CN117545936A - 用于机器的轴的预定断裂体、具有预定断裂体的轴以及具有这种轴的机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预定断裂体(1)、一种具有预定断裂体(1)的轴(2)以及一种具有轴(2)的机器(3、35、36)。所述预定断裂体(1)具有第一部分体(4)、第二部分体(5)和预定断裂元件(6)，各所述部分体(4、5)借助预定断裂元件(6)沿预定断裂体(1)的纵向中心轴线(7)不可相对转动地相互连接。在此，预定断裂元件(6)各向异性地构造，由此，当转矩(M1、M2)在各部分体(4、5)之间传递时，预定断裂元件(6)在第一扭转方向(D1)上在预定的第一扭转断裂力矩下屈服并且在与第一扭转方向(D1)相反的第二扭转方向(D2)上在预定的第二扭转断裂力矩下屈服。各所述预定扭转断裂力矩是不同大小的。

Description

用于机器的轴的预定断裂体、具有预定断裂体的轴以及具有 这种轴的机器

技术领域

本发明涉及一种用于机器、尤其是电机的轴的预定断裂体、一种具有这种预定断裂体的轴以及一种具有这种轴的机器、尤其是电机和/或机动车。

背景技术

在机械制造、尤其是车辆制造的技术领域中，已知用于传递转矩和/或转速的轴，所述轴构造有预定断裂点。由于传统的轴由各向同性的材料制成，因此这些轴在两个扭转方向上同样地满足断裂标准。这种轴例如由DE2626635A1和DE102019218500A1已知。

然而，在机械制造、尤其是车辆制造中存在使用这样的轴或预定断裂点的需求，当通过所述轴或预定断裂点在第一扭转方向上扭转传递转矩时所述轴或预定断裂点根据规定在第一断裂力矩下屈服(nachgeben)并且当通过所述轴或预定断裂点在第二扭转方向上扭转传递转矩时根据规定在第二断裂力矩下屈服。在此第一断裂力矩和第二断裂力矩彼此不同。也就是说，第一断裂力矩和第二断裂力矩在符号(施加断裂力矩到轴上的扭转方向)和数值上都不同。这例如对于具有用于至少部分电驱动或推进机动车的电机的机动车十分重要，因为机动车的这种电机可以在马达运行中运行，在其中机动车的至少一个车轮借助电机来驱动。此外，这种电机可以在发电机运行(回收运行)中运行，在其中电机借助机动车的至少一个车轮来驱动。在电机或机动车的马达运行中、即在驱动情况下，由电机提供的转矩应可靠地并且在参与转矩传递的轴没有失效的情况下被传递。相反，在电机或机动车的发电机运行中、即在回收情况下不得借助参与转矩传递的轴传递该高度的转矩，例如以便避免电机上的损坏。在这种情况下，至少一个参与转矩传递的轴应在小于在驱动情况下传递的最大转矩的转矩下就已经根据规定失效。

发明内容

本发明的任务是提供一种特别简单的可能性，将借助轴的转矩传递在第一扭转方向上限制到第一扭转断裂力矩上并且在第二扭转方向上限制到与第一扭转断裂力矩不同的第二扭转断裂力矩上。

该任务通过独立权利要求的技术方案来解决。本发明的其它可能的实施方式在从属权利要求、说明书和附图中公开。

根据本发明的预定断裂体设置用于机器的轴。机器例如是电机，例如可电驱动机动车的牵引马达。此外，机器可以是机动车本身。轴例如是电机的输出轴，例如电机的转子轴。因此，在预定断裂体的根据规定的安装位置中，轴具有预定断裂体。为此轴例如具有第一部分轴体和至少一个第二部分轴体，只要没有超过预定断裂体的扭转断裂力矩，第一部分轴体和所述至少一个第二部分轴体借助预定断裂体不可相对转动地相互连接。

所述预定断裂体具有第一部分体、至少一个第二部分体和预定断裂元件，预定断裂体的所述部分体借助预定断裂元件沿预定断裂体的纵向中心轴线不可相对转动地相互连接。例如所述部分体和预定断裂元件彼此一体地构造。

所述预定断裂元件、例如预定断裂元件的材料各向异性地构造，由此，当转矩在部分体之间传递时，预定断裂元件和因此预定断裂体在第一扭转方向上在第一预定或可预定扭转断裂力矩下屈服并且在与第一扭转方向相反的第二扭转方向上在第二预定或可预定扭转断裂力矩下屈服，并且所述预定扭转断裂力矩是不同大小的。以这种方式确保借助预定断裂体或借助配备有预定断裂体的轴将第一扭转方向上的转矩传递限制到第一预定或可预定转矩断裂力矩，相反，借助同一预定断裂体或借助同一轴将第二扭转方向上的转矩传递限制到第二转矩断裂力矩。由于预定断裂体或预定断裂元件根据规定在第一扭转方向上比在第二扭转方向上更早或更晚地屈服。因此，以有利的方式确保可以在第一扭转方向上传递与在预定断裂体或配备有预定断裂体的轴的第二扭转方向上不同的转矩。当这种轴例如用于可电驱动或推进的机动车中时，例如可以在机动车的电驱动机器的回收运行中或者说发电机运行中避免向电驱动机器传递过高的转矩，相反，可以在电驱动机器的马达运行中向机动车的车轮传递更高的转矩。换言之，扭转断裂力矩分配给预定断裂体或者说轴或机器的不同运行方式或者是运行情况。在此尤其是规定，根据运行情况，预定断裂体或者说轴在另一旋转方向或者说转动方向上围绕纵向中心轴线旋转。

在预定断裂体的另一种实施方式中规定，预定断裂体具有纤维增强的材料结构。所述纤维增强的材料结构具有载体材料基质和增强纤维，增强纤维嵌入载体材料基质中。在此增强纤维相对于预定断裂体的纵向中心轴线或旋转轴线以纤维角度设置。这意味着，在纵向中心轴线和增强纤维之间围成纤维角度。纤维角度的角度值不同于0度和90度，即纤维角度大于0度并且小于90度。尤其是在制造预定断裂体时规定，增强纤维相对于预定断裂体的纵向中心轴线以10度至80度之间的纤维角度设置。

所述增强纤维中的至少一个用作预定断裂体的预定断裂元件。换言之，预定断裂体的预定断裂元件由所述增强纤维中的至少一个形成。由于增强纤维、例如玻璃纤维、碳纤维等由原理决定只能吸收或传递相关量的拉力负荷，因此纤维增强的材料结构、即预定断裂体在转矩传递方面各向异性地构造。增强纤维在此尤其是根据螺旋线设置，从而增强纤维围绕纵向中心轴线盘旋。该螺旋线或者说螺旋的螺旋角相应于纤维角度。增强纤维在预定断裂体的运行中或者说在配备有预定断裂体的轴的运行中例如在第一扭转方向上主要承受拉力负荷，而增强纤维例如在与第一扭转方向相反的第二扭转方向上主要承受压力和/或剪力负荷。因此，在第一扭转方向上最大可传递的转矩在很大程度上由增强纤维的抗拉强度决定，相反，在第二扭转方向上最大可传递的转矩主要由载体材料基质的抗扭强度决定。该抗扭强度显著低于增强纤维的抗拉强度，由此得到预定断裂体的期望的预定断裂特性。在预定断裂体的运行中，当在借助预定断裂体在第一扭转方向上传递转矩时达到或超过第一扭转断裂力矩并且因此达到或超过相应的增强纤维的拉断力时，相应的增强纤维被拉断。相反，在第二扭转方向上传递转矩时当达到或超过第二扭转断裂力矩并且因此达到或超过载体材料基质的扭转断裂力矩时，载体材料基质断裂。

具有纤维增强的材料结构的预定断裂体和因此配备有预定断裂体的轴通过使用纤维增强材料、例如CFK等而构造得特别轻，由此配备有轴的机动车可以以特别节省燃料或能量地和/或低排放地运行。

在预定断裂体的替代或另外的实施方式中，预定断裂体由金属材料制成，预定断裂体在部分体之间具有至少一个材料凹部。在此所示材料凹部从预定断裂体的外周面出发径向地朝向纵向中心轴线方向延伸。由此，预定断裂元件由所述至少一个材料凹部形成。由金属材料制成的预定断裂体因此例如可以具有多个材料凹部，这些材料凹部彼此独立地设置在预定断裂体的外表面中/上。还可以想到，材料凹部根据螺旋线沿预定断裂体的外周面延伸。所述一个或多个材料凹部在此可以相对于预定断裂体的纵向中心轴线或旋转轴线以不同于0度和90度的材料凹部角度设置。所述材料凹部角度例如类似于在上面已经说明的纤维角度构造。

换言之，根据预定断裂体的另一种实施方式，所述材料凹部可以螺旋形地构造，预定断裂体在部分体之间具有所述螺旋形材料凹部的至少一个完整的螺纹线。在此预定断裂体的预定断裂元件由所述螺旋形或螺旋线形材料凹部的该至少一个螺纹线形成。

由此，以有利的方式确保根据预定断裂体或配备有预定断裂体的轴的扭转方向的不同的扭转断裂力矩，因为预定断裂体基于所述一个或多个材料凹部关于转矩传递各向异性地构造。在此当涉及在轴的运行中预定断裂体的振动特性时，由金属材料制成的预定断裂体基于其质量是特别有利的，由此尤其是在配备有轴和预定断裂体的机动车中实现特别有利的NVH特性(NVH：噪声、振动、声振粗糙度)。

根据预定断裂体的另一种实施方式，所述部分体中的至少一个构造为实心轴元件。这意味着，第一部分体或第二部分体可以构造为实心轴元件。还可以想到，两个部分体构造为实心轴元件。由此进一步加强上述NVH优点。

在预定断裂体的另一种实施方式中，预定断裂体的所述部分体中的至少一个可以构造为空心轴元件。这意味着，第一部分体或第二部分体构造为空心轴元件。此外可以规定，第一部分体和第二部分体构造为相应的空心轴元件。由此尤其考虑特别轻的预定断裂体和因此特别轻地构造的轴。

在另一种实施方式中，预定断裂体(在其中所述部分体中的至少一个构造为空心轴元件)具有抗弯(biegesteif)的增强元件。抗弯的增强元件的外周轮廓与相应的部分体或空心轴元件的空腔的内周轮廓相对应，抗弯的空心轴元件沿纵向中心轴线与相应的部分体一起延伸。抗弯的增强元件可以沿纵向中心轴线完全贯穿预定断裂体，即两个部分体。因此，如果预定断裂体具有两个构造为相应的空心轴元件的部分体，则可以规定，抗弯的增强元件轴向或同轴地延伸穿过这两个部分体。在此增强元件的外周轮廓和部分体或空心轴元件的空腔的内周轮廓直接相互邻接。例如可以规定，在增强元件的外周轮廓和相应的空心轴元件或两个空心轴元件的内周轮廓之间设置力锁合、形锁合和/或材料锁合的连接。例如增强元件可以粘接到空腔中，即粘接到相应的空心轴元件或两个空心轴元件的内部中。以这种方式，虽然增加了预定断裂体或部分体的质量，但这是可以接受的，以便尤其考虑特别高的NVH质量。

作为增强元件的替代或补充，根据一种扩展方案，所述预定断裂体可以具有抗弯的护套元件，该护套元件的内周轮廓与相应的部分体的外周轮廓相对应。在此护套元件沿纵向中心轴线、尤其是同轴地与相应的部分体一起延伸。抗弯的护套元件可以完全包围住预定断裂体，即包围两个部分体。不管所述部分体中的一个或两个构造为实心轴元件还是所述部分体中的一个或两个构造为空心轴元件，抗弯的护套元件都可以包围预定断裂体的外周轮廓或相应的部分体的外周轮廓。如果在预定断裂体中所述部分体中的至少一个构造为空心轴元件，则既可以设置贯穿构造为空心轴元件的部分体的抗弯的增强元件，也可以设置在外周侧包围相应的部分体的抗弯的护套元件。

可以在抗弯的护套元件的内周轮廓与相应的部分体的外周轮廓之间设置力锁合、形锁合和/或材料锁合的连接装置，例如抗弯的护套元件可以层压到相应的部分体和/或预定断裂体的外周面上。

通过增强元件和/或护套元件，预定断裂体和因此配备有预定断裂体的轴至少在预定断裂体的区域中具有特别高的抗弯性。

此外，本发明涉及一种用于机器、尤其是电机的轴，该轴具有第一部分轴体和至少一个第二部分轴体。此外，轴具有根据上述说明构造的预定断裂体，其中，所述部分轴体借助预定断裂体不可相对转动地相互连接。在此轴可以具有作为一体组成部分的预定断裂体，这意味着，部分轴体和预定断裂体可以彼此一体地构造。还可以想到，在制造轴时首先与预定断裂体分开地提供两个部分轴体，然后将所述部分轴体分别与预定断裂体力锁合、形锁合和/或材料锁合地连接，例如接合。因此，例如两个钢轴半部可以通过预定断裂体不可相对转动地相互固定，该预定断裂体如已经说明的具有纤维增强的材料结构或金属材料。以这种方式，可预定轴在达到第一扭转断裂力矩或第二扭转断裂力矩时根据规定屈服的位置。

根据本发明的预定断裂体的特征、优点和有利实施方式被视为是根据本发明的轴的特征、优点和有利实施方式并且反之亦然。

此外，本发明涉及一种机器、尤其是机动车，其具有电驱动机器、至少一个根据上述说明构造的轴。机动车的电驱动机器尤其是牵引马达，用以电驱动或推进机动车。因此，所述轴尤其是电驱动机器的输出轴，从而通过输出轴可将由电驱动机器产生的转矩传递到机动车的至少一个车轮或相反地传递。

根据本发明的预定断裂体和/或根据本发明的轴的特征、优点和有利实施方式可被视为是根据本发明的机器的特征、优点和有利实施方式并且反之亦然。

对于至少部分可电驱动的机动车而言，机动车的安装在后桥上的车轮不得抱死，以保持稳定的行驶状态。然而，如果机动车具有后桥驱动装置，后桥的车轮借助电驱动机器可驱动或驱动，并且机动车或电驱动机器以回收运行模式运行，则在将转矩从车轮通过轴传递到电驱动机器时，由电驱动机器产生的反向转矩不得如此之高，以至于安装在后桥上的车轮抱死。相反，在机动车速度增加的加速中，允许在轴中出现较高的转矩，该转矩从电驱动机器传递到车轮。由此可见，配备有所述预定断裂体的轴是特别有利的，因为该轴例如这样构造，使得在回收运行模式中在轴中出现的最大转矩受到关于第二扭转方向的扭转断裂力矩限制。相反，关于第一扭转方向提供更高的扭转断裂力矩，从而在电驱动机器的马达运行中可以将高于最大允许的回收转矩的驱动转矩传递到机动车的车轮上。

本发明的其它特征可以从权利要求、附图和附图说明中得出。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以在分别给出的组合中、而且也可以在其它组合中或单独地使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

附图如下：

图1示出预定断裂体的示意图；

图2示出预定断裂体的示意性且沿剖面II-II(参见图1)剖切的视图；

图3示出预定断裂体的示意性且沿剖面III-III(参见图1)剖切的视图；

图4示出另一种实施方式中的预定断裂体的示意图；

图5示出具有护套元件的预定断裂体的示意性且沿剖面V-V(参见图2)剖切的视图；

图6示出具有预定断裂体的轴的示意图；和

图7示出具有轴的机器的示意图。

具体实施方式

在附图中，相同的和功能相同的元件设有相同的附图标记。

在下文中，将一起描述用于机器3的轴2的预定断裂体1、轴2以及机器3。预定断裂体1构造用于在预定断裂体1沿第一旋转方向转动或者说旋转的情况下传递第一转矩M1。在此，轴2在第一扭转方向D1上扭转。此外，预定断裂体1构造用于在预定断裂体1沿第二旋转方向转动或者说旋转的情况下传递第二转矩M2。在此，轴2在第二扭转方向D2上扭转。扭转方向D1、D2彼此相反，并且转矩M1、M2是不同大小的。

图1以示意图示出预定断裂体1，其具有第一部分体4和第二部分体5。此外，预定断裂体1具有预定断裂元件6，各所述部分体4、5借助预定断裂元件6彼此不可相对转动地连接。在此，各部分体4、5和预定断裂元件6沿预定断裂体1的共同的纵向中心轴线7彼此连接。预定断裂元件6可以是第一部分体4和/或第二部分体5的一体组成部分。两个部分体4、5例如彼此一体地构造。尤其是这两个部分体4、5和预定断裂元件6彼此一体地构造。

预定断裂体1、尤其是预定断裂元件6各向异性地构造，由此，当第一转矩M1在各部分体4、5之间传递时，预定断裂元件6在第一扭转方向D1上在预定的第一扭转断裂力矩下屈服。此外，预定断裂体1、尤其是预定断裂元件6构造用于，当第二转矩M2在各部分体4、5之间传递时，预定断裂元件6在与第一扭转方向D1相反的第二扭转方向D2上在预定的第二扭转断裂力矩下屈服。在此，相应的扭转断裂力矩的数值是不同大小的。这意味着，两个扭转断裂力矩不仅在相应的转动方向上不同。

在第一种实施方式中，预定断裂体1具有纤维增强的材料结构8，一个增强纤维10或多个增强纤维10嵌入所述材料结构的载体材料基质9中。增强纤维在此相对于部分体4、5或预定断裂体1的纵向中心轴线7以纤维角度11设置。换言之，纵向中心轴线7和所述一个增强纤维10或多个增强纤维10彼此围成纤维角度11。在此，所述纤维角度不同于0度和90度，例如纤维角度在10度至80度之间。在该实施方式中，所述增强纤维10之中的至少一个增强纤维用作预定断裂元件6。那么，在本示例中当借助预定断裂体1或借助配备有预定断裂体1的轴2传递第一转矩M1并且由此/在此轴2或预定断裂体1在第一扭转方向D1上扭转时，增强纤维10承受拉力负荷。相反，当借助轴2或借助预定断裂体1传递第二转矩M2并且由此/在此轴2或预定断裂体1在第二扭转方向D2上扭转时，增强纤维10承受剪力和/或压力负荷。如果在第一扭转方向D1上达到或超过第一扭转断裂力矩，则由此超过增强纤维10、尤其是形成预定断裂元件6的增强纤维10的最大拉力负荷，由此相应的增强纤维10被拉断。相反，当预定断裂体1或轴2在第二扭转方向D2上达到或超过第二扭转断裂力矩时，载体材料基质9的材料在相应的增强纤维10上滑动。在这种情况下，通过预定断裂元件6或形成预定断裂元件6的增强纤维10构成用于载体材料基质9扭转断裂的起点。

增强纤维10尤其是根据相对于纵向中心轴线7的螺旋线或者说螺旋嵌入载体材料基质9中。因此，这种纤维增强的材料结构8、即相应构造的预定断裂体1在沿转动方向D1、D2的转矩传递方面各向异性地构造。因此，以有利的方式实现预定断裂体1和因此轴2根据扭转方向D1、D2而具有不同的扭转断裂力矩。这意味着，为了传递转矩，轴2或预定断裂体1可根据扭转方向D1、D2不同程度地承受扭转负荷。扭转断裂力矩在此通过纤维增强的材料结构8和/或增强纤维10的相应材料选择预定或可预定。此外，通过相应地选择纤维角度1预定或可预定扭转断裂力矩。

图2示出预定断裂体1的示意性且沿剖面II-II(参见图1)剖切的视图，其中可以看出增强纤维10如何嵌入载体材料基质9中。不言而喻，载体材料基质9可以具有不止一层增强纤维10。例如载体材料基质9在预定断裂体1或相应的部分体4、5的外周面直至纵向中心轴线7之间大部分地被增强纤维10贯穿。

图3示出预定断裂体1的示意性且沿剖面III-III(参见图1)剖切的视图，其中通过剖面III-III在本示例中示出预定断裂体1的断裂面13。在本示例中根据螺旋线或者说螺旋设置的形成预定断裂元件6的增强纤维10因达到或超过第一扭转断裂力矩而被拉断，接着载体材料基质9沿相应的增强纤维10断裂。替代地，相应的增强纤维10或预定断裂元件6在达到或超过第二扭转断裂力矩时承受过大的压力或剪力负荷，因为载体材料基质9在该位置处断裂，因此载体材料基质9沿相应的增强纤维10被拧断(abgedreht)，从而随后相应的增强纤维10被拉断。

图4示出另一种实施方式中的预定断裂体1的示意图，其中，预定断裂体1由金属材料14制成并且在各部分体4、5之间具有至少一个材料凹部15。所述材料凹部15从外周面12径向地朝向纵向中心轴线7方向延伸，预定断裂元件6由所述至少一个材料凹部15形成。在本示例中，材料凹部15螺旋形地构造，预定断裂体1在各部分体4、5之间具有螺旋形材料凹部15的至少一个完整的螺纹线16。在此预定断裂元件6由螺旋形材料凹部15的该完整的螺纹线16形成。虽然在图中未明确示出，但完全可以想到，预定断裂体1具有多个材料凹部15，这些材料凹部彼此独立地构造在外周面12上/中。于是，材料凹部15彼此不相通，而是例如由在外周面12中/上单独构造的缝隙或凹槽形成。

图4中示出的所述一个或多个材料凹部15的轴向宽度b仅出于图示原因这样宽地示出。那么不言而喻，实际上这样选择宽度b，使得相应的部分体4、5的直接通过材料凹部15之一彼此间隔开的区段17在预定断裂体1沿第一扭转方向D1的扭转的情况下直接或者说非间接地彼此贴靠(参见箭头18、19)，由此确保可以借助预定断裂体1传递例如更大的第一转矩M1。相反，如果预定断裂体1在第二扭转方向D2上被加载尤其是小于第一转矩M1的第二转矩M2，则相应的部分体4、5的通过相应的材料凹部15彼此间隔开的两个区段17被彼此拉开(参见箭头20、21)。在断裂情况下，两个通过相应的材料凹部15彼此间隔开的区段17然后彼此滑动，而在预定断裂体1被加载第一转矩M1时，在由于由此引起的预定断裂体1的扭转而彼此贴靠的区段17在克服这些区段17之间的摩擦锁合的情况下彼此滑动时，才发生该断裂情况。

预定断裂体1根据图1、图2和图3具有部分体4、5，所述部分体在本示例中根据相应的附图构造为相应的实心轴元件22。但不言而喻，所述部分体4、5之中的至少一个部分体可以构造为空心轴元件23。这不仅适用于具有纤维增强的材料结构8的预定断裂体1，而且适用于具有金属材料14的预定断裂体1。例如在图4和图5中示出部分体4、5可以构造为相应的空心轴元件23。在一种示例中(参见图4)，两个部分体4、5构造为相应的空心轴元件23。在此尤其是螺旋形或者说螺旋线形地构造的材料凹部15或不同构造的一个多个材料凹部15或多个材料凹部15从外周面12出发完全贯穿相应的空心轴元件23或相应的部分体4、5直至空心轴元件23的无材料的空腔24。相反，当该部分体构造为实心轴元件22时，相应的材料凹部15沿径向方向在相应的部分体4、5的实心材料芯之前终止。此外，相应的材料凹部15可以沿径向方向在空腔24之前终止。

在图4中还示出，预定断裂体1可以具有抗弯的增强元件25，该抗弯的增强元件的外周轮廓26与相应的部分体4、5的空腔24的内周轮廓27相对应并且沿纵向中心轴线7与相应的部分体4、5一起延伸。增强元件25例如可以是基轴，该基轴可以由与相应的部分体4、5相同的材料制成或由与相应的部分体4、5不同的材料制成。例如可以想到，相应的部分体4、5由纤维增强的材料结构8制成，而增强元件25或者说基轴由金属材料制成。同样也可以想到反过来。

在图5中示出预定断裂体1的示意性且沿剖面V-V(参见图2)剖切的视图，其中，预定断裂体1具有护套元件28。护套元件28可以替代或附加于增强元件25设置。因此，如果相应的部分体4、5构造为实心轴元件22，则所述部分体4、5可以具有护套元件28。如果相应的部分体4、5构造为空心轴元件23，则所述部分体4、5可以具有增强元件25和/或护套元件28。尤其是抗弯地构造的护套元件28具有与相应的部分体4、5的外周轮廓30、即外周面12相对应的内周轮廓29。在此，护套元件28沿纵向中心轴线7与相应的部分体4、5一起延伸。

为简单起见，在图5中未绘图地示出预定断裂元件6。但不言而喻，预定断裂体1在任何情况下都具有所述预定断裂元件6或多个这种预定断裂元件6。

在本示例中，在相应的部分体4、5的外周面12或者说外周轮廓30与护套元件28之间设置有连接装置31，借助该连接装置护套元件28的内周轮廓29和相应的部分体4、5的外周轮廓30力锁合、形锁合和/或材料锁合地相互连接。以这种方式有效地防止护套元件28和相应的部分体4、5之间的平移相对运动。在本示例中，在增强元件25的外周轮廓26与相应的部分体4、5的内周轮廓27之间设置有另一连接装置32。由此，增强元件25或基轴和相应的部分体4、5或预定断裂体1力锁合、形锁合和/或材料锁合地相互固定，从而有效地防止增强元件25和相应的部分体4、5之间的平移相对运动。例如增强元件25可以粘接在空腔24中。护套元件28和相应的部分体4、5的外周面12可以借助层压连接、硫化连接和/或以其它方式力锁合、形锁合和/或材料锁合地相互固定。

替代或附加地，增强元件25或基轴和/或护套元件28可以分别具有一个另外的预定断裂元件(未示出)或多个另外的预定断裂元件，所述一个/多个另外的预定断裂元件与上述预定断裂元件6类似地或相同地构造。

在图6中以示意图示出具有根据上述说明构造的预定断裂体1的轴2。轴2具有第一部分轴体和至少一个另外的(第二)部分轴体34。此外，轴2如已经说明的那样具有预定断裂体1，通过该预定断裂体所述部分轴体33、34不可相对转动地相互连接。可以想到，第一部分轴体33和第一部分体4彼此一体地构造。还可以想到，第二部分轴体34和第二部分体5彼此一体地构造。无论如何，第一部分轴体33和第一部分体4力锁合、形锁合和/或材料锁合地相互连接。此外，第二部分轴体34和第二部分体5力锁合、形状锁合和/或材料锁合地相互连接。相应的部分轴体33、34和相应的部分体4、5在此不可相对转动地相互连接。还可以想到，相应的部分轴体33、34由相应的部分体4、5形成或者反过来。换言之，轴2可以在其整个长度上由预定断裂体1形成。根据图6示出，在制造轴2时首先彼此分开地提供部分轴体33、34和预定断裂体1并且之后将其连接或接合成轴2。在此部分轴体33、34和预定断裂体1共有一个共同的纵向中心轴线，例如预定断裂体1的纵向中心轴线7。由此，轴2的纵向中心轴线(未示出)和预定断裂体1的纵向中心轴线7重合，由此轴2的纵向中心轴线由预定断裂体1的纵向中心轴线7形成。部分轴体33、34可以由不同于预定断裂体1的材料制成。轴2的部分轴体33、34可以(共同或彼此不同地)构造为相应的实心轴元件和/或空心轴元件。

在图7中以示意图示出具有轴2的机器3。这意味着，机器3具有轴2。机器3尤其是电机35，该电机例如用作用于至少部分可电驱动或可推进的机动车36的牵引马达。替代或附加地，机动车36是配备有轴2的机器3。相应的机器3、35、36可以具有多个轴2。

在本示例中，电机35的输出轴37由轴2形成。借助输出轴37，电机35或者说牵引马达和机动车36的车轮38必要时通过齿轮传动装置39彼此连接或者说耦联以传递转矩。根据图7，例如当机动车36配备有后置式驱动装置时，电机35可以通过轴2并且通过齿轮传动装置39与机动车36的后轮40耦联以传递转矩。由此不排除电机35替代或附加地与机动车36的前轮41耦联或可耦联以传递转矩。此外可以想到，轴2构造为和用作车轮驱动轴，其中，于是轴2是齿轮传动装置39的输出元件或与齿轮传动装置39的输出元件不可相对转动地连接。例如轴2可以设置在齿轮传动装置39与车轮38之间。无论如何，轴2于是与相应的车轮38不可相对转动地连接，从而车轮38可以经由轴2被驱动。由此，轴2可以为了维护和/或维修目的特别简单地被接近。

在电机35或机动车36的故障情况下，不得超过定义的制动力矩、例如第二转矩M2，该转矩在电机35的回收运行或者说发电机运行中将借助轴2从后轮40传递到电机35。这通过预定断裂体1或通过配备有预定断裂体1的轴2特别有效或简单地实现，其中，然而借助同一轴2可以在电机35的马达运行中将驱动转矩、例如第一转矩M1传递到后轮40上，该转矩的数值大于通过回收运行引起的制动力矩的数值。

总之，本发明示出如何借助预定断裂体1、借助轴2和/或借助机器3将第一旋转方向或者说扭转方向上的转矩传递限制到第一断裂力矩并且将第二旋转方向或者说扭转方向上的转矩传递限制到与第一断裂力矩不同的第二断裂力矩。

附图标记列表

1 预定断裂体

2 轴

3 机器

4 部分体

5 部分体

6 预定断裂元件

7 纵向中心轴线

8 纤维增强的材料结构

9 载体材料基质

10 增强纤维

11 纤维角度

12 外周面

13 断裂面

14 金属材料

15 材料凹部

16 螺纹线

17 区段

18 箭头

19 箭头

20 箭头

21 箭头

22 实心轴元件

23 空心轴元件

24 空腔

25 增强元件

26 外周轮廓

27 内周轮廓

28 护罩元件

29 内周轮廓

30 外周轮廓

31 连接装置

32 连接装置

33 部分轴体

34 部分轴体

35 电机

36 机动车

37 输出轴

38 车轮

39 齿轮传动装置

40 后轮

41 前轮

b 宽度

D1 扭转方向

D2 扭转方向

M1 转矩

M2 转矩

Claims (11)

1.一种用于机器(3、35、36)的轴(2)的预定断裂体(1)，所述预定断裂体(1)具有第一部分体(4)、第二部分体(5)和预定断裂元件(6)，各所述部分体(4、5)借助预定断裂元件(6)沿预定断裂体(1)的纵向中心轴线(7)不可相对转动地相互连接，所述预定断裂元件(6)各向异性地构造，由此，当转矩(M1、M2)在各部分体(4、5)之间传递时，预定断裂元件(6)在第一扭转方向(D1)上在预定的第一扭转断裂力矩下屈服并且在与第一扭转方向(D1)相反的第二扭转方向(D2)上在预定的第二扭转断裂力矩下屈服，并且各所述预定扭转断裂力矩是不同大小的。

2.根据权利要求1所述的预定断裂体(1)，其特征在于，所述预定断裂体(1)具有纤维增强的材料结构(8)，增强纤维(10)嵌入所述材料结构的载体材料基质(9)中，所述增强纤维相对于预定断裂体(1)的纵向中心轴线(7)以不同于0°且不同于90°的纤维角度(11)设置，所述增强纤维(10)之中的至少一个增强纤维用作预定断裂元件(6)。

3.根据权利要求1所述的预定断裂体(1)，其特征在于，所述预定断裂体(1)由金属材料(14)制成，所述预定断裂体(1)在各所述部分体(4、5)之间具有材料凹部(15)，所述材料凹部从预定断裂体(1)的外周面(12)径向地朝向预定断裂体(1)的纵向中心轴线(7)方向延伸，由此预定断裂元件(6)由所述材料凹部(15)形成。

4.根据权利要求3所述的预定断裂元件(1)，其特征在于，所述材料凹部(15)螺旋形地构造，并且预定断裂体(1)在各部分体(4、5)之间具有螺旋形的所述材料凹部(15)的完整的螺纹线(16)，预定断裂元件(6)由螺旋形的所述材料凹部(15)的该螺纹线(16)形成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的预定断裂体(1)，其特征在于，各所述部分体(4、5)之一构造为实心轴元件(22)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的预定断裂体(1)，其特征在于，各所述部分体(4、5)之一构造为空心轴元件(23)。

7.根据权利要求6所述的预定断裂体(1)，其特征在于，设有抗弯的增强元件(25)，所述抗弯的增强元件的外周轮廓(26)与相应的部分体(4、5)的空腔(24)的内周轮廓(27)相对应并且沿纵向中心轴线(7)与相应的部分体(4、5)一起延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的预定断裂体(1)，其特征在于，设有抗弯的护套元件(28)，所述护套元件的内周轮廓(29)与相应的部分体(4、5)的外周轮廓(12、30)相对应并且沿纵向中心轴线(7)与相应的部分体(4、5)一起延伸。

9.一种用于机器(3、35、36)的轴(2)，所述轴具有第一部分轴体(33)和第二部分轴体(34)并且具有根据前述权利要求中任一项构造的预定断裂体(1)，其中，各所述部分轴体(33、34)借助预定断裂体(1)不可相对转动地相互连接。

10.根据权利要求9所述的轴(2)，其特征在于，所述轴(2)和所述预定断裂体(1)彼此一体地构造。

11.一种机器(3、35、36)，其具有根据权利要求9或10构造的轴(2)。