CN116235386A - 用于驱动机动车的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于驱动机动车的电机。电机包括：具有转子轴(3)的转子、轴向固定轴承、轴向浮动轴承(5)、机器壳体(7)、安全销(19)和保护元件(24)。轴向固定轴承在电机(1)内抗相对转动地并且在电机(1)的轴向方向(x)上不能运动地支承，其中，轴向浮动轴承(5)在轴向方向(x)上能运动地支承在机器壳体(7)内。安全销(19)被设置为防止浮动轴承(5)的外圈(10)在其周向方向(U)上相对于机器壳体(7)旋转。保护元件(24)被设置为防止安全销(19)突入到机器壳体(7)内并卡阻浮动轴承(5)。

Description

用于驱动机动车的电机

技术领域

本发明涉及用于驱动机动车的电机。

背景技术

通常使用固定轴承和浮动轴承来支承用于驱动机动车的电机内的转子轴。固定轴承，特别是固定轴承的内圈，在此一方面与转子轴固定地连接；另一方面，特别是固定轴承的外圈与电机的壳体固定连接。而浮动轴承具有轴向自由度。通过浮动轴承在电机的轴向方向上的可运动性，实现了转子轴在其发热时的膨胀和在其冷却时的收缩。浮动轴承在此通常在内圈和转子轴之间具有固定座，并且在外圈和壳体之间具有间隙座。

由于外圈在壳体内移位，可能在壳体上出现磨损，特别是在壳体由铝制成时。这可能导致电机的故障。可以例如通过外圈和壳体之间的形状锁合的连接来防止外圈的移位，特别是借助销，所述销被容纳在浮动轴承的外圈内和壳体内的槽中。当然，在此形状锁合连接的情况中也可能出现销突入到壳体内并卡阻浮动轴承。

发明内容

本发明的任务可以在于，在考虑到前述问题的情况下提供浮动轴承在电机内的可靠的支承。此任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方案是从属权利要求、下文描述和附图的主题。

本发明建议，借助壳体内的保护元件来避免浮动轴承的突入和卡阻。保护元件可以例如被构造为硬化的折弯的板材件。

在此意义上，根据本发明的第一方面提供了用于驱动机动车的电机。电机包括：具有转子轴的转子、轴向固定轴承、轴向浮动轴承、机器壳体、安全销和保护元件。轴向固定轴承在电机内抗相对转动地且在电机的轴向方向上不能运动地支承，其中，轴向浮动轴承在轴向方向上能运动地支承在机器壳体内。安全销被设置成防止浮动轴承的外圈在浮动轴承的周向方向上相对于机器壳体旋转。保护元件被设置成防止安全销突入到机器壳体内并卡阻浮动轴承。

特征“抗相对转动”意味着抗相对转动地彼此连接的电机元件不相对于彼此地转动或旋转。可以在电机元件之间传递转矩。特别地，在本发明的电机的具体情况中，浮动轴承的外圈和机器壳体彼此形状锁合地连接，使得浮动轴承的外圈在其周向方向上不能运动或仅能非常受限地运动。

然而，保护元件不限制浮动轴承的轴向引导。使用保护元件的浮动轴承的轴向引导的特征在于构件的数量少并且复杂性低，这导致所建议的解决方案的更低的成本。保护元件仅要求低的结构空间并且安装简单。

根据一个实施方案规定，通过形状锁合来阻止浮动轴承在周向方向上运动，而通过形状锁合来允许浮动轴承在轴向方向上的运动。浮动轴承在轴向方向上移动期间经受的阻力可以在此实施方案中保持得特别小，这例如通过如下方式实现，即通过间隙配合或通过略微的过渡配合特别地将浮动轴承支承在电机的机器壳体的孔内。在此意义上，根据一个实施方案规定，机器壳体形成引导槽，其中，在浮动轴承的外圈和引导槽之间布置有保护元件。外圈和保护元件在此借助安全销形状锁合地连接，使得外圈与机器壳体抗相对转动地连接。在此，在安全销和保护元件之间可以在周向方向上存在间隙。此间隙允许安全销在周向方向上运动小的距离，例如1mm至2mm，然后间隙被弥合、安全销抵靠在保护元件上，并且保护元件形状锁合地卡阻在周向方向上的进一步的运动。

在此方面，安全销的第一端部可以布置在浮动轴承的外圈的径向孔内，其中，安全销的第二端部容纳在引导槽内。在此，安全销可以在引导槽内在轴向方向上移动，而安全销在周向方向上被保护元件卡阻。

保护元件可以由比机器壳体更硬的材料制成。由此，有助于使得当安全销在引导槽内旋转并且抵靠到保护元件上时，保护元件受到安全销损坏的风险更低。特别地，保护元件可以由钢制成。例如，保护元件可以是折弯的板材件。

浮动轴承的轴向预紧可以特别地通过波纹弹簧来施加。为此，波纹弹簧可以将在轴向方向上作用的力施加到浮动轴承上，其中，在轴向方向上作用的力可以通过转子轴传递到固定轴承上。在此意义上，电机在另一个实施方案中包括波纹弹簧，其中，波纹弹簧的第一端部支撑在机器壳体上，并且其中，波纹弹簧的第二端部支撑在浮动轴承上。在此，波纹弹簧将弹簧力施加到浮动轴承上，使得浮动轴承和转子轴在轴向方向上朝固定轴承的方向被挤压。

特别地，浮动轴承在此方面可以是深沟球轴承，深沟球轴承包括内圈和外圈，其中，波纹弹簧将弹簧力施加到深沟球轴承的外圈上。弹簧力可以通过深沟球轴承的内圈被传递到转子轴上，使得转子轴与深沟球轴承一起在轴向方向上朝固定轴承的方向被挤压，其中，弹簧力作用到固定轴承上，弹簧力从此处被传递到机器壳体上。

此外，浮动轴承的外圈在机器壳体内通过间隙配合或略微的过渡配合或略微的压配合支承。

根据本发明的第二方面提供了用于商用车的驱动系，其中，驱动系包括根据本发明的第一方面的电机。

附图说明

在下文中根据附图详细解释本发明的实施例，其中相同的或类似的元件设有相同的附图标号。在此，各图为：

图1示出电机的粗略示意的纵截面图示，

图2示出用于根据图1的电机的浮动轴承的支承的放大的纵截面图示，

图3示出具有根据本发明的保护元件的根据图2的浮动轴承的支承的透视图，

图4示出不具有保护元件的根据图2的浮动轴承的支承的横截面图示，和

图5示出具有保护元件的根据图2的浮动轴承的支承的横截面图示。

具体实施方式

图1示出电机1，特别是异步电机。电机1用于未图示的机动车的中央驱动器(前马达)，所述机动车例如为商用车，特别是大客车或载重车。

电机1包括转子2，其转子轴3支承在固定轴承4和浮动轴承5内。电机1的定子6在电机1的径向方向r上包围转子2。浮动轴承5处在电机1的第一端侧S1上。固定轴承4处在电机1的背对第一端侧S1的第二端侧S2上。电机1包括机器壳体7和壳体盖8，壳体盖在第二侧S2上将电机1封闭。

固定轴承4是具有未图示的内圈和外圈的滚动轴承。在内圈和外圈之间以已知的方式布置滚动体。滚动轴承4的布置在径向内部的内圈与转子轴3抗相对转动地连接。滚动轴承4的布置在径向外部的外圈抗相对转动地支承在壳体盖8内。此外，滚动轴承4的外圈在电机1的轴向方向x上固定地支承在壳体盖8内。因此，滚动轴承4在电机1的轴向方向x上不能往复运动。

浮动轴承5在所示的实施例中是深沟球轴承。深沟球轴承5承受在电机的径向方向r上的力。深沟球轴承5包括内圈9和外圈10。在内圈9和外圈10之间布置有浮动轴承5的球11(滚动体)(见图2至图4)。图1在夸大的图示中示出浮动轴承5和机器壳体7的轴向孔12之间的配合被构造为使得浮动轴承5可以在电机1的轴向方向x上运动。因此，在浮动轴承5和机器壳体7的轴向孔12之间存在间隙配合或略微的过渡配合。浮动轴承5可以因此在轴向方向x上不承受力，而是在轴向方向x上可移动地支承在机器壳体7内。滚动轴承5的内圈9与转子轴3固定连接(图2至图4)。

在电机1运行期间，特别地转子轴3发热并且在此在电机1的轴向方向x上膨胀。通过使得浮动轴承5在轴向方向x上能运动地支承在壳体7内，浮动轴承5可以对应于转子轴3的长度膨胀而在轴向方向上移动。在通过图1所示的实施例中，当转子轴3在电机1运行中膨胀时，浮动轴承5向左移动。

波纹弹簧13将浮动轴承5在轴向方向x上预紧(并且朝着固定轴承4的方向)，浮动轴承5以此在轴向方向x上占据预定的定位，并且因此浮动轴承5的球11可以以规定的方式滚转。波纹弹簧13的第一轴向端部贴靠在浮动轴承5的外圈10上。波纹弹簧13的第二轴向端部通过挡板14和安全圈15支撑在机器壳体7上。波纹弹簧13产生弹簧力，所述弹簧力在轴向方向x上作用到浮动轴承5的外圈10上。弹簧力通过浮动轴承5的内圈9并且通过转子轴3的径向轴肩16传递到转子轴3上，所述转子轴将弹簧力传递到固定轴承4上，从而也使固定轴承4预紧。

浮动轴承5的外圈10具有径向孔17，在所述径向孔17内配合地容纳有安全销19的径向靠内的第一端部18。浮动轴承5的外圈10的旋转导致安全销19的对应的旋转。安全销19的径向靠外的第二端部20容纳在机器壳体7的引导槽21内。引导槽21通过机器壳体7形成并且在电机1的轴向方向x上延伸，使得安全销19能在电机1的轴向方向x上运动，从而实现了转子轴3在电机1的轴向方向x上的膨胀。在此，浮动轴承5对应于转子轴3的膨胀地在轴向方向x上移动，并且在由机器壳体7所限定的轴向止动限界内移动。

在电机1的径向方向r上，引导槽21的边界形状锁合地卡阻了安全销19的旋转，并且因此也卡阻了浮动轴承5的外圈10在浮动轴承5的周向方向U上的旋转。引导槽21的在周向方向U上布置的、通过机器壳体7形成的且在径向方向r上延伸的两个边界侧部22、23在此仅允许浮动轴承5的外圈10的最小的旋转，其中，最大允许的旋转例如可以在数毫米的范围内(图4)。

机器壳体7在所示的实施例中由铝制成。这特别是在电机1的重量方面具有优点。然而，可能出现如下情况，即在安全销19的第二端部20抵靠在边界侧部22、23上时，安全销19的第二端部20由于浮动轴承5的外圈10的旋转而在边界侧部22、23的区域内损坏机器壳体7。这可能导致安全销19的第二端部20在引导槽21的区域内突入到机器壳体7内，而由此可能卡阻浮动轴承5。

图2、图3和图5示出，在边界侧部22、23的区域内布置有保护元件24。保护元件24由比机器壳体7更硬的材料制成。例如，保护元件24可以由钢制成，并且例如是钢板。在所示的实施例中，保护元件24具有U形横截面。此形状可以通过钢板的折弯来实现。保护元件24覆盖边界侧部22、23，在所述覆盖处安全销19的第二端部20可以抵靠到边界侧部22、23上。以此方式，保护机器壳体7，以防受到旋转的安全销19的损坏。由此，同时防止安全销19突入到机器壳体7的边界侧部22、23内，并且因此也防止浮动轴承5的卡阻。如果保护元件24被安全销19损坏，则可以简单地更换保护元件24。

附图标号列表

r径向方向

S1第一端侧

S2第二端侧

U周向方向

x轴向方向

1电机

2转子

3转子轴

4固定轴承

5浮动轴承

6定子

7机器壳体

8壳体盖

9内圈

10外圈

11球

12轴向孔

13波纹弹簧

14挡板

15安全圈

16径向轴肩

17浮动轴承内的径向孔

18安全销的第一端部

19安全销

20安全销的第二端部

21引导槽

22边界侧部

23边界侧部

24保护元件

Claims (10)

1.一种用于驱动机动车的电机(1)，所述电机(1)包括：

-具有转子轴(3)的转子(2)，

-轴向固定轴承(4)，

-轴向浮动轴承(5)，

-机器壳体(7)，

-安全销(19)，和

-保护元件(24)，其中

-所述轴向固定轴承(4)在所述电机(1)内抗相对转动地且在所述电机(1)的轴向方向(x)上不能运动地支承，

-所述轴向浮动轴承(5)在所述轴向方向(x)上能运动地支承在所述机器壳体(7)内，

-所述安全销(19)被设置成防止所述浮动轴承(5)的外圈(10)在其周向方向(U)上相对于所述机器壳体(7)旋转，和

-所述保护元件(24)被设置成防止所述安全销(19)突入到所述机器壳体(7)内并卡阻所述浮动轴承(5)。

2.根据权利要求1所述的电机(1)，其中，

-所述机器壳体(7)形成引导槽(21)，

-所述保护元件(24)布置在所述浮动轴承(5)的外圈(10)和所述引导槽(21)之间，和

-所述外圈(1)和所述保护元件(24)借助安全销(19)形状锁合地连接，使得所述外圈(10)与所述机器壳体(7)抗相对转动地连接。

3.根据权利要求2所述的电机(1)，其中，

-所述安全销(19)的第一端部(18)布置在所述浮动轴承(5)的外圈(10)的径向孔(17)内，

-所述安全销(19)的第二端部(20)容纳在所述引导槽(21)内，和

所述安全销(19)能够在所述引导槽(21)内在轴向方向(x)上移动，但在周向方向(U)上的移动被所述保护元件(24)卡阻。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其中，所述保护元件(24)由比所述机器壳体(7)更硬的材料制成。

5.根据权利要求4所述的电机(1)，其中，所述保护元件(24)由钢制成。

6.根据权利要求4或5所述的电机(1)，其中，所述保护元件(24)是折弯的板材件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，所述电机(1)包括波纹弹簧(13)，其中，

-所述波纹弹簧(13)的第一端部支撑在所述机器壳体(7)上，

-所述波纹弹簧(13)的第二端部支撑在所述浮动轴承(5)上，和

-所述波纹弹簧(13)将弹簧力施加到所述浮动轴承(5)上，使得所述浮动轴承(5)和所述转子轴(3)在轴向方向(x)上朝所述固定轴承(4)的方向被挤压。

8.根据权利要求7所述的电机(1)，其中，

-所述浮动轴承是具有内圈(9)和外圈(10)的深沟球轴承(5)，

-所述波纹弹簧(13)将弹簧力施加到所述深沟球轴承(5)的外圈(10)上，

-所述弹簧力通过所述深沟球轴承(5)的内圈(9)传递到所述转子轴(3)上，使得所述转子轴(3)与所述深沟球轴承(5)一起在轴向方向(x)上朝所述固定轴承(4)的方向被挤压，和

-所述弹簧力作用到所述固定轴承(4)上，所述弹簧力从此处传递到所述机器壳体(7)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)，其中，所述浮动轴承(5)的外圈(10)在所述机器壳体(7)内通过

-间隙配合，或

-略微的过渡配合，或

-略微的压配合

被支承。

10.一种用于商用车的驱动系，所述驱动系包括根据前述权利要求中任一项所述的电机(1)。

Images