DE102022116038A1 - Rolling bearing arrangement and electrical machine - Google Patents
Rolling bearing arrangement and electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022116038A1 DE102022116038A1 DE102022116038.6A DE102022116038A DE102022116038A1 DE 102022116038 A1 DE102022116038 A1 DE 102022116038A1 DE 102022116038 A DE102022116038 A DE 102022116038A DE 102022116038 A1 DE102022116038 A1 DE 102022116038A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rolling bearing
- sensor
- bearing arrangement
- insulation layer
- shaft
- 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.)
- Ceased
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 121
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/583—Details of specific parts of races
- F16C33/586—Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
- F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
- F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
- F16C35/073—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between shaft and inner race ring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
- F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
- F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
- F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
- H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
- H02K5/173—Means 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
- H02K5/1732—Means 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings 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
- F16C19/06—Bearings 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
- F16C2202/30—Electric properties; Magnetic properties
- F16C2202/32—Conductivity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2326/00—Articles relating to transporting
- F16C2326/01—Parts of vehicles in general
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
- F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein/eine Wälzlageranordnung (1), insbesondere für eine elektrische Maschine (20) innerhalb eines Antriebsstrangs (40) eines Kraftfahrzeugs (50), umfassend ein zwischen einer Anbindungsstruktur (2) und einer Welle (3) angeordnetes Wälzlager (4) zur drehbaren Lagerung der Welle (3) gegenüber der Anbindungsstruktur (2), wobei das Wälzlager (4) einen drehfest mit der Welle (3) verbundenen Innenring (5) und einen Außenring (6) sowie zwischen dem Innenring (5) und dem Außenring (6) wälzend angeordnete Wälzkörper (7) aufweist,wobei die Wälzlageranordnung (1) eine Sensoreinheit (8) mit einem aktiven Sensor (9) und einem relativ zum Sensor (9) drehbaren Sensortarget (10) umfasst, wobei der Sensor (9) an dem Außenring (6) fixiert und das Sensortarget (10) drehfest mit der Welle (3) wirkverbundenen ist, wobei der Innenring (5) an seiner inneren Mantelfläche (13) über eine erste Isolationsschicht (11) stromisolierend an der Welle (3) fixiert ist und/oder der Außenring (6) an seiner äußeren Mantelfläche (14) über eine zweite Isolationsschicht (12) stromisolierend an der Anbindungsstruktur (2) fixiert ist.The invention relates to a rolling bearing arrangement (1), in particular for an electric machine (20) within a drive train (40) of a motor vehicle (50), comprising a rolling bearing (4) arranged between a connecting structure (2) and a shaft (3). for rotatably supporting the shaft (3) relative to the connecting structure (2), the rolling bearing (4) having an inner ring (5) and an outer ring (6) connected in a rotationally fixed manner to the shaft (3) and between the inner ring (5) and the outer ring (6) has rolling elements (7) arranged in a rolling manner, the rolling bearing arrangement (1) comprising a sensor unit (8) with an active sensor (9) and a sensor target (10) which can be rotated relative to the sensor (9), the sensor (9) fixed to the outer ring (6) and the sensor target (10) is operatively connected to the shaft (3) in a rotationally fixed manner, the inner ring (5) being electrically insulated on its inner surface (13) via a first insulation layer (11) on the shaft (3). is fixed and / or the outer ring (6) is fixed to the connection structure (2) in a current-insulating manner on its outer lateral surface (14) via a second insulation layer (12).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, insbesondere für eine elektrische Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein zwischen einer Anbindungsstruktur und einer Welle angeordnetes Wälzlager zur drehbaren Lagerung der Welle gegenüber der Anbindungsstruktur, wobei das Wälzlager einen drehfest mit der Welle verbundenen Innenring und einen Außenring sowie zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend angeordnete Wälzkörper aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine.The present invention relates to a rolling bearing arrangement, in particular for an electric machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a rolling bearing arranged between a connecting structure and a shaft for rotatably supporting the shaft relative to the connecting structure, the rolling bearing having an inner ring and an outer ring connected in a rotationally fixed manner to the shaft as well as rolling elements arranged in a rolling manner between the inner ring and the outer ring. The invention further relates to an electrical machine.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels. Significant efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the usual driving comfort.
Beim Einsatz von Wälzlagern z.B. in bzw. an elektrischen Maschinen innerhalb eines vollelektrischen Antriebsstrangs oder innerhalb eines hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, kann es zu einem Stromdurchgang kommen. Die Schaltimpulse von Umrichtern führen beispielsweise zum Aufbau einer Spannung zwischen den Lagerringen von Wälzlagern. Diese Spannung wird durch Durchschläge immer wieder abgebaut. Unter ungünstigen Bedingungen kommt es infolgedessen zu Stromdurchgangsschäden an Laufbahnen und Wälzkörpern. Somit besteht die Gefahr eines vorzeitigen und unerwarteten Ausfalls des Lagers und damit der gesamten elektrischen Maschine. Neben dem erhöhten Wartungsaufwand entstehen durch den Stillstand der Maschine zusätzliche Kosten.When using rolling bearings, for example in or on electrical machines within a fully electric drive train or within a hybridized drive train of a motor vehicle, current can pass through. The switching pulses from converters, for example, lead to the build-up of tension between the bearing rings of rolling bearings. This tension is continually reduced by breakdowns. Under unfavorable conditions, current damage to raceways and rolling elements occurs. There is therefore a risk of premature and unexpected failure of the bearing and thus of the entire electrical machine. In addition to the increased maintenance effort, the downtime of the machine results in additional costs.
Aus dem Stand der Technik sind stromisolierte Wälzlager bekannt, die schädliche Lagerströme unterbinden sollen. So werden beispielsweise Wälzlager mit einer Keramikisolierung am Außen- oder Innenring eingesetzt. Strom isolierte Wälzlager sind jedoch vergleichsweise teuer und werden daher nicht allzu häufig eingesetzt. Current-insulated rolling bearings are known from the prior art and are intended to prevent harmful bearing currents. For example, rolling bearings with ceramic insulation on the outer or inner ring are used. However, electrically insulated rolling bearings are comparatively expensive and are therefore not used very often.
Bei Elektromotoren kommt es ferner sehr darauf an, wie die vom Magnetfeld durchströmten Teile zueinander positioniert sind. Dies betrifft sowohl die mechanische Struktur des Elektromotors, durch die die Teile gehalten und exakt positioniert werden, als auch die genaue Kenntnis über die Winkellage der sich drehenden Teile. Eine exakte steife mechanische Struktur ist wichtig, da bereits geringe Positionsabweichungen der Teile untereinander den magnetischen Fluss (beispielsweise durch veränderte Luftspalte) nennenswert beeinflussen können. Aber auch die genaue Kenntnis über die aktuelle Stellung des Rotors ist entscheidend, denn die sich beim drehenden Motor ständig ändernde Lager der in dem drehenden Rotor integrierten Magnete (Winkelstellung) muss relativ zum dem in den Stator integrierten Magneten immer exakt bekannt sein, um den Elektromotor richtig ansteuern zu können. Die sich ändernde Winkelposition des Rotors muss zu jedem Zeitpunkt genau bekannt sein, um die Ausrichtung der Rotorkomponenten (z. B. der Rotormagnete, die meist als Permanentmagnete ausgeführt werden) relativ zu den Statorkomponenten (z. B. der Statormagnete, die meist als Elektromagnete ausgeführt werden) zu ermitteln und die Ansteuerung des Motors darauf abstimmen zu können.In the case of electric motors, it is also very important how the parts through which the magnetic field flows are positioned relative to one another. This affects both the mechanical structure of the electric motor, through which the parts are held and positioned precisely, as well as precise knowledge of the angular position of the rotating parts. A precise, rigid mechanical structure is important because even small positional deviations between the parts can significantly influence the magnetic flux (for example due to changed air gaps). But precise knowledge of the current position of the rotor is also crucial, because the constantly changing bearing of the magnets integrated in the rotating rotor (angular position) must always be known exactly relative to the magnet integrated in the stator in order to control the electric motor to be able to navigate correctly. The changing angular position of the rotor must be known exactly at any time in order to align the rotor components (e.g. the rotor magnets, which are usually designed as permanent magnets) relative to the stator components (e.g. the stator magnets, which are usually designed as electromagnets to be carried out) and to be able to adapt the control of the motor accordingly.
Daher ist es wichtig einen Rotorlagesensor möglichst so in die mechanische Struktur des Elektromotors zu integrieren, dass der Sensor die relative Lage der magnetisch relevanten Teile exakt, also mit möglichst geringem Toleranzeinfluss, erfassen kann. Gleichzeitig darf der Sensor durch seine Größe und durch seine Einbaubedingungen die mechanische Struktur des Elektromotors aber nicht negativ beeinflussen, so dass eine ausreichend robuste und maßhaltige Gestaltung aller Teile und Baugruppen ebenso möglich ist wie deren exakte Ausrichtung bei der Montage. Insbesondere bei Elektromotoren für Fahrzeuganwendungen muss der Rotorlagesensor möglichst kompakt und kostengünstig in die Struktur des Motors integriert werden.It is therefore important to integrate a rotor position sensor into the mechanical structure of the electric motor in such a way that the sensor can detect the relative position of the magnetically relevant parts exactly, i.e. with the lowest possible tolerance influence. At the same time, the size and installation conditions of the sensor must not negatively influence the mechanical structure of the electric motor, so that a sufficiently robust and dimensionally accurate design of all parts and assemblies is possible, as is their exact alignment during assembly. Particularly in electric motors for vehicle applications, the rotor position sensor must be integrated into the structure of the motor as compactly and cost-effectively as possible.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, welche diesen Anforderungen gerecht wird und die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest abmildert oder vollständig vermeidet. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte elektrische Maschine zu realisieren. It is therefore the object of the invention to provide a rolling bearing arrangement which meets these requirements and at least mitigates or completely avoids the problems known from the prior art. It is also the object of the invention to realize an improved electrical machine.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, insbesondere für eine elektrische Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein zwischen einer Anbindungsstruktur und einer Welle angeordnetes Wälzlager zur drehbaren Lagerung der Welle gegenüber der Anbindungsstruktur, wobei das Wälzlager einen drehfest mit der Welle verbundenen Innenring und einen Außenring sowie zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend angeordnete Wälzkörper aufweist, wobei die Wälzlageranordnung eine Sensoreinheit mit einem aktiven Sensor und einem relativ zum Sensor drehbaren Sensortarget umfasst, wobei der Sensor an dem Außenring fixiert und das Sensortarget drehfest mit der Welle wirkverbundenen ist, wobei der Innenring an seiner inneren Mantelfläche über eine erste Isolationsschicht stromisolierend an der Welle fixiert ist und/oder der Außenring an seiner äußeren Mantelfläche über eine zweite Isolationsschicht stromisolierend an der Anbindungsstruktur fixiert ist.This object is achieved by a rolling bearing arrangement, in particular for an electric machine within a drive train of a motor vehicle, comprising a rolling bearing arranged between a connecting structure and a shaft for rotatably supporting the shaft relative to the connecting structure, wherein the rolling bearing has an inner ring connected to the shaft in a rotationally fixed manner and a Outer ring and rolling bodies arranged in a rolling manner between the inner ring and the outer ring, the rolling bearing arrangement comprising a sensor unit with an active sensor and a sensor target that can be rotated relative to the sensor, the sensor being fixed to the outer ring and the sensor target being operatively connected to the shaft in a rotationally fixed manner, the Inner ring is fixed to the shaft in a current-insulating manner on its inner lateral surface via a first insulation layer and/or the outer ring is fixed to its outer lateral surface a second insulation layer is fixed to the connection structure in a current-insulating manner.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine bauliche Einheit aus einer Sensoreinheit und einem Isolationslager zum Schutz vor ungewollten Stromdurchgängen bereitgestellt werden kann, dass neben einem kompakten Aufbau auch kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist.This achieves the advantage that a structural unit consisting of a sensor unit and an insulation bearing can be provided to protect against unwanted current passages, which, in addition to a compact structure, can also be produced inexpensively and is easy to assemble.
Stromisolierend bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der Stromfluss zwischen der Anbindungsstruktur und/oder Welle zum Wälzlager hin zumindest reduziert wird, bevorzugt im Wesentlichen vollständig unterbunden ist.In the context of the invention, current-insulating means that the current flow between the connection structure and/or shaft towards the rolling bearing is at least reduced, preferably substantially completely prevented.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are mentioned in the claim sentence and particularly preferred embodiments of the subject matter of the invention are described below.
Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.Rolling bearings can be used in particular to enable rotational movements with the lowest possible friction losses. Rolling bearings can be used in particular to fix and/or support axles and shafts, where, depending on the design, they absorb radial and/or axial forces and at the same time enable the rotation of the shaft or the components mounted on an axle.
Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers abrollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.For this purpose, rolling rolling bodies are arranged between an inner ring and an outer ring of the rolling bearing. As a rule, mainly rolling friction occurs within the rolling bearing between these three main components, the inner ring, the outer ring and the rolling elements. Since the rolling elements in the inner and outer rings can preferably roll on hardened steel surfaces with optimized lubrication, the rolling friction of such bearings is relatively low.
Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The inner ring can in particular connect the shaft receiving the rolling bearing with the rolling bearing or the rolling elements. In particular, the shaft can be connected to the side of the lateral surface of the inner ring facing the shaft, with the rolling bodies of the rolling bearing rolling on the inner ring raceway opposite this lateral surface. The inner ring can be formed from a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the inner ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
Der Innenring kann einen Innenringeinstich aufweisen. In einem Innenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Innenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Innenring ausgebildet. Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The inner ring can have an inner ring recess. In particular, a cover disk, sealing disk and/or seal can be arranged in an inner ring recess, in particular in a non-positive and/or positive manner. The inner ring recess is preferably designed as a circumferential groove in the inner ring. The outer ring can in particular connect the bearing receiving bearing with the rolling bearing or the rolling elements. In particular, the bearing can be connected to the side of the lateral surface of the outer ring facing the bearing, with the outer ring raceway opposite this lateral surface rolling the rolling elements of the rolling bearing. The outer ring can be formed from a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the outer ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
Der Außenring kann einen Außenringeinstich aufweisen. In einem Außenringeinstich kann insbesondere eine Abdeckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung insbesondere kraft- und/oder formschlüssig angeordnet sein. Bevorzugt ist der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Außenring ausgebildet.The outer ring can have an outer ring recess. In particular, a cover disk, sealing disk and/or seal can be arranged in an outer ring recess, in particular in a non-positive and/or positive manner. The outer ring recess is preferably designed as a circumferential groove in the outer ring.
Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.Depending on the type of rolling bearing, the rolling elements have the shape of a ball or a roller. They roll on the raceways of the rolling bearing and have the task of transferring the force acting on a radial rolling bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa. In an axial rolling bearing, the rolling elements transmit the forces acting on the axial rolling bearing between the running disks. Roller-shaped rolling elements are also called roller rolling elements and spherical rolling elements are called bearing balls.
Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.Roller-shaped rolling bodies can, for example, be selected from the group of symmetrical pendulum rollers, asymmetrical pendulum rollers, cylindrical rollers, needle rollers and/or tapered rollers.
Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.Rolling elements can be guided in a cage or through rolling element spacers and spaced apart from one another. In principle, it is also conceivable to design a cageless rolling bearing, which is also referred to as a full complement rolling bearing. With full complement rolling bearings, adjacent rolling elements can contact each other.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.The rolling elements can roll within the rolling bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring. For this purpose, the surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional material layer. The inner ring raceway can be flat or profiled. A profiled design of the Inner ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the inner ring raceway. A flat shape of the inner ring raceway, on the other hand, can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the inner ring raceway.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.The rolling elements can roll within the rolling bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring. For this purpose, the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional material layer.
Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.The outer ring raceway can be flat or profiled. A profiled design of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the outer ring raceway. A flat shape of the outer ring raceway, on the other hand, can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the outer ring raceway.
Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.A rolling bearing can have a cage, with the cage guiding the rolling elements. The cage is designed in such a way that the rolling body balls and/or the rolling body rollers are spaced apart from one another, so that, for example, the friction and heat development of the rolling bodies is kept as low as possible. Furthermore, the cage keeps the rolling element balls and/or rolling element rollers at a fixed distance from one another during rolling, whereby an even load distribution can be achieved. The cage can be made in one piece or in several pieces.
Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist.A rolling bearing may have a seal to prevent lubricant from leaking out of the rolling bearing or dirt or moisture from entering the rolling bearing. For this purpose, the seals used can be provided with one or more sealing lips, which can rest on a component of the rolling bearing. These are designed in such a way that, on the one hand, they seal the bearing over its entire service life, and on the other hand, the friction caused by the seal is not too high.
Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung ist insbesondere zur Verwendung innerhalb eines Antriebsstranges eines elektrischen oder hybriden Kraftfahrzeugs geeignet und vorgesehen. Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung kann höchst bevorzugt zur Lagerung einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine und/oder zur Lagerung einer Getriebewelle einer Getriebeanordnung verwendet werden, wobei jeweils eine Verwendung innerhalb eines Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft ist.The rolling bearing arrangement according to the invention is particularly suitable and intended for use within a drive train of an electric or hybrid motor vehicle. The rolling bearing arrangement according to the invention can most preferably be used to support a rotor shaft of an electric machine and/or to support a transmission shaft of a transmission arrangement, with use within a motor vehicle being particularly advantageous.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.For the purposes of this application, motor vehicles are land vehicles that are moved by mechanical power without being tied to railway tracks. A motor vehicle can, for example, be selected from the group of passenger cars (passenger cars), trucks (lorries), mopeds, light vehicles, motorcycles, motor buses (KOM) or tractors. A hybrid electric vehicle, also known as a hybrid electric vehicle (HEV), is an electric vehicle that is powered by at least one electric motor and another energy converter and draws energy from both its electrical storage (battery) and additional fuel.
Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.For the purposes of this application, the drive train of a motor vehicle is understood to mean all components that generate the power in the motor vehicle to drive the motor vehicle and transmit it to the road via the vehicle wheels.
Eine elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt. Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine eines Achsantriebsstrangs als Radial- oder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen. Eine elektrische Maschine umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Eine elektrische Maschine kann trocken- oder nasslaufend ausgeführt sein. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.An electrical machine is used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa. In connection with the invention, the electrical machine of an axle drive train can be designed as a radial or axial flux machine. In order to create an axially particularly compact axle drive train, axial flux machines are to be preferred. An electrical machine usually includes a stationary part called a stator, stand or armature and a part called a rotor or rotor which is arranged to be movable relative to the stationary part. An electrical machine can be designed to run dry or wet. The electric machine is intended in particular for use within an electrically operable drive train of a motor vehicle. In particular, the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved. The electric motor particularly preferably has a power greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, most preferably greater than 12,500 rpm.
Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung kann in ebenfalls höchst bevorzugter Weise zur Lagerung einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine und/oder zur Lagerung einer Getriebewelle einer Getriebeanordnung innerhalb eines elektrischen Achsantriebsstrangs verwendet werden. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.The rolling bearing arrangement according to the invention can also be used in a highly preferred manner for supporting a rotor shaft of an electric machine and/or for supporting a transmission shaft of a transmission arrangement within an electric axle drive train. An electric axle drive train of a motor vehicle includes an electric machine and an Gear arrangement, wherein the electric machine and the gear arrangement form a structural unit. This structural unit is sometimes also referred to as an e-axle.
Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird. Die Getriebeanordnung kann des Weiteren bevorzugt als ein Planetengetriebe konfiguriert sein oder ein Planetengetriebe umfassen. Das Planetengetriebe kann bevorzugt ein Sonnenrad und mehrere mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger drehbar gelagerte Planetenräder aufweisen, die sich rotatorisch um das Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad angeordnetes Hohlrad, in welchem die Planetenräder wälzen.The transmission arrangement of the electric axle drive train can in particular be coupled to the electric machine, which is designed to generate a drive torque for the motor vehicle. The drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the motor vehicle is driven exclusively by the drive torque. The gear arrangement can further preferably be configured as a planetary gear or include a planetary gear. The planetary gear can preferably have a sun gear and a plurality of planet gears which are in engagement with the sun gear and are rotatably mounted in a planet gear carrier and which move rotationally around the sun gear, as well as a ring gear arranged coaxially to the sun gear, in which the planet gears roll.
Die Sensoranordnung ist bevorzugt als ein absoluter oder relativer Rotorlagesensor für eine elektrische Maschine ausgeführt. Die Sensoranordnung stellt bevorzugt ein die Rotorlage repräsentierendes Sensorsignal zur Verfügung. Höchst bevorzugt wird das Sensorsignal an eine Steuereinrichtung zur Steuerung der elektrischen Maschine geleitet.The sensor arrangement is preferably designed as an absolute or relative rotor position sensor for an electrical machine. The sensor arrangement preferably provides a sensor signal representing the rotor position. Most preferably, the sensor signal is sent to a control device for controlling the electrical machine.
Eine elektrische Maschine kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der elektrischen Maschine.An electrical machine can also have a control device. A control device, as can be used in the present invention, is used in particular for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of the electrical machine.
Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen.A control device has in particular a wired or wireless signal input for receiving, in particular, electrical signals, such as sensor signals. Furthermore, a control device also preferably has a wired or wireless signal output for transmitting, in particular, electrical signals.
Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control device. It is particularly preferred that the control device comprises hardware that is designed to execute software. The control device preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.
Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.The control device can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control device can be stored and read out again. Furthermore, the control device can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.
Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.A control device can comprise a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle. Control devices are also referred to as Electronic Control Unit (ECU) or Electronic Control Module (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out arithmetic operations to process data, particularly preferably using software. The control devices can preferably be networked with one another, so that wired and/or wireless data exchange between control devices is possible. In particular, it is also possible to network the control devices with one another via bus systems present in the motor vehicle, such as CAN bus or LIN bus.
Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.Very particularly preferably, the control device has at least one processor and at least one memory, which in particular contains a computer program code, the memory and the computer program code being configured with the processor to cause the control device to execute the computer program code.
Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.The control unit can particularly preferably include power electronics for energizing the stator or rotor. Power electronics is preferably a combination of various components that control or regulate a current to the electrical machine, preferably including the peripheral components required for this, such as cooling elements or power supplies. In particular, the power electronics or one or more power electronics components contain which are set up to control or regulate a current. This is particularly preferably one or more power switches, for example power transistors. Particularly preferably, the power electronics has more than two, particularly preferably three, phases or current paths that are separate from one another, each with at least one separate power electronics component. The power electronics are preferably designed to control or regulate a power per phase with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W.
Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.The electric machine is particularly intended for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle. In particular, the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved. The electric machine particularly preferably has a power greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, most preferably greater than 12,500 rpm.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Isolationsschicht und/oder die zweite Isolationsschicht aus einem stromisolierenden Kunststoff geformt sind/ist. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Isolationsschicht und/oder die zweite Isolationsschicht mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens aufgebracht sind/ist. Hierdurch kann eine fertigungstechnisch günstige Isolationsschicht realisiert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the first insulation layer and/or the second insulation layer are/is formed from a current-insulating plastic. According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the first insulation layer and/or the second insulation layer are applied by means of a plastic injection molding process. In this way, an insulation layer that is favorable in terms of production technology can be realized.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Außenring an seiner äußeren Mantelfläche einen radial nach innen weisenden Absatz aufweist, an welchem über ein Befestigungsmittel der Sensor fixiert ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass der Außenring hierdurch einen radialen wie auch axialen Anschlag bereitstellen kann, wodurch eine definierte Positionierung des Sensors gegenüber dem Wälzlager realisierbar ist.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the outer ring has a radially inward-pointing shoulder on its outer lateral surface, to which the sensor is fixed via a fastening means. The advantageous effect of this configuration is that the outer ring can thereby provide a radial as well as axial stop, whereby a defined positioning of the sensor relative to the rolling bearing can be achieved.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Befestigungsmittel unter Zwischenanordnung der zweiten Isolationsschicht an dem Absatz fixiert ist. Der Absatz kann vor Aufbringen der Isolationsschicht in dem Außenring ausgebildet werden, was prozesstechnisch besonders günstig sein kann.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the fastening means is fixed to the shoulder with the second insulation layer interposed. The shoulder can be formed in the outer ring before the insulation layer is applied, which can be particularly advantageous in terms of process technology.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Innenring an seiner inneren Mantelfläche einen radial nach außen weisenden Absatz aufweist, an welchem das Sensortarget fixiert ist, so dass dieses modulartig mit dem Innenring verbunden werden kann, insbesondere auch vor der Montage des Wälzlagers.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the inner ring has a radially outward-pointing shoulder on its inner surface, to which the sensor target is fixed, so that it can be connected to the inner ring in a modular manner, in particular before the rolling bearing is installed .
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Sensortarget unter Zwischenanordnung der ersten Isolationsschicht an dem Absatz fixiert ist, wodurch eine stromisolierende Wirkung bereitgestellt oder auch eine Bestehende verbessert werden kann.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the sensor target is fixed to the shoulder with the first insulation layer interposed, whereby a current-insulating effect can be provided or an existing one can be improved.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die innere Mantelfläche des Innenrings im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt ist und die Isolationsschicht einen radial nach außen weisenden Absatz aufweist, an welchem das Sensortarget fixiert ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass ein Innenring ohne weitere konstruktive Veränderungen verwendet werden kann, da die Funktion der Sensortargetfixierung über einen Absatz alleinig durch die Isolationsschicht realisiert wird.It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that the inner surface of the inner ring is essentially cylindrical and the insulation layer has a shoulder pointing radially outwards to which the sensor target is fixed. The advantage of this configuration is that an inner ring can be used without any further design changes, since the function of sensor target fixation via a shoulder is implemented solely by the insulation layer.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Sensortarget einerseits axial an dem Innenring und anderseits an einer axial lagegesicherten Sicherungshülse anliegt.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the sensor target rests axially on the inner ring on the one hand and on an axially secured securing sleeve on the other hand.
Hierdurch kann eine besonders montagefreundliche und definierte axiale Fixierung des Sensortargets realisiert werden.This makes it possible to achieve a particularly easy-to-assemble and defined axial fixation of the sensor target.
Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst werden durch eine elektrische Maschine, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor aufweist und der Rotor drehfest an einer Rotorwelle angeordnet ist, wobei die Rotorwelle in wenigstens einer Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1-9 gelagert ist.The object of the invention can also be achieved by an electrical machine, in particular within a drive train of a motor vehicle, wherein the electrical machine has a stator and a rotor which is rotatably mounted relative to the stator and the rotor is arranged in a rotationally fixed manner on a rotor shaft, the rotor shaft being in at least a rolling bearing arrangement according to one of claims 1-9 is stored.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using figures without restricting the general idea of the invention.
Es zeigt:
-
1 eine erste Ausführungsform einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittdarstellung, -
2 eine zweite Ausführungsform einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittdarstellung, -
3 eine dritte Ausführungsform einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittdarstellung, -
4 eine elektrische Maschine mit einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittdarstellung, -
5 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in einer schematischen Blockschaltdarstellung.
-
1 a first embodiment of a rolling bearing arrangement in a schematic axial sectional representation, -
2 a second embodiment of a rolling bearing arrangement in a schematic axial sectional representation, -
3 a third embodiment of a rolling bearing arrangement in a schematic axial sectional representation, -
4 an electrical machine with a rolling bearing arrangement in a schematic axial sectional representation, -
5 a motor vehicle with an electric machine in a schematic block diagram.
Die
Diese Wälzlageranordnungen 1 ist gemein, dass sie ein zwischen einer Anbindungsstruktur 2 und einer Welle 3 angeordnetes Wälzlager 4 zur drehbaren Lagerung der Welle 3 gegenüber der Anbindungsstruktur 2 umfassen, wobei das Wälzlager 4 einen drehfest mit der Welle 3 verbundenen Innenring 5 und einen Außenring 6 sowie zwischen dem Innenring 5 und dem Außenring 6 wälzend angeordnete Wälzkörper 7 aufweist.What these rolling
Die Wälzlageranordnung 1 besitzt ferner eine Sensoreinheit 8 mit einem aktiven Sensor 9 und einem relativ zum Sensor 9 drehbaren Sensortarget 10, wobei der Sensor 9 an dem Außenring 6 fixiert und das Sensortarget 10 drehfest mit der Welle 3 wirkverbundenen ist. In der
Das Sensortarget 10 liegt in den Ausführungsformen der
Die erste Isolationsschicht 11 und die zweite Isolationsschicht 12 sind aus einem stromisolierenden Kunststoff geformt und mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens auf dem jeweiligen Innenring 5 oder Außenring 6 aufgebracht.The first insulation layer 11 and the second insulation layer 12 are formed from a current-insulating plastic and applied to the respective inner ring 5 or outer ring 6 by means of a plastic injection molding process.
In der in der
Die Isolationsschicht 12 an der äußeren Mantelfläche 14 kann nach dem Spritzgussprozess geschliffen werden. Gegebenenfalls wird auch der Absatz 15, auf welchem der Sensor 9 montiert bzw. aufgepresst wird, im Einstichschleifverfahren mitgeschliffen. Idealerweise ist die Durchmessertoleranzbreite des kunststoff-überspritzten Absatzes 15 jedoch ausreichend genau, so dass ein Schleifbearbeitung an dieser Stelle der Isolationsschicht 12 nicht erforderlich ist, um den Sensor 9 aufzupressen.The insulation layer 12 on the outer surface 14 can be ground after the injection molding process. If necessary, the shoulder 15, onto which the
Wie aus der
Im Unterschied zu der in der
In der
Die
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.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be viewed as limiting but rather as illustrative. The following patent claims are to be understood as meaning that a stated feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- WälzlageranordnungRolling bearing arrangement
- 22
- AnbindungsstrukturConnection structure
- 33
- WelleWave
- 44
- Wälzlagerroller bearing
- 55
- InnenringInner ring
- 66
- AußenringOuter ring
- 77
- Wälzkörperrolling elements
- 88th
- SensoreinheitSensor unit
- 99
- Sensorsensor
- 1010
- SensortargetSensor target
- 1111
- Isolationsschichtinsulation layer
- 1212
- Isolationsschichtinsulation layer
- 1313
- MantelflächeLateral surface
- 1414
- MantelflächeLateral surface
- 1515
- AbsatzParagraph
- 1616
- BefestigungsmittelFasteners
- 1717
- AbsatzParagraph
- 1818
- Sicherungshülselocking sleeve
- 1919
- AbsatzParagraph
- 2020
- elektrische Maschineelectric machine
- 2121
- Statorstator
- 2222
- Rotorrotor
- 2323
- RotorwelleRotor shaft
- 2424
- Ringspalt Annular gap
- 3030
- Getriebeanordnung Gear arrangement
- 4040
- Antriebsstrang Drivetrain
- 5050
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022116038.6A DE102022116038A1 (en) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | Rolling bearing arrangement and electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022116038.6A DE102022116038A1 (en) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | Rolling bearing arrangement and electrical machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022116038A1 true DE102022116038A1 (en) | 2023-12-28 |
Family
ID=89075686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022116038.6A Ceased DE102022116038A1 (en) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | Rolling bearing arrangement and electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022116038A1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06229425A (en) | 1993-01-29 | 1994-08-16 | Nippon Seiko Kk | Electrocorrosion preventive rolling bearing |
JPH07208462A (en) | 1994-01-24 | 1995-08-11 | Ntn Corp | Insulated rolling bearing |
FR2826412A1 (en) | 2001-06-20 | 2002-12-27 | Skf Ab | Instrumented ball bearing has a sensor mechanism comprising a rotating coder and a stationary sensor block, part of which forms an interface between the bearing fixed bush and its support, thereby easing manufacturing constraints |
WO2009037261A1 (en) | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Aktiebolaget Skf | Rolling bearing device, in particular for medical apparatus |
WO2016082893A1 (en) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Aktiebolaget Skf | Sensor bearing unit and rolling bearing assembly comprising such a unit |
WO2021152082A1 (en) | 2020-01-30 | 2021-08-05 | Ntn-Snr Roulements | Instrumented bearing incorporating a leakage current collector and a magnetic shield |
WO2022127972A1 (en) | 2020-12-15 | 2022-06-23 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensor bearing having a cover and method for manufacturing a sensor bearing |
-
2022
- 2022-06-28 DE DE102022116038.6A patent/DE102022116038A1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06229425A (en) | 1993-01-29 | 1994-08-16 | Nippon Seiko Kk | Electrocorrosion preventive rolling bearing |
JPH07208462A (en) | 1994-01-24 | 1995-08-11 | Ntn Corp | Insulated rolling bearing |
FR2826412A1 (en) | 2001-06-20 | 2002-12-27 | Skf Ab | Instrumented ball bearing has a sensor mechanism comprising a rotating coder and a stationary sensor block, part of which forms an interface between the bearing fixed bush and its support, thereby easing manufacturing constraints |
WO2009037261A1 (en) | 2007-09-19 | 2009-03-26 | Aktiebolaget Skf | Rolling bearing device, in particular for medical apparatus |
WO2016082893A1 (en) | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Aktiebolaget Skf | Sensor bearing unit and rolling bearing assembly comprising such a unit |
WO2021152082A1 (en) | 2020-01-30 | 2021-08-05 | Ntn-Snr Roulements | Instrumented bearing incorporating a leakage current collector and a magnetic shield |
WO2022127972A1 (en) | 2020-12-15 | 2022-06-23 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensor bearing having a cover and method for manufacturing a sensor bearing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102021101900A1 (en) | Electrical machine and drive train for a hybrid or fully electrically driven motor vehicle | |
EP1593865B1 (en) | Rolling element bearing | |
DE102020107570A1 (en) | Drive arrangement for an electric drive axle with two motors | |
DE10343194B4 (en) | Alternative motive power arrangement using a multi-armature electric motor | |
WO2022089684A1 (en) | Electric machine, method for producing an electric machine, and electrically operatable powertrain | |
WO2021180268A1 (en) | Bearing assembly for integrating into an electric drive assembly for a vehicle, and electric drive assembly comprising the bearing assembly | |
DE102022116038A1 (en) | Rolling bearing arrangement and electrical machine | |
DE102022104512B4 (en) | Electrically operated axle drive train | |
EP1561051A1 (en) | Motor vehicle drive device | |
WO2022002294A1 (en) | Device for determining a torque in a drivetrain of an at least partially electrically operated motor vehicle | |
DE19860618C1 (en) | Electric drive machine unit for direct vehicle drive has compensating gearbox unit connected between rotor and driven shafts integrated into housing contg. rotor(s) and stator unit | |
DE102022111286B3 (en) | Rolling bearing assembly, electrical machine and gear assembly | |
DE102020005357A1 (en) | Method for operating a motor vehicle in coasting mode | |
DE102022114473A1 (en) | Electric final drive train | |
WO2023151750A1 (en) | Electric axle drivetrain | |
DE102022118357A1 (en) | Electric axle drive train and motor vehicle that can be operated electrically or hybrid | |
DE102022113287A1 (en) | Electric axle drive train | |
WO2024037683A1 (en) | Rolling bearing assembly and electrically operable drive train of a motor vehicle | |
DE102022113286A1 (en) | Electric axle drive train | |
DE102022111877A1 (en) | Electric axial flow machine | |
DE102021120800A1 (en) | electrical machine | |
DE102022110036A1 (en) | Electrically operated axle drive train | |
DE102023103953A1 (en) | Electrically operated axle drive train and kit-of-parts | |
DE102022111878A1 (en) | Electric axial flow machine | |
DE102021123477A1 (en) | Equipotential bonding arrangement and roller bearing arrangement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |