-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydraulikversorgungssystem für wenigstens ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit wenigstens einem Antriebsmotor, mit wenigstens einem Flansch, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe und mit wenigstens einer Steuerplatte zur Aufnahme und/oder Steuerung weiterer elektrischer und/oder hydraulischer Bauteile des Hydraulikversorgungssystems.
-
Im Allgemeinen besteht die Funktion eines Hydraulikversorgungssystems darin, dass den hydraulischen Verbrauchern eines Schienenfahrzeugs (z.B. Niveauregelzylinder, Bremssysteme, sonstige hydraulische Funktionselemente) ein gesteuerter bzw. geregelter, d.h. bedarfsgerechter, hydraulischer Druck bzw. Massenstrom zur Verfügung gestellt wird.
-
Die stetige technische Fortentwicklung im Fahrzeugbau und insbesondere im Schienenfahrzeugbau fordert bei mindestens gleichbleibender Funktionalitätsdichte einen kontinuierlich sinkenden Bauraumbedarf, um z.B. zusätzliche Funktionselemente in das Fahrzeug zu integrieren, Gewicht und Material einzusparen und/oder eine einfachere Herstellung bzw. Montage zu gewährleisten.
-
Diese Forderung lässt sich auch auf ein Hydraulikversorgungssystem für Schienenfahrzeuge, bzw. auch als Hydraulikaggregat bezeichnet, übertragen, welches ebenfalls bei gleichbleibendem Funktionsumfang weniger Bauraum, Gewicht und Material einnehmen soll.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits derartige Hydraulikversorgungssysteme bzw. Hydraulikversorgungsaggregate bekannt.
-
So ist aus der
DE 82 04 096 U1 eine Vorrichtung zur Befestigung eines Pumpenaggregates, bestehend aus Elektromotor, Pumpenträger und Pumpe, insbesondere Hydraulikpumpe, an einer Halterung gezeigt, wobei weiter ein ringförmiges Gummi-Metall-Element vorgesehen ist, das zwischen einem Flansch des Pumpenträgers und der Halterung angeordnet ist.
-
Ferner offenbart die
DE 196 12 582 A1 eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug, die einen Elektromotor sowie eine Hydraulikpumpe mit einer Ansaugöffnung und einer Druckleitung für einen am Fahrzeug angebrachten Hydraulikantrieb aufweist. Die Pumpe ist von der Welle eines Elektromotors antreibbar. Zur Schalldämpfung und/oder zur gleichzeitigen Erzielung eines verbesserten Explosionsschutzes, vorzugsweise bei gleichzeitiger guter Wärmeabfuhr, sind Elektromotor und Pumpe als Baueinheit gemeinsam im Hydrauliktank untergebracht.
-
Zudem ist in der
DE 10 2004 032 256 B3 ein Hydraulikaggregat für Flurförderzeuge mit einer Motorpumpeneinheit gezeigt, die unmittelbar an einem Tank angesetzt ist, einem Rücklauffilter, das ein längliches Filtergehäuse für ein Filterelement, das über eine Öffnung in den Tank einführbar ist, einen Schlauchanschluss sowie eine Auslassöffnung aufweist, wobei das Filterelement im Strömungsweg zwischen dem Schlauchanschluss und der Auslassöffnung angeordnet ist, einem Rücklaufschlauch zwischen Motorpumpeneinheit und dem Schlauchanschluss und einem Verschluss für das Rücklauffilter, wobei der Rücklaufschlauch innerhalb des Tanks verläuft und der Schlauchanschluss innerhalb des Tanks angeordnet ist
-
Im Übrigen ist in der
WO 2017/077060 A1 ein Hydrogerät für ein Schienenfahrzeug offenbart, das einen Tankbereich für eine hydraulische Flüssigkeit, einen Motor mit einer Pumpe zum Pumpen der hydraulischen Flüssigkeit, eine hydraulische Verschaltungsplatine zum Bereitstellen von hydraulischen Flüssigkeitspfaden und zum Aufnehmen von hydraulischen Bauelementen, einen Steuerbereich zum Ansteuern der hydraulischen Bauelemente und ein Gehäuse umfasst. Der Tankbereich und der Steuerbereich sind auf gegenüberliegenden Seiten der hydraulischen Verschaltungsplatine angeordnet.
-
Aufgrund der Ausgestaltungen der Hydrogeräte bzw. Hydroaggregate aus dem Stand der Technik ergeben sich nach wie vor bauraumspezifische Optimierungen, durch welche die Funktionsdichte derartiger Hydraulikversorgungssysteme weiter optimiert werden kann.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hydraulikversorgungssystem der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass das Hydraulikversorgungssystem eine höhere Funktionalitätsdichte aufweist, sicher betrieben werden kann und hinsichtlich Bauraum, Gewicht und Kosten optimiert ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Hydraulikversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Hydraulikversorgungssystem für wenigstens ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit wenigstens einem Antriebsmotor, mit wenigstens einem Flansch, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe und mit wenigstens einer Steuerplatte zur Aufnahme und/oder Steuerung weiterer elektrischer und/oder hydraulischer Bauteile des Hydraulikversorgungssystems versehen ist, wobei der Flansch im montierten Zustand an dem Antriebsmotor und an der Hydraulikpumpe zu deren gegenseitiger mechanischer Kopplung befestigt ist und wobei der Flansch an der Steuerplatte befestigt ist, wobei der Flansch ferner wenigstens einen Konnektor für die Kopplung der Hydraulikpumpe mit der Steuerplatte aufweist und wobei der Flansch wenigstens ein elektrisches Kopplungselement zur elektrischen Kopplung des Antriebsmotors mit der Steuerplatte aufweist.
-
Der Konnektor kann insbesondere eine hydraulische Kopplung wie eine Hydraulikleitung sein. Auch jegliche andere geeignete Kopplungsart bzw. Verbindungsart ist denkbar.
-
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass vor dem Hintergrund der stetig wachsenden Bauraumanforderungen im Schienenfahrzeugbau ein Hydraulikversorgungssystem mit einem Flansch zur gegenseitigen Anbindung von Antriebsmotor und Hydraulikpumpe mit einer erhöhten Funktionsintegration vorgesehen wird. Die erhöhte Integration von zusätzlichen Funktionen mittels des Flansches gewährleistet insbesondere die elektrische und hydraulische Kopplung von Antriebsmotor und Hydraulikpumpe zur Steuerplatte. Die Steuerplatte bildet ein Schnittstellenelement zwischen den durch sie aufgenommenen elektrischen und/oder hydraulischen Bauteilen wie Ventile, Leitungen, Anschlüsse bzw. Betätigungselemente sowie dem Antriebsmotor und Hydraulikpumpe, welche die Bauteile mit hydraulischem Druck versorgt. Im Übrigen kann mittels des Flansches einerseits das mit dem gewünschten Betriebsdruck beaufschlagte Hydraulikfluid in die Steuerplatte eingeleitet werden und andererseits eine elektrische Versorgung und Ansteuerung bzw. Regelung des Antriebsmotors stattfinden. Dabei ist der Flansch derart ausgestaltet, dass die hierfür notwendigen Kabel nicht mit dem hydraulischen Fluid in Verbindung kommen. Durch die hohe Funktionsintegration innerhalb des Flansches wird somit ein noch kompakteres Hydraulikversorgungssystem bereitgestellt, das die stetig steigenden Bauraumanforderungen, wie vorstehend beschrieben, in noch besserer bzw. geeigneterer Weise erfüllen kann.
-
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass der Flansch ein integraler Bestandteil des Antriebsmotors ist, wobei mittels des Flanschs wenigstens eine mechanische Aufnahme für die Hydraulikpumpe ausgebildet ist. Die bauliche Ausgestaltung des Flansches als integraler Bestandteil des Antriebsmotors erlaubt eine besonders platzsparende Kopplungsmöglichkeit zwischen dem Flansch und dem Antriebsmotor, so dass der erforderliche Bauraum des Hydraulikversorgungssystems weiter gesenkt bzw. optimiert werden kann. Der Flansch bildet derart einen integralen Bestandteil des Antriebsmotors, dass der Flansch und der Antriebsmotor im montierten Zustand eine gemeinsame strukturell ausgebildete Baueinheit ausbilden. Die gemeinsame Baueinheit kann im montierten Zustand mittels eines gemeinsamen Gehäuses oder durch einen gemeinsamen Gehäuseverbund verwirklicht sein.
-
Der Antriebsmotor kann beispielswiese als Elektromotor ausgebildet werden, dessen Drehzahl, Drehmoment bzw. die daraus folgende Abgabeleistung einstellbar bzw. regelbar ist. Der Elektromotor kann als Synchronmaschine oder als Asynchronmaschine ausgebildet sein. Die Hydraulikpumpe ist als Verdränger-Pumpe ausgestaltet, die hinsichtlich zu förderndem Massenstrom und Pumpendruck des gesteuerten bzw. geregelten Antriebsmotors ebenfalls einstellbar ist. Bauarten für eine Hydraulikpumpe können beispielsweise eine Flügelzellenpumpe (Drehschieberpumpe), eine Zahnradpumpe (innen oder außen verzahnt), eine Schraubenspindelpumpe, eine Axialkolbenpumpe (Schrägachse oder Schrägscheibe), eine Radialkolbenpumpe (innen- oder außenbeaufschlagt), eine Hubkolbenpumpe sein.
-
Weiter ist vorstellbar, dass der Konnektor als wenigstens eine Hydraulikleitung und/oder als wenigstens eine Hydraulikbohrung ausgebildet ist. Die Ausgestaltung als Hydraulikleitung gewährleistet einen direkten und verlustoptimierten Strömungspfad bzw. Versorgungspfad zwischen der Steuerplatte und der Hydraulikpumpe über den Flansch. Die Hydraulikleitung kann dazu entweder innerhalb des Flansches in einer entsprechenden Bohrung geführt werden oder kann beispielsweise im Bereich des Flansches bzw. benachbart dazu, z.B. außerhalb des Flansches, mittels entsprechender Halterungen daran geführt bzw. befestigt sein. Unter einer Hydraulikleitung kann im Allgemeinen jedes technische Leitungselement bzw. Vorrichtung verstanden werden, welche dazu geeignet ist, das von der Hydraulikpumpe druckbeaufschlage Hydraulikfluid bzw. Hydrauliköl bestimmungsgemäß zur Steuerplatte zu leiten. Speziell kann die Hydraulikleitung insbesondere als Hydraulikschlauch oder Hydraulikrohr aufgefasst werden, welche die Hydraulikpumpe mittels des Flansches mit der Steuerplatte verbindet. Die Hydraulikbohrung ist insbesondere als Ausnehmung des Flansches zu verstehen, wobei die Art und Formgebung der Ausnehmung vielfältige Ausgestaltungen annehmen kann. So kann die Hydraulikbohrung als eine in jeglicher Form geartete Bohrung, Nut, Aussparung, Kanal, Öffnung, Tasche usw. ausgebildet sein.
-
Zudem ist denkbar, dass das elektrische Kopplungselement als wenigstens eine Flansch-Kabeldurchführung und/oder als wenigstens ein Flansch-Kabelleerrohr ausgebildet ist. Die Flansch-Kabeldurchführung und/oder das Flansch-Kabelleerrohr sorgen für eine sichere Trennung des elektrischen Kopplungselements von dem Konnektor. Diese Trennung ist vor allem im Hinblick auf einen sicheren und möglichst störungsfreien Gesamtbetrieb des Hydraulikversorgungssystems wichtig und vorteilhaft. Die Flansch-Kabeldurchführung kann als Aussparung bzw. Bohrung des Flansches ausgestaltet sein, innerhalb derer im montierten Zustand ein oder mehrere Kabel zur elektrischen Versorgung und zur Steuerung bzw. Regelung des Antriebsmotors verlaufen. Zusätzlich oder alternativ kann das elektrische Kopplungselement ein Flansch-Kabelleerrohr aufweisen, das als Schlauch (z.B. ein Well-Schlauch) oder als ein in ähnlicher Weise geeignetes Bauteil ausgebildet ist. Das elektrische Kopplungselement kann demnach als Einrichtung verstanden werden, mittels welcher der Antriebsmotor ausgehend von der Steuerplatte mit elektrischer Energie versorgt wird bzw. gesteuert und geregelt werden kann. Folglich kann das elektrische Kopplungselement entweder als Führungseinrichtung bzw. Unterbringungseinrichtung für die ein oder mehrere Kabel zur elektrischen Versorgung und zur Steuerung bzw. Regelung des Antriebsmotors aufgefasst werden oder zusammen mit diesen Kabeln als gesamtheitliches elektrisches Kopplungselement angesehen werden. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass die elektrischen Leitungen bzw. elektrischen Kabel auch außerhalb des Flansches geführt werden können bzw. dort angeordnet sind.
-
Außerdem ist möglich, dass der Flansch wenigstens ein Flanschgehäuse aufweist, in welchem das elektrische Kopplungselement und/oder der Konnektor integriert sind. Die Integration erleichtert einen sehr platzsparenden Aufbau des Flansches, da die baulichen Maße des elektrischen Kopplungselements und/oder des Konnektors bezogen auf die Gesamtmaße des Flanschgehäuses klein sind und somit gut innerhalb des Flanschgehäuses zu integrieren sind. Die Integration verkürzt im Übrigen die Strömungspfade für das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe zur Steuerplatte bzw. verkürzt die Leitungswege für die elektrischen Kabel von dem Antriebsmotor zur Steuerplatte. Durch diese Verkürzung kann das Hydraulikversorgungssystem noch effizienter arbeiten, so dass der Gesamtwirkungsgrad weiter verbessert wird.
-
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Hydraulikversorgungssystem wenigstens eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung aufweist, welche im montierten Zustand elektrisch mittels der Steuerplatte und/oder dem elektrischen Kopplungselement mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung sorgt mittelbar für eine bedarfsgerechte Förderung des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe zu der Steuerplatte, in dem es die Drehzahl bzw. das Drehmoment des Antriebsmotors steuern bzw. regeln kann. Unter einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung kann insbesondere auch lediglich eine Einrichtung zur Steuerung des Antriebsmotors verstanden werden. Ferner kann unter einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung eine Einrichtung zur reinen Regelung des Antriebsmotors in Antwort auf die geforderten hydraulischen Parameter des Hydraulikversorgungssystems verstanden werden. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung kann ferner sowohl Steuerungs- als auch Regelungsaufgaben des Antriebsmotors übernehmen. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass der Motor ungesteuert und/oder ungeregelt ausgeführt ist. Auch Ausführungsformen mit einer integrierten Regelelektronik sind denkbar.
-
Ebenfalls ist vorstellbar, dass der Antriebsmotor und die Hydraulikpumpe im befestigten Zustand mittels des Flansches an wenigstens einer Seite, insbesondere eine Breitseite, der Steuerplatte mechanisch befestigt sind. Die mechanische Befestigung an einer Breitseite der Steuerplatte erlaubt eine sehr platzsparende seitliche Anordnung der Antriebsmotor-Hydraulikpumpen-Baugruppe an der Steuerplatte. Diese Art der Anordnung ermöglicht es vor allem, dass die vorstehend genannte Anordnung nicht über die Abmaße der Breitseite der Steuerplatte hinausgeht, so dass eine bauraumoptimierte Gesamtanordnung zwischen Steuerplatte, Antriebsmotor, Flansch und Hydraulikpumpe geschaffen werden kann. Eine derartige bauraumoptimierte Gesamtanordnung ermöglicht auch mehr konstruktive Freiheitsgrade, die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ebenfalls hinsichtlich einer platzsparenden Ausgestaltung weiterhin zu optimieren. Schließlich war der Antriebsmotor in bisherigen Lösungen im Stand der Technik im Bereich der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung angeordnet. Zusätzlich kann mittels eines einzigen Bauteils, nämlich des Flansches, strukturell sehr einfach der Antriebsmotor und die Hydraulikpumpe an die Steuerplatte befestigt werden, so dass auf zusätzliche Befestigungselemente für Antriebsmotor und/oder Hydraulikpumpe diesbezüglich verzichtet werden kann.
-
Darüber hinaus ist denkbar, dass der Flansch wenigstens einen Wellentunnel aufweist, in dem ein Ende wenigstens einer Motorwelle des Antriebsmotors und ein Ende wenigstens einer Pumpenwelle der Hydraulikpumpe mittels wenigstens einer Kupplung drehfest gekoppelt sind. Neben der Aufnahme bzw. Integration des elektrischen Kopplungselements und/oder des Konnektors sowie der mechanischen Kopplung von Antriebsmotor und Hydraulikpumpe kann der Flansch zudem eine geschützte drehfeste Kopplung der Motorwelle und der Pumpenwelle gewährleisten. Damit kann, wie im Stand der Technik üblich, der Wellentunnel innerhalb der Steuerplatte entfallen, was zusätzlichen Bauraum entweder einspart oder der dadurch neu hinzugewonnene Bauraum für die Integration weiterer elektro-hydraulischer Bauteile vorgesehen werden kann. Insofern kann einerseits die Herstellung und der Aufbau der Steuerplatte vereinfacht werden. Im Übrigen kann durch Wegfall des Wellentunnels in der Steuerplatte deren elektrischer und hydraulischer Verschaltungsaufwand reduziert werden. Andererseits kann die Funktionsdichte des Flansches nochmals gesteigert werden, was in einem noch kompakteren Gesamtaufbau resultiert.
-
Weiterhin ist möglich, dass in dem Flansch wenigstens eine Lagereinrichtung zur Lagerung der Motorwelle angeordnet ist. Die zusätzliche Lagereinrichtung ermöglicht eine Vergrößerung des effektiven Lagerabstandes zu einer weiteren notwendigerweise vorhandenen Lagereinrichtung des Antriebsmotors. Hierdurch können Querkräfte auf die Antriebswelle und auf den Antriebsmotor insgesamt infolge des gewachsenen axialen Lagerabstandes reduziert werden. Folglich können so auch die Lagereinrichtungen und der Antriebsmotor insgesamt entsprechend dieser Anforderungen hinsichtlich Größe und Gewicht angepasst bzw. optimiert werden. Es wird somit eine weitere Möglichkeit aufgezeigt, wie durch eine weitere Funktionsintegration des Flansches der Antriebsmotor und damit das Hydraulikversorgungssystem insgesamt noch kompakter und leistungsfähiger ausgestaltet werden kann.
-
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im montierten Zustand zwischen dem Flansch und der Hydraulikpumpe wenigstens eine erste Dichtung und/oder zwischen dem Flansch und der Steuerplatte wenigstens eine zweite Dichtung angeordnet ist. Da sowohl der Kopplungsbereich zwischen Flansch und Hydraulikpumpe als auch zwischen Flansch und Steuerplatte im montierten Zustand zueinander ruhen, ist eine wirkungsvolle und sichere Abdichtung besonderes in diesem Bereich einfach konstruktiv umsetzbar. Die Dichtwirkung kann bei zueinander ruhenden Bauteilen insbesondere durch elastische Dichtelemente (wie Dichtringe) infolge einer hohen Flächenpressung sehr einfach und zuverlässig gewährleistet werden. Ein sicherer Betrieb des Hydraulikversorgungssystems ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn die hydraulischen Komponenten bzw. der Konnektor von dem elektrischen Kopplungselement bzw. Komponenten sicher getrennt werden, wodurch eine verlässliche Abdichtung besonders wichtig ist. Eine weitere Dichtung dient in diesem Sinne auch zur sicheren Abdichtung des Wellentunnels insbesondere im Hinblick auf den Konnektor zur Verbindung zwischen Hydraulikpumpe und Steuerplatte. Zudem ist denkbar, dass zwischen dem Flansch und der Steuerplatte wenigstens eine dritte Dichtung für das elektrische Kopplungselement angeordnet ist. Dieser Dichtung kommen im Wesentlichen dieselben Funktionen wie der ersten und zweiten Dichtung wie vorstehend beschrieben zu.
-
Ferner ist vorstellbar, dass das Hydraulikversorgungssystem wenigstens einen Hydrauliktank aufweist, in dem im montierten Zustand der Antriebsmotor und der Flansch sowie die Hydraulikpumpe angeordnet sind. Die Integration der Baugruppe bzw. der strukturellen Baueinheit Antriebsmotor, Flansch und Hydraulikpumpe innerhalb des Tanks erlaubt eine weitere Möglichkeit, das Hydraulikversorgungssystem insgesamt sehr kompakt und platzsparend auszugestalten. Zudem entfallen ein Teil der Versorgungsleitungen für die Hydraulikpumpe, da sie das Hydrauliköl bzw. das Hydraulikfluid direkt aus dem Tank ansaugen kann, was sich ebenfalls günstig auf das Gewicht und den Bauraum des Hydraulikversorgungssystems auswirkt. Im Übrigen erfolgt durch diese Art der Integration eine effektivere Kühlung der vorstehend beschriebenen Baugruppe. Der Tank kann zudem sehr einfach aufgebaut sein, da durch den strukturellen Aufbau des Flansches keine hydraulischen Versorgungsleitungen von dem Tank zu der Steuerplatte vorgesehen werden müssen bzw. der Tank in einer sonstigen Art und Weise mit der Steuerplatte außer über den Flansch verbunden werden müsste.
-
Auch denkbar ist, dass der Flansch wenigstens eine weitere Hydraulikleitung und/oder wenigstens eine weitere Hydraulikbohrung aufweist, mittels derer der Hydrauliktank und die Steuerplatte verbindbar sind. Wie vorstehend bereits erläutert, kann der Tank durch die zusätzliche Hydraulikleitung und/oder Hydraulikbohrung zudem sehr einfach aufgebaut sein, da durch den strukturellen Aufbau des Flansches keine hydraulischen Versorgungsleitungen von dem Tank zu der Steuerplatte vorgesehen werden müssen. Damit kann eine sehr einfache konstruktive Ausgestaltung vorgesehen werden, um das durch das Hydraulikversorgungssystem benötigte Hydrauliköl bzw. Hydraulikfluid wieder in den Tank zurückzuführen und damit einen geschlossenen Kreislauf zu bilden.
-
Überdies ist möglich, dass der Flansch wenigstens einen Kühlkörper aufweist. Durch den Kühlkörper kann sowohl der Flansch an sich thermisch entlastet werden als auch für den Antriebsmotor und die Hydraulikpumpe eine Wärmesenke ausbilden. Folglich können der Antriebsmotor und die Hydraulikpumpe wirkungsvoller bzw. effizienter thermisch entlastet und gekühlt werden, was in einer längeren Lebensdauer bzw. in einer sichereren Betriebsweise des Hydraulikversorgungssystems resultiert. Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass der Tank zudem mit einem Hydraulikölkühler verbunden ist. Hierdurch kann das Hydrauliköl vor Eintritt in die Hydraulikpumpe zunächst gekühlt werden, so dass eine Überhitzung des Hydraulikversorgungssystems vermieden werden kann.
-
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Flansch im montierten und betriebsfertigen Zustand zwischen dem Antriebsmotor und der Hydraulikpumpe angeordnet ist. Eine derartige strukturelle Anordnung erlaubt eine sehr platzsparende und einfach aufgebaute mechanische Verbindung bzw. Kopplung zwischen Antriebsmotor und Hydraulikpumpe. Zudem können die beiden Enden der Pumpenwellen und der Antriebswelle innerhalb des Flansches geschützt, abgedichtet und drehfest miteinander verbunden werden. Zudem können die Wellenenden bei derartiger Flanschanordnung zueinander im Wesentlichen fluchtend angeordnet werden, was den mechanischen Aufbau zusätzlich vereinfacht. Die Befestigung des Antriebsmotors bzw. dessen Gehäuse und der Hydraulikpumpe erfolgt dabei ebenfalls sehr einfach, da sie lediglich an gegenüberliegenden Seiten des Flansches sehr platzsparend befestigbar sind.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische, teilweise perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungssystems;
- 2 eine schematische Gesamtdraufsicht des Ausführungsbeispiels des Hydraulikversorgungssystems gemäß 1; und
- 3 eine schematische Teilschnittansicht des Antriebsmotors, des Flansches, der Steuerplatte und der Hydraulikpumpe des Hydraulikversorgungssystems gemäß 1.
-
1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnittes eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungssystems 10 für ein Schienenfahrzeug (nicht in 1 gezeigt).
-
Das Hydraulikversorgungssystem 10 umfasst einen Antriebsmotor 12, einen Flansch 14, eine Hydraulikpumpe 16 und eine Steuerplatte 18 zur Aufnahme und Steuerung weiterer elektrischer und hydraulischer Bauteile 20 des Hydraulikversorgungssystems 10.
-
Der Flansch 14 ist im montierten Zustand an dem Antriebsmotor 12 und an der Hydraulikpumpe 16 zu deren gegenseitiger mechanischer Kopplung befestigt.
-
Der Flansch 14 ist weiter an der Steuerplatte 18 befestigt.
-
Die Steuerplatte 18 ist gemäß 1 als quaderförmige Platte mit einer ersten und zweiten Breitseite 18a, 18b, die zueinander parallel gegenüberliegend angeordnet sind, sowie vier daran orthogonal angrenzenden Schmalseiten ausgebildet.
-
Die vorstehenden Komponenten bzw. Bauteile gemäß 1 sind dabei wie folgt miteinander gekoppelt bzw. verbunden:
-
Der Antriebsmotor 12 und die Hydraulikpumpe 16 sind im befestigten Zustand mittels des Flansches 14 derart miteinander verbunden, dass deren jeweilige Mittelachse zueinander im Wesentlichen fluchten.
-
Des Weiteren sind die Mittellinien des Antriebsmotors 12 und der Hydraulikpumpe 16 im montierten und befestigten Zustand im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse der Steuerplatte.
-
Alle Angaben, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch das Wort im Wesentlichen charakterisiert werden, sollen als zueinander tolerierte Maße angenommen werden, welche dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.
-
Der Antriebsmotor 12 und die Hydraulikpumpe 16 sind im befestigten Zustand mittels des Flansches an einer Breitseite 18a der Steuerplatte 18 mechanisch befestigt.
-
Die Befestigung ist mittels vier Befestigungsschrauben ausgebildet, die sich im montierten Zustand orthogonal zu den Mittellinien des Antriebsmotors 12 und der Hydraulikpumpe 16 erstrecken.
-
Die vier Befestigungsschrauben bilden mit dem Flansch 14 und der Steuerplatte 18 ein symmetrisches Befestigungsprofil aus.
-
Es können auch mehr oder weniger als vier Befestigungsschrauben zur Befestigung des Flansches 14 an der Steuerplatte 18 vorgesehen sein.
-
Der Flansch 18 ist ferner im montierten und betriebsfertigen Zustand zwischen dem Antriebsmotor 12 und der Hydraulikpumpe 16 angeordnet.
-
2 zeigt eine schematische Draufsicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungssystems 10 gemäß 1.
-
Das Hydraulikversorgungssystem 10 ist in zwei Teilbereiche 10a, 10b aufgeteilt, wobei die Steuerplatte 18 als hydraulisches Schnittstellenelement zwischen den Teilbereichen 10a, 10b ausgebildet ist.
-
Wie vorstehend im Zusammenhang mit 1 erläutert, weist die Steuerplatte 18 zwei sich gegenüberliegende Breitseiten 18a, 18b auf, an denen sich die beiden Teilbereiche 10a, 10b anschließen.
-
An der Breitseite 18a, an welcher die Baugruppe umfassend Antriebsmotor 12, Flansch 14 und Hydraulikpumpe 16 befestigt ist, ist der erste Teilbereich 10a angrenzend ausgebildet.
-
Der erste Teilbereich 10a weist einen Hydrauliktank 22 auf bzw. ist durch diesen ausgebildet, in dem im montierten Zustand der Antriebsmotor 12 und der Flansch 14 sowie die Hydraulikpumpe 16 angeordnet sind.
-
Die Hydraulikpumpe 16 weist ferner an ihrer Saugseite eine Ansaugung für Hydrauliköl bzw. Hydraulikfluid auf, deren offenes Ende an unterschiedlichen Höhen innerhalb des Hydrauliktanks 22 enden kann.
-
Das Hydraulikversorgungssystem 10 weist weiter eine Steuerungs- und Regelungseinrichtung 24 auf.
-
Die Steuerungs- und Regelungseinrichtung 24 kann auch so verstanden werden, dass sie lediglich als Steuerungseinrichtung 24 für das Hydraulikversorgungssystem 10 ausgebildet ist.
-
Zudem kann die Steuerungs- und Regelungseinrichtung 24 auch weiter so verstanden werden, dass sie lediglich als Regelungseinrichtung 24 für das Hydraulikversorgungssystem 10 ausgebildet ist.
-
Der zweite Teilbereich 10b, welcher an der zweiten Breitseite 18b der Steuerplatte 18 angrenzt bzw. daran anschließt, umfasst demzufolge die Steuerungs- und Regelungseinrichtung 24 und ist somit als Steuerungs- und Regelungsbereich ausgebildet.
-
Der zweite Teilbereich 10b umfasst ferner weitere hydraulische oder elektrohydraulische Bauteile 20 wie beispielsweise Schaltventile, Steuerventile, Regelventile bzw. Druckbegrenzer, welche mit der Steuerplatte 18 hydraulisch verbunden sind.
-
Im Übrigen sind diese Bauteile 20 teilweise durch die Steuerplatte 18 aufgenommen.
-
Die Steuerplatte 18 selbst weist mehrere Hydraulikleitungen bzw. Hydraulikbohrungen auf, welche innerhalb der Steuerplatte verlaufen.
-
Die Hydraulikleitungen bzw. Hydraulikbohrungen bilden verschiedene Hydraulikpfade zwischen der Hydraulikpumpe 16 und den hydraulischen oder elektrohydraulischen Bauteilen 20 aus.
-
In 2 ist zudem zu sehen, dass der Flansch 14 ein integraler Bestandteil des Antriebsmotors 12 ist.
-
Im Übrigen ist mittels des Flanschs 14 eine mechanische Aufnahme für die Hydraulikpumpe 16 an dem Antriebsmotor ausgebildet.
-
3 zeigt eine schematische Teilschnittansicht des Antriebsmotors 12, des Flansches 14 und der Hydraulikpumpe 16 sowie der Steuerplatte 18 des erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungssystems 10 gemäß 1.
-
Der Flansch 14 weist gemäß 3 einen Konnektor 26 zur hydraulischen Kopplung der Hydraulikpumpe 16 mit der Steuerplatte 18 auf.
-
Zudem weist der Flansch 14 ein elektrisches Kopplungselement 28 zur elektrischen Kopplung des Antriebsmotors 12 mit der Steuerplatte 18 auf.
-
Der Flansch 14 umfasst weiter ein Flanschgehäuse 14a, in welchem das elektrische Kopplungselement 28 und der Konnektor (auch als hydraulisches Kopplungselement bezeichnet) 26 integriert sind.
-
Der Konnektor 26 ist als eine Hydraulikbohrung ausgebildet.
-
Die Hydraulikbohrung bildet einen im Wesentlichen rechtwinkligen Strömungskanal bzw. Strömungspfad innerhalb des Flanschgehäuses 14a aus und ist mittels zwei Teil-Hydraulikbohrungen ausgebildet.
-
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels (nicht in 3 gezeigt) ist es ebenfalls denkbar, dass der Konnektor 26 als eine Hydraulikleitung ausgebildet ist.
-
Das elektrische Kopplungselement 28 ist als Flansch-Kabeldurchführung ausgebildet.
-
Die Flansch-Kabeldurchführung bildet eine im Wesentlichen rechtwinklige Flansch-Kabeldurchführung innerhalb des Flanschgehäuses 14a aus und ist ebenfalls mittels zwei Teil-Bohrungen ausgebildet.
-
Innerhalb der Flansch-Kabeldurchführung erstrecken sich mehrere Kabel zur elektrischen Versorgung und Steuerung bzw. Regelung des Antriebsmotors 12.
-
Diese Kabel erstrecken sich ausgehend von der Steuerungs- und Regelungseinrichtung 24 bis zur Steuerplatte 18 und von der Steuerplatte 18 bis zu dem Antriebsmotor 12.
-
Das elektrische Kopplungselement 28 kann somit in Form der Flansch-Kabeldurchführung alleine als solches aufgefasst werden oder als eine Kombination der Flansch-Kabeldurchführung mit den vorstehend beschriebenen Kabeln.
-
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels (nicht in 3 gezeigt) ist es ebenfalls denkbar, dass das elektrische Kopplungselement 28 zusätzlich ein Flansch-Kabelleerrohr aufweist, das sich innerhalb der Flansch-Kabeldurchführung erstreckt.
-
Weiter weist der Flansch 14 bzw. das Flanschgehäuse 14a einen Wellentunnel 30 auf.
-
Der Wellentunnel 30 ist als zylindrische Durchgangs-Aussparung in einem Zentralbereich des Flanschgehäuses 14a ausgebildet
-
In dem Wellentunnel 30 sind ein Ende 32a einer Motorwelle 32 des Antriebsmotors 12 und ein Ende 34a einer Pumpenwelle 34 der Hydraulikpumpe 16 mittels einer Kupplung 36 drehfest gekoppelt.
-
Die Kupplung 36 ist hierbei als Klauenkupplung mit integriertem Dämpfungselement 36a ausgebildet.
-
Die vorstehenden Komponenten bzw. Bauteile gemäß 3 sind dabei wie folgt miteinander gekoppelt bzw. verbunden:
- Der Flansch 14 bildet im montierten Zustand gemäß 3 mit dem Antriebsmotor 12, der Hydraulikpumpe 16 und mit der Steuerplatte 18 jeweils einen Kopplungsbereich aus.
-
Im montierten Zustand bilden der Antriebsmotor 12 und der Flansch 14 einen flansch-motorseitigen Kopplungsbereich 38a aus.
-
Ferner bilden im montierten Zustand die Hydraulikpumpe 16 und der Flansch 14 einen flansch-pumpenseitigen Kopplungsbereich 38b aus.
-
Zudem bilden im montierten Zustand die Steuerplatte 18 an ihrer Breitseite 18a und der Flansch 14 einen flansch-steuerplattenseitigen Kopplungsbereich 40 aus.
-
Im Übrigen weist der Flansch 14 bzw. das Flanschgehäuse 14a einen pumpenseitigen Hydraulikanschluss 14b sowie einen steuerplattenseitigen Hydraulikanschluss 14c auf.
-
Weiter umfasst die Hydraulikpumpe 16 einen ersten flanschseitigen Hydraulikanschluss 16a und die Steuerplatte 18 umfasst dementsprechend einen zweiten flanschseitigen Hydraulikanschluss 18c.
-
Das Flanschgehäuse 14a umfasst weiter eine motorseitige Durchführungs-Schnittstelle 14d sowie eine steuerplattenseitige Durchführungs-Schnittstelle 14e, welche jeweils die die Kabeldurchführung 28 innerhalb des Flansches 14 begrenzen.
-
Die motorseitige Durchführungs-Schnittstelle 14d sowie eine steuerplattenseitige Durchführungs-Schnittstelle 14e bilden jeweils Anschlussstellen bzw. Durchführungsstellen für elektrische Kabel zur Steuerung bzw. Regelung und elektrische Versorgung des Antriebsmotors 12.
-
Die Steuerplatte 18 enthält weiter eine Steuerplatten-Kabeldurchführung 18d, die flanschseitig durch eine flanschseitige Durchführungs-Schnittstelle 18e begrenzt ist.
-
Der pumpenseitige Hydraulikanschluss 14b des Flansches 14 und der erste flanschseitige Hydraulikanschluss 16a der Hydraulikpumpe 16 sind an dem flansch-pumpenseitigen Kopplungsbereich 38b direkt miteinander verbunden bzw. gekoppelt.
-
Der zweite flanschseitige Hydraulikanschluss 18c der Steuerplatte 18 und der steuerplattenseitige Hydraulikanschluss 14b des Flansches 14 sind wiederum an dem flansch-steuerplattenseitigen Kopplungsbereich 40 direkt miteinander verbunden bzw. gekoppelt.
-
Folglich sind der erste und der zweite flanschseitige Hydraulikanschluss 16a, 18c der Hydraulikpumpe 16 bzw. der Steuerplatte 18 über den Konnektor 26 miteinander verbunden.
-
Weiter sind die steuerplattenseitige Durchführungs-Schnittstelle 14e des Flansches 14 und die flanschseitige Durchführungs-Schnittstelle 18e der Steuerplatte 18 ebenfalls an dem flansch-steuerplattenseitigen Kopplungsbereich 40 direkt miteinander verbunden.
-
Zudem ist im montierten Zustand zwischen dem Flansch 14 und der Hydraulikpumpe 16 eine erste Dichtung 42 angeordnet.
-
Demnach ist an dem flansch-pumpenseitigen Kopplungsbereich 38b an einem Übergang des ersten flanschseitigen Hydraulikanschlusses 16a der Hydraulikpumpe 16 und pumpenseitigem Hydraulikanschluss 14b des Flanschs 14 die erste Dichtung 42 angeordnet.
-
Weiter ist an dem flansch-steuerplattenseitigen Kopplungsbereich 40 an einem Übergang des steuerplattenseitigem Hydraulikanschluss 14c des Flanschs 14 und dem zweiten flanschseitigen Hydraulikanschluss 18c der Steuerplatte 18 eine zweite Dichtung 44 angeordnet.
-
Darüber hinaus ist an dem flansch-steuerplattenseitigen Kopplungsbereich 40 an einem Übergang zwischen der steuerplattenseitigen Durchführungs-Schnittstelle 14e des Flansches 14 und die flanschseitigen Durchführungs-Schnittstelle 18e der Steuerplatte 18 zusätzlich eine dritte Dichtung 46 angeordnet.
-
Zwischen dem Flansch 14 und dem Antriebsmotor 12 ist ferner eine weitere vierte Dichtung 48 angeordnet.
-
Die vierte Dichtung 48 ist an dem flansch-motorseitigen Kopplungsbereich 38a angeordnet.
-
Weiter ist an dem flansch-pumpenseitigen Kopplungsbereich 38b an einem pumpenseitigen Ende des Wellentunnels 30 und der Hydraulikpumpe 16 eine fünfte Dichtung 48a zur Abdichtung des Wellentunnels 30 angeordnet.
-
Im Übrigen ist gemäß 3 in dem Flansch 14 eine Lagereinrichtung 50 zur Lagerung der Motorwelle 32 angeordnet.
-
Die Lagereinrichtung 50 ist als ein Wälzlager z.B. in Form eines Kugellagers oder Zylinderrollenlagers ausgebildet und an ihrem Außenring in einer Gehäuseschulter des Flanschgehäuses 14a aufgenommen und durch einen Sicherungsring gesichert.
-
Die Gehäuseschulter schließt sich axial an ein motorseitiges Ende des Wellentunnels 30 an und bildet somit einen gestuften Abschnitt des Wellentunnels 30 aus.
-
Die Lagereinrichtung 50 ist weiter an ihrem Innenring mittels einer Mantelfläche der Motorwelle 32 radial aufgenommen und an einer Wellenschulter axial gesichert.
-
Falls der Antriebsmotor 12 als bürstenloser Elektromotor ausgebildet ist, kann in dem Zwischenraum zwischen der Gehäuseschulter des Wellentunnels 30 und dem Hauptkörper des Antriebsmotors 12 eine zusätzliche Steuerungs- bzw. Regelungselektronik angeordnet sein.
-
Der Flansch 14 kann zusätzlich eine weitere Hydraulikbohrung (nicht in 3 gezeigt) aufweisen, mittels derer der Hydrauliktank 22 und die Steuerplatte 18 verbindbar sind.
-
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels kann der Flansch 14 auch zusätzlich oder alternativ eine weitere Hydraulikleitung aufweisen, mittels derer der Hydrauliktank 22 und die Steuerplatte 18 verbindbar sind.
-
Der Flansch 14 umfasst weiter einen Kühlkörper (nicht in 3 gezeigt).
-
Dazu kann der Flansch 14 bzw. dessen Flanschgehäuse 14a mehrere Kühllamellen oder Kühlrippen aufweisen.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Hydraulikversorgungssystems 10 und insbesondere des Flanschs 14 lässt sich nun wie folgt beschreiben:
- Im Allgemeinen besteht die Funktion des Hydraulikversorgungssystems 10 darin, dass den hydraulischen Verbrauchern des Schienenfahrzeugs (z.B. Niveauregelzylinder, Krafterzeuger, sonstige hydraulische Funktionselemente) ein gesteuerter bzw. geregelter, d.h. bedarfsgerechter, hydraulischer Druck bzw. Massenstrom zur Verfügung gestellt wird.
-
Dazu hat der Flansch 14 die Funktion, die Hydraulikpumpe 16 mechanisch aufzunehmen bzw. eine Befestigungseinrichtung für sie an dem Antriebsmotor 12 bereitzustellen.
-
Hierbei ist der Flansch 14 im montierten Zustand als integraler bzw. einstückiger Bestandteil des Elektromotors 12 ausgebildet.
-
Zum anderen dient der Flansch 14 zur Weiterleitung der Steuerungs- und Regelungsbefehle ausgehend von der Steuerungs- und Regelungseinrichtung 24, welche anhand der Versorgungs- und Steuerungskabel an den Antriebsmotor 12 übertragen werden.
-
Dabei verlaufen diese Kabel innerhalb des Flansches 14 in dem dafür vorgesehenen elektrischen Kopplungselement 28 in Form der Kabeldurchführung zu dem Antriebsmotor 12 bzw. zu dessen Elektronik (im Falle eines bürstenlosen Elektromotors).
-
Alternativ ist auch denkbar, dass der Antriebsmotor 12 ungesteuert und/oder ungeregelt ausgeführt ist, so dass die integrierte Steuerungs- bzw. Regelungselektronik entfallen kann.
-
Des Weiteren kann durch den Flansch 14 eine Hydraulikverbindung zwischen einer Druckseite der Hydraulikpumpe 16 und einem Druckeingang der Steuerplatte 18 vorgesehen werden, um die Steuerplatte 18 mit bedarfsgerechtem hydraulischem Betriebsdruck zu versorgen.
-
Der Flansch 14 hat ferner die Funktion, eine mechanische Aufnahme für die Lagereinrichtung 50 des Antriebsmotors 12 vorzusehen.
-
Zudem bildet der Flansch 14 eine zentrale Befestigungsstelle für die Baugruppe bestehend aus Antriebsmotor 12, Flansch 14 und Hydraulikpumpe 16 an der Steuerplatte 18 aus.
-
Wie in 3 dargestellt, sind sowohl der Antriebsmotor 12 als auch die Hydraulikpumpe mittels Schrauben an dem Flansch 14 verschraubt.
-
Der Flansch 14 wiederum ist mittels Schrauben an der Steuerplatte 18 verschraubt.
-
Die beiden Enden 32a, 34a der Pumpen- und Motorwelle 32, 34 sind ebenfalls innerhalb des Flansches 14 angeordnet und können so insbesondere vor dem Eindringen von Hydrauliköl aus dem Hydrauliktank 22 mittels der Dichtungen 42, 44, 46, 48, 48a geschützt werden.
-
Für den Fall eines bürstenlosen Antriebsmotors 12 übernimmt der Flansch 14 zusätzlich die Wärmeabfuhr für die dazu notwendige Steuerungs- bzw. Regelungselektronik mittels des Kühlkörpers.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Flansch 14 mittels der weiteren Hydraulikbohrung (nicht in den Figuren gezeigt) eine einfache Rückführung des Hydrauliköls bzw. der Hydraulikflüssigkeit aus der Steuerplatte 18 in den Hydrauliktank 22 gewährleistet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Hydraulikversorgungssystem
- 10a
- erster Teilbereich des Hydraulikversorgungssystems
- 10b
- zweiter Teilbereich des Hydraulikversorgungssystems
- 12
- Antriebsmotor
- 14
- Flansch
- 14a
- Flanschgehäuse
- 14b
- pumpenseitiger Hydraulikanschluss
- 14c
- steuerplattenseitiger Hydraulikanschluss
- 14d
- motorseitige Durchführungs-Schnittstelle
- 14e
- steuerplattenseitige Durchführungs-Schnittstelle
- 16
- Hydraulikpumpe
- 16a
- erster flanschseitiger Hydraulikanschlusses der Hydraulikpumpe
- 18
- Steuerplatte
- 18a
- erste Breitseite der Steuerplatte
- 18b
- zweite Breitseite der Steuerplatte
- 18c
- zweiter flanschseitiger Hydraulikanschluss der Steuerplatte
- 18d
- Steuerplatten-Kabeldurchführung
- 18e
- flanschseitige Durchführungs-Schnittstelle
- 20
- weitere hydraulische oder elektrohydraulische Bauteile
- 22
- Hydrauliktank
- 24
- Steuerungs- und Regelungseinrichtung
- 26
- Konnektor
- 28
- elektrisches Kopplungselement
- 30
- Wellentunnel
- 32
- Motorwelle
- 32a
- Ende der Motorwelle
- 34
- Pumpenwelle
- 34a
- Ende der Pumpenwelle
- 36
- Kupplung
- 36a
- Dämpfungselement der Kupplung
- 38a
- flansch-motorseitiger Kopplungsbereich
- 38b
- flansch-pumpenseitiger Kopplungsbereich
- 40
- flansch-steuerplattenseitiger Kopplungsbereich
- 42
- erste Dichtung
- 44
- zweite Dichtung
- 46
- dritte Dichtung
- 48
- vierte Dichtung
- 48a
- fünfte Dichtung
- 50
- Lagereinrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 8204096 U1 [0006]
- DE 19612582 A1 [0007]
- DE 102004032256 B3 [0008]
- WO 2017/077060 A1 [0009]
