WO2023094193A1

WO2023094193A1 - Anordnung zur erdung einer welle

Info

Publication number: WO2023094193A1
Application number: PCT/EP2022/081727
Authority: WO
Inventors: Michael Griesbach
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2023-06-01
Also published as: DE102021213388A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erdung einer Welle, insbesondere einer Rotorwelle (2) einer Elektromaschine, umfassend eine Erdungswelle (8), die elektrisch leitend mit der zu erdenden Welle verbunden ist, wobei die Erdungswelle (8) zudem mit einem Gehäuse (7) elektrisch leitend in Verbindung steht. Um die Erdung dabei auf vorteilhafte Art und Weise vorzunehmen, ist die Erdungswelle (8) in Drehrichtung mit der zu erdenden Welle gekoppelt und an dem Gehäuse (7) über ein Lager (11) drehbar gelagert.

Description

Anordnung zur Erdung einer Welle

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erdung einer Welle, insbesondere einer Rotorwelle einer Elektromaschine, umfassend eine Erdungswelle, die elektrisch leitend mit der zu erdenden Welle verbunden ist, wobei die Erdungswelle zudem mit einem Gehäuse elektrisch leitend in Verbindung steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe, eine elektrische Achsantriebs-Einheit für ein Kraftfahrzeug sowie eine elektrische Maschine, bei welchen jeweils je eine vorgenannte Anordnung realisiert ist.

Im Bereich der Kraftfahrzeuge kommen Elektromaschinen zur Anwendung, um das jeweilige Kraftfahrzeug als Hybrid- oder Elektrofahrzeug zu konzipieren. So werden teilweise auch bei Kraftfahrzeuggetrieben Elektromaschinen vorgesehen, um das jeweilige Kraftfahrzeuggetriebe für die Anwendung bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug geeignet zu machen. Während übrige Komponenten des jeweiligen Getriebes dabei über das jeweilige, umliegende Getriebegehäuse gekapselt und abgeschirmt sind, können die aus dem Getriebegehäuse herausgeführten Getriebewellen allerdings für elektromagnetische Interferenzen sorgen, was im Bereich eines Kraftfahrzeuges eine Störung sonstiger elektronischer Bauteile zur Folge haben kann. Aus diesem Grund sind aus einem Getriebegehäuse herausgeführte Getriebewellen nach Möglichkeit zu erden. Auch bei ansonsten in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Elektromaschinen, wie beispielsweise bei elektrischen Achsantriebs-Einheiten, ist eine Erdung einer jeweiligen Welle zur Beseitigung oder Reduzierung elektromagnetischer Interferenzen vorzunehmen. Eine jeweilige Erdung wird dabei durch eine elektrisch leitende Verbindung der zu erdenden Welle mit einer Masse vorgenommen, bei welcher es sich zumeist um ein Gehäuse handelt.

Aus der DE 10 2019 133 677 A1 geht eine Anordnung zur Erdung einer Rotorwelle einer Elektromaschine hervor, wobei die Rotorwelle bei dieser Anordnung über eine Erdungswelle in Form einer Lanze elektrisch leitend mit einem Gehäuse verbunden ist. Die Lanze ist dabei an einem axialen Ende über ein Stützlager an der Rotorwelle gestützt sowie an einem hierzu entgegengesetzt liegenden, axialen Ende schwimmend in einem Gehäusedeckel eines Gehäuses gelagert. Für die schwimmende La- gerung ist dabei radial zwischen der Lanze und dem Gehäusedeckel ein elektrisch leitendes, radial federndes Zwischenelement vorgesehen. Seitens der Rotorwelle ist eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Lanze und der Rotorwelle über einen Kohlestift und eine Kohlebürstenhalterung hergestellt, so dass die Lanze letztendlich die Rotorwelle elektrisch leitend mit dem Gehäuse zur Erdung der Rotorwelle verbindet.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, mittels welcher eine Erdung einer Welle auf vorteilhafte Art und Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Getriebe, bei welchem mindestens eine Welle auf die erfindungsgemäße Art und Weise angeordnet ist, ist ferner Gegenstand von Anspruch 17. Ferner betrifft Anspruch 18 eine elektrische Achsantriebs-Einheit, bei welcher mindestens eine Welle entsprechend der erfindungsgemäßen Anordnung angeordnet ist, während Anspruch 19 eine elektrische Maschine mit einer auf die erfindungsgemäße Art und Weise angeordneten Rotorwelle zum Gegenstand hat.

Gemäß der Erfindung umfasst eine Anordnung zur Erdung einer Welle eine Erdungswelle, die elektrisch leitend mit der zu erdenden Welle verbunden ist. Zudem steht die Erdungswelle mit einem Gehäuse elektrisch leitend in Verbindung. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die zu erdende Welle also dadurch geerdet, dass mittels der zwischenliegenden Erdungswelle eine elektrisch leitende Verbindung der Welle mit einem Gehäuse hergestellt wird.

Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung prinzipiell ein rotierbares Bauteil zu verstehen, welches für eine Übertragung einer Drehbewegung zwischen zu koppelnden Komponenten vorgesehen ist. Dabei kann diese Welle auch einstückig mit einer oder beiden zu koppelnden Komponenten ausgebildet sein. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei bei der zu erdenden Welle um eine Rotorwelle einer Elektro- maschine, welche dabei Teil eines Kraftfahrzeuggetriebes sein kann. Es kann sich bei der Welle aber prinzipiell auch um eine sonstige Welle, wie insbesondere eine Getriebewelle handeln. Die Erdungswelle, über welche die zu erdende Welle elektrisch leitend mit dem Gehäuse verbunden ist, kann im Sinne der Erfindung als einteilige Welle ausgeführt sein, wobei die Erdungswelle alternativ dazu auch mehrteilig ausgebildet sein kann. Ebenso kann auch die zu erdende Welle einteilig oder mehrteilig vorliegen. Um die elektrisch leitende Verbindung zwischen der zu erdenden Welle und dem Gehäuse herzustellen, besteht die Erdungswelle zumindest in Kontaktbereichen mit der Welle und dem Gehäuse sowie in einem diese Kontaktbereiche verbindenden Zwischenbereich aus einem elektrisch leitfähigen Material. Bevorzugt ist die Erdungswelle aber vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet.

Mit „axial“ ist im Rahmen der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Rotationsachse der Welle gemeint, während radial eine Orientierung in Durchmesserrichtung ausgehend von der Rotationsachse der Welle bedeutet.

Unter einer „elektrisch leitenden“ Verbindung ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung zu verstehen, bei welcher ein Stromfluss zwischen den verbundenen Bauteilen ermöglicht wird.

Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Erdungswelle in Drehrichtung mit der zu erdenden Welle gekoppelt und an dem Gehäuse über ein Lager drehbar gelagert ist. Mit anderen Worten ist also die Erdungswelle so mit der zu erdenden Welle gekoppelt, dass die Erdungswelle und die zu erdende Welle gemeinsam rotieren. Seitens des Gehäuses ist dann eine Lagerung der Erdungswelle über ein Drehlager vorgenommen.

Eine derartige Ausgestaltung einer Anordnung zur Erdung einer Welle hat dabei den Vorteil, dass aufgrund der Verlegung der Lagerung der Erdungswelle in den Bereich zwischen Gehäuse und Erdungswelle problemlos eine Platzierung des Lagers auf einem kleinen Außendurchmesser der Erdungswelle möglich wird, auf welchem durch das Lager niedrigere Schleppverluste hervorgerufen werden. Denn diese Durchmesserreduzierung kann im Bereich der Erdungswelle problemlos realisiert werden, da die Erdungswelle nicht für eine Drehmomentübertragung zwischen Komponenten vorgesehen ist, sondern lediglich der Erdung der Welle dient. Auf Seiten der zu erdenden Welle ist die Erdungswelle dann in Drehrichtung mit der Welle gekoppelt, so dass hier auf ein Drehlager verzichtet werden kann, das Relativdrehzahlen zwischen der Erdungswelle und der zu erdenden Welle ermöglicht. Da die Erdungswelle sowohl seitens der zu erdenden Welle, als auch seitens des Gehäuses jeweils elektrisch leitend verbunden ist, wird zudem eine Erdung der Welle an dem Gehäuse verwirklicht.

Im Unterschied dazu ist bei der DE 10 2019 133 677 A1 das Lager zwischen der zu erdenden Welle und der als Lanze ausgebildeten Erdungswelle vorgesehen, so dass hier eine Platzierung des Lagers auf einem niedrigen Durchmesser nicht oder nur mit zusätzlichem Fertigungsaufwand realisierbar ist.

Die Koppelung zwischen der Erdungswelle und der zu erdenden Welle in Drehrichtung ist im Sinne der Erfindung insbesondere als drehfeste Verbindung zwischen der Erdungswelle und der zu erdenden Welle ausgebildet, wobei diese Verbindung dabei als kraftschlüssige Verbindung und/oder als formschlüssige Verbindung vorliegen kann. Dadurch rotieren die Erdungswelle und die zu erdende Welle im Wesentlichen mit derselben Drehzahl.

Zur drehbaren Lagerung der Erdungswelle im Gehäuse kommt dabei im Rahmen der Erfindung ein Lager zur Anwendung, über welches zumindest eine Loslagerung, ggf. aber auch eine Festlagerung der Erdungswelle verwirklicht ist. So kann das Lager als Radiallager zumindest Radialkräfte abstützen, wobei das Lager im Falle der Verwendung als Festlager auch zumindest zu einem bestimmten Anteil ein Abstützen von Axialkräften am Gehäuse vornehmen kann.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist die Erdungswelle über eine Pressverbindung mit der zu erdenden Welle verbunden. In diesem Fall ist die Koppelung in Drehrichtung also durch Ausbildung einer Pressverbindung zwischen der Erdungswelle und der zu erdenden Welle verwirklicht. Hierdurch lässt sich eine Koppe- lung der beiden Wellen auf einfache Art und Weise realisieren, wobei über die Pressverbindung zudem eine zuverlässige, elektrisch leitende Verbindung zwischen den Wellen sichergestellt ist. Des Weiteren kann die Erdungswelle hierdurch auch für eine Zentrierung der zu erdenden Welle im Rahmen der Montage genutzt werden. Das Lager, über welches die Erdungswelle an dem Gehäuse drehbar gelagert ist, ist in diesem Fall bevorzugt als Loslager konzipiert.

Alternativ dazu ist es eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass die Erdungswelle seitens der zu erdenden Welle schwimmend gelagert ist. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch die Belastung des zwischen der Erdungswelle und dem Gehäuse platzierten Lagers reduziert werden kann. Letzteres ist dabei bevorzugt als Festlager ausgeführt. Besonders bevorzugt ist die Erdungswelle dabei in der zu erdenden Welle mit Spielpassung gelagert, wobei hierbei aber die Koppelung in Drehrichtung zwischen der Erdungswelle und der zu erdenden Welle sicherzustellen ist, um durch den hiermit einhergehenden Kontakt auch stets die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Wellen zu garantieren.

In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ist die Koppelung zwischen der zu erdenden Welle und der Erdungswelle in Drehrichtung über Profile vorgenommen, die die axial vorstehend an der Erdungswelle oder der zu erdenden Welle ausgestaltet und seitens der zu erdenden Welle oder der Erdungswelle in zugehörige Ausnehmungen eingeführt sind. In vorteilhafter Weise kann hierdurch die Koppelung in Drehrichtung auf einfache Art und Weise verwirklicht werden. Besonders bevorzugt ist dabei die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Welle und der Erdungswelle in Drehrichtung über die Profile verwirklicht. Denn durch die Koppelung in Drehrichtung kommt es zu einem Kontakt in Umfangsrichtung zwischen dem einzelnen Profil und einer die zugehörige Ausnehmung begrenzenden Wand und damit zu der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der zu erdenden Welle und der Erdungswelle. Besonders bevorzugt sind die Profile dabei seitens der Erdungswelle ausgestaltet, während die Ausnehmungen auf Seiten der zu erdenden Welle ausgebildet sind. Alternativ dazu können die Profile aber auch an der zu erdenden Welle ausgebildet sein und in Ausnehmungen einfassen, die seitens der Erdungswelle ausgestaltet sind. Das einzelne Profil ist im Sinne der Erfindung bevorzugt klauenähnlich gestaltet, wobei alternativ oder ergänzend dazu insbesondere vier Profile axial vorstehend an der Erdungswelle bzw. der zu erdenden Welle ausgebildet sind. Weiter bevorzugt können dabei Oberflächen der Profile zackenförmig ausgeführt sein, um die elektrische Kontaktierung zwischen den Wellen zu verbessern.

Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen der zu erdenden Welle und der Erdungswelle ein elektrisch leitendes Verbindungselement vorgesehen. Hierdurch wird insbesondere bei der schwimmenden Lagerung der Erdungswelle in der zu erdenden Welle und alternativ oder ergänzend zu einer Kontaktierung über Profile eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Welle und der Erdungswelle verwirklicht. Das elektrische leitende Verbindungselement ist hierbei bevorzugt radial federnd ausgeführt, wobei das Verbindungselement dabei als Ringfeder oder in sonstiger Form ausgebildet sein kann. Zudem kann das Verbindungselement auch analog zu einem Verbindungselement ausgebildet sein, wie es bei der DE 10 2019 133 677 A1 zwischen Gehäuse und Lanze zur Anwendung kommt.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Erdungswelle mit der zu erdenden Welle in Drehrichtung an einem axialen Ende gekoppelt, mit welchem die Erdungswelle axial und radial innenliegend in die zu erdende Welle eingeführt ist. Die zu erdende Welle ist also zumindest im Bereich eines axialen Endes, an welchem sie mit der Erdungswelle in Drehrichtung gekoppelt ist, als Hohlwelle gestaltet, wobei die Erdungswelle in diese Hohlwelle bzw. den Hohlwellenabschnitt axial hineingeführt und dort in Drehrichtung gekoppelt ist. Diese Koppelung kann dabei im Sinne einer der vorgenannten Varianten als Pressverbindung oder als schwimmende Lagerung verwirklicht sein.

Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass das Lager die Lagerung der Erdungswelle in einem Gehäusedeckel des Gehäuses vornimmt. Hierdurch ist eine einfache Zugänglichkeit des Lagers und auch der Erdungswelle für Wartungsmaßnahmen oder auch einen Austausch des Lagers oder anderer Bestandteile gegeben. In Weiterbildung der Erfindung ist die Erdungswelle an einem der zu erdenden Welle abgewandt liegenden axialen Ende mit einer Durchmesserreduzierung ausgeführt, an welcher die Lagerung über das Lager vorgenommen ist. Dadurch ist das Lager auf einem kleinen Durchmesser angeordnet, so dass an dem Lager niedrige Winkelgeschwindigkeiten auftreten, wodurch niedrige Schleppverluste im Bereich des Lagers erreicht werden können.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die elektrisch leitende Verbindung der Erdungswelle mit dem Gehäuse über das Lager vorgenommen. Dies hat den Vorteil, dass somit im Bereich des Gehäuses eine elektrisch leitende Verbindung der Erdungswelle auf kompakte Art und Weise und mit einer niedrigen Anzahl an Bauteilen verwirklicht werden kann, indem das zur Lagerung der Erdungswelle ohnehin vorgesehene Lager gleichzeitig auch zur Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindung herangezogen wird. Diese Ausführungsform ist dabei insbesondere mit der vorgenannten Weiterbildung kombiniert, bei welcher das Lager auf einer Durchmesserreduzierung der Erdungswelle vorgesehen ist. Denn hierdurch lassen sich niedrige Winkelgeschwindigkeiten im Bereich des Lagers erreichen, wodurch Komponenten des Lagers zumindest weitestgehend ohne Aufschwimmen auf einem zwischenliegenden Schmierfilm unmittelbar miteinander in Kontakt stehen. Im Sinne der Erfindung kann im Bereich des Lagers aber auch ein Schmiermittel, insbesondere in Form einer Fettschmierung, zum Einsatz kommen, wobei in diesem Schmiermittel dann elektrisch leitfähige Partikel vorgesehen sind.

In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist ein Außenring des Lagers über ein Federelement axial vorgespannt. Dadurch wird die elektrische Kontaktierung zwischen dem Lager und dem Gehäuse verbessert, wobei der Außenring dabei über das Federelement bevorzugt gegen eine Schulter des Gehäuses oder einen Sicherungsring axial vorgespannt sein kann. Eine elektrische Kontaktierung kann dabei dann zumindest zum Teil auch axial über das Federelement stattfinden.

Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das Lager als Wälzlager ausgeführt, wobei es bevorzugt als Kugellager vorliegt. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei bei dem Kugellager um ein Rillenkugellager. Alternativ dazu könnte das Lager prinzipiell aber auch als Rollenlager, wie beispielsweise als Zylinderrollenlager oder als Nadellager, oder auch als Gleitlager ausgeführt sein.

Alternativ oder ergänzend zu der Ausführungsform, bei welcher die elektrisch leitende Verbindung über das Lager vorgenommen ist, ist die elektrisch leitende Verbindung der Erdungswelle mit dem Gehäuse über eine separat zum Lager vorliegende Erdungseinrichtung vorgenommen. In diesem Fall wird also alternativ oder ergänzend zu einer Erdung über das Lager eine elektrisch leitende Verbindung über eine separate Einrichtung vorgenommen. Diese separate Einrichtung kann dabei als Schleifkontakt, beispielsweise über Kohlebürsten, ausgeführt sein.

Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass die Erdungswelle als Hohlwelle ausgeführt ist, wobei an einem der zu erdenden Welle abgewandt liegenden axialen Ende der Erdungswelle eine Blende angeordnet ist, die drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und einen Kühl- und/oder Schmiermittelanschluss des Gehäuses mit einem Innenbereich der Erdungswelle verbindet. Hierdurch kann eine Zuführung von einem Kühl- und/oder Schmiermittel in die Erdungswelle zur Schmiermittelversorgung bzw. zur Kühlung der zu erdenden Welle bzw. einer hierauf vorgesehenen Komponente problemlos vorgenommen werden. Die Blende ist dabei bevorzugt in das Gehäuse bzw. den Gehäusedeckel eingepresst.

In Kombination der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit mit der Variante, bei welcher die elektrisch leitende Verbindung über eine Erdungseinrichtung vorgenommen ist, ist die Erdungseinrichtung radial zwischen der Erdungswelle und der Blende angeordnet, wobei die Erdungseinrichtung dabei die Erdungswelle und die Blende elektrisch leitend verbindet. Hierdurch lässt sich eine gute elektrische Kontaktierung zwischen dem Gehäuse und der Erdungswelle verwirklichen.

Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Getriebe, bei welchem es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeuggetriebe handelt, wobei bei diesem Getriebe zumindest eine Welle in einer Anordnung nach einer oder mehrerer der vorgenannten Varianten geerdet ist. Dabei kann diese Anordnung insbesondere bei einer Rotorwelle einer in das Getriebe integrierten Elektromaschine realisiert sein. Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erdung der Welle kann auch Bestandteil einer elektrische Achsantriebs-Einheit für ein Kraftfahrzeug oder einer elektrischen Maschine sein.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung o- der unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Anordnung zur Erdung einer Welle entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Detail der Anordnung aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Erdungswelle der Anordnung aus Fig. 1 ;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer zu erdenden Welle der Anordnung aus Fig. 1 ;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Anordnung zur Erdung einer Welle gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;

Fig. 6 ein Detail der Anordnung aus Fig. 5; und

Fig. 7 eine Schnittansicht einer Anordnung zur Erdung einer Welle entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Aus Fig. 1 geht eine Schnittansicht eines Bereichs eines Getriebes 1 hervor, wobei in diesem Bereich eine Rotorwelle 2 einer - vorliegend nicht weiter gezeigten - Elektromaschine drehtest mit einer Antriebswelle 3 des Getriebes 1 verbunden ist. Dabei ist die Rotorwelle 2 als Hohlwelle ausgeführt und axial von einer Seite her in die, ebenfalls als Hohlwelle ausgeführte Antriebswelle 3 hineingeführt, wobei die Rotorwelle 2 und die Antriebswelle 3 dabei über eine Mitnahmeverzahnung 4 drehtest miteinander verbunden sind. Neben der Antriebswelle 3 steht die Rotorwelle 2 dabei zudem drehtest mit einem - ebenfalls nicht zu sehenden - Rotor der Elektromaschine des Getriebes 1 in Verbindung.

Die Rotorwelle 2 und die Antriebswelle 3 sind vorliegend gemeinsam über zwei Wälzlager 5 und 6 drehbar gelagert, die als Rillenkugellager ausgeführt sind. Dabei ist über das Wälzlager 5 eine drehbare Lagerung der Antriebswelle 3 an einem Gehäuse 7 des Getriebes 1 vorgenommen.

Um vorliegend Störungen aufgrund von elektromagnetischen Interferenzen zu vermeiden, sind die Rotorwelle 2 und die Antriebswelle 3 zur Erdung elektrisch leitend mit dem Gehäuse 7 verbunden. Diese elektrisch leitende Verbindung ist hierbei über eine Erdungswelle 8 vorgenommen, die als Hohlwelle ausgeführt ist und an einem ersten axialen Ende 9 schwimmend an der Rotorwelle 2 sowie an einem zweiten axialen Ende 10 über ein Lager 11 im Gehäuse 7 drehbar gelagert ist.

Der Bereich der Lagerung der Erdungswelle 8 über das Lager 11 ist dabei in Fig. 2 näher im Detail dargestellt. Wie hier zu erkennen ist, ist das Lager 11 vorliegend als Wälzlager ausgeführt, wobei das Lager 11 konkret als Rillenkugellager ausgestaltet ist. So setzt sich das Lager 11 aus einem Außenring 12 und einem Innenring 13 zusammen, zwischen welchen Wälzkörper 14 in Form von Kugeln auf entsprechenden Laufbahnen der beiden Ringe 12 und 13 laufen. Während der Innenring 13 dabei an dem axialen Ende 10 der Erdungswelle 8 auf eine Durchmesserreduzierung 15 der Erdungswelle 8 aufgepresst ist, ist der Außenring 12 axial zwischen einem Sprengring 16 und einem Federelement 17 an einem Gehäusedeckel 18 des Gehäuses 7 gehalten. Dabei spannt das Federelement 17, welches vorliegend nach Art einer Tel- lerfeder ausgeführt ist, den Außenring 12 axial gegen den Sprengring 16 vor. Insofern ist das Lager 11 im vorliegenden Fall als Festlager ausgeführt.

Neben einer Lagerung der Erdungswelle 8 im Gehäusedeckel 18 und damit im Gehäuse 7 übernimmt das Lager 11 zusätzlich die Funktion der elektrisch leitenden Verbindung der Erdungswelle 8 mit dem Gehäusedeckel 18 und damit auch dem Gehäuse 7. Dabei können elektrische Ströme von der Erdungswelle 8 über den Innenring 13, die Wälzkörper 14 und den Außenring 12 in den Gehäusedeckel 18 geleitet werden, wobei hierbei über das Federelement 17 und den Sprengring 16 stets eine elektrische Kontaktierung des Außenringes 12 mit dem Gehäusedeckel 18 sichergestellt wird. Möglich wird diese elektrisch leitende Verbindung der Erdungswelle 8 mit dem Gehäusedeckel 18 über das Lager 11 insbesondere aufgrund der Platzierung des Lagers 11 auf der Durchmesserreduzierung 15, da sich hierdurch im Betrieb niedrige Winkelgeschwindigkeiten am Lager 11 einstellen. Aufgrund dieser niedrigeren Winkelgeschwindigkeiten kommt es nicht zu einem Aufschwimmen der Wälzkörper 14 auf einem Schmierfilm und dementsprechend zu einem direkten mechanischen Kontakt der Wälzkörper 14 mit den Ringen 12 und 13.

Darüber hinaus dient die Erdungswelle 8 auch einer Zuführung von Kühlmittel in Form von Öl zu der Rotorwelle 2 und im Weiteren auch zu dem hiermit drehfest verbundenen Rotor der Elektromaschine. Dazu ist im Bereich des axialen Endes 10 der Erdungswelle 8 eine Blende 19 in den Gehäusedeckel 18 eingepresst, wobei die Blende 19 dabei trichterähnlich gestaltet ist. So umfasst die Blende 19 einen ersten hohlzylindrischen Abschnitt 20, mit welchem sie axial benachbart zu einem Kühlmittelanschluss 21 in den Gehäusedeckel 18 eingepresst ist. Über diesen Kühlmittelanschluss 21 ist dabei innerhalb des Gehäuses 7 eine Verbindung zu einem Kühlmittelversorgungssystem hergestellt, über welches Öl unter anderem in den Gehäusedeckel 18 geleitet wird.

An den hohlzylindrischen Abschnitt 20 schließt sich ein weiterer, hohlzylindrische Abschnitt 22 der Blende 19 an, weicher einen im Vergleich zu einem Innendurchmesser der Erdungswelle 8 geringeren Außendurchmesser aufweist und mit dem die Blende 19 axial sowie radial innen liegend in die Erdungswelle 8 eingeführt ist. In der Folge kann über die Blende 19 Öl aus dem Kühlmittelanschluss 21 axial in das Innere der Erdungswelle 8 einströmen, so dass im Weiteren eine Zuleitung des Kühlmittels in die Rotorwelle 2 möglich ist.

Für die schwimmende Lagerung der Erdungswelle 8 in der Rotorwelle 2 ist die Erdungswelle 8 mit ihrem axialen Ende 9 axial sowie radial innen liegend in die Rotorwelle 2 hineingeführt. Dabei sind für die drehfeste Verbindung der Rotorwelle 2 mit der Erdungswelle 8 an dem axialen Ende 9 der Erdungswelle 8 Profile 23 ausgestaltet, die axial gegenüber der Erdungswelle 8 vorstehen. Wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist, welche eine perspektivische Einzelansicht der Erdungswelle 8 zeigt, sind die Profile 23 dabei klauenähnlich ausgebildet. Konkret sind die Profile 23 dabei an einem maximalen Außendurchmesser der Erdungswelle 8 vorgesehen, mit welchem die Erdungswelle 8 im Bereich des Endes 9 ausgeführt ist.

Seitens der Rotorwelle 2 fasst jedes der Profile 23 in je einer Ausnehmung 24 der Rotorwelle 2 ein, wobei die Ausnehmungen 24 dabei insbesondere in Fig. 4 in der perspektivischen Einzelansicht eines Bereichs der Rotorwelle 2 zu erkennen sind. Hierdurch wird eine Koppelung zwischen der Rotorwelle 2 und der Erdungswelle 8 in Drehrichtung realisiert, indem eine Drehbewegung der Rotorwelle 2 durch Zusammenspiel der Profile 23 mit den Ausnehmungen 24 für ein Mitnehmen und damit ein gemeinsames Rotieren der Erdungswelle 8 sorgt. Zugleich wird hierdurch auch die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Erdungswelle 8 und der Rotorwelle 2 ausgestaltet, da das einzelne Profil 23 in Umfangsrichtung in Kontakt mit je einer die jeweilige Ausnehmung 24 begrenzenden Wand der Rotorwelle 2 tritt.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Getriebes 1 , bei welchem zur Erdung einer Rotorwelle 2 eine Anordnung entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung vorgenommen ist. Diese Anordnung entspricht dabei weitestgehend der Variante nach den Fig. 1 bis 4, mit dem Unterschied, dass im Bereich eines axialen Endes 10 einer die Rotorwelle 2 erdenden Erdungswelle 8 eine separate Erdungseinrichtung 25 vorgesehen ist. Wie insbesondere in der Detailansicht in Fig. 6 zu erkennen ist, ist diese Erdungseinrichtung 25 dabei radial zwischen der Erdungswelle 8 und einer Blende 26 vorgesehen, die auch hier einer Zuführung von Kühlmit- tel in Form von Öl in den Innenraum der Erdungswelle 8 dient. Dabei ist die Blende 26 in den Gehäusedeckel 18 eingepresst. Die Erdungseinrichtung 25 verbindet dabei die Erdungswelle 8 elektrisch leitend mit der Blende 26 und damit auch dem Gehäusedeckel 18, wobei dies alternativ oder ergänzend zu einer elektrisch leitenden Verbindung über ein Lager 11 vorgenommen ist, über welches die Erdungswelle 8 in dem Gehäusedeckel 18 drehbar gelagert ist. Die Erdungseinrichtung 25 kann dabei als Schleifkontakt, beispielsweise über Kohlebürsten, gestaltet sein. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach den Fig. 5 und 6 der Variante nach den Fig. 1 bis 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.

Schließlich geht noch aus Fig. 7 eine Schnittansicht eines Getriebes 1 hervor, bei welchem eine Rotorwelle 2 in einer Anordnung geerdet ist, wobei diese Anordnung dabei entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt ist. Dabei entspricht diese Ausführungsform erneut weitestgehend der Variante nach den Fig. 1 bis 4, mit dem Unterschied, dass eine Erdungswelle 8 nun nicht schwimmend in der Rotorwelle 2 gelagert ist, sondern an einem Ende 27 über eine Pressverbindung drehfest mit der Rotorwelle 2 verbunden ist. Über diese Pressverbindung wird dabei auch die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Rotorwelle 2 und der Erdungswelle 8 ausgebildet. Seitens eines Gehäusedeckels 18 eines Gehäuses 7 ist die Erdungswelle 8 dann erneut über ein - vorliegend nur schematisch gezeigtes - Lager 28 gelagert, bei welchem es sich insbesondere um ein Wälzlager in Form eines Rillenkugellagers handelt. Über dieses Lager 28 ist dabei die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Erdungswelle 8 und dem Gehäusedeckel 18 ausgestaltet, wobei auch hier alternativ oder ergänzend dazu eine zusätzliche Erdungseinrichtung vorgesehen sein kann. Ferner kann - vorliegend nicht gezeigt - im Bereich des Lagers 28 auch eine Blende für eine Zuführung von Kühlmittel in den Innenbereich der Erdungswelle 8 vorgesehen sein. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach Fig. 7 der Variante nach den Fig. 1 bis 4, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.

Mittels der erfindungsgemäßen Anordnungen zur Erdung einer Rotorwelle kann eine jeweilige Erdung auf vorteilhafte Art und Weise realisiert werden. Bezuqszeichen

Getriebe

Rotorwelle

Antriebswelle

Mitnahmeverzahnung

Wälzlager

Gehäuse

Erdungswelle axiales Ende axiales Ende

Lager

Außenring

Innenring

Wälzkörper

Durchmesserreduzierung

Sprengring

Federelement

Gehäusedeckel

Blende

Abschnitt

Kühlmittelanschluss

Abschnitt

Profile

Ausnehmungen

Erdungseinrichtung

Blende

Ende

Lager

Claims

Patentansprüche

1 . Anordnung zur Erdung einer Welle, insbesondere einer Rotorwelle (2) einer Elektromaschine, umfassend eine Erdungswelle (8), die elektrisch leitend mit der zu erdenden Welle verbunden ist, wobei die Erdungswelle (8) zudem mit einem Gehäuse (7) elektrisch leitend in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungswelle (8) in Drehrichtung mit der zu erdenden Welle gekoppelt und an dem Gehäuse (7) über ein Lager (1 1 ; 28) drehbar gelagert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungswelle (8) über eine Pressverbindung mit der zu erdenden Welle verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungswelle (8) schwimmend an der zu erdenden Welle gelagert ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmende Lagerung der Erdungswelle (8) an der zu erdenden Welle über Profile (23) vorgenommen ist, die axial vorstehend an der Erdungswelle (8) oder der zu erdenden Welle ausgestaltet und seitens der zu erdenden Welle oder der Erdungswelle in zugehörige Ausnehmungen (24) eingeführt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Welle und der Erdungswelle (8) in Drehrichtung über die Profile (23) vorgenommen ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zu erdenden Welle und der Erdungswelle ein elektrisch leitendes Verbindungselement vorgesehen ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungswelle (8) mit der zu erdenden Welle in Drehrichtung an einem axialen Ende (9; 27) gekoppelt ist, mit welchem die Erdungswelle (8) axial und radial innenliegend in die zu erdende Welle eingeführt ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (11 ; 28) die Erdungswelle (8) in einem Gehäusedeckel (18) des Gehäuses (7) drehbar lagert.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungswelle (8) an einem der zu erdenden Welle abgewandt liegenden axialen Ende (10) mit einer Durchmesserreduzierung (15) ausgeführt ist, an welcher die drehbare Lagerung über das Lager (1 1 ; 28) vorgenommen ist.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung der Erdungswelle (8) mit dem Gehäuse (7) über das Lager (1 1 ; 28) vorgenommen ist.

11 . Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenring (12) des Lagers (11 ) über ein Federelement (17) axial vorgespannt ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10 und Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Erdungswelle (8) und dem Gehäuse (7) zumindest teilweise axial zwischen einem Außenring (12) des Lagers (1 1 ) und dem Gehäuse (7) über das Federelement (17) vorgenommen ist.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (11 ; 28) als Wälzlager und hierbei bevorzugt als Kugellager ausgeführt ist.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung der Erdungswelle (8) mit dem Gehäuse (7) über eine separat zum Lager (11 ; 28) vorliegende Erdungseinrichtung (25) vorgenommen ist.

15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungswelle (8) als Hohlwelle ausgeführt ist, wobei an einem der zu erdenden Welle abgewandt liegenden axialen Ende (10) der Erdungswelle (8) eine Blende (19; 26) angeordnet ist, die drehtest mit dem Gehäuse (7) verbunden ist und einen Kühl- und/oder Schmiermittelanschluss (21 ) des Gehäuses (7) mit einem Innenbereich der Erdungswelle (8) verbindet.

16. Anordnung nach Anspruch 14 und Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungseinrichtung (25) radial zwischen der Erdungswelle (8) und der Blende (26) angeordnet ist und dabei die Erdungswelle (8) und die Blende (26) elektrisch leitend verbindet.

17. Getriebe (1 ), insbesondere Kraftfahrzeuggetriebe, umfassend zumindest eine Welle, die entsprechend einer Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 geerdet ist.

18. Elektrische Achsantriebs-Einheit für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Welle, die entsprechend einer Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 geerdet ist.

19. Elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor, wobei der Rotor mit einer Rotorwelle (2) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (2) entsprechend einer Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 geerdet ist.

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