CN117426021A - 用于在可旋转的轴与壳体之间建立导电连接的轴接地装置 - Google Patents

Abstract

用于在可旋转的轴(W)与壳体(GH)之间建立导电连接的轴接地装置(E)，该轴接地装置(E)与所述壳体(GH)机械地和电连接并且具有多个弯曲弹性的且导电的接触元件(EK)，这些接触元件与轴(W)的或者安装在该轴(W)上的套筒的圆周面(C)构成导电的滑动接触(SK)，所述接触元件(EK)设置和构成为，使得它们基于其自身的弯曲弹性而促成滑动接触(SK)的预紧，所述轴接地装置(E)具有至少一个导向元件(EF)，该导向元件设置用于在所述轴接地装置(E)装配到轴(W)上时避免接触元件(EK)折弯；以及用于机动车的具有这样的轴接地装置(E)的变速器(G)或者电动的轴驱动单元(EA)；以及具有这样的轴接地装置(E)的电机(EM2)。

Description

用于在可旋转的轴与壳体之间建立导电连接的轴接地装置

技术领域

本发明涉及一种用于在可旋转的轴与壳体之间建立导电连接的轴接地装置。另外，本发明还涉及一种带有这种轴接地装置的用于机动车的变速器、一种带有这种轴接地装置的用于机动车的电动的轴驱动单元以及一种带有这种轴接地装置的电机。

背景技术

DE 10 2016 010 926 A1说明了一种用于将感应的电压从轴导入机器元件中的轴接地环。该轴接地环具有一个壳体和多个设置在壳体上的导出元件。每个导出元件的一个弹性弯曲的边缘区域贴靠在轴上，从而构成与所述轴的导电的滑动接触。

在将轴接地环装配到轴上时，个别的导出元件可能会折弯。这会对导出元件的预紧力产生负面影响，并且从而缩短轴接地环的使用寿命。这是不希望的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种防止引导滑动触头的元件在装配期间损伤的轴接地装置。

这个目的通过权利要求1的特征得以实现。由从属权利要求、说明书以及附图中获得有利的构造设计。

为了实现所述目的，提出一种用于在可旋转的轴与壳体之间建立导电连接的轴接地装置。该轴接地装置与所述壳体机械地连接和电连接，并且具有多个弯曲弹性的且导电的接触元件。这些接触元件例如可通过电刷或者具有导电填料的聚四氟乙烯元件或者导电毛毡构成。所述接触元件与轴圆周面或与安装到轴上的套筒构成导电的滑动接触。所述接触元件设置和构成为，使得它们基于其自身的弯曲弹性而促成滑动接触的预紧。

根据本发明，所述轴接地装置具有至少一个导向元件。该导向元件设置用于在所述轴接地装置装配到轴上时避免接触元件折弯。在此，本发明基于以下认识，即接触元件在装配到轴上时的损伤常常是因为轴与轴接地装置非同轴布置而引起的。通过所述导向元件可精确地将这个非同轴布置状态限制在不会导致接触元件损伤的程度。

优选，所述接触元件成环状布置。换言之，所述接触元件沿轴的或者套筒的圆周面布置，从而构成一个环。在沿这个环状布置的至少三个位置布置有各一个导向元件，更确切地说，布置在两个相邻的接触元件之间。通过所述三个导向元件，可使轴接地装置在装配到轴上时沿轴圆周面或者套筒圆周面居中，从而防止接触元件在装配过程中折弯。

根据一个备选的构造设计，所述至少一个导向元件构造为环状的，从而在装配到轴上时在轴的或者套筒的外直径与导向元件的内直径之间形成一个环状间隙。在这个构造设计中，所述接触元件也成环状布置。通过导向元件的环状结构，实现了与接触元件的内端部的轴向重叠。通过这种方式，不仅避免了接触元件折弯，而且还限制了接触元件反向于规定的弯曲方向的弯曲负荷。因为轴接地装置反向于额定定向装配，所以所述接触元件由于轴向重叠而只能弯曲到其顶靠在环状的导向元件上为止。

优选，所述接触元件紧固在保持元件与夹紧元件之间。在这种构造设计中，所述至少一个导向元件要么直接构造在，要么紧固在保持元件上或者夹紧元件上。“将接触元件紧固在保持元件与夹紧元件之间”是可简单且工艺可靠地建立的。所述至少一个导向元件构造或者紧固在这些元件之一上容易实现，从而能够以很少的额外费用对接触元件提供防止折弯的保护作用。

优选，所述接触元件中至少几个具有径向向内增大的横截面，使得至少一个这种接触元件与所述至少一个导向元件轴向重叠。通过这种方式也可限制接触元件反向于规定的弯曲方向的弯曲负荷。因为轴接地装置被反向于额定定向装配，所以所述接触元件由于其宽的脚部横截面之故而贴靠在所述至少一个导向元件上。

优选，保持元件或者夹紧元件具有用于接触元件之一的缺口。因此，尽管与所述至少一个导向元件轴向重叠，依然能够确保接触元件的足够大的弯曲半径。

根据一个优选的构造设计，接触元件中的至少一个将所述至少一个导向元件包围。因此，尽管设有所述至少一个导向元件，有关的接触元件依然具有一个宽的支撑基座，从而实现了相对于轴的或者套筒的圆周面的均匀的表面压力。这延长了轴接地装置的使用寿命。此外，通过这样的构造设计，在装配不正确的情况中，还避免接触元件折弯。

优选，至少那个将所述至少一个导向元件包围的接触元件具有缺口。所述至少一个导向元件布置为穿过该缺口。这种构造设计不仅在装配不正确的情况中防止接触元件折弯，而且还便于轴接地装置的组装。此外，这样还可以实现接触元件的特别不易弯曲的设计，从而可以杜绝由于轴的旋转方向改变而导致接触元件过载。

根据一个优选的构造设计，所述至少一个导向元件构成为在轴接地装置的装配状态中不与轴的或者套筒的圆周面接触。通过这种方式可以避免不必要的摩擦损失。

所提出的轴接地装置可以是用于机动车的变速器的组成部分，例如自动变速器或者具有多个挡位的自动换挡变速器。变速器的相应接地的轴可旋转地支承在该变速器的壳体中。所述轴例如可以是变速器的从动轴。变速器可具有设置用于驱动所述轴的电机。

所提出的轴接地装置可以是用于机动车的电动的轴驱动单元的组成部分。电动的轴驱动单元的相应接地的轴可旋转地支承在该电动的轴驱动单元的壳体中。

所提出的轴接地装置可以是具有不可旋转的定子和可旋转地支承的转子的电机的组成部分。所述转子与转子轴联接。该转子轴通过所提出的轴接地装置相对于电机壳体接地。

附图说明

参照附图对本发明的实施例进行了详细说明。其中：

图1和图2分别示出机动车的驱动传动系；

图3示出电机；

图4示出从壳体中伸出的轴的细节示图；

图5示出轴接地装置的俯视图；

图6和图7分别示出轴接地装置的细节示图；

图8示出轴接地装置与轴和壳体一起的细节剖视图；以及

图9和图10分别示出轴接地装置的细节示图。

具体实施方式

图1示意性地示出一个用于机动车的驱动传动系。该驱动传动系具有一个内燃机VM，其输出端与变速器G的输入轴GW1连接。变速器G的从动轴GW2与一个差速传动装置AG连接。该差速传动装置AG设置用于将从动轴GW2上的功率分配到机动车的驱动轮DW。所述变速器G具有一个齿轮组RS，该齿轮组设置用于与在图1中未示出的切换元件一起在输入轴GW1与从动轴GW2之间提供多个不同的传动比。所述齿轮组RS由一个壳体GG包围，该壳体还容纳一个与输入轴GW1连接的电机EM。该电机EM设置用于驱动所述输入轴GW1。逆变器INV紧固在壳体GG上。该逆变器INV一方面与所述电机EM连接，并且另一方面与电池BAT连接。所述逆变器INV用于将电池BAT的直流电转换为适合于电机EM运行的交流电，并且为此具有多个大功率半导体。直流电与交流电之间的转换通过大功率半导体的受控的脉冲式运行得以实现。

图2示意性地示出了一个用于机动车的驱动传动系，该驱动传动系不同于图1中示出的实施方式，是一个纯电动的驱动传动系。该驱动传动系具有一个电动的轴驱动单元EX。该电动的轴驱动单元EX包括一个电机EM，其功率通过一个减速齿轮组RS2和一个差速传动装置AG传递到机动车的驱动轮DW。差速传动装置AG的输出轴DS1、DS2与驱动轮DW连接。电机EM、减速齿轮组RS2和差速传动装置AG由一个壳体GA包围。一个逆变器INV紧固在所述壳体GA上。所述逆变器INV一方面与电机EM连接，并且另一方面与一个电池BAT连接。所述逆变器INV用于将电池BAT的直流电转换为适合于电机EM运行的交流电，并为此具有多个大功率半导体。直流电与交流电之间的转换通过大功率半导体的受控的脉冲式运行得以实现。

图1和图2中示出的驱动传动系应视为仅仅是示例性的。

通过大功率半导体的脉冲式运行，可能会产生电磁干扰信号，这些干扰信号例如在根据图1的驱动传动系中被耦合输入到从动轴GW2内，或者在根据图2的驱动传动系中被耦合输入到输出轴DS1、DS2内。然而，由于图1和图2中未示出的从动轴GW2或者输出轴DS1、DS2的轴承，所述从动轴或者输出轴相对于壳体GG或者壳体GA是电绝缘的，这是因为壳体GG、GA内部中的润滑油具有电绝缘特性。因此，耦合输入到从动轴GW2或者输出轴DS1、DS2中的干扰信号无法短距离地流入与机动车的电气接地连接的壳体GG或者壳体GA中。反而，所述干扰信号通过电磁辐射返回到电气接地，从而可能干扰机动车的其它电子部件。从壳体GG或者壳体GA中伸出的从动轴GW2或者输出轴DS1、DS2在此会构成有利于干扰信号的电磁辐射的天线。

图3示出了电机EM2的示意图。该电机EM2具有一个接纳定子S和转子R的壳体GE。所述定子S不可旋转地固定在壳体GE中。转子R与一个转子轴RW联接，其中该转子轴RW通过两个支撑在壳体GE上的滚动轴承WL1、WL2可旋转地支承。转子轴RW的一端从壳体GE中伸出。在转子轴RW的外露部段上设有一个轴接地装置E。在滚动轴承WL2与轴接地装置之间设有一个密封环DR2。所述轴接地装置E构成壳体GE与转子轴RW之间的导电接触。为此，所述轴接地装置E具有电刷或者其它的导电接触元件，它们在转子轴RW的表面上滑动接触。通过所述轴接地装置E可以消减在壳体GE与转子轴E之间的电位差。由此滚动轴承WL1、WL2得到保护，免受在该滚动轴承WL1、WL2的滚动体上的不受控制的电位平衡。

图4示出了一个从壳体GH中伸出的、根据第一实施例的轴W的细节示图。图4中示出的轴W例如可以是根据图1的从动轴GW2，或者是根据图2的输出轴DS1、DS2之一，或者是根据图3的转子轴RW。壳体GH例如可以是根据图1的壳体GG、根据图2的壳体GA或者根据图3的壳体GE。为了将轴W相对于壳体GH接地，设有一个轴接地装置E。该轴接地装置E具有环状结构，该环状结构包围轴W的圆周面C。所述轴接地装置E具有一个保持元件EH，在该保持元件上构造有三个紧固耳EB。通过这些紧固耳EB，所述轴接地装置E与壳体GH通过螺纹连接在一起，使得所述轴接地装置E相对于壳体GH固定。通过与壳体GH通过螺纹连接在一起，还建立了保持元件EH与壳体GH之间的导电接触。

所述轴接地装置E具有环绕轴W的圆周面C布置的接触元件EK。该接触元件EK被夹紧在保持元件EH与夹紧元件EZ之间，并且从而保持在位置中。所述接触元件EK的径向内端部在轴W的圆周面C上滑动接触，从而形成导电的滑动接触SK。所述接触元件EK由导电材料制成，与保持元件EH导电连接。可以直接与轴W进行滑动接触SK，或者替代地与安装到轴W上的套筒滑动接触。

为了进行装配，将所述轴接地装置E沿轴向套装到轴W的圆周面C上。在此，在轴W与轴接地装置E非同轴对齐的情况中，可能导致各个接触元件EK折弯。为了防止这种情况，设有导向元件EF，这些导向元件构造在夹紧元件EZ上。所述导向元件EF在根据图4的实施例中分布在沿圆周面C的三个位置上，并且分别布置在两个相邻的接触元件EK之间。通过导向元件EF，限制了轴接地装置E与轴W之间的轴线偏移，从而防止了在轴接地装置E的装配过程中接触元件EK发生折弯。

图5示出了轴接地装置E的俯视图。在该图中可清楚地看到导向元件EF的三个位置以及接触元件EK的环状布置。

图6示出了根据另一个实施例的轴接地装置E的细节示图。与图4和图5示出的实施例相比，接触元件EK在与轴W的接触区域中具有的横截面大于与保持元件EH或者与夹紧元件EZ的接触区域中。在给出的实施例中构造在保持元件EH上的导向元件EF直接布置在接触元件EK与保持元件EH的接触区域旁。所述导向元件EF构造为径向向内定向的凸起。在根据图6的实施例中，如果将所述轴接地装置E反向于额定定向套装到轴W上的话，就会限制接触元件EK弯曲。因为所述接触元件EK只能弯曲到其顶靠在导向元件EF上为止。

图7示出了根据另一个实施例的轴接地装置E的细节示图，其中仅仅示出了该轴接地装置E的保持元件EH的一个部段。代替根据图6示出的实施例的径向向内定向的凸起，导向元件EF构造为环状的。在保持元件EH中设有缺口EG，用于为接触元件EK提供足够大的自由空间。

图8示出了轴接地装置E与轴W和壳体GH一起的细节剖视图。在当前的实施例中，轴接地装置E沿轴向直接设置在一个径向轴密封环DR旁，该径向轴密封环将湿室NR相对于环境U密封。所述轴接地装置布置在径向轴密封环DR的环境侧。在图8中，仅仅部分地示出了保持元件EH；紧固耳EB是不可见的。在图8的示图中，接触元件EK与轴W的圆周面C之间的滑动接触SK清晰可见。在根据图8的实施例中，导向元件EF是保持元件EH的组成部分。在导向元件EF的内直径与圆周面C之间存在一个间隙，使得所述导向元件EF不在轴W上滑动接触。

图9示出了轴接地装置E的细节示图，其具有一个环状的导向元件EF，该导向元件构造在保持元件EH上。在所述保持元件EH中设有缺口EG，以确保用于接触元件EK的弹性弯曲区域的足够的自由通道。

图10示出了根据另一个实施例的轴接地装置E的细节示图。在这个实施例中，接触元件EK分别具有两个弯曲部段，在所述弯曲部段处接触元件EK与保持元件EH连接。所述接触元件EK在这些弯曲部段之间具有一个缺口EN。在此，所述接触元件EK分别包围布置在缺口EN的区域中的导向元件EF中的一个。在这个实施例中，导向元件EF构造为径向向内定向的凸起，这些凸起设置在保持元件EH上。

附图标记列表

VM 内燃机

EX 电动的轴驱动单元

G 变速器

GW1 输入轴

GW2 从动轴

RS 齿轮组

RS2 减速齿轮组

EM 电机

INV 逆变器

BAT 电池

AG 差速传动装置

DS1 输出轴

DS2 输出轴

DW 驱动轮

GA 壳体

EM2 电机

S 定子

R 转子

RW 转子轴

WL1 轴承

WL2 轴承

DR2 密封环

GE 壳体

E 轴接地装置

SK 滑动接触

EH 保持元件

EG 缺口

EN 缺口

EB 紧固耳

EZ 夹紧元件

EK 接触元件

EF 导向元件

W 轴

C 圆周面

DR 径向轴密封环

U 环境

NR 湿室

GH 壳体

Claims (14)

1.用于在可旋转的轴(W)与壳体(GH)之间建立导电连接的轴接地装置(E)，该轴接地装置(E)与所述壳体(GH)机械地连接和电连接，并且该轴接地装置具有多个弯曲弹性的且导电的接触元件(EK)，这些接触元件与轴(W)的或者安装到该轴(W)上的套筒的圆周面(C)构成导电的滑动接触(SK)，所述接触元件(EK)设置和构成为，使得它们基于其自身的弯曲弹性而促成滑动接触(SK)的预紧，

其特征在于，所述轴接地装置(E)具有至少一个导向元件(EF)，该导向元件设置用于在所述轴接地装置(E)装配到轴(W)上时避免接触元件(EK)折弯。

2.根据权利要求1所述的轴接地装置(E)，其特征在于，所述接触元件(EK)成环状布置，在至少三个位置上各有一个导向元件(EF)布置在两个相邻的接触元件(EK)之间。

3.根据权利要求1所述的轴接地装置(E)，其特征在于，所述接触元件(EK)成环状布置，所述至少一个导向元件(EF)构造为环状的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的轴接地装置(E)，其特征在于，所述接触元件(EK)紧固在保持元件(EH)与夹紧元件(EZ)之间，所述至少一个导向元件(EF)构造在或者紧固在所述保持元件(EH)上或者所述夹紧元件(EZ)上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的轴接地装置(E)，其特征在于，至少被选择的接触元件(EK)具有径向向内增大的横截面，使得至少一个这种接触元件(EK)与所述至少一个导向元件(EF)存在轴向重叠。

6.根据权利要求4和权利要求5所述的轴接地装置(E)，其特征在于，保持元件(EH)或者夹紧元件(EZ)具有至少一个缺口(EG)用于所述接触元件(EK)中的至少一个接触元件。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的轴接地装置(E)，其特征在于，所述接触元件(EK)中的至少一个接触元件将所述至少一个导向元件(EF)包围。

8.根据权利要求7所述的轴接地装置(E)，其特征在于，将所述至少一个导向元件(EF)包围的那个接触元件(EK)具有缺口(EN)，所述至少一个导向元件(EF)布置为穿过该缺口(EN)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的轴接地装置(E)，其特征在于，所述至少一个导向元件(EF)构成为在轴接地装置(E)的装配状态中不与所述圆周面(C)接触。

10.用于机动车的变速器(G)，其特征在于，设有根据权利要求1至9中任一项所述的轴接地装置(E)，以将支承在变速器(G)的壳体(GG)中的轴(GW2)接地。

11.根据权利要求10所述的变速器(G)，其特征在于，所述轴(GW2)构成该变速器(G)的从动轴。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的变速器(G)，其特征在于，该变速器(G)具有设置用于驱动所述轴(GW2)的电机(EM)。

13.用于机动车的电动的轴驱动单元(EX)，其特征在于，设有根据权利要求1至9中任一项所述的轴接地装置(E)，以将支承在轴驱动单元(EA)的壳体(GA)中的轴(DS1，DS2)接地。

14.电机(EM2)，该电机包括不可旋转的定子(S)和可旋转的转子(R)，该转子(R)与转子轴(RW)联接，该转子轴(RW)支承在电机(EM2)的壳体(GE)中，其特征在于，设有根据权利要求1至9中任一项所述的轴接地装置(E)，以将转子轴(RW)接地。