本發(fā)明公開(kāi)了一種帶有具有第一側(cè)和相對(duì)置的第二側(cè)的能轉(zhuǎn)動(dòng)的空心軸和布置在空心軸的第一側(cè)處的軸承的電機(jī)。此外，本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)動(dòng)車(chē)輛和一種用于運(yùn)行這樣的電機(jī)的方法。

背景技術(shù)：

在此，電機(jī)理解為電動(dòng)機(jī)又或者發(fā)電機(jī)。特別地，電機(jī)能夠用作為機(jī)動(dòng)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)器。在此，電機(jī)能夠是混合驅(qū)動(dòng)器的一部分。

電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常具有軸、轉(zhuǎn)子組和軸承系統(tǒng)。軸承系統(tǒng)通常具有兩個(gè)或多個(gè)軸承。為了保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)室不受如贓物、水或油的污染，應(yīng)用軸密封環(huán)。

每個(gè)電機(jī)在運(yùn)行中都有損失，其加熱定子和轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子中的這種溫度上升伴隨著效率降低。軸承系統(tǒng)的溫度上升伴隨著由于潤(rùn)滑劑的粘性和承載能力減小的壽命減少。

轉(zhuǎn)速的升高是一種趨勢(shì)，其對(duì)于軸承系統(tǒng)和其潤(rùn)滑來(lái)說(shuō)表現(xiàn)為特別的挑戰(zhàn)。對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳解決方案是油潤(rùn)滑。其在工藝上對(duì)于電機(jī)的背向變速器的一側(cè)(bs)來(lái)說(shuō)是困難的，因?yàn)橛捅仨気S向地輸送通過(guò)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，并且這應(yīng)當(dāng)在各種行駛情況中得到保障。

汽車(chē)領(lǐng)域中的另一個(gè)決定性的邊界條件是用于相應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)空間。原則上，結(jié)構(gòu)空間的每種減小都是重要的，以便滿(mǎn)足使用者的要求。迄今為止根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，背向變速器的軸承(bs)利用油脂潤(rùn)滑。對(duì)此需要用于軸承的特別的附加的軸向結(jié)構(gòu)空間，以便為潤(rùn)滑壽命提供足夠的油脂量。

此外，通過(guò)應(yīng)用油脂不能夠從軸承中運(yùn)走熱量并且在內(nèi)和外環(huán)之間產(chǎn)生高溫度差。轉(zhuǎn)子的冷卻不能夠利用油脂實(shí)現(xiàn)。同樣地，轉(zhuǎn)速提高在油脂潤(rùn)滑的軸承中有很大的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種電機(jī)，其在較小的結(jié)構(gòu)空間中具有特別用于高轉(zhuǎn)速的改善的軸承潤(rùn)滑。此外，應(yīng)當(dāng)提出一種用于運(yùn)行電機(jī)的相應(yīng)的方法。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，其帶有：能轉(zhuǎn)動(dòng)的空心軸，其具有第一側(cè)和相對(duì)置的第二側(cè)；和第一軸承，其布置在空心軸的第一側(cè)處，其中，空心軸具有集油區(qū)域，在其中，空心軸的內(nèi)直徑大于空心軸的第二側(cè)處的內(nèi)直徑，并且第一軸承與集油區(qū)域流體連接。

有利地，在電機(jī)運(yùn)行期間轉(zhuǎn)動(dòng)的空心軸在其內(nèi)部具有集油區(qū)域，其內(nèi)直徑大于空心軸的兩側(cè)中的一個(gè)處的空心軸內(nèi)直徑。這意味著，從該側(cè)引入到空心軸中的油在轉(zhuǎn)動(dòng)的空心軸中通過(guò)離心力從空心軸的該側(cè)輸送到集油區(qū)域中。因此，由于空心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使油流入到集油區(qū)域中，并且從那里由于流體連接流至第一軸承。在此，在流動(dòng)方向上，到空心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的間距優(yōu)選地持續(xù)增加，從而將油或潤(rùn)滑劑通過(guò)離心力進(jìn)一步從集油區(qū)域輸送至軸承。

優(yōu)選地，空心軸在第二側(cè)處通過(guò)第二軸承支承。通第一和第二軸承能夠基本上抗傾斜地支承轉(zhuǎn)子。兩個(gè)軸承優(yōu)選地是滾動(dòng)軸承、特別是球軸承。第二軸承的潤(rùn)滑能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闈?rùn)滑劑總歸從空心軸的布置有第二軸承的第二側(cè)在到空心軸的第一側(cè)的方向上流動(dòng)。因此，第二側(cè)或者第二軸承能夠通過(guò)潤(rùn)滑劑輕易地到達(dá)。

有利地，在空心軸的第二側(cè)處，一個(gè)環(huán)與空心軸同軸地布置在其內(nèi)壁上。該環(huán)能夠與空心軸一體成形，又或者表現(xiàn)為單獨(dú)的組件，其后來(lái)引入到空心軸中并且視為屬于空心軸。例如，環(huán)是塑料唇或者橡膠唇。特別地，其用作為堆積唇，以便避免潤(rùn)滑劑或者油在從空心軸的第一側(cè)到第二側(cè)的方向上的回流，至少直至對(duì)應(yīng)于環(huán)或唇的徑向膨脹的堆積高度。如果油在堆積唇一側(cè)進(jìn)入到空心軸中，那么即使內(nèi)直徑在到第一側(cè)的方向上不增加的時(shí)候，油也僅擴(kuò)散到那兒。

從集油區(qū)域到第一軸承的流體連接能夠通過(guò)一個(gè)或多個(gè)鉆孔實(shí)現(xiàn)，這些鉆孔連接空心軸的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。在此合適的是，在軸承前面直接與其相鄰地形成潤(rùn)滑空間，一個(gè)或多個(gè)鉆孔通到其中。該潤(rùn)滑劑空間能夠通過(guò)軸承和空心軸以及可能的情況下的軸承座并且通過(guò)軸密封環(huán)密封或者界定。從潤(rùn)滑劑空間能夠使?jié)櫥瑒┻M(jìn)入到軸承中。

在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，一個(gè)或多個(gè)鉆孔分別在以相對(duì)于空心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)為5°至175°的角延伸。優(yōu)選地，所有的鉆孔都分別具有相同的角度并且線(xiàn)性地延伸。在具體的實(shí)例中，鉆孔能夠占有相對(duì)于空心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)為45°的角。在此，該角的頂端優(yōu)選地朝向空心軸的第二側(cè)取向，從而使空心軸的內(nèi)直徑從第二側(cè)在到第一側(cè)的方向上通過(guò)流體連接持續(xù)增加，并且在任何情況下都通道式(passagenweise)地保持相同。

在一個(gè)實(shí)施方式中，空心軸在集油區(qū)域中具有內(nèi)直徑d2，并且在第一側(cè)處具有內(nèi)直徑d3，其中，d3≤d2。這意味著，在空心軸的第一側(cè)處，內(nèi)直徑小于或等于集油區(qū)域中的內(nèi)直徑。由此能夠在可能的情況下實(shí)現(xiàn)的是，當(dāng)通過(guò)離心力驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑劑的時(shí)候，潤(rùn)滑劑不經(jīng)過(guò)第一側(cè)向外流。

在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，在空心軸的第二側(cè)(as)處固定有變速器，并且變速器具有輸油元件，利用其能使油從變速器引導(dǎo)到空心軸中。因此，變速器的油不僅能夠用于潤(rùn)滑朝向變速器的軸承(第二軸承或者as軸承)，還能夠用于潤(rùn)滑背向變速器的軸承(第一軸承或者bs軸承)。在可能的情況下甚至能使用變速器的油冷卻用于通過(guò)油流來(lái)冷卻電機(jī)。在此，通過(guò)輸油元件實(shí)現(xiàn)從變速器到空心軸中的油流，輸油元件在可能的情況下克服環(huán)或者堆積唇。

上述電機(jī)能夠用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛并且特別是具有混合驅(qū)動(dòng)器的機(jī)動(dòng)車(chē)輛。以該方式，具有潤(rùn)滑和冷卻功能的機(jī)動(dòng)車(chē)輛的油循環(huán)能夠不僅用于變速器、還用于電動(dòng)機(jī)。還有其它的在變速器油不與汽車(chē)的油循環(huán)連接時(shí)的應(yīng)用。在此，系統(tǒng)(發(fā)動(dòng)機(jī)加上變速器)是自足的。這能夠除了汽車(chē)領(lǐng)域之外也在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明，上述實(shí)施的目的也通過(guò)一種用于運(yùn)行電機(jī)的方法實(shí)現(xiàn)，該電機(jī)帶有：能轉(zhuǎn)動(dòng)的空心軸，其具有第一側(cè)和相對(duì)置的第二側(cè)；和第一軸承，其布置在空心軸的第一側(cè)處，該方法的特征在于，收集空心軸的集油區(qū)域中的油，在集油區(qū)域中，空心軸的內(nèi)直徑大于空心軸的第二側(cè)處的內(nèi)直徑，并且借助于離心力允許油從集油區(qū)域中流出通過(guò)流動(dòng)連接進(jìn)入到第一軸承中。

如在功能上已經(jīng)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)所描述的那樣，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間、即在空心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)收集空心軸的集油區(qū)域中的油，該空心軸的內(nèi)直徑在那里大于空心軸的第二側(cè)處的內(nèi)直徑。從那里能夠使油由于離心力通過(guò)流體連接流入到第一軸承中。因此，潤(rùn)滑劑或者油在軸向方向上完全從第二側(cè)(as)到第一側(cè)(bs)穿流電機(jī)，從而能夠利用油潤(rùn)滑兩側(cè)的軸承。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明，在其中示出：

圖1是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的上半部的示意性截面圖，該電動(dòng)機(jī)連接到變速器上；并且

圖2是圖1的示意性示圖，其中，空心軸部分地填充了油。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例表現(xiàn)為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。在此考慮的是，不僅能夠在所述組合中、也能夠在特殊情況中或者在其它的技術(shù)上合理的組合中實(shí)現(xiàn)這些特征。

對(duì)應(yīng)本發(fā)明的電機(jī)范例式地在圖1中再現(xiàn)。該電機(jī)是電動(dòng)機(jī)?？商鎿Q地，其也能夠涉及發(fā)電機(jī)。這樣的電機(jī)例如用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)輛。該機(jī)動(dòng)車(chē)輛在圖1中為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)未示出。對(duì)于該機(jī)動(dòng)車(chē)輛來(lái)說(shuō)，該電機(jī)能夠是唯一的驅(qū)動(dòng)器。此外，電機(jī)也能夠是機(jī)動(dòng)車(chē)輛的混合驅(qū)動(dòng)器的一部分。

在圖1的示意圖中，電機(jī)也未完全繪出。為了闡明本發(fā)明，例如放棄示出了定子或殼體。電機(jī)在該附圖中主要通過(guò)轉(zhuǎn)子象征性表現(xiàn)。其具有空心軸1，其在運(yùn)行中繞著轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)2轉(zhuǎn)動(dòng)。空心軸1具有外側(cè)3和內(nèi)側(cè)4。在軸向方向上，空心軸1能夠分為第一側(cè)5和第二側(cè)6。第一側(cè)5背向由空心軸1驅(qū)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)空心軸1的變速器7?？招妮S1的第二側(cè)6朝向變速器7。第二側(cè)6也能夠標(biāo)記為“as”，同時(shí)第一側(cè)5能夠標(biāo)記為“bs”。

在第一側(cè)5利用也被稱(chēng)為bs軸承的第一軸承8支承空心軸1。在第二側(cè)6能夠借助于也能夠被稱(chēng)為as軸承的第二軸承9支承空心軸?？商鎿Q地，也能夠應(yīng)用多于這兩個(gè)軸承8和9的軸承以用于支承空心軸1。在可能的情況下，也在變速器7內(nèi)部實(shí)現(xiàn)在第二側(cè)6的支承。軸承8，9通常是滾動(dòng)軸承并且特別地是球軸承。這些軸承能夠?yàn)榱藴p小轉(zhuǎn)動(dòng)抵抗或者為了提高壽命而進(jìn)行潤(rùn)滑。也能夠應(yīng)用其它的軸承類(lèi)型、例如錐形滾軸軸承或圓柱形滾軸軸承。借助于液態(tài)的潤(rùn)滑材料、特別是油進(jìn)行潤(rùn)滑。

軸承8和9利用其內(nèi)環(huán)安裝在空心軸1上。為了軸向地固定，空心軸1例如具有增強(qiáng)的中間區(qū)域，其形成用于形狀配合的相應(yīng)的肩。然而，這樣的增強(qiáng)的區(qū)域?qū)τ诒景l(fā)明來(lái)說(shuō)純是可選的。此外，軸承8和9能夠被擠壓到空心軸1上。

第一軸承8的外環(huán)支撐在bs側(cè)的軸承座10上。軸密封環(huán)11相對(duì)電機(jī)或者電動(dòng)機(jī)的內(nèi)室密封潤(rùn)滑劑室或存油室12。此外，存油室12通過(guò)第一軸承8界定并且可選的通過(guò)bs側(cè)的軸承座10和空心軸1的一部分界定。

第二軸承9的外環(huán)支撐在第二軸承座13上。在此，軸密封環(huán)14也能夠相對(duì)電機(jī)的內(nèi)室密封第二軸承9。

空心軸1的內(nèi)壁或內(nèi)側(cè)4的幾何形狀對(duì)于第一軸承的潤(rùn)滑來(lái)說(shuō)起決定性作用。在此提出，采用液態(tài)的潤(rùn)滑材料或油作為潤(rùn)滑劑。該潤(rùn)滑劑從第一側(cè)6引入到空心軸1中(參見(jiàn)箭頭15)，并且應(yīng)當(dāng)用于潤(rùn)滑在第一側(cè)5的第一軸承8。對(duì)此，空心軸1的內(nèi)側(cè)4的幾何形狀必須保障的是，潤(rùn)滑劑在從第二側(cè)6到第一側(cè)5的軸向方向上傳動(dòng)地通過(guò)堆積壓和離心力流動(dòng)。

只要油的表面張力相對(duì)較小，那么就能夠在平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)2的面上實(shí)現(xiàn)由于離心力的油流。為了主要基本上在一個(gè)方向上引導(dǎo)流動(dòng)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置堆積元件。這樣的堆積元件例如能夠在空心軸1的第二側(cè)6的區(qū)域b1中設(shè)置。在此，其能夠涉及所謂的堆積唇16。堆積唇16設(shè)計(jì)為環(huán)形的并且抵靠在空心軸1的整個(gè)內(nèi)圓周上。堆積唇16能夠由塑料或橡膠制成?？商鎿Q地，堆積元件也能夠與空心軸1一體成形?；镜氖?，堆積元件使得空心軸1或空心軸機(jī)構(gòu)的內(nèi)直徑相對(duì)于空心軸1的內(nèi)側(cè)4的其它區(qū)域減小直到第一軸承8或者直到流體連接元件17。由此，只有油膜具有比堆積元件小的高度的時(shí)候，油才不通過(guò)堆積元件或者堆積唇16在到變速器7的方向上擴(kuò)散。當(dāng)空心軸的直徑從第二側(cè)6到第一側(cè)5增加的時(shí)候，油在空心軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相應(yīng)更快地在到第一軸承8的軸向方向上流動(dòng)。因此，由于堆積元件或者堆積唇16，第二側(cè)6的內(nèi)直徑小于第一側(cè)5的內(nèi)直徑。由此在第一側(cè)5得到集油區(qū)域18。

合適的是，集油區(qū)域18形成一定的儲(chǔ)存部。對(duì)此能夠相應(yīng)地使空心軸1旋松或者變形。在也如圖1所示的情況中，空心軸1的環(huán)繞的槽形成了集油區(qū)域18。合適地，直徑在區(qū)域b2中從d1增加到d2。在極端情況中d1等于d2。在相對(duì)區(qū)域b2在到第一側(cè)5的軸向方向上偏移的區(qū)域b4中，內(nèi)直徑從d2變化到d3。合適地，d2大于d3。在極端情況中d2等于d3。兩個(gè)區(qū)域b2和b4在當(dāng)前的實(shí)例中界定了集油區(qū)域18。然而，這樣的界定僅是可選的。

從集油區(qū)域18直到存油室12，在軸向方向上位于區(qū)域b2和b4之間的區(qū)域b3中設(shè)置流體連接元件17。在此，例如涉及一個(gè)或多個(gè)鉆孔。其建立了集油區(qū)域18和存油室12或第一軸承8之間的流體連接。通過(guò)流體連接元件17也得到了空心軸1的內(nèi)側(cè)4和外側(cè)3之間的流體連接。鉆孔相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)2的角α能夠位于5°至175°的區(qū)域中。在圖1的實(shí)例中其大約為45°。鉆孔的直徑應(yīng)當(dāng)選擇為，能夠運(yùn)輸足夠的油。角α的頂端在軸向方向上朝向第二側(cè)6。

在當(dāng)前的情況中，油根據(jù)箭頭15由變速器7提供。對(duì)此，變速器7具有圖1未示出的引導(dǎo)片，利用其將油通過(guò)堆積元件或者堆積唇16引導(dǎo)到空心軸1中。因此，油能夠是變速器油，其也潤(rùn)滑和冷卻變速器7。通過(guò)油沿著空心軸1的內(nèi)側(cè)4的流動(dòng)也能夠冷卻轉(zhuǎn)子、包括軸承8和9和轉(zhuǎn)子組19，其在外部位于空心軸1上。

現(xiàn)在結(jié)合圖2闡述根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的功能。圖2的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)上的特征直接從圖1得到。

在變速器結(jié)構(gòu)中通常應(yīng)用油潤(rùn)滑的軸承。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)例能夠?qū)崿F(xiàn)的是，現(xiàn)存的驅(qū)動(dòng)器油從驅(qū)動(dòng)器側(cè)as輸送到背向側(cè)bs上，并且直接運(yùn)送至第一軸承8、即bs軸承。由此也能夠在bs側(cè)應(yīng)用油潤(rùn)滑的軸承。作為變速器油的替換當(dāng)然也能夠應(yīng)用引入到空心軸1中的其它油或潤(rùn)滑材料。

在當(dāng)前的實(shí)例中，如上所述經(jīng)由在此也作為堆積唇16實(shí)現(xiàn)的堆積元件借助于例如作為輸油元件的引導(dǎo)片引導(dǎo)變速器油20。通過(guò)空心軸1的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)建立壓力，其將變速器油20從側(cè)as輸送到側(cè)bs。空心軸1的內(nèi)側(cè)4的造型基本上避免了油20的回流。

通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)和離心力，油總是抵靠在空心軸1的內(nèi)側(cè)4上并且向外擠壓。因此特別地裝滿(mǎn)了集油區(qū)域18，其通常在油的軸向的流動(dòng)方向上布置在第一軸承8之前。通過(guò)流體連接元件17或者(多個(gè))鉆孔，油到達(dá)直接在第一軸承8之前的存油室12中，從而潤(rùn)滑該軸承。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)轉(zhuǎn)自運(yùn)行的時(shí)候，在分配油、特別是從側(cè)as到側(cè)bs時(shí)使用離心力。優(yōu)化地充分利用該物理原理改善了轉(zhuǎn)子的冷卻，因?yàn)榱鲃?dòng)的油接收熱量并且能夠在合適的位置再次冷卻。此外，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的功能性利用液態(tài)的潤(rùn)滑材料、例如油實(shí)現(xiàn)了對(duì)背向變速器的軸承的潤(rùn)滑和冷卻，從而能夠提高軸承的轉(zhuǎn)速。通過(guò)取消油脂潤(rùn)滑也能夠在壽命上更低成本地設(shè)計(jì)bs軸承，因?yàn)槟軌蚍艞壵谏w/密封墊圈以及油脂儲(chǔ)備。此外能夠節(jié)省軸向的結(jié)構(gòu)空間，因?yàn)閎s軸承能夠在軸向上包含更小的結(jié)構(gòu)尺寸。