AT501235B1

AT501235B1 - Hydraulisches kombinationsaggregat

Info

Publication number: AT501235B1
Application number: AT0197304A
Authority: AT
Inventors: Wolfgang Dr Amrhein; Georg Strobel; Gerhard Dipl Ing Huber; Jochen Dr Schaible; Juergen Osterried; Manfred Kurz; Ulrich Baudermann; Wilhelm Rauscher; Klaus Dipl Ing Stolle
Original assignee: Hoerbiger Automatisierungstech
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-12-15
Also published as: AT501235A1; US20060140787A1; JP2006144801A; EP1669599A1

Description

2 AT 501 235 B1

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Kombinationsaggregat, umfassend einen Tank, eine Pumpenanordnung, hydraulische Steuerelemente, und einen Elektromotor für die Pumpenanordnung, welche Bauteile koaxial entlang einer geraden Achse angeordnet sind, allenfalls einander teilweise überlappend, wobei die Pumpenanordnung durch eine Axialkolbenpumpe gebil-5 det ist, deren mit mehreren Pumpenelementen versehener Zylinderblock koaxial zu den anderen Bauteilen angeordnet ist.

Ein Kombinationsaggregat mit ähnlichem Aufbau wie eingangs beschrieben ist in der EP 857 871 A1 geoffenbart. Dabei findet jedoch in bislang üblicher Weise für derartige Aggre-io gate eine Radialkolbenpumpe Verwendung, die einen relativ großen Durchmesser des Aggregates bewirkt.

Die EP 1 302 660 A2 offenbart eine als Axialkolbenpumpe ausgeführte Kraftstoffpumpe, die in einem Kraftstofftank eines Fahrzeuges eingesetzt ist. Der Motor für die Pumpenanordnung ist 15 koaxial mit dieser Pumpenanordnung ausgeführt, die Pumpe selbst ist aber als Einheit im viel größeren Kraftstofftank eingebaut, auch ohne speziell auf eine besondere geometrische Konstellation einzugehen, wie sie beispielsweise für hydraulische Kombinationsaggregate wesentlich ist. Diese wie eingangs erwähnt aufgebauten und mit Ausnahme der Stromversorgung für den Elektromotor autarken Aggregate sind an sich bekannt und werden in steigendem Ausmaß für 20 transportable Anwendungen und/oder für kleine aufzubringende Kräfte eingesetzt, beispielsweise im Zusammenhang mit der hydraulischen Betätigung von Fahrzeugverdecken, aber auch der Verstellung von medizinischen Behandlungsstühlen od. dgl.

So ist etwa aus der DE-C3 32 27 926 bekannt, auf einer Seite eines Basisteils eine druckentlas-25 tete Zahnradpumpe und den Tank und auf der anderen Seite den abgedichtet gekapselten Motor für die Pumpe anzuordnen. Durch eine Verbindungsöffnung im Basisteil kann auch der im Motorgehäuse verbleibende Innenraum als Tankvolumen genutzt werden. Einen ähnlichen Aufbau weist die Antriebsvorrichtung gemäß der DE 196 27 668 A1 auf, wo ein Tank bzw. ein Motor auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Pumpenträgers und der Pumpe selbst 30 koaxial angeordnet sind. Dies führt natürlich zu einem beträchtlichen Bedarf an Bauraum in axialer Richtung dieses Aggregates. Gleiches gilt auch für das Motor-Pumpen-Aggregat, das in der W02004/071845 geoffenbart ist. Hier liegen einander das Pumpen-Modul und der Tank bezüglich des Motors für die Pumpe koaxial gegenüber, was neben dem beträchtlichen Bauraumbedarf auch die Leitungsführung von Tank zu Pumpe aufwendiger macht. 35

Weiters ist aus der EP-A1 0 628 720 ein Kombinationsaggregat bekannt, bei dem an den Basisteil mit einer Radialkolbenpumpe in axialer Richtung anschließend zuerst ein rohrförmiger Tank für das Hydraulikmedium und daran anschließend koaxial der Elektromotor als Pumpenantrieb angeordnet sind, wobei die Motorwelle abgedichtet in den Tank eintritt und durch diesen hin-40 durch zur Pumpe reicht. Dabei muß auch der Tank relativ steif und damit schwer ausgeführt sein. Ein Aggregat, bei welchem der Motor in den koaxial angeordneten Tank hineinragt, ist in der EP-A1 0 690 230 geoffenbart, und ein Kombinationsaggregat, ebenfalls mit Radialkolbenpumpe, mit den rohrförmig gekapselten Elektromotor der Pumpe ringförmig umgebendem Tank zeigt die EP-A1 0 857 871. 45

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war ein Kombinationsaggregat mit weiter verkleinerten Abmessungen und einfacherem Aufbau. Durch höheren Integrationsgrad soll auch die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung erhöht und damit eine Kostensenkung erzielt werden. so Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Zylinderblock entlang seines Umfangs mit Magneten versehen und als Rotor des Elektromotors ausgeführt ist. Ein von der Pumpe separater Motor kann somit vermieden und dessen Bauvolumen eingespart werden. Weiters kann die durch den Tank ohnedies notwendige axiale Länge des Kombinationsaggregates optimal ausgenutzt werden, wobei der Durchmesser aber gegenüber anderen 55 Pumpenausführungen wesentlich geringer gehalten werden kann, insbesondere im Vergleich zu 3 AT 501 235 B1

Zahnradpumpen oder den meist in derartigen Aggregaten verwendeten Radialkolbenpumpen.

Vorteilhafterweise sind dabei die Magnetspulen des Elektromotors im Gehäuse des Kombinationsaggregates um den Zylinderblock herum angeordnet. 5

Die Leitungsführung und Ausführung der hydraulischen Elemente kann dadurch vereinfacht werden, daß der Tank und der Zylinderblock in Bezug auf den Bereich der hydraulischen Steuerelemente auf der gleichen Seite, vorzugsweise im wesentlichen koaxial zueinander, angeordnet sind. 10

Eine weitere Vereinfachung der hydraulischen Leitungsführung ist durch das Erfindungsmerkmal möglich, gemäß welchem der Zylinderblock auf einem Rohr drehbar gelagert ist, welches Rohr vom Bereich der hydraulischen Steuerelemente ausgeht und mit einer Ansaugöffnung in den Tank des Kombinationsaggregates reicht. 15

Vorteilhaftenweise sind der Tank und der Bereich des Gehäuses des Kombinationsaggregates, in welchem sich der Zylinderblock befindet, durch eine Trennwand getrennt. Damit kann die Ansaugöffnung für die Hydraulikflüssigkeit in einen Bereich verlegt werden, der durch die schnell drehende Axialkolbenpumpe nicht verwirbelt bzw. verschäumt werden kann. 20

Wenn dabei vorteilhafterweise das Rohr in der Trennwand gelagert ist, kann damit eine stabilere Lagerung für den Zylinderblock der Pumpe sichergestellt werden, welche gleichzeitig ja auch der Rotor des Elektromotors ist. 25 Die bekannten Vorteile eines normalerweise komplizierten Unterölmotors können beim erfindungsgemäßen Kombinationsaggregat einfacher dadurch erzielt werden, daß in der Trennwand zumindest eine Öffnung unterhalb des Flüssigkeitsniveaus und zumindest eine Öffnung oberhalb des Flüssigkeitsniveaus, jeweils bei bei normaler Betriebslage des Kombinationsaggregates, vorgesehen ist, durch welche Öffnungen der Tank mit dem Bereich des Gehäuses, in wel-30 ehern sich der Zylinderblock befindet, in Verbindung steht. Damit kann ein Motor mit hoher Leistung bei kleiner Baugröße zur Anwendung kommen, da die Wärme über das den Motor bzw. den Zylinderblock umspülende Hydraulikmedium abtransportiert wird.

Die gleichen Vorteile lassen sich bei einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform 35 erzielen, bei der der Bereich des Gehäuses, in welchem sich der Zylinderblock befindet, gleichzeitig der Tank ist.

Eine weitere Verbesserung der obigen Konstruktion sieht vor, daß zumindest einige der Magnetspulen von der Flüssigkeit bedeckt oder umströmt sind. Damit ist auch die Verlustleistung 40 der Wicklungen einfach über das Hydraulikmedium abzuführen, so daß hohe Stromstärken und damit große Motorleistungen bei geringer Baugröße möglich sind.

Die oben genannten Vorteile kommen insbesondere dann zur Geltung, wenn in normaler Betriebslage des Kombinationsaggregates der Flüssigkeitsstand im Tank so hoch ist, daß zumin-45 dest der Zylinderblock und/oder die Wicklungen zu zumindest einem Großteil von der Flüssigkeit bedeckt ist/sind.

Im Sinn der einfachen Bauweise des erfindungsgemäßen Kombinationsaggregat kann gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal noch vorgesehen sein, daß die Taumelscheibe auf dem 50 Rohr gelagert ist.

In der nachfolgenden Beschreibung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. 55 Dabei zeigt die Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein Kombinationsaggregat gemäß der

Claims

4 AT 501 235 B1 vorliegenden Erfindung und Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Kombinationsaggregat der Fig. 1 entlang der Linie ll-ll. Das hydraulische Kombinationsaggregat der Fig. 1 weist einen Bereich 1 für die hydraulischen 5 Steuerelemente auf, welcher einerseits den Boden des Aggregates bildet und in bekannter Weise auch nierenförmige Steueröffnungen für die daran anschließende, vorzugsweise reversierbare Axialkolbenpumpe aufweist. Der Zylinderblock 2 der Axialkolbenpumpe wird mit einer seiner Stirnseiten, auf welcher die Ein- bzw. Auslässe der Zylinder 2a vorgesehen sind, in koaxialer Anordnung an den Bereich 1 angedrückt. Der Zylinderblock 2 ist dabei drehbar auf io einem hohlen Rohr 3 gelagert, welches Rohr 3 vom Bereich 1 der hydraulischen Steuerelemente ausgeht und mit einer Ansaugöffnung 3a in den Tank 4, 4a ragt. Auf diesem hohlen Rohr 3 ist vorteilhafterweise koaxial zum Bereich 1 und dem Zylinderblock 2 auch die Taumelscheibe 5 drehfest gelagert, welche durch ihre gegenüber der Stirnseite des Zylinderblocks 2 geneigte Vorderseite die axiale Bewegung der in den Zylindern 2a geführten Kolben 6 der Axialkolben-15 pumpe bewirkt. Im Zylinderblock 2 der Axialkolbenpumpe sind vier Magnete 7 vorgesehen, so daß dieser Zylinderblock 2 gleichzeitig der Rotor eines bürstenlosen Elektromotors ist. Die entsprechenden Wicklungen der Magnetspulen 8 sind um den Zylinderblock 2 herum innerhalb des Gehäuses 9 20 des Kombinationsaggregates angeordnet. Es ist somit kein separater Elektromotor für die Axialkolbenpumpe notwendig, sondern sie selbst ist, zusammen mit den Magnetspulen 8, ihr eigener Motor. Vorteilhafterweise sind die Magnetspulen 8 und die Taumelscheibe 5 mit dem Bereich 1 der 25 hydraulischen Steuerelemente durch eine gemeinsame Trägerstruktur 18 zu einer Einheit verbunden. Damit kann das Gehäuse 9 des Kombinationsaggregates dünner und leichter ausgeführt sein, weil die mechanische Festigkeit zu einem großen Anteil durch diese Trägerstruktur 18 bewirkt wird. 30 Bei der dargestellten Ausführungsform des Kombinationsaggregates ist der Bereich 4a der Axialkolbenpumpe 2, 2a, 5, 6 durch eine Trennwand 10 von dem Bereich 4 des Tanks getrennt, in welchen die Ansaugöffnung 3a des Rohrs 3 hineinragt. In dieser Trennwand 10 sind Löcher 11 oder ähnliche durchgehende Öffnungen vorgesehen, durch welche der Bereich 4a mit der Axialkolbenpumpe und der Bereich 4 miteinander in Verbindung stehen, so daß sich in beiden 35 Bereichen Hydraulikflüssigkeit bis zu einem Flüssigkeitsniveau 12 befindet. Das Niveau 12 der Hydraulikflüssigkeit ist so hoch, daß sich zumindest eines der Löcher 11a im lufterfüllten Bereich des Tanks 4,4a befindet. Auf der der Axialkolbenpumpe 2, 2a, 5, 6 gegenüberliegenden Seite des Tanks 4, 4a, welcher 40 ebenfalls koaxial zum Bereich 1 und dem Zylinderblock 2 angeordnet ist, ist zwischen einer weiteren Trennwand 13 und dem Deckel 14 des Kombinationsaggregates eine Platine 15 mit der Steuerelektronik eingesetzt, welche auch über die Leitungen die Ansteuerung der Wicklungen 8 übernimmt. Die Stromversorgung und allfällige Steuersignale werden über den Zentralanschluß 17 bewerkstelligt bzw. zugeführt. 45 Patentansprüche: 1. Hydraulisches Kombinationsaggregat, umfassend einen Tank, eine Pumpenanordnung, so hydraulische Steuerelemente, und einen Elektromotor für die Pumpenanordnung, welche Bauteile koaxial entlang einer geraden Achse angeordnet sind, allenfalls einander teilweise überlappend, wobei die Pumpenanordnung durch eine Axialkolbenpumpe (2, 2a, 5, 6) gebildet ist, deren mit mehreren Pumpenelementen (6) versehener Zylinderblock (2) koaxial zu den anderen Bauteilen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock 55 (2) entlang seines Umfangs mit Magneten (7) versehen und als Rotor des Elektromotors 5 AT 501 235 B1 ausgeführt ist.
2. Kombinationsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (8) des Elektromotors im Gehäuse (9) des Kombinationsaggregates um den Zylinderblock 5 (2) herum angeordnet sind.
3. Kombinationsaggregat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (4, 4a) und der Zylinderblock (2) in Bezug auf den Bereich (1) der hydraulischen Steuerelemente auf der gleichen Seite, vorzugsweise im wesentlichen koaxial zueinander, io angeordnet sind.
4. Kombinationsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (2) auf einem Rohr (3) drehbar gelagert ist, welches Rohr (3) vom Bereich (1) der hydraulischen Steuerelemente ausgeht und mit einer Ansaugöffnung (3a) in 15 den Tank (4, 4a) des Kombinationsaggregates reicht.
5. Kombinationsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (4) und der Bereich (4a) des Gehäuses des Kombinationsaggregates, in welchem sich der Zylinderblock (2) befindet, durch eine Trennwand (10) getrennt sind. 20
6. Kombinationsaggregat nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) in der Trennwand (10) gelagert ist.
7. Kombinationsaggregat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der 25 Trennwand (10) zumindest eine Öffnung (11) unterhalb des Flüssigkeitsniveaus (12) und zumindest eine Öffnung (11a) oberhalb des Flüssigkeitsniveaus (12), jeweils bei bei normaler Betriebslage des Kombinationsaggregates, vorgesehen ist, durch welche Öffnungen (11, 11a) der Tank mit dem Bereich (4a) des Gehäuses, in welchem sich der Zylinderblock (2) befindet, in Verbindung steht. 30
8. Kombinationsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (4a) des Gehäuses, in welchem sich der Zylinderblock (2) befindet, gleichzeitig der Tank ist. '35 9. Kombinationsaggregat nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Magnetspulen (8) von der Flüssigkeit bedeckt oder umströmt sind.
10. Kombinationsaggregat nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in normaler Betriebslage des Kombinationsaggregates der Flüssigkeitsstand im Tank (4, 4a) so 40 hoch ist, daß zumindest der Zylinderblock (2) und/oder die Magnetspulen (8) zu zumindest einem Großteil von der Flüssigkeit bedeckt ist/sind.
11. Kombinationsaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe (5) auf dem Rohr (3) gelagert ist. 45 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 50