DE102017106695B3 - Rolling bearings with integrated current discharge function - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) zur Lagerung einer Antriebswelle in einem Elektromotor, umfassend: einen Innenring (2) mit einer ersten Laufbahn (13) für einen Wälzkörper (4), einen Außenring (2) mit einer zweiten Laufbahn (14) für einen Wälzkörper (4), sowie zwischen den Laufbahnen (13, 14) der Lagerringe (2, 3) angeordnete Wälzkörper (4), wobei an einem ersten der Lagerringe (2, 3) ein Kohlefaserverbundbauteil (5) befestigt ist, welches ein Trägerelement (6) und in das Trägerelement (6) eingebettete Kohlenstofffasern (8) aufweist, wobei die Kohlenstofffasern (8) an dem jeweils anderen Lagerring (2, 3) anliegen.

The invention relates to a roller bearing (1) for supporting a drive shaft in an electric motor, comprising: an inner ring (2) with a first raceway (13) for a rolling element (4), an outer ring (2) with a second raceway (14) for a rolling element (4), and between the raceways (13, 14) of the bearing rings (2, 3) arranged rolling elements (4), wherein on a first of the bearing rings (2, 3) a carbon fiber composite component (5) is fixed, which is a support element (6) and in the carrier element (6) embedded carbon fibers (8), wherein the carbon fibers (8) against the respective other bearing ring (2, 3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer integrierten Stromableitungsfunktion gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a roller bearing with an integrated Stromableitungsfunktion according to the preamble of the independent claim.

Aus dem Stand der Technik sind rotierende Wellen, beispielsweise von Turbinen, Elektromotoren, oder anderen Wellen bekannt, welche elektrisch leitend mit Komponenten verbunden sind, an welche eine elektrische Spannung induziert wird oder bei denen sich im Betrieb eine elektrische Spannung aufbauen kann. Ein solcher Aufbau einer elektrischen Spannung ist insbesondere bei einer Antriebswelle eines elektrischen Wechselstrommotors bekannt, wodurch hohe Spannungen zwischen einem elektrisch aufgeladenen Bauteil und einem weiteren Bauteil entstehen können. Während der Elektromotor in Betrieb ist, erhöht sich der elektrische Widerstand in den Lagern, wodurch es zu einer Aufladung an der Oberfläche der rotierenden Welle kommt. Dabei können hohe Spannungsunterschiede auftreten, welche sich auf einem elektrischen Pfad mit dem geringsten Widerstand entladen. Bei dieser Entladung kann es zu einem elektrischen Funken kommen, welcher einen funkenerosiven Materialabtrag an einer Oberfläche bewirkt. Führt der elektrische Pfad mit dem geringsten elektrischen Widerstand durch das Wälzlager, kann es somit zu einer Beschädigung an der Oberfläche der Wälzkörper oder an den Laufbahnen der Wälzkörper kommen, wodurch es zu einer Schädigung des Wälzlagers und zu einem vorzeitigen Ausfall des Wälzlagers kommen kann.Rotary shafts, for example of turbines, electric motors, or other shafts are known from the prior art, which are electrically conductively connected to components to which an electrical voltage is induced or in which an electrical voltage can build up during operation. Such a structure of an electrical voltage is known in particular in a drive shaft of an AC electric motor, whereby high voltages between an electrically charged component and another component may arise. While the electric motor is in operation, the electrical resistance in the bearings increases, resulting in a charge on the surface of the rotating shaft. In this case, high voltage differences can occur, which discharge on an electrical path with the lowest resistance. This discharge can lead to an electric spark, which causes a spark erosive material removal on a surface. If the electrical path with the least electrical resistance passes through the rolling bearing, damage to the surface of the rolling elements or to the raceways of the rolling elements can thus occur, as a result of which damage to the rolling bearing and premature failure of the rolling bearing can occur.

Um dies zu vermeiden, sind aus dem Stand der Technik rotierende Wellen von elektrischen Bauteilen bekannt, bei denen ein Potenzialausgleich beispielsweise mittels schleifender Kupferbürsten stattfindet. Aus der EP 1 755 207 A2 ist eine Baugruppe zur Lagerung und Abdichtung einer Welle bekannt, welche eine Bürsteneinheit mit elektrisch leitenden, dünnen Fasern aufweist. Durch solche elektrisch leitenden Fasern kann ein Potenzialausgleich zwischen dem Gehäuse und der Welle geschaffen werden, so dass der elektrische Pfad mit dem geringsten Widerstand nicht durch die Wälzkörper des Wälzlagers führt und somit die Gefahr einer Beschädigung und eines vorzeitigen Ausfalls verringert wird.In order to avoid this, rotating shafts of electrical components are known from the prior art, in which an equipotential bonding takes place, for example, by means of grinding copper brushes. From the EP 1 755 207 A2 For example, an assembly for supporting and sealing a shaft is known, which has a brush unit with electrically conductive, thin fibers. By such electrically conductive fibers, an equipotential bonding between the housing and the shaft can be provided so that the electrical path with the least resistance does not pass through the rolling elements of the rolling bearing and thus the risk of damage and premature failure is reduced.

Aus der WO 2015/086096 A1 ist eine Dichtanordnung bekannt, welche an einem ersten Maschinenbauteil, beispielsweise einem Gehäuse angeordnet ist und welche einen schleifenden Kontakt an einem zweiten Maschinenbauteil, beispielsweise einer Welle hat, wobei zumindest eine Dichtlippe der Dichtanordnung an dem zweiten Maschinenbauteil anliegt. Zusätzlich weist die Dichtanordnung ein Kontaktelement auf, welches elektrisch leitfähig ist und somit einen Potenzialausgleich zwischen dem ersten Maschinenbauteil und dem zweiten Maschinenbauteil ermöglicht.From the WO 2015/086096 A1 a sealing arrangement is known, which is arranged on a first machine component, for example a housing and which has a sliding contact on a second machine component, for example a shaft, wherein at least one sealing lip of the sealing arrangement rests against the second machine component. In addition, the sealing arrangement has a contact element which is electrically conductive and thus enables potential equalization between the first machine component and the second machine component.

Die DE 10 2014 112 561 A1 offenbart ein Wälzlager mit einem elektrischen Bypass für die Wälzkörper, bei dem auf mindestens einer Seite des Wälzlagers eine elektrisch leitfähige Folie angeordnet ist, welche als Strombrücke mit dem Außenring und dem Innenring in elektrisch leitender Verbindung steht. Die Folie bildet einen die Wälzkörper umgehenden elektrischen Strompfad zur Ableitung eines zwischen dem Außenring und dem Innenring auftretenden elektrischen Stromes aus.The DE 10 2014 112 561 A1 discloses a rolling bearing with an electrical bypass for the rolling elements, in which on at least one side of the rolling bearing, an electrically conductive film is arranged, which is in electrical communication with the outer ring and the inner ring as a current bridge. The film forms a roller body bypassing electrical current path for discharging an electrical current occurring between the outer ring and the inner ring.

Aus der DE 10 2014 204 719 A1 ist ein Wälzlager mit integriertem Nebenschluss bekannt, welches mit einem Schutz vor Beschädigung durch elektrische Entladung versehen ist. Dazu ist zwischen dem Innenring und dem Außenring des Wälzlagers ein Schutzschild vorgesehen, welches sich radial zwischen dem Innenring und dem Außenring erstreckt, wobei der Schutzschild ein Körperteil und mindestens eine stromleitende Dichtung aufweist, wobei aus dem Körper elektrisch leitende Fasern vorstehen, welche an einem der Lagerringe anliegen.From the DE 10 2014 204 719 A1 is known a rolling bearing with integrated shunt, which is provided with protection against damage by electrical discharge. For this purpose, a protective shield is provided between the inner ring and the outer ring of the rolling bearing, which extends radially between the inner ring and the outer ring, wherein the shield has a body part and at least one electrically conductive seal, wherein projecting from the body electrically conductive fibers, which at one of the Bearing rings.

Nachteilig an den bekannten Lösungen ist jedoch, dass entweder ein Verschleiß an den Kupferbürsten auftritt, wodurch die Lebensdauer des Wälzlagers reduziert beziehungsweise ein Auswechseln der Kupferbürsten notwendig ist, oder bei einer Lösung mit einzelnen dünnen Kohlefasern die Gefahr eines Brechens der Fasern oder einer undefinierten Position der Kohlefaser zum jeweils gegenüberliegenden Wälzlagerring bzw. zur Welle gegeben ist.A disadvantage of the known solutions, however, is that either wear on the copper brushes occurs, whereby the life of the rolling bearing is reduced or a replacement of the copper brushes is necessary, or in a solution with single thin carbon fibers the risk of breaking the fibers or an undefined position of the Carbon fiber is given to the respective opposite rolling bearing ring or to the shaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzlager vorzuschlagen, welches einen im Wesentlichen verschleißfreien Ausgleich von elektrischen Potenzialen zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers bei möglichst geringen Reibungskräften ermöglicht.The object of the invention is to propose a roller bearing, which allows a substantially wear-free compensation of electrical potentials between an inner ring and an outer ring of the rolling bearing with the lowest possible frictional forces.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Wälzlager zur Lagerung einer Antriebswelle in einem Elektromotor gelöst, welches einen Innenring mit einer ersten Laufbahn für einen Wälzkörper, einen Außenring mit einer zweiten Laufbahn für einen Wälzkörper, sowie zwischen den Laufbahnen der Lagerringe angeordnete Wälzkörper umfasst, wobei an einem der Lagerringe ein Kohlefaserverbundbauteil befestigt ist, welches ein Trägerelement und in das Trägerelement eingebettete Kohlenstofffasern aufweist, und wobei die Kohlenstofffasern an dem jeweils anderen Lagerring anliegen. Dabei sind die Kohlenstofffasern in dem Kohlefaserverbundbauteil als ein Gewebe zu mindestens einem Faserbündel zusammengefasst, wobei die Kohlenstofffasern an einem Endabschnitt des Kohlefaserverbundbauteils aus dem Trägerelement vorstehen.According to the invention the object is achieved by a rolling bearing for supporting a drive shaft in an electric motor, which comprises an inner ring with a first raceway for a rolling element, an outer ring with a second raceway for a rolling element, and between the raceways of the bearing rings arranged rolling elements, wherein on a the bearing rings a carbon fiber composite component is attached, which has a carrier element and embedded in the support member carbon fibers, and wherein the carbon fibers abut the respective other bearing ring. In this case, the carbon fibers in the carbon fiber composite component are combined as a fabric into at least one fiber bundle, wherein the carbon fibers protrude from the carrier element at an end portion of the carbon fiber composite component.

Durch das Kohlefaserverbundbauteil wird ein leichtes und biegesteifes Bauteil in das Wälzlager integriert, welches einen elektrischen Potenzialausgleich zwischen den beiden Lagerringen des Wälzlagers ermöglicht. Zudem ist ein Kohlefaserverbundbauteil selbst bei schleifendem Anliegen der Kohlenstofffasern an dem Lagerring vergleichsweise verschleißarm, sodass im Gegensatz zu schleifenden Kupferbürsten keine vorzeitige Abnutzung zu erwarten ist. Durch die im Vergleich zu einzelnen dünnen Fasern hohe Biegesteifigkeit ist zudem kein Abheben der Kohlefasern von dem Lagerring zu erwarten, sodass die Kohlefasern stets definiert an dem Lagerring anliegen. Durch ein Überstehen der Kohlenstofffasern über einen Endabschnitt des Trägerelements kann der Anlagebereich entsprechend weich und nachgebend gestaltet werden, sodass es weder an den Kohlenstofffasern noch an der Welle zu erhöhtem Verschleiß kommt. By the carbon fiber composite component, a lightweight and rigid component is integrated into the rolling bearing, which allows an electrical equipotential bonding between the two bearing rings of the bearing. In addition, a carbon fiber composite component is comparatively low in wear even when the carbon fibers rub against the bearing ring, so that premature wear is unlikely, in contrast to abrasive copper brushes. Due to the high bending stiffness in comparison to individual thin fibers, no lifting off of the carbon fibers from the bearing ring is to be expected, so that the carbon fibers always lie in a defined manner against the bearing ring. By overhanging the carbon fibers over an end portion of the support member, the abutment region can be designed to be correspondingly soft and yielding, so that there is no increased wear on the carbon fibers or on the shaft.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Wälzlagers möglich.The features listed in the dependent claims advantageous improvements and developments of the rolling bearing specified in the independent claim are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kohlenstofffasern in dem Kohlefaserverbundbauteil als ein Gewebe, insbesondere in Form eines Flechtschlauchs oder einer gestrickten Struktur, zu mindestens einem Faserbündel zusammengefasst sind. Durch ein Gewebe, einen Flechtschlauch oder eine gestrickte Struktur können eine Vielzahl von Kohlenstofffasern zu einem elektrisch leitenden Kohlefaserbündel mit hoher Festigkeit zusammengefasst werden. Dabei sind die Verbundelemente in radialer oder axialer Orientierung ausgerichtet und so positioniert, dass eine Überdeckung zum Innen- oder Außenring besteht, um einen elektrisch leitenden Schleifkontakt darzustellen.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the carbon fibers are combined in the carbon fiber composite component as a fabric, in particular in the form of a braided tube or a knitted structure, to form at least one fiber bundle. Through a woven fabric, a braided hose or a knitted structure, a plurality of carbon fibers can be combined to form a high-strength electrically conductive carbon fiber bundle. In this case, the composite elements are aligned in the radial or axial orientation and positioned so that an overlap to the inner or outer ring is to represent an electrically conductive sliding contact.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Kohlenstofffasern aus einer Stirnseite des Trägerelements austreten. Eine fertigungstechnisch einfache und damit kostengünstige Lösung besteht darin, dass die Kohlenstofffasern, insbesondere die Kohlefaserbündel, beim Einbetten in das Trägerelement nicht mit einer vollständigen Überdeckung eingefasst werden, sodass die Kohlenstofffasern an einer Stirnseite über das Kohlefaserverbundbauteil vorstehen. Somit kann auf vorteilhafte Weise der flexible Kontaktbereich ausgebildet werden, in dem die Kohlenstofffasern an der Welle anliegen.It is particularly preferred if the carbon fibers emerge from an end face of the carrier element. A manufacturing technology simple and therefore cost-effective solution is that the carbon fibers, especially the carbon fiber bundles, are not enclosed with a complete coverage when embedding in the support element, so that the carbon fibers protrude at one end over the carbon fiber composite component. Thus, advantageously, the flexible contact region can be formed, in which the carbon fibers abut against the shaft.

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kohlefaserverbundbauteil mattenförmig aufgebaut ist, wobei eine Matte von Kohlenstofffasern jeweils in eine Lage des Trägerelements eingebettet ist. Durch einen mattenförmigen Aufbau kann die Bauteilstärke des Kohlefaserverbundbauteils und somit die Biegesteifigkeit festgelegt werden. Dabei wird durch die Kohlefasermatten die Festigkeit des Trägerelements deutlich erhöht. Durch das Einbetten mehrerer Kohlefasermatten können zudem mehrere elektrisch leitende Wege durch das Kohlefaserverbundbauteil ausgebildet werden, wodurch mehrere Kontaktstellen an dem Lagerring möglich sind. In a further improvement of the invention it is provided that the carbon fiber composite component is constructed mat-shaped, wherein a mat of carbon fibers is embedded in each case in a position of the support element. By a mat-shaped structure, the component thickness of the carbon fiber composite component and thus the flexural rigidity can be determined. The strength of the carrier element is significantly increased by the carbon fiber mats. By embedding several carbon fiber mats moreover, several electrically conductive paths can be formed by the carbon fiber composite component, whereby multiple contact points on the bearing ring are possible.

Dabei können die mehreren Kontaktstellen eine Redundanz schaffen, um beispielsweise bei einem Bruch eines Kohlefaserbündels immer noch die zu ermöglichen. Stromableitfunktion und den Potenzialausgleich zwischen den Lagerringen des Wälzlagers.In this case, the plurality of contact points can provide redundancy, in order to still allow for example in a fraction of a carbon fiber bundle. Stromableitfunktion and the equipotential bonding between the bearing rings of the bearing.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägerelement einen Abschnitt aufweist, welcher von den an dem jeweils anderen Lagerring anliegenden Kohlenstofffasern beabstandet ist, und einen Dichtspalt zwischen dem Trägerelement und dem Lagerring ausbildet. Dadurch kann das Kohlefaserverbundbauteil zusätzlich neben der Stromableitfunktion dazu verwendet werden, um eine berührungslose Dichtung zwischen den Lagerringen auszubilden und somit das Eindringen von Schmutz in das Wälzlager, insbesondere in den Kontaktbereich der Kohlenstofffasern mit dem Lagerring, zu vermeiden.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the carrier element has a portion which is spaced from the adjacent to the other bearing ring carbon fibers, and forms a sealing gap between the support member and the bearing ring. Thereby, the carbon fiber composite component in addition to the Stromableitfunktion be used to form a non-contact seal between the bearing rings and thus to prevent the ingress of dirt into the rolling bearing, in particular in the contact region of the carbon fibers with the bearing ring.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Abschnitt im Wesentlichen frei von Kohlenstofffasern ausgestaltet ist. Wird der Abschnitt des Kohlefaserverbundbauteils, welcher den Dichtspalt ausbildet, frei von Kohlenstofffasern ausgebildet, so ist dieser im Vergleich zum restlichen Kohlefaserverbundbauteil flexibler und kann eine begrenzte elastische Verformung zulassen.It is particularly preferred if the section is designed substantially free of carbon fibers. If the portion of the carbon fiber composite member forming the seal gap is formed free of carbon fibers, it is more flexible compared to the rest of the carbon fiber composite member and can allow limited elastic deformation.

In einer weiteren Verbesserung des Wälzlagers ist vorgesehen, dass das Trägerelement mindestens zwei Kohlefaserbündel aufweist, wobei das erste Kohlefaserbündel an einer ersten Kontaktstelle des Lagerrings und das zweite Kohlefaserbündel an einer zweiten Kontaktstelle des Lagerrings anliegt. Durch zwei oder mehr Kohlefaserbündel, insbesondere durch zwei oder mehr Kohlefasermatten, können auf einfache Art und Weise zwei oder mehr elektrisch leitende Pfade zum Potenzialausgleich geschaffen werden.In a further improvement of the rolling bearing is provided that the carrier element has at least two carbon fiber bundles, wherein the first carbon fiber bundle rests against a first contact point of the bearing ring and the second carbon fiber bundle at a second contact point of the bearing ring. By two or more carbon fiber bundles, in particular by two or more carbon fiber mats, two or more electrically conductive paths for potential equalization can be created in a simple manner.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Trägerelement, in dem die Kohlenstofffasern eingebettet sind, aus einem metallischen Blech besteht. Ein Trägerelement aus einem elektrisch leitenden Metall, insbesondere ein Aluminium- oder Stahlblech bietet den Vorteil, dass nicht nur die Kohlenstofffasern, sondern auch das Trägerelement selbst den Strom leitet. Dadurch wird der elektrische Widerstand reduziert und die Funktion des Potenzialausgleiches weiter verbessert.According to a further advantageous development, it is provided that the carrier element, in which the carbon fibers are embedded, consists of a metallic sheet. A carrier element of an electrically conductive metal, in particular an aluminum or steel sheet has the advantage that not only the carbon fibers, but also the carrier element itself conducts the current. This reduces the electrical resistance and the function of equipotential bonding is further improved.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Trägerelement, in dem die Kohlenstofffasern eingebettet sind, aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht. Alternativ können die Kohlenstofffasern auch in ein Trägerelement aus einem leitenden Kunststoff eingebettet werden. Dabei kann das Kohlefaserverbundbauteil in einem vergleichsweise einfachen Fertigungsprozess hergestellt werden, wodurch die Herstellungskosten sinken.Alternatively, it is advantageously provided that the carrier element, in which the carbon fibers are embedded, consists of an electrically conductive plastic. Alternatively, the carbon fibers can also be embedded in a carrier element made of a conductive plastic. In this case, the carbon fiber composite component can be produced in a comparatively simple manufacturing process, whereby the manufacturing costs decrease.

Alternativ ist auch die Einbettung der Kohlenstofffasern in einem nichtleitenden Kunststoff, insbesondere in einem Epoxidharz, möglich, wenn sichergestellt werden kann, dass die Kohlenstofffasern sowohl mit dem Innenring und dem Außenring des Wälzlagers verbunden sind. Dies verteuert den Herstellungsprozess, ermöglicht andererseits jedoch, die in dem Kohlefaserverbundbauteil eingebetteten Kohlenstofffasern nach außen hin elektrisch zu isolieren.Alternatively, the embedding of the carbon fibers in a non-conductive plastic, in particular in an epoxy resin, is possible if it can be ensured that the carbon fibers are connected to both the inner ring and the outer ring of the rolling bearing. This makes the manufacturing process more expensive, but on the other hand makes it possible to electrically insulate the carbon fibers embedded in the carbon fiber composite component to the outside.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und den dazugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

• 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers mit einer integrierten Stromableitfunktion über ein Kohlefaserverbundbauteil;
• 2 ein Kohlefaserverbundbauteil mit einer geflochtenen Struktur, bei dem die Kohlenstofffasern über die Stirnseite des Trägerelements vorstehen.

The invention will be explained below with reference to a preferred embodiment and the accompanying drawings. Show it:

• 1 an embodiment of a rolling bearing according to the invention with an integrated Stromableitfunktion a carbon fiber composite component;
• 2 a carbon fiber composite member having a braided structure in which the carbon fibers protrude beyond the end face of the support member.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 für den Einsatz an einem Elektromotor, insbesondere zur Lagerung einer Antriebswelle eines elektrischen Antriebsmotors, mit einer integrierten Stromableitfunktion dargestellt. Das Wälzlager 1 umfasst einen Innenring 2 und einen Außenring 3, welche relativ zueinander verdrehbar sind. Dazu sind an dem Innenring 2 und dem Außenring 3 jeweils Laufbahnen 13, 14 ausgebildet, in welchen Wälzkörper 4, insbesondere Kugeln oder Rollen, geführt sind. Der Innenring 2 wird dabei von der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmotors getragen und ist drehfest mit dieser Antriebswelle verbunden. Dazu kann der Innenring 2 insbesondere auf die Antriebswelle aufgepresst sein. Der Außenring 3 ist in einem Gehäuse des Elektromotors angeordnet und drehfest mit diesem Gehäuse verbunden. An dem Außenring 3 des Wälzlagers 1 ist ein Trägerelement 6 angeordnet, welches ein Kohlefaserverbundbauteil 5 umfasst. Das Trägerelement 6 besteht vorzugsweise aus einem Metall oder einem elektrisch leitfähigen Kunststoff. Das Kohlefaserverbundbauteil 5 umfasst Kohlenstofffasern 8, welche in das Trägerelement 6 eingebettet sind. Dabei ist das Trägerelement 6 vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff oder einem metallischen Blech ausgeführt, kann aber auch aus einem nichtleitenden Werkstoff, beispielsweise einem elektrisch nichtleitenden Epoxidharz bestehen, wenn die Kohlenstofffasern eine elektrische Verbindung von dem Innenring 2 zu dem Außenring 3 sicherstellen. An einer dem Innenring 2 zugewandten Endabschnitt 7, insbesondere aus einer Stirnseite 15 des Kohlefaserverbundbauteils 5 ragen die Kohlenstofffasern 8 über das Trägerelement 6 hinaus und liegen an mindestens einer Kontaktstelle 9, 17 an dem Innenring 2 an. Zwischen dem Trägerelement 6 und dem Innenring 2 ist ein Spalt 12, sodass das Trägerelement 6 nicht in direktem Kontakt mit dem Innenring 2 steht. Insbesondere kann das Trägerelement 6 einen Abschnitt 16 aufweisen, welcher im Wesentlichen frei von Kohlenstofffasern ist und von den Kontaktstellen 9, 17 der Kohlenstofffasern 8 mit dem Innenring 2 beabstandet ist. Dabei bildet der Abschnitt 16 einen Dichtspalt 12 zwischen dem Trägerelement 6 und dem Innenring 2 aus, um ein Eindringen von Schmutz in das Wälzlager 1, insbesondere in den Bereich der Kontaktstellen 9, 17 zwischen den Kohlenstofffasern 8 und dem Innenring 2, zu verhindern. Die Kohlenstofffasern 8 sind vorzugsweise zu Kohlefaserbündel 10, 11 zusammengefasst. Dabei umfasst das Kohlefaserverbundbauteil 5 mindestens eine Lage von Kohlenstofffasern 8, welche aus einem Gewebe, einem Flechtschlauch oder einer gestrickten Struktur besteht. Dabei sind die Verbundelemente in radialer oder axialer Orientierung ausgerichtet und so positioniert, dass eine Überdeckung zum Innenring 2 des Wälzlagers 1 besteht. Dadurch ergibt sich ein schleifender Kontakt der Kohlenstofffasern 8 an dem Innenring 2, wodurch das Kohlefaserverbundbauteil 5 einen Potenzialausgleich zwischen den Lagerringen 2, 3 des Wälzlagers 1 darstellt.In 1 is an embodiment of a rolling bearing according to the invention 1 shown for use on an electric motor, in particular for supporting a drive shaft of an electric drive motor, with an integrated Stromableitfunktion. The rolling bearing 1 includes an inner ring 2 and an outer ring 3 which are rotatable relative to each other. These are on the inner ring 2 and the outer ring 3 each raceways 13 . 14 formed, in which rolling elements 4 , in particular balls or rollers, are guided. The inner ring 2 is supported by the drive shaft of the electric drive motor and is rotatably connected to this drive shaft. For this, the inner ring 2 in particular be pressed onto the drive shaft. The outer ring 3 is arranged in a housing of the electric motor and rotatably connected to this housing. On the outer ring 3 of the rolling bearing 1 is a carrier element 6 arranged, which is a carbon fiber composite component 5 includes. The carrier element 6 is preferably made of a metal or an electrically conductive plastic. The carbon fiber composite component 5 includes carbon fibers 8th , which in the support element 6 are embedded. In this case, the support element 6 preferably made of an electrically conductive plastic or a metal sheet, but may also consist of a non-conductive material, such as an electrically non-conductive epoxy resin, when the carbon fibers make an electrical connection from the inner ring 2 to the outer ring 3 to ensure. At one of the inner ring 2 facing end portion 7 , in particular from one end face 15 of the carbon fiber composite component 5 the carbon fibers protrude 8th over the carrier element 6 out and lie at least one contact point 9 . 17 on the inner ring 2 at. Between the carrier element 6 and the inner ring 2 is a gap 12 so that the carrier element 6 not in direct contact with the inner ring 2 stands. In particular, the carrier element 6 a section 16 which is substantially free of carbon fibers and from the contact points 9 . 17 of carbon fibers 8th with the inner ring 2 is spaced. This forms the section 16 a sealing gap 12 between the carrier element 6 and the inner ring 2 to prevent dirt from entering the rolling bearing 1 , in particular in the field of contact points 9 . 17 between the carbon fibers 8th and the inner ring 2 , to prevent. The carbon fibers 8th are preferably carbon fiber bundles 10 . 11 summarized. In this case, the carbon fiber composite component comprises 5 at least one layer of carbon fibers 8th , which consists of a fabric, a braided hose or a knitted structure. The composite elements are aligned in radial or axial orientation and positioned so that an overlap to the inner ring 2 of the rolling bearing 1 consists. This results in a sliding contact of the carbon fibers 8th on the inner ring 2 , whereby the carbon fiber composite component 5 a potential equalization between the bearing rings 2 . 3 of the rolling bearing 1 represents.

Alternativ kann das Kohlefaserverbundbauteil 5 auch mit dem Innenring 2 verbunden sein, wobei die Kohlenstofffasern 8 in diesem Fall schleifenden Kontakt mit dem Außenring 3 haben, sodass ein elektrischer Potenzialausgleich zwischen den Lagerringen 2, 3 des Wälzlagers 1 möglich ist.Alternatively, the carbon fiber composite component 5 also with the inner ring 2 be connected, the carbon fibers 8th in this case, sliding contact with the outer ring 3 so that an electrical equipotential bonding between the bearing rings 2 . 3 of the rolling bearing 1 is possible.

2 zeigt ein Kohlefaserverbundbauteil 5 für ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1. Dabei sind die Kohlenstofffasern 8 und das Trägerelement 6 in einem Flechtprozess miteinander verbunden, wobei die Kohlenstofffasern 8 über eine Stirnseite 15 des Trägerelements 6 vorstehen und somit mit einem Lagerring 2 in Kontakt treten können. 2 shows a carbon fiber composite component 5 for a rolling bearing according to the invention 1 , Here are the carbon fibers 8th and the carrier element 6 bonded together in a braiding process, the carbon fibers 8th over a front side 15 the carrier element 6 protrude and thus with a bearing ring 2 can get in touch.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Wälzlagerroller bearing

22

Innenringinner ring

33

Außenringouter ring

44

Wälzkörperrolling elements

55

KohlefaserverbundbauteilCarbon fiber composite component

66

Trägerelementsupport element

77

Endabschnittend

88th

KohlenstofffasernCarbon fibers

99

erste Kontaktstellefirst contact point

1010

erstes Kohlefaserbündelfirst carbon fiber bundle

1111

zweites Kohlefaserbündelsecond carbon fiber bundle

1212

Spaltgap

1313

Laufbahncareer

1414

Laufbahncareer

1515

Stirnseitefront

1616

Abschnittsection

1717

zweite Kontaktstellesecond contact point

Claims (10)

Wälzlager (1) zur Lagerung einer Antriebswelle in einem Elektromotor, umfassend: - einen Innenring (2) mit einer ersten Laufbahn (13) für einen Wälzkörper (4), - einen Außenring (3) mit einer zweiten Laufbahn (14) für einen Wälzkörper (4), sowie - zwischen den Laufbahnen (13, 14) der Lagerringe (2, 3) angeordnete Wälzkörper (4), - wobei an einem ersten der Lagerringe (2, 3) ein Kohlefaserverbundbauteil (5) befestigt ist, welches ein Trägerelement (6) und in das Trägerelement (6) eingebettete Kohlenstofffasern (8) aufweist, wobei - die Kohlenstofffasern (8) an dem jeweils anderen Lagerring (2, 3) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kohlenstofffasern (8) in dem Kohlefaserverbundbauteil (5) als ein Gewebe zu mindestens einem Faserbündel (10, 11) zusammengefasst sind, wobei - die Kohlenstofffasern (8) an einem Endabschnitt (7) des Kohlefaserverbundbauteils (5) aus dem Trägerelement (6) vorstehen.Rolling bearing (1) for supporting a drive shaft in an electric motor, comprising: - an inner ring (2) with a first raceway (13) for a rolling element (4), - an outer ring (3) with a second raceway (14) for a rolling element (4), and - between the raceways (13, 14) of the bearing rings (2, 3) arranged rolling elements (4), - wherein at a first of the bearing rings (2, 3) a carbon fiber composite component (5) is fixed, which is a support element (6) and in the carrier element (6) embedded carbon fibers (8), wherein - the carbon fibers (8) abut the respective other bearing ring (2, 3), characterized in that - the carbon fibers (8) in the carbon fiber composite component ( 5) are combined as a fabric to at least one fiber bundle (10, 11), wherein - the carbon fibers (8) at one end portion (7) of the carbon fiber composite component (5) from the support element (6) protrude. Wälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gewebe als ein Flechtschlauch ausgebildet ist.Rolling bearing (1) according to Claim 1 , characterized in that - the fabric is formed as a braided hose. Wälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gewebe als eine gestrickte Struktur ausgebildet ist.Rolling bearing (1) according to Claim 1 , characterized in that - the fabric is formed as a knitted structure. Wälzlager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstofffasern (8) aus einer Stirnseite (15) des Trägerelements (6) austreten.Rolling bearing (1) according to Claim 3 , characterized in that the carbon fibers (8) emerge from an end face (15) of the carrier element (6). Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlefaserverbundbauteil (5) mattenförmig aufgebaut ist, wobei eine Matte von Kohlenstofffasern (8) jeweils in eine Lage des Trägerelements (6) eingebettet ist.Rolling bearing (1) according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the carbon fiber composite component (5) is constructed mat-shaped, wherein a mat of carbon fibers (8) is embedded in each case in a position of the carrier element (6). Walzlager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6) einen Abschnitt (16) aufweist, welcher von den an dem jeweils anderen Lagerring (2, 3) anliegenden Kohlenstofffasern (8) beabstandet ist, und einen Dichtspalt (12) zwischen dem Trägerelement (6) und dem Lagerring (2, 3) ausbildet.Roller bearing (1) according to Claim 5 , characterized in that the carrier element (6) has a portion (16) which is spaced from the respective other bearing ring (2, 3) adjacent carbon fibers (8), and a sealing gap (12) between the carrier element (6) and the bearing ring (2, 3) is formed. Wälzlager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (16) im Wesentlichen frei von Kohlenstofffasern (8) ausgestaltet ist.Rolling bearing (1) according to Claim 6 , characterized in that the portion (16) is designed substantially free of carbon fibers (8). Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6) mindestens zwei Kohlefaserbündel (10, 11) aufweist, wobei das erste Kohlefaserbündel (10) an einer ersten Kontaktstelle (9) des Lagerrings (2, 3) und das zweite Kohlefaserbündel (11) an einer zweiten Kontaktstelle (17) des Lagerrings (2, 3) anliegt.Rolling bearing (1) according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the carrier element (6) has at least two carbon fiber bundles (10, 11), wherein the first carbon fiber bundle (10) at a first contact point (9) of the bearing ring (2, 3) and the second carbon fiber bundle (11) on a second contact point (17) of the bearing ring (2, 3) is present. Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6), in dem die Kohlenstofffasern (8) eingebettet sind, aus einem metallischen Blech besteht.Rolling bearing (1) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the carrier element (6), in which the carbon fibers (8) are embedded, consists of a metallic sheet. Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6), in dem die Kohlenstofffasern (8) eingebettet sind, aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht.Rolling bearing (1) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the carrier element (6), in which the carbon fibers (8) are embedded, consists of an electrically conductive plastic.

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