CN110296204A - 轴密封结构及一体化驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴密封结构及一体化驱动系统。轴密封结构包括中间轴及环形密封机构。中间轴具有相对的减速器端及电机端。中间轴上形成有多个环形台阶。多个环形台阶的外径沿电机端到减速器端的方向递减。环形密封机构包括底圈及设置于底圈内壁并沿底圈的径向突出的多个密封齿。多个密封齿的内径沿电机端到减速器端的方向递减。多个密封齿呈环形板状结构，并沿中间轴的轴向间隔设置。相邻的两个密封齿之间形成储油槽。位于每个储油槽靠近减速器端一侧的密封齿上开设有贯穿密封齿的回油孔。中间轴穿设于环形密封机构。多个密封齿分别与多个环形台阶相套设。因此，上述环形密封机构的设置，使得上述轴密封结构及一体化驱动系统的密封效果更好。

Description

轴密封结构及一体化驱动系统

技术领域

本发明涉及密封装置技术领域，特别是涉及一种轴密封结构及一体化驱动系统。

背景技术

一体化驱动系统作为电动汽车驱动系统的重要发展趋势，一体化驱动系统是将电机及减速器集成到一个壳体内，以实现汽车驱动装置的集成化。由于减速器的齿轴等部件需要润滑油进行润滑，而电机内不能有油液的存在。为了防止减速器中的润滑油液进入电机中，一般会在减速器与电机之间设置油液密封装置。油液密封装置是在减速器与电机之间的中间轴上设置密封圈。

但是，由于一体化驱动系统在工作时，密封圈与中间轴始终保持相对运动，不但会影响密封圈的使用寿命，而且还使得密封圈与中间轴之间难免会出现由于密封圈磨损等原因而使油液渗漏至电机中的情况，大大影响电机的工作性能及使用寿命。因此，油液密封装置的密封效果不好，进而使得一体化驱动系统的密封效果较差。

发明内容

基于此，有必要针对传统一体化驱动系统的密封效果较差的问题，提供一种密封效果较好的轴密封结构及一体化驱动系统。

一种轴密封结构，包括：

中间轴，具有相对的减速器端及电机端，所述中间轴上形成有多个环形台阶，所述多个环形台阶的外径沿所述电机端到所述减速器端的方向递减；及

环形密封机构，包括底圈及设置于所述底圈内壁并沿所述底圈的径向突出的多个密封齿，所述多个密封齿的内径沿所述电机端到所述减速器端的方向递减，所述多个密封齿呈环形板状结构，并沿所述中间轴的轴向间隔设置，相邻的两个所述密封齿之间形成储油槽，且位于每个所述储油槽靠近所述减速器端一侧的所述密封齿上开设有贯穿所述密封齿的回油孔；

其中，所述中间轴穿设于所述环形密封机构，且所述多个密封齿分别与所述多个环形台阶相套设。

在其中一个实施例中，多个所述回油孔分别到所述底圈中轴线的距离沿所述电机端到所述减速器端的方向递增。

在其中一个实施例中，所述密封齿与所述底圈为一体成型结构。

一种一体化驱动系统，包括：

呈中空结构的壳体，具有减速器腔及电机腔；及

轴密封结构，收容于所述壳体内，且所述底圈与所述壳体一体成型，所述减速器端位于所述减速器腔内，所述电机端位于所述电机腔内。

在其中一个实施例中，还包括环形密封件，所述环形密封件套设于所述中间轴，并位于所述环形密封机构朝向所述减速器的一侧。

在其中一个实施例中，所述环形密封件与所述环形密封机构间隔设置。

在其中一个实施例中，所述环形密封件为氟橡胶密封圈。

在其中一个实施例中，所述底圈的内壁靠近所述减速器端一侧的内壁上设置有凸出于所述底圈内壁的环形安装台，且所述环形安装台上沿所述中间轴的轴向开设有贯穿所述环形安装台的回油通槽，且所述回油通槽与所述回油孔连通，所述环形密封件的外壁与所述环形安装台的内壁密封接触。

在其中一个实施例中，所述回油通槽的部分内壁位于所述底圈的内壁上。

在其中一个实施例中，所述回油孔及所述回油通槽均为直线型结构

上述轴密封结构及一体化驱动系统，使用时，多个密封齿分别与多个环形台阶相套设，以形成对减速器端油液的多重密封，大大降低了减速器端的油液流至电机端的概率。而且，即使减速器端的油液发生渗漏进入储油槽内，由于油液的粘度较大，在储油槽内流动时会产生摩擦，使得油液的流速减缓，进一步降低了油液渗漏至电机端的概率。进一步的，回油孔的设置，可使储油槽中的油液在其重力的作用下，回流至减速器端，大大减小了油液在储油槽内堆积的发生，更进一步降低了油液渗漏至电机端的概率。因此，上述环形密封机构的设置，使得上述轴密封结构及一体化驱动系统的密封效果更好。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中一体化驱动系统的部分结构示意图；

图2为图1所示一体化驱动系统中中间轴的结构示意图；

图3为图1所示一体化驱动系统中环形密封机构与壳体的位置关系示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明提供了一种轴密封结构200及一体化驱动系统10。一体化驱动系统10作为电动汽车中的重要部件，主要用于将电能转换为机械能，推动电动汽车克服各种滚动阻力、空气阻力、加速阻力及爬坡阻力，以驱动电动汽车在路面上行驶。其中，一体化驱动系统10包括壳体100及轴密封结构200。

壳体100为中空结构。由于壳体100的形状比较复杂，使用机械加工方法加工的难度很大，且加工成本很高。因此，壳体100一般为铸造结构。由于铸造工艺是一种加工工艺比较简单的加工方法，使得壳体100的加工更为简单。而且，由于铸造工艺是一种比较经济实惠的加工方法，使得的壳体100的加工成本更低。

壳体100具有减速器腔110及电机腔120。一体化驱动系统10还包括减速器(图未示)及电机(图未示)。减速器及电机分别收容并安装于减速器腔110及电机腔120内。由此，将减速器及电机集成于一个壳体100内，使得一体化驱动系统10的结构更为紧凑。

可以理解，在其他实施例中，壳体100包括具有电机腔120的电机外壳(图未示)及具有减速器腔110的减速器外壳(图未示)。电机外壳及减速器外壳为分开的结构。

轴密封结构200收容并安装于壳体100内，并位于减速器腔110及电机腔120之间。轴密封结构200主要起密封作用，用于防止位于减速器端的油液渗漏至电机端。由此，轴密封结构200密封于减速器腔110及电机腔120之间的位置，以防止减速器中的油液进入电机，使得一体化驱动系统10具有较好的密封效果。

可以理解，在其他实施例中，轴密封结构200还可以应用于其他需要进行轴密封的装置中，例如电动撑杆等，只要能实现油液密封即可。

请一并参阅图2，本发明较佳实施例中的轴密封结构200包括中间轴210及环形密封机构220。

中间轴210具有相对的减速器端211及电机端212。中间轴210上形成多个环形台阶213。多个环形台阶213的外径沿电机端212到减速器端211的方向递减。由此，中间轴210为具有多个环形台阶213的阶梯轴。故减速器中的油液沿中间周向电机渗透时，环形台阶213可对油液起到阻挡作用，以减缓油液的流速并逐级减少油液的流量。

中间轴210通常由不锈钢、调质钢、铸钢、合金钢等强度较大的材料制成。具体的，中间轴210的材质一般为调质钢。由于调质钢具有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度及较弱的脆性转变温度，使得中间轴210在传递转矩的时候不易发生变形、脆裂等疲劳损伤，进而使得中间轴210的使用寿命更长。

在一体化驱动系统10中，减速器端211位于减速器腔110内并与减速器传动连接，电机端212位于电机腔120内并与电机传动连接。中间轴210是电机与减速器之间的联动轴，主要作用是将电机中的动能传递给减速器。

请一并参阅图3，环形密封机构220包括底圈221及设置于底圈221内壁并沿底圈221的径向突出的多个密封齿222。多个密封齿222的内径沿电机端212到减速器端211的方向递减。多个密封齿222呈环形板状结构，并沿中间轴210的轴向间隔设置。相邻的两个密封齿222之间形成储油槽223。位于每个储油槽223靠近减速器端211一侧的密封齿222上开设有贯穿密封齿222的回油孔2221。

多个密封齿222主要起密封油液的作用。密封齿222可以通过螺接、焊接等方式与底圈221密封固定，也可以通过铸造等方式与底圈221一体成型。

具体的，环形密封机构220通过以下两种方式加工形成：第一种，多个密封齿222通过焊接、螺接或者一体成型的方式与底圈221固定连接；第二种，通过机加工的方式在底圈221的内壁上沿周向开设有多个间隔设置的储油槽223，相邻两个储油槽223之间形成密封齿222。

具体的，回油孔2221的两端分别与储油槽223及减速器腔110连通。一体化驱动系统10放置或安装于水平面时，减速器中的润滑油位于减速器腔110的底部，此时回油孔2221位于密封齿222的下部，且回油孔2221的位置高于减速器腔110内润滑油油面，从而避免减速器腔110内的润滑油经回油孔2221进入储油槽223的情况。而且将回油孔2221设置于密封齿222的下部，在实际使用过程中，进入储油槽223中的油液会在重力的作用下汇集到储油槽223的底部，进一步经位于密封齿222下部的回油孔2221回流至减速器腔110中。

在一体化驱动系统10中，轴密封结构200收容于壳体100内。底圈221的外壁与壳体100的内壁固定连接。减速器端211位于减速器腔110中并与减速器传动连接，电机端212位于电机腔120中并与电机传动连接。每个回油孔2221连通对应的储油槽223及减速器腔110，并使储油槽223内的油液在其重力作用下汇集到储油槽223的底部，而汇集到储油槽223内的油液在其重力作用下可经回油孔2221回流至减速器腔110内，以减少油液在储油槽223内堆积。

具体的，底圈221与壳体100一体成型。一体成型为一次性成型的工艺方法，故将底圈221与壳体100的内壁设置为一体成型的结构，使得底圈221与壳体100之间的连接更为牢固。一般情况下，底圈221与壳体100一起铸造成型，以形成铸造结构。而且，将底圈221与壳体100的内壁设置为一体成型结构，可避免油液在底圈221与壳体100的内壁之间发生渗漏，大大提高了一体化驱动系统10的密封效果。

可以理解，在其他实施例中。底圈221还可以通过焊接、螺接等方式与壳体100的内壁固定连接。

在本实施例中，底圈221与密封齿222为一体成型结构。由此，将底圈221与密封齿222设置为一体成型结构，使得底圈221与密封齿222的连接更为牢固，不但使得轴密封结构200的加工更为简单，而且还避免了油液从密封齿222与底圈221的连接处发生渗漏的情况，有效地提高了轴密封结构200的密封效果。

请再次参阅图1，中间轴210穿设于环形密封机构220。多个密封齿222分别与多个环形台阶213相套设。每个密封齿222套设于对应的环形台阶213上，并与对应的环形台阶213的表面密封，可起到防止减速器端211的油液沿中间轴210流至电机端212。

由此，多个密封齿222分别与多个环形台阶213相套设，以形成对油液由减速器端211指向电机端212方向上的多重密封。而且，由于油液的粘度较大，在储油槽223内流动时会产生摩擦，从而减缓油液的流速。因此，多个密封齿222及储油槽223的设置，使得油液的流速及流量沿减速器端211指向电机端212的方向分别逐级减缓及减少，大大提升了轴密封结构200的密封效果。因此，环形密封机构220的设置，使得上述轴密封机构的密封效果更好。

请再次参阅图1及图3，在本实施例中，多个回油孔2221到底圈221中轴线的距离沿电机端212到减速器端211的方向递增。由此，分别设置于多个密封齿222上的多个回油孔2221的高度沿电机端212指向减速器端211的方向逐渐降低，从而使得渗漏至储油槽223内的油液的回油效果更好。因此，将多个回油孔2221到底圈221中轴线的距离设置为电机端212到减速器端211的方向递增，不但可以加速储油槽223内油液的回流速度，而且还使得储油槽223内的油液基本全部回流至减速器腔110中，有效地提高了回油孔2221的回油效果，进一步提高了轴密封结构200的密封效果。

在本实施例中，一体化驱动系统10还包括环形密封件300。环形密封件300套设于中间轴210，并位于环形密封机构220朝向减速器腔110的一侧。具体的，环形密封件300的外壁可与底圈221密封接触，或者与壳体100的内壁密封接触。

由此，环形密封件300对变速器中的油液进行第一层密封，从而避免或者减少减速器中的油液到达密封齿222处，进而有效地避免油液由于在多个密封齿222处过多而进一步向电机中渗透。因此，环形密封件300的设置，更进一步的提高了环形密封机构220的密封效果，使得上述轴密封结构200的密封效果也更好。

进一步的，在本实施例中，环形密封件300与环形密封机构220间隔设置。由此，即使油液在环形密封件300处发生渗漏，则油液将会进入环形密封件300与环形密封机构220之间的间隙中并堆积，而环形密封件300与环形密封机构220之间的间隙中的油液在摩擦力作用下流速会减缓，从而进一步提高了一体化驱动系统10的密封效果。

进一步的，在本实施例中，环形密封件300为氟橡胶密封圈。由于氟橡胶具有优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性及耐大气老化性。氟橡胶的耐油性，使得环形密封件300具有更好的密封性能。氟橡胶具有耐热性、抗氧化性、耐腐蚀性及耐大气老化性，使得环形密封件300具有更长的使用寿命。

进一步的，在本实施例中，底圈221的内壁靠近减速器端211的一侧内壁上设置有凸出于底圈221内壁的环形安装台2212。环形安装台2212上沿中间轴210的轴向开设有贯穿环形安装台2212的回油通槽2213。回油通槽2213与回油孔2221连通。环形密封件300的外壁与环形安装台2212的内壁密封接触。具体的，回油通槽2213的位置高于减速器腔110中润滑油油面的高度。

由此，储油槽223、回油孔2221、回油通槽2213及减速器腔110之间依次连通形成回油通路，以将堆积于储油槽223、靠近减速器端211一侧的密封齿222与环形密封件300之间的油液回流至减速器腔110中，从而有效地提高了环形密封机构220的密封效果，使得轴密封结构200的密封效果更好。

由此，一体化驱动系统10的使用过程中，即使减速器中的油液发生渗漏，油液将会进入环形密封件300与靠近减速器一侧的密封齿222之间的间隙中。由于环形安装台2212设置于底圈221的内壁，故回油通槽2213的高度较高，可将这部分渗漏至靠近减速器端211一侧的密封齿222与环形密封件300之间间隙中的油液在其重力作用下，经回油通槽2213回流至变速器腔内，有效地避免了由于在环形密封件300与靠近减速器端211一侧密封齿222之间间隙中堆积而进一步向电机腔120渗透，使得轴密封结构200的密封效果更好。

更进一步的，在本实施例中，回油通槽2213的部分内壁位于底圈221的内壁上。由此，回油通槽2213的高度低于所有回油孔2221的高度，从而使得储油槽223内的油液经回油孔2221更为顺畅地回流至回油通槽2213内，进一步经回油通槽2213回流至减速器腔110内。因此，将回油通槽2213的部分内壁位于底圈221的内壁上，不但使得储油槽223中的油液经回油孔2221向回油通槽2213内的流动更为顺畅，而且还使得靠近减速器一侧的密封齿222与环形密封件300之间间隙中的油液更为彻底地回流至减速器腔110，进一步提高了回油孔2221及回油通槽2213的回油效果，使得上述轴密封结构200的密封效果更好。

更进一步的，在本实施例中，回油通槽2213及回油孔2221均为直线型结构。由于直线型结构使得回油通槽2213及回油孔2221在回油过程中，油液的流动更为顺畅，从而使得轴密封结构200的密封效果更好，进而使得一体化驱动系统10的密封效果更好。具体的，回油通槽2213及回油孔2221均沿中间轴210的中轴线的方向延伸。

具体的，回油通槽2213及回油孔2221可以由一段直线型结构组成，也可以由多段直线型结构构成。若回油通槽2213及回油孔2221为由多段直线型结构构成的结构，则多段直线型结构分别到中间轴210中轴线的距离沿电机端212指向减速器端211的方向逐级递增。

可以理解，在其他实施例中，回油通槽2213及回油孔2221还可以为弧形、折线型等其他形状的结构，只要能使回油通槽2213及回油孔2221实现回油的作用即可。

更进一步的，在本实施例中，密封齿222、环形安装台2212与底圈221为一体成型结构。具体的，密封齿222、环形安装台2212及底圈221构成铸造结构。一体成型为一次性成型的工艺方法，将密封齿222、环形安装台2212与底圈221设置为一体成型结构，使得密封齿222、环形安装台2212与底圈221的连接更为牢固，进而使得环形密封机构220的加工更为简单。

上述轴密封结构200及一体化驱动系统10，使用时，多个密封齿222分别与多个环形台阶213相套设，以形成对减速器端211油液的多重密封，大大降低了减速器端211的油液流至电机端212的概率。而且，即使减速器端211的油液发生渗漏进入储油槽223内，由于油液的粘度较大，在储油槽223内流动时会产生摩擦，使得油液的流速减缓，进一步降低了油液渗漏至电机端212的概率。进一步的，回油孔2221的设置，可使储油槽223中的油液在其重力的作用下，回流至减速器端211，大大减小了油液在储油槽223内堆积的发生，更进一步降低了油液渗漏至电机端212的概率。因此，上述环形密封机构220的设置，使得上述轴密封结构200及一体化驱动系统10的密封效果更好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种轴密封结构，其特征在于，包括：

中间轴，具有相对的减速器端及电机端，所述中间轴上形成有多个环形台阶，所述多个环形台阶的外径沿所述电机端到所述减速器端的方向递减；及

环形密封机构，包括底圈及设置于所述底圈内壁并沿所述底圈的径向突出的多个密封齿，所述多个密封齿的内径沿所述电机端到所述减速器端的方向递减，所述多个密封齿呈环形板状结构，并沿所述中间轴的轴向间隔设置，相邻的两个所述密封齿之间形成储油槽，且位于每个所述储油槽靠近所述减速器端一侧的所述密封齿上开设有贯穿所述密封齿的回油孔；

其中，所述中间轴穿设于所述环形密封机构，且所述多个密封齿分别与所述多个环形台阶相套设。

2.根据权利要求1所述的轴密封结构，其特征在于，多个所述回油孔分别到所述底圈中轴线的距离沿所述电机端到所述减速器端的方向递增。

3.根据权利要求1所述的轴密封结构，其特征在于，所述密封齿与所述底圈为一体成型结构。

4.一种一体化驱动系统，其特征在于，包括：

呈中空结构的壳体，具有减速器腔及电机腔；及

如权利要求1至3任一项所述的轴密封结构，收容于所述壳体内，且所述底圈与所述壳体一体成型，所述减速器端位于所述减速器腔内，所述电机端位于所述电机腔内。

5.根据权利要求4所述的一体化驱动系统，其特征在于，还包括环形密封件，所述环形密封件套设于所述中间轴，并位于所述环形密封机构朝向所述减速器的一侧。

6.根据权利要求5所述的一体化驱动系统，其特征在于，所述环形密封件与所述环形密封机构间隔设置。

7.根据权利要求5所述的一体化驱动系统，其特征在于，所述环形密封件为氟橡胶密封圈。

8.根据权利要求5所述的一体化驱动系统，其特征在于，所述底圈的内壁靠近所述减速器端一侧的内壁上设置有凸出于所述底圈内壁的环形安装台，且所述环形安装台上沿所述中间轴的轴向开设有贯穿所述环形安装台的回油通槽，且所述回油通槽与所述回油孔连通，所述环形密封件的外壁与所述环形安装台的内壁密封接触。

9.根据权利要求8所述的一体化驱动系统，其特征在于，所述回油通槽的部分内壁位于所述底圈的内壁上。

10.根据权利要求8所述的一体化驱动系统，其特征在于，所述回油孔及所述回油通槽均为直线型结构。