CN113710915B - 用于车辆的轴组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆(21)的轴组件(1)，该轴组件(1)包括轴(2)，轴(2)包括沿该轴(2)的轴向方向延伸的流体通道(3)。轴(2)包括至少一个流体进口(4)，该至少一个流体进口(4)布置在与轴(2)的第一端(5)相距轴向距离处，并在轴(2)的外表面(6)与流体通道(3)之间径向地延伸。轴组件(1)还包括传感器(7)，传感器(7)包括第一传感器部分(8)和第二传感器部分(9)，其中，第一传感器部分(8)在轴(2)的第一端(5)处附接至轴(2)的第一端部(10)，并且第二传感器部分(9)布置成附接至第一轴壳体部分(11a)。

Description

用于车辆的轴组件
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的轴组件，其中该轴组件包括轴，该轴包括沿着该轴的轴向方向延伸的流体通道。
背景技术
在车辆中，多个轴被用于提供旋转运动。US 2007/273228 A公开了一种用于电动机的转子轴。该转子轴布置在壳体中，并且具有穿过该轴形成的轴向的中空孔，其用于将润滑油输送到支撑该转子轴的一对轴承。
通常，优选地测量轴的旋转速度。测量轴的旋转速度的一种常用方式是使用旋转变压器。旋转变压器的转子部分附接至轴，同时定子部分环绕该转子部分。因为转子附接至轴的外侧，所以旋转变压器允许流体行进穿过轴。这允许流体在需要的地方被输送穿过轴。
根据US 2007/273228 A，旋转变压器适用于测量轴的旋转速度。然而，旋转变压器的安装成本高，并且由于转子的额外的质量，这将增大轴上安装旋转变压器处的部分的惯性。旋转变压器对轴的径向移动也很敏感，因为这种移动会导致不准确的速度读数。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种改进的轴组件，在该轴组件内可输送流体。该目的通过一种用于车辆的轴组件来实现。该轴组件包括轴，该轴包括沿该轴的轴向方向延伸的流体通道。该轴包括至少一个流体进口，该至少一个流体进口布置在与该轴的第一端相距轴向距离处，并在该轴的外表面与流体通道之间径向地延伸。该轴组件还包括传感器，该传感器包括第一传感器部分和第二传感器部分，其中，该第一传感器部分在该轴的第一端处附接至该轴的第一端部，并且该第二传感器部分被布置成附接至轴壳体。
通过提供根据本公开内容的轴组件，设有附接至轴的第一端部的传感器以及流体进口的轴，在其对该轴的径向运动较不敏感的情况下允许测量轴的旋转速度，同时仍然将足够的流体输送提供到轴的流体通道中。
根据一实施方式，该轴组件被布置成从外部流体供应源经由流体供应通道供应流体，该流体供应通道被布置成使得流体流动经过第一传感器部分，并从轴的外侧穿过流体进口流入流体通道中。
该流体可以从外部流体供应源供应。为了对流体能够充分地输送到轴的流体通道中这一点进行利用，流体供应通道被布置成以这样一种方式提供流体，即，流体即使可能在第一端部处被第一传感器部分所阻挡，也能够使得流体进入流体通道。通过将流体供应通道布置成，使得流体可以借助于布置在与轴的第一端相距轴向距离处的流体进口而流动经过第一传感器部分并流入流体通道中，来实现这一点。如果第一传感器部分没有完全阻塞第一端部，则流体可以穿过第一端部经过第一传感器部分并流入流体通道中并且穿过该进口。
根据一实施方式，该轴包括至少一个流体出口，该至少一个流体出口被布置成与该至少一个流体进口相距轴向距离，其中，该至少一个流体出口在流体通道与轴的外表面之间径向地延伸。
该轴组件允许将轴的流体通道内的流体被输送到流体出口，该流体出口在与流体进口相距轴向距离处布置在轴上。这允许流体被用来润滑和/或冷却车辆的各个部分。
根据一实施方式，布置在轴向距离处的至少一个流体出口布置在轴的第一端的相对侧。
通过将流体出口布置在轴的第一端的相对侧，该轴允许流体在离开该轴之前在该轴的整个长度上进行输送。这可以允许流体被输送穿过轴到车辆的原本很难到达的一些部分。这也可以允许用于各种流体的冗余流体路径或可替代的流体路径。
根据一实施方式，流体通道和该至少一个流体进口适于连接至与车辆的现有冷却系统，以输送冷却流体。
使用现有冷却系统向轴提供冷却流体以进一步输送冷却流体，保证了对现有系统的具有成本效益的利用。该冷却系统例如可以是空调冷却系统、电池组冷却系统或变速器流体冷却系统。
根据一实施方式，第一传感器部分附接至流体通道的内壁。
因为没有从轴朝外延伸的传感器的部分，所以将第一传感器部分附接至流体通道的内壁减小了由第一传感器部分向轴提供的惯性，从而使得该轴相比于设有旋转变压器的转子部分的轴的情形，具有更好的旋转稳定性。
根据一实施方式，流体通道在轴的第一端处沿轴向地敞开，并且其中，第二传感器部分适于在轴的第一端处延伸到流体通道中。
使第二传感器部分在轴的第一端处延伸到流体通道中，提供了对轴的径向运动不敏感的传感器。优选但非必须地，第二传感器部分在轴内居中。
根据一实施方式，第二传感器部分在轴的第一端处延伸到流体通道中的部分包括第二传感器内部部分，该第二传感器内部部分具有比第二传感器外部部分更小的横截面面积。
这允许流体更有效率地流动通过第二传感器内部部分。
根据一实施方式，第二传感器包括在第二传感器内部部分和第二传感器外部部分之间的台阶状过渡部，或者逐渐减小的横截面面积，例如倒角过渡部(即，斜切过渡部)或弯曲过渡部。
可以根据经过第二传感器流入流体通道中的期望流量，而利用这些不同的过渡部。
根据一实施方式，传感器是磁阻传感器，例如各向异性磁阻传感器、巨磁阻传感器、隧穿磁阻传感器或异常磁阻传感器。
这些种类的传感器提供了期望的特性的传感器，该传感器测量轴的旋转速度并且可以根据本公开内容而被定位。
根据一实施方式，第一传感器部分是环形海尔贝克(Halbach)阵列，例如海尔贝克筒(亦可称为海尔贝克魔环，即“Halbach cylinder”)，并且第二传感器部分被布置成检测由于轴的旋转运动而引起的在第一传感器部分内侧的磁场变化。
根据一实施方式，至少一个流体进口中的至少一个沿与轴的轴向方向垂直的方向延伸。
这提供了用于轴的具有成本效益的制造方式。
根据一实施方式，至少一个流体进口中的至少一个沿与轴的轴向方向成角度的方向延伸。
当轴旋转时，使至少一个流体进口与轴向方向成角度布置可以提供泵送效应，从而提供流入流体通道中的增大的流体流量。如果该流体是冷却流体，那么这提高了冷却效果。
本发明的另一目的在于提供一种电动机系统，该电动机系统包括电动机和根据前述权利要求中的任一项所述的轴组件，其中，该至少一个流体出口被布置成向该电动机的转子提供冷却流体。
当电动机提供高功率/高扭矩时，该电动机的温度升高。为了控制电动机的温度，转子所附接至的轴可以设有如上所述的轴组件，该轴组件将冷却流体输送到该电动机。这允许即使在电动机提供高扭矩的情况下也能有效地冷却电动机并提高该电动机的寿命。
本发明的又一目的在于，提供一种包括根据上述描述的轴组件的车辆。
附图说明
图1示意性地示出了根据第一示例性实施例的轴组件，
图2示意性地示出了根据第二示例性实施例的轴组件，
图3示意性地示出了根据第三示例性实施例的轴组件，
图4示意性地示出了根据第四示例性实施例的轴组件，
图5示意性地示出了根据示例性实施例的电动机系统，
图6a-图6d示意性地示出了流体进口截面的变型，
图7示意性地示出了车辆，其包括根据本公开内容的轴组件的车辆。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据第一示例性实施例的轴组件1。该轴组件1是用于车辆的轴组件。该轴组件1包括轴2，该轴2包括沿该轴2的轴向方向X延伸的流体通道3。在这个例子中，轴2包括两个流体进口4，这两个流体进口4布置在与轴2的第一端5相距第一轴向距离L1处，并在轴2的外表面6与流体通道3之间径向地延伸。在这个例子中，第一轴向距离L1是从第一端5到流体进口4的最靠近第一端5的部分进行测量的。轴组件1还包括传感器7，该传感器7包括第一传感器部分8和第二传感器部分9。第一传感器部分8在轴2的第一端5处附接至轴2的第一端部10，并且第二传感器部分9被布置成附接至第一轴壳体部分11a。借助于第一轴承12a，轴2安装在第一轴壳体部分11a和第二轴壳体部分11b中。第一轴承12a被布置成使得轴2能够相对于第一轴壳体部分11a和第二轴壳体部分11b旋转。第一轴壳体部分11a和第二轴壳体部分11b例如是发动机机体、电动机壳体或车轮壳体的部分。第二轴承12b可布置在第一轴壳体部分11a和第二轴壳体部分11b之间，从而使得它们能够相对于彼此转动。
流体13(由箭头示出)被从外部流体供应源(未示出)经由流体供应通道13a供应，并且被布置成在第一端5处流动经过第一传感器部分8，进而从轴2的外侧穿过流体进口4流入流体通道3中。因此，流体供应通道13a与流体进口4流体连接。流体13可以是冷却流体和/或润滑流体。图中的箭头旨在描绘流向轴组件和穿过轴组件的流体流动路径。
在第一示例性实施例中，第一传感器部分8有效地阻挡流体13进入流体通道3。可替代地，轴2在第一端5处轴向地封闭，并且第一传感器部分8嵌入在轴2的第一端部10的材料中。第一传感器部分8是磁体，该磁体包括具有不同磁场定向的至少两片。第二传感器部分9被布置成检测由于轴2的旋转运动而引起的第一传感器部分8的磁场的变化。
轴2的流体通道3在与轴2的第一端5相对的第二端14处沿轴向地敞开，其允许流体13穿过轴2而流到轴2的与流体13的供应侧的相对的一侧。
传感器7是被布置成测量轴2的旋转速度和位置的磁阻传感器，例如各向异性磁阻传感器、巨磁阻传感器、隧穿磁阻传感器或异常磁阻传感器。
图2示意性地示出了根据第二示例性实施例的轴组件1。在这一实施例中，轴2包括两个流体出口15，这两个流体出口15布置在与流体进口4相距第二轴向距离L2处。流体出口15在流体通道3与轴2的外表面6之间径向地延伸。在这一例子中，两个流体出口15布置在与流体进口4相距相同轴向距离L2处。在这一例子中，第二轴向距离L2是从第一端5到流体出口15的最靠近第一端5的部分进行测量的。流体出口15也可以设置在与流体进口4相距不同的轴向距离处，而非如同这一例子中那样都布置在与流体进口4相距相同距离L2处。
流体出口15允许流体13被用于润滑和/或冷却车辆的各个部分。在流体13行进到流体出口15之外后，该流体返回到收集容器或贮槽(未示出)，流体13可以从该收集容器或贮槽(未示出)被再循环。
图3示意性地示出了根据第三示例性实施例的轴组件1。在该实施例中，流体出口15布置在与流体进口4相距第三轴向距离L3处，从而使得它们被布置在轴2上与第一端5相反的一侧。即，当从第二端14到流体出口15的最接近第二端14的部分测量二者的距离时，流体出口15被布置在第二端14处并和第二端14相距一轴向距离，该轴向距离与流体进口4被布置的和第一端5间相距的轴向距离相同。
图4示意性地示出了根据第四示例性实施例的轴组件1。在该实施例中，第一传感器部分8在轴2的第一端5处附接至流体通道3的内壁16。为了允许流体13行进到流体通道3中，流体通道3在轴2的第一端5处轴向地敞开。第二传感器部分9适于在轴2的第一端5处延伸到流体通道3中。在该实施例中，除了流体以如上所述的方式穿过流体进口4行进经过第一传感器部分8之外，流体还可以在第一传感器部分8与第二传感器部分9之间经过。
在该实施例中，第一传感器部分8是环形海尔贝克阵列，例如海尔贝克筒，并且第二传感器部分9被布置成检测由于轴2的旋转运动而引起的在第一传感器部分8内侧的磁场变化。
图5示意性地示出了根据示例性实施例的电动机系统17。电动机系统17包括电动机18和轴组件1。电动机18包括附接至轴2的转子19和附接至第二轴壳体部分11b的定子20。轴2的流体出口15被布置成向电动机18的转子19提供冷却流体。冷却流体在遍布转子分布后，通过返回到收集容器或贮槽(未示出)而返回到其所来自的冷却系统，流体可以从该收集容器或贮槽进行再循环。在该实施例中，轴2的流体通道3在轴2上与第一端5相对的第二端14处轴向地封闭，从而允许所有流体13穿过流体出口15而流动到电动机18的转子19。
如图1-图4所示，流体进口4可以具有沿与轴2的轴向方向X垂直的方向(即沿径向方向)从外表面6到流体通道3的延伸部分。可替代地，如图5所示，至少一个流体进口4与轴2的轴向方向X成角度地延伸。通过将一个或多个流体进口4被布置成与轴2的轴向方向X成角度，当轴2旋转时，通过流体进口4可以产生增大穿过轴2的流体13流量的泵送动作。
同样在图5中，第二传感器部分9在轴2的第一端5处延伸到流体通道3中的部分包括第二传感器内部部分9a，该第二传感器内部部分9a具有比第二传感器外部部分9b更小的截面面积。这使得流体13能够更有效率地流动经过第二传感器内部部分9a。在图5中，第二传感器9包括在第二传感器内部部分9a与第二传感器外部部分9b之间的台阶状过渡部。其他过渡部也是可行的，诸如截面面积逐渐减小的区域，例如倒角过渡部或弯曲过渡部。与图5所示的相反，也可以设想使得较小的截面区域居中，其中，第二传感器内部部分9a是不居中的。具有第二传感器内部部分9a和第二传感器外部部分9b的构造也可用于根据图1-图4的轴组件1。
图6a-图6d示意性地示出了轴2上的流体进口4的截面的变型。将流体进口4置于轴2上仅是为了演示，而不应被视为限制。流体进口4可以具有如图6a所示的圆形截面、如图6b所示的矩形截面、如图6c所示的椭圆形截面、或者如图6d所示的体育场型截面中的一种或更多种。截面是指，当直接对朝流体进口4内进行观察时流体进口4的截面。
通过能够改变流体进口4的设计，可以为特定的应用设计能够行进穿过流体进口4的流体13的量。流体出口15也可以与上述流体进口4一样具有不同的截面。图6a-图6d中的不同截面中的每一种都可以与垂直于轴2的轴向方向延伸或者与轴2的轴向方向成角度地延伸的流体进口4或流体出口15进行组合。
图7示意性地示出了包括根据本公开内容的轴组件1的车辆21。轴组件1的流体通道3和流体进口4适于连接车辆1的原有的冷却系统22，以将冷却流体输送到轴组件1。在本示例性实施例中，原有的冷却系统22是变速器流体冷却系统。变速器流体的一部分被泵送到热交换器，在此，变速器流体在流动穿过轴2之前被冷却流体(诸如水或空气)冷却。根据需要流动穿过轴组件1的流体13的类型，可以使轴组件1连接至车辆21的其他原有的冷却系统22，诸如发动机冷却系统、电池冷却系统或空调冷却系统。具有向轴组件1提供流体13的单独的冷却系统，也是可行的。
尽管在附图和前述描述中已经详细示出及描述了本公开内容，但这种例示和描述应视为说明性或示例性的，并且本公开内容不限于所公开的实施例。例如，即使在本公开内容中仅示出了电动机的冷却，但本发明还能够适用于可用于冷却车辆中的设备的其他轴组件。该轴组件还可用于对车辆中各种设备的润滑。从本公开内容中还可以理解，在上述示例性实施例中描述的各种流体进口和出口的构造可以单独使用或组合使用，以及与所描述的传感器的构造的实施例中的任一者一同使用。

Claims (18)

1.一种用于车辆的轴组件(1)，其中，所述轴组件(1)包括轴(2)，所述轴(2)包括沿所述轴(2)的轴向方向延伸的流体通道(3)，
其特征在于，所述轴(2)包括至少一个流体进口(4)，所述至少一个流体进口(4)布置在与所述轴(2)的第一端(5)相距轴向距离处，并在所述轴(2)的外表面(6)与所述流体通道(3)之间径向地延伸，并且
所述轴组件(1)还包括传感器(7)，所述传感器(7)包括第一传感器部分(8)和第二传感器部分(9)，其中，所述第一传感器部分(8)在所述轴(2)的第一端(5)处附接至所述轴(2)的第一端部(10)，并且所述第二传感器部分(9)布置成附接至第一轴壳体部分(11a)。
2.根据权利要求1所述的轴组件(1)，其中，所述轴组件被布置成从外部流体供应源经由流体供应通道(13a)供应流体(13)，所述流体供应通道(13a)被布置成使得所述流体(13)流动经过所述第一传感器部分(8)，并从所述轴(2)的外侧穿过所述流体进口(4)流入所述流体通道(3)中。
3.根据权利要求1所述的轴组件(1)，其中，所述轴(2)包括至少一个流体出口(15)，所述至少一个流体出口(15)布置在与所述至少一个流体进口(4)相距轴向距离处，其中，所述至少一个流体出口(15)在所述流体通道(3)与所述轴(2)的外表面(6)之间径向地延伸。
4.根据权利要求3所述的轴组件(1)，其中，布置在与所述至少一个流体进口(4)相距轴向距离处的所述至少一个流体出口(15)被布置在所述轴(2)的所述第一端(5)的相对侧。
5.根据权利要求1所述的轴组件(1)，其中，所述流体通道(3)和所述至少一个流体进口(4)适于与车辆(21)的现有冷却系统(22)连接，以输送冷却流体(13)。
6.根据权利要求1所述的轴组件(1)，其中，所述第一传感器部分(8)附接至所述流体通道(3)的内壁(16)。
7.根据权利要求1所述的轴组件(1)，其中，所述流体通道(3)在所述轴(2)的第一端(5)处沿轴向地敞开，并且其中，所述第二传感器部分(9)适于在所述轴(2)的第一端(5)处延伸到所述流体通道(3)中。
8.根据权利要求7所述的轴组件，其中，所述第二传感器部分(9)在所述轴(2)的第一端(5)处延伸到所述流体通道(3)中的部分包括第二传感器内部部分(9a)，所述第二传感器内部部分(9a)具有比第二传感器外部部分(9b)更小的横截面面积。
9.根据权利要求8所述的轴组件，其中，所述第二传感器(9)包括在所述第二传感器内部部分(9a)与所述第二传感器外部部分(9b)之间的台阶状过渡部，或者逐渐减小的横截面面积。
10.根据权利要求9所述的轴组件，其中，所述逐渐减小的横截面面积形成倒角过渡部或弯曲过渡部。
11.根据权利要求1所述的轴组件(1)，其中，所述传感器(7)是磁阻传感器。
12.根据权利要求11所述的轴组件(1)，其中，所述磁阻传感器为从包含以下传感器的组中选择出的一者：各向异性磁阻传感器、巨磁阻传感器、隧穿磁阻传感器或异常磁阻传感器。
13.根据权利要求11所述的轴组件(1)，其中，所述第一传感器部分(8)是环形海尔贝克阵列，并且所述第二传感器部分(9)被布置成检测由于所述轴(2)的旋转运动引起的在所述第一传感器部分(8)内侧的磁场变化。
14.根据权利要求13所述的轴组件(1)，其中，所述环形海尔贝克阵列为海尔贝克筒。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的轴组件(1)，其中，所述至少一个流体进口(4)中的至少一个沿与所述轴(2)的轴向方向垂直的方向延伸。
16.根据权利要求1-14中的任一项所述的轴组件(1)，其中，所述至少一个流体进口(4)中的至少一个与所述轴(2)的轴向方向成角度地延伸。
17.一种电动机系统(17)，其包括电动机(18)和根据前述权利要求中的任一项所述的轴组件(1)，其中，所述至少一个流体出口(15)被布置成向所述电动机(18)的转子(19)提供冷却流体。
18.一种车辆(21)，其包括根据权利要求1-16中的任一项所述的轴组件(1)。
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