本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的排放装置。本发明还涉及包括该排放装置的传动系。
背景技术：
1、电机、特别是电力牵引机在操作期间通过感应轴电压而带电。另外，在高功率马达中可以产生循环的高频电流。这样的电机通常具有转子和转子轴，转子和转子轴经由滚动轴承安装在壳体中。由于电排放或循环的高频电流，滚动轴承可能会破坏。为了避免这种情况，必须消散这种电能。例如，已知接地刷或径向作用的研磨元件(碳刷)，其用于将转子轴接地。此外，用于轴接地的轴向作用系统是已知的。
2、代表最接近的现有技术的文献de 10 2020 119 719 a1公开了一种用于马达的排放装置，该排放装置用于将电荷和/或电压从转子经由轴排放至壳体，该排放装置包括用于电连接且机械连接至轴的第一接触模块、用于电连接且机械连接至壳体的第二接触模块，其中，第一接触模块和第二接触模块可以在相对于壳体室密封的内部空间中相对于彼此旋转并彼此电连接，内部空间填充有导电液体，并且第一接触模块和第二接触模块经由导电液体而相互电连接。
技术实现思路
1、本发明基于创造一种排放装置的目的，该排放装置的特征在于提高的排放容量并且没有磨损。
2、该目的通过具有权利要求1的特征的排放装置和具有权利要求10的特征的传动系来实现。本发明的优选或有利的实施方式由从属权利要求、以下描述和附图得出。
3、本发明涉及下述排放装置：该排放装置设计为用于具有电机的传动系并且/或者优选地适用于具有电机的传动系。传动系或电机具有壳体部分，其中，壳体部分限定并且/或者界定有壳体室。特别地，壳体部分是壳体的部件并且/或者形成壳体。优选地，壳体由多个部分构成，其中，壳体部分形成壳体的一部分、例如轴承板。特别地，壳体部分连接至地并且/或者接地。
4、电机具有轴或者联接至轴，该轴为例如传动装置的输入轴或中间轴，该轴通过其旋转轴线限定了主轴线。此外，电机具有定子和转子，定子和转子相对于彼此同心地并且/或者同轴地设置。该轴电连接且以传动的方式连接至转子。特别地，轴经由转子和/或通过转子驱动。特别地，轴设计为转子轴，该轴优选地以在旋转方面固定的方式、刚性的方式和/或成一体的方式连接至转子。优选地，壳体部分电连接且机械连接至电动马达的定子。
5、轴和可选的转子以可旋转的方式安装在壳体室中。特别地，电机具有形成或帮助形成转子轴承组件的至少两个或恰好两个轴承器件。转子在壳体室中优选地设置于两个轴承器件之间，轴经由轴承器件以可旋转的方式安装在壳体室中并且/或者安装在壳体部分上。优选地，轴承器件中的至少一个轴承器件设计为滚动轴承器件。
6、排放装置设计成并且/或者适于将电荷和/或电压从转子开始经由轴排放至壳体部分，并且可选地附加地排放至定子。特别地，排放装置在轴与壳体部分之间形成电连接。特别地，在轴与壳体部分之间存在永久的电连接，所述电连接不仅静态地存在而且动态地存在，即在电机的操作期间存在。
7、排放装置具有第一接触器件和第二接触器件。第一接触器件用于电连接至轴。此外，第一接触器件用于机械连接至轴，特别地使得第一接触器件固定至轴。第二接触器件用于电连接至壳体部分。此外，第二接触器件用于机械连接至壳体部分，特别地使得第二接触器件固定至壳体部分。两个接触器件可以相对于彼此旋转，特别是在电机的操作期间相对于彼此旋转。在电机的操作期间，轴绕主轴线旋转，第一接触器件由旋转轴带动，而第二接触器件在壳体部分上保持静止。
8、第一接触器件和第二接触器件在相对于壳体室密封的接触室中彼此电连接。优选地，接触室和壳体室以密封的方式彼此分隔和/或彼此密封。接触室特别是在轴向方向和/或径向方向上由第一接触器件和/或第二接触器件界定。优选地，接触室被限定为环绕主轴线并且形成在第一接触器件与第二接触器件之间的环形空间。两个接触器件关于主轴线相对于彼此同轴地设置，第一接触器件设置在轴的轴向端面上，并且第二接触器件设置成在壳体部分上与第一接触器件相反。因此，排放装置被实现为所谓的“端面轴接地装置”。替代性地，排放装置也可以安装在中空轴中，例如当使用油枪时安装在中空轴中，而不是安装在实心轴中。
9、接触室填充有导电液体。优选地，接触室完全填充有导电液体。替代性地，接触室也可以部分地并且/或者大部分填充有导电液体。第一接触器件和第二接触器件经由导电液体相互电连接。特别地，两个接触器件在接触室中彼此间隔开，其中，电接触专门地或者附加地经由导电液体形成。特别地，通过加入的导电液体，电流路径因此从转子经由轴和第一接触器件延伸至第二接触器件和壳体部分。与轴承器件相比，排放装置形成的电流路径具有较低的电阻，使得排放电流和/或电压经由排放装置排放。
10、导电液体在两个排放装置之间产生无磨损的接触，因此排放装置可以在很小的摩擦和无磨损的情况下进行操作。与现有技术中已知的摩擦式接触相比，提出的排放装置不会产生任何导电磨损，从而消除了由电机中磨损引起的短路的风险。另一优点是，经由导电液体的接触能够实现排放装置的与位置无关的操作，因为通过加入的导电液体在两个接触器件之间建立了永久接触。
11、规定的是接触器件中的一个接触器件设计为套筒，并且另一个接触器件设计为接地棒。原则上，套筒可以分配给壳体部分，并且接地棒分配给轴。然而，优选地，套筒分配给轴并且接地棒分配给壳体部分。特别地，套筒的基本形状设计为在一侧被封闭的筒形套筒。特别地，接地棒的基本形状设计为筒形棒。优选地，套筒和接地棒由导电材料、比如钢、铁、铜或类似物形成。套筒包括具有导电液体的接触室，其中，接地棒部分地设置在套筒中，使得接地棒浸没在接触室内的导电液体中。特别地，接地棒和套筒可以绕主轴线相对于彼此旋转，接地棒和套筒在相对旋转期间通过加入的导电液体而永久接触。为此目的，套筒和接地棒关于主轴线同轴地设置并且/或者相对于彼此同心地设置。优选地，接地棒关于主轴线在轴向方向上插入套筒中，并且相对于套筒被密封。接触室在轴向方向上一方面由套筒本身界定，并且另一方面由以密封方式接纳在套筒中的接地棒界定。因此，提出了下述排放装置：该排放装置的特征在于简单且成本有效的结构并且该排放装置还可以容易地结合到现有系统中。
12、在本发明的范围内，提出的是排放装置具有桥接套筒，该桥接套筒设置在接触室中。特别地，桥接套筒设计为导电的。桥接套筒特别设计为与套筒分离的部件。桥接套筒将接地棒与套筒之间的距离、特别是径向距离至少部分地并且以导电的方式桥接。桥接套筒特别地由导电材料制成或者包括导电材料，导电材料优选地为金属。特别地，接地棒设置在桥接套筒中，并且桥接套筒在接触室中在径向方向上和/或在轴向方向上抵靠套筒支承。特别地，桥接套筒相对于主旋转轴线同轴地设置和/或同心地设置在接地棒与套筒之间。特别地，桥接套筒刚性地连接至套筒并且/或者设置成相对于接地棒自由地旋转。可以规定，接地棒以接触的方式设置在桥接套筒中，但是优选地，接地棒以非接触的方式、例如以游隙的方式设置在桥接套筒中，并且/或者至少仅在某些区域中具有接触。导电液体确保接地棒与桥接套筒之间的电接触。
13、桥接套筒可以设计为端部套筒，并仅在一侧敞开并且/或者具有用于接地棒的盲孔开口。然而，优选地，桥接套筒设计有贯通开口，该贯通开口用于接纳、至少用于部分地接纳接地棒。特别优选地，桥接套筒具有直的中空筒形形状。
14、有利的是，桥接套筒可以以简单、成本有效的方式制造成具有低公差和/或高制造质量，特别是在用于接地棒的接纳开口的方面具有低公差和/或高制造质量。这意味着接触室中的套筒不再需要具有高制造质量和/或低公差，因为与接地棒的接触表面是由桥接套筒的内周形成的。另外，桥接套筒、特别是桥接套筒的内周与接地棒的外周之间的径向距离减小，使得导电液体仅需将接地棒与桥接套筒之间的导电路径中的非常短的部段桥接。这增加了排放装置的导电性并且/或者降低了排放装置中的电阻。
15、在本发明的优选改进方案中，桥接套筒设计为滑动衬套，该滑动衬套形成用于接地棒的滑动轴承组件和/或紧急轴承组件。这给予桥接套筒第二个功能、即用于接地棒的支承功能。滑动衬套可以实现永久轴承组件或临时轴承组件，其特别设计成用于实现接地棒在桥接套筒中的紧急运行性能。通过选择桥接套筒作为与套筒分离的部件，例如可以自由选择滑动衬套的材料，使得可以实现接地棒与桥接套筒之间的低摩擦材料配对。例如，可以使用诸如铜合金、青铜合金或黄铜合金之类的软金属用于桥接套筒。替代性地或附加地，还可以向作为滑动衬套的桥接套筒的内周施加附加的滑动涂层，因为这种用于使与桥接套筒的摩擦减小的措施也可以以成本有效的方式实现。特别地，导电液体在接地棒与作为滑动轴承配对件的桥接套筒之间形成润滑膜。
16、在优选实施方式中，桥接套筒机械连接并因此导电连接至套筒。例如，桥接套筒被按压到套筒中并因此机械连接且因此导电连接至套筒。可选地，桥接套筒可以一体地连接至套筒。规定的是导电液体仅对桥接套筒与接地棒之间可能的环形间隙进行导电地桥接。在操作期间，套筒与接地棒之间的相对旋转可以导致接触、可能是永久接触。然而，这种接触不是可靠的；工艺可靠性仅通过环形间隙中的导电液体来实现。严格地讲，并不总是需要在桥接套筒与接地棒之间设置环形间隙。
17、在本发明的优选改进方案中，环形间隙具有简单的环形间隙宽度，即，桥接套筒的内周与接地棒的外周之间的距离小于200μm、优选地小于60μm、并且特别地小于30μm。小的环形间隙宽度增加了电导率并且/或者降低了排放装置的电阻。
18、优选地，导电液体本身是导电的并且/或者混合有导电添加剂。原则上，导电液体可以形成为液态金属或离子液体等。然而，导电液体优选地呈导电的油或油脂的形式。尽管导电油和油脂与例如液态金属相比通常具有较低的导电性，但导电油和油脂毒性较小并且/或者更容易处理。桥接套筒的使用补偿了较低的导电性，因此桥接套筒能够实现导电油和/或油脂在技术上的合理使用。特别地，使用在25℃下的电导率大于10,000ns/m、特别是大于30,000ns/m的导电液体，比如具有导电添加剂的油或油脂或者其他无油和/或无脂肪的液体。这些特别适用于低阻抗应用。
19、对于较低的传动阻力要求、即对于较高的传动阻力，由于桥接套筒，甚至可以使用常规的传动油。
20、在替代性的实施方式中，导电液体然后在25℃下的电导率小于500ns/m、优选地小于300ns/m、并且特别地小于100ns/m或小于50ns/m。另一方面，优选的是电导率大于1ns/m、优选地大于5ns/m、并且特别地大于10ns/m。这种电导率使得可以使用通常被使用的传动油，因此可以省去经特别调整的液体、尤其是那些含有导电添加剂的液体。这可以通过使用桥接套筒以及得到的减小的环形间隙宽度来实现。
21、此外，导电油和/或油脂改善了接地棒在桥接套筒中的紧急运行性能。
22、特别优选地，套筒具有径向肩部、特别是渐缩部和/或台阶，桥接套筒通过径向肩部在轴向方向上以形状配合的方式固定在接触室中。优选地，在生产期间将桥接套筒插入并且/或者按压到接触室中，并且随后通过成型来生产径向肩部，使得桥接套筒被捕获在接触室中。
23、更具体地，套筒具有用于接纳密封器件的密封部分以及用于形成接触室的与密封部分邻接的接触部分。特别地，接触部分关于主轴线在轴向方向上直接邻接密封部分。套筒可以设计为定形状的金属片部件，接触部分和密封部分通过成型而制成。优选地，接地棒在密封部分内以密封的方式支承在套筒上，并且/或者经由密封部分以密封的方式被引导。优选地，接触部分关于主轴线在轴向方向上封闭并且密封部分在相反的轴向方向上敞开，使得接地棒经由密封部分沿轴向方向插入到接触部分中并且/或者可以经由密封部分沿轴向方向插入到接触部分中。例如，在安装接地棒之前，接触部分预先填充有导电液体，并且接地棒在插入套筒中时浸没在导电液体中并且/或者以不透流体的方式封闭接触室。提出了下述排放装置：该排放装置的特征在于组装简单并且因此安装简单且成本有效。
24、在另一具体实施方式中，排放装置具有密封器件，该密封器件设计成用于密封接触室并且/或者适用于密封接触室。特别地，密封器件具有下述功能：保护接触室相对于周围环境、特别是壳体室免受导电液体的逸出并且/或者免受来自周围环境的异物颗粒、比如灰尘、湿气、喷水、油等的进入。为此目的，接触室优选地设计为封闭的，并且通过密封器件在轴向方向上与周围环境分隔开。特别地，密封器件用于接触室的动态和静态密封，使得接触室在静止时和在操作期间相对于周围环境、特别是壳体室被密封。优选地，密封器件形成接触室的不透流体的、特别是不透油的分隔。密封器件关于主轴线在轴向方向上以形状配合的方式和/或以摩擦的方式接纳在密封部分中，并且接地棒经由密封器件以密封的方式支承在套筒的内周上。特别地，密封器件通过压配合以摩擦的方式保持在密封部分中。替代性地或另外可选地，密封器件在轴向方向上并且/或者在相反的轴向方向上以形状配合的方式被保持。优选地，密封器件设计为接触式旋转密封件、例如径向轴密封环、毡环或轴唇形密封件。因此，提出了一种特别不透水的系统，该系统例如可以在干燥的环境和潮湿的环境中使用。
25、在进一步的改进方案中，密封器件设计为双作用的旋转密封件。为此目的，密封器件具有第一密封唇缘和第二密封唇缘，第一密封唇缘和第二密封唇缘在接地棒的外周上于轴向方向上彼此间隔一定距离处径向地延伸。原则上，第一密封唇缘和第二密封唇缘可以各自由两个单独的密封件、例如径向轴密封环形成。然而，优选地，密封器件具有筒形主体，并且两个密封唇缘形成在主体的内周上。特别地，主体和两个密封唇缘由弹性材料制成。替代性地，主体可以由比两个密封唇缘硬的材料、例如硬塑料、金属或类似物制成。两个密封唇缘确保了特别高的密封程度，尤其是在轴的旋转期间确保了特别高的密封程度，其中，显著减少或防止了导电液体的逸出或异物颗粒的进入。
26、在另一实施方式中，套筒在其内周上具有形状配合轮廓，并且接地棒在其外周上具有配对轮廓。形状配合轮廓和配对轮廓关于主轴线在轴向方向上以形状配合的方式彼此接合，使得接地棒被固定以防止从套筒拉出。优选地，接地棒经由形状配合轮廓在固定的插入深度处固定至套筒。特别地，形状配合轮廓可以由至少一个径向向内指向的轴环形成，并且配对轮廓由至少一个径向向外指向的轴环形成，使得至少在一个轴向方向上由套筒形成用于接地棒的端部止挡部。特别地，形状配合轮廓或配对轮廓具有另一轴环，使得在轴向方向上并且在相反的轴向方向上形成用于接地棒的端部止挡部。因此，接地棒可以沿周向方向旋转，并且被固定以防止在套筒中沿轴向方向移位。因此，提出了一种设计为预组装单元的排放装置。
27、在另一实施方式中，规定的是第二接触器件在端部处具有紧固部分。特别地，紧固部分用于将第二接触器件紧固至壳体部分。原则上，套筒可以包括用于将套筒紧固至壳体部分的紧固部分。然而，优选地，接地棒包括用于将接地棒紧固至壳体部分的紧固部分。排放装置具有紧固器件，该紧固器件设计成并且/或者适用于将紧固部分以可释放的方式紧固至壳体部分。紧固器件可以以形状配合的方式和/或以摩擦的方式设置并且/或者能够布置在紧固部分上，以便将第二接触器件固定至壳体部分。例如，紧固部分具有外螺纹或内螺纹，并且紧固器件可以相应地设计为用于外螺纹的螺母或用于内螺纹的螺钉。优选地，第二接触器件经由紧固部分和紧固器件以固定的方式、特别地以在旋转方面固定的方式能够连接至壳体部分以及/或者连接至壳体部分。因此，提出了下述排放装置：该排放装置可以容易地安装在壳体部分上并且可以在维修期间成本有效地进行更换。
28、本发明的另一目的涉及一种电机，该电机包括至少一个或正好一个如上文所述或根据权利要求1至7中的一项所述的排放装置。特别地，电机适用于并且/或者设计成用于车辆。优选地，车辆设计为电动车辆，特别地设计为纯电动车辆或混合动力车辆。车辆可以设计为单轨或双轨和/或单车桥或多车桥、尤其是双车桥车辆。原则上，车辆设计为乘用车、卡车或公共汽车。然而，替代性地，车辆也可以设计为例如电驱动式自行车(电动助力自行车)、摩托车(电动摩托车)、电动踏板车或类似车辆。电机特别地用于为车辆产生和/或提供牵引扭矩，特别是主要牵引扭矩。电机可以联接或者联接至能量器件、特别是能量存储器件、特别是电池或可充电电池，以获得用于产生牵引扭矩的能量。优选地，电机设计为电动马达。
29、在特定的实施方式中，规定的是轴在端面处具有相对于主轴线同轴地延伸的轴开孔，其中，套筒保持在轴开孔中，优选地以摩擦的方式保持在轴开孔中。特别地，轴开孔设计为盲孔或者通孔，比如在中空轴中。优选地，套筒、特别是接触部分和/或密封部分被按压到轴开孔中。替代性地或另外可选地，壳体部分具有相对于主轴线同轴地延伸的壳体开孔，接地棒保持在壳体开孔中，特别是以摩擦的方式保持在壳体开孔中。特别地，壳体开孔设计为通孔或盲孔。优选地，接地棒、特别是紧固部分被旋拧到壳体开孔中并且/或者经由紧固器件固定在壳体开孔中。可选地，排放装置具有密封元件，并且紧固部分通过密封元件相对于壳体开口被密封。特别地，密封元件用于密封壳体室以防止异物颗粒进入和/或逸出。因此提出了可以特别容易地在端面处安装在轴内或轴上的排放装置。特别地，套筒在端面处紧固在转子轴中的开孔中，并且与转子建立直接接触。在相反侧，然后接地棒插入壳体开孔中并紧固至壳体，从而与定子建立直接接触。轴接地装置的结构还允许反向安装，以便能够应对不同的安装空间。
30、在另一特定实施方式中，壳体室具有马达部分，该马达部分设计成并且/或者适用于接纳转子和定子。此外，壳体室具有传动部分，该传动部分设计成并且/或者适用于将轴传动式连接至传动器件。传动器件可以设计为离合器器件和/或切换器件和/或传动比器件。轴以传动的方式连接至传动器件，特别地，轴形成进入传动器件的输入轴。为此目的，轴可以例如具有齿轮部分或者固定地连接至齿轮。齿轮部分可以例如由设置在轴上的齿几何形状形成。替代性地，齿轮可以设计为与轴连接以共同旋转的带齿的轮。优选地，马达部分和传动部分相对于主轴线在轴向方向上经由分离部分彼此分离，特别是以不透污物和/或不透油的方式彼此分离。优选地，马达部分和传动部分共同形成壳体室。优选地，轴被引导穿过分离部分并且通过密封构件、例如另一个轴密封环相对于分离部分被密封。特别优选地，马达部分实现为油区域或干区域，并且传动部分实现为油区域。
31、根据该实施方式，排放装置设置在马达部分的马达侧。特别地，排放装置在端部处设置在轴的端面上，该排放装置设置于马达部分中并且/或者从马达部分被引导出。因此，排放装置设置在转子的一侧，并安装在转子中产生电荷和/或电压的位置，使得电荷和/或电压可以在附近被排放。替代性地，排放装置或可选地另一排放装置设置在传动部分的传动侧上。特别地，排放装置或另一排放装置在端部处设置在轴的另一个端面上，该排放装置或另一排放装置设置于传动部分中并且/或者从传动部分被引导出。因此，排放装置或另一排放装置设置在传动器件的一侧，这种布置保护传动部分与传动器件，使得传动器件中的任何轴承不会由于通过的电流而受到破坏。
32、总之，根据具体实施方式，可以实现以下优点和实现方式：
33、接地棒经由导电的桥接套筒被引导，并且通过密封器件相对于环境被密封。桥接套筒用作接地棒的引导件(在紧固和紧急运行性能的方面具有优势——因此桥接套筒优选地是具有导电性能的滑动衬套)并用作桥接件，因为在这样的导电液体中，导电性会随着距离(间隙)的增加而降低。排放装置特别涉及导电油和油脂的应用，导电油和油脂作为昂贵且有时有毒的导电金属的替代物而引入——即该实现方式是引入新液体的结果：导电液体(例如油、油脂、液态金属或离子液体等)在接地棒与导电桥接套筒以及连接至套筒的壳体之间建立直接接触。感应电流经由这种阻力最小的路径被安全地排放至大地。因此，电流通过该系统从轴承中排放出。诸如传动装置等的被连接的组件的轴承也得到可靠的保护。该系统在间隙宽度达到120μm时操作特别可靠，并且在0μm至30μm范围内操作效率最高。排放装置作为轴接地装置的主要优点是，排放装置作为独立的系统进行构建并且因此可以作为成品单元被提供。另一优点是，排放装置可以在干式电机和湿式电机两者中使用(延续部分原理)。由于接触是经由导电液体进行的，因此与所有当前已知的解决方案不同，排放装置完全无磨损并且不会发生导电磨损。这意味着排放装置以非常小的摩擦进行操作。内部密封为排放装置提供了附加的保护，以防止可能损害效率的环境的影响。由于导电液体始终在两个接触配对件之间建立接触，因此该结构还允许与位置无关的操作。另外，轴接地装置可以在维修期间进行更换。