用于流体冷却空心轴的流体分配器的制作方法

本发明涉及一种用于对空心轴进行流体冷却的流体分配器、一种具有这种流体分配器的空心轴、尤其用于电机的转子轴以及一种具有这种空心轴的、尤其用于车辆的电机。

背景技术：

已知通过使流体、例如油流过空心轴内部空间来冷却和/或润滑空心轴、如电机的转子轴。

由专利文献de102014107845a1已知一种用于流体冷却电机的转子的空心轴的流体分配器。在此，空心轴具有轴向通入该空心轴的空心轴内部空间的流体进口和形式为空心轴中的径向通孔的流体出口，流体进口用于将流体引入空心轴内部空间，流体出口用于将流体从空心轴内部空间排出。在此，流体分配器布置在空心轴内部空间中并且具有漏斗形基体，该漏斗形基体具有直径较小的开放端区段和直径较大的开放端区段。在此，直径较小的开放端区段固定在流体进口上。直径较大的开放端区段在此布置在空心轴内部空间内并且通入该空心轴内部空间。在此，流体通过流体进口并且通过直径较小的开放端区段可引入漏斗形基体的内部空间并且通过直径较大的开放端区段可引入空心轴内部空间的包围流体分配器的区域中并且通过空心轴中的流体出口能够从该区域排出。

由专利文献ep0430854b1已知一种用于润滑空心轴的轴承的油分配器，该油分配器具有带有两个开放端区段的管形基体。

由专利文献de2407415已知用于螺旋桨轴的轴颈轴承，该轴颈轴承的轴瓦由楔形条保持就位。在此，楔形条具有径向通孔，用于向螺旋桨轴输送油。

但现有技术中已知的流体分配器还未构造为最佳。因此，由现有技术中已知的流体分配器通常只能以困难的方式并且常常只能借助安装辅助装置定位和/或安装。此外，在由现有技术中已知的流体分配器中，尤其在空心轴转速较高的情况下的位置锁定在技术上要求很高。此外，通过由现有技术已知的流体分配器通常几乎不能确保有针对性的、局部控制的流体冷却。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题在于，如此设计和改进前述的流体分配器，使得该流体分配器能够以简单且因此易于安装的方式安装在空心轴、例如电机的转子轴中并且尤其也能够实现转速稳定的定位和/或有针对性的、局部控制的流体冷却。

所述技术问题按照本发明通过一种流体分配器解决，所述流体分配器用于对空心轴和/或至少一个用于支承所述空心轴的轴承进行流体冷却，尤其用于对电机的转子轴和/或至少一个用于支承电机的转子轴的轴承进行流体冷却，其中规定，所述流体分配器具有管形基体，其中，所述管形基体具有开放端区段、封闭端区段和构造在开放端区段与封闭端区段之间的中间区段，其中，所述开放端区段设计用于将流体分配器固定在用于使流体进入空心轴的流体进口上，其中，所述封闭端区段设计用于将流体分配器固定在空心轴上，并且其中，在所述中间区段中构造有至少一个流体通孔。

所述技术问题按照本发明还通过一种空心轴、尤其是用于电机的转子轴解决，所述空心轴具有流体冷却装置，其中，所述空心轴包括用于将流体引入空心轴的空心轴内部空间的流体进口和至少一个用于将流体从空心轴内部空间排出的流体出口，其中规定，在所述空心轴内部空间中布置有前述类型的流体分配器。

所述技术问题按照本发明还通过一种尤其用于车辆的电机解决，所述电机具有转子和定子，其中，所述转子可转动地支承在空心轴形式的转子轴上，其中规定，所述转子轴是前述类型的空心轴。

在此，所述流体分配器尤其设计用于流体冷却空心轴和/或至少一个用于支承所述空心轴的轴承。例如，流体分配器可以用于流体冷却电机的转子轴和/或至少一个用于支承电机的转子轴的轴承。

所述流体分配器尤其具有管形基体。在此，所述管形基体具有开放端区段、封闭端区段和构造在开放端区段与封闭端区段之间的中间区段。在此，开放端区段尤其设计用于将流体分配器固定在用于流体进入空心轴的流体进口上。在此，封闭端区段尤其设计用于将流体分配器固定在空心轴上。在此，在所述中间区段中尤其构造有至少一个流体通孔，尤其形式为径向的通过孔。

这样设计的流体分配器能够以简单并且因此易于安装的方式、例如在不借助安装辅助装置的情况下被安装在空心轴中，所述空心轴配备有用于将流体引入空心轴的空心轴内部空间的流体进口和至少一个用于将流体从空心轴内部空间排出的流体出口。

因此，本发明也涉及一种空心轴、尤其用于电机的转子轴，所述空心轴具有流体冷却装置，其中，所述空心轴包括用于将流体引入空心轴的空心轴内部空间的流体进口和至少一个用于将流体从空心轴内部空间排出的流体出口，并且在空心轴的空心轴内部空间中布置有这种流体分配器。在此，所述流体进口可以尤其轴向地、尤其沿空心轴的旋转轴线通入空心轴内部空间。在此，至少一个流体出口可以尤其设计为具有在空心轴中大致径向的、例如径向延伸的通孔。在此，大致径向的延伸也可以理解为倾斜的延伸，该倾斜延伸相对空心轴的旋转轴线基本上沿半径的方向延伸。在此，流体分配器的管形基体的开放端区段可以尤其在流体进口上可固定或固定。在此，流体分配器的管形基体的封闭端区段可以尤其在空心轴上、优选空心轴中可固定或固定。在此，流体可以尤其通过流体进口能引入流体分配器的管形基体的内部空间并且通过流体分配器的管形基体的中间区段的至少一个流体通孔能够排入空心轴内部空间的围绕流体分配器的区域中，并且从空心轴内部空间的围绕流体分配器的区域通过空心轴的至少一个流体出口能够排出。所述流体可以尤其是冷却剂、例如油。因此，流体分配器可以尤其是冷却剂分配器、例如油分配器，或者说流体冷却可以是油冷。

此外，本发明还涉及一种尤其用于车辆、例如混合动力车辆或电动车的电机，所述电机具有转子和定子，其中，所述转子可转动地支承在形式为空心轴的转子轴上，其中，所述转子轴是这种空心轴。

通过这种流体分配器或这种空心轴可以实现有针对性的、局部控制的流体冷却。例如可以通过至少一个流体通孔的位置、设计方式和数量有针对性地局部控制流体流。因此可以优化冷却。这点尤其在尤其具有高功率密度和/或紧凑和/或坚固结构的电机的转子轴中特别有利，因为在该电机的运行中，热量不仅通过轴支承件而且通过电机自身的运行产生，该热量应当被排出以便确保电机的无损失的运行。

轴向的流体进口与通过管形基体的开放端区段固定在该流体进口上的流体分配器之间的连接可以基于流体分配器的管形基体的管形的设计方式和在轴向的流体进口上的轴向定位具有较高的转速稳定性。这点可以尤其在具有高转速的空心轴、如电机的转子轴中特别有利。

在一种设计方式中，开放端区段设计用于借助卡接装置将流体分配器固定在流体进口上，或者说开放端区段借助卡接装置可固定或固定在流体进口上。例如，开放端区段可以设计用于借助环形卡接装置或卡钩连接装置将流体分配器固定在流体进口上，或者说开放端区段可以借助环形卡接装置或卡钩连接装置可固定或固定在流体进口上。因此，流体分配器能够以简单并且易于安装的方式固定在流体进口上。

在另外的设计方式中，封闭端区段设计用于借助配合连接装置将流体分配器固定在空心轴中，或者说封闭端区段借助配合连接装置可固定或固定在空心轴中。因此，流体分配器能够以简单并且易于安装的方式固定在空心轴中。

在另外的设计方式中，封闭端区段设计用于封闭和密封空心轴的轴向的空心轴开口，或者说封闭端区段封闭空心轴的轴向的空心轴开口。在此，封闭端区段可以尤其具有封闭管形基体的轴向侧的封闭段。因此，流体分配器可以附加地也具有填塞功能。用于封闭和密封轴向的空心轴开口的附加的构件、例如附加的隔板及其布置不再需要。因此可以进一步改善空心轴的制造和安装。

在另外的设计方式中，封闭端区段配备有至少一个用于在封闭端区段与空心轴、尤其空心轴的内侧面之间密封的密封装置。因此可以尤其在封闭端区段与空心轴之间实现密封的配合连接装置。

管形基体或流体分配器可以尤其旋转对称地构造和/或尤其相对空心轴的旋转轴线旋转对称地布置在空心轴内部空间中。因此可以实现特别高的转速稳定性。

在另外的设计方式中，所述管形基体大致呈锥形地构造。在此，管形基体尤其可以从封闭端区段朝开放端区段逐渐收窄。因此可以实现改善的流体输送。

至少一个流体通孔可以尤其是具有基本上径向、尤其径向延伸的通孔。

至少一个流体通孔可以尤其与封闭端区段相邻地构造。因此可以实现尽可能长的流体行程和因此改善的冷却效果。

至少一个流体通孔可以例如设计为具有圆形的横剖面和/或具有椭圆形的横剖面、例如设计为长孔，和/或设计为具有另外的横剖面形状。通过至少一个流体通孔的设计方式可以有针对性地局部地控制流体冷却。

尤其可以在中间区段中构造多个流体通孔。因此可以更好地有针对性地局部控制流体冷却。

在另外的设计方式中，在中间区段中构造有至少一组由两个或两个以上环绕分布的流体通孔构成的序列。例如可以在中间区段中构造有至少两组由两个或两个以上环绕分布的流体通孔构成的序列。因此可以实现流体冷却的改善的有针对性的局部控制。至少一组流体通孔序列、例如至少两组流体通孔序列可以尤其与封闭端区段相邻地构造。不同的流体通孔序列的流体通孔既可以例如相同地设计也可以彼此不同地设计。

在流体通孔的设计中可以实现较大的几何多样性。在此可以通过流体通孔的数量、布置方式、构造方式、例如横剖面形状和/或尺寸有针对性地使流体导向和/或流体输送符合空心轴的分别的使用领域和类型。

在另外的设计方式中，在中间区段的外表面上构造有翼形件，用于尤其通过空心轴内部空间的流体导向、和/或用于尤其通过空心轴内部空间的流体输送、和/或流体分配器在空心轴中的定位、尤其定中心。因此可以更好地有针对性地局部控制流体冷却、和/或进一步改善流体输送、和/或进一步简化流体分配器在空心轴中的安装、减少安装错误并且实现较高的位置可靠度。

为了流体输送，翼形件的几何形状可以符合流动效果地设计。例如在此，翼形件的至少一个部分可以设计为涡轮状或螺旋桨状。

为了将流体分配器在空心轴中定位、尤其定中心，流体分配器的翼形件可以尤其抵靠着空心轴的内侧面支撑并且将流体分配器在空心轴中定位、尤其定中心。

翼形件尤其可以设计为张开或可张开或者说打开或可打开的，以便使流体分配器在空心轴中定位、尤其定中心。这点可以例如通过以下方式实现，即翼形件如此设计，使得所述翼形件设计为可变形、尤其弹性的并且在未安装的状态下具有大于空心轴的内径的外径。在安装时，翼形件则压靠着空心轴的内侧面，其中，翼形件发生变形并且可以使管形基体或流体分配器在空心轴中定位并且尤其定中心。例如在此，翼形件可以如此设计，使得所述翼形件从管形基体的中间区段的外表面开始相对空心轴的内侧面和/或相对管形基体的中间区段的外表面倾斜延伸。在此，翼形件从开放端区段朝封闭端区段向外倾斜延伸。在将开放端区段推入空心轴中时，如此设计的翼形件可以压靠空心轴的内侧面并且尤其在不需要反抗推力的情况下向管形基体弯曲。

翼形件可以例如具有基本上一贯的材料强度。但例如同样可行的是，翼形件径向向外变窄和/或构造为具有径向向外减小的材料强度。

翼形件可以例如笔直地设计。但例如同样可行的是，翼形件弯曲地设计，例如设计为涡轮状或螺旋桨状。

在翼形件的设计中可以实现较大的几何多样性。在此，通过翼形件的数量、布置方式、长度、几何和/或竖立角可以有针对性地使流体导向和/或流体输送和/或定位、尤其定中心符合空心轴的各种使用领域和类型。

在另外的设计方式中，在中间区段的外表面上构造有至少一组由两个或两个以上环绕分布的翼形件构成的序列和/或至少一组由两个或两个以上轴向分布的翼形件构成的行列。在中间区段的外表面上尤其可以构造有两组或两组以上、例如三组或四组或五组由两个或两个以上环绕分布的翼形件构成的序列和/或两组或两组以上由两个或两个以上轴向分布的翼形件构成的行列。因此可以通过翼形件优化流体导向和/或流体输送和/或定位、尤其定中心。

在另外的设计方式中，所述流体分配器由塑料构造。因此可以以简单且低成本的方式制造流体分配器。

在另外的设计方式中，开放端区段和/或中间区段和/或封闭端区段配设有稳定肋板。因此可以优化流体分配器的机械稳定性。流体分配器的具有稳定肋板的设计方式可以尤其在流体分配器由塑料构造的情况下能够有利并且简单地实现。

例如可以在开放端区段和/或中间区段的外表面上构造有稳定肋板，所述稳定肋板环绕分布地布置并且沿管形基体的轴向延伸。

例如，所述封闭段的外表面可以配备有例如形式为十字形的稳定肋板。

由此，前述的缺点被避免并且获得相应的优点。

附图说明

在此存在许多以有利的方式设计和改进按照本发明的流体分配器、按照本发明的空心轴和按照本发明的电机的可能。以下根据附图和所属的说明详细阐述按照本发明的流体分配器、按照本发明的空心轴和按照本发明的电机的一些优选的设计方式。在附图中：

图1示出按照本发明的电机的实施方式的示意性的局部横剖面图，其具有按照本发明的作为转子轴的空心轴的实施方式和按照本发明的具有管形基体的流体分配器的实施方式，该管形基体具有开放端区段、封闭端区段和位于其间的中间区段，该中间区段具有由环绕分布的流体通孔构成的序列；

图2在放大的、示意性的局部横剖面图中示出按照本发明的空心轴和按照本发明的流体分配器的在图1中所示的实施方式；

图3在进一步放大的、示意性的局部横剖面图中示出按照本发明的流体分配器的在图1中所示的实施方式的开放端区段；

图4在进一步放大的局部示意图中示出按照本发明的流体分配器的在图1中所示的实施方式的封闭端区段；

图5示出按照本发明的电机的实施方式的示意性的局部横剖面图，其具有按照本发明的作为转子轴的空心轴的实施方式和按照本发明的具有管形基体的流体分配器的实施方式，该管形基体具有开放端区段、封闭端区段和位于其间的中间区段，该中间区段具有两个由环绕分布的流体通孔构成的序列和翼形件；

图6-图9示出按照本发明的流体分配器的在图5中所示的实施方式的示意性的、局部立体视图；

图10至图14示出按照本发明的流体分配器的另外的、具有不同的翼形件和/或流体通孔的实施方式的示意性的剖视图；

图15至图17示出按照本发明的流体分配器的另外的、具有配备有稳定肋板的开放端区段和中间区段的实施方式的示意性的局部立体视图；

图18至图23示出按照本发明的流体分配器的另外的、具有不同地设计的、无/有密封装置的、和/或无/有稳定肋板的封闭端区段的实施方式的示意性的局部立体图。

具体实施方式

图1至图23示出用于流体冷却的按照本发明的流体分配器1、例如油分配器的不同的实施方式。

图1和图5阐明，如此设计的流体分配器1可以尤其用于流体冷却空心轴10和/或空心轴轴承11、11’并且尤其用于流体冷却电机100的转子轴10和/或转子轴轴承11、11’。

图1和图5示出尤其用于车辆的电机100的不同的实施方式，电机100包括具有叠片组101’的转子101和定子102。在此，转子101的叠片组101’例如通过热缩配合固定在形式为空心轴10的转子轴上，该转子轴在两侧由两个转子轴轴承11、11’可转动地支承。在此，空心轴10配备有流体冷却装置。在此，空心轴10配备有流体进口12、例如输油件，用于将流体f引入空心轴10的空心轴内部空间h中，流体进口12轴向地沿空心轴10的旋转轴线r的方向通入空心轴内部空间h。在此，在空心轴10中构造有多个流体出口13，用于将流体f从空心轴内部空间h排出，流体出口13构造为具有在空心轴10中大致径向延伸的通孔。图1和图5表明，用作流体出口13的通孔具有倾斜的延伸段，这些通孔相对空心轴10的旋转轴线r基本上沿半径的方向延伸。

在图1和图5的范畴内，在空心轴内部空间h中布置有按照本发明的流体分配器1的不同的实施方式。在此，图2至图4示出按照本发明的流体分配器1的在图1中所示的实施方式的示意图，并且图6至图9示出按照本发明的流体分配器1的在图5中所示的实施方式的示意图。

图1至图4和图5至图9示出，流体分配器1具有例如由塑料制成的管形基体2，管形基体2具有开放端区段3、封闭端区段4和构造在开放端区段3与封闭端区段4之间的中间区段5。在此，管形基体2大致呈锥形地设计并且从封闭端区段4朝向开放端区段3逐渐收窄。在此，开放端区段3设计用于将流体分配器1固定在流体进口12上，并且开放端区段3通过卡接装置3’固定在该流体进口12上。封闭端区段4在此设计用于将流体分配器1固定在空心轴10上并且用于封闭和密封空心轴10的轴向的空心轴开口。在此，封闭端区段4具有封闭管形基体2的轴向侧的封闭段4’并且配备有例如两个容纳在密封容纳部7’中的密封环形式的密封装置7。管形基体2的封闭端区段4借助配合连接装置固定在空心轴10中。

图1至图4和图5至图9示出，在中间区段4中与封闭端区段4相邻地构造有流体通孔6。

在此，在图1至图4中所示的设计方式中，流体通孔6设计为一组由四个环绕分布的具有圆形横剖面的流体通孔6构成的序列6a的形式。

然而，在图5至图9中所示的设计方式中，流体通孔6设计为两组分别由四个环绕分布的流体通孔6构成的序列6a、6b的形式。在此，不同的流体通孔序列6a、6b的多个流体通孔6具有不同的横剖面。因此，与封闭端区段4最近的流体通孔序列6a的流体通孔6分别以长孔的形式设计，而另一流体通孔序列6b的流体通孔6具有圆形的横剖面。

在图1和图5中通过箭头阐明流体路径、例如油路径。在此，图1和图5示出，流体f通过流体进口12可引入流体分配器1的管形基体2的内部空间i并且通过流体分配器1的管形基体2的中间区段5的流体通孔6可排入空心轴内部空间h的围绕流体分配器1的区域中，并且可以从空心轴内部空间h的围绕流体分配器1的区域通过空心轴10中的流体出口13排出。

在图5至图9中所示的设计方式中，附加地在流体分配器1的管形基体2的中间区段5的外表面上构造有翼形件8，用于将流体导向和输送穿过空心轴内部空间h以及用于流体分配器1在空心轴10中的定位、尤其定中心。在此，翼形件8设计为张开或可张开或者说打开或可打开的，并且流体分配器的翼形件8靠着空心轴10的内侧面支撑。以此方式，翼形件8可以不仅用作导向或者说导引流体的轮廓而且尤其用于流体分配器1在空心轴10中定位和定中心。在此，翼形件8如此设计，使得翼形件8从管形基体2的中间区段5的外表面开始相对空心轴10的内侧面并且相对管形基体2的中间区段5的外表面倾斜延伸。在此翼形件8尤其从开放端区段3开始朝着封闭端区段4倾斜延伸。在将开放端区段3推入空心轴10中时，翼形件8可以压靠空心轴10的内侧面并且朝管形基体1的方向被弯曲，其中，流体分配器1在空心轴10中被定位和定中心。

在图5至图9所示的设计方式中，在中间区段5的外表面上构造有五组分别由四个环绕分布的翼形件8构成的序列或四组分别由五个轴向分布的翼形件8构成的行列。在此，翼形件8以一个竖立角从管形基体2的中间区段5的外表面突出并且具有基本上一贯的材料强度。

图10至图14表明，在流体通孔6和/或翼形件8的设计方式中可以实现较大的几何多样性，由于该几何多样性，可以例如通过流体通孔6的数量、布置方式、设计方式和尺寸和/或通过翼形件8的数量、布置方式、长度、几何和/或竖立角有针对性地使流体导向和/或流体输送和/或定位、尤其定中心符合空心轴的各种使用领域和类型。

在图10所示的设计方式中，在中间区段5的外表面上构造有五组由四个环绕分布的翼形件8构成的序列8a、8b、8c、8d、8e或者说四组由五个轴向分布的翼形件8构成的行列8a、8b、8c、8d。在此，流体通孔6(类似于图5至图9中所示的设计方式)设计为两组分别由四个环绕分布的具有不同的(长孔/圆形的)横剖面的流体通孔6的序列6a、6b。

在图11和图12所示的设计方式中，在中间区段5的外表面上构造有三组由四个环绕分布的翼形件构成的序列8a、8b、8c或者说四组由三个轴向分布的翼形件8构成的行列8a、8b、8c、8d。在此，在图11和图12中所示的设计方式通过翼形件8的竖立角彼此区分。在图11和图12所示的设计方式中，流体通孔6(类似于图1至图4中所示的设计方式)设计为一组由四个环绕分布的具有圆形的横剖面的流体通孔6构成的序列6a。

在图13中所示的设计方式中，翼形件8(类似于图5至图12中所示的设计方式)具有基本上一贯的材料强度。

而在图14中所示的设计方式中，翼形件8径向向外变窄，其中，翼形件8的材料强度径向向外减小。

图15至图17示出，在另外的设计方式中，开放端区段3和中间区段5配备有稳定肋板9。在此，稳定肋板9环绕分布地布置在开放端区段3和中间区段5的外表面上并且沿管形基体2的轴向延伸地构造。

在图18所示的设计方式中，封闭端区段3设计为无密封装置。必要时根据用于构造管形基体2的材料可以不需要密封装置。

而在图19所示的设计方式中，封闭端区段4配备有密封装置7。

在图20和图21所示的设计方式中，封闭端区段3配备有密封装置7，其中，在封闭段4’的外表面上构造有尤其形式为十字形的稳定肋板9’。

在图22和图23所示的设计方式中，封闭端区段3配备有密封装置7，其中，封闭段4’的外表面构造为无稳定肋板。

附图标记列表

1流体分配器

2管形基体

3管形基体的开放端区段

3’开放端区段的卡接装置

4管形基体的封闭端区段

4’封闭端区段的封闭段

5管形基体的中间区段

6流体通孔

6a、6b由环绕分布的流体通孔构成的序列

7密封装置

7’密封容纳部

8翼形件

8a-8e由环绕分布的翼形件构成的序列

8a-8d由轴向分布的翼形件构成的行列

9开放端区段和中间区段的稳定肋板

9’封闭端区段的封闭段的稳定肋板

10空心轴/转子轴

11、11’转子轴轴承

12流体进口

13流体出口

100电机

101转子

101’叠片组

102定子

h空心轴内部空间

i流体分配器的管形基体的内部空间

f流体

r空心轴的旋转轴线