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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Potentialausgleichsanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem stromleitenden Element, das in oder an einem von einem Schmiermittel durchströmbaren ringförmigen Zwischenraum angeordnet ist, wobei der Zwischenraum von einem äußeren Zylinderbauteil und einem in dem äußeren Zylinderbauteil aufgenommenen inneren Zylinderbauteil definiert ist, und das stromleitende Element das äußere Zylinderbauteil mit dem inneren Zylinderbauteil stromleitend verbindet. Die Erfindung betrifft ferner eine Wälzlageranordnung.
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Beim Einsatz von Wälzlagern z.B. in bzw. an elektrischen Maschinen 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.
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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.
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Besondere Herausforderungen stellen dabei von einem Hydraulikfluid durchströmbare Potentialausgleichsanordnungen da, in welchen beispielsweise ein Wälzlager in einem Hydraulikpfad zur Lagerung eines Rotors im Nassbereich einer elektrischen Maschine angeordnet sind. Das Hydraulikfluid hat in der Regel einen positiven Einfluss auf eine Reibungsminimierung und eine Kühlung von Bauteilen in dem Hydraulikpfad, kann jedoch auch einen elektrischen Potentialausgleich zwischen Bauteilen negativ beeinflussen.
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In DE 10 2014 2024719 A1 wird beispielsweise zum Potentialausgleich eine den elektrischen Strom leitende Scheibe vorgesehen, deren äußerer Rand in einer Nut im äußeren Lagerring eines Wälzlagers festgelegt ist und so eine leitfähige Verbindung zwischen äußerem Lagerring und der Scheibe herstellt. Der andere Rand der Scheibe ist mit einer leitfähigen Bürste versehen, welche während des Betriebs des Wälzlagers am inneren Lagerring anläuft.
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Ähnlich ist es auch bei
KR 20180103802 A. Dort wird allerdings eine Klammer verwendet, deren erster Kontaktabschnitt mit der als Kontaktbereich dienenden inneren Mantelfläche des äußeren Lagerrings und deren zweiter Kontaktabschnitt mit der ebenfalls als Kontaktabschnitt dienenden äußeren Mantelfläche des inneren Lagerrings in einer den Strom leitenden Verbindung stehen, indem ein schrägverlaufender Mittelabschnitt die beiden Kontaktabschnitte auch elektrisch verbindet. Ist der innere Lagerring dieser Anordnung der drehende Lagerring, kann während des Betriebs dieses Wälzlagers nicht ausgeschlossen werden, dass sich der innere Lagerring relativ zum äußeren, stehenden Lagerring bewegt, indem sich der innere Lagerring in der Lastzone des Wälzlagers dem äußeren Lagerring nähert und sich gegenüber der Lastzone vom äußeren Lagerring leicht entfernt. Liegt die Klammer zwischen den beiden Lagerringen, verändert sich -wie leicht nachzuvollziehen ist- durch die betriebsbedingten Relativbewegungen des inneren Lagerrings gegenüber dem äußeren Lagerring auch die Vorspannung der Klammer zwischen den beiden Lagerringen und mit ihr auch die Reibung zwischen den Lagerringen. Diese Reibungsveränderung hat zur Folge, dass sich der Energieeinsatz zum Betrieb derartiger Wälzlager leicht erhöht ist.
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Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe der Erfindung, eine Potentialausgleichsanordnung mit einem verbesserten Schutz vor schädlichen Lagerströmen bei möglichst geringer Reibung bereitzustellen. Es ist insbesondere auch die Aufgabe der Erfindung, eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die einen Schutz vor schädlichen Lagerströmen insbesondere in einer nass laufenden Wälzlageranordnung realisiert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Potentialausgleichsanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem stromleitenden Element, das in oder an einem von einem Schmiermittel durchströmbaren ringförmigen Zwischenraum angeordnet ist, wobei der Zwischenraum von einem äußeren Zylinderbauteil und einem in dem äußeren Zylinderbauteil aufgenommenen inneren Zylinderbauteil definiert ist, und das stromleitende Element das äußere Zylinderbauteil mit dem inneren Zylinderbauteil stromleitend verbindet, wobei das stromleitende Element ein in radialer Richtung nach außen federelastisches sowie elektrisch leitfähiges Klammerelement umfasst, welches unter Vorspannung in das äußere Zylinderbauteil eingesetzt ist, wobei das Klammerelement einen ersten Halteabschnitt und wenigstens einen zweiten Halteabschnitt aufweist, an wobei zwischen dem ersten Halteabschnitt und dem wenigstens zweiten Halteabschnitt ein elektrisch leitfähiger Faden sich so durch den Zwischenraum erstreckt, dass er abschnittsweise an einem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich des inneren Zylinderbauteils anliegt.
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Die Potentialausgleichsanordnung kann so besonders reibungsarm und betriebssicher ausgebildet werden. Auch hat sich eine hohe Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Potentialausgleichsanordnung in einem Nassraum gezeigt. Auch kann das stromleitende Element der Potentialausgleichsanordnung kostengünstig und einfach hergestellt werden.
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Ein Klammerelement kann bevorzugt aus einem Blech oder einem Draht geformt sein. Ganz besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, das Klammerelement aus einem Federstahl zu bilden.
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Ein Faden ist ein aus Fasern zusammengesetztes, biegeschlaffes Gebilde, das eine dominierende eindimensionale Erstreckung und eine Gleichmäßigkeit in der Längsrichtung aufweist. Die Fasern können aus einer Gruppe im Wesentlichen gleicher Fasern oder aus mehreren Gruppen von verschiedenen Fasern gebildet sein. Die verschiedenen Fasern können sich insbesondere hinsichtlich ihres Materials voneinander unterscheiden. Beispielsweise wäre es möglich Fasern mit einer geeigneten Elastizität und Fasern mit einer besonders hohen elektrischen Leitfähigkeit miteinander in einem Faden zu verwenden.
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Der Faden kann aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist es zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Fadens im Kontaktbereich, eine Beschichtung vorzusehen, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als der Faden. Beispielsweise wären hierzu Goldbeschichtungen, Silberbeschichtungen oder Platinbeschichtungen geeignet.
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Ein Klammerelement kann eine umfänglich offene oder geschlossene Kontur aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Klammerelement eine C-förmige Querschnittskontur aufweist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass auf fertigungstechnisch einfache Weise ein Klammerelement mit einer radialen Federwirkung bereitgestellt werden kann.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das stromleitende Element eine Mehrzahl von Klammerelementen aufweist. Es kann hierdurch eine erhöhte Redundanz gegen den Ausfall eines Klammerelements erreicht werden. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Klammerelementen im Wesentlichen gleichteilig sind, was die Herstellkosten positiv beeinflusst.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Klammerelementen durch Abstandselemente in Umfangsrichtung zueinander festgelegt sind. Hierdurch lässt sich insbesondere verhindern, dass die Klammerelemente umfänglich gegeneinander versetzt werden, was zu einer Funktionsbeeinträchtigung des stromleitenden Elements führen könnte.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Faden tangential an dem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich anliegt oder den ersten elektrischen Kontaktbereich zumindest abschnittsweise umschlingt.
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Hierbei kann zwischen einem besonders geringen Reibwiederstand und einer besonders großen Kontaktlinie gewählt werden.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass über den Umfang des inneren Zylinderbauteils verteilt eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen ausgebildet ist, an denen jeweils ein Faden anliegt, wodurch ebenfalls eine höhere Funktionssicherheit gegen den Ausfall eines Kontaktbereichs realisiert werden kann.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das innere Zylinderbauteil ein Innenring eines Wälzlagers und/oder das äußere Zylinderbauteil ein Außenring eines Wälzlagers ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt ist, dass sich das stromleitende Element so direkt in ein Wälzlager integrieren lässt.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Potentialausgleichsanordnung ein Wälzlager umfasst, bei dem das stromleitende Element beabstandet von dem Wälzlager angeordnet ist, was beispielsweise die Verwendung von Standardwälzlagern ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung kann ferner gelöst werden durch eine Wälzlageranordnung, insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine eines Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn sowie der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, und die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert sind, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring ein stromleitendes Element angeordnet ist, welches den Innenring mit dem Außenring stromleitend verbindet, wobei das stromleitende Element ein in radialer Richtung nach außen federelastisches sowie elektrisch leitfähiges Klammerelement umfasst, welches unter Vorspannung in den Außenring eingesetzt ist, wobei das Klammerelement einen ersten Halteabschnitt und wenigstens einen zweiten Halteabschnitt aufweist, an wobei zwischen dem ersten Halteabschnitt und dem wenigstens zweiten Halteabschnitt ein elektrisch leitfähiger Faden sich so zwischen dem Innenring und dem Außenring erstreckt, dass er abschnittsweise an einem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich des Innenrings anliegt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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. Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine erfindungsgemäße Potentialausgleichsanordnung und/oder eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung kann insbesondere in einem elektrisch oder hybrid betriebenen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Potentialausgleichsanordnung und/oder eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung in einer elektrischen Maschine verwendet.
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Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen 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. Der Rotor kann einen Rotorkörper und eine Rotorwelle umfassen. Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung der Rotor ohne Rotorwelle verstanden. Höchst bevorzugt ist es die Lagerung des Rotors mittels einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung und/oder Potentialausgleichsanordnung zu realisieren.
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Die elektrische Maschine kann ferner einen hydraulischen Kühlkreislauf aufweisen. Besonders bevorzugt wird der hydraulische Kühlkreislauf mit einem fließfähigem Öl betrieben. Ganz besonders bevorzugt ist der, insbesondere geschlossene, hydraulische Kühlkreislauf so ausgebildet, dass das fließfähige Öl zur Schmierung einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung zur Lagerung des Rotors der elektrischen Maschine verwendet wird. Hierzu wird das Öl des hydraulischen Kühlkreislaufs bevorzugt durch das Wälzlager hindurchgeführt.
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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.
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Insbesondere kann eine elektrische Maschine Bestandteil eines Hybridmoduls sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
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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.
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Ein vollelektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst bevorzugt eine elektrische Maschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Maschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 2 eine erste Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 3 eine dritte Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 4 eine erste Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 5 eine erste Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 6 eine zweite Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 7 eine dritte Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 8 eine vierte Ausführungsform eines stromleitenden Elements in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 9 ein hybrid und ein vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug in einer schematischen Blockschaltdarstellung.
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Die 1 zeigt eine Potentialausgleichsanordnung 20 zur Verwendung in einer elektrischen Maschine 21 eines Antriebsstrang 22 eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 23, wie es exemplarisch in der 10 gezeigt ist. Die Potentialausgleichsanordnung 20 umfasst ein stromleitendes Element 8, das in oder an einem von einem Schmiermittel 30 durchströmbaren ringförmigen Zwischenraum 31 angeordnet ist. Das Schmiermittel 30 kann beispielsweise ein Hydrauliköl oder aber auch Kühlwasser sein.
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Der Zwischenraum 31 ist von einem äußeren Zylinderbauteil 4 und einem in dem äußeren Zylinderbauteil 4 aufgenommenen inneren Zylinderbauteil 3 definiert. Hierzu besitzt das äußere Zylinderbauteil 4 eine im Wesentlichen zylinderförmige innere Mantelfläche auf, während das innere Zylinderbauteil 3 eine im Wesentlichen zylinderförmige äußere Mantelfläche besitzt. Diese Mantelflächen sind koaxial zur Drehachse 17 des inneren Zylinderbauteils 3, das beispielsweise ein Rotor 24 einer elektrischen Maschine 21 ist, angeordnet. Die Rotationsachse 17 des Rotors 24 ist in der Figur durch die Strich-Punkt-Linie angedeutet. Die äußere Mantelfläche des feststehenden äußeren Bauteils 4 kann eine beliebige Form aufweisen. Insbesondere kann das äußere Zylinderbauteil 4 ein Gehäusebestandteil, beispielsweise einer elektrischen Maschine 21, sein.
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Das stromleitende Element 8 verbindet das äußere, feststehende Zylinderbauteil 4 mit dem inneren, rotierenden Zylinderbauteil 3 stromleitend. Wie aus den 4-8 zu erkennen ist, ist das stromleitende Element 8 als ein in radialer Richtung nach außen federelastisches sowie elektrisch leitfähiges Klammerelement 9 ausgebildet, welches unter Vorspannung in das äußere Zylinderbauteil 4 eingesetzt und dort drehfest aufgrund der in Radialrichtung wirkenden Federkraft fixiert ist.
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Das Klammerelement 9 weist einen ersten Halteabschnitt 10 und wenigstens einen zweiten Halteabschnitt 13 auf. Zwischen dem ersten Halteabschnitt 10 und dem zweiten Halteabschnitt 13 erstreckt sich ein elektrisch leitfähiger Faden 11 so durch den Zwischenraum 31 erstreckt, dass er abschnittsweise an einem ersten elektrisch leitenden Kontaktbereich 12 des inneren Zylinderbauteils 3 anliegt.
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In den 4-8 sind verschiedene Ausführungsformen des stromleitenden Elements 8 gezeigt, die nachfolgend näher erläutert werden.
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Die 4-6 zeigen Ausführungsformen des stromleitenden Elements, bei denen das Klammerelement 9 eine C-förmige Querschnittskontur aufweist. Die freien Enden eines C-förmigen Klammerelements 9 sind als ebenfalls C-förmige Abschnitte ausgebildet, die sich radial nach innen in Richtung des inneren Zylinderbauteils 3 erstrecken. An diesen C-förmigen Abschnitten ist der erste und der zweite Halteabschnitt 10,13 ausgebildet. Das Klammerelement 9 berührt dabei das innere Zylinderbauteil 3 nicht. In die Halteabschnitte 10,13 ist ein Faden 11 fixiert und eingespannt. Eine gewisse Federwirkung zur Spannung des Fadens 11 zwischen den Halteabschnitten 10,13 kann durch die C-förmigen Abschnitte an den freien Enden des Klammerelements 9 bereitgestellt werden.
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Der Faden 11 liegt an dem elektrisch leitenden Kontaktbereich 12 des inneren Zylinderbauteils 3 tangential an. Wie aus der 5 hervorgeht, kann der elektrisch leitende Kontaktbereich 12 auch eine nutartige Kontur aufweisen, in die der Faden 11 eingreift und geführt ist.
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Die 6 zeigt eine Ausführungsform des stromleitenden Elements 8 mit einem C-förmigen Klammerelement 9, bei dem der Faden 11 nicht wie in der Ausführungsform der 4 tangential an dem inneren Zylinderbauteil 3 anliegt, sondern das innere Zylinderbauteil 4 abschnittsweise umschlingt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 6 beträgt die Umschlingung in etwa 190°.
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Die 7 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung des stromleitenden Elements 8, bei dem das stromleitende Element 8 eine Mehrzahl von C-förmigen Klammerelementen 9 aufweist. Der Bogen der beiden C-förmigen Klammerelemente 9, wie sie in der 7 gezeigt sind, überstreicht dabei weniger als 180°.
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Die Klammerelementen 9 sind in der gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen gleichteilig und durch Abstandselemente 14 in Umfangsrichtung zueinander festgelegt. Die Fäden 11 liegen tangential an den elektrisch leitenden Kontaktbereichen 12 an. Über den Umfang des inneren Zylinderbauteils 3 ist somit verteilt eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontaktbereichen 12 ausgebildet, an denen jeweils ein Faden 11 anliegt.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines stromleitenden Elements 8, bei dem das Klammerelement 9 eine umfänglich geschlossene Kontur aufweist. Die Kontur des Klammerelements 9 besitzt einen entlang einer Kreisbahn sinus-artigen Verlauf, wobei die radial äußeren Bogenabschnitte vorgespannt und drehfest in dem äußeren Zylinderbauteil 4 anliegen. An den radial inneren Bogenabschnitten sind zwei Fäden 11 aufgespannt, welche durch eine durchgezogene und gepunktete Linie voneinander unterscheidbar dargestellt sind. Die radial inneren Bogenabschnitte des Klammerelements 9 bilden die Halteabschnitte 10,13 für die Fäden 11.
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Die 2 zeigt eine Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung 20, die ausgehend von der Ausführungsform der 1 nun auch ein Wälzlager 2 umfasst, wobei das stromleitende Element 8 axial beabstandet von dem Wälzlager 2 in dem zylinderringförmigen Zwischenraum 31 angeordnet ist.
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In der 3 ist eine Ausführungsform einer Potentialausgleichsanordnung 20 wiedergegeben, bei der das innere Zylinderbauteil 3 ein Innenring eines Wälzlagers 2 und das äußere Zylinderbauteil 4 ein Außenring eines Wälzlagers 2 ist. 3 zeigt somit eine Wälzlageranordnung 1, insbesondere zur Verwendung in einer elektrischen Maschine 21 eines Antriebsstrang 22 eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 23, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4 und Wälzkörpern 5, wobei der Innenring 3 eine Innenringlaufbahn 6 sowie der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 7 aufweist, und die Wälzkörper 5 zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert sind. Zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 ist ein stromleitendes Element 8 angeordnet, wie es insbesondere aus den 4-8 bekannt ist. Das stromleitende Element 8 verbindet den Innenring 3 mit dem Außenring 4 stromleitend. Der Innenring 3 ist drehfest mit dem Rotor 24 einer elektrischen Maschine 21 und der Außenring 4 drehfest mit einem Gehäuse 25.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- inneres Zylinderbauteil / Innenring
- 4
- äußeres Zylinderbauteil / Außenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Innenringlaufbahn
- 7
- Außenringlaufbahn
- 8
- stromleitendes Element
- 9
- Klammerelement
- 10
- Halteabschnitt
- 11
- Faden
- 12
- Kontaktbereich
- 13
- Halteabschnitt
- 14
- Abstandselemente
- 17
- Rotationsachse
- 20
- Potentialausgleichsanordnung
- 21
- elektrische Maschine
- 22
- Antriebsstrang
- 23
- Kraftfahrzeug
- 24
- Rotor
- 25
- Gehäuse
- 30
- Schmiermittel
- 31
- Zwischenraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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