对电机的轴部件进行轴向固定的制作方法

1.本发明涉及电机的轴系统以及电机。


背景技术：

2.在轴系统中，根据要执行的功能，可能需要将轴部件轴向固定在轴上。这可以经由对应的止挡部在轴向方向上实现。
3.特别地关于电机，现有技术通常设置的是，轴系统中的轴向止挡部经由轴肩部或轴凸缘实现。在轴部件必须被推动到轴的一部分上直至实现这种轴向止挡部的情况下，使用例如轴螺母作为第二轴向止挡部也是已知的。除了提供轴向固定之外，还可以经由轴螺母施加轴向预加载力。替代性地，所谓的卡扣环是已知的，这些卡扣环被引入到凹槽中并因此形成轴向止挡部。
4.jp2016201896a描述了一种电机的轴系统，在该轴系统中，转子安装在轴上，其中，转子在一侧上具有轴凸缘或轴肩部作为轴向止挡部。在相反侧上，在轴上安装有环状件作为轴向止挡部。组装借助于横向压配合来实现，所述横向压配合通过环状件的特征形状与轴向压配合相结合来实现。
5.ep2154767b1描述了一种电机的轴系统，在该轴系统中，转子在一侧上形成轴凸缘作为轴向止挡部。在相反侧上，轴向止挡部通过借助于多件式工具将环形元件填塞到轴的周缘凹槽中来实现。
6.除了轴向固定之外，进一步的要求可以是轴与轴部件之间的旋转固定或力的切向双向传递。根据现有技术，这可以例如借助于横向压配合、凹槽、异形轴和花键来实现。
7.de2062419a1示出了一种用于将转子的叠片芯旋转固定的花键。在jp60096164a2以及jp2014064409 a2中，描述了轴部件中的具有对应对向轮廓的异形轴。
8.上述设计的共同之处在于，轴系统的制造中的重要成本因素是由于实现轴向止挡和旋转固定。要么需要较高的制造耗力，要么必须采用复杂的组装装置。
9.从de2062419a1已知根据权利要求1的前序部分的轴系统。
10.因此，本发明的目的是实现一种用于电机的尽可能简单和廉价的轴系统。


技术实现要素：

11.该目的通过独立权利要求中描述的措施来实现。从属权利要求中描述了其他有利实施方式。
12.根据一个方面，轴系统包括具有第一轴部分的轴。第一轴部分具有轮廓，该轮廓沿径向方向形成，沿轴向方向延伸并在第一区域中具有恒定的横截面。该轮廓在第一轴部分的第一侧部上沿轴向方向敞开。此外，该轮廓在第一轴部分的与第一区域邻接的第二区域中、在与第一侧部相反的第二侧部的方向上具有渐缩部。在第一区域与第二区域之间引入有沿周向方向延伸的周缘凹槽，该周缘凹槽在第一区域中形成第一凹槽侧面并在第二区域中形成第二凹槽侧面。第二凹槽侧面代表该轮廓在第二区域中的轴向止挡部。
13.根据一个实施方式，渐缩部具有沿周向方向减小的轮廓宽度以及沿径向方向减小的轮廓深度。
14.根据另一实施方式，第一轴部分在第一区域中具有第一梢部直径。此外，第一轴部分在第二区域中具有第二梢部直径。第二梢部直径大于第一梢部直径。
15.这种设计可以增加形成轴向止挡部的第二凹槽侧面的面积。换句话说：由于渐缩部而产生的较窄的轮廓间隙与第二凹槽侧面上的较大的梢部圆的组合形成了轴向止挡部。
16.根据另一实施方式，第一区域中的轮廓设计成接纳具有对应对向轮廓的轴部件。第二凹槽侧面形成用于轴部件的轴向止挡部。
17.轴部件经由对应对向轮廓通过轴的轮廓在轴上径向定心。还实现了旋转锁定。
18.特别地，第一区域中的轮廓和轴部件的对应对向轮廓设计成沿周向方向传递力。
19.有利地，第一区域中的轮廓是花键轮廓。第二区域中的渐缩部通过用于生产花键轮廓所使用的工具的跳动来实现。
20.具有对应花键轮廓的轴也被称为异形轴或花键轴。花键的生产可以借助于盘形成形切割器来执行。在这种情况下，跳动应当理解为是指成形切割器在第二侧部上的移出。替代性制造工艺包括例如冷轧、滚齿和磨削。
21.根据另一实施方式，轴部件包括若干部分。
22.有利地，轴部件是电机的转子芯。在这方面，转子芯包括第一平衡盘和第一叠片芯。特别地，转子芯可以包括诸如其他转子芯以及第二平衡盘的其他元件。
23.有利地，平衡盘可以由金属板冲压而成。平衡盘的内部可以设计为被灌封。这种灌封代表部件组合中的弹簧元件，并且除了部件公差之外，还会对可能由于操作期间各个部件的不同的热膨胀系数而导致的增加的预加载力进行补偿。
24.根据另一实施方式，轴具有第二轴部分。第二轴部分包括沿周向方向延伸的周缘凹槽、固定装置和形状配合连接。形状配合连接通过使固定装置的变形部进入到凹槽中来实现。固定装置在第二轴部分中形成用于轴部件的轴向第一止挡部。
25.如果变形部在径向上且部分地实现、例如借助于金属冲压实现，则这是有利的。大量的变形和相关联的变形所需的力的减少是特别有利的，因为在固定装置的端面处的轴向材料膨胀被最小化且被均匀分布，特别是在这些固定装置被设计为套筒的情况下。通过使这种轴向变形最小化，除了第一止挡部之外，还可以在第二轴部分中实现第二止挡部，该第二止挡部也可以用作用于旋转轴承、特别是例如滚动轴承的止挡表面。
26.根据另一方面，电机包括根据上述方面和实施方式的轴系统。
附图说明
27.下面使用在附图中示出的示例性实施方式对本发明进行更详细地说明。在附图中：
28.图1示出了轴系统的立体截面图以及截面图的投影，
29.图2示出了来自图1的轴系统的轴的俯视图，
30.图3示出了来自图的轴系统的细节的立体截面图，以及
31.图4示出了根据图1的轴系统的变型的俯视图。
具体实施方式
32.以下内容是对本发明的一个实施方式的描述。
33.图1示出了来自图1的轴系统1的立体截面图以及截面图的投影。轴系统1包括轴2，该轴具有第一轴部分2.1和第二轴部分2.2。
34.在第一部分中，轴2应用有轴部件3。轴部件3包括第一平衡盘3.1、第二平衡盘3.2、第一叠片芯3.3和第二叠层芯3.4。平衡盘3.1、3.2设计成被灌封，使得来自冷却系统4的冷却剂可以从轴1沿叠片芯3.3、3.4的方向经由冷却通道4.1和相关联的孔4.2给送。灌封设计的另一优点可以在平衡盘3.1、3.2的弹簧效应中看出，由此由于特征弹簧曲线与第二平衡盘3.2的轴向位置相结合，可以施加限定的轴向预加载力，并且可以补偿由于热膨胀而产生的公差。
35.第一轴部分2.1具有轮廓2.1.4，该轮廓沿径向方向形成，沿轴向方向延伸，在第一区域2.1.1中具有恒定的横截面，并且在该轴部分的一侧上朝向第二轴部分2.2沿轴向方向敞开。
36.轴部件3从第二轴部分2.2的方向被推动到第一轴部分上，并且借助于与第一区域2.1.1的恒定横截面对应的对向轮廓而被固定以防止旋转，并且设计成从轴部件3沿周向方向向轴2双向传递力。
37.第一区域2.1.1与第二区域2.1.2邻接，在第二区域中，轮廓2.1.4具有渐缩部2.1.4.2，该渐缩部在图3中图示。
38.在第一区域2.1.1与第二区域2.1.2之间引入有沿周向方向延伸的周缘凹槽2.1.3，该周缘凹槽在第一区域2.1.1中形成第一凹槽侧面2.1.3.1并在第二区域2.1.2中形成第二凹槽侧面2.1.3.2。由于渐缩部2.1.4.2(参见图3)，第二凹槽侧面2.1.3.2形成轮廓2.1.4在第二区域2.1.2中的轴向止挡部或分别代表用于轴部件3的对应对向轮廓的轴向止挡部。在本实施方式中，这通过第一平衡盘3.1与第二凹槽侧面2.1.3.2相互作用来实现。
39.第二平衡盘3.2在与第一平衡盘3.1相反的一侧上与固定装置2.2.1接触。因此，固定装置2.2.1代表第二轴部分2.2在轴向方向上用于轴部件3的止挡部。
40.在第二轴部分2.2的区域中，轴2具有周缘凹槽2.2.3。固定装置2.2.1通过使固定装置2.2.1的变形部2.3(参见图3)进入到凹槽2.2.3中来与凹槽2.2.3形成形状配合连接2.2.2。
41.固定装置2.2.1设计为由管状材料制成的套筒。材料厚度在周向方向以及轴向方向上可以被认为是恒定的，使得可以假设壁厚恒定。在这方面，套筒的轴向延伸被选择成使得例如轴2和轴部件3的制造公差得到补偿，并且因此固定装置2.2.1在凹槽2.2.3的上方布置成使得以可靠的方式实现形状配合连接2.2.2。
42.在针对第二平衡盘3.2的具体实施方式中，固定装置2.2.1具有用于轴部件3的第一轴向止挡部2.2.4.1、以及布置在固定装置2.2.1的与第一轴向止挡部2.2.4.1相反的侧部上的第二轴向止挡部2.2.4.2。第二轴向止挡部2.2.4.2用作用于另一轴部件(未示出)的止挡部。
43.如果所述另一轴部件要被轴向固定，则在轴2的第二轴部分2.2中引入有第一凹槽2.2.3.1和第二凹槽2.2.3.2。此外，第二轴部分2.2具有第一固定装置2.2.1.1和第二固定装置2.2.1.2。在这方面，第一固定装置2.2.1.1在轴2上的第一位置处与第一凹槽2.2.3.1
形成第一形状配合连接2.2.2.1。第二固定装置2.2.1.2在轴的第二位置处与第二凹槽2.2.3.2形成第二形状配合连接2.2.2.2。然后，所述另一轴部件布置在固定装置2.2.1.1、2.2.1.2之间。在该实施方式的变型中，所述另一轴部件可以是例如轴承元件或旋转位置传感器。
44.两个固定装置2.2.1.1、2.2.1.2各自具有第一止挡部2.2.4.1和第二止挡部2.2.4.2。
45.图2示出了来自图1的轴系统1的轴2的俯视图。
46.轴2包括两个轴部分2.1和2.2。在第一轴部分2.1中，可以看到轮廓2.1.4，该轮廓在轴向方向上是明显的。轮廓2.1.4被冷却系统4的允许冷却剂经由孔4.2流动的径向的周向冷却通道4.1中断。
47.在与第一轴部分2.1直接邻接的第二轴部分2.2中，可以看到第一凹槽2.2.3.1和第二凹槽2.2.3.2。
48.在第一轴部分2.1的第二区域2.1.2中，可以看到轮廓2.1.4的在俯视图中位于凹槽2.1.3上方的渐缩部2.1.4.2。渐缩部2.1.4.2是由于轮廓轨道2.1.4.1的制造过程产生的，例如是在轮廓切割器被移出时产生的。特别地，渐缩部2.1.4.2设计为沿周向方向减小轮廓宽度以及沿径向方向减小轮廓深度。
49.此外，第一区域2.1.1具有轴2的第一梢部直径，并且第二区域2.1.2具有轴2的第二梢部直径，其中，第二梢部直径大于第一梢部直径。
50.凹槽2.1.3在第一区域2.1.1中形成第一凹槽侧面2.1.3.1并在第二区域2.1.2中形成第二凹槽侧面2.1.3.2。由于渐缩部2.1.4.2，第二凹槽侧面2.1.3.2形成轮廓2.1.4在第二区域2.1.2中的轴向边界或分别代表用于轴部件3的对应对向轮廓的轴向止挡部。第二区域2.1.2中较大的梢部直径另外增加了轴向止挡部的面积。
51.图3示出了来自图1的轴系统的细节的立体截面图，以说明组装情况。
52.图4示出了根据图1和图2的轴系统1的变型的俯视图。为了将轴部件3轴向固定，在该变型中设置有第一固定装置2.2.1.1和第二固定装置2.2.1.2。此处，第一平衡盘3.1与第一固定装置2.2.1.1的第一止挡部2.2.4.1接触。第一固定装置2.2.1.1与轴2的第一凹槽2.2.3.1形成第一形状配合连接2.2.2.1。其中，第一形状配合连接2.2.2.1通过使第一固定装置2.2.1.1的若干个径向变形部2.3进入到第一凹槽2.2.3.1中来实现。
53.第二平衡盘3.2与第二固定装置2.2.1.2的第一止挡部2.2.4.1接触。第二固定装置2.2.1.2与轴2的第二凹槽2.2.3.2形成第二形状配合连接2.2.2.2。在这种情况下，第二形状配合连接2.2.2.2通过使第二固定装置2.2.1.2的若干个径向变形部2.3进入到第二凹槽2.2.3.2中来实现。
54.两个固定装置2.2.1.1、2.2.1.2均具有第一止挡部2.2.4.1和第二止挡部2.2.4.2。
55.固定装置2.2.1.1、2.2.1.2各自设计为由管状材料制成的套筒。材料厚度在周向方向以及轴向方向上可以被认为是恒定的，使得可以假设壁厚恒定。
56.在轴系统1的所图示的变型的生产中，推动第一固定装置2.2.1.1直至到达预定位置。在这种情况下，将第一固定装置2.2.1.1在第一凹槽2.2.3.1上方布置成使得借助于使固定装置2.2.1.1的变形部2.3进入到第一凹槽2.2.3.1来形成第一形状配合连接2.2.2.1。
然后，将轴部件3推动到轴2上。然后，将第二固定装置2.2.1.2推动至预定位置或者直至达到预定的轴向预加载力，使得第二固定装置2.2.1.2在第二凹槽2.2.3.2上方布置成使得借助于使固定装置2.2.1.2的变形部2.3进入到第二凹槽2.2.3.2中来形成第二形状配合连接2.2.2.2。
57.附图标记列表
58.1 轴系统
59.2 轴
60.2.1 第一轴部分
61.2.1.1第一区域
62.2.1.2第二区域
63.2.1.3凹槽
64.2.1.3.1第一凹槽侧面
65.2.1.3.2第一凹槽侧面
66.2.1.4轮廓
67.2.1.4.1轮廓轨道
68.2.1.4.2渐缩部
69.2.2第二轴部分
70.2.2.1固定装置
71.2.2.1.1第一固定装置
72.2.2.1.2第二固定装置
73.2.2.2形状配合连接
74.2.2.2.1第一形状配合连接
75.2.2.2.2第二形状配合连接
76.2.2.3凹槽
77.2.2.3.1第一凹槽
78.2.2.3.2第二凹槽
79.2.2.4.1第一止挡部
80.2.2.4.2第二止挡部
81.2.3 变形部
82.3 轴部件
83.3.1 第一平衡盘
84.3.2 第二平衡盘
85.3.3 第一叠片芯
86.3.4 第二叠片芯
87.4 冷却系统
88.4.1 冷却通道
89.4.2孔。

技术特征：
1.一种轴系统(1)，具有：轴(2)，所述轴具有带轮廓(2.1.4)的第一轴部分(2.1)，所述轮廓沿径向方向形成，沿轴向方向延伸，在第一区域(2.1.1)中具有恒定的横截面并朝向所述第一轴部分(2.1)的第一侧部沿所述轴向方向敞开，其特征在于，在所述第一轴部分(2.1)的与所述第一区域(2.1.1)邻接的第二区域(2.1.2)中，所述轮廓(2.1.4)在与所述第一侧部相反的第二侧部的方向上具有渐缩部(2.1.4.1)，在所述第一区域(2.1.1)与所述第二区域(2.1.2)之间引入有沿周向方向延伸的周缘凹槽(2.1.3)，并且所述周缘凹槽在所述第一区域(2.1.1)中形成第一凹槽侧面(2.1.3.1)并在所述第二区域(2.1.2)中形成第二凹槽侧面(2.1.3.2)，并且所述第二凹槽侧面(2.1.3.2)朝向所述第二侧部形成所述轮廓(2.1.4)在所述第二区域(2.1.1)中的轴向止挡部。2.根据权利要求1所述的轴系统(1)，其中，所述渐缩部(2.1.4.2)具有沿所述周向方向减小的轮廓宽度以及沿所述径向方向减小的轮廓深度。3.根据权利要求1至2所述的轴系统(1)，其中，所述第一轴部分(2.1)在所述第一区域(2.1.1)中具有第一梢部直径，所述第一轴部分(2.1)在所述第二区域(2.1.2)中具有第二梢部直径，并且所述第二梢部直径大于所述第一梢部直径。4.根据权利要求1至3所述的轴系统(1)，其中，所述第一区域(2.1.1)中的所述轮廓(2.1.4)设计成接纳具有对应对向轮廓的轴部件(3)，并且所述第二凹槽侧面(2.1.3.2)形成用于所述轴部件(3)的轴向止挡部。5.根据权利要求4所述的轴系统(1)，其中，所述第一区域(2.1.1)中的所述轮廓(2.1.4)和所述轴部件(3)的所述对应对向轮廓设计成沿所述周向方向传递力。6.根据权利要求1至5所述的轴系统(1)，其中，所述第一区域(2.1.1)中的所述轮廓(2.1.4)为花键轮廓，并且所述第二区域(2.1.2)中的所述渐缩部(2.1.4.2)通过用于生产所述花键轮廓所使用的工具的跳动来实现。7.根据权利要求1至6所述的轴系统(1)，其中，所述轴部件(3)包括若干个部分。8.根据权利要求7所述的轴系统(1)，其中，所述轴部件(3)为电机的包括第一平衡盘(3.1)、第一叠片芯(3.3)的转子芯。9.根据权利要求1至8所述的轴系统(1)，包括：第二轴部分(2.2)，所述第二轴部分具有沿所述周向方向延伸的周缘凹槽(2.2.3)，固定装置(2.2.1)，形状配合连接(2.2.2)，所述形状配合连接通过使所述固定装置(2.2.1)的变形部(2.3)进入到所述凹槽(2.2.3)中而形成，其中，所述固定装置(2.2.1)在所述第二轴部分(2.2)中形成用于所述轴部件(3)的轴向第一止挡部(2.2.4.1)。10.一种电机，包括根据权利要求1至9所述的轴系统(1)。

技术总结
一种轴系统(1)，包括具有第一轴部分(2.1)的轴(2)。第一轴部分(2.1)具有轮廓(2.1.4)，该轮廓沿径向方向形成，沿轴向方向延伸，在第一区域(2.1.1)中具有恒定的横截面并朝向轴部分(2.1)的第一侧部沿轴向方向敞开。在第一轴部分(2.1)的与第一区域(2.1.1)邻接的第二区域(2.1.2)中，轮廓(2.1.4)在与第一侧部相反的第二侧部的方向上具有渐缩部(2.1.4.1)。在第一区域(2.1.1)与第二区域(2.1.2)之间引入有沿周向方向延伸的周缘凹槽(2.1.3)，并且该周缘凹槽在第一区域(2.1.1)中形成第一凹槽侧面(2.1.3.1)并在第二区域(2.1.2)中形成第二凹槽侧面(2.1.3.2)。第二凹槽侧面(2.1.3.2)朝向第二侧部形成轮廓(2.1.4)在第一区域(2.1.1)中的轴向边界。还公开了一种包括所述轴系统(1)的电机。(1)的电机。(1)的电机。


技术研发人员：朱利安
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2023/8/9