DE102019212074A1

DE102019212074A1 - Motor-Hydromaschinen-Einheit zum Anbau an ein Hydraulikaggregat

Info

Publication number: DE102019212074A1
Application number: DE102019212074.1A
Authority: DE
Inventors: Ruben Ertelt; Benjamin Joa; Matthias Oppelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2021-02-18
Also published as: US11795926B2; CN112392676A; US20210048008A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motor-Hydromaschinen-Einheit (10) mit einem Elektromotor (20), einer Hydromaschine (30) und einem Anschlusskörper (50), wobei der Anschlusskörper (50) eine ebene Anschlussfläche (54) aufweist, welche einen ersten und einen zweiten Arbeitsanschluss (51; 52) umgrenzt, wobei der erste und der zweite Arbeitsanschluss (51; 52) jeweils über einen zugeordneten ersten Fluidkanal (61) im Anschlusskörper (50) in Fluidaustauschverbindung mit der Hydromaschine (30) steht, wobei der Elektromotor (20) und die Hydromaschine (30) eine gemeinsame Drehachse (11) aufweisen, welche im Wesentlichen parallel zur Anschlussfläche (54) angeordnet ist.Erfindungsgemäß sind die Hydromaschine (30) und der Elektromotor (20) in Richtung der Drehachse (11) auf gegenüberliegenden Seiten des Anschlusskörpers (50) angeordnet, wobei der Anschlusskörper (50) in Richtung der Drehachse von einem Antriebsdurchbruch (55) durchsetzt ist, wobei der Elektromotor (20) und die Hydromaschine (30) im Bereich des Antriebsdurchbruchs (55) in Drehantriebsverbindung stehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motor-Hydromaschinen-Einheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 10 2015 221 318 A1 ist eine Motor-Hydromaschinen-Einheit bekannt, welche zum Anbau an ein Hydraulikaggregat bestimmt ist. Die Motor-Hydromaschinen-Einheit umfasst einen Anschlusskörper, eine Hydromaschine und einen Elektromotor. Bei der Hydromaschine kann es sich um eine Hydraulikpumpe handeln. Der Anschlusskörper hat eine Anschlussfläche mit einem ersten und einem zweiten Arbeitsanschluss. Die Motor-Hydromaschinen-Einheit ist ausschließlich über die Anschlussfläche an dem Hydraulikaggregat befestigt. Insbesondere wenn die Hydromaschine mit hohem Druck betrieben wird, entstehend dort Druckpulsationen, welche die gesamte Motor-Hydromaschinen-Einheit in Schwingung versetzen, so dass laute Betriebsgeräusche entstehen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass derartige Schwingungen vermieden werden, wobei die Motor-Hydromaschinen-Einheit besonders geräuscharm arbeitet. Die Motor-Hydromaschinen-Einheit ist insbesondere für leistungsstarke Hydromaschinen, insbesondere für Axialkolbenmaschinen geeignet.
Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass die Hydromaschine und der Elektromotor in Richtung der Drehachse auf gegenüberliegenden Seiten des Anschlusskörpers angeordnet sind, wobei der Anschlusskörper in Richtung der Drehachse von einem Antriebsdurchbruch durchsetzt ist, wobei der Elektromotor und die Hydromaschine im Bereich des Antriebsdurchbruchs in Drehantriebsverbindung stehen. Damit können die in der Hydromaschine auftretenden Druckpulsationen nicht mehr unmittelbar auf den Elektromotor übertragen werden. Sie werden vielmehr über den Anschlusskörper zum Elektromotor geleitet. Da der Anschlusskörper an einer übergeordneten Baugruppe, beispielsweise einem Hydraulikaggregat, fest angebaut ist, wird die Schwingungsübertragung hierdurch wesentlich behindert. Darüber hinaus erhöht sich die Steifigkeit der Motor-Hydromaschinen-Einheit, so dass deren Eigenresonanzen nicht mehr im akustisch kritischen Frequenzbereich liegen.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hydromaschine ein mittels eines hydraulischen Verstell-Mechanismus verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, wobei ein Stellventil vorgesehen ist, wobei des Stellventil über zweite Fluidkanäle, welche im Anschlusskörper angeordnet sind, in Fluidaustauschverbindung mit dem Verstell-Mechanismus steht, wobei das Stellventil an den Anschlusskörper angebaut ist. Das Stellventil umfasst vorzugsweise ein 4/3-Wegeventil. Eine mechanische Rückmeldung der Einstellung des Verdrängungsvolumens zum Stellventil ist vorzugsweise nicht vorgesehen, wobei die entsprechende Rückmeldung elektronisch mittels Stellungssensoren an der Schwenkwiege ausgeführt sein kann. Der Anschlusskörper bildet somit einen hydraulischen Adapter, über den das Stellventil mit der Hydromaschine verbunden wird. Hierbei ist anzumerken, dass das Stellventil typischerweise unmittelbar an der Hydromaschine angebaut ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Stellventil derart geneigt zur Drehachse angeordnet ist, dass es den Elektromotor nicht berührt. Vorzugsweise hat das Stellventil eine ebene Seitenfläche, welche um einen von 90° verschiedenen Winkel geneigt zur Drehachse angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Motor-Hydromaschinen- Einheit.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hydromaschine ein topfartig ausgebildetes Gehäuseteil umfasst, welches mit einer offenen Seite am Anschlusskörper derart anliegt, dass die offene Seite vollständig vom Anschlusskörper überdeckt ist. Der Anschlusskörper ersetzt damit ein Gehäuseteil der Hydromaschine. Im Falle einer Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise übernimmt der Anschlusskörper die Funktion der Anschlussplatte.
Es kann vorgesehen sein, dass der Anschlusskörper einen dritten Fluidkanal aufweist, welcher im Bereich der Anschlussfläche einen Leckageanschluss bildet, wobei er an einem gegenüberliegenden Ende im Bereich der offenen Seite des genannten Gehäuseteils ausmündet. Die Leckagen der Hydromaschine können damit unmittelbar zur übergeordneten Baugruppe geleitet werden. Hierfür ist keine gesonderte Rohrleitung erforderlich, wie dies bei Nutzung der üblichen Leckageanschlüsse einer Hydromaschine der Fall wäre.
Es kann vorgesehen sein, dass der Antriebsdurchbruch zur Umgebung hin fluiddicht verschlossen ist. Der Antriebsdurchbruch bildet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Abschnitt des Innenraums der Hydromaschine, in dem im Wesentlichen druckloses Druckfluid vorhanden ist. Dieses soll nicht aus der Motor-Hydromaschinen-Einheit austreten. Vorzugsweise ist innerhalb des Antriebsdurchbruchs ein Dichtring, insbesondere ein Radialwellendichtring, angeordnet, welcher die erste Antriebswelle gegenüber dem Anschlusskörper abdichtet. Damit kann das genannte Druckfluid nicht bis zum Elektromotor gelangen und dort aus der Motor-Hydromaschinen-Einheit austreten. Bei dem Druckfluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit und höchst vorzugsweise um Hydrauliköl.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hydromaschine eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ist, welche eine Schwenkwiege und eine Zylindertrommel umfasst, wobei die Zylindertrommel in Richtung der Drehachse zwischen dem Anschlusskörper und der Schwenkwiege angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Anschlusskörper die Anschlussplatte einer üblichen Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise ersetzen kann. Die Schwenkwiege ist Bestandteil des oben erläuterten Verstell-Mechanismus.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hydromaschine eine erste Antriebswelle aufweist, wobei der Elektromotor eine gesonderte zweite Antriebswelle aufweist, wobei die erste und die zweite Antriebswelle direkt oder über ein gesondertes Kupplungsteil in Drehantriebsverbindung stehen. Das Kupplungsteil ist vorzugsweise innerhalb des Antriebsdurchbruchs angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Antriebswelle an einem ersten Drehlager bezüglich der Drehachse drehbar gelagert ist, wobei das erste Drehlager im Anschlusskörper aufgenommen ist. Ein am gegenüberliegenden Ende der ersten Antriebswelle angeordnetes zweites Drehlager ist vorzugsweise im topfartigen Gehäuseteil aufgenommen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hydromaschine eine Zylindertrommel mit mehreren Zylinderbohrungen umfasst, in welchen jeweils ein Kolben linearbeweglich aufgenommen ist, wobei die Zylindertrommel drehbeweglich an einer Steuerfläche anliegt, welche eine erste und eine zweite Steuerniere aufweist, die jeweils an einen zugeordneten ersten Fluidkanal angeschlossen sind, wobei innerhalb des Anschlusskörpers wenigstens ein gesonderter Vorkompressions-Hohlraum angeordnet ist, welcher ausschließlich über einen vierten Fluidkanal mit den Zylinderbohrungen verbindbar ist, wobei er im Übrigen fluiddicht verschlossen ist, wobei der vierte Fluidkanal an der Steuerfläche in Umfangsrichtung zwischen der ersten und der zweiten Steuerniere ausmündet. Mittels des Vorkompressions-Hohlraums wird die Druckpulsation der Hydromaschine verringert. Dessen Anordnung im Anschlusskörper ergibt eine besonders kompakte Motor-Hydromaschinen-Einheit. Vorzugsweise sind vier gesonderte Vorkompressions-Hohlräume vorgesehen, die im Wesentlichen das gleiche Volumen aufweisen, wobei ihnen jeweils ein gesonderter vierter Fluidkanal zugeordnet ist. Die Steuerfläche kann an einer gesonderten Steuerplatte angeordnet sein, wobei der vierte Fluidkanal abschnittsweise in der Steuerplatte verläuft.
Es kann vorgesehen sein, dass der Anschlusskörper einen ersten und einen zweiten plattenartigen Abschnitt aufweist, welche in Richtung der Drehachse voneinander beabstandet sind, wobei sie senkrecht zur Drehachse ausgerichtet sind, wobei der Elektromotor am ersten plattenartigen Abschnitt befestigt ist, wobei die Hydromaschine am zweiten plattenartigen Abschnitt befestigt ist, wobei der erste und der zweite plattenartige Abschnitt über einen rohrartigen Abschnitt einstückig miteinander verbunden sind, wobei der rohrartige Abschnitt den Antriebsdurchbruch umgrenzt. Hierdurch ergibt sich ein steifer und gleichzeitig materialsparender Aufbau des Anschlusskörpers. Gleichzeitig ist genügend Bauraum für die oben erläuterten Fluidkanäle und Vorkompressions-Hohlräume vorhanden. Der erste und der zweite plattenartige Abschnitt sind vorzugsweise in Richtung der Drehachse endseitig am Anschlusskörper angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass außen am rohrartigen Abschnitt wenigstens eine Versteifungsrippe angeordnet ist, welche den ersten und den zweiten plattenartigen Abschnitt und den rohartigen Abschnitt einstückig miteinander verbindet, wobei die Versteifungsrippe parallel oder maximal um 45° geneigt zur Anschlussfläche verläuft. Vorzugsweise sind zwei bezüglich einer Symmetrieebene spiegelsymmetrische Versteifungsrippen vorgesehen, wobei die Symmetrieebene senkrecht zur Anschlussfläche angeordnet ist, wobei sie die Drehachse enthält. Die Versteifungsrippe ist im Bereich des zweiten plattenartigen Abschnitts bezüglich der Anschlussfläche vorzugsweise auf der Höhe der Drehachse angeordnet. Zum ersten plattenartigen Abschnitt hin ist sie vorzugsweise von der Anschlussfläche weg geneigt. Mit der Versteifungsrippe kann die Schwingungsneigung der Motor-Hydromaschinen-Einheit erheblich minimiert werden, ohne dass hierfür nennenswerter Materialeinsatz notwendig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Anschlussfläche von einem dritten plattenartigen Abschnitt gebildet wird, welcher den ersten und den zweiten plattenartigen Abschnitt und den rohrartigen Abschnitt einstückig miteinander verbindet. Die Anschlussfläche ist quer zur Drehachse vorzugsweise um wenigstens 20% größer als die entsprechende Querabmessung der Hydromaschine ausgeführt. Der zweite und der dritte plattenartige Abschnitt sind dementsprechend groß ausgeführt. Die entsprechend große Anschlussfläche ergibt eine steife Verbindung zur übergeordneten Baugruppe hin, so dass die Schwingungsneigung minimiert wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Motor-Hydromaschinen- Einheit;
2 einen Längsschnitt der Motor-Hydromaschinen-Einheit nach 1;
3 eine perspektivische Ansicht des Anschlusskörpers von der Anschlussfläche her;
4 eine weitere perspektivische Ansicht des Anschlusskörpers von der Hydromaschine her;
5 eine Schnittansicht des Anschlusskörpers, wobei die Schnittebene senkrecht zur Drehachse durch die Vorkompressions-Hohlräume verläuft; und
6 eine perspektivische Ansicht der Steuerplatte von der Steuerfläche her.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Motor-Hydromaschinen-Einheit 10. Die Motor-Hydromaschinen-Einheit 10 umfasst einen Elektromotor 20 und eine Hydromaschine 30, welche eine gemeinsame Drehachse 11 aufweisen. Bezüglich der Drehachse 11 zwischen dem Elektromotor 20 und der Hydromaschine 30 ist ein gesonderter Anschlusskörper 50 angeordnet. Der Elektromotor 20 und die Hydromaschine 30 sind fest mit dem Anschlusskörper 50 verbunden, insbesondere verschraubt. Der Anschlusskörper 50 hat eine ebene Anschlussfläche 54, über welche er an eine (nicht dargestellte) übergeordnete Baugruppe, insbesondere ein Hydraulikaggregat, fest angebaut werden kann. Hierfür muss ausschließlich der Anschlusskörper 50 mit der übergeordneten Baugruppe verschraubt werden. Weitere Befestigungs- oder Verrohrungsarbeiten sind im Regelfall nicht erforderlich.
Die Bauart des Elektromotors 20 kann weitgehend beliebig gewählt werden. In den vorliegenden Figuren ist ein Elektromotor dargestellt, der ohne weitere Adapterteile montiert werden kann. Es ist aber genauso gut denkbar, dass zwischen der ersten und der zweiten Antriebswelle (Nr. 31; 22 in 2) und/oder zwischen dem Gehäuse des Elektromotors 20 und dem Anschlusskörper 50 jeweils ein gesondertes Adapterteil angeordnet ist, welches passend für den gewählten Elektromotor 20 ausgeführt ist.
An den Anschlusskörper 50 ist darüber hinaus ein gesondertes Stellventil 80 angebaut. Hierbei kann es sich beispielsweise um eines der Ventile handeln, die aus dem Datenblatt, welches am 24.07.2019 unter der Internetadresse https://www.boschrexroth.com/various/utilities/mediadirectory/download/index.,jsp? object nr=RD92076 abrufbar war, bekannt sind. Diese Stellventile umfassen jeweils ein 4/3-Wegeventil, mit welchem der doppeltwirkende Stellzylinder 8 (Nr. 37 in 2) der Hydromaschine 30 verstellbar ist. Eine mechanische Rückmeldung der Stellung des Stellkolbens zum Stellventil 80 ist vorzugsweise nicht vorgesehen, wobei die entsprechende Rückmeldung elektronisch mittels Stellungssensoren an der Schwenkwiege (Nr. 35 in 2) und einer elektromagnetischen Betätigung 81 am Stellventil 80 ausgeführt sein kann. Das Stellventil 80 kann mit einer Untersteuervorrichtung 82 ausgestattet sein, an welcher die elektromagnetische Betätigung 81 und die genannten Stellungssensoren anschließbar sind.
2 zeigt einen Längsschnitt der Motor-Hydromaschinen-Einheit 10 nach 1. Bei der Hydromaschine 30 handelt es sich um eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise. Die entsprechende Zylindertrommel 40 ist drehfest auf einer ersten Antriebswelle 31 aufgenommen. Die erste Antriebswelle 31 ist mittels eines ersten und eines zweiten Drehlagers 57; 32 bezüglich der Drehachse 11 drehbar gelagert. Das erste Drehlager 57 ist im erfindungsgemäßen Anschlusskörper 50 aufgenommen, wobei das zweite Drehlager 32 in einem topfartig ausgebildeten Gehäuseteil 33 aufgenommen ist. Im Bereich des zweiten Drehlagers 32 ist das Gehäuseteil mit einem gesonderten Deckel 58 verschlossen. An dieser Stelle erfolgt bei üblichen Axialkolbenmaschinen die Drehantriebsverbindung zwischen Elektromotor und Hydromaschine, welche erfindungsgemäß in den Anschlusskörper verlagert wurde. Zwischen der ersten Antriebswelle 31 und dem Anschlusskörper 50 ist im Antriebsdurchbruch 55 ein Dichtring, insbesondere ein Radialwellendichtring, angeordnet. Dieser ist zum Elektromotor 20 hin neben dem ersten Drehlager 57 angeordnet.
Das Gehäuseteil 33 liegt mit einer offenen Seite 36 am Anschlusskörper 50 an, so dass die offene Seite 36 vollständig und fluiddicht vom Anschlusskörper 50 überdeckt ist. Die Zylindertrommel 40 liegt stirnseitig über eine Steuerplatte 46 am Anschlusskörper 50 an. An dem vom Anschlusskörper 50 abgewandten Ende der Zylindertrommel 40 ist die Schwenkwiege 35 angeordnet, welche Bestandteil eines Verstell-Mechanismus 34 ist, mittels dessen das Verdrängungsvolumen der Hydromaschine 30 verstellbar ist. Der Verstell-Mechanismus 34 umfasst einen Stellzylinder 37, der mit der Schwenkwiege 35 bewegungsgekoppelt ist. Der Stellzylinder 37 ist vorliegend als doppeltwirkender Zylinder ausgeführt. Das Verdrängungsvolumen ist vorzugsweise über Null verstellbar, so dass die Durchströmungsrichtung der Hydromaschine 30 umkehrbar ist, ohne dass sich deren Antriebsdrehrichtung ändert. In der Zylindertrommel 40 sind mehrere Zylinderbohrungen 43 gleichförmig verteilt um die Drehachse 11 herum angeordnet. In diesen ist jeweils ein Kolben 44 linearbeweglich aufgenommen. Die Kolben 44 sind derart mit der Schwenkwiege 35 bewegungsgekoppelt, dass eine Drehung der Zylindertrommel mit einem Fluidstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsanschluss (Nr. 51; 52 in 3) einhergeht.
Der Anschlusskörper 50 wird in Richtung der Drehachse 11 von einem Antriebsdurchbruch 55 durchsetzt, wobei die Drehkopplung zwischen der ersten Antriebswelle 31 der Hydromaschine 30 und der zweiten Antriebswelle 22 des Elektromotors 20 im Bereich des Antriebsdurchbruchs 55 erfolgt. Dies geschieht vorliegend mittels einer Vielkeilverzahnung. Es ist aber auch denkbar, dass zwischen der ersten und der zweiten Antriebswelle 31; 22 eine gesonderte Kupplung angeordnet ist. Hinzuweisen ist noch darauf, dass der dem Fachmann bekannte Innere Aufbau des Elektromotors 20 in 2 nicht dargestellt ist, wobei stattdessen eine durchgehend schraffierte Fläche dargestellt ist.
In 2 sind weiter die beiden ersten Fluidkanäle 61 und der dritte Fluidkanal 63 im Anschlusskörper 50 erkennbar, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird. Die Anschlussfläche 54 des Anschlusskörpers 50 ist eben ausgebildet, wobei sie parallel zur Drehachse 11 angeordnet ist.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Anschlusskörpers 50 von der Anschlussfläche 54 her. Der Anschlusskörper 50 umfasst einen ersten und einen zweiten plattenartigen Abschnitt 71; 72, die jeweils senkrecht zur Drehachse 11 ausgerichtet sind, wobei sie in Richtung der Drehachse 11 beabstandet sind. Der erste plattenartige Abschnitt 71 ist in der Art eines Flansches ausgeführt, wobei dort der Elektromotor (Nr. 20 in 1) befestigt ist. Etwa in der Mitte mündet der Antriebsdurchbruch 55 aus. Der zweite plattenartige Abschnitt 72 ist ebenfalls in der Art eines Flansches ausgeführt, wobei dort die Hydromaschine 30 befestigt wird.
Es ist bekannt, dass Hydromaschinen 30 eine Druckpulsation aufweisen. Diese können den Elektromotor 20 ganz erheblich zum Schwingen anregen. Die gezeigte Ausführung des Anschlusskörpers 50 ist daraufhin optimiert, bei geringstem Materialaufwand und geringstem Platzbedarf die genannten Schwingungen so weit zu minimieren, dass sie in der Praxis nicht stören.
Die Anschlussfläche 54 ist an einem dritten plattenartigen Abschnitt 73 angeordnet, welcher parallel zur Drehachse 11 ausgerichtet ist. Quer zur Drehachse 11 ist die Anschlussfläche 54 deutlich größer ausgeführt, als diese die Abmessungen des Elektromotors 20 und der Hydromaschine 30 erfordern würden. Hierdurch wird eine besonders steife Verbindung zwischen Anschlusskörper 50 und übergeordneter Baugruppe erreicht. In den vier Eckbereichen der im Wesentlichen rechteckigen Anschlussfläche 54 ist jeweils ein Schraubbolzen 59 angeordnet, über den der dritte plattenartige Abschnitt 73 mit der übergeordneten Baugruppe verschraubt wird. Im Inneren der Anschlussfläche 54 sind darüber hinaus vier weitere Schraubbolzen 59 angeordnet, um die entsprechende Verbindung weiter zu versteifen. Diese sind in der Nähe des ersten und des zweiten Arbeitsanschlusses 51; 52 angeordnet, um zu verhindern, dass es dort zu Undichtigkeiten kommt.
Innerhalb der Anschlussfläche 54 sind ein erster und ein zweiter Arbeitsanschluss 51; 52 angeordnet, welche jeweils über einen zugeordneten ersten Fluidkanal (Nr. 61 in 4 und 5) zum zweiten plattenartigen Abschnitt 72 führen. Weiter ist dort ein Leckageanschluss 53 angeordnet, welcher über einen dritten Fluidkanal (Nr. 63 in 4 und 5) zum zweiten plattenartigen Abschnitt 72 führt. Zwei zweite Fluidkanäle 62 zum Stellventil (Nr. 80 in 1) münden ebenfalls innerhalb der ebenen Anschlussfläche 54 aus. Hierüber wird ein gesonderter Steuerölzulauf und ein gesonderter Steuerölrücklauf bereitgestellt.
Weiter ist auf die Versteifungsrippe 74 hinzuweisen, welche den ersten und den zweiten plattenartigen Abschnitt 71; 72 und den rohrartigen Abschnitt 73 einstückig miteinander verbindet. Quer zur Drehachse 11 an beiden gegenüberliegenden Seiten des Anschlusskörpers 50 ist jeweils eine derartige Versteifungsrippe 74 angeordnet. Die Versteifungsrippe 74 verläuft in etwa in einem Winkel von 20° geneigt zur Anschlussfläche 54. Durch FEM-Berechnungen konnte nachgewiesen werden, dass sich hierdurch eine optimale Versteifungswirkung ergibt. Der rohartige Abschnitt 70 umgibt den Antriebsdurchbruch 55.
4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Anschlusskörpers 50 von der Hydromaschine (Nr. 30 in 1) her. Die Hydromaschine ist vorliegend über vier Schraubbolzen 38 am zweiten plattenartigen Abschnitt 72 befestigt. Die Anordnung dieser Schraubbolzen 38 zeigt den Platzbedarf, welcher zur Befestigung des Gehäuseteils (Nr. 33 in 2) notwendig ist. Demgegenüber wurde der zweite plattenartige Abschnitt deutlich vergrößert. Zu erkennen ist auch, dass die Versteifungsrippe 74 bis an den äußeren Rand des zweiten plattenartigen Abschnitts 72 geführt ist. Hierdurch wird erreicht, dass die von der Hydromaschine verursachten Schwingungen primär an der übergeordneten Baugruppe steif abgestützt werden, wobei sie kaum zum Elektromotor weitergeleitet werden.
In 4 ist weiter zu erkennen, dass die beiden ersten Fluidkanäle 61 jeweils drei Mündungsöffnungen aufweisen. Hierdurch wird die Druckfestigkeit der ersten Fluidkanäle 61 erhöht. Da beide ersten Fluidkanäle 61 entsprechend ausgeführt sind, können beide Arbeitsanschlüsse als Hochdruckanschluss verwendet werden.
In Umfangsrichtung zwischen den beiden ersten Fluidkanälen 61 sind insgesamt vier vierte Fluidkanäle 64 angeordnet, welche jeweils parallel zur Drehachse zu einem zugeordneten Vorkompressions-Hohlraum (Nr. 56 in 5) führen. An dieser Stelle ist auf fluiddicht verschlossenen Hilfsbohrungen 76 hinzuweisen, die der Herstellung der Vorkompressions-Hohlräume im Gussverfahren dienen. Über die Hilfsbohrungen 76 werden die entsprechenden Formkerne in der gewünschten Position gehalten. Mittels der Ausrichtbohrung 77 wird die Drehlage der Steuerplatte (Nr. 46 in 2) formschlüssig festgelegt.
Im dritten plattenartigen Abschnitt 73 ist darüber hinaus für jeden Arbeitsanschluss jeweils eine Sensorbohrung 75 zur Aufnahme eines Drucksensors angeordnet. Die beiden Sensorbohrungen 75 sind vorliegend mit einer Verschlussschraube fluiddicht verschlossen.
5 zeigt eine Schnittansicht des Anschlusskörpers 50, wobei die Schnittebene senkrecht zur Drehachse 11 durch die Vorkompressions-Hohlräume 56 verläuft. Die Schnittebene verläuft dabei innerhalb des zweiten plattenartigen Abschnitts. Die vier Vorkompressions-Hohlräume 56 haben jeweils im Wesentlichen das gleiche Volumen. Ihre unterschiedliche Formgebung ist den ersten bis vierten Fluidkanälen geschuldet, welche die Vorkompressions-Hohlräume nicht schneiden sollen. Wenn eine einzelne Zylinderbohrung (Nr. 43 in 2) im Umsteuerbereich zwischen der ersten und der zweiten Steuerniere (Nr. 41; 42 in 6) steht, wird diese über den vierten Fluidkanal (Nr. 64 in 4 und 6) mit einem Vorkompressions-Hohlraum 56 verbunden, der im Übrigen fluiddicht abgeschlossen ist. Hierdurch kann die Druckpulsation der Hydromaschine 30 erheblich minimiert werden.
In 5 ist weiter zu erkennen, dass die drei einzelnen Mündungsöffnungen (vgl. 4) der beiden ersten Fluidkanäle 61 im Inneren des Anschlusskörpers 50 jeweils zu einem zusammenhängenden ersten Fluidkanal 61 zusammengeführt sind. Darüber hinaus sind weitere zweite Fluidkanäle 62 zum Anschluss des Stellventils (Nr. 80 in 1) erkennbar.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Steuerplatte 46 von der Steuerfläche 45 her. Die Steuerfläche 45 ist vorliegend eben ausgebildet. In der Steuerfläche 45 sind eine erste und eine zweite Steuerniere 41; 42 angeordnet, welche jeweils an einen zugeordneten ersten Fluidkanal angeschlossen sind. Die Steuernieren 41; 42 sind jeweils als langlochartige Ausnehmung ausgebildet, die bezüglich der Drehachse 11 kreisrund gebogen verlaufen. Die Steuerplatte 46 liegt bezüglich der Drehachse 11 drehfest am Anschlusskörper 50 an.
An den in Umfangsrichtung weisenden Enden der ersten und der zweiten Steuerniere 41; 42 ist jeweils eine Einlaufkerbe 47 angeordnet, um Druckpulsationen zu vermindern.
Weiter sind in 6 die Mündungsöffnungen zweier vierter Fluidkanäle 64 zu erkennen. Die vorliegende Steuerplatte überdeckt also die beiden anderen in 4 sichtbaren vierten Fluidkanäle 64, so dass diese unwirksam sind. Welche vierten Fluidkanäle 64 genutzt werden hängt von den geplanten Einsatzbedingungen der Hydromaschine ab. Wird diese nur als Pumpe mit einer einzigen Drehrichtung genutzt, so ist nur ein vierter Fluidkanal 64 erforderlich. Wird die Hydromaschine sowohl als Pumpe als auch als Motor und dazu mit wechselnder Drehrichtung genutzt, werden alle vier vierten Fluidkanäle 64 genutzt.
Bezugszeichenliste

10: Motor-Hydromaschinen-Einheit
11: Drehachse
20: Elektromotor
22: zweite Antriebswelle
30: Hydromaschine
31: erste Antriebswelle
32: zweites Drehlager
33: Gehäuseteil
34: Verstell-Mechanismus
35: Schwenkwiege
36: offene Seite des Gehäuseteils
37: Stellzylinder
38: Schraubbolzen
40: Zylindertrommel
41: erste Steuerniere
42: zweite Steuerniere
43: Zylinderbohrung
44: Kolben
45: Steuerfläche
46: Steuerplatte
47: Einlaufkerbe
50: Anschlusskörper
51: erster Arbeitsanschluss
52: zweiter Arbeitsanschluss
53: Leckageanschluss
54: Anschlussfläche

55: Antriebsdurchbruch
56: Vorkompressions-Hohlraum
57: erstes Drehlager
58: Deckel
59: Schraubbolzen
61: erster Fluidkanal
62: zweiter Fluidkanal
63: dritter Fluidkanal
64: vierter Fluidkanal
70: rohrartiger Abschnitt
71: erster plattenartiger Abschnitt
72: zweiter plattenartiger Abschnitt
73: dritter plattenartiger Abschnitt
74: Versteifungsrippe
75: Sensorbohrung für Drucksensor
76: Hilfsbohrung
77: Ausrichtbohrung
78: Dichtring
80: Stellventil
81: elektromagnetische Betätigung
82: Untersteuervorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015221318 A1 [0002]

Claims

Motor-Hydromaschinen-Einheit (10) mit einem Elektromotor (20), einer Hydromaschine (30) und einem Anschlusskörper (50), wobei der Anschlusskörper (50) eine ebene Anschlussfläche (54) aufweist, welche einen ersten und einen zweiten Arbeitsanschluss (51; 52) umgrenzt, wobei der erste und der zweite Arbeitsanschluss (51; 52) jeweils über einen zugeordneten ersten Fluidkanal (61) im Anschlusskörper (50) in Fluidaustauschverbindung mit der Hydromaschine (30) steht, wobei der Elektromotor (20) und die Hydromaschine (30) eine gemeinsame Drehachse (11) aufweisen, welche im Wesentlichen parallel zur Anschlussfläche (54) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromaschine (30) und der Elektromotor (20) in Richtung der Drehachse (11) auf gegenüberliegenden Seiten des Anschlusskörpers (50) angeordnet sind, wobei der Anschlusskörper (50) in Richtung der Drehachse von einem Antriebsdurchbruch (55) durchsetzt ist, wobei der Elektromotor (20) und die Hydromaschine (30) im Bereich des Antriebsdurchbruchs (55) in Drehantriebsverbindung stehen.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach Anspruch 1, wobei die Hydromaschine (30) ein mittels eines hydraulischen Verstell-Mechanismus (34) verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, wobei ein Stellventil (80) vorgesehen ist, wobei des Stellventil (80) über zweite Fluidkanäle (62), welche im Anschlusskörper (50) angeordnet sind, in Fluidaustauschverbindung mit dem Verstell-Mechanismus (34) steht, wobei das Stellventil (80) an den Anschlusskörper (50) angebaut ist.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach Anspruch 1, wobei das Stellventil (80) derart geneigt zur Drehachse (11) angeordnet ist, dass es den Elektromotor (20) nicht berührt.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (30) ein topfartig ausgebildetes Gehäuseteil (33) umfasst, welches mit einer offenen Seite (36) am Anschlusskörper (50) derart anliegt, dass die offene Seite (36) vollständig vom Anschlusskörper (50) überdeckt ist.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach Anspruch 4, wobei der Anschlusskörper (50) einen dritten Fluidkanal (63) aufweist, welcher im Bereich der Anschlussfläche (54) einen Leckageanschluss (53) bildet, wobei er an einem gegenüberliegenden Ende im Bereich der offenen Seite (36) des genannten Gehäuseteils (33) ausmündet.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Antriebsdurchbruch (55) zur Umgebung hin fluiddicht verschlossen ist.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (30) eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ist, welche eine Schwenkwiege (35) und eine Zylindertrommel (40) umfasst, wobei die Zylindertrommel (40) in Richtung der Drehachse (11) zwischen dem Anschlusskörper (50) und der Schwenkwiege (35) angeordnet ist.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (30) eine erste Antriebswelle (31) aufweist, wobei der Elektromotor (20) eine gesonderte zweite Antriebswelle (22) aufweist, wobei die erste und die zweite Antriebswelle (31; 22) direkt oder über ein gesondertes Kupplungsteil in Drehantriebsverbindung stehen.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Antriebswelle (31) an einem ersten Drehlager (57) bezüglich der Drehachse (11) drehbar gelagert ist, wobei das erste Drehlager (57) im Anschlusskörper (50) aufgenommen ist.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (30) eine Zylindertrommel (40) mit mehreren Zylinderbohrungen (43) umfasst, in welchen jeweils ein Kolben (44) linearbeweglich aufgenommen ist, wobei die Zylindertrommel (40) drehbeweglich an einer Steuerfläche (45) anliegt, welche eine erste und eine zweite Steuerniere (41; 42) aufweist, die jeweils an einen zugeordneten ersten Fluidkanal (61) angeschlossen sind, wobei innerhalb des Anschlusskörpers (50) wenigstens ein gesonderter Vorkompressions-Hohlraum (56) angeordnet ist, welcher ausschließlich über einen vierten Fluidkanal (64) mit den Zylinderbohrungen verbindbar ist, wobei er im Übrigen fluiddicht verschlossen ist, wobei der vierte Fluidkanal (64) an der Steuerfläche (45) in Umfangsrichtung zwischen der ersten und der zweiten Steuerniere (41; 42) ausmündet.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anschlusskörper (50) einen ersten und einen zweiten plattenartigen Abschnitt (71; 72) aufweist, welche in Richtung der Drehachse (11) voneinander beabstandet sind, wobei sie senkrecht zur Drehachse (11) ausgerichtet sind, wobei der Elektromotor (20) am ersten plattenartigen Abschnitt (71) befestigt ist, wobei die Hydromaschine (30) am zweiten plattenartigen Abschnitt (72) befestigt ist, wobei der erste und der zweite plattenartige Abschnitt (71; 72) über einen rohrartigen Abschnitt (70) einstückig miteinander verbunden sind, wobei der rohrartige Abschnitt (70) den Antriebsdurchbruch (55) umgrenzt.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach Anspruch 11, wobei außen am rohrartigen Abschnitt (70) wenigstens eine Versteifungsrippe (74) angeordnet ist, welche den ersten und den zweiten plattenartigen Abschnitt (71; 72) und den rohartigen Abschnitt (70) einstückig miteinander verbindet, wobei die Versteifungsrippe (74) parallel oder maximal um 45° geneigt zur Anschlussfläche (54) verläuft.
Motor-Hydromaschinen-Einheit nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Anschlussfläche (54) von einem dritten plattenartigen Abschnitt (73) gebildet wird, welcher den ersten und den zweiten plattenartigen Abschnitt (71; 72) und den rohrartigen Abschnitt (70) einstückig miteinander verbindet.