CN211474869U - 转子轴密封件和轴承润滑系统、转子轴轴承和电动机 - Google Patents

转子轴密封件和轴承润滑系统、转子轴轴承和电动机 Download PDF

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Abstract

一种具体地用于电动机的转子轴密封件和轴承润滑系统包括转子轴轴承以及转子轴密封件，转子轴轴承包括布置成固定地安装至转子轴的内环以及布置成固定地安装至马达壳体的外环；转子轴密封件与所述轴承间隔开，从而在所述轴承与所述密封件之间形成油腔室。

Description

转子轴密封件和轴承润滑系统、转子轴轴承和电动机
技术领域
本实用新型涉及一种具体地用于电动机的转子轴密封件和轴承润滑系统。
背景技术
这样的系统是已知的，并且通常包括开口轴承，该开口轴承的内环固定地安装至转子轴，外环固定地安装至壳体。转子轴通常定位在基本水平的位置。密封件、例如径向密封件密封地附连于壳体并与轴承间隔开，使得在该轴承与密封件之间形成腔室，该腔室进一步由转子轴和壳体界定。该系统还包括供给到腔室中的供油部，使得腔室一侧的密封件和腔室相对侧的轴承可同时被润滑。
然而，在腔室中用于润滑轴承或密封件的所期望的油位的要求是不同的，甚至是相矛盾的。当油位高到足以润滑密封件时，该油位对于轴承来说太高。结果，更多的油可能与轴承保持架和轴承的滚动元件直接接触，导致过大的阻力矩以及油和轴承的加热，从而可能导致对油和轴承的破坏。反之亦然，当油位低到足以使轴承正常润滑时，该油位对于密封件的润滑来说太低，从而导致密封件磨损更高，密封件和油的温度更高，这可能导致失去密封功能。此外，油与旋转部件、尤其是轴承的旋转部件之间的大的接触表面可能导致腔室内的油旋转，从而导致从腔室排出油并导致油位不受控制、油交换不良、高温和高阻力损失的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决或减轻上述问题中的一个或多个。具体地，本实用新型旨在提供一种改进的润滑系统，该润滑系统能够有效地润滑转子轴密封件以及转子轴轴承，同时避免高阻力损失。
为此目的，根据本实用新型的第一方面，提供一种转子轴密封件和轴承润滑系统。具体地，转子轴密封件和轴承润滑系统包括转子轴轴承以及转子轴密封件，转子轴轴承包括布置成固定地安装至转子轴的内环以及布置成固定地安装至壳体的外环，转子轴密封件与所述轴承间隔开，从而在所述轴承与所述密封件之间形成油腔室。润滑系统还包括穿孔分隔元件，该分隔元件布置成将油腔室分成密封件润滑腔室部分和轴承润滑腔室部分。由于分隔元件，油腔室基本上分成了密封件润滑腔室部分和轴承润滑腔室部分。分隔元件的穿孔可以确保相对少量的油能够通过至少一个穿孔滴入轴承润滑腔室部分中，使得轴承润滑腔室部分中的油位可以如润滑轴承所需的那样保持相对较低，而密封件润滑腔室部分中的油位可以保持足够高，以润滑密封件。同时，密封件润滑腔室部分中的油仅具有与旋转部件的最小接触表面，因此可以更好地控制油位以及油交换。
润滑系统优选地还可以包括单个供油部，该供油部布置成将油供给到密封件润滑腔室部分中。由于分隔元件是穿孔的，因此油可以滴入轴承润滑腔室部分中，而不需要布置成将油直接喷射到轴承中的另外的油泵或油喷嘴，这可以提供系统的有利简化。
进一步优选地，穿孔分隔元件包括多个穿孔。即使在良好选择的位置处、比如沿垂直方向朝向分隔元件的下端的单个穿孔就可以让油从密封件润滑腔室部分通过到达轴承润滑腔室部分的通道，但多个穿孔可以有助于所述油通过。这些穿孔可以是例如孔或钻孔或狭缝或任何其它合适的穿孔。可以根据从密封件润滑腔室部分到轴承润滑腔室部分的所期望的油流速度来选择穿孔的形状、尺寸和数量。优选地，多个穿孔在分隔元件上的分布被选择为，使得在所有驱动条件下，至少一个穿孔总是可以保持在密封件润滑腔室部分中的期望油位下，因为例如在山坡上行驶、或在弯道上行驶时、或由于加速力，油位的定向可能略微偏离基本上水平的方向。
多个穿孔可有利地围绕转子轴沿着基本上圆形的路径间隔开。以这种方式，一个或多个穿孔也将位于轴承润滑腔室部分中的油位上方。在分隔元件与轴承的滚动元件之间例如由于高转子轴速度下的离心力而积聚过量油的情况下，这些穿孔可以确保油能够从轴承润滑腔室部分返回至密封件润滑腔室部分。此外，多个基本上同心的路径或其它不同的穿孔分布也是可能的。
优选地，多个穿孔设置在穿孔分隔元件的外边缘附近，该分隔元件的外边缘是在轴承外环附近的边缘。以这种方式，根据轴承外环的内径和轴承的旋转元件的轨道直径，油能够以相对接近例如轴承球部的旋转部件与例如轴承外环的非旋转部件之间的最低接触点的水平滴入轴承润滑腔室部分中，从而改善润滑。同时，穿孔可以使轴承润滑腔室部分中过多的油朝向密封件润滑腔室部分逸出，因为在转子轴的高转速下，油将由于离心力而可能被压出这些穿孔。
有利地，穿孔分隔元件可固定地附连于轴承外环的面向油腔室的一侧。或者，穿孔分隔元件也可附连于壳体。由于外环可以是轴承的非旋转部分，因此也可以防止附连于轴承的分隔元件旋转。分隔元件可以实施为具有至少一个、优选地多个穿孔的金属环，该金属环可以固定地安装至壳体或转子轴轴承的外环，或者任何其它优选地非旋转的部分。
更有利地，分隔元件可以是诸如Z型密封件或RS型密封件之类的轴承密封件、或任何其它已知类型的轴承密封件，其设有至少一个穿孔、优选地多个穿孔。在本文中，如本领域技术人员所知的，Z型密封件被理解为不接触内环的轴承密封件，而RS型密封件是其唇缘与轴承的内环(摩擦)接触的轴承密封件。通过这种方式，可以相对容易地提供合适的分隔元件，从而保持相对较低的制造成本，因为用于转子轴轴承的诸如Z型密封件或RS型密封件之类的现有轴承密封件仅需要通过使轴承密封件设有至少一个穿孔、并且优选地设有多个穿孔来适配。同时，此类Z型密封件或RS型密封件可以容易地夹持在轴承的外环上，并且可以朝向内环提供任何所需的密封机构。与本实用新型的用途相反，已知的Z型密封件通常与油脂结合来用于轴承润滑，而不是与油结合，因为油可以通过密封件与轴承内环之间的气隙滴落。然而，在本实用新型中，穿孔的Z型密封件可用作油腔室分隔元件，其中不需要完美的密封。
轴承的背离油腔室的一侧优选地可以是敞开的，这与通常已知的在两侧都是敞开或封闭的轴承相反。轴承的敞开侧可以允许油通过轴承流入例如可以基本上位于电动机下方的变速器、具体地是变速器油底壳。
轴承可以例如是滚子轴承或滚珠轴承中的一种。这些轴承、具体地是滚子轴承可以应对相对高的载荷，并且具体地是滚珠轴承可以应对相对高的转速。滚珠轴承具有附加的优点，即预张紧的波形弹簧可以改进该轴承的运行性能。
转子轴密封件可优选地布置成密封地附连于马达壳体。由于马达壳体可以是马达的非旋转部分，因此转子轴密封件也不会旋转。该密封件可以有利地保护马达的其余部分、具体地是电动机的其余部分以防止油从油腔室泄漏到密封件另一侧的马达中。
根据本实用新型的另一方面，提供一种转子轴轴承。该轴承包括内环和外环，其中内环布置成固定地安装至转子轴，所述外环布置成固定地安装至壳体，其中，仅所述轴承的第一侧设有轴承密封件，轴承密封件固定地附连于所述轴承的所述外环上，所述轴承密封件设有至少一个穿孔。该轴承可以提供一个或多个上述优点。
根据本实用新型的又一方面，提供一种诸如Z型密封件或RS型密封件之类的轴承密封件或任何其它类型的已知轴承密封件的用途，该轴承密封件设有多个穿孔作为油腔室分隔元件。该用途可以提供一个或多个上述优点。
根据本实用新型的又一方面，提供一种电动机,该电动机设有上述密封件和转子轴轴承润滑系统。润滑系统可包括单个供油部，供油部布置成将油供给到密封件润滑腔室部分中，其中，供油部延伸穿过壳体。此外，润滑系统还包括排油部，排油部布置成将多余的油排出密封件润滑腔室部分，其中，排油部延伸穿过壳体或穿过转子轴轴承的外环。供油部如沿转子轴的纵向方向看到的定位在转子轴的第一侧，排油部如沿转子轴的纵向方向看到的定位在转子轴的与第一侧相对的第二侧。该电动机可以提供一个或多个上述优点。
附图说明
将参照示例性实施例的附图进一步阐明本实用新型。相应的元件用相应的附图标记标示。
图1示出了电动机的沿着穿过纵向轴线的垂直平面剖取的剖视立体图，该电动机包括根据本实用新型的转子轴密封件和轴承润滑系统的第一实施例；
图2示出了图1的转子轴密封件和轴承润滑系统的实施例的示意性剖视图；
图3示出了轴承的一实施例的剖视立体图，该轴承设有图1和2的系统的穿孔分隔元件；
图4示出了图3的轴承的正视图；
图5a和5b示出了图3的轴承的示意性剖视图；
图6示出了根据本实用新型的转子轴密封件和轴承润滑系统的第二实施例的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出了电动机的沿着穿过纵向轴线的垂直平面剖取的剖视立体图，该电动机包括根据本实用新型的转子轴密封件和转子轴轴承润滑系统的实施例。转子轴3可例如是电动机的转子轴。转子轴3优选地沿基本水平的方向延伸，并且变速器(未示出)可以例如但不是必须设置在所述电动机下方或任何其它合适的位置。在该实施例中，转子轴布置成在使用中旋转，而壳体4布置成连接于固定体，例如连接于车辆底盘。或者，电机能够布置成具有连接于固定体的中心轴和布置成绕轴旋转的壳体。在以下附图中更详细地解释了转子轴密封件和轴承润滑系统。
图2示出了根据本实用新型的、并且也包括在图1中的转子轴密封件和轴承润滑系统1的第一实施例的示意性剖视图。系统1包括轴承2，该轴承2包括内环2a和外环2b，在该实施例中，内环2a固定地安装至转子轴3，外环2b 至少径向固定地安装至壳体4。轴承2例如可以是滚子轴承或滚珠轴承中的一种，或任何其它合适类型的轴承。轴承2例如可以是浮动轴承，其可以通过诸如弹簧、例如波形弹簧之类的预张紧元件13轴向预张紧，该预张紧元件13可包括在系统中。系统1还包括转子轴密封件5，该转子轴密封件5密封地附连于所述壳体4并且与所述轴承2间隔开。因此，转子轴密封件优选地附连于马达或电机的非旋转部件，并且与旋转部件的密封优选地由油或任何其它合适的润滑流体制成。转子轴密封件5优选地是径向密封件，但也可以是另一种合适类型的密封件。在所述轴承2与所述密封件5之间，系统1包括油腔室6，该油腔室6进一步由转子轴3和壳体4界定。供油部7可以优选地通过所述壳体延伸到所述油腔室中。或者，供油部也可以延伸通过转子轴。油可以通过重力、或通过油泵、或通过两者的组合来进行供给。在一种创新的方式中，润滑系统 1还包括穿孔分隔元件8，该穿孔分隔元件8在该实施例中固定地附连于轴承2 的外环2b，穿孔分隔元件8设有至少一个穿孔，并且优选地具有多个穿孔9，这些穿孔围绕转子轴3沿着基本上圆形的路径间隔开。穿孔分隔元件8可替代地附连于壳体4。穿孔分隔元件8优选地实施为轴承密封件或穿孔壁元件，轴承密封件比如是Z型密封件，但也可以例如是RS型密封件或任何其它已知类型的轴承密封件。穿孔分隔元件8在轴承的面向油腔室6的一侧附连于轴承2 的外环2b。轴承2的另一侧、即背离油腔室6的一侧优选地是轴承2的敞开侧。穿孔分隔元件8基本上将油腔室分成了密封件润滑腔室部分6a和轴承润滑腔室部分6b。当转子轴3处于基本水平的位置时，密封件润滑腔室部分6a中的油位10优选地使得转子轴3的下部3a即使在特定的驱动条件下也能保持在油位之下，例如当上坡行驶时，或当加速力导致油位偏离基本水平位时。如沿竖直方向所看到的，油位10例如可以保持在密封件5与转子轴3的下部3a之间的最低接触点11上方约10毫米处，或者在任何其它所需水平位处。如沿竖直方向所看到的，在油位10的上方设有供油部，该供油部例如通过转子轴3的位于油位10上方的上部附近的壳体4供给到油腔室6中、具体地供给到密封件润滑腔室部分6a中。油位10可以通过排油部(未示出)维持，该排油部可以优选地位于比沿垂直方向所看到的供油部更低的水平位，并且刚好在所期望的油位10之上。沿转子轴3的纵向方向看，供油部7可以位于转子轴3的一侧，而排油部可以位于转子轴3的相对侧。以这种方式，可以更好地控制密封件润滑腔室部分6a中的油位以及与轴承润滑腔室部分6b的油交换。或者，供油部和排油部两者也可以位于转子轴3的同一侧。
图3示出了轴承的一实施例的剖视立体图，该轴承设有图1和2的系统的穿孔分隔元件8。该穿孔分隔元件8在此实施为Z型密封件并且固定地附连于、例如夹持在轴承2的外环2b上。在密封件8与轴承2的内环2a之间可以存在小的气隙12。轴承2的仅一侧设有穿孔分隔元件8，而轴承的相对侧保持敞开。多个穿孔9设置在穿孔分隔元件8或Z型密封件的外边缘附近，具体地是在穿孔分隔元件8与轴承2的外环2b的附连部分附近。穿孔9优选地定位成使得至少一个、优选地期望数量的穿孔可以在密封件润滑腔室部分6a的油位10下方。
图4示出了图3的轴承的正视图。当安装在转子轴上时，穿孔9围绕转子轴沿着基本上圆形的路径间隔开。穿孔9的数量可以变化，例如从至少一个穿孔、但优选从至少两个或三个或四个穿孔，到例如八个或九个、或甚至多于十个穿孔，只要在所有驱动条件下至少一个穿孔可以保持在密封件润滑腔室部分 6a中的油位10下。即使当转子轴3基本上水平安装时，转子轴的方向和/或油位也可能略微偏离基本水平的方向，例如在山坡上行驶时、或在弯道上、或由于加速力。同时，穿孔9的数量优选地允许多个穿孔9中的至少一个可以保持在密封件润滑腔室部分6a中的油位10上方。
图5a和5b示出了图3的轴承的示意性剖视图。在图5a中，示出了转子轴以低速、例如以低于大约每分钟3000转的速度旋转的情况。由于穿孔分隔元件8中的多个穿孔9的缘故，油可以从具有相对高油位的密封件润滑腔室部分6a通过所述穿孔9、具体地是通过油位下的穿孔滴入轴承润滑腔室部分6b 中。穿孔的尺寸以及穿孔的数量可以根据需要达到的、朝向轴承润滑腔室部分 6b的油流而变化。油可以流过轴承2，具体地是沿轴承的滚动元件14流动，并在轴承的敞开侧处离开轴承2，从而例如流入变速器(未示出)。在图5b 中，示出了转子轴以高速、例如以大约每分钟20000转的速度旋转的情况，该速度可以在电动机中达到。对于径向密封件，这种速度相对较高，因此需要良好的润滑。由于穿孔分隔元件8将油腔室6分开，因此就像在低速情况下那样，密封件润滑腔室部分6a中的油位可以保持在相对高的水平，同时油可以滴入轴承润滑腔室部分6b。然而，与低速情况相反，随着转子轴转速的增加，油通过轴承朝向轴承的敞开侧流动可能变得越来越困难，并且并非所有的油都能通过轴承2到达轴承的敞开侧以离开轴承。结果，轴承润滑腔室部分6b内的油位会升高。穿孔分隔元件8与轴承2的滚动元件14之间的油可以与轴承的滚动元件14一起开始旋转，从而在轴承润滑腔室部分6b中形成旋转油环，该旋转油环抵靠轴承的外环2b。由于向心力在该旋转油环内产生压力，因此一部分油可以沿着滚动元件14流入轴承2，而另一部分油可以通过穿孔分隔元件8 的沿垂直方向看到的、因此在密封件润滑腔室部分6a中的油位之上的上端处的穿孔离开轴承润滑腔室部分6b，并且流回到密封件润滑腔室部分6a中。以这种方式，可以避免油的加热，因为密封件润滑腔室部分6a与轴承润滑腔室部分6b之间的油持续地交换。油也可以持续地更新，油位对于密封件以及轴承的润滑可以接近最佳，而不需要附加的油泵或喷嘴直接在轴承的旋转元件上喷射油。由于用于密封件的油位过低，因此可以避免轴承的满溢以及密封件的磨损。改变穿孔分隔元件8中的穿孔的径向距离可以允许沿着轴承的滚动元件流动的油量与流回密封件润滑腔室部分6a的油量之比的变化。
图6示出了根据本实用新型的转子轴密封件和轴承润滑系统1’的第二实施例的示意性剖视图。该实施例与第一实施例的不同之处在于，多孔分隔元件 8’不是实施为Z型密封件，而是实施为壁元件，该壁元件布置成固定地附连于马达的壳体或转子轴中的一个上。优选地，穿孔分隔元件8’附连于马达的非旋转部分，该非旋转部分通常是壳体。随着油腔室围绕转子轴定位，分隔元件也将具有环形形状并且可以与转子轴密封件基本平行地安装。分隔元件可以例如安装成使得轴承润滑腔室部分小于密封件润滑腔室部分。可以与第一实施例中相同的方式选择穿孔的数量、形状和尺寸。同样在该实施例中，穿孔分隔元件 8’将油腔室6分成密封件润滑腔室部分6a和轴承润滑腔室部分6b，在每个部分中油位可以适应特定需要、即密封件润滑腔室部分6a中的油位相对较高且轴承润滑腔室部分6b中的油位15相对较低。油位15可由壳体4的在轴承的敞开端上的壁16的高度限定。仅需要具体地供给到密封件润滑腔室部分6a的一个供油部7。
出于清楚和简明描述的目的，在此将特征描述为相同或单独实施例的一部分，然而，应当理解，本实用新型的范围可以包括具有所描述的全部或一些特征的组合的实施例。可以理解的是，除了其被描述为不同之处以外，所示实施例具有相同或相似的部件。
在权利要求中，括号内的任何参考符号不应解释为限制权利要求。“包括”一词不排除除了权利要求中所列出的之外的其它特征或步骤的存在。此外，词语“一”和“一个”不应被解释为限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。在相互不同的权利要求中陈述某些手段的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些手段的组合。许多变型对于本领域技术人员而言是显而易见的。所有变型应当理解为包含在以下权利要求所限定的本实用新型的范围内。

Claims (18)

1.一种转子轴密封件和轴承润滑系统，所述转子轴密封件和轴承润滑系统用于电动机并且包括
-转子轴轴承，所述转子轴轴承包括布置成固定地安装至转子轴的内环以及布置成固定地安装至马达壳体的外环；
转子轴密封件，所述转子轴密封件与所述轴承间隔开，从而在所述轴承与所述密封件之间形成油腔室；
其中，所述润滑系统还包括穿孔分隔元件，所述穿孔分隔元件布置成将所述油腔室分成密封件润滑腔室部分和轴承润滑腔室部分。
2.如权利要求1所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，还包括单个供油部，其中，所述供油部布置成将油供给到所述密封件润滑腔室部分中。
3.如权利要求1或2所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述穿孔分隔元件包括多个穿孔。
4.如权利要求3所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述多个穿孔围绕所述转子轴沿着基本上圆形的路径间隔开。
5.如权利要求3所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述多个穿孔设置在所述穿孔分隔元件的外边缘附近。
6.如权利要求1所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述穿孔分隔元件固定地附连于所述轴承的所述外环的面向所述油腔室的一侧。
7.如权利要求6所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述分隔元件是轴承密封件所述轴承密封件设有多个穿孔。
8.如权利要求7所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述轴承密封件为Z型密封件或RS型密封件。
9.如权利要求1所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述轴承的背离所述油腔室的一侧是敞开的。
10.如权利要求1所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述轴承是滚子轴承或滚珠轴承中的一种。
11.如权利要求1所述的转子轴密封件和轴承润滑系统，其特征在于，所述转子轴密封件布置成密封地附连于所述马达壳体。
12.用于如权利要求1所述的转子轴密封件和轴承润滑系统的转子轴轴承，其特征在于，包括内环和外环，所述内环布置成固定地安装至转子轴，所述外环布置成固定地安装至壳体，其中，仅所述轴承的第一侧设有轴承密封件，所述轴承密封件固定地附连于所述轴承的所述外环上，所述轴承密封件设有至少一个穿孔。
13.如权利要求12所述的转子轴轴承，其特征在于，所述轴承密封件为Z型密封件。
14.如权利要求12所述的转子轴轴承，其特征在于，所述轴承密封件具有多个穿孔。
15.一种电动机，所述电动机包括布置成旋转的转子轴以及布置成固定的壳体，其中，所述电动机设有根据前述权利要求1-11中任一项所述的密封件和转子轴轴承润滑系统。
16.如权利要求15所述的电动机，其特征在于，所述润滑系统还包括单个供油部，所述供油部布置成将油供给到所述密封件润滑腔室部分中，其中，所述供油部延伸穿过所述壳体。
17.如权利要求15或16所述的电动机，其特征在于，所述润滑系统还包括排油部，所述排油部布置成将多余的油排出所述密封件润滑腔室部分，其中，所述排油部延伸穿过所述壳体或穿过所述转子轴轴承的所述外环。
18.如权利要求16所述的电动机，其特征在于，所述润滑系统还包括排油部，所述排油部布置成将多余的油排出所述密封件润滑腔室部分，其中，所述排油部延伸穿过所述壳体或穿过所述转子轴轴承的所述外环，所述供油部如沿所述转子轴的纵向方向看到的定位在所述转子轴的第一侧，所述排油部如沿所述转子轴的纵向方向看到的定位在所述转子轴的与所述第一侧相对的第二侧。
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