DE102022117947A1 - Oil conducting radial ring assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Radialringbaugruppe zur Anordnung zwischen einer rotierbaren Welle und einem Umgebungsbauteil der Welle, wobei die Radialringbaugruppe einen Außenring und wenigstens ein Kontaktelement zur Welle aufweist, wobei der Außenring eine radial äußere Mantelwandung zur teilweisen Anlage an einer Aufnahme des Umgebungsbauteils aufweist, und wobei die radial äußere Mantelwandung wenigstens eine durchgängige Ausnehmung aufweist.The invention relates to a radial ring assembly for arrangement between a rotatable shaft and a surrounding component of the shaft, wherein the radial ring assembly has an outer ring and at least one contact element to the shaft, wherein the outer ring has a radially outer jacket wall for partial contact with a receptacle of the surrounding component, and wherein the Radial outer jacket wall has at least one continuous recess.
Description
Die Erfindung betrifft eine Radialringbaugruppe, insbesondere einen Wellenerdungsring, sowie eine Maschinenanordnung, insbesondere eine elektrische Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, welches insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine und ein ölgeschmiertes Abtriebsgetriebe aufweist.The invention relates to a radial ring assembly, in particular a shaft grounding ring, and a machine arrangement, in particular an electric drive unit of a motor vehicle, which in particular has an electric drive machine and an oil-lubricated output gear.
Elektrische Antriebssysteme in Kraftfahrzeugen sind bauraumbedingt sehr klein gebaut und daher zur Funktionszielerreichung hoch integriert ausgeführt.Electric drive systems in motor vehicles are very small due to the installation space and are therefore designed to be highly integrated in order to achieve their functional goals.
In den meisten elektromotorisch antreibbaren Kraftfahrzeugen kommen Frequenzumrichter-gesteuerte Antriebsmaschinen zur Anwendung. Diese Antriebsmaschinen produzieren hochfrequenten Strom, der sich bei fehlender Erdung des gesamten Systems über die verbauten Wälzlager entlädt und diese schnell irreparabel schädigen kann. Stromeinschläge können auf den Lagerlaufflächen als Pitting und Rillen längs der Laufrichtung sichtbar werden und brennen sich tief in die Oberflächen des Lagers ein.Frequency converter-controlled drive machines are used in most motor vehicles that can be driven by electric motors. These drive machines produce high-frequency current, which, if the entire system is not grounded, discharges through the installed rolling bearings and can quickly damage them irreparably. Current impacts can become visible on the bearing surfaces as pitting and grooves along the direction of rotation and burn deep into the bearing surfaces.
Die zunächst kleinen Oberflächenveränderungen bilden sich in er Folge immer stärker aus und sind schnell auch im Regelbetrieb des Fahrzeugs hörbar. Zudem können die entstehenden Oxidationsprodukte die Schmiereigenschaften des Schmiermittels verändern, sodass das Lager heiß laufen und ausfallen kann.The initially small surface changes become increasingly pronounced and are quickly audible even during regular operation of the vehicle. In addition, the resulting oxidation products can change the lubricating properties of the lubricant, causing the bearing to overheat and fail.
An sich bekannte Wellenerdungsringe verschiedener Bauart verhindern diese elektrischen Lagerschäden durch die Ableitung schädlicher Wellenspannungen und Lagerströme zur Erde / zum Lagergehäuse. So wird die Lebensdauer der elektrischen Maschine erheblich verlängert.Known shaft grounding rings of various designs prevent these electrical bearing damages by diverting harmful shaft voltages and bearing currents to earth/bearing housing. This significantly extends the lifespan of the electrical machine.
Daher weisen Rotor- oder Getriebewellen häufig Wellenerdungsringe zur elektrischen Verbindung zwischen dem stehenden Gehäuse und dem drehenden Rotor oder ähnliche dünne Bauteile, die zumeist als Radialringe ausgebildet sind.Therefore, rotor or gear shafts often have shaft grounding rings for the electrical connection between the stationary housing and the rotating rotor or similar thin components, which are usually designed as radial rings.
Solche Axialringe schränken allerdings mögliche Ölleitpfade hin zu schmierpflichtigen Lagern (beispielsweise einem Rotorwellenlager) ein oder versperren die Ölleitpfade ganz. Falls dennoch Öl von einer Seite des Wellenerdungsrings zur anderen Seite gebracht werden soll, sind beispielsweise gezielte Ölkanäle oder eine aufwändige Ölführung notwendig. Um dies zu umgehen, fordert das weiter gestiegene Niveau an Integration in modernen elektrischen Antriebseinheiten eine maßgeschneiderte Problemlösung, wie sie im Stand der Technik nicht notwendig war.However, such axial rings limit possible oil conduction paths to bearings that require lubrication (e.g. a rotor shaft bearing) or block the oil conduction paths completely. If oil still needs to be transported from one side of the shaft grounding ring to the other side, specific oil channels or a complex oil guide are necessary. In order to get around this, the further increased level of integration in modern electric drive units requires a tailor-made problem solution that was not necessary in the prior art.
Die Führung von Schmierstoffen hin zu allen Lagern, Dichtungsringen, etc. gestaltet sich in einer hochintegrierten Antriebseinheit durch die hohe Konzentration von vielen Komponenten auf kleinem Bauraum besonders schwierig. In elektrischen Antriebsmaschinen wird Öl vor allem zur Lagerschmierung oder zur anderweitigen Nutzung an spezielle Positionen gefördert. Idealerweise kann hierfür Spritzöl des Getriebes oder einer ölgekühlten E-Maschine verwendet werden, das passiv bspw. unterstützt durch gezielte Leitrippen entlang des Gehäuses dorthin abläuft.The routing of lubricants to all bearings, sealing rings, etc. is particularly difficult in a highly integrated drive unit due to the high concentration of many components in a small installation space. In electric drive machines, oil is pumped to specific positions primarily for bearing lubrication or for other uses. Ideally, spray oil from the transmission or an oil-cooled electric machine can be used for this, which flows there passively, for example, supported by targeted guide ribs along the housing.
Bisher unmöglich bzw. besonders schwierig ist die zulaufende Beölung von in Gehäusebohrungen befindlichen Beölungspositionen, häufig Wälzlagern, wenn zwischen ÖIraum und dem Zielbereich noch ein zusätzliches Trennelement wie der oben erläuterte Wellenerdungsring eingebracht sein soll.To date, it has been impossible or particularly difficult to provide oiling to oiling positions located in housing bores, often roller bearings, if an additional separating element such as the shaft grounding ring explained above is to be inserted between the oil space and the target area.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Beölung einer schwer zugänglichen Schmierstelle zu verbessern.Against this background, it is an object of the invention to improve oiling of a lubrication point that is difficult to access.
Jeder der unabhängigen Ansprüche bestimmt mit seinen Merkmalen einen Gegenstand, der diese Aufgabe löst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.Each of the independent claims, with its characteristics, defines an object that solves this problem. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
Gemäß einem Aspekt wird offenbart eine Radialringbaugruppe, insbesondere ein Wellenerdungsring, zur Anordnung in einem radialen Zwischenraum zwischen einer rotierbaren Welle, insbesondere einer Rotorwelle, und einem Umgebungsbauteil der Welle, insbesondere einem Wellengehäuse.According to one aspect, a radial ring assembly, in particular a shaft grounding ring, is disclosed for arrangement in a radial gap between a rotatable shaft, in particular a rotor shaft, and a component surrounding the shaft, in particular a shaft housing.
Die Radialringbaugruppe weist einen Außenring auf, der insbesondere an dem Umgebungsbauteil festgelegt ist, sowie wenigstens ein Kontaktelement, insbesondere einen Kontaktring oder Kontaktbürsten. Das Kontaktelement steht mit der Welle und dem Außenring in, insbesondere körperlichem und/oder elektrischem, Kontakt.The radial ring assembly has an outer ring, which is fixed in particular to the surrounding component, and at least one contact element, in particular a contact ring or contact brushes. The contact element is in, in particular physical and/or electrical, contact with the shaft and the outer ring.
Der Außenring weist eine radial äußere Mantelwandung, insbesondere in Umfangsrichtung verlaufend, zur teilweisen Anlage an einer Aufnahme an einer Innenwandung des Umgebungsbauteils, insbesondere an einem Innenmantel des Umgebungsbauteils, auf, wobei die radial äußere Mantelwandung wenigstens eine, insbesondere mehrere, in Radialrichtung durchgängige Ausnehmungen aufweist.The outer ring has a radially outer jacket wall, in particular extending in the circumferential direction, for partial contact with a receptacle on an inner wall of the surrounding component, in particular on an inner jacket of the surrounding component, wherein the radially outer jacket wall has at least one, in particular several, recesses that are continuous in the radial direction .
Gemäß einem weiteren Aspekt wird offenbart eine Maschinenanordnung, insbesondere eine elektrische Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Antriebsmaschine und einem ölgeschmierten Abtriebsgetriebe.According to a further aspect, a machine arrangement is disclosed, in particular an electric drive unit of a motor vehicle with an electric drive machine and an oil-lubricated output gear.
Die Maschinenanordnung weist zumindest auf: (a) eine rotierbare Welle, insbesondere eine Rotorwelle einer elektrischen Antriebsmaschine; (b) ein Umgebungsbauteil der Welle, insbesondere ein Wellengehäuse; (c) eine Radialringbaugruppe, insbesondere einen Wellenerdungsring, gemäß einer Ausführung der Erfindung; (d) eine Schmierstelle, insbesondere ein Wellenlager, das auf dem Wellenmantel axial einerseits der Radialringbaugruppe und radial innerhalb des Umgebungsbauteils angeordnet ist, (e) eine Schmiermittelquelle, die gemäß einer Ausführung axial andererseits der Radialringbaugruppe ausgebildet ist, und dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Maschinenanordnung einen geführten und/oder freien Ölfluss von radial außerhalb eines Innenmantels des Umgebungsbauteils hin zu, insbesondere einer oberen Hälfte, der Radialringbaugruppe auszubilden.The machine arrangement has at least: (a) a rotatable shaft, in particular a rotor shaft of an electric drive machine; (b) a component surrounding the shaft, in particular a shaft housing; (c) a radial ring assembly, in particular a shaft grounding ring, according to an embodiment of the invention; (d) a lubrication point, in particular a shaft bearing, which is arranged on the shaft shell axially on one side of the radial ring assembly and radially within the surrounding component, (e) a lubricant source which, according to one embodiment, is designed axially on the other side of the radial ring assembly and is designed to do so during operation the machine arrangement to form a guided and/or free flow of oil from radially outside an inner casing of the surrounding component towards, in particular an upper half, of the radial ring assembly.
Die wenigstens eine Ausnehmung kann in einer Einbaulage so angeordnet werden, dass ein freier oder geführter Ölfluss von radial außerhalb des Außenrings zu der Ausnehmung hin geleitet werden kann. Dann ermöglicht die Ausnehmung einen Fluss von Schmieröl, der die Wirkung der Radialringbaugruppe als Hindernis für das Öl umgeht. In anderen Worten: die Radialringbaugruppe mag zwar eine Ölschmierung eines Lagers oder einer Verzahnung auf ihrer ersten Axialseite mittels einer Schmiermittelquelle auf ihrer zweiten Axialseite durch ihre Erstreckung in Radialrichtung behindern; dies kann aber durch eine Leitung eines Ölflusses durch die Ausnehmung(en) kompensiert werden.The at least one recess can be arranged in an installation position such that a free or guided oil flow can be directed from radially outside the outer ring to the recess. The recess then allows a flow of lubricating oil which bypasses the action of the radial ring assembly as an obstruction to the oil. In other words: the radial ring assembly may hinder oil lubrication of a bearing or a toothing on its first axial side by means of a lubricant source on its second axial side due to its extension in the radial direction; However, this can be compensated for by directing an oil flow through the recess(s).
Der Erfindung liegt unter anderem die Überlegung zugrunde, dass bei der hohen funktionalen Integration in dem kleinen verfügbaren Bauraum zum Bereitstellen eines zuverlässigen Schmierölflusses eine Gehäusebearbeitung wie beispielsweise eine Bohrung bis hinter den Ring ist aus Steifigkeits- und Festigkeitsgründen besonders wegen der Nähe zum kraftleitenden Lagersitz nicht möglich ist. Ferner sind häufig produktionstechnische Parameter (Zugänglichkeit etc.) beschränkend für eine solche Bearbeitung. Eine Fräsbearbeitung der Bohrung im Bereich des Trennelements zur Schaffung eines Bypasses selbst führt auch nicht zu einem robusten Einlaufverhalten. Zudem kann in der Bohrung keine Staukante im Gehäuse geformt werden, da ggfs. Lager und das zusätzliche Ringelement von verschiedenen Seiten montiert werden, und die Bohrung daher mit einem konstanten Durchmesser für den Einpressvorgang versehen sein muss. Das Öl wird somit ohne aufwändige Maßnahmen (bspw. Festigkeit Bohrungen) nicht oder nicht in ausreichendem Maße an den Zielort gelangen.The invention is based, among other things, on the idea that, given the high functional integration in the small available installation space to provide a reliable flow of lubricating oil, housing machining such as a hole behind the ring is not possible for reasons of rigidity and strength, particularly because of the proximity to the force-conducting bearing seat is. Furthermore, production-related parameters (accessibility, etc.) are often limiting for such processing. Milling the hole in the area of the separating element to create a bypass itself does not lead to robust running-in behavior. In addition, no jamming edge can be formed in the housing in the bore, since bearings and the additional ring element may be mounted from different sides, and the bore must therefore be provided with a constant diameter for the press-in process. The oil will therefore not reach its destination, or not in sufficient quantities, without complex measures (e.g. tightening the holes).
Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, dass die Ölzuführung durch das Trennelement, hier die Radialringbaugruppe, selbst erfolgen kann. Hier ist ein wesentliches Problem, dass das zusätzliche Bauteil ein erhebliches Hindernis für den Ölzulauf bildet - aber beispielsweise für Erdung der Rotorwelle erforderlich ist.The invention is based, among other things, on the idea that the oil supply can take place through the separating element, here the radial ring assembly, itself. A major problem here is that the additional component forms a significant obstacle to the oil supply - but is necessary, for example, for grounding the rotor shaft.
Bei einer erfindungsgemäßen Radialringbaugruppe kann passiv an einer Gehäusewand ablaufendes Öl ein in einer Bohrung montiertes, ringförmiges und nicht dichtendes Hindernis passieren und ein dahinterliegendes Lager robust schmieren. Das Konzept setzt gemäß einer Ausführung voraus, dass am Gehäuse abtropfendes Fluid (beispielsweise Schmieröl) an den oberen Rand des Gehäuseinnendurchmessers geleitet werden kann, um von dort auf das besonders gestaltete, nicht dichtende Trennelement (insbesondere die Radialringbaugruppe) zu fließen, dieses gezielt - d.h. durch wenigstens eine Ausnehmung in dem Außenring - zu passieren und die dahinter befindliche Schmierstelle zu Kühlen/Schmieren. Durch die besondere Gestaltung des Trennelements (bspw. Erdungsring) mit Ausnehmung(en) als außenliegende Öffnungen und ggf. benötigten, geeigenten Rückhaltegeometrien läuft das Öl nach dem Eintritt auf die andere Radialringseite dort gezielt ab und wird im unteren Bereich gestaut, um die daneben liegende Schmierstelle, beispielsweise einen Lagerring robust zu schmieren und/oder kühlen.In a radial ring assembly according to the invention, oil passively running off a housing wall can pass through an annular and non-sealing obstacle mounted in a bore and robustly lubricate a bearing behind it. According to one embodiment, the concept assumes that fluid (e.g. lubricating oil) dripping from the housing can be directed to the upper edge of the housing inner diameter in order to flow from there onto the specially designed, non-sealing separating element (in particular the radial ring assembly), this in a targeted manner - i.e. through at least one recess in the outer ring - and to cool/lubricate the lubrication point behind it. Due to the special design of the separating element (e.g. grounding ring) with recess(es) as external openings and any appropriate retaining geometries that may be required, the oil flows off in a targeted manner after entering the other side of the radial ring and is stored in the lower area around the one next to it Lubrication point, for example to lubricate and/or cool a bearing ring robustly.
Durch die beschriebene Funktion wird nicht nur bspw. ein Wellenerdungsring integriert, sondern auch eine gezieltere Ölzuführung - verglichen mit einem offen laufenden Lager ohne spezielle Zuführeinrichtung - realisiert. Ein radiales und damit wirkungsloses Herabrinnen des Öls an der abseits der Ölleitung wie bekannt ausführbaren Radialringbaugruppe wird damit weitestgehend vermieden. Das Öl wird gezielt an den Bestimmungsort, eine ansonsten schwer zugängliche Schmierstelle, gelenkt.The function described not only integrates a shaft grounding ring, but also enables a more targeted oil supply - compared to an open-running bearing without a special supply device. A radial and therefore ineffective flow of oil down the radial ring assembly, which can be carried out away from the oil line as is known, is largely avoided. The oil is directed specifically to its destination, a lubrication point that would otherwise be difficult to access.
Konkret erreicht bei einer Ausführung der Erfindung ein an einer Gehäusewand gezielt ablaufendes Getriebeöl eine Bohrung im Gehäuse, in das ein Wellenerdungsring als Radialringbaugruppe axial passiert werden muss, um an ein zu schmierendes Wälzlager zu gelangen, beispielsweise im Ölraum eines Getriebes einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, der durch eine Gehäusewand abgetrennt ist. Die Welle, auf der sowohl der Wellenerdungsring als auch ein dahinterliegendes Lager sitzt, ist die Rotorwelle.Specifically, in one embodiment of the invention, a gear oil that specifically runs off a housing wall reaches a hole in the housing, into which a shaft grounding ring as a radial ring assembly must be passed axially in order to reach a rolling bearing to be lubricated, for example in the oil chamber of a gearbox of an electric drive unit of a motor vehicle, which is separated by a housing wall. The shaft on which both the shaft grounding ring and a bearing behind it sit is the rotor shaft.
Am Gehäuse läuft das Getriebeöl an Rippen ab, bis es an eine axiale Gehäusenut (beispielsweise gegossen oder leichte Anfräsung) gelangt, die leicht den Außenring der Wellenerdungsrings freilegt. Um weiter abzulaufen, müsste das Öl die erreichte Randung ablaufen. Dort trifft es auf die Ausnehmung im Außenring und fließt hindurch hinter den Wellenerdungsring, womit es in den Raum zwischen Wellenerdungsring und Lager gelangt, abläuft und sich unten sammelt. Die rotationssymmetrisch kantige Formung des Wellenerdungsring erzeugt für das untenstehende Öl eine Staukante, um es am Auslaufen zu hindern. Es bildet sich ein ansteigender Ölstau, bis der Ölspiegel zur Schmierung die sich drehenden Wälzkörper erreicht. Der Wellenerdungsring integriert typischerweise eine Erdungsfunktion, bspw. einen elektrisch kontaktierenden Schleifring, bspw. ausgeführt als Blechtiefzieh- oder Pressteil mit gestanzten Aunehmungen. Der Schmiergegenstand muss nicht zwingend ein Lager sein.On the housing, the gear oil runs down ribs until it reaches an axial housing groove (for example cast or slightly milled), which slightly exposes the outer ring of the shaft grounding ring. In order to continue draining, the oil would have to drain past the edge it has reached. There it hits the recess in the outer ring and flows behind the shaft grounding ring, whereby it enters the space between shafts ground ring and bearing, drains and collects at the bottom. The rotationally symmetrical angular shape of the shaft grounding ring creates a damming edge for the oil below to prevent it from leaking out. An increasing oil build-up forms until the oil level reaches the rotating rolling elements for lubrication. The shaft grounding ring typically integrates a grounding function, for example an electrically contacting slip ring, for example designed as a deep-drawn sheet metal or pressed part with punched recesses. The lubricant does not necessarily have to be a bearing.
Bei einer zweiten Ausführung der Erfindung ist der Außenring des Wellenerdungsrings so in der Gehäusewand aufgenommen, dass der Wellenerdungsring mit den außenliegenden Ausnehmungen etwas aus seiner Bohrung herausstehen, sodass das Öl ebenfalls den Wellenerdungsring passieren müsste und stattdessen durch die Ausnehmungen hinter den Wellenerdungsring in Richtung Lager läuft. In diesem Fall ist allerdings keine rotationssymmetrische Ausführung des Wellenerdungsrings möglich, da das Öl unten wieder auslaufen würde. In dieser Ausführung müssen die Öffnungen im Wellenerdungsring in einem oben liegenden Kreissegment eingebracht sein.In a second embodiment of the invention, the outer ring of the shaft grounding ring is accommodated in the housing wall in such a way that the shaft grounding ring with the external recesses protrude slightly from its bore, so that the oil would also have to pass through the shaft grounding ring and instead runs through the recesses behind the shaft grounding ring towards the bearing . In this case, however, a rotationally symmetrical design of the shaft grounding ring is not possible because the oil would leak out again at the bottom. In this version, the openings in the shaft grounding ring must be made in a circular segment at the top.
Gemäß einer Ausführung ist die Ausnehmung an einer, insbesondere im Einbau der Radialringbaugruppe in eine Maschinenanordnung, in einer oberen Hälfte des Umfangs der radial äußeren Mantelwandung angeordnet. So kann der Ölfluss hin zu der Ausnehmung durch die Schwerkraft unterstützt werden.According to one embodiment, the recess is arranged on an upper half of the circumference of the radially outer jacket wall, in particular when the radial ring assembly is installed in a machine arrangement. In this way, the flow of oil towards the recess can be supported by gravity.
Zudem kann damit bei geeigneter Gestaltung des Außenrings, beispielsweise mit einer radial nach innen verlaufenden Krempe, im unteren Bereich der Radialringbaugruppe ein Ölreservoir zum schmieren der Schmierstelle geschaffen werden.In addition, with a suitable design of the outer ring, for example with a radially inwardly extending brim, an oil reservoir for lubricating the lubrication point can be created in the lower region of the radial ring assembly.
Gemäß einer Ausführung weist die radial äußere Mantelwandung mehrere, voneinander beabstandete, Ausnehmungen auf. Dann kann unter gewissen Voraussetzungen auf einen in Umfangsrichtung gerichteten Einbau der Radialringbaugruppe verzichtet werden, insbesondere weil dann durch das Vorsehen der Mehrzahl an Ausnehmungen sichergestellt ist, dass eine der Ausnehmungen an der richtigen Umfangsposition angeordnet ist, unabhängig von der Ausrichtung in Umfangsrichtung.According to one embodiment, the radially outer jacket wall has a plurality of spaced-apart recesses. Then, under certain conditions, installation of the radial ring assembly directed in the circumferential direction can be dispensed with, in particular because the provision of the plurality of recesses ensures that one of the recesses is arranged in the correct circumferential position, regardless of the orientation in the circumferential direction.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn gemäß einer Ausführung die Ausnehmungen auf den gesamten Umfang der radial äußeren Mantelwandung, insbesondere äquidistant beabstandet, verteilt sind.This is particularly the case if, according to one embodiment, the recesses are distributed over the entire circumference of the radially outer jacket wall, in particular equidistantly spaced.
Gemäß einer Ausführung sind die Ausnehmungen auf eine, insbesondere im Einbau der Radialringbaugruppe in eine Maschinenanordnung, obere Hälfte oder einen Teil dieser Hälfte des Umfangs der radial äußeren Mantelwandung, insbesondere äquidistant beabstandet, verteilt. Damit kann bei geeigneter Gestaltung des Außenrings, beispielsweise mit einer radial nach innen verlaufenden Krempe (also eine radial verlaufende Wand), im unteren Bereich der Radialringbaugruppe ein Ölreservoir zum Schmieren der Schmierstelle geschaffen werden.According to one embodiment, the recesses are distributed over an upper half or a part of this half of the circumference of the radially outer jacket wall, in particular equidistantly spaced, in particular when the radial ring assembly is installed in a machine arrangement. With a suitable design of the outer ring, for example with a radially inwardly extending brim (i.e. a radially extending wall), an oil reservoir for lubricating the lubrication point can be created in the lower region of the radial ring assembly.
Gemäß einer Ausführung weist die Radialringbaugruppe, insbesondere der Außenring, eine entlang des gesamten Umfangs oder eines Teils davon in Umfangsrichtung verlaufende Radialwand auf, die sich insbesondere auf einer Axialseite der Ausnehmung(en) erstreckt, welche in einer vorgesehenen Einbauanordnung der Radialringbaugruppe in eine Maschinenanordnung abgewandt von einer vorgesehenen Schmierstelle der Einbauumgebung der Radialringbaugruppe angeordnet ist. Damit kann sichergestellt werden, dass durch die Ausnehmung in der äußeren Mantelwandung des Außenrings gelangtes Schmieröl durch die Anordnung und Geometrie der Radialwand eher der Schmierstelle zugeführt wird als in die andere Axialrichtung abzufließen.According to one embodiment, the radial ring assembly, in particular the outer ring, has a radial wall extending along the entire circumference or part thereof in the circumferential direction, which extends in particular on an axial side of the recess(s), which in an intended installation arrangement of the radial ring assembly faces away from a machine arrangement from a designated lubrication point in the installation environment of the radial ring assembly. This can ensure that lubricating oil that has passed through the recess in the outer jacket wall of the outer ring is fed to the lubrication point rather than flowing away in the other axial direction due to the arrangement and geometry of the radial wall.
Gemäß einer Ausführung weist die Radialringbaugruppe, insbesondere der Außenring, eine, ganz oder teilweise in Umfangsrichtung verlaufende, radial innere Umfangswandung auf.According to one embodiment, the radial ring assembly, in particular the outer ring, has a radially inner circumferential wall that runs completely or partially in the circumferential direction.
Gemäß einer Ausführung ist die radial innere Umfangswandung der Radialringbaugruppe radial abschüssig, insbesondere konisch sich verengend, insbesondere weg von der Radialwand des Außenrings, ausgebildet, insbesondere hin zu einer im Einbau der Radialringbaugruppe in eine Maschinenanordnung vorgesehenen Schmierstelle. Die radial innere Umfangswandung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie das Schmieröl, das durch die Ausnehmung(en) der radial äußeren Umfangswandung eintritt, zu der Schmierstelle hin weiterleitet, insbesondere unter Einwirkung der Schwerkraft, sodass das Schmieröl auf der abschüssigen radial inneren Umfangswandung in die entsprechende Richtung abfließen kann.According to one embodiment, the radially inner circumferential wall of the radial ring assembly is designed to be radially sloping, in particular conically narrowing, in particular away from the radial wall of the outer ring, in particular towards a lubrication point provided when the radial ring assembly is installed in a machine arrangement. The radially inner circumferential wall can in particular be designed in such a way that it forwards the lubricating oil, which enters through the recess(s) of the radially outer circumferential wall, to the lubrication point, in particular under the influence of gravity, so that the lubricating oil on the sloping radially inner circumferential wall in can flow in the appropriate direction.
Gemäß einer Ausführung ist die Radialringbaugruppe ein Wellenerdungsring und/oder die rotierbare Welle eine Rotorwelle einer elektrischen Antriebsmaschine für ein Kraftfahrzeug ist und/oder ist das Umgebungsbauteil ein Gehäusebauteil einer elektrischen Antriebsmaschine für ein Kraftfahrzeug.According to one embodiment, the radial ring assembly is a shaft grounding ring and/or the rotatable shaft is a rotor shaft of an electric drive machine for a motor vehicle and/or the surrounding component is a housing component of an electric drive machine for a motor vehicle.
Gemäß einer Ausführung weist eine Aufnahme des Umgebungsbauteils, insbesondere ein Innenmantel des Umgebungsbauteils, in der oberen Hälfte einen Ölzulauf radial nach innen hin zu einer Ausnehmung in der Aufnahme auf. Damit kann der Ausnehmung an dem Außenring der Radialringbaugruppe in ausreichender Menge Schmieröl zugeführt werden, um dieses durch die Ausnehmung zur Schmierstelle weiterzuleiten, insbesondere unter dem Einfluss der Schwerkraft.According to one embodiment, a receptacle for the surrounding component, in particular an inner casing of the surrounding component, in the upper Half an oil inlet radially inwards towards a recess in the receptacle. This means that a sufficient amount of lubricating oil can be supplied to the recess on the outer ring of the radial ring assembly in order to forward it through the recess to the lubrication point, in particular under the influence of gravity.
Gemäß einer Ausführung ist die Ausnehmung in der Aufnahme des Umgebungsbauteils zumindest teilweise überdeckend mit wenigstens einer der Ausnehmungen der radial äußeren Mantelwandung des Außenrings der Radialringbaugruppe angeordnet, wobei abseits der Ausnehmung in der Aufnahme die Ausnehmungen der radial äußeren Mantelwandung durch die, insbesondere anliegende, Aufnahme verschlossen sind. So kann die Radialringbaugruppe vollkommen Rotation symmetrisch ausgebildet sein, was einen in Umfangsrichtung ungerichteten Einbau ermöglicht und somit die Montage vereinfacht. Die ausreichende Stauhöhe ergibt sich dann beispielsweise durch die Höhe einer radial verlaufenden, von dem Außenring der Radialringbaugruppe ausgehenden Krempe bzw. Radialwand - denn durch die verschlossenen, unteren Ausnehmungen des Außenrings kann kein Schmieröl abfließen.According to one embodiment, the recess in the receptacle of the surrounding component is arranged to at least partially overlap with at least one of the recesses in the radially outer casing wall of the outer ring of the radial ring assembly, with the recesses in the radially outer casing wall being closed by the, in particular adjacent, receptacle away from the recess in the receptacle are. The radial ring assembly can thus be designed to be completely rotationally symmetrical, which enables non-directional installation in the circumferential direction and thus simplifies assembly. The sufficient storage height is then determined, for example, by the height of a radial brim or radial wall extending from the outer ring of the radial ring assembly - because no lubricating oil can flow through the closed, lower recesses of the outer ring.
Gemäß einer Ausführung weist die Radialringbaugruppe eine Radialwand auf einer der Schmierstelle abgewandten Seite der Ausnehmungen im Außenring auf, sowie einen unteren Umfangsabschnitt des Außenrings, an welchem keine Ausnehmungen in der radial äußeren Mantelwandung angeordnet sind. Bei dieser Ausführung ist ein in Umfangsrichtung gerichteter nötig, weil die vorhandenen Ausnehmungen in der Einbauposition oben bzw. in der oberen Umfangshälfte angeordnet sein müssen. Dafür kann das Umgebungsbauteil axial kleiner bauend und der Zulauf von Schmieröl von radial äußeren Positionen einfacher ausgebildet sein.According to one embodiment, the radial ring assembly has a radial wall on a side of the recesses in the outer ring facing away from the lubrication point, as well as a lower peripheral section of the outer ring, on which no recesses are arranged in the radially outer jacket wall. In this version, one directed in the circumferential direction is necessary because the existing recesses in the installation position must be arranged at the top or in the upper half of the circumference. For this purpose, the surrounding component can be axially smaller and the inflow of lubricating oil from radially outer positions can be designed to be simpler.
Gemäß einer Ausführung kann dazu die Radialringbaugruppe so ausgebildet sein, dass der Außenring der Radialringbaugruppe nur axial abseits der Ausnehmung(en) in der Aufnahme des Umgebungsbauteils aufgenommen ist, und das Umgebungsbauteil so ausgebildet ist, dass Öl, welches sich radial außerhalb der Aufnahme an dem Umgebungsbauteil sammelt, zu den Ausnehmungen im Außenring hin abfließt.According to one embodiment, the radial ring assembly can be designed such that the outer ring of the radial ring assembly is only accommodated axially away from the recess(s) in the receptacle of the surrounding component, and the surrounding component is designed so that oil, which is located radially outside the receptacle on the Surrounding component collects, flows towards the recesses in the outer ring.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren:
-
1 zeigt einen Ausschnitt einer ersten elektrischen Antriebsmaschine als erste Maschinenanordnung mit einer Radialwellenbaugruppe gemäß einer ersten beispielhaften Ausführung der Erfindung. -
2 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine als zweite Maschinenanordnung mit einer Radialwellenbaugruppe gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführung der Erfindung.
-
1 shows a section of a first electric drive machine as a first machine arrangement with a radial shaft assembly according to a first exemplary embodiment of the invention. -
2 shows a section of a second electric drive machine as a second machine arrangement with a radial shaft assembly according to a second exemplary embodiment of the invention.
Die Welle 2 ist mittels eines Wälzlagers 4 in einem Wellengehäuse als Umgebungsbauteil 106 gelagert.The shaft 2 is mounted in a shaft housing as an
Zur Erdung der Welle 2 an dem Umgebungsbauteil 106 ist eine hier als Wellenerdungsring ausgebildete Radialringbaugruppe 110 nach einer ersten beispielhaften Ausführung der Erfindung verbaut.To ground the shaft 2 on the surrounding
Da das Wälzlager 4 radial innerhalb des Wellengehäuses 106 und axial hinter der Radialringbaugruppe 110 angeordnet ist, ist die Beölung des Wälzlagers mit herkömmlichen Wellenerdungsringen nicht robust darstellbar - denn die Schmierstelle 8 liegt nicht in einem passiven Ölfluss. Denn die Schmiermittelquelle liegt axial vor der Radialringbaugruppe 110.Since the
Um dieses Problem zu beheben, weist die Radialringbaugruppe 110 neben wenigstens einem Kontaktelement 12, das mit der Welle in elektrischem Kontakt steht, einen speziell ausgebildeten Außenring 114 auf.To solve this problem, the
Der Außenring 114 weist eine radial äußere Mantelwandung 116 auf, die mehrere, in Umfangsrichtung gleich zueinander beabstandete, in Radialrichtung durchgängige Ausnehmungen 118 auf.The
Eine, hier als Bohrung ausgebildete, Aufnahme 120 des Wellengehäuses 106 für den Außenring 114 ist so ausgebildet, dass eine Gehäusenut als Ölzulauf 122 im Gehäuse vorgesehen ist und als Zuführung von Schmieröl hin zu einer oder zwei Ausnehmungen 118 ausgebildet ist.A
Die Positionen und die Querschnittsfläche und die Abstände der Ausnehmungen 118 sind mit der Gestaltung des Ölzulaufs 122 so abgestimmt, dass unabhängig von einer Umfangsausrichtung der Radialringbaugruppe 110 immer mindestens eine Ausnehmung 118 an der Radial inneren Öffnung des Ölzulaufs 122 angeordnet ist.The positions and the cross-sectional area and the distances of the recesses 118 are coordinated with the design of the
Damit kann Schmieröl, das sich in dem Ölzulauf 122 sammelt und unter Schwerkrafteinfluss einen Ölfluss ausbildet, durch die wenigstens eine Ausnehmung 118 hindurch radial nach innen geleitet werden.This allows lubricating oil that collects in the
Um das Schmieröl dann axial weiter zur Schmierstelle 8 zu leiten, weist der Außenring eine Radialwand 124 und eine zur Schmierstelle 8 hin abschüssige innere Mantelwandung 126 auf.In order to then guide the lubricating oil further axially to the
An der Schmierstelle ergibt sich ein ausreichend hoher Schierölstand, weil die unten angeordneten Ausnehmungen 118 durch das Wellengehäuse 106 verschlossen sind, und die Radialwand 124 ein Abfließen an einer radial weiter außen unten liegenden Position in die falsche Axialrichtung verhindert.There is a sufficiently high level of lubricating oil at the lubrication point because the recesses 118 arranged below are closed by the
So kann die Radialringbaugruppe 110 vollkommen rotationssymmetrisch ausgebildet sein, was einen in Umfangsrichtung ungerichteten Einbau ermöglicht und somit die Montage vereinfacht. Die ausreichende Stauhöhe ergibt sich durch die Höhe der Radialwand, denn durch die verschlossenen, unteren Ausnehmungen des Außenrings kann kein Schmieröl abfließen.The
Zur Erdung der Welle 2 an dem Umgebungsbauteil 206 ist eine auch hier als Wellenerdungsring ausgebildete Radialringbaugruppe 210 nach einer zweiten beispielhaften Ausführung der Erfindung verbaut.To ground the shaft 2 on the surrounding
Statt der axialen Gehäusenut als Ölzulauf bei dem ersten Ausführungsbeispiel steht der Außenring 214 im zweiten Ausführung mit den außenliegenden Ausnehmungen 218 an der radial äußeren Mantelwandung 216 etwas aus der Aufnahmebohrung 220 in dem Wellengehäuse 206 heraus, sodass auch hier Schmieröl zu Ausnehmungen 218 geleitet wird, insbesondere durch die Anschrägung der Ölzulauf-Flächen 222 am Wellengehäuse 206.Instead of the axial housing groove as an oil inlet in the first exemplary embodiment, the
Bei dieser Anordnung ist allerdings keine rotationssymmetrische Ausführung der Radialringbaugruppe 210 möglich, da das Öl sonst unten aus offen liegenden Ausnehmungen an der äußeren Mantelwandung wieder auslaufen würde. Daher sind beim zweiten Ausführungsbeispiel die Ausnehmungen 218 nur in der oberen Umfangshälfte eingebracht.With this arrangement, however, a rotationally symmetrical design of the radial ring assembly 210 is not possible, since the oil would otherwise run out of open recesses on the outer jacket wall. Therefore, in the second exemplary embodiment, the
Dies erfordert dann aber einen Umfangs-gerichteten Einbau der der Radialringbaugruppe 210. Dafür kann das Wellengehäuse 206 mit einem geringeren Gewicht ausgebildet werden.However, this then requires a circumferential installation of the radial ring assembly 210. For this purpose, the
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 100, 200100, 200
- MaschinenanordnungMachine arrangement
- 22
- rotierbare Wellerotatable shaft
- 44
- Wälzlagerroller bearing
- 106, 206106, 206
- Umgebungsbauteil (z.B. Wellengehäuse)Surrounding component (e.g. shaft housing)
- 88th
- SchmierstelleLubrication point
- 110, 210110, 210
- Radialringbaugruppe (z.B. Wellenerdungsring)Radial ring assembly (e.g. shaft grounding ring)
- 1212
- KontaktelementContact element
- 114, 214114, 214
- AußenringOuter ring
- 116, 216116, 216
- äußere Mantelwandungouter jacket wall
- 118, 218118, 218
- Ausnehmungenrecesses
- 120, 220120, 220
- Aufnahme(bohrung)Recording (bore)
- 122122
- Ölzulauf (z.B. Gehäusenut)Oil inlet (e.g. housing groove)
- 124124
- RadialwandRadial wall
- 126126
- innere Mantelwandunginner jacket wall
- 222222
- Ölzulauf (z.B. Gehäuseschräge)Oil inlet (e.g. housing slope)
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022117947.8A DE102022117947A1 (en) | 2022-07-19 | 2022-07-19 | Oil conducting radial ring assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022117947.8A DE102022117947A1 (en) | 2022-07-19 | 2022-07-19 | Oil conducting radial ring assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022117947A1 true DE102022117947A1 (en) | 2024-01-25 |
Family
ID=89429488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022117947.8A Pending DE102022117947A1 (en) | 2022-07-19 | 2022-07-19 | Oil conducting radial ring assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022117947A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021203004A1 (en) | 2020-04-03 | 2021-10-07 | Aktiebolaget Skf | Combined insulator and conductor arrangement for bearings with encapsulated insulator |
-
2022
- 2022-07-19 DE DE102022117947.8A patent/DE102022117947A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102021203004A1 (en) | 2020-04-03 | 2021-10-07 | Aktiebolaget Skf | Combined insulator and conductor arrangement for bearings with encapsulated insulator |
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