DE102021211345A1 - Hydraulic compact axle comprising several tubular components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kompaktachse (10) umfassend eine Aktuatorbaugruppe (40), eine Pumpenbaugruppe (50; 50'), eine Motorbaugruppe (80) und eine Volumen-Kompensationsbaugruppe (90), welche jeweils konzentrisch bezüglich einer Längsachse (13) angeordnet sind.Erfindungsgemäß ist die Aktuatorbaugruppe (40), die Pumpenbaugruppe (50; 50'), die Motorbaugruppe (80) und die Volumen-Kompensationsbaugruppe (90) jeweils als eine gesonderte, vorzugsweise als eine gesondert vormontierbare, Baugruppe ausgeführt, wobei die genannten Baugruppen (40; 50; 50'; 80; 90) entlang der Längsachse (13) in einer Reihe angeordnet sind, wobei sie ausschließlich paarweise stirnseitig aneinander befestigt sind, wobei die Aktuatorbaugruppe (40) an einem Ende der genannten Reihe angeordnet ist.The invention relates to a hydraulic compact axle (10) comprising an actuator assembly (40), a pump assembly (50; 50'), a motor assembly (80) and a volume compensation assembly (90), which are each arranged concentrically with respect to a longitudinal axis (13). .According to the invention, the actuator assembly (40), the pump assembly (50; 50'), the motor assembly (80) and the volume compensation assembly (90) are each designed as a separate assembly, preferably as a separately preassembled assembly, with the said assemblies ( 40; 50; 50'; 80; 90) are arranged in a row along the longitudinal axis (13), being attached end to end to each other exclusively in pairs, the actuator assembly (40) being arranged at one end of said row.
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kompaktachse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a hydraulic compact axle according to the preamble of claim 1.
Unter einer hydraulischen Kompaktachse wird im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung eine in sich abgeschlossene Baugruppe verstanden, die einen vollständigen hydraulischen Kreislauf mit einer Pumpe und einem Aktuator umfasst, wobei ein Motor zum Antrieb der Pumpe vorgesehen ist.In the context of the present patent application, a hydraulic compact axle is understood to be a self-contained assembly that includes a complete hydraulic circuit with a pump and an actuator, with a motor being provided to drive the pump.
Es ist bekannt, eine derartige Kompaktachse so auszuführen, dass sie hinsichtlich der äußeren Form genau so aussieht wie ein konventioneller hydraulischer Differentialzylinder. Hierzu wird beispielsweise auf die
Aus der
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die entsprechende Kompaktachse die äußere Form eines konventionellen hydraulischen Differentialzylinders hat, wobei sie trotzdem einfach zu montieren ist. Die Kompaktachse kann dennoch die im Betrieb auftretenden hydraulischen Kräfte aufnehmen und übertragen, ohne dass eine übermäßige Verformung auftritt oder dass es gar zum Bruch einzelner Bauteile oder zu Undichtigkeiten kommt.An advantage of the present invention is that the corresponding compact axle has the external form of a conventional hydraulic differential cylinder, while still being easy to assemble. The compact axis can still absorb and transmit the hydraulic forces that occur during operation without excessive deformation occurring, individual components breaking or leaks occurring.
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die Aktuatorbaugruppe, die Pumpenbaugruppe, die Motorbaugruppe und die Volumen-Kompensationsbaugruppe jeweils als eine gesonderte, vorzugsweise als eine gesondert vormontierbare, Baugruppe ausgeführt ist, wobei die genannten Baugruppen entlang der Längsachse in einer Reihe angeordnet sind, wobei sie ausschließlich paarweise stirnseitig aneinander befestigt sind, wobei die Aktuatorbaugruppe an einem Ende der genannten Reihe angeordnet ist.According to claim 1, it is proposed that the actuator assembly, the pump assembly, the motor assembly and the volume compensation assembly are each designed as a separate assembly, preferably as a separately preassembled assembly, with the assemblies mentioned being arranged in a row along the longitudinal axis, wherein they are only attached end to end in pairs, with the actuator assembly being located at one end of said row.
Die Aktuatorbaugruppe kann als Hydraulikzylinder oder als Hydromotor ausgebildet sein. Der Hydraulikzylinder kann als Differential- oder als Gleichgangzylinder ausgebildet sein. Der Gleichgangzylinder kann ungefaltet oder ein- oder mehrfach gefaltet sein. Ein einfach gefalteter Gleichgangzylinder ist beispielsweise aus der
Die Pumpenbaugruppe kann eine einzige Pumpe umfassen, welche mit dem Aktuator in einem geschlossenen, hydraulischen Kreislauf verbunden ist. Ein Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensations-Baugruppe steht mit dem hydraulischen Kreislauf vorzugsweise derart in Flüssigkeitsaustauschverbindung, dass der geschlossene hydraulische Kreislauf immer vollständig mit Druckflüssigkeit gefüllt ist, wobei dort kein Überdruck entsteht, der zu einer Beschädigung der hydraulischen Kompaktachse führen könnte. Die Pumpenbaugruppe kann zwei Pumpen umfassen, die in Reihe geschaltet sind, wobei der Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe zwischen den beiden Pumpen angeschlossen ist, wobei die Förderströme der beiden Pumpen vorzugsweise unterschiedlich einstellbar sind. Insbesondere bei Verwendung eines Differentialzylinders können so die unterschiedlichen Fluidströme auf den beiden Zylinderseiten ausgeglichen werden. Das betreffende Förderverhältnis kann fest vorgegeben sein, wie dies aus der
Die Volumen-Kompensationsbaugruppe ist vorzugsweise strukturell ähnlich zu einem Hydrospeicher ausgebildet. Der Fülldruck der Volumen-Kompensations-Baugruppe beträgt beispielsweise zwischen 5 und 30 bar, wobei der Hochdruck des genannten Hydraulikkreislaufs beispielsweise 200 bar beträgt. Der genannte Fülldruck ist also erheblich kleiner als der genannte Arbeitsdruck. Die Volumen-Kompensationsbaugruppe speichert dementsprechend kaum hydraulische Energie, so dass trotz der strukturellen Ähnlichkeit keine Rede von einem Hydrospeicher sein kann. Sie wirkt eher in der Art eines Tanks, der in jeder beliebigen Richtung bezüglich der Schwerkraft anordenbar ist.The volume compensation assembly is preferably designed structurally similar to a hydraulic accumulator. The filling pressure of the volume-compensation assembly is between 5 and 30 bar, for example, with the high pressure of the hydraulic circuit mentioned being 200 bar, for example. Said filling pressure is therefore considerably smaller than said working pressure. Accordingly, the volume compensation assembly hardly stores any hydraulic energy, so that despite the structural similarity, there can be no question of a hydraulic accumulator. It acts more like a tank that can be positioned in any direction with respect to gravity.
Die Pumpenbaugruppe kann wenigstens ein hydraulisches Ventil umfassen, wobei zumindest ein Teil der Ventile zu einer gesondert vormontierbaren Ventilbaugruppe zusammengefasst sein können. Die Ventilbaugruppe kann insbesondere wenigstens ein Rückschlagventil, wenigstens ein Druckbegrenzungsventil, wenigstens ein Lasthalteventil und/oder wenigstens ein Überströmventil umfassen.The pump assembly can include at least one hydraulic valve, it being possible for at least some of the valves to be combined to form a valve assembly that can be preassembled separately. In particular, the valve assembly can include at least one check valve, at least one pressure-limiting valve, at least one load-holding valve and/or at least one overflow valve.
Die Motorbaugruppe umfasst vorzugsweise einen Elektromotor. Der Elektromotor kann als Synchronmotor, als Asynchronmotor oder als Gleichstrommotor ausgebildet sein. Die Drehzahl des Elektromotors ist vorzugsweise unter Verwendung einer zugeordneten Regel- bzw. Steuervorrichtung hochdynamisch verstellbar, so dass das bewegliche Bauteil der Aktuatorbaugruppe stark beschleunigt bzw. abgebremst werden kann. Der Elektromotor steht vorzugsweise mit der oben erläuterten, wenigstens einen Pumpe der Pumpenbaugruppe in Drehantriebsverbindung.The motor assembly preferably includes an electric motor. The electric motor can be designed as a synchronous motor, an asynchronous motor or a direct current motor. The speed of the electric motor can be adjusted in a highly dynamic manner, preferably using an associated regulating or control device, so that the movable component of the actuator assembly can be greatly accelerated or braked. The electric motor is preferably in rotary drive connection with the at least one pump of the pump assembly explained above.
Die Motorbaugruppe kann eine Steuervorrichtung umfassen, mit welcher der betreffende Elektromotor elektrisch angesteuert wird. Namentlich kann ein Motorregler und gewünschtenfalls ein Sollwertgenerator vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung kann innerhalb der Kompaktachse oder außen an der Kompaktachse angebracht sein, wobei auch Mischformen denkbar sind. Die Steuervorrichtung kann einen Drehgeber umfassen, mit welchem die Drehstellung und/oder die Drehgeschwindigkeit des Motors messbar ist. Die Steuervorrichtung kann einen Drucksensor umfassen, mit welchem der Druck der Volumen-Kompensationsbaugruppe messbar ist, insbesondere der Druck im betreffenden Flüssigkeitsraum oder im betreffenden Gasraum. Die Steuervorrichtung kann einen Temperatursensor umfassen, mit welchem die Temperatur der Druckflüssigkeit in der hydraulischen Kompaktachse messbar ist. Die Motorbaugruppe bzw. die Steuervorrichtung kann einen auswechselbaren Akkumulator und/oder Bedienelemente, beispielsweise Taster oder Drehregler, und/oder ein Display umfassen. Die beim Betrieb in der Motorbaugruppe fließenden Ströme können zum Messen von Kräften, Drehmomenten oder sonstigen Beanspruchungen, die auf die Kompaktachse einwirken, verwendet werden. Alle genannten Messgrößen können über eine Datenschnittstelle nach außen übertragen werden und werden vorzugsweise nicht nur innerhalb der Kompaktachse verwendet. Als Datenschnittstelle kommen drahtgebunden oder drahtlose Datenschnittstellen in Frage. Drahtgebundene Datenschnittstellen sind beispielswese ein CAN-Bus oder ein Ethernet. Drahtlose Datenschnittstellen sind beispielsweise Wifi, Bluetooth, LTE oder 5G-NR. Derartige Datenschnittstellen können genutzt werden, um die Bewegung der Kompaktachse mittels eines Smartphones oder eines Tablet-Computers unter Verwendung einer Bedien-App zu steuern. Wenn die Aktuatorbaugruppe als Hydraulikzylinder ausgeführt ist, kann ein linearer Wegsensor vorgesehen sein, der die Stellung des beweglichen Teils bzw. der Kolbenstange direkt misst, wobei er vorzugsweise an die Steuervorrichtung angeschlossen ist.The motor assembly can include a control device with which the relevant electric motor is electrically controlled. Specifically, a motor controller and, if desired, a setpoint generator can be provided. The control device can be attached inside the compact axle or on the outside of the compact axle, with mixed forms also being conceivable. The control device can include a rotary encoder with which the rotational position and/or the rotational speed of the motor can be measured. The control device can include a pressure sensor with which the pressure of the volume compensation assembly can be measured, in particular the pressure in the relevant liquid space or in the relevant gas space. The control device can include a temperature sensor with which the temperature of the pressure fluid in the hydraulic compact axle can be measured. The motor assembly or the control device can include a replaceable battery and/or operating elements, for example buttons or rotary controls, and/or a display. The currents flowing in the motor assembly during operation can be used to measure forces, torques or other stresses that act on the compact axis. All of the measured variables mentioned can be transmitted externally via a data interface and are preferably not only used within the compact axis. Wired or wireless data interfaces can be used as the data interface. Wired data interfaces are, for example, a CAN bus or an Ethernet. Examples of wireless data interfaces are Wifi, Bluetooth, LTE or 5G-NR. Such data interfaces can be used to control the movement of the compact axis using a smartphone or a tablet computer using an operating app. If the actuator assembly is designed as a hydraulic cylinder, a linear displacement sensor can be provided, which directly measures the position of the moving part or the piston rod, and is preferably connected to the control device.
Die hydraulische Kompaktachse wird vorzugsweise mit einer Druckflüssigkeit betrieben, bei welcher es sich vorzugsweise um Hydrauliköl handelt. Ein Gasraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe ist vorzugsweise mit einem Gas gefüllt, welches vorzugsweise unter einen Druck setzbar ist, der höher als der Umgebungsdruck ist. Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um Stickstoff.The hydraulic compact axle is preferably operated with a pressure fluid, which is preferably hydraulic oil. A gas chamber of the volume compensation assembly is preferably filled with a gas, which can preferably be pressurized that is higher than the ambient pressure. The gas is, for example, nitrogen.
Es ist denkbar, dass die verschiedenen Baugruppen mittels Verpressen, Verkleben, Verschweißen oder Vercrimpen paarweise aneinander befestigt sind.It is conceivable that the various assemblies are attached to one another in pairs by means of pressing, gluing, welding or crimping.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.Advantageous developments and improvements of the invention are specified in the dependent claims.
Es kann vorgesehen sein, dass die genannten Baugruppen in der Reihenfolge Aktuatorbaugruppe, Pumpenbaugruppe, Motorbaugruppe und Volumen-Kompensationsbaugruppe in einer Reihe entlang der Längsachse angeordnet sind. Es ist denkbar, dass die Volumen-Kompensationsbaugruppe an einer anderen Stelle in der Reihe angeordnet ist, beispielsweise zwischen der Aktuatorbaugruppe und der Pumpenbaugruppe. Die anspruchsgemäße Anordnung hat den Vorteil, dass die Druckflüssigkeit im Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe den Elektromotor durchspült und mithin eine verbesserte Kühlung bewirkt.Provision can be made for the assemblies mentioned to be arranged in the sequence actuator assembly, pump assembly, motor assembly and volume compensation assembly in a row along the longitudinal axis. It is conceivable that the volume compensation assembly is arranged at another point in the series, for example between the actuator assembly and the pump assembly. The claimed arrangement has the advantage that the hydraulic fluid in the fluid chamber of the volume compensation assembly the electric motor flushed through and thus causes improved cooling.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil, vorzugsweise alle genannten Baugruppen, über eine Gewindeverschraubung jeweils paarweise miteinander verschraubt sind, wobei die Gewindeverschraubung jeweils ein Innen- und ein Außengewinde umfasst, welche konzentrisch zur Längsachse ausgebildet sind, wobei sie miteinander verschraubt sind. Hierdurch kann eine besonders tragfähige und steife Verbindung zwischen den genannten Baugruppe erreicht werden. Die Verbindung kann, wie nachfolgend erläutert, so ausgeführt werden, dass sie auch dann leckagefrei ist, wenn von innen her die Druckflüssigkeit mit einem hohen Druck ansteht. Die Leckagefreiheit bleibt auch dann erhalten, wenn die Kompaktachse äußeren Kräften, insbesondere den weiter unten erläuterten Querkräften, ausgesetzt ist.Provision can be made for at least one part, preferably all of the assemblies mentioned, to be screwed together in pairs via a threaded connection, with the threaded connection comprising an internal and an external thread, which are formed concentrically to the longitudinal axis, and they are screwed together. As a result, a particularly stable and rigid connection can be achieved between the assemblies mentioned. As explained below, the connection can be designed in such a way that it is also leak-free when the hydraulic fluid is at high pressure from the inside. The freedom from leakage is maintained even when the compact axis is exposed to external forces, in particular the lateral forces explained below.
Es kann vorgesehen sein, dass unmittelbar benachbart zur wenigstens einen Gewindeverschraubung, vorzugsweise zu allen Gewindeverschraubungen, jeweils eine Zentrierung angeordnet ist, wobei die Zentrierung jeweils zwei kreiszylindrische Flächen umfasst, die konzentrisch zur Längsachse ausgebildet sind, wobei sie aneinander anliegen. Mit der Zentrierung kann eine genauere relative Ausrichtung der beiden beteiligten Baugruppen erreicht werden, als dies mit der Gewindeverschraubung allein der Fall wäre. Die vorgeschlagene Zentrierung benötigt dabei wenig Bauraum in radialer Richtung. Die Wanddicke der betreffenden rohrartigen Bauteile kann in der Folge klein ausgeführt werden.Provision can be made for a centering to be arranged directly adjacent to at least one threaded connection, preferably to all threaded connections, with the centering comprising two circular-cylindrical surfaces which are concentric to the longitudinal axis and abut one another. With the centering, a more precise relative alignment of the two assemblies involved can be achieved than would be the case with the threaded screw connection alone. The proposed centering requires little space in the radial direction. As a result, the wall thickness of the relevant tubular components can be made small.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Durchmesser der kreiszylindrischen Flächen vorzugsweise kleiner als ein Innendurchmesser des zugeordneten Innengewindes ist, wobei die Zentrierung am Längsende des Bauteils der Gewindeverschraubung mit dem Außengewinde angeordnet ist. Bezüglich eines möglichen Leckageströmungspfades der Druckflüssigkeit vom Inneren der Kompaktachse über die Gewindeverschraubung zur Außenumgebung ist die Zentrierung innerhalb der Gewindeverschraubung angeordnet, wobei sie dort vorzugsweise auch zur Abdichtung verwendet wird. Bei der Montage der Gewindeverschraubung wird eine Beschädigung der Zentrierung und der genannten Abdichtung zuverlässig vermieden.It can be provided that a diameter of the circular-cylindrical surfaces is preferably smaller than an inside diameter of the associated internal thread, the centering being arranged at the longitudinal end of the component of the threaded screw connection with the external thread. With regard to a possible leakage flow path of the pressure fluid from the interior of the compact axis via the threaded connection to the outside environment, the centering is arranged inside the threaded connection, where it is preferably also used for sealing. When assembling the threaded fitting, damage to the centering and the seal mentioned is reliably avoided.
Es kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Zentrierung eine statische Dichtung angeordnet ist, welche vorzugsweise einen Dichtring umfasst, der konzentrisch zur Längsachse angeordnet ist. Die Dichtungsnut, welche den Dichtring aufnimmt, ist vorzugsweise an dem Bauteil mit dem Außengewinde der Gewindeverschraubung angeordnet. Die kreiszylindrische Fläche am anderen Bauteil bildet vorzugsweise unmittelbar eine Dichtfläche.Provision can be made for a static seal to be arranged in the area of the centering, which preferably comprises a sealing ring which is arranged concentrically to the longitudinal axis. The sealing groove, which accommodates the sealing ring, is preferably arranged on the component with the external thread of the threaded screw connection. The circular-cylindrical surface on the other component preferably forms a sealing surface directly.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der genannten Baugruppen, vorzugsweise alle genannten Baugruppen, jeweils mit Werkzeugangriffsmitteln, insbesondere mit wenigstens einer Schlüsselfläche, versehen sind, wobei die Werkzeugangriffsmittel so ausgebildet sind, dass die betreffende Gewindeverschraubung festdrehbar und/oder lösbar ist. Die idealerweise kreiszylindrische Außenform der Kompaktachse bietet nur wenig Angriffsfläche für ein Schraubwerkzeug. Diesem Mangel kann mit den vorgeschlagenen Werkzeugangriffsmitteln abgeholfen werden.Provision can be made for at least one of the named assemblies, preferably all of the named assemblies, to be provided with tool engagement means, in particular with at least one spanner flat, with the tool engagement means being designed in such a way that the threaded screw connection in question can be tightened and/or released. The ideally circular-cylindrical outer shape of the compact axis offers only little contact surface for a screwing tool. This deficiency can be remedied with the proposed tool attack means.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bauteil der Gewindeverschraubung mit dem Außengewinde eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete Längsstirnfläche hat, welche über die betreffende Gewindeverschraubung mit einer angepassten Gegenfläche am anderen Bauteil der Gewindeverschraubung verspannt ist. Damit kann die Länge der Zentrierung in Richtung der Längsachse kurz ausgeführt werden, wobei die beiden Bauteile der Gewindeverschraubung trotzdem hinsichtlich einer relativen Verkippung sicher ausgerichtet sind. Die Längsstirnfläche ist vorzugsweise eben. Zwischen der Längsstirnfläche und der Gegenfläche kann wenigstens ein Distanzring angeordnet sein, um eine vorgegebene, definierte relative Drehstellung der beiden Bauteile zu erreichen.Provision can be made for the component of the threaded connection with the external thread to have a longitudinal end face which is aligned perpendicularly to the longitudinal axis and which is braced via the relevant threaded connection with an adapted mating surface on the other component of the threaded connection. In this way, the length of the centering in the direction of the longitudinal axis can be made short, with the two components of the screwed connection nevertheless being securely aligned with regard to relative tilting. The longitudinal face is preferably flat. At least one spacer ring can be arranged between the longitudinal end face and the mating face in order to achieve a predetermined, defined relative rotational position of the two components.
Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpenbaugruppe ein bezüglich der Längsachse konzentrisches erstes rohrartiges Bauteil umfasst, welches Bestandteil wenigstens einer zugeordneten Gewindeverschraubung ist, wobei wenigstens ein im Volumen veränderlicher Verdrängerraum einer betreffenden Pumpe vollständig von einer gesondert vormontierbaren ersten Unterbaugruppe umgrenzt wird, wobei die erste Unterbaugruppe bezüglich der Längsachse verdrehbar in dem ersten rohrartigen Bauteil aufgenommen ist, wobei die erste Unterbaugruppe bezüglich Verdrehung um die Längsachse an einem weiteren Bauteil gesichert ist, welches fest mit dem ersten rohrartigen Bauteil verbunden ist. Die erste Unterbaugruppe wird vorzugsweise in vielen Varianten der hydraulischen Kompaktachse identisch verwendet. Sie ist eine der teuersten Komponenten der hydraulischen Kompaktachse, weil ein hoher hydraulischer Wirkungsgrad eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordert. Das weitere Bauteil ist vorzugsweise ein Ventilblock der oben erläuterten Ventilbaugruppe, wobei in dem einstückigen Ventilblock mehrere Ventile aufgenommen sind, die an von dem Ventilblock begrenzte Flüssigkeitskanäle angeschlossen sind. Der Ventilblock ist bei jeder Variante der hydraulischen Kompaktachse typischerweise anders ausgeführt. Mit der vorgeschlagenen Konstruktion kann das Kostensparprinzip „wenig Varianz bei der teuren ersten Unterbaugruppe und viel Varianz bei der kostengünstigen Ventilbaugruppe“ bestmöglich umgesetzt werden.Provision can be made for the pump assembly to comprise a first tubular component which is concentric with respect to the longitudinal axis and which is part of at least one associated screw connection, with at least one displacement chamber of a pump in question having a variable volume being completely surrounded by a first subassembly which can be preassembled separately, the first subassembly is accommodated in the first tubular component so as to be rotatable with respect to the longitudinal axis, the first subassembly being secured with respect to rotation about the longitudinal axis to a further component which is fixedly connected to the first tubular component. The first subassembly is preferably used identically in many variants of the hydraulic compact axis. It is one of the most expensive components of the hydraulic compact axis because high hydraulic efficiency requires high manufacturing precision. The further component is preferably a valve block of the valve assembly explained above, with a plurality of valves being accommodated in the one-piece valve block, which are connected to liquid channels delimited by the valve block. The valve block is typically designed differently for each variant of the hydraulic compact axle. With the proposed construction, the cost-saving principle "little variance with the expensive first subassembly and a lot of variance with the inexpensive valve assembly" can be implemented in the best possible way.
Es kann vorgesehen sein, dass die Volumen-Kompensationsbaugruppe einen Gasraum vollständig umgrenzt, wobei sie ein unmittelbar benachbartes rohrartiges Bauteil stirnseitig flüssigkeitsdicht verschließt, wobei die Volumen-Kompensationsbaugruppe vorzugsweise ein Krafteinleitungsmittel umfasst. Die oben vorgeschlagene Gewindeverschraubung ermöglicht eine sichere Kraftübertragung und dichtet den Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe sicher ab. Das Krafteinleitungsmittel kann als Kugelgelenk oder als ein Paar von Schwenkzapfen ausgebildet sein, wobei die vorzugsweise kreiszylindrischen Schwenkzapfen konzentrisch zu einer gemeinsamen Schwenkachse angeordnet sind.Provision can be made for the volume-compensation assembly to completely enclose a gas chamber, closing off a directly adjacent tubular component in a liquid-tight manner at the front, with the volume-compensation assembly preferably comprising a force introduction means. The threaded screw connection suggested above enables reliable power transmission and securely seals the liquid chamber of the volume compensation assembly. The force introduction means can be designed as a ball joint or as a pair of pivot pins, the preferably circular-cylindrical pivot pins being arranged concentrically to a common pivot axis.
Es kann vorgesehen sein, dass die hydraulische Kompaktachse ein erstes und ein zweites Krafteinleitungsmittel umfasst, wobei das erste Krafteinleitungsmittel an einem beweglichen Bauteil der Aktuatorbaugruppe angeordnet ist, wobei das zweite Krafteinleitungsmittel in Richtung der Längsachse beabstandet vom ersten Krafteinleitungsmittel angeordnet ist, wobei zumindest das zweite Krafteinleitungsmittel ein Paar von Schwenkzapfen umfasst, welche konzentrisch zu einer gemeinsamen Schwenkachse auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse angeordnet sind, wobei die Schwenkachse senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist. Als Krafteinleitungsmittel kommt auch ein Kugelgelenk in Betracht, insbesondere für das erste Krafteinleitungsmittel. Die genannten Schwenkzapfen haben demgegenüber den Vorteil, dass sie ein Beschleunigungsdrehmoment des Elektromotors aufnehmen können, so dass die Kompaktachse beim Beschleunigen und Abbremsen keine Schwenkbewegung um die Längsachse ausführt. Vorzugsweise schneidet die Schwenkachse die Längsachse. Die Schwenkachse kann die Längsachse auch mit Abstand kreuzen. Es ist denkbar, dass das zweite Krafteinleitungsmittel, an dem dem ersten Krafteinleitungsmittel in Richtung der Längsachse gegenüberliegenden Ende der hydraulischen Kompaktachse angeordnet ist.Provision can be made for the hydraulic compact axle to comprise a first and a second force introduction means, with the first force introduction means being arranged on a movable component of the actuator assembly, with the second force introduction means being arranged at a distance from the first force introduction means in the direction of the longitudinal axis, with at least the second force introduction means a pair of pivot pins disposed concentrically about a common pivot axis on opposite sides of the longitudinal axis, the pivot axis being oriented perpendicular to the longitudinal axis. A ball-and-socket joint can also be considered as the force introduction means, in particular for the first force introduction means. In contrast, the pivot pins mentioned have the advantage that they can absorb an acceleration torque of the electric motor, so that the compact axis does not perform any pivoting movement about the longitudinal axis when accelerating and braking. Preferably, the pivot axis intersects the longitudinal axis. The pivot axis can also cross the longitudinal axis at a distance. It is conceivable that the second force introduction means is arranged on the end of the hydraulic compact axle opposite the first force introduction means in the direction of the longitudinal axis.
Es kann vorgesehen sein, dass sich die Schwenkachse und die Längsachse in der Nähe eines Massenschwerpunkts der hydraulischen Kompaktachse schneiden bzw. kreuzen, vorzugsweise im Bereich der Pumpenbaugruppe, höchst vorzugsweise im Bereich einer Ventilbaugruppe, die Bestandteil der Pumpenbaugruppe ist. Diese Anordnung ist dann vorteilhaft, wenn die Kompaktachse als Ganzes einer beschleunigten Bewegung ausgesetzt ist. Dabei können Querkräfte auf die Kompaktachse einwirken, die räumlich verteilt angreifen. Mit der vorgeschlagenen Anordnung der Schwenkzapfen werden die daraus resultierenden Biegemomente minimiert. Die bevorzugte Anordnung der Baugruppen in einer Reihe hat zur Folge, dass sich der Massenschwerpunkt meistens in der Nähe der Ventilbaugruppe befindet. Der entsprechende Ventilblock ist besonders geeignet, um die Schwenkzapfen daran zu befestigen, da es sich hier um ein sehr massives Bauteil handelt.Provision can be made for the pivot axis and the longitudinal axis to intersect or intersect in the vicinity of a center of mass of the hydraulic compact axis, preferably in the area of the pump assembly, most preferably in the area of a valve assembly that is part of the pump assembly. This arrangement is advantageous when the compact axis is subjected to accelerated movement as a whole. Lateral forces can act on the compact axis, which are spatially distributed. With the proposed arrangement of the pivot pins, the resulting bending moments are minimized. The preferred arrangement of the assemblies in a row means that the center of mass is usually located near the valve assembly. The corresponding valve block is particularly suitable for attaching the trunnions to it, as this is a very solid component.
Es kann vorgesehen sein, dass die Motorbaugruppe, die Volumen-Kompensationsbaugruppe, die Aktuatorbaugruppe und/oder die Pumpenbaugruppe an ihrer Außenumfangsfläche jeweils mit mehreren Kühlrippen versehen ist, wobei die Kühlrippen vorzugsweise über Zwischenräume voneinander beabstandet sind, wobei die Zwischenräume zur Außenumgebung hin höchst vorzugsweise offen sind. Idealerweise wird auf derartige Kühlrippen verzichtet, da ein hydraulischer Differentialzylinder keine Kühlrippen hat. In vielen Hydraulikanwendungen, beispielsweise beim Bagger, werden derartige Kühlrippen leicht beschädigt. Dennoch kann es erforderlich sein, Kühlmaßnahmen vorzusehen, damit eine Überhitzung der Kompaktachse vermieden wird. Die vorgeschlagene Anordnung der Kühlrippen ist dann besonders vorteilhaft, weil eine Verstopfung der genannten Zwischenräume mit Schmutz und dergleichen sicher vermieden wird. Hierdurch würde die Kühlwirkung stark vermindert.It can be provided that the motor assembly, the volume compensation assembly, the actuator assembly and/or the pump assembly are each provided with a plurality of cooling fins on their outer peripheral surface, the cooling fins preferably being spaced apart from one another by spaces, the spaces most preferably being open to the outside environment are. Ideally, such cooling ribs are not used, since a hydraulic differential cylinder has no cooling ribs. In many hydraulic applications, such as excavators, such cooling fins are easily damaged. Nevertheless, it may be necessary to provide cooling measures to prevent the compact axis from overheating. The proposed arrangement of the cooling ribs is then particularly advantageous because clogging of the intermediate spaces mentioned with dirt and the like is reliably avoided. This would greatly reduce the cooling effect.
Die Kühlrippen können Bestandteile einer Kühlvorrichtung sein, welche Heatpipes zum Wärmetransport verwendet. Die Heatpipes sind beispielsweise mit den Spulen des Elektromotors und/oder mit einem integrierten Schaltkreis der Steuervorrichtung verbunden, beispielsweise über eine Kühlplatte, um die dort entstehende Wärme effizient zur Umgebung hin abzuführen. Es ist denkbar, dass die Kühlwirkung der Kühlrippen mittels eines Lüfters verbessert wird, wobei der Lüfter beispielsweise elektrisch angetrieben ist. Vorzugsweise sind die Kühlrippen einstückig an einem zugeordneten rohrartigen Bauteil angeordnet.The cooling fins can be part of a cooling device that uses heat pipes to transport heat. The heat pipes are connected, for example, to the coils of the electric motor and/or to an integrated circuit of the control device, for example via a cooling plate, in order to efficiently dissipate the heat generated there to the environment. It is conceivable that the cooling effect of the cooling ribs is improved by means of a fan, with the fan being driven electrically, for example. The cooling fins are preferably arranged in one piece on an associated tubular component.
Es kann vorgesehen sein, dass die Aktuatorbaugruppe als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei ein mittlerer Außendurchmesser der Aktuatorbaugruppe kleiner als ein mittlerer Außendurchmesser der verbleibenden Baugruppen ist. Diese Gestaltung weicht vom angestrebten Ideal „Außenform des hydraulischen Differentialzylinders“ ab. Mit dieser Außenform kann aber oft eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt werden, indem die Aktuatorbaugruppe nicht größer ausgeführt wird, als dies für die gewünschten Kräfte erforderlich ist.Provision can be made for the actuator assembly to be in the form of a hydraulic cylinder, with an average outside diameter of the actuator assembly being smaller than an average outside diameter of the remaining assemblies. This design deviates from the desired ideal "outer shape of the hydraulic differential cylinder". With this outer shape, however, a significant cost saving can often be achieved by making the actuator assembly no larger than is required for the desired forces.
Wenn die Kompaktachse bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise im Winter, in Betrieb genommen wird, kann ein Aufheizen des Öls notwendig sein. Dies kann beispielsweise geschehen, indem mittels der oben genannten Überströmventile Druckflüssigkeit im Kreislauf gepumpt wird, ohne dass sich die Kompaktachse, insbesondere das bewegliche Bauteil der Aktuatorbaugruppe, bewegt. Weiter ist es denkbar, dass der Elektromotor mit elektrischer Blindleistung beaufschlagt wird, die allein eine Erwärmung der Motorwindungen aber kein Drehmoment bewirkt. Es versteht sich, dass vorzugsweise eine Druckflüssigkeit verwendet wird, die bei den im Betrieb auftretenden Temperaturen immer die gewünschte Viskosität aufweist. If the compact axis is operated at low temperatures, for example in winter is taken, it may be necessary to heat the oil. This can be done, for example, by using the above-mentioned overflow valves to pump pressure fluid in the circuit without the compact axis, in particular the movable component of the actuator assembly, moving. It is also conceivable that the electric motor is acted upon by electrical reactive power, which alone causes the motor windings to heat up, but no torque. It goes without saying that a pressure fluid is preferably used which always has the desired viscosity at the temperatures occurring during operation.
Derartige Druckflüssigkeiten sind aber sehr teuer, wenn sie bei sehr niedrigen Temperaturen verwendbar sein sollen.However, such pressure fluids are very expensive if they are to be usable at very low temperatures.
Die hydraulische Kompaktachse kann so ausgeführt sein, dass sie weitere hydraulische Verbraucher versorgen kann und/oder so, dass sie von zumindest einer weiteren Pumpe her versorgbar ist. Es versteht sich, dass vorzugsweise ein hydraulisch autarker Betrieb angestrebt wird.The hydraulic compact axle can be designed in such a way that it can supply additional hydraulic consumers and/or in such a way that it can be supplied by at least one additional pump. It goes without saying that hydraulically self-sufficient operation is preferably aimed for.
Die hydraulische Kompaktachse kann mit einer Lasthaltung versehen sein, die bewirkt, dass das bewegliche Bauteil der Aktuatorbaugruppe festgehalten wird, wenn der Elektromotor nicht mit Strom beaufschlagt ist. Dies kann beispielsweise mittels Lasthalteventilen geschehen, die vorzugsweise Bestandteil der Pumpenbaugruppe, insbesondere der Ventilbaugruppe, sind. Die Lasthaltung kann mittels einer Klemmung geschehen, beispielsweise, indem eine bewegliche Kolbenstange der Aktuatorbaugruppe mit einem rohrartigen Bauteil verklemmt wird, welches Bestandteil der Aktuatorbaugruppe ist.The hydraulic compact axle can be provided with a load holding device that acts to hold the moving part of the actuator assembly in place when the electric motor is not energized. This can be done, for example, by means of load-holding valves, which are preferably part of the pump assembly, in particular the valve assembly. The load can be held by means of a clamp, for example by clamping a movable piston rod of the actuator assembly to a tubular component which is part of the actuator assembly.
Die hydraulische Kompaktachse kann mittels eines Bedienelements gesteuert sein, welches als Bedienhebel bzw. als Joystick ausgeführt ist. Der Bedienhebel kann mit einem Force-Feedback-System versehen sein, welches dem Benutzer eine haptische Rückmeldung darüber gibt, welche Kraft am beweglichen Bauteil der Aktuatorbaugruppe angreift. Diese Kraft kann beispielsweise durch Messung der im Elektromotor fließenden Ströme ermittelt werden.The hydraulic compact axle can be controlled by means of an operating element, which is designed as an operating lever or as a joystick. The operating lever can be equipped with a force feedback system, which gives the user haptic feedback about the force acting on the moving component of the actuator assembly. This force can be determined, for example, by measuring the currents flowing in the electric motor.
Die erfindungsgemäße hydraulische Kompaktachse kann hydraulische Zylinder oder Dreh- bzw. Schwenkantriebe in jeder bekannten Maschine ersetzen, namentlich:
- - bei einem Bagger, beispielsweise an der Schaufel, am Ausleger und/oder am Stiel oder am Drehwerk
- - bei einem landwirtschaftlichen Traktor, beispielsweise am Hubwerk und/oder am Frontlader
- - bei einem Telehandler, beispielsweise am Teleskoparm zum Ein- und Ausfahren bzw. zum Anheben und Absenken
- - bei einem Gabelstapler, beispielsweise zum Anheben und zum Absenken der Hubgabel
- - bei einem Skid-Loader
- - bei einem Radlader
- - bei einem Dumper, beispielsweise zum Anheben und Absenken der Lademulde
- - bei einer Scherenhubbühne, beispielsweise zum Anheben und Absenken der Hubbühne
- - bei einer Tunnelbohrmaschine, beispielsweise zum Vortrieb
- - bei einer Windkraftanlage, beispielsweise zur Rotorblattverstellung
- - zum Öffnen bzw. Schließen von Schiebetüren, beispielsweise auf Schiffen
- - bei einer Planierraupe, beispielsweise zum Anheben und Absenken des Planierschildes und zu dessen sonstiger Ausrichtung
- - bei einer Bewegungsplattform, welche beispielsweise nach dem Prinzip eines Hexapods ausgebildet ist
- - bei einem Flugzeugschlepper
- - bei einer Lenkung eines Fahrzeugs, beispielsweise zum entsprechenden Schwenken der Räder
- - bei einem aktiven Fahrwerk, beispielsweise bei einem Neigezug oder bei einem Waggonlenk-Mechanismus
- - bei einem Retarder (Weichen)
- - bei Maschinen zur Kunststoffformgebung, beispielsweise nach dem Blasform- oder dem Spritzgussverfahren
- - bei einer Maschine zum Pressen, zum Sintern, zum Fließen, zur Keramikherstellung oder zum Pulverpressen
- - bei einer Recycling-Maschine, beispielsweise einem Shredder oder einer Müllpresse
- - bei einer Schweißmaschine
- - bei einer Maschine zum Nieten, zum Clinchen, zum Stanzen oder zum Nibbeln
- - bei einer Biegemaschine
- - bei einer Maschine zum Walzen von Bauteilen, beispielsweise zur Verstellung der Lage der Walzen
- - beim Handling bzw. beim Bewegen von Werkstücken innerhalb einer Fertigungsstraße, insbesondere zwischen den verschiedenen Fertigungsstationen
- - bei einer Maschine zur Herstellung von Lebensmitteln
- - bei einer Maschine zum Prüfen von Bauteilen
- - bei einem Stellantrieb, beispielsweise zur Pitch-Verstellung eines Flügels bzw. eines Rotorblatts, zur Verstellung einer Armatur oder zur Verstellung eines Krankenbettes
- - bei einer Klemmvorrichtung, beispielsweise zur Verstellung der Klemmbacken
- - on an excavator, for example on the bucket, boom and/or stick or slewing gear
- - On an agricultural tractor, for example on the linkage and/or on the front loader
- - With a telehandler, for example on the telescopic arm for retracting and extending or for raising and lowering
- - on a forklift, for example to raise and lower the lifting fork
- - with a skid loader
- - on a wheel loader
- - on a dumper, for example to raise and lower the loading trough
- - on a scissor lift, for example to raise and lower the lift
- - in a tunnel boring machine, for example for propulsion
- - In a wind turbine, for example for rotor blade adjustment
- - for opening or closing sliding doors, for example on ships
- - On a bulldozer, for example for raising and lowering the bulldozer blade and for its other alignment
- - In a movement platform, which is designed, for example, on the principle of a hexapod
- - at an aircraft tractor
- - When steering a vehicle, for example for the appropriate pivoting of the wheels
- - With an active chassis, for example with a tilting train or with a wagon steering mechanism
- - with a retarder (points)
- - in machines for plastic molding, for example after the blow molding or injection molding process
- - in a machine for pressing, sintering, pouring, ceramic production or powder pressing
- - in a recycling machine, such as a shredder or compactor
- - at a welding machine
- - in a machine for riveting, clinching, punching or nibbling
- - at a bending machine
- - in a machine for rolling components, for example to adjust the position of the rolls
- - when handling or moving workpieces within a production line, esp particular between the various manufacturing stations
- - in a machine for the production of food
- - in a machine for testing components
- - In an actuator, for example, to adjust the pitch of a wing or a rotor blade, to adjust a fitting or to adjust a hospital bed
- - With a clamping device, for example for adjusting the clamping jaws
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.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kompaktachse; -
2 einen Längsschnitt einer Gewindeverschraubung; -
3 einen Längsschnitt einer Pumpenbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform und die angrenzende Aktuator- bzw. Motorbaugruppe; -
4 einen Längsschnitt einer Pumpenbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform und die angrenzende Aktuator- bzw. Motorbaugruppe; -
5 einen Längsschnitt der Volumen-Kompensationsbaugruppe und die angrenzende Motorbaugruppe.
-
1 a perspective view of a hydraulic compact axle according to the invention; -
2 a longitudinal section of a threaded fitting; -
3 a longitudinal section of a pump assembly according to a first embodiment and the adjacent actuator or motor assembly; -
4 a longitudinal section of a pump assembly according to a second embodiment and the adjacent actuator and motor assembly; -
5 a longitudinal section of the volume compensation assembly and the adjacent motor assembly.
Die Kompaktachse 10 ist aus einer Aktuatorbaugruppe 40, einer Pumpenbaugruppe 50, einer Motorbaugruppe 80 und einer Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 zusammengesetzt. Diese sind in der genannten Reihenfolge entlang der Längsachse 13 in einer Reihe angeordnet, wobei sie ausschließlich stirnseitig paarweise aneinander befestigt sind. Diese Aufteilung in gesonderte Baugruppen, die vorzugsweise gesondert voneinander vormontierbar sind, ist vorteilhaft, da sich dadurch die Montage der Kompaktachse erheblich vereinfacht. Die entsprechenden Befestigungen sind so ausgelegt, dass sie bei geringst möglichem Platzbedarf die im Betrieb auftretenden Kräfte übertragen können. Hierbei treten zunächst die Kräfte auf, welche durch die Aktuatorbaugruppe 40 hydraulisch erzeugt werden. Die vorliegende Aktuatorbaugruppe 40 ist in der Art eines gefalteten Gleichgangzylinders ausgebildet, wobei das entsprechende bewegliche Bauteil 41 in der Art einer Kolbenstange in Richtung der Längsachse 13 beweglich ist. Dementsprechend sind die hydraulischen Kräfte in Richtung der Längsachse 13 gerichtet.The
Weiter ist auf die im Betrieb auftretenden Beschleunigungskräfte hinzuweisen, die beispielsweise auftreten, wenn die Kompaktachse 10 als Ganzes beschleunigt bzw. abgebremst wird. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn die Kompaktachse an der Schaufel eines Baggers angeordnet ist, wobei der Stil des Baggerarms stark beschleunigt wird. In solchen Fällen können erhebliche, quer zur Längsachse gerichtete Massenkräfte räumlich verteilt an der Kompaktachse 10 angreifen. Die festen Verbindungen der genannten Baugruppen 40, 50, 80, 90 sind daher so ausgelegt, dass die daraus resultierenden Biegemomente ohne Bruchgefahr und steif übertragen werden können. Als besonders vorteilhaft haben sich Gewindeverschraubungen 20 erwiesen, die weiter untern näher erläutert werden.Furthermore, reference should be made to the acceleration forces that occur during operation, which occur, for example, when the
In Anwendungsfällen, in denen die vorstehend erläuterten Querkräfte in nennenswertem Umfang auftreten, werden vorzugsweise die zweiten Krafteinleitungsmittel 12 verwendet, die in Form zweier kreiszylindrischer Schwenkzapfen 15 ausgebildet sind, die konzentrisch zu einer gemeinsamen Schwenkachse 14 auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse 13 angeordnet sind. Das erste Krafteinleitungsmittel 11, welches am äußersten Ende des beweglichen Bauteils 41 der Aktuatorbaugruppe 40 angeordnet ist, umfasst vorliegend ein Kugelgelenk, welches kein Drehmoment übertragen kann. Die Schwenkzapfen 15 können demgegenüber das Beschleunigungsdrehmoment des Elektromotors in der Motorbaugruppe 80 abstützen. Weiter kann der Schnittpunkt zwischen Längsachse 13 und Schwenkachse 14 sehr nah am Massenschwerpunkt 17 der Kompaktachse 10 angeordnet werden. Hierdurch werden die durch die oben erläuterten Querkräfte verursachten Biegemomente an den Gewindeverschraubungen 20 minimiert.In applications in which the transverse forces explained above occur to a significant extent, the second force introduction means 12 are preferably used, which are designed in the form of two circular-cylindrical pivot pins 15, which are arranged concentrically to a
Das zweite Krafteinleitungsmittel 12' umfasst vorzugsweise ebenfalls ein Kugelgelenk. Es ist an der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 angeordnet und damit am in Richtung der Längsachse 13 gegenüberliegenden Ende der Kompaktachse 10 bezüglich des ersten Krafteinleitungsmittels 11. Das zweite Krafteinleitungsmittel 12' wird vorzugsweise in Anwendungsfällen genutzt, in denen eine maximale äußere Ähnlichkeit zu einem konventionellen hydraulischen Differentialzylinder im Vordergrund steht.The second force application means 12 'preferably also includes a ball joint. It is arranged on the
Die genannten Baugruppen 40, 50, 80, 90 können jeweils wenigstens eine Unterbaugruppe umfassen, die wiederum vorzugsweise gesondert vormontierbar ist. Vorliegend umfasst die Pumpenbaugruppe 50 zwei Unterbaugruppen, nämlich die erste Unterbaugruppe (Nr. 56 in
Die gewünschte näherungsweise kreiszylindrische Außenform hat zur Folge, dass zum Festdrehen und zum Lösen der Gewindeverschraubungen 20 kaum geeignete Angriffsmöglichkeiten für Schraubwerkzeuge zur Verfügung stehen. Daher wurden an verschiedenen Stellen Werkzeugangriffsmittel 16 in Form von Schlüsselflächen außen an der Kompaktachse 10 angeordnet.The desired approximately circular-cylindrical outer shape has the consequence that tightening and loosening of the
Die Aktuatorbaugruppe 40 umfasst ein viertes rohrartiges Bauteil 46, an dessen in
Hinzuweisen ist noch auf den elektrischen Anschluss 18 der Kompaktachse 10, welcher vorzugsweise an der Motorbaugruppe 80 angeordnet ist. Eine Besonderheit der vorliegenden Kompaktachse 10 besteht darin, dass neben diesem einen elektrischen Anschluss 18 keine weiteren Anschlüsse erforderlich sind, insbesondere keine hydraulischen Anschlüsse.Attention should also be drawn to the
Eine Gewindeverschraubung 20 umfasst ein erstes und ein zweites Bauteil 101; 102, die jeweils einstückig ausgebildet sind. Das erste Bauteil 101 ist mit dem Innengewinde 21 versehen, wobei es im oben erläuterten Sinne rohrartig ausgebildet ist. Das zweite Bauteil 102 ist mit dem Außengewinde 22 versehen. Es kann rohrartig ausgebildet sein, wobei es im Falle des Ventilblocks (Nr. 71 in
Das Innengewinde 21 und das Außengewinde 22 sind miteinander verschraubt. Die hierdurch erzielbare Ausrichtgenauigkeit reicht oft nicht aus, damit die beiden, der Gewindeverschraubung 20 zugeordneten Baugruppen an dieser Schnittstelle zuverlässig zusammenwirken. Deshalb umfasst die Gewindeverschraubung 20 eine Zentrierung 24. Die Zentrierung 24 umfasst am ersten und am zweiten Bauteil 101; 102 jeweils eine bezüglich der Längsachse kreiszylindrische Fläche 23, wobei die beiden kreiszylindrischen Flächen 23 im Wesentlichen spielfrei aneinander angepasst sind. Hierdurch wird eine Ausrichtung quer zur Längsachse erreicht. Der Durchmesser der kreiszylindrischen Flächen 23 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Innengewindes 21. Weiter ist die kreiszylindrische Fläche 23 ganz am Ende des zweiten Bauteils 102 mit dem Außengewinde 22 angeordnet.The
Das zweite Bauteil 102 mit dem Außengewinde 22 hat eine ebene Längsstirnfläche 27, die senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist, wobei sie am äußersten Ende des zweiten Bauteils 102 angeordnet ist. Diese Längsstirnfläche 27 liegt an einer angepassten Gegenfläche 28 im Inneren des ersten Bauteils 101 zumindest mittelbar an. Hierdurch werden das erste und des zweite Bauteil 101; 102 bezüglich einer gegenseitigen Verkippung derart ausgerichtet, dass deren Mittelachse genau mit der Längsachse zusammenfallen.The
Weiter ist auf die statische Dichtung 25 hinzuweisen. Je nachdem, an welcher Stelle der Kompaktachse die Gewindeverschraubung 20 angeordnet ist, kann an deren Innenseite ein ganz erheblicher hydraulischer Druck anliegen. Im Inneren der Aktuatorbaugruppe oder im Inneren der Pumpenbaugruppe kann beispielsweise ein Druck von 200 bar anliegen. Im Inneren der Volumen-Kompensationsbaugruppe kann beispielsweise ein Druck von 30 bar anliegen. Zur Abdichtung werden die bereits angesprochenen kreiszylindrischen Flächen 23 genutzt. Die kreiszylindrische Fläche 23 am zweiten Bauteil 102 dient unmittelbar als Dichtfläche. In der kreiszylindrischen Fläche 23 am ersten Bauteil 101 ist eine bezüglich der Längsachse kreisringförmige Nut vorgesehen, in welcher ein Dichtring 26 aufgenommen ist, wobei der Dichtring 26 beispielsweise als O-Ring ausgebildet ist. Mit dieser Anordnung ergibt sich beim Zusammenbau der Gewindeverschraubung 20 ein geringes Risiko, dass der Dichtring 26 beschädigt wird. Dieses Beschädigungsrisiko wird mit der Fase 29 im Bereich der Längsstirnfläche 27 des zweiten Bauteils 102 weiter minimiert.The static seal 25 should also be pointed out. Depending on where on the compact axle the screwed
Die eigentliche Pumpe 51 ist als Innenzahnradpumpe ausgeführt, wobei sie vollständig von einer gesonderten ersten Unterbaugruppe 56 gebildet wird, die in dem ersten rohrartigen Bauteil 55 bezüglich der Längsachse 13 verdrehbar aufgenommen ist, wobei sie mittels wenigstens eines Zylinderstifts 58 am Ventilblock 71 gegen Verdrehung gesichert ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die Hydraulikkanäle im Ventilblock 71 und in der ersten Unterbaugruppe 56 fluchtend gegenüberstehen.The actual pump 51 is designed as an internal gear pump, wherein it is formed entirely by a separate first subassembly 56, which is accommodated in the first
Die erste Unterbaugruppe 56 umfasst einen topfartigen Hauptkörper 60, in welchem das Innenzahnrad 52 der Innenzahnradpumpe drehbar aufgenommen ist, wobei es mittels der Druckflüssigkeit hydrostatisch und/oder hydrodynamisch drehbar gelagert ist. In
Der Ventilblock 71 nimmt vorliegend die beiden in
Die Bestückung der Ventilbaugruppe 70 mit Ventilen erfolgt je nach konkretem Anwendungsfall der Kompaktachse. Der vorliegende Ventilblock 71 hat den Vorteil, dass er vergleichsweise viel Bauraum für Ventile bietet. Er kann in Richtung der Längsachse ohne Weiteres verlängert werden, um mehr Bauraum für Ventile bereitzustellen. Weiter können die mit Bezug auf
Hinzuweisen ist noch auf den Luftraum 45 der Aktuatorbaugruppe 40, dessen Volumen sich bei einer Bewegung des beweglichen Bauteils ändert. Da sich der Kolben 47 in
Das zweite rohrartige Bauteil 82 der Motorbaugruppe 80 ist fest mit dem Stator 84 des Elektromotors verbunden, beispielsweise verklebt. Das zweite rohrartige Bauteil 82 kann an seiner Außenumfangsfläche mit Kühlrippen 88 versehen sein, welche die in den Spulenwindungen des Stators 84 entstehende Abwärme zur Umgebung hin abführen.The second
Die Motorwelle 81 des Elektromotors ist mit zwei Drehlagern 86 (siehe auch
Die zweite Ausführungsform 50' unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Pumpenbaugruppe hinsichtlich der Anordnung der Druckbegrenzungsventile 72. Diese haben vorliegend die gleiche hydraulische Funktion wie mit Bezug auf
Anzumerken ist, dass unmittelbar rechts der Druckbegrenzungsventile 72 in
In
Wie bereits erwähnt, bildet der gesamte Innenraum der Motorbaugruppe 80 einen Bestandteil des Flüssigkeitsraums 91 der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90. Damit die Druckflüssigkeit alle Bereiche dieses Innenraums erreichen kann, sind mehrere Bohrungen 105 vorgesehen, welche einen entsprechenden Flüssigkeitsaustausch ermöglichen.As already mentioned, the entire interior of the
Am vierten rohrartigen Bauteil ist der in
Der Gasraum 92 der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 hat vorliegend ein kleines Volumen. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass die Aktuatorbaugruppe als Gleichgangzylinder ausgebildet ist, so dass das Gesamtvolumen an Druckflüssigkeit in der Aktuatorbaugruppe unabhängig von der Stellung des beweglichen Bauteils im Wesentlichen konstant ist. Die Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 muss vorliegend nur Volumenänderungen der Druckflüssigkeit ausgleichen, welche sich beispielsweise durch eine Temperaturänderung oder durch interne Leckagen ergeben. The
Wenn die Aktuatorbaugruppe in Form eines Differentialzylinders ausgeführt ist, ist der Gasraum vorzugsweise erheblich größer ausgeführt.If the actuator assembly is in the form of a differential cylinder, the gas space is preferably made significantly larger.
Der Gasraum 92 wird vorliegend mit einer Membran 93 vom Flüssigkeitsraum 91 fluiddicht abgegrenzt. Die vorliegend topfartig ausgeführte Membran 93 besteht beispielsweise aus einem Elastomer, so dass sie sich elastisch verformen kann, um eine Änderung des Volumens der Druckflüssigkeit im Flüssigkeitsraum 91 auszugleichen. Der Gasraum 92 ist mit einem Gas gefüllt, bei dem es sich vorzugsweise um trockenen Stickstoff handelt. Dieses Gas kann mittels eines (in
Die Membran 93 mit der Lochplatte 94 ist unter Verwendung eines gesonderten Klemmrings zwischen der Längsstirnfläche (Nr. 27 in
Der einstückige Grundkörper 95 der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 ist topfartig ausgebildet, wobei er die zugeordnete Längsstirnseite des dritten rohrartigen Bauteils 83 dicht verschließt. An seiner in Richtung der Längsachse 13 nach außen weisenden Stirnseite ist ein zweites Krafteileitungsmittel 12' angeordnet, welches vorliegend als Kugelgelenk ausgebildet ist. Es kann aber auch in Form von Schwenkzapfen entsprechend dem in
Bezugszeichenlistereference list
- 1010
- hydraulische Kompaktachsehydraulic compact axle
- 1111
- erstes Krafteinleitungsmittelfirst means of introducing force
- 1212
- zweites Krafteileitungsmittel (erste Ausführungsform)second power transmission means (first embodiment)
- 12'12'
- zweites Krafteinleitungsmittel (zweite Ausführungsform)second force introduction means (second embodiment)
- 1313
- Längsachselongitudinal axis
- 1414
- Schwenkachsepivot axis
- 1515
- Schwenkzapfentrunnion
- 1616
- Werkeugangriffsmitteltool attack
- 1717
- Massenschwerpunktcenter of mass
- 1818
- elektrischer Anschluss electrical connection
- 2020
- Gewindeverschraubungthreaded fitting
- 2121
- Innengewindeinner thread
- 2222
- Außengewindeexternal thread
- 2323
- kreiszylindrische Flächecircular cylindrical surface
- 2424
- Zentrierungcentering
- 2525
- statische Dichtungstatic seal
- 2626
- Dichtringsealing ring
- 2727
- Längsstirnflächelongitudinal face
- 2828
- Gegenflächecounter surface
- 2929
- Fase chamfer
- 4040
- Aktuatorbaugruppeactuator assembly
- 4141
- bewegliches Bauteilmoving component
- 4242
- Führungguide
- 4343
- erster Druckraumfirst pressure room
- 4444
- zweiter Druckraumsecond pressure room
- 4545
- Luftraumairspace
- 4646
- viertes rohrartiges Bauteilfourth tubular component
- 4747
- KolbenPistons
- 5050
- Pumpenbaugruppe (erste Ausführungsform)Pump assembly (first embodiment)
- 50'50'
- Pumpenbaugruppe (zweite Ausführungsform)Pump assembly (second embodiment)
- 5151
- Pumpepump
- 5252
- Innenzahnradinternal gear
- 5353
- Außenzahnradexternal gear
- 5454
- Rückschlagventilcheck valve
- 5555
- erstes rohrartiges Bauteilfirst tubular component
- 5656
- erste Unterbaugruppefirst subassembly
- 5757
- Verdrängerraumdisplacement space
- 5858
- Zylinderstift (Verdrehsicherung)Cylindrical pin (anti-twist device)
- 5959
- Füllstückfiller piece
- 6060
- Hauptkörper der ersten UnterbaugruppeMain body of the first subassembly
- 6161
- Bohrungdrilling
- 6262
- Deckel Lid
- 7070
- Ventilbaugruppevalve assembly
- 7171
- Ventilblock (weiteres Bauteil)valve block (additional component)
- 7272
- Druckbegrenzungsventil pressure relief valve
- 8080
- Motorbaugruppeengine assembly
- 8181
- Motorwellemotor shaft
- 8282
- zweites rohrartiges Bauteilsecond tubular component
- 8383
- drittes rohrartiges Bauteilthird tubular component
- 8484
- Statorstator
- 8585
- Rotorrotor
- 8686
- Drehlagerpivot bearing
- 8787
- Drehgeberencoder
- 8888
- Kühlrippecooling fin
- 8989
- Bohrungdrilling
- 9090
- Volumen-Kompensationsbaugruppevolume compensation assembly
- 9191
- Flüssigkeitsraumliquid space
- 9292
- Gasraumgas space
- 9393
- Membranmembrane
- 9494
- Lochplatteperforated plate
- 9595
- Grundkörperbody
- 9696
- Klemmring clamping ring
- 101101
- erstes Bauteilfirst component
- 102102
- zweites Bauteilsecond component
- 103103
- Spaltgap
- 104104
- Kupplungcoupling
- 105105
- Bohrungdrilling
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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