CN113039381A - 密封装置、电动机器和驱动装置 - Google Patents

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Abstract

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)并且具有收集装置(5)，该收集装置用于无接触地清除从所述轴(1)穿过轴密封件(4)的泄露物。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。

Description

密封装置、电动机器和驱动装置
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。
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。
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。
本发明的目的在于改进现有技术。
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。
相应如开篇所阐述地，提出一种用于可旋转的轴的密封装置，该密封装置具有轴密封件。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。
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。此外，该密封装置具有收集装置，该收集装置用于无接触地清除从轴穿过轴密封件的泄露物。因此，除了轴密封件之外还设置有收集装置。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并且无摩擦损耗地工作。密封装置旁边的环境由此基本上保持没有泄漏物。
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。
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。
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。
收集装置可以自身形成贮存器，以用于收集接收到的并且排出的泄露物。或者，收集装置可以(直接)导引至这种用于泄露物的贮存器，或者该收集装置可以至少导引至管线，该管线将泄露物进一步引导至这种贮存器。
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)。
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。
优选地，径向包围肩部的收集结构由可旋转地支承轴的壳体形成。因此，这种壳体具有至少一个轴承，轴借助于该至少一个轴承可转动地得到支承。收集结构例如可以是壳体中的特定浇铸结构，该浇铸结构在壳体的浇铸制造中形成。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上，例如拧接、焊接、压入或粘合。在这种情况下，原本的壳体和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。
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。
优选地，密封装置具有轴接地件。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，轴接地件将轴与所提及的壳体电连接。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。
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可能的机械磨损粒。这样的磨损粒通常来自轴接地件的电刷或多个电刷。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。
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。
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。
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。
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。收集装置和(在存在的情况下)密封装置的轴接地件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。
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。
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：
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，
图2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。
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。
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收集装置5以及轴接地件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。
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。因此可能发生的是：泄露物穿过轴密封件4并且沿轴1流入电动机器的内部空间。通过收集装置5来防止这一点。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的泄露物的导流边缘。
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。抛出的泄露物由收集结构5B接收并且被导引至位于轴密封件4下方的贮存器7。在示出的实施例中，贮存器7由壳体2构成。替代于此，贮存器7可以由收集结构5B本身构成。
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
Figure BDA0003070889500000061
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。
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。
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。
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。
图2示出了密封装置3的与图1相比稍微改型的实施方式。主要不同之处在于：在根据图2的实施方式中，没有设置轴接地件6。在其余方面，对根据图1的实施方式的阐述也适用于根据图2的实施方式。电动机器的内部空间在此位于轴密封件4右侧。
可以提出，为了对轴1进行密封，根据图1的密封装置3布置在电动机器的第一侧，而根据图2的密封装置3布置在电动机器的与第一侧相反的第二侧，以用于在那里对这个轴1进行密封。于是，电动机器的与轴1连接的转子尤其被布置成与图1和图2的两个收集结构5B轴向相邻并且被布置在这两个收集结构之间。
附图标记清单
1 转子轴，轴
2 壳体
3 密封装置
4 轴密封件
5 收集装置
5A 轴肩
5B 收集结构
6 轴接地件
7 贮存器
8 轴承
d1 轴直径
d2 轴直径
d3 轴直径
L 转动轴线

Claims (12)

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)，其特征在于收集装置(5)，所述收集装置用于无接触地清除从所述轴(1)穿过所述轴密封件(4)的泄露物。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求2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。
4.根据权利要求2或3所述的密封装置(3)，其中所述收集结构(5B)由可旋转地支承所述轴(1)的壳体(2)形成，或者被设计为紧固到所述壳体(2)上。
5.根据权利要求2至4之一所述的密封装置(3)，其中所述收集结构(5B)由金属板或塑料构成。
6.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)具有轴接地件(6)。
7.根据权利要求6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。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求7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。
10.根据权利要求6所述的密封装置(3)，其中所述轴接地件(6)布置在所述收集装置(5)的收集结构或所述收集结构(5B)上。
11.一种电动机器，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。
12.一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11设计的。
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