轴支承部位和轴支承装置的制作方法

本发明涉及一种根据第一权利要求的前序部分所述的具有密封装置的轴支承部位和一种具有这样的轴支承部位的轴支承装置。

背景技术：

1、下面借助于在机动车中的电驱动装置来解释本发明，这不应理解为本发明局限于这种应用。对于机动车的电驱动装置、即特别是电动机/发电机，通常使用铝合金作为壳体材料，并且对于一个轴或多个轴使用钢材料，相同情况也适用于传动机构和其它驱动部件。由于温度变化——如这在按计划的运行中是不可避免的——并且由于不同的热膨胀系数，导致各构件的不同的长度变化，这通过相应的支承方案来承担。此外，在机动车中的驱动部件定期被油润滑，从而轴支承部位要以密封环密封。所述温度变化和温度差可能影响密封环的密封作用。此外，在密封环中的预紧力增大使得密封环的密封作用改善并且使得与压力情况的相关性减小，但密封环相对于利用该密封环密封的轴的增大的预紧力使得在密封部位处的摩擦功率增大。

2、de19841099c1提出一种径向轴密封件，在此为了提供一种能够实现在壳体内部空间与壳体外部空间之间的压力平衡的径向轴密封环，而壳体内部的流体、例如油不能从壳体内部空间流出，提出在朝向壳体内部空间的一侧上的防溅保护装置。

技术实现思路

1、本发明的任务是，给出一种具有改善的效率的具有密封装置的轴支承部位。所述任务通过一种根据第一权利要求的装置以及通过一种具有这样的装置的轴支承装置来解决。本发明的优选的进一步改进方案是从属权利要求的技术方案。

2、在本发明的意义中，轴支承部位可以理解成用于将驱动轴相对于壳体构件可旋转地支承的支承部位。所述轴支承部位具有径向轴承，驱动轴相对于机器壳体可旋转地支承在所述径向轴承中。优选地，所述机器壳体构造为电动机壳体/发电机壳体，并且进一步优选地，电动机或者说电动机/发电机容纳到所述机器壳体中。所述径向轴承特别是构造为滚动轴承，并且所述径向轴承优选构造为滚子轴承或优选构造为球轴承并且特别优选构造为凹槽球轴承。径向轴承间接地或直接地容纳在机器壳体壁中、即容纳在所述机器壳体的壳体区段中。在此，机器壳体壁可以与机器壳体一件式地构造，或者机器壳体壁可以优选构造为单独的轴承罩。

3、机器壳体壁将湿空间(所述湿空间可以理解为润滑剂空间)与无润滑剂的空间(所谓的干空间)分开，换句话说，驱动轴穿过机器壳体壁从润滑剂空间进入到无润滑剂的空间中。在本发明的意义中，润滑剂空间或湿空间可以理解为机器壳体的如下区域，在所述区域中布置有至少一个——至少暂时地——待供应流体、优选液态润滑剂的构件，其中，这样的构件特别是可理解为滚动轴承或齿轮或类似物。优选地，容纳在湿空间中的流体是润滑油、优选传动装置油。进一步优选地，在最一般的情况下，干空间也可以理解为包围机器壳体的环境，优选地，这种无润滑剂的空间要理解为机器壳体的如下区段，在所述区段中容纳有机电式能量转换器、优选电动机/发电机的引导电压的部分。特别是，要保护干空间(无润滑剂的空间)以防止流体、特别是液态润滑剂从湿空间(润滑剂空间)进入到干空间中，因为在那里可能出现污染或功能干扰。

4、此外，为了防止流体从润滑剂空间中溢出到无润滑剂的空间中，设置有具有至少一个径向轴密封环的径向轴密封件。所述径向轴承这样插入到机器壳体壁中，使得所述径向轴承关于轴向方向、即容纳在该径向轴承中的驱动轴的旋转轴线的方向具有朝向润滑剂空间的一侧(即所谓的润滑剂侧)和背离润滑剂空间的一侧，特别是，径向轴承的所述背离润滑剂空间的一侧朝向无润滑剂的空间并且可理解为径向轴承的所谓的密封侧。

5、所设置的径向轴密封件与径向轴承的密封侧在轴向上间隔开距离地布置，使得在轴向方向上在密封侧与径向轴密封环之间产生润滑剂腔室。此外提出，在润滑剂腔室中布置有腔室分隔壁，所述腔室分隔壁将润滑剂腔室至少局部地划分成两个子腔室。

6、这些由润滑剂腔室通过腔室分隔壁形成的子腔室中的一个子腔室可以理解为所谓的支承腔室，因为其布置在径向轴承的密封侧与腔室分隔壁之间。这两个由润滑剂腔室通过腔室分隔壁形成的腔室中的第二腔室可以理解为密封腔室，因为其布置在腔室分隔壁与径向轴密封件、特别是径向轴密封环之间。

7、然而，这两个由润滑剂腔室借助腔室分隔壁形成的子腔室(支承腔室、密封腔室)不是密封地彼此分隔开，而是更确切地说，这两个子腔室借助分隔壁节流部流体引导地连接。因此，本发明特别是提出，在支承腔室中出现的压力、特别是由于径向轴承的泵送作用引起的压力不是如在没有腔室分隔壁的情况下那样非间接地并且直接地作用到密封腔室上，而是通过分隔壁节流部实现在支承腔室与密封腔室之间的压力平衡。

8、所述分隔壁节流部(其特别是由腔室分隔壁和驱动轴构成)为了在支承腔室与密封腔室之间进行流体引导地连接而具有环形间隙，所述环形间隙在腔室分隔壁与驱动轴之间形成。此外，所述环形间隙构造成，使得所述环形间隙在径向方向上、即垂直于驱动轴的旋转轴线具有能被流体穿流的高度，所述高度大于0.1mm并且小于3mm。

9、研究表明，特别是利用这种分隔壁节流部一方面能够实现足够量的润滑剂能够从支承腔室到达径向轴密封件，以便在驱动轴的运行中润滑在径向轴密封件、特别是径向轴密封环之间的接触，并且另一方面，分隔壁节流部使得在径向轴密封件上的压力波动减弱，从而防止朝无润滑剂的空间的方向的不密封性。

10、由现有技术已知，在径向轴密封环上出现不密封性时，要使用具有较高预紧力的径向轴密封环，使得径向轴密封环到待密封的轴上的法向力增加。增加的法向力除了改善密封作用之外还导致更高的损耗(摩擦功率)。与之相对地，与具有较高预紧力但没有分隔壁节流部的径向轴密封环相比，所提出的解决方案能够实现：通过减小作用到径向轴密封件上的压力影响，在径向轴密封环的预紧力保持不变的情况下在不同的运行状态下获得相同的密封作用。

11、在本发明的一种优选的实施方式中，所述径向轴承间接地容纳在机器壳体壁中，因为径向轴承容纳在支承罐形件中，所述支承罐形件径向地——至少大部分地或优选完全地——包围径向轴承。优选地，机器壳体和进一步优选地机器壳体壁也具有铝合金作为组成部分或者由这样的合金构成。进一步优选地，支承罐形件具有钢材料作为组成部分或者由钢材料构成。特别是在径向轴承构造为所谓的浮动轴承并且以其支承外环相对于支承座可移动地容纳在该支承座中的应用中，由钢材料构成的支承罐形件具有比铝合金更高的耐磨强度。在此，借助支承罐形件能够实现，支承罐形件静态地容纳在机器壳体壁中(钢/铝材料对)并且此外径向轴承的可运动的支承外环容纳在支承罐形件中(钢/钢材料对)，从而在耐磨强度更高的材料对之间发生特别是在轴向方向上的相对运动。进一步优选地，腔室分隔壁与支承罐形件一件式地构造。特别是，腔室分隔壁形成用于接纳在轴向方向上的力的凸肩，特别是只要在支承外环上的径向轴承利用弹簧支承装置被加载轴向力。

12、在本发明的一种优选的实施方式中，所述腔室分隔壁具有与驱动轴在径向上相对的节流隔板，形象地说，腔室分隔壁在径向方向上、即垂直于驱动轴的旋转轴线这样靠近驱动轴，使得在腔室分隔壁与驱动轴之间构成节流部。因此，腔室分隔壁或者说腔室分隔壁的朝向驱动轴的端部可以理解为节流隔板。此外，所述节流部具有至少基本上环形间隙状的横截面。此外，腔室分隔壁在与驱动轴直接相对的区域中(腔室分隔壁的该区域在本发明的范畴内称为节流隔板)具有大于0.25mm且小于5mm的轴向的纵向延伸尺寸。特别是，小的纵向延伸尺寸在驱动轴旋转时引起在腔室分隔壁与驱动轴之间的小的液体摩擦，并且节流隔板的大的长度引起节流效果的提高。

13、研究已表明，在这种范围内的纵向延伸尺寸一方面与供使用的结构空间兼容并且另一方面相对于支承腔室引起密封腔室中的压力脉动减小。

14、在本发明的一种优选的实施方式中，在轴向方向上在径向轴承的密封侧、优选在径向轴承的支承外环与腔室分隔壁之间布置有弹簧支承装置。此外，所述弹簧支承装置构造成，使得以所述弹簧支承装置能在轴向方向上将支承预紧力施加到径向轴承的外部支承环上。特别是通过径向轴承上的优选“小的”预紧力能积极地影响径向轴承的承载能力。进一步优选地，尽管存在所述弹簧支承装置，径向轴承仍能在轴向方向上相对于机器壳体壁移动、至少在确定的区域中移动、特别是移动直至弹簧支承装置被完全压在一起(成块，aufblock)。因此，所述径向轴承能至少暂时地相对于壳体壁在轴向方向上移动。只要径向轴承容纳在支承罐形件中并且因此不是直接地而是间接地容纳在机器壳体壁中，则径向轴承也相对于固定在机器壳体壁中的支承罐形件是可移动的。

15、在本发明的一种优选的实施方式中，所述驱动轴为了容纳径向轴承而具有驱动轴支承直径，驱动轴的所述直径或驱动轴的所述区域也可以理解为所谓的支承座。此外，驱动轴与腔室分隔壁相对地具有所谓的驱动轴节流直径，其中，所述驱动轴节流直径也可以理解为具有在轴向方向上(驱动轴的旋转轴线的方向)可变的外直径的直径走向、即区域。优选地，该驱动轴节流直径与节流隔板一起形成用于分隔壁节流部的环形间隙。驱动轴节流直径或者说驱动轴的在之前阐述为驱动轴节流直径的范围内的外直径优选小于驱动轴支承直径。特别是，本发明的这样的设计方案引起很有效的节流作用，从而减小在密封腔室中的压力脉动。

16、在本发明的一种优选的实施方式中，所述节流隔板具有节流隔板内直径，驱动轴特别是同心地引导穿过所述节流隔板内直径，从而在节流隔板与驱动轴之间产生用于分隔壁节流部的环形间隙。此外，节流隔板内直径参考驱动轴支承直径这样从如下直径范围选择，使得对于节流隔板内直径而言，所述节流隔板内直径比驱动轴支承直径小最多1mm并且比驱动轴支承直径大最多1mm。因此换句话说，对于节流隔板内直径而言，所述节流隔板内直径选自对于驱动轴支承直径而言+/-1mm的范围。研究表明，通过大致对应于驱动轴支承直径(驱动轴支承直径+/-1mm)的节流隔板内直径可以实现在润滑剂腔室的区域中特别节省空间的结构。

17、在本发明的另一种实施方式中，提出一种驱动轴的支承装置、所谓的轴支承装置，其中，驱动轴支承在至少两个在轴向方向上彼此间隔开距离的部位处，并且其中，这些径向支承部位中的至少一个径向支承部位构造为根据本发明的之前阐述的实施方式之一的轴支承部位。

18、在轴支承装置的一种优选的实施方式中，所述径向支承部位中的一个径向支承部位构造为所谓的固定支承部位。在本发明的意义中，固定支承部位特别是可理解成，所述固定支承部位除了驱动轴在该位置处的可旋转的支承之外在轴向方向上固定驱动轴。特别是通过这种轴向固定，驱动轴在轴向方向上固定在所述固定支承部位上，并且此外，轴支承装置的第二径向支承部位因此实施为根据本发明的之前阐述的实施方式之一的轴支承部位。这种支承布置结构经常也称为所谓的固定-浮动支承装置，其中，在当前情况下，浮动支承侧可以借助弹簧支承装置在轴向方向上预紧。

19、此外提出，固定支承部位在轴向方向上布置在径向轴承的润滑剂空间侧的一侧上并且与该润滑剂空间侧在轴向上间隔开距离。这样的布置结构使得，在驱动轴相对于机器壳体热膨胀时，分隔壁节流部的节流作用改变，特别是在驱动轴节流直径在轴向方向上改变时，即，在所述驱动轴节流直径从最大直径、特别是驱动轴支承直径出发向最小直径、特别是驱动轴密封直径(径向轴密封件接触驱动轴)减小时，其中，在轴向方向上从径向轴承朝向径向轴密封环减小。特别是，这样的构型方案使得在“高运行温度”下形成“小的”环状间隙，因为驱动轴在这种状态下具有最大的纵向伸长尺寸。在这种状态下，节流隔板内直径与“大的”驱动轴节流直径相对。如果运行温度降低，则驱动轴的纵向伸长尺寸也减小，并且在这样的情况下，与在之前阐述的较高的运行温度的情况相比，节流隔板内直径与较小的驱动轴节流直径相对。

20、在此，这通过环形间隙关于运行温度可变的尺寸来对轴支承装置的运行行为产生积极的影响，因为在“高”运行温度下容纳在湿空间中的润滑剂比在“低”运行温度下更稀薄。通过上述的分隔壁节流部的环形间隙的尺寸变化的效果，所述可被穿流的环形间隙在“低”运行温度时大而在“高”运行温度时小。本发明的这样的构型方案已被证实为是特别运行可靠的，因为在湿空间中的流体的粘度和环形间隙尺寸相反地发展，并且因此在宽的运行温度范围内一方面产生对径向轴密封环的足够的润滑并且产生在密封腔室中的小的压力脉动。