Erdungselements 4 hineinragen und/oder an den Bürstenhaarenden anliegen. Wie gezeigt, werden auch hier bei einer Relativbewegung zwischen Bürste 42 und Kämmelement 5 die Bürstenhaare durch die Profilierung des Kämmelements 5 bzw. durch die ausgebildeten Kämmvorsprünge 520 abwechselnd in unterschiedliche Richtung auseinandergedrückt und in umfänglicher Richtung mitbewegt, so dass ein ggf. vorhandener Nässefilm bzw. Ölfilm abgeschüttelt werden kann und somit die volle Funktionsfähigkeit der, der Stromableitung dienenden Bürste 42 gewährleistet bleibt. Gemäß der Ausführungsform in der linken Zeichnungsfigur von 4 sind die Kämmvorsprünge 520 als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse 52 hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifen ausgebildet, wobei einzelne Profilstreifen winklig zur Rotationsachse der Welle 2, abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind, so dass eine Art Traktorreifenprofil gebildet ist. In der in der rechten Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsform sind die Kämmvorsprünge 520 als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse 52 hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifenkombinationen in Rautenform ausgebildet.
  • In der 5 sind weitere alternative Ausführungsformen der Oberflächengestaltung des als Profilhülse 52 ausgebildeten Kämmelements 5 gezeigt. In der Darstellung links sind die Kämmvorsprünge 520 als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse 52 hervorstehende, sich über die Mantelfläche in axialer Richtung erstreckende Profilstreifen ausgebildet, die umfänglich zueinander beabstandet und parallel zur Drehachse der Welle 2 angeordnet und ausgebildet sind. In der Ausführungsform gemäß der rechten Zeichnungsfigur sind die Kämmvorsprünge 520 als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse 52 hervorstehende Noppen oder Stifte ausgebildet, die regelmäßig verteilt und gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind.
  • 6 zeigt einen axialen Teilschnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Maschine 10, in einer möglichen Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. Die elektrische Maschine 10 umfasst einen Stator 11, einen auf einer Rotorwelle 12 drehfest angeordneten Rotor 13 sowie ein Gehäuse 14. Die Rotorwelle 12 ist über als Wälzlager ausgebildete Lagerelemente 20 in dem Gehäuse 14 gelagert angeordnet. Zwischen dem Gehäuse 14 und der Rotorwelle 12 ist ein Erdungselement 4 angeordnet, wie es vorstehend bei der erfindungsgemäßen Erdungsanordnung 1 beschrieben ist. Darüber hinaus umfasst das Wälzlager 20 neben dem Erdungselement 4 ein hiermit zusammenwirkendes Kämmelement 5, welches zwischen Innenring 21 und Außenring 22 des Wälzlagers 20 angeordnet ist.
  • 7 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Wälzlager 20 in einem Axialschnitt in verschiedenen Ausführungsformen und Anordnungen des Erdungselements 4 und des Kämmelements 5.
    In allen Darstellungen von 7 ist jeweils ein Wälzlager 20 mit einem Innenring 21, einem Außenring 22 und dazwischen angeordneten Wälzkörpern 23 gezeigt. Auch weisen alle Ausführungsformen ein Erdungselement 4 und ein Kämmelement 5 auf.
  • In den Darstellungen links ist das Kämmelement 5 jeweils als Profilhülse 52 ausgebildet, wobei in der Darstellung oben das Kämmelement am Innenring 21 und das Erdungselement 4 am Außenring 22 angeordnet ist und in der Darstellung unten die Anordnung von Erdungselement 4 und Kämmelement vertauscht ist. In den Darstellungen rechts ist das Kämmelement 5 jeweils als Profilscheibe 51 ausgebildet, wobei in der Darstellung oben das als Profilscheibe 51 ausgebildete Kämmelement 5 am Innenring 21 und das Erdungselement 4 am Außenring 22 angeordnet ist und in der Darstellung unten die Anordnung von Erdungselement 4 und Kämmelement 5 vertauscht ist, so dass die Profilscheibe 51 am Außenring 22 und das Erdungselement 4 mit seinem Trägerring 41 am Innenring befestigt ist.
  • 8 zeigt eine andere Darstellung einer Erdungsanordnung 1 in Form einer Welle-Gehäusekombination analog zu den Darstellungen in 1 und 6 mit verschiedenen Anordnungen von Erdungselement 4 und Kämmelement 5, in schematischer Darstellung. In der oberen Darstellung ist das Erdungselement 4 am ortsfesten Element 2 (Gehäuse) angeordnet und das als Profilscheibe 51 ausgebildete Kämmelement 51 auf der rotierbar gelagerten Welle 3, während die Anordnung in der unteren Darstellung wieder vertauscht ist und das Erdungselement 4 mit seinem Trägerring 41 an der Welle 3 befestigt ist, während die Profilscheibe 51 ortsfest am ortsfesten Element 2 angeordnet bzw. ausgebildet ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Erdungsanordnung
    2
    ortsfestes Element
    3
    Welle
    4
    Erdungselement
    41
    Trägerring
    42
    Bürste
    5
    Kämmelement
    51
    Profilscheibe
    510
    Kämmvorsprünge (Profilscheibe)
    52
    Profilhülse
    520
    Kämmvorsprünge (Profilhülse)
    10
    Elektrische Maschine
    11
    Stator
    12
    Rotorwelle
    13
    Rotor
    14
    Gehäuse
    20
    Wälzlager
    21
    Innenring
    22
    Außenring
    23
    Wälzkörper
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016217872 A1 [0003]
    • DE 102014204719 A1 [0003]
    • DE 102015224044 A1 [0004]

Claims (13)

  1. Erdungsanordnung (1) umfassend ein ortsfestes Element (2), eine drehbar gelagerte Welle (3) sowie ein zwischen dem ortsfesten Element (2) und der drehbar gelagerten Welle (3) angeordnetes Erdungselement (4), wobei das Erdungselement (4) einen Trägerring (41) sowie zumindest eine radial vom Trägerring (41) abstehend angeordnete Bürste (42) mit einer Vielzahl von Bürstenhaaren aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, so dass eine elektrische Ableitung von elektrischem Strom zwischen dem ortsfesten Element (2) und der Welle (3) realisiert ist, gekennzeichnet durch ein Kämmelement (5), welches von der Seite der freien Bürstenhaarenden zumindest bereichsweise in radialer Richtung in die Bürste (42) hineinragt und/oder an den Bürstenhaarenden anliegt, so dass bei einer rotierenden Relativbewegung zwischen Kämmelement (5) und Bürste (42) die Bürstenhaare durch das Kämmelement (5) in Bewegung versetzt werden.
  2. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kämmelement (5) als Profilscheibe (51) ausgebildet ist, welche zumindest in dem Bereich mit dem sie in die Bürsten (42) hineinragt und/oder an den Bürstenhaarenden anliegt zumindest bereichsweise in axialer Richtung profiliert ausgebildet ist.
  3. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilscheibe (51) im profilierten Bereich in einer Draufsicht quer zur Rotationsachse gesehen wellenförmig oder zick-zack-förmig ausgebildet ist.
  4. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilscheibe (51) im profilierten Bereich, zur Bildung der Profilierung, in axialer Richtung aus der Scheibenebene der Profilscheibe (51) hervorstehend angeordnete Kämmvorsprünge (510) aufweist.
  5. Erdungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilscheibe (51) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.
  6. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kämmelement (5) als Profilhülse (52) ausgebildet ist, welche umfänglich Kämmvorsprünge (520) trägt oder ausgebildet hat, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie zumindest bereichsweise in die Bürsten (42) des Erdungselements (4) hineinragen und/oder an den Bürstenhaarenden anliegen.
  7. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmelemente (520) als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse (52) hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifen ausgebildet sind, wobei bevorzugt einzelne Profilstreifen winklig zur Rotationsachse der Welle (2), abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet ausgebildet sind.
  8. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmelemente (520) als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse (52) hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifenkombinationen in Rautenform ausgebildet sind.
  9. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmelemente (520) als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse (52) hervorstehende, sich abschnittsweise über die Mantelfläche erstreckende Profilstreifen ausgebildet sind, die umfänglich zueinander beabstandet und parallel zur Drehachse der Welle (2) angeordnet sind.
  10. Erdungsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kämmelemente (520) als aus der äußeren Mantelfläche der Profilhülse (52) hervorstehende Noppen oder Stifte ausgebildet sind.
  11. Elektrische Maschine (10), umfassend einen Stator (11), einen auf einer Rotorwelle (12) drehfest angeordneten Rotor (13) sowie ein Gehäuse (14), wobei die Rotorwelle (12) über Lagerelemente in dem Gehäuse (14) gelagert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Rotorwelle (12) und Gehäuse (14) eine Erdungsanordnung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist.
  12. Wälzlager (20) umfassend einen Innenring (21), einen Außenring (22) sowie zwischen Innenring (21) und Außenring (22) angeordnete Wälzkörper (23), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenring (21) und Außenring (22) eine Erdungsanordnung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1-10 angeordnet ist.
  13. Getriebeanordnung umfassend eine Mehrzahl von Getriebewellen und Getriebezahnrädern sowie ein Gehäuse, wobei zumindest eine der Getriebewellen über Lagerelemente in dem Gehäuse gelagert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der im Gehäuse gelagerten Getriebewelle und Gehäuse eine Erdungsanordnung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1-10 angeordnet ist.
DE102020114067.3A 2020-05-26 2020-05-26 Erdungsanordnung, elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, Wälzlager mit Erdungsanordnung und Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung Pending DE102020114067A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020114067.3A DE102020114067A1 (de) 2020-05-26 2020-05-26 Erdungsanordnung, elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, Wälzlager mit Erdungsanordnung und Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020114067.3A DE102020114067A1 (de) 2020-05-26 2020-05-26 Erdungsanordnung, elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, Wälzlager mit Erdungsanordnung und Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020114067A1 true DE102020114067A1 (de) 2021-12-02

Family

ID=78508845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020114067.3A Pending DE102020114067A1 (de) 2020-05-26 2020-05-26 Erdungsanordnung, elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, Wälzlager mit Erdungsanordnung und Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020114067A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014204719A1 (de) 2013-05-09 2014-11-13 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager mit integriertem Nebenschluss
DE102015224044A1 (de) 2015-12-02 2016-10-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Dichtungselement und Dichtungsanordnung
DE102016217872A1 (de) 2015-10-19 2017-04-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lagerdichtung mit integrierter Erdungsbürste

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014204719A1 (de) 2013-05-09 2014-11-13 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager mit integriertem Nebenschluss
DE102016217872A1 (de) 2015-10-19 2017-04-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lagerdichtung mit integrierter Erdungsbürste
DE102015224044A1 (de) 2015-12-02 2016-10-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Dichtungselement und Dichtungsanordnung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3814646B1 (de) Wälzlager mit integrierter stromableitfunktion
EP3468013B1 (de) Wellenerdungsring sowie ableitkörper für einen wellenerdungsring
DE102016217872A1 (de) Lagerdichtung mit integrierter Erdungsbürste
WO2018177461A1 (de) Wälzlager mit integrierter stromableitfunktion
DE102014204719A1 (de) Wälzlager mit integriertem Nebenschluss
EP3012946B1 (de) Erdungsvorrichtung
DE202014105015U1 (de) Erdungsvorrichtung
DE112006003971T5 (de) Rotationsanschlussmechanismus
EP2710712B1 (de) Anlaufscheibe für eine elektrische maschine
DE102022202004A1 (de) Erdungsbürstenanordnung
EP4040022A1 (de) Erdungsring und anordnung, die einen solchen erdungsring umfasst
DE102020114067A1 (de) Erdungsanordnung, elektrische Maschine mit Erdungsanordnung, Wälzlager mit Erdungsanordnung und Getriebeanordnung mit Erdungsanordnung
DE102013217980A1 (de) Wälzlager
DE102008021071A1 (de) Bürstenanordnung bei einem Elektromotor
EP3484024B1 (de) Aktuator
DE102018218530A1 (de) Bürstenvorrichtung zur elektrischen Verbindung eines ersten Elements mit einem zweiten Element, E-Maschine und Antriebsvorrichtung
DE102017107326A1 (de) Elektrisch leitfähige Dichtung und Anordnung mit zwei gegeneinander abgedichteten Maschinenelementen
DE102017108887A1 (de) Schutzelement und Lageranordnung mit diesem
DE102012223903A1 (de) Dichtung für ein Wälzlager und Wälzlager
DE102019113898A1 (de) Lager
DE102018119288A1 (de) Geteilter Wellenerdungsring
DE102023200386A1 (de) Erdungsbürstenanordnung
DE102019112091A1 (de) Lageranordnung
DE3902937C2 (de) Changierlager
DE102018106633A1 (de) Elektrisch leitfähiger Wälzlagerkäfig und Lageranordnung mit diesem