密封装置、电动机器和驱动装置的制作方法

密封装置、电动机器和驱动装置
1.本发明一方面涉及一种用于可旋转的轴的密封装置、以及一种具有密封装置的电动机器以及一种用于对机动车辆进行电力驱动的驱动装置，所述驱动装置具有电动机器。
2.用于轴的密封装置本身是已知的，例如径向轴密封件或曲径式密封件。由此防止气态流体或液态流体(例如润滑剂)流出到轴的区域中。
3.从de 10 2016 207 672 a1已知一种用于轴的密封系统，其中除了原本的轴密封件外还设有轴接地环。这种密封系统的实施方式具有两个轴密封件，轴接地环布置在这些轴密封件之间。
4.本发明的目的在于改进现有技术。
5.这个目的通过主权利要求的特征来实现。优选的实施方式可以自从属权利要求中得出。
6.相应地提出一种用于可旋转的轴的密封装置，所述密封装置具有轴密封件和轴接地件、以及用于所述轴密封件和所述轴接地件的固持件。此外，提出一种电动机器，所述电动机器具有能够可旋转地驱动的转子轴并且具有用于密封所述转子轴以及因此所述电动机器的内部空间的这种密封装置。此外，提出一种用于对机动车辆进行电力驱动的驱动装置，所述驱动装置具有用于向所述驱动装置提供驱动功率的这种电动机器。这种电动机器将电能转换成机械的转动运动，或与之相反。这种电动机器在需要时可以作为发电机或电动机运行。电动机器尤其是同步电机或异步电机。
7.所提出的密封装置用于密封可旋转的轴。为此，该密封装置具有轴密封件。该密封装置还具有轴接地件。并且，该密封装置具有用于固持/支承轴密封件和轴接地件的固持件。固持件在轴密封件与轴接地件之间的区域中具有至少一个开口。这个开口一方面用于排出来自轴密封件的颗粒，并且这个开口另一方面用于排出来自轴接地件的颗粒。该至少一个开口因此在结构上被实施为实现这一点。为此，开口尤其相对于轴密封件和轴接地件沿径向方向导引。
8.因此，藉由开口不仅排出来自轴密封件的颗粒(例如尤其磨损粒或穿过密封件的泄漏物)，而且此外还排出来自轴接地件的颗粒(例如轴接地件的电刷的磨损粒)。此外降低了以下可能性：颗粒从轴密封件到达轴接地件并且在那里对轴接地件的作用造成负面影响。这尤其可能降低其效率或者提高其磨损或泄漏。反之，还降低了以下可能性：颗粒从轴接地件到达轴密封件并且在那里提高轴密封件的磨损。
9.这种轴接地件尤其理解为在轴与参考电位之间建立可旋转的电连接的结构元件。这种参考电位例如是地电势或电接地。这种轴接地件不用于电换向。优选地，轴接地件将轴与可旋转地支承轴的壳体或壳体区段电连接。轴接地件尤其具有至少一个实心或柔性的电刷，以用于建立与轴的滑动接触。轴接地件尤其被设计成轴接地环。
10.这种轴密封件尤其理解为应在轴的区域中阻拦流体的结构元件。这种轴密封件本身已知为例如径向轴密封环或曲径式密封件。
11.优选地，所述至少一个开口被布置成使得所述开口在所述密封装置的按照预期的安装位置中位于所述轴密封件并且/或者所述轴接地件的电刷下方。由此，在密封装置的按
照预期的运行中，颗粒从轴密封件和/或从轴接地件通过重力落入开口中，并且经此容易地排出。
12.优选地，所述固持件由壳体的壳体区段形成。在此尤其是围绕轴可旋转地支承的壳体区段。壳体区段可以是独立的构件，或者该壳体区段可以是其余壳体的一体式的组成部分。壳体区段尤其由壳体的特殊结构成形部形成。壳体区段可以具有一个或多个变厚部，这些变厚部固持轴接地件和轴密封件。该至少一个开口可以由变厚部或多个变厚部中的凹口构成。因此，可以在结构上容易地构成固持件。
13.优选地，壳体区段由壳体的这种环形地包围轴的局部变厚部构成。在此，壳体区段于是具有多个在变厚部的圆周上分布的开口。例如，可以设置有三个开口，这些开口围绕变厚部的圆周分布。优选地，这些开口中的一个开口在按照预期的安装位置中位于轴密封件并且/或者轴接地件的电刷下方。由此还可以在结构上容易地构成固持件。
14.壳体区段可以具有肋，该肋径向地包围该至少一个开口或者在存在多个这种开口时连续地径向包围这些开口中的所有开口。因此可以防止颗粒的进一步径向扩散。这个肋可以构成用于藉由开口排出的颗粒的贮存器的一部分。
15.优选地，在所述壳体区段上还设置有轴承，使得所述轴可旋转地支承在所述壳体上。由此可以实现紧凑的结构。
16.优选地，所述开口直接导引至用于所述颗粒的贮存器。因此，由此排出的颗粒不绕路地到达贮存器。因此排除了用于颗粒到贮存器的管线(例如管或通道)的堵塞。
17.优选地，所述密封装置还具有收集装置，所述收集装置用于无接触地从所述轴清除穿过所述轴密封件的泄漏物。因此，除了具有位于其间的开口的轴密封件和轴接地件，还设置有收集装置。这个收集装置以无接触的方式工作。因此不需要贴靠轴并且由此进行摩擦工作的额外的密封肋、电刷或其他部件就能使泄漏物从轴上脱落。这种收集装置几乎无磨损地工作，并且实现仅最小的摩擦损耗。密封装置旁边的环境由此基本上保持没有泄漏物。
18.穿过轴密封件的泄漏物就此而言尤其理解为流体的体积流量，尽管轴密封件原则上应拦住该流体，然而出于不同原因，流体不期望地越过轴密封件。例如，如果在轴密封件与轴之间出现足够大的间隙并且流体可以在那里沿轴流过，就会产生这种泄漏物。这种流体尤其可以是液态的。这种流体尤其可以是润滑剂。然而，根据密封装置的应用目的也可以是其他流体，例如冷却剂。
19.收集装置尤其通过产生作用于泄漏物的离心力而工作。这在轴转动时产生。轴的为收集装置而设置的局部增加的直径(变厚部)会引起泄漏物通过轴转动而径向向外运动。这以如下程度进行，即泄漏物通过在此产生的离心力从轴脱离并且由其余的收集装置接收并且排出。替代于此或附加于此可以实现：通过在收集装置处产生负压而无接触地从轴吸出泄漏物。
20.收集装置可以自身形成所提及的贮存器，以用于收集接收并且排出的颗粒或泄漏物。或者，收集装置可以导引至贮存器，或者该收集装置可以至少导引至管线，该管线将泄漏物继续导引至贮存器。
21.优选地，所述收集装置由布置在轴上的肩部以及径向地包围这个肩部的收集结构形成。这种肩部一方面形成轴的局部变厚部，并且另一方面形成用于泄漏物的导流边缘。因
此，在轴的相对较低的转动速度下就已经实现了泄漏物从轴的脱离和抛出。在此，肩部被设置为用于使泄漏物从轴脱离，同时收集结构被设置为用于原本的接收并且排出借助于肩部脱离的泄漏物。导流边缘可以具有合适的形状，以使泄漏物特别好地从此脱离。尤其，导流边缘可以是锋利的或有刺的(即具有刺)。
22.布置在轴上的肩部可以由轴肩形成或者由紧固在轴上并且径向地包围轴的构件形成。这种轴肩由轴本身构成，即由轴本身的对应赋形构成，例如在切削加工的车削过程中。这种径向包围轴的构件例如可以是独立的环，该环压紧到轴上或者以其他方式紧固在该轴上。因此，这个构件于是形成轴上的具有导流边缘的变厚部。因此，可以容易并且成本有效地形成收集装置的如下部分，该部分被设置成使泄漏物从轴脱离。
23.优选地，径向包围肩部的收集结构由所提到的壳体区段或由壳体形成。收集结构例如可以是壳体区段或壳体中特定的浇铸结构，该浇铸结构在浇铸制造中形成。然而，该收集结构还可以以其他方式结合到壳体中。替代于此，收集结构还可以被设计成紧固到壳体区段或壳体上，例如拧接。焊接、压入或粘合。在这种情况下，一方面壳体区段或壳体并且另一方面收集结构由不同的零件构成。所述收集结构优选地由金属板或塑料构成。由此，该收集结构可以特别简单并且成本有效地生产。
24.优选地，收集结构在径向内部区域中具有弯曲部，使得收集结构的径向内端被设计为锅状的并且朝向轴肩。以这种方式防止了向上抛出的、沿收集结构朝轴的方向下落的泄漏物滴回轴。替代于此，这部分泄漏物沿着收集结构的锅形形状围绕轴受到引导。
25.优选地，所述轴密封件、所述轴接地件、以及所述收集装置在轴向上彼此相继地布置。轴向方向在此理解为沿轴的转动轴线的方向。在此，轴接地件可以在轴向上布置在轴密封件与收集装置之间。由此，收集装置同样可以接收轴接地件的磨损粒。替代于此，收集装置可以在轴向上布置在轴密封件与轴接地件之间。因此，轴接地件位于轴密封件和收集装置的一侧，并且该轴接地件因此不与泄漏物接触或者仅与泄漏物少量接触。在此，开口的位置可以在轴向上选择为位于轴密封件与轴接地件之间的合适的位置处。
26.可以提出：所述轴接地件布置在所述收集结构上。轴接地件于是由收集结构支承。因此，轴在收集结构的区域中与参考电位电连接。因此，收集结构甚至可以是轴与参考电位之间的电连接的一部分。收集结构和轴接地件因此可以构成可共同装配的单元。
27.所述轴肩的导流边缘可以在轴向上布置在所述轴密封件与所述轴接地件之间。因此防止了轴密封件的泄漏物到达轴接地件。当轴接地件布置在收集结构上时，也可以应用这一点。
28.所提出的电动机器具有能够可旋转地驱动的转子轴。转子轴尤其与电动机器的转子相连接，这也包括转子和转子轴的一体式的实施方式。尤其，转子以及因此还有转子轴可以借助于电动机器的与壳体紧固的定子来转动。电动机器具有用于密封转子轴的密封装置。电动机器的密封装置由所提出的密封装置形成。因此可以容易地从转子轴排出并且接收进入到电动机器的内部(内部空间)中的可能的泄漏物。
29.优选地，该电动机器具有内部空间，在该内部空间中可转动地布置有与转子轴相连接的转子。在此，转子轴在密封装置处从内部空间伸出。因此，密封装置在转子轴处相对于外部对电动机器的内部空间进行密封。收集装置(如果存在)和轴接地件以及密封装置的所提出的开口在此尤其与轴密封件相邻地布置在电动机器的内部空间内。因此防止流体从
外部到达电动机器的内部空间并且在那里不受控地分布。同时，轴因此与参考电位电连接。
30.所提出的驱动装置用于对机动车辆进行电力驱动。与此相对应地，驱动装置具有用于为机动车辆提供驱动功率的电动机器。驱动装置尤其可以被设计为驱动模块并且例如被设计用于布置到机动车辆的从动车桥上。驱动装置的电动机器由所提出的电动机器构成，因此该电动机器包括所提出的密封装置。
31.下面借助附图详细地阐述本发明，从这些附图可以得出本发明的其他优选实施方式和特征。在此在示意性图示中：
32.图1示出了电动机器在密封装置的区域中的纵截面的局部视图，
33.图2示出了密封装置的固持件的三维俯视图的局部视图。
34.在这些附图中，相同的或至少功能上相同的构件或元件设有相同的附图标记。
35.图1示出了电动机器在电动机器的轴向端部的区域中的纵截面的一部分。在这个区域中，电动机器的绕转动轴线l可旋转的转子轴1穿过电动机器的壳体2。为了在轴1的区域中密封电动机器的内部空间，设有密封装置3。密封装置3包括轴密封件4，在此示例性地为径向轴密封环；以及与其轴向间隔开的轴接地件6，在此示例性地为轴接地环。电动机器的内部空间在图1中位于轴密封件4左侧。
36.轴密封件4和轴接地件6由密封装置3的固持件9固持在位。在此，固持件9被设计为壳体2的壳体区段。这个固持件9具有至少一个开口10，该至少一个开口相对于转动轴线l在轴向上布置在轴密封件4与轴接地件6之间。这个开口10相对于轴密封件4和轴接地件6径向导引并且一方面用于排出来自轴接地件6的颗粒，并且另一方面用于排出来自轴密封件4的颗粒。这在图1中通过在开口10处向下导引的箭头来指示。
37.轴密封件4应防止流体、尤其润滑剂进入电动机器的内部空间。这在实践中并非在电动机器的所有运行条件下都能实现。可能发生的是，泄漏物穿过轴密封件4并且沿固持件9在轴向上朝向轴接地件6的方向上流入内部空间。这种泄漏物到达开口10，该开口将泄漏物向下直接排出到贮存器7中。开口10因此被布置成使得密封装置3的这个按照预期的安装位置位于轴密封件4下方。开口10还布置在轴接地件6的电刷下方，使得此处的磨损粒同样通过开口10直接向下排出到贮存器7中。
38.根据图1，密封装置3还包括任选的收集装置5。即也可能发生的是：泄漏物穿过轴密封件4并且沿轴1流入电动机器的内部空间。这种泄漏物通常达不到开口10，而是由收集装置5防止在内部空间中的进一步扩散。因此该收集装置还可以被称为泄漏物收集装置。在示出的实施例中，收集装置5由轴1上的轴肩5a以及紧固在壳体2上的收集结构5b构成。收集结构5b径向地包围肩部5a，然而并不贴靠该肩部。因此，收集结构5b无接触地工作。示出的收集结构5b例如由金属板或塑料制成。肩部5a形成用于穿过轴密封件4到达电动机器的内部空间的泄漏物的导流边缘。
39.当轴1绕转动轴线l旋转并且在此在轴密封件4处发生泄漏时，泄漏物到达肩部5a。在那里，泄漏物沿肩部5a径向向外被导引至肩部5a的导流边缘。导流边缘与在此位置处作用于泄漏物的离心力结合来实现使得泄漏物从肩部5a的脱离和抛出。抛出的泄漏物由收集结构5b接收并且被引导至贮存器7。在示出的实施例中，贮存器7由同样构成固持件9的壳体区段构成。替代于此，贮存器7可以由收集结构5b本身构成。
40.在径向内部区域中(即在与轴1相邻的区域中)，收集结构5b具有弯曲部，因此收集
结构5b的径向内端部是锅形的，并且与轴1平行地朝向肩部5a延伸。泄漏物向上分离并且在那里被收集结构5b接收，因此沿收集结构5b和锅形形状向下流向贮存器7，而不会滴回轴1。如在图1中可以看到，收集结构5b在其余部分可以被设计成碟形的。
41.轴接地件6用于将轴1与作为参考电位的壳体2永久电连接。以这种方式，保护用于将轴1支承在壳体2中的轴承8免于可能由于轴承8上的电势差的原因而形成的损伤。
42.轴接地件6相对于轴1的转动轴线l在轴向上被布置在收集装置5与轴密封件4之间。这些元件4、5、6彼此紧邻。然而与此不同，收集装置5也可以在轴向上被布置在轴接地件6与轴密封件4之间。在此，开口10始终在轴向上位于轴密封件4与轴接地件6之间的合适的位置处。
43.用于可旋转地将轴1支承在壳体2上的轴承8在轴向上与轴密封件4相邻并且位于电动机器的内部空间之外，该轴承在此示例性地被设计为深沟球轴承。轴承8同样布置在被设计为壳体区段的固持件9上。
44.轴承8布置在轴1的第一直径d1上。轴密封件4和轴接地件6布置在轴1的不同的第二直径d2上。肩部5a形成轴1的不同的第三直径d3。在此，d1<d2<d3。
45.图2以三维视图示例性地示出了图1的被实施为壳体区段的固持件9，该固持件用于固持轴密封件4和轴接地件6。在此，固持件9由壳体2的环形的局部变厚部形成，该变厚部直接支承轴密封件4和轴接地件6。这个变厚部包围用转动轴线l指示的轴1，该轴穿过固持件9内部的正圆形的开口(在图2中可见)。在变厚部的圆周上分布地布置有多个径向开口10。这些径向开口分别用于排出来自轴密封件4的颗粒(在此尤其呈泄漏物形式)并且用于排出来自轴接地件6的颗粒(在此尤其呈磨损粒形式)。
46.固持件9还包括肋11(同样参见图1)，该肋围绕转动轴线l连续地布置。在其中相应地不设有径向开口。肋11防止通过开口10排出的颗粒的进一步径向扩散。这些颗粒聚集在肋11的下部区域中。肋11因此形成贮存器7的下部边缘。
47.肋7具有用于紧固收集结构5b的紧固点。在图2中，这些紧固点示例性地被实施为螺纹孔。在此由金属板或塑料制成的碟形的收集结构5b可以拧接到这些螺纹孔上。然而还存在将收集结构5b紧固在其上的其他可能性，例如收集结构可以被牢固地焊接、牢固地铆接或者牢固地卡接。
48.在替代性的实施方式中可以提出：轴接地件6被布置在收集结构5b上，并且轴1在那里与壳体2电连接。因此在这种情况下藉由轴接地件6和收集结构5b进行电连接。
49.附图标记清单
[0050]1ꢀꢀ
转子轴，轴
[0051]2ꢀꢀ
壳体
[0052]3ꢀꢀ
密封装置
[0053]4ꢀꢀ
轴密封件
[0054]5ꢀꢀ
收集装置
[0055]
5a 轴肩
[0056]
5b 收集结构
[0057]6ꢀꢀ
轴接地件
[0058]7ꢀꢀ
贮存器
[0059]8ꢀꢀ
轴承
[0060]9ꢀꢀ
固持件
[0061]
10 开口
[0062]
11 肋
[0063]
d1 轴直径
[0064]
d2 轴直径
[0065]
d3 轴直径
[0066]
l
ꢀꢀ
转动轴线

技术特征：
1.一种用于可旋转的轴(1)的密封装置(3)，所述密封装置具有轴密封件(4)和轴接地件(6)、以及用于固持所述轴密封件(4)和所述轴接地件(6)的固持件(9)，其特征在于，所述固持件(9)具有位于所述轴密封件(4)与所述轴接地件(6)之间的至少一个开口(10)，所述至少一个开口用于排出来自所述轴密封件(4)和所述轴接地件(6)的颗粒。2.根据权利要求1所述的密封装置(3)，其中所述开口(10)被布置成使得所述开口在所述密封装置(3)的按照预期的安装位置中位于所述轴密封件(4)下方并且/或者位于所述轴接地件(6)的电刷下方。3.根据权利要求1或2所述的密封装置(3)，其中所述固持件(9)由壳体(2)的壳体区段形成。4.根据权利要求3所述的密封装置(3)，其中在所述壳体区段(2)上设置有轴承(8)，使得所述轴(1)可旋转地支承在所述壳体(2)中。5.根据权利要求3或4所述的密封装置(3)，其中所述壳体区段(9)由所述壳体(2)的环形地包围所述轴的局部变厚部构成，并且具有在圆周上分布的多个所述开口(10)。6.根据前述权利要求之一所述的密封装置(3)，其中所述开口(10)或所述多个开口(10)导引至用于所述颗粒的贮存器(7)。7.根据前述权利要求之一所述的密封装置(3)，其中所述密封装置(3)具有收集装置(5)，所述收集装置用于无接触地从所述轴(1)清除穿过所述轴密封件(4)的泄漏物。8.根据权利要求7所述的密封装置(3)，其中所述收集装置(5)由布置在所述轴(1)上的肩部(5a)和径向地包围所述肩部(5a)的收集结构(5b)形成。9.根据权利要求8所述的密封装置(3)，其中所述肩部(5a)由轴肩(5a)构成或者由紧固在所述轴(1)上并且径向地包围所述轴(1)的构件构成。10.根据权利要求8或9所述的密封装置(3)，其中所述收集结构(5b)由金属板或塑料构成。11.根据权利要求7至10之一所述的密封装置(3)，其中所述轴密封件(4)、所述轴接地件(6)、以及所述收集装置(5)在轴向上彼此相继地布置。12.根据权利要求11所述的密封装置(3)，其中所述轴接地件(6)在轴向上布置在所述轴密封件(4)与所述收集装置(5)之间。13.根据权利要求11所述的密封装置(3)，其中所述收集装置(5)在轴向上布置在所述轴密封件(4)与所述轴接地件(6)之间。14.根据权利要求8至10之一所述的密封装置(3)，其中所述轴接地件(6)被布置在所述收集装置(5)的收集结构(5b)上。15.一种电动机器，所述电动机器具有能够可旋转地驱动的转子轴(1)并且具有用于密封所述转子轴(1)的密封装置(3)，其特征在于，所述密封装置(3)是根据前述权利要求之一设计的。16.一种用于对机动车辆进行电力驱动的驱动装置，所述驱动装置具有用于向所述驱动装置提供驱动功率的电动机器，其特征在于，所述电动机器是根据权利要求15设计的。
技术总结
本发明涉及一种用于可旋转的轴(1)的密封装置(3)，该密封装置具有轴密封件(4)和轴接地件(6)、以及用于固持轴密封件(4)和轴接地件(6)的固持件(9)，其中固持件(9)具有位于轴密封件(4)与轴接地件(6)之间的至少一个开口(10)，至少一个开口用于排出来自轴密封件(4)和轴接地件(6)的颗粒。本发明还涉及一种电动机器，该电动机器具有能够可旋转地驱动的转子轴(1)并且具有用于密封转子轴(1)以及因此电动机器的内部空间的这种密封装置(3)。而且本发明涉及一种用于对机动车辆进行电力驱动的驱动装置，该驱动装置具有用于向该驱动装置提供驱动功率的这种电动机器。供驱动功率的这种电动机器。供驱动功率的这种电动机器。


技术研发人员：V
受保护的技术使用者：采埃孚股份公司
技术研发日：2019.10.14
技术公布日：2021/6/29