CN115244834A - 具有可由冷却剂流以旋转方式驱动的分配器环的冷却装置和电驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电驱动单元(2)的冷却装置(1)，该冷却装置具有静态馈送元件(4)，该静态馈送元件具有冷却剂馈送部(3)，其中：冷却剂馈送部(3)具有至少一个供给通道(6)和多个出口通道(7a，7b)，至少一个供给通道沿着馈送元件(4)的纵向轴线(5)延伸，多个出口通道围绕馈送元件(4)的圆周分布、横向于供给通道(6)延伸、并且从馈送元件(4)露出；分配器环(8)保持在馈送元件(4)上，分配器环能够相对于馈送元件(4)旋转并且被设计成用于冷却剂分配；分配器环(8)根据馈送元件(4)的出口通道(7a,7b)来设计和适配，使得分配器环(8)由在操作期间从出口通道(7a,7b)流出的冷却剂流以旋转方式直接驱动。本发明还涉及具有该冷却装置(1)的电驱动单元(2)。

Description

具有可由冷却剂流以旋转方式驱动的分配器环的冷却装置和 电驱动单元

技术领域

本发明涉及用于电驱动单元的冷却装置，该冷却装置具有静态馈送元件，该静态馈送元件具有冷却剂馈送部，其中，该冷却剂馈送部具有至少一个供给通道和多个出口通道，所述至少一个供给通道沿馈送元件的纵向轴线延伸，多个出口通道被布置成沿馈送元件的圆周分布、横向于/倾斜于供给通道延伸并且从馈送元件离开。本发明还涉及具有该冷却装置的电驱动单元。

背景技术

一般性冷却装置在现有技术中已经是充分已知的。例如，DE 102018 117 939A1公开了一种电驱动器，在该电驱动器中，电动机经由传动装置的油路来冷却。在这种情况下，基本上实现了离心冷却，其中，旋转的部件(优选地中心轴)设置有通孔，在操作期间，冷却剂由于离心力作用通过该通孔沿径向向外甩出，并且因此分配到电动机的对应部件。

然而，在根据现有技术已知的该实施方式中，已经发现，当载油轴处于静止状态时，冷却油不能被进一步分配。因此，对应的部件仅被选择性地冷却——如果真会发生的话——这是由于沉降油池引起的。因此，过热可能在未冷却区域局部发生。此外，旋转轴中的油分布的设计在这些设计中相对复杂。此处，例如，要解决的问题是：在何种速度和何种油压下，从哪个孔/通孔中流出多少油。这种确定使得对应轴的制造相对复杂。

还存在其中冷却剂流沿着电机的特定区域被引导的冷却装置。然而，即使当这些装置在操作中时，选择性冷却仅发生在电机的先前选择的位置处。这方面的示例是DE 102015 007 588A1。

因此，本发明的目的是提供尽可能简单并且能够实现与旋转驱动轴的速度无关的高效冷却的冷却装置。

发明内容

根据本发明，该目的通过将分配器环容纳在馈送元件上而实现，该分配器环可以相对于馈送元件旋转并且被设计成用于冷却剂分配，其中，分配器环根据馈送元件的出口通道来设计成和匹配，使得分配器环由在操作期间从出口通道流出的冷却剂流直接旋转地驱动。

通过在馈送元件上提供可旋转的分配器环，提供了还能独立于在操作期间旋转的传动系的其他部件起作用的冷却装置，并且因此即使在静止时也能有效地冷却驱动单元。通过相应地旋转分配器环，使冷却剂分布在大面积上，以尽可能有效地冷却相关部件。此外，冷却装置的设计保持尽可能简单。

其他有利的实施方式由从属权利要求要求保护并且在下面更详细地说明。

因此，还有利的是，分配器环被设计成使得该分配器环使在操作期间从出口通道流出的冷却剂(优选地油)偏转，从而使得冷却剂在径向方向和/或轴向方向(纵向轴线)上朝向环境从分配器环排出。因此，冷却剂在操作期间分布在大面积上。

另外，已经证明有利的是，馈送元件和/或分配器环是环形的。因此，冷却装置可以以最节省空间的方式集成在驱动单元中。

此外，有利的是，馈送元件直接由固定至壳体的区域提供。这进一步简化了构造。

对于简单构造的轴承和分配器环的设计，还证明有利的是将分配器环可旋转地安装在馈送元件的轴向端部上。更优选地，将分配器环安装在馈送元件的轴向突出(优选也是环形的)支承区域上。以这种方式，进一步减少了安装空间需求。

在分配器环相对于馈送元件沿轴向方向被支承的情况下，分配器环也以最简单的可能方式沿轴向被支承。

为了高效地分配冷却剂，还发现有利的是，分配器环具有第一壁区域和/或第二壁区域，该第一壁区域相对于馈送元件的纵向轴线径向地布置在馈送元件外侧，第二壁区域径向地布置在馈送元件内侧。

如果第一壁区域和/或第二壁区域具有沿圆周方向分布的多个径向通孔，则对应部件的有效冷却在分配器环的径向内侧和径向外侧两者处实现。

对于分配器环的稳健设计，也有利的是分配器环具有基本上U形横截面。

如果馈送元件的出口通道设置在圆周方向上(倾斜地)，则可以以最简单的可能方式在操作期间驱动分配器环。因此，冷却剂在径向方向和倾斜地在圆周方向二者上朝向馈送元件的内侧或外侧排出，并且在距馈送元件一定距离处与分配器环的对应的相对区域相遇。这些相对区域优选地实施为分配器环上/内的对应导向叶片或凹部。因此，同样尽可能简单地实现了分配器环的结构。

此外，本发明涉及一种用于机动车辆的混合动力或纯电动传动系的电驱动单元，该电驱动单元具有电机和根据以上描述的实施方式中的至少一个的根据本发明的冷却装置，其中，冷却装置至少布置成使分配器环径向地在电机的至少一个部件的内侧或径向地在电机的至少一个部件的外侧。

换言之，优选由流体压力驱动的流体冷却通过旋转环(分配器环)实现。使用冷却流体的压力来旋转分配器环形式的其他部件，并且使冷却剂分布在流体出口点周围的大的表面/面积上。更具体地，环(分配器环)装配在流体引导部件上以使冷却流体分布在对应区域上。冷却流体在特定点注入到环中，使得环通过偏心注入和环上的对应轮廓而被旋转。还在环中形成孔，冷却剂可以通过该孔被排放到外部或内部。当环被设置成通过冷却流体的压力而旋转时，当然，环中的孔也旋转，使得冷却剂分布在大面积上。这使得冷却剂能够分布在整个环中，其中，环仅由冷却剂流体的压力驱动。

附图说明

在下文中，现在参照附图更详细地说明本发明。

在附图中：

图1示出了根据优选示例性实施方式的根据本发明的冷却装置的纵向截面示意图，如已经在部分示出的电驱动单元中使用的那样，其中，在馈送元件和安装成在其上旋转的分配器环的部分上详细示出冷却装置的结构，

图2示出了图1中使用的冷却装置的纵向截面，其中，在操作期间发生的冷却剂的流动由流动箭头示出，

图3示出了根据图1和图2的冷却装置的圆周区域的横截面视图，其中，横截面被选择成使得可以看到沿径向方向穿过分配器环的两个通孔和形成在馈送元件中的多个出口通道两者，

图4示出了类似于图3的冷却装置的横截面视图，其中，在操作期间排出出口通道的冷却剂流由流动箭头指示，以及

图5示出了类似于图3和图4的冷却装置的横截面视图，其中，当前还可以看到形成在分配器环中的多个凹部。

附图本质上仅是示意性的，并且因此仅用于理解本发明的目的。相同的元件设置有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的具有冷却装置1的电驱动单元2的基本结构。电驱动单元2通常在机动车辆的传动系中的操作期间使用(为了清楚起见未详细示出)。该机动车辆传动系可以纯电动地或以混合方式实现。设置在电驱动单元2中的电机14以对应的电或混合操作模式驱动机动车辆。图1以高度简化的方式示出了电机14的定子15和转子16。

根据本发明，冷却装置1容纳在电驱动单元2中的空间中。在操作期间，冷却装置1通过生成冷却剂流来冷却电机14的部件，优选地定子15和/或转子16。冷却装置1容纳在电机14的壳体中(为了清楚起见未更详细地示出)。为此目的，冷却装置1具有馈送元件4，该馈送元件静态地并且因此固定地附接至电机14的壳体或直接由该壳体形成。

如图1中可以清楚地看出，馈送元件4基本上是环形的。馈送元件4绕中心纵向轴线5环形地延伸。此处使用的轴向、径向和圆周方向参考该纵向轴线5。因此，轴向方向/轴向被理解为沿着纵向轴线5的方向，径向方向/径向被理解为垂直于纵向轴线5的方向，并且圆周方向被理解为沿着与纵向轴线5同心的圆形线的方向。

如在图1中可以更详细地看出，馈送元件4具有冷却剂馈送部3。特别地，在图1中可以看到馈送元件4的轴向延伸的供给通道6。以这种方式，多个供给通道6沿圆周方向分布在馈送元件4中。相应的供给通道6朝向馈送元件4的自由端9过渡到两个出口通道7a和7b。第一出口通道7a在径向方向上从供给通道6向外延伸并且从馈送元件4朝向馈送元件4的径向外侧27露出。第二出口通道7b在径向方向上从供给通道6向内延伸并且从馈送元件4朝向馈送元件4的径向内侧28露出。供给通道6基本上被设计为盲孔，并且因此终止于馈送元件4的轴向端面20的前面。

环形分配器环8也可旋转地容纳在馈送元件4上。分配器环8以纵向轴线5为中心布置。分配器环8绕纵向轴线5(/旋转的轴线)可旋转地安装/支承在馈送元件4上。另外，分配器环8相对于馈送元件4在轴向方向上被支承。

如在图1和图2中可以更详细地看出，馈送元件4具有轴承区域10形式的轴向延伸部，以用于可旋转地支承分配器环8。在该实施方式中，该轴承区域10以环的形式实现，并且因此完全绕馈送元件4的圆周方向延伸。分配器环8的径向延伸/轴向布置在馈送元件4旁边的侧壁21具有凹陷部22，该凹陷部也环形地延伸并且朝向馈送元件4轴向地开口，并且以滑动方式接纳轴承区域10。凹陷部22实现为凹槽。因此，当分配器环8相对于馈送元件4旋转时，轴承区域10在凹陷部22中滑出。

提供锁定销23/锁定螺栓以轴向地锁定分配器环8。一方面，该锁定销23(更优选地也可以在圆周方向上多次提供)被锚定在分配器环8中，并且另一方面，被可旋转地/可滑动地安装在呈凹槽24形式的环形圆周凹部24中。锁定销23沿径向定向，并且因此相对于馈送元件4由凹部24在轴向方向上的侧部固定/支承。

此外，如结合图3至图5可以特别好地看出，分配器环8被设计成使得在操作期间从出口通道7a、7b流出的冷却剂流(如对应的箭头18所指示的)以如下方式撞击分配器环8：使分配器环8被直接由此旋转驱动。

因此，分配器环8设置有在图3和图4中出于清楚原因而省略的流体偏转部段，该流体偏转部段确保了如图4所示从馈送元件4径向向外和径向向内排出的冷却剂流18引起分配器环8的旋转。为此目的，在图5中通过示例的方式更详细地示出：流体偏转部段优选地被设计为在圆周方向上分布的多个凹部17，多个凹部在分配器环8的面向馈送元件4的径向区域上形成。当冷却剂流18撞击凹部17的外围侧面时，冷却剂流18的冲量被传递至分配器环8，并且该分配器环被旋转地驱动(根据图3中的旋转方向箭头19)。

还如图4所示，出口通道7a、7b沿圆周方向定位并且因此当沿径向方向观看时成一定角度定位，以沿圆周方向将冲量传递至分配器环8。应当特别指出的是，分配器环8还可以在其他版本中以其他方式实现，特别是关于该流体偏转部段，该流体偏转部段更优选地还实现为一体式的或单独地附接的传送叶片。

如图1和图2中可以看出，分配器环8具有基本上U形横截面。分配器环8具有外壁区域形式的第一壁区域11和内壁区域形式的第二壁区域12。两个壁区域11、12在径向方向上彼此偏移并且经由侧壁21彼此联接。第一壁区域11在馈送元件4的径向外侧27的外侧/朝向馈送元件4的径向外侧径向地布置，而第二壁区域12在馈送元件4的径向内侧28的内侧/朝向馈送元件4的径向内侧径向地布置。两个壁区域11覆盖特别是在具有出口通道7a、7b的部段中覆盖馈送元件4。

壁区域11、12和侧壁21与馈送元件4形成分布空间26，在该分布空间中，在操作期间流出出口开口7的冷却剂被收集、分配和传递。壁区域11、12各自在其面向馈送元件4的径向侧上设置有凹部17。这些凹部17以通常的方式轴向地位于出口通道7a、7b的水平处。

分配器环8在其径向内侧和径向外侧二者上即在其第一壁区域11的侧部和其第二壁区域12的侧部二者上均设置有沿圆周方向分布的多个径向通孔13。如图2所指示的，这些通孔13排出冷却剂，从而生成流过电驱动单元2的(排出的)冷却流25。通孔被布置成相对于出口通道7a、7b轴向偏移。

换言之，根据本发明，使用流体压力来使另一部件(分配器环8)旋转，以使冷却流体分布在流体出口点周围的较大面积上。该构思是通过将环8应用于流体承载部件4实现的，这旨在使冷却流体分布在大面积上。冷却流体在某些点被引入环8中，并且旨在通过环8中的偏心引入和对应的轮廓17使环8旋转。在环8中又形成了一些孔13，因此，冷却流体可以被向外或者还向外和向内甩出。由于环8被设置成通过流体压力而旋转的事实，因此环8中的这些孔13也旋转，并且因此实现了冷却流体的平面分布。因此，产生了使冷却流体分布在环8周围的宽区域上的可能性，其中环8仅由流体压力驱动。该组件分配多少流体的设计也比已知的离心冷却系统简单得多，因为不存在变速器的速度的影响并且在那里有多少流体到达那儿的设计能够静态地在系统中执行。

如图1中可以看出，流体经由静态部件4供给。该部件4应当是旋转对称的环。导向环10位于静态部件4的端部9处。分配器环8放置在该环10上，因此分配器环可以自由旋转。分配器环8经由螺栓23等被固定以防止轴向移动，该螺栓等装配在分配器8中的孔中并且突出到静态部件4中的凹槽24中。

在图2中可以看出，流体是如何被引入到分配器环8中并且经由围绕环8的圆周分布的孔13被引导至待冷却的点。静态部件上的孔7a、7b相对于旋转轴线5偏移，以使分配器环8加速。

如在图3至图5中可以看出，分配器环8通过来自静态部件4的孔7a、7b加速，因此，流体均匀地分布在圆周上。根据压力，分配器环8可以设置有轮廓17等；例如，以为流体产生更好的接触表面。

附图标记列表

1 冷却装置

2 电驱动单元

3 冷却剂馈送

4 馈送元件

5 纵向轴线

6 供给通道

7 出口开口

7a 第一出口通道

7b 第二出口通道

8 分配器环

9 端部

10 轴承区域

11 第一壁区域

12 第二壁区域

13 通孔

14 电机

15 定子

16 转子

17 凹部

18 流动箭头

19 旋转方向箭头

20 端面

21 侧壁

22 凹陷部

23 锁定销

24 凹部

25 冷却流

26 分布空间

27 外侧

28 内侧。

Claims (10)

1.一种用于电驱动单元(2)的冷却装置(1)，所述冷却装置具有静态馈送元件(4)，所述静态馈送元件具有冷却剂馈送部(3)，其中：所述冷却剂馈送部(3)具有至少一个供给通道(6)和多个出口通道(7a,7b)，所述至少一个供给通道沿着所述馈送元件(4)的纵向轴线(5)延伸，所述多个出口通道围绕所述馈送元件(4)的圆周分布、横向于所述供给通道(6)延伸、并且从所述馈送元件(4)露出，其特征在于，分配器环(8)保持在所述馈送元件(4)上，所述分配器环能够相对于所述馈送元件(4)旋转并且被设计成用于冷却剂分配，其中，所述分配器环(8)根据所述馈送元件(4)的出口通道(7a,7b)来设计和适配，使得所述分配器环(8)由在操作期间从所述出口通道(7a,7b)流出的冷却剂流以旋转方式直接驱动。

2.根据权利要求1所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述分配器环(8)被设计成使得所述分配器环使在操作期间从所述出口通道(7a,7b)流出的冷却剂偏转，使得所述冷却剂在径向方向和/或轴向方向上从所述分配器环(8)朝向环境排出。

3.根据权利要求1或2所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述馈送元件(4)和/或所述分配器环(8)是环形的。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述分配器环(8)可旋转地安装在所述馈送元件(4)的轴向端部(9)上。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述分配器环(8)相对于所述馈送元件(4)在轴向方向上被支承。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述分配器环(8)具有第一壁区域(11)和/或第二壁区域(12)，所述第一壁区域相对于所述馈送元件(4)的纵向轴线(5)径向布置在所述馈送元件(4)外侧，所述第二壁区域径向布置在所述馈送元件(4)内侧。

7.根据权利要求6所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述第一壁区域(11)和/或所述第二壁区域(12)具有沿圆周方向分布的多个径向通孔(13)。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述分配器环(8)具有U形横截面。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的冷却装置(1)，其特征在于，所述馈送元件(4)的出口通道(7a,7b)沿所述圆周方向来设置。

10.一种用于机动车辆的混合动力或纯电动传动系的电驱动单元(2)，所述电驱动单元具有电机(14)和根据权利要求1至9中的一项所述的冷却装置(1)，其中，所述冷却装置(1)至少布置成使所述分配器环(8)径向地在所述电机(14)的至少一个部件(15,16)的内侧或径向地在所述电机(14)的所述至少一个部件的外侧。

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