DE102022117048A1

DE102022117048A1 - Electro-hydraulic drive system

Info

Publication number: DE102022117048A1
Application number: DE102022117048.9A
Authority: DE
Inventors: Harald Albrecht; Martin Rehbein; Edgar Weißhaupt; Wolfgang Wiest
Original assignee: Hydac Drive Center GmbH
Current assignee: Hydac Drive Center GmbH
Priority date: 2022-07-08
Filing date: 2022-07-08
Publication date: 2024-01-11

Abstract

2. Elektro-hydraulisches Antriebssystem mit einem Elektromotor (10) und mit einer Fluidpumpe (12), die von dem Elektromotor (10) über eine Abtriebswelle (14) antreibbar ist, die einen Rotor (16) aufweist, der in einem Stator (18) drehbar geführt ist, der von einem Gehäuse (22) des Elektromotors (10) umfasst ist, wobei zur Reduzierung von Geräuschemissionen die Fluidpumpe (12) in einer Gehäusekapsel (24) aufgenommen ist, die an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils von einem Abschlussteil (26,28) abgeschlossen ist, die zumindest teilweise von der Abtriebswelle (14) durchgriffen sind.2. Electro-hydraulic drive system with an electric motor (10) and with a fluid pump (12), which can be driven by the electric motor (10) via an output shaft (14) which has a rotor (16) which is in a stator (18 ) is rotatably guided, which is enclosed by a housing (22) of the electric motor (10), the fluid pump (12) being accommodated in a housing capsule (24) in order to reduce noise emissions, which is each surrounded on its opposite end faces by a closing part ( 26,28) is completed, which are at least partially penetrated by the output shaft (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektro-hydraulisches Antriebssystem mit einem Elektromotor und mit einer Fluidpumpe, die von dem Elektromotor über eine Abtriebswelle antreibbar ist, die einen Rotor aufweist, der in einem Stator drehbar geführt ist, der von einem Gehäuse des Elektromotors umfasst ist.The invention relates to an electro-hydraulic drive system with an electric motor and with a fluid pump which can be driven by the electric motor via an output shaft which has a rotor which is rotatably guided in a stator which is enclosed by a housing of the electric motor.

Durch EP 2 921 703 A2 ist als ein dahingehendes Antriebssystem eine Motor-Pumpen-Einheit bekannt mit einem Elektromotor und einer reversiblen Innenzahnradmaschine, die ein mehrteiliges Gehäuse hat, in dem ein au-ßenverzahntes Ritzel und ein innenverzahntes Hohlrad angeordnet sind. Zwischen den genannten Zahnrädern ist ein Freiraum ausgebildet, in dem ein mehrteiliges Füllstück angeordnet ist, das mehrere radial bewegliche Radialdichtsegmente umfasst, zwischen denen ein Radialspalt ausgebildet ist. Zwischen axialen Stirnflächen der Zahnräder und einem Gehäuseteil des Gehäuses ist eine axial bewegliche Axialdichtplatte angeordnet, die eine zu den Stirnflächen der Zahnräder hin offene, mit Druckmittel beaufschlagbare Dichtplatten-Steuernut aufweist, die zu dem Radialspalt hin offen ist und diesem unmittelbar gegenüber liegt. Das Ritzelsegment-und/oder das Hohlradsegment weisen einen mit Druckmittel beaufschlagbaren, sich quer erstreckenden Radialdichtsegment-Steuerkanal auf, der zu dem Radialspalt hin offen ist und der unmittelbar in den Radialspalt mündet.Through EP 2 921 703 A2 As a drive system in this regard, a motor-pump unit is known with an electric motor and a reversible internal gear machine, which has a multi-part housing in which an externally toothed pinion and an internally toothed ring gear are arranged. A free space is formed between the gears mentioned, in which a multi-part filler piece is arranged, which comprises a plurality of radially movable radial sealing segments, between which a radial gap is formed. An axially movable axial sealing plate is arranged between the axial end faces of the gears and a housing part of the housing, which has a sealing plate control groove which is open towards the end faces of the gears and can be pressurized and which is open towards the radial gap and lies directly opposite it. The pinion segment and/or the ring gear segment have a transversely extending radial sealing segment control channel which can be pressurized and which is open towards the radial gap and which opens directly into the radial gap.

Bei der fortschreitenden Umstellung auf die sogenannte E-Mobilität werden zusehends Verbrennungsmotoren durch elektrische Synchronmotoren ersetzt und dabei werden sowohl die hydrostatischen Antriebe für den Fahrantrieb einer Arbeitsmaschine, wie auch der Antrieb für die zugehörige Arbeitshydraulik, durch dahingehende Synchronmotoren betrieben. Die Verbrennungsmotoren waren bisher in Bezug auf die Geräuschentwicklung von Fahrzeugen die dominierende Größe und durch die Umstellung auf elektrische Antriebskomponenten werden nunmehr die Fluid-oder Hydraulikpumpen der zunehmend bestimmende Faktor für den Geräuschpegel der Fahrzeuge, in denen solche Antriebssysteme verbaut sind. Während ein E-Antrieb also ausgesprochen geräuscharm arbeitet, sind es nunmehr die Anbaukomponenten, wie Fluidpumpen, die störende Geräusche entwickeln.As the transition to so-called e-mobility continues, combustion engines are increasingly being replaced by electric synchronous motors, and both the hydrostatic drives for the travel drive of a work machine and the drive for the associated working hydraulics are operated by synchronous motors. Combustion engines have previously been the dominant factor in terms of vehicle noise, and with the switch to electric drive components, fluid or hydraulic pumps are now becoming the increasingly determining factor for the noise level of vehicles in which such drive systems are installed. While an electric drive works extremely quietly, it is now the add-on components, such as fluid pumps, that produce annoying noises.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein elektro-hydraulisches Antriebssystem zu schaffen, das mit all seinen Komponenten geräuscharm auftritt. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.Based on this prior art, the invention is based on the object of creating an electro-hydraulic drive system that operates with low noise with all of its components. A drive system with the features of patent claim 1 solves this problem in its entirety.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zur Reduzierung von Geräuschemissionen die Fluidpumpe in einer Gehäusekapsel aufgenommen ist, die an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils von einem Abschlussteil abgeschlossen ist, die zumindest teilweise von der Abtriebswelle des Elektromotors durchgriffen sind, ist eine markante, nachhaltige Reduzierung des Geräuschpegels für das Gesamt-Antriebssystem erreicht. Die in der Art eines Flanschgehäuses ausgebildeten Gehäuseteile mit ihren Abschlussteilen sind eine effektive radiale und axiale sekundäre Geräuschmaßnahme zur Geräuschreduktion und die dahingehende Anordnung wird den speziellen Geräuschanforderungen an Antriebssysteme mit Synchronmotorenantrieben vollumfänglich gerecht. Die insoweit als primäre Geräuschdämpfung die lauten Verbrennungsmotoren ersetzen. Es ist für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet solcher Antriebssysteme überraschend, dass mit der erfindungsgemäßen Antriebssystemlösung ein weitgehend geräuschemissionsfreier Betrieb erreicht ist.The fact that, according to the characterizing part of patent claim 1, to reduce noise emissions, the fluid pump is accommodated in a housing capsule, which is closed on its opposite end faces by a closing part, which is at least partially penetrated by the output shaft of the electric motor, is a striking, Sustainable reduction of the noise level for the entire drive system is achieved. The housing parts designed in the manner of a flange housing with their end parts are an effective radial and axial secondary noise reduction measure and the arrangement in question fully meets the special noise requirements for drive systems with synchronous motor drives. In this respect, the primary noise attenuation replaces the noisy combustion engines. It is surprising to the person skilled in the art in the field of such drive systems that the drive system solution according to the invention achieves largely noise-emission-free operation.

Da zwischen dem hydraulischen und dem elektrischen Teil des Antriebssystems eine Abschottung durch die Gehäusekapsel erfolgt, ist darüber hinaus eine fluidische Entkopplung zwischen der hydraulischen und der elektrischen Einheit erreicht. Da beim Einsatz hydraulischer Betriebsmittel, hier im Rahmen des Betriebs der Fluidpumpe, immer ein gewisser Verschmutzungsgrad und Wasseranteil im Betriebsfluid anfällt, ist durch die angesprochene Entkopplung in jedem Fall ein kurzschlussfester Betrieb für den Elektromotor erreicht. Ferner lässt sich durch die Trennung von Hydraulik und Elektrik eine verbesserte Kühlung für jede dieser Komponenten erreichen.Since there is a separation between the hydraulic and the electrical part of the drive system through the housing capsule, a fluidic decoupling between the hydraulic and the electrical unit is also achieved. Since when using hydraulic equipment, here as part of the operation of the fluid pump, there is always a certain degree of contamination and water content in the operating fluid, the aforementioned decoupling ensures short-circuit-proof operation for the electric motor in any case. Furthermore, by separating hydraulics and electrics, improved cooling can be achieved for each of these components.

Ferner ergibt sich ein modularer Aufbau für das Antriebssystem als Ganzes mit seinen Komponenten Elektromotor nebst Fluidpumpe, sodass sich das Antriebssystem an sich ändernde Leistungsanforderungen ohne Weiteres anpassen lässt, beispielsweise wenn ein größeres Hubvolumen benötigt wird. Auch im dahingehenden Fall ist dann durch die Gehäusekapsel ein mehr als akzeptabler Geräuschwert für das Gesamt-Antriebssystem erreicht. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.Furthermore, there is a modular structure for the drive system as a whole with its components, electric motor and fluid pump, so that the drive system can be easily adapted to changing performance requirements, for example if a larger displacement volume is required. Even in this case, the housing capsule achieves a more than acceptable noise level for the entire drive system. This has no equivalent in the prior art.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass die Gehäusekapsel einen fassförmigen Aufnahmeraum für die Fluidpumpe aufweist und dass die Gehäusekapsel ihre größte Wandstärke im Bereich einer ringförmigen Umlenkstelle im dahingehend gebildeten Fasskörper aufweist. Durch den angesprochenen Fasskörper, der die antreibbaren und bewegbaren Komponenten der Fluidpumpe mit einem vorgebbaren radialen Abstand umfasst, kommt es an den Begrenzungswänden zum Fasskörper zu Schall-Reflexionen, die sich im Rahmen einer beabsichtigten Interferenz gegenseitig auslöschen können. Insbesondere kann der Fasskörper derart gestaltet werden, dass die Gehäusekapsel eine solche Interferenz erst ermöglicht. Durch die dickwandige Ausbildung der Gehäusekapsel ergeben sich sowohl radial wie auch axial betrachtet hohe, wirksame sekundäre Körperschallmaßnahmen und insbesondere werden lärmverursachende Vibrationen im Betrieb der Fluidpumpe nicht nach außen abgeleitet, sondern von der Wandstärke absorbiert.It has proven to be particularly advantageous that the housing capsule has a barrel-shaped receiving space for the fluid pump and that the housing capsule has its greatest wall thickness in the area of an annular deflection point in the barrel body formed in this regard. Due to the barrel body mentioned, which includes the drivable and movable components of the fluid pump with a predeterminable radial distance, the barrel comes to the boundary walls body to sound reflections, which can cancel each other out as part of intended interference. In particular, the barrel body can be designed in such a way that the housing capsule makes such interference possible. The thick-walled design of the housing capsule results in high, effective secondary structure-borne noise measures, both radially and axially, and in particular, noise-causing vibrations during operation of the fluid pump are not dissipated to the outside, but are absorbed by the wall thickness.

Zur weiteren Reduzierung von Geräuschemissionen trägt mit bei, dass vorzugsweise Teile des Stators, die benachbart zu Teilen der Gehäusekapsel angeordnet sind, unter Beibehalten eines axialen und radialen Spaltes vorgebbarer Größe, diese umfassen. Hierdurch wird durch die genannten Teile des Stators eine Art Schutzschild gegen Schallwellen aufgebaut, welche entsprechend reflektiert sich gegenseitig auslöschen und demgemäß nicht nach außen in die Umgebung treten können.The fact that parts of the stator that are arranged adjacent to parts of the housing capsule preferably include parts of the housing capsule while maintaining an axial and radial gap of a predeterminable size contributes to the further reduction of noise emissions. As a result, the above-mentioned parts of the stator create a kind of protective shield against sound waves, which, when reflected, cancel each other out and therefore cannot escape into the environment.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des elektro-hydraulischen Antriebssystems ist vorgesehen, dass die Gehäusekapsel einen radial umlaufenden, nach außen vorspringenden Begrenzungssteg aufweist, an dessen einer freien Stirnseite die Gehäusewand des Elektromotors anschließt, die die Rotor-Stator-Kombination umfasst. Dergestalt ist der Elektromotor mit seinem Gehäuse an einer Art Fest-Gelenkstelle, gebildet durch die Gehäusekapsel, festgelegt, was zu einem Freischwingverhalten für den Elektromotor im Betrieb an seinem freien Ende führt und etwaig zu Geräuschemissionen führende Schwingungen einschließlich Vibrationen werden in die insoweit dämpfend wirkende Gehäusekapsel abgeleitet, ohne dass diese störend nach außen in die Umgebung austreten können.In a preferred embodiment of the electro-hydraulic drive system, it is provided that the housing capsule has a radially circumferential, outwardly projecting limiting web, on the free end face of which the housing wall of the electric motor, which comprises the rotor-stator combination, is connected. In this way, the electric motor with its housing is fixed to a kind of fixed joint point, formed by the housing capsule, which leads to a free-swinging behavior for the electric motor during operation at its free end and any oscillations, including vibrations, that may lead to noise emissions are transferred into the housing capsule, which has a damping effect derived without them being able to leak out into the surroundings in a disruptive manner.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des elektro-hydraulischen Antriebssystems ist vorgesehen, dass die Abtriebswelle des Elektromotors an ihren jeweiligen Endbereichen in einer Lagerstelle gelagert ist und in einer weiteren, dazwischen liegenden Lagerstelle, die von der Gehäusekapsel umfasst ist. Vorzugsweise ist dabei eine der Lagerstellen für die Abtriebswelle in einem schildartigen Deckelteil des Elektromotorgehäuses integriert und die andere Lagerstelle in dem Abschlussteil der Gehäusekapsel, das diese zur Umgebung hin abschließt. Dergestalt ist eine sichere Aufnahme von Längs-und Querkräften auf die Abtriebswelle des Elektromotors mittels der einzelnen Lagerstellen erreicht und durch die weitere Abstützung über eine Lagerstelle, die in die Gehäusekapsel integriert ist, lässt sich ein lärmarmer Antrieb für die Fluidpumpe über die Abtriebswelle des Elektromotors sicherstellen. Zwar entstehen durch die angesprochene Lagerung gegebenenfalls unerwünschte Biegeschwingungen der Antriebswelle, die durch die Abstützung des Pumpengehäuses gegen das E-Motorgehäuse aber deutlich reduziert sind.In a further preferred embodiment of the electro-hydraulic drive system it is provided that the output shaft of the electric motor is mounted at its respective end regions in a bearing point and in a further intermediate bearing point which is enclosed by the housing capsule. Preferably, one of the bearing points for the output shaft is integrated in a shield-like cover part of the electric motor housing and the other bearing point is integrated in the end part of the housing capsule, which closes it off from the environment. In this way, a secure absorption of longitudinal and transverse forces on the output shaft of the electric motor is achieved by means of the individual bearing points and through the further support via a bearing point that is integrated into the housing capsule, a low-noise drive for the fluid pump via the output shaft of the electric motor can be ensured . Although the bearing mentioned may cause undesirable bending vibrations in the drive shaft, these are significantly reduced by supporting the pump housing against the electric motor housing.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des elektro-hydraulischen Antriebssystems ist vorgesehen, dass in einem Reversierbetrieb der Fluidpumpe diese als Hydraulikmotor dient, der den Elektromotor zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb fährt. Dergestalt ist ein 4-Quadranten Betrieb realisierbar, sodass die Pumpe eine hydraulische Motorfunktion übernimmt und der Synchronmotor als stromerzeugender Generator wirkt. Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn das Antriebssystem von seiner Komponentenauslegung her in einer Einheit zusammengefasst beide angesprochenen Betriebsmöglichkeiten erlaubt, sodass mit nur einer Baueinheit verschiedene Anwendungen beim Betrieb von fahrbaren Arbeitsmaschinen abgedeckt werden können.In a further particularly preferred embodiment of the electro-hydraulic drive system it is provided that in a reversing operation of the fluid pump it serves as a hydraulic motor which drives the electric motor to generate electricity in generator mode. In this way, 4-quadrant operation can be achieved, so that the pump takes on a hydraulic motor function and the synchronous motor acts as a power-generating generator. It is particularly advantageous if the drive system's component design allows both operating options mentioned in one unit, so that various applications in the operation of mobile work machines can be covered with just one structural unit.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des elektro-hydraulischen Antriebssystems ist vorgesehen, dass die Fluidpumpe eine Schrägscheibenmaschine ist, deren einzelne Förderkolben sich mit ihrem einen Ende über ein Aufnahmeteil an einer feststehenden Schrägscheibe abstützen und dass die einzelnen Förderkolben in Hintereinanderabfolge aus jeweils unterschiedlichen Kolbenpositionen heraus zum Durchführen einer Pumpbewegung, in mittels der Abtriebswelle drehbar mitgeführten Kolbenräumen eines Gehäuseteils, in axialen Verfahrrichtungen parallel zur Längsachse der Abtriebswelle geführt sind. Der Einsatz einer Schrägscheibenmaschine respektive Axialkolbenmaschine hat sich als funktionssicher erwiesen, weil die einzelnen Förderkolben für ihre jeweilige axiale Pumpbewegung im Fluid eines zugehörigen Kolbenraumes eines Pumpen-Gehäuseteils geführt sind. Als Fluidpumpe können aber auch ohne Weiteres Außen- und Innenzahnradpumpen Verwendung finden, die trotz des Zahneingriffes aber grundsätzlich im Betrieb weniger stark zu Geräuschemissionen neigen.In a further particularly preferred embodiment of the electro-hydraulic drive system, it is provided that the fluid pump is a swashplate machine, the individual delivery pistons of which are supported at one end via a receiving part on a fixed swashplate and that the individual delivery pistons in succession from different piston positions to the Carrying out a pumping movement in piston chambers of a housing part, which are rotatably carried along by means of the output shaft, and are guided in axial travel directions parallel to the longitudinal axis of the output shaft. The use of a swash plate machine or axial piston machine has proven to be functionally reliable because the individual delivery pistons are guided in the fluid of an associated piston chamber of a pump housing part for their respective axial pumping movements. However, external and internal gear pumps can also easily be used as fluid pumps; despite the gear mesh, they are generally less prone to noise emissions during operation.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des elektro-hydraulischen Antriebssystems ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil mit den Kolbenräumen und den darin verfahrbar geführten Förderkolben auf einer Keilverzahnung der Abtriebswelle derart axial verfahrbar geführt sind, das mittels eines am Gehäuseteil angreifenden Energiespeichers, insbesondere in Form einer Druckfeder, das Gehäuseteil mit seiner einen freien Stirnseite in Richtung der Schrägscheibe vorgespannt ist. Durch den angesprochenen Energiespeicher lassen sich Toleranzen im Betrieb der Fluidpumpe ausgleichen; insbesondere dient er zur Sicherstellung eines Kontaktes von Zylindertrommel zu Steuerspiegel im drucklosen Betrieb in jeder Lage der Pumpe im Raum.In a further particularly preferred embodiment of the electro-hydraulic drive system it is provided that the housing part with the piston chambers and the delivery pistons movably guided therein are guided in an axially movable manner on a spline of the output shaft in such a way that by means of an energy storage acting on the housing part, in particular in the form of a compression spring , the housing part is biased with its one free end face in the direction of the swashplate. The aforementioned energy storage means that tolerances in the operation of the fluid pump can be compensated for; In particular, it serves to ensure contact between the cylinder drum to control mirror in unpressurized operation in any position of the pump in the room.

In Fortschreibung des modularen Konzeptes ist vorgesehen, dass mittels einer Ständereinrichtung das Gehäuse des Elektromotors und die Gehäusekapsel der Fluidpumpe gegenüber einem Drittbauteil, wie einem Maschinenteil, aufständerbar sind. Dergestalt lässt sich in einem weit skizzierten Rahmen das erfindungsgemäße Antriebssystem, auch nachträglich noch, an nahezu beliebigen Arbeitsmaschinen der Hydraulik einsetzen.Continuing the modular concept, it is provided that the housing of the electric motor and the housing capsule of the fluid pump can be raised relative to a third component, such as a machine part, by means of a stand device. In this way, within a broadly outlined framework, the drive system according to the invention can be used, even subsequently, on almost any hydraulic machine.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße elektro-hydraulische Antriebssystem anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Figur näher erläutert, die in prinzipieller Darstellung einen Längsschnitt durch die wesentlichen Komponenten des Antriebssystems zeigt.The electro-hydraulic drive system according to the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment according to the figure, which shows a longitudinal section through the essential components of the drive system in a basic representation.

Das in der Figur gezeigte elektro-hydraulische Antriebssystem weist einen Elektromotor 10 auf sowie eine Fluidpumpe 12, die von dem Elektromotor 10 über eine Abtriebswelle 14 antreibbar ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Abtriebswelle 14 einstückig; es besteht aber auch die Möglichkeit bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform für die Fluidpumpe 12 eine eigenständige Antriebswelle vorzusehen, die dann stirnseitig mit der Abtriebswelle 14 über eine geeignete Kupplung zu koppeln wäre.The electro-hydraulic drive system shown in the figure has an electric motor 10 and a fluid pump 12, which can be driven by the electric motor 10 via an output shaft 14. In the embodiment shown, the output shaft 14 is in one piece; However, it is also possible, in an embodiment not shown, to provide an independent drive shaft for the fluid pump 12, which would then have to be coupled at the end to the output shaft 14 via a suitable coupling.

Die Abtriebswelle 14 weist einen Rotor 16 auf, der in einer für einen Elektromotor 10 üblichen Weise in einem Stator 18 mit einer Spulenwicklung drehbar geführt ist, wobei der Stator 18 respektive die Spulenwicklung von einem zylindrischen Gehäuse 22 des Elektromotors 10 umfasst ist.The output shaft 14 has a rotor 16, which is rotatably guided in a stator 18 with a coil winding in a manner usual for an electric motor 10, the stator 18 or the coil winding being surrounded by a cylindrical housing 22 of the electric motor 10.

Zur Reduzierung von Geräuschemissionen jedweder Art ist die Fluidpumpe 12 als Ganzes in einer Gehäusekapsel 24 aufgenommen, die an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils von einem Abschlussteil 26,28 abgeschlossen ist. Dabei wird das hintere Abschlussteil 26 vollständig von der Abtriebswelle 14 durchgriffen und das vordere, zweite Abschlussteil 28 in einem stirnseitigen Randbereich, welcher der Gehäusekapsel 24 zugewandt ist.To reduce noise emissions of any kind, the fluid pump 12 is accommodated as a whole in a housing capsule 24, which is closed off on its opposite end faces by a closing part 26, 28. The rear end part 26 is completely penetrated by the output shaft 14 and the front, second end part 28 is in a frontal edge region which faces the housing capsule 24.

Wie des Weiteren die Figur zeigt, weist die Gehäusekapsel 24 einen fassförmigen Aufnahmeraum 30 für die Fluidpumpe 12 auf, wobei die Gehäusekapsel 24 ihre größte Wandstärke im Bereich einer ringförmigen Umlenkstelle 32 im dahingehend gebildeten Fasskörper 34 aufweist.As the figure further shows, the housing capsule 24 has a barrel-shaped receiving space 30 for the fluid pump 12, the housing capsule 24 having its greatest wall thickness in the area of an annular deflection point 32 in the barrel body 34 formed in this regard.

Teile 36 des Stators 18, die benachbart zu Teilen 38 der Gehäusekapsel 24 angeordnet sind, insbesondere zu dem ersten Abschlussteil 26, umfassen unter Beibehalten eines axialen und radialen Spaltes 40 vorgebbarer Größe, die dahingehenden Teile der Gehäusekapsel 24. Insbesondere begrenzen die Teile 36 des Stators 18 einen trichterförmigen Schallraum 42, der sich auf seiner der Gehäusekapsel 24 abgewandten Seite zusehends konisch verjüngt. Der dahingehend trichterförmige Schallraum 42 ist geeignet, etwaige Schallemissionen der Fluidpumpe 12 in Richtung eines mittigen Aufnahmeraumes 44 für die Abtriebswelle 14 abzuleiten; ein Raum 44, der gegenüber der Umgebung durch das Gehäuse 22 sowie den Stator 18 schallgedämmt ist. Dabei ist auch von Vorteil, dass der mittige Aufnahmeraum 44 zu seinem anderen Ende hin in einen weiteren Schallraum 46 vergleichbare Konizität und „Kapazität“ zu dem ersten Schallraum 42 ausmündet, was eine weitere Dämpfungsmöglichkeit ergibt im Hinblick auf möglich „aufgestaute“ Schallwellen im mittigen Aufnahmeraum 44. Wie die Figur weiter zeigt, erweitert sich dieser weitere Schallraum 46 in Richtung eines hohlzylindrischen Deckelteils 48, das an dem freien Ende des Elektromotorengehäuses 22 in dieses bündig eingesetzt ist. Insoweit ist das Deckelteil 48 fest, aber lösbar mit dem umlaufenden Mantel des Gehäuses 22 verbunden.Parts 36 of the stator 18, which are arranged adjacent to parts 38 of the housing capsule 24, in particular to the first end part 26, include the relevant parts of the housing capsule 24 while maintaining an axial and radial gap 40 of a predetermined size. In particular, the parts 36 delimit the stator 18 a funnel-shaped sound chamber 42, which visibly tapers conically on its side facing away from the housing capsule 24. The funnel-shaped sound chamber 42 is suitable for discharging any sound emissions from the fluid pump 12 in the direction of a central receiving space 44 for the output shaft 14; a room 44 which is soundproofed from the environment by the housing 22 and the stator 18. It is also advantageous that the central recording space 44 opens out towards its other end into a further sound space 46 with a conicity and “capacity” comparable to the first sound space 42, which results in a further damping option with regard to possible “built-up” sound waves in the central recording space 44. As the figure further shows, this further sound space 46 expands in the direction of a hollow cylindrical cover part 48, which is inserted flush into the free end of the electric motor housing 22. In this respect, the cover part 48 is firmly but releasably connected to the circumferential jacket of the housing 22.

Die Gehäusekapsel 24 weist einen radial umlaufenden, nach außen vorspringenden Begrenzungssteg 50 auf, an dessen einer freien Stirnseite, die in Blickrichtung auf die Figur nach rechts gewandt ist, die Gehäusewand des Gehäuses 22 des Elektromotors 10 anschließt, der die Rotor-Stator-Kombination 16,18 umfasst. Auf der gegenüberliegenden anderen freien Stirnseite des Begrenzungssteges 50 ist eine ringförmige Aufnahmeplatte 54 aufgesetzt, mittels der sich der angesprochene Verbund von Elektromotor 10 und Fluidpumpe 12 an einer Ständereinrichtung 56 festlegen lässt, mittels der es möglich ist, dass Antriebssystem als Ganzes an einem Drittbauteil (nicht dargestellt), wie einem Maschinenteil, fußseitig aufzuständern respektive zu befestigen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Ständereinrichtung 56 und mithin auf der Oberseite des Gehäuses 22 des Elektromotors 10 und im benachbarten Bereich des Begrenzungssteges 50 ist eine Ringöse 58 vorgesehen, die das Anbringen eines üblichen Laschmittels ermöglicht zum kranseitigen Bewegen des Antriebssystems als Ganzes.The housing capsule 24 has a radially circumferential, outwardly projecting boundary web 50, on whose free end face, which faces to the right in the direction of the figure, is connected by the housing wall of the housing 22 of the electric motor 10, which contains the rotor-stator combination 16 .18 includes. On the opposite, other free end face of the limiting web 50, an annular receiving plate 54 is placed, by means of which the combination of electric motor 10 and fluid pump 12 can be fixed to a stand device 56, by means of which it is possible for the drive system as a whole to be attached to a third component (not shown), such as a machine part, to be supported or fastened on the foot side. On the opposite side of the stand device 56 and therefore on the top of the housing 22 of the electric motor 10 and in the adjacent area of the limiting web 50, an eyelet 58 is provided, which enables the attachment of a usual lashing means for moving the drive system as a whole on the crane side.

Die Abtriebswelle 14 des Elektromotors 10 ist an ihren jeweiligen Endbereichen in einer Lagerstelle 60,62 sowie in einer weiteren dazwischenliegenden Lagerstelle 64 gelagert, die von der Gehäusekapsel 24 umfasst ist. Die im Deckelteil 48 aufgenommene erste Lagerstelle 60 für die Abtriebswelle 14 ist aus einem Kugellager üblicher Bauart gebildet. Die zweite Lagerstelle 62 ist am anderen freien Ende der Abtriebswelle 14 angeordnet und zumindest teilweise innerhalb des zweiten Abschlussteils 28 festgelegt. Die dahingehende zweite Lagerstelle 62 kann wie dargestellt aus einer Lagerbuchse mit guten Gleiteigenschaften bestehen. Die dritte, mittlere Lagerstelle 64 hingegen besteht aus einem Zylinder-Rollerlager, das die Abtriebswelle 14 entlang eines abgesetzten Bundes umfasst, wobei das dahingehende Lager der dritten Lagerstelle 64 sich innenumfangsseitig an Sicherungsringen 66,68 axial abstützt und außenumfangsseitig weiter an dem einen Sicherungsring 66 sowie an stirnseitig freiliegenden Wandteilen des ersten Abschlussteils 26. Des Weiteren ist der erste Sicherungsring 66 über mindestens einen Zylinderstift 70 in der Wandung der Gehäusekapsel 24 gesichert. The output shaft 14 of the electric motor 10 is mounted at its respective end regions in a bearing point 60, 62 and in a further intermediate bearing point 64, which is enclosed by the housing capsule 24. The first bearing point 60 for the output shaft 14, which is accommodated in the cover part 48, is formed from a ball bearing of a conventional design. The second bearing point 62 is arranged at the other free end of the output shaft 14 and is at least partially fixed within the second end part 28. The relevant second storage location 62 can as shown consist of a bearing bush with good sliding properties. The third, middle bearing point 64, on the other hand, consists of a cylindrical roller bearing which encompasses the output shaft 14 along a stepped collar, the relevant bearing of the third bearing point 64 being axially supported on the inner circumference on locking rings 66, 68 and further on the outer circumference on the one locking ring 66 as well on exposed wall parts of the first end part 26. Furthermore, the first locking ring 66 is secured in the wall of the housing capsule 24 via at least one cylinder pin 70.

Im Folgenden wird nunmehr der Aufbau der Fluidpumpe 12 näher erläutert, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als sogenannte Schrägscheibenmaschine konzipiert ist. Dahingehende Fluidpumpen sind in einer Vielzahl von Bauformen im Stand der Technik nachweisbar, beispielsweise durch DE 10 2013 008 678 A1 , sodass nur noch in groben Zügen die Fluidpumpe 12, soweit dies für das Verständnis der Erfindung notwendig ist, beschrieben wird.The structure of the fluid pump 12, which in the present exemplary embodiment is designed as a so-called swash plate machine, will now be explained in more detail. Such fluid pumps can be found in a variety of designs in the prior art, for example DE 10 2013 008 678 A1 , so that the fluid pump 12 will only be described in outline, to the extent that this is necessary for understanding the invention.

Die in der Figur gezeigte Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauart weist eine Schrägscheibe 72 auf, die stationär an der Gehäusekapsel 24 angeordnet und mittels des jeweiligen Zylinderstiftes 70 festgelegt ist. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schrägscheibe 72, anders als bei der DE 10 2013 008 678 A1 , nicht bewegbar ist, ist dergestalt eine Art Konstantpumpe als Fluidpumpe 12 mit konstantem Fördervolumen realisiert. Des Weiteren weist die Fluidpumpe 12 ein zylindrisches Pumpengehäuseteil 74 auf, das mittels einer Keilwellenverzahnung 76 mit der Abtriebswelle 14 drehfest verbunden, und von dieser drehend antreibbar ist. In dem Gehäuseteil 74 sind einzelne Kolbenräume 78 eingebracht, in denen einzelne zugeordnete Förderkolben 80 längsverfahrbar geführt sind. In der Figur ist nur ein Kolbenraum 78 mit einem zugeordneten Förderkolben 80 gezeigt, wobei sich aufgrund der Schrägstellung der Schrägscheibe 72 der Förderkolben 80 in seiner untersten, fluidausschiebenden Förderstellung gezeigt ist. Demgegenüber ist auf der diametral zur Längsachse 82 der Abtriebswelle 14 gegenüberliegend angeordnet, ein Förderkolben im Gehäuseteil 74 in seiner obersten Stellung aufgenommen, bei dem sich im zugehörigen Kolbenraum das maximal mögliche Fördervolumen der Fluidpumpe 12 einstellt.The swashplate type axial piston pump shown in the figure has a swashplate 72 which is arranged in a stationary manner on the housing capsule 24 and is fixed by means of the respective cylinder pin 70. Since in the present exemplary embodiment the swash plate 72, unlike in the DE 10 2013 008 678 A1 , is not movable, a type of constant pump is realized as a fluid pump 12 with a constant delivery volume. Furthermore, the fluid pump 12 has a cylindrical pump housing part 74, which is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft 14 by means of a splined toothing 76 and can be driven in rotation by it. Individual piston chambers 78 are introduced into the housing part 74, in which individual assigned delivery pistons 80 are guided in a longitudinally movable manner. In the figure, only one piston chamber 78 with an associated delivery piston 80 is shown, with the delivery piston 80 being shown in its lowest, fluid-ejecting delivery position due to the inclined position of the swash plate 72. In contrast, on the diametrically opposed longitudinal axis 82 of the output shaft 14, a delivery piston is accommodated in the housing part 74 in its uppermost position, in which the maximum possible delivery volume of the fluid pump 12 is set in the associated piston chamber.

Die jeweils fluidansaugenden sowie fluidabgebenden Förderkolben 80 sind mit ihrem jeweiligen Kolbenboden an entsprechende Fluidzu-und Ablaufleitungen angeschlossen, die der Einfachheit halber in der Figur und der besseren Übersichtlichkeit wegen weggelassen wurden. Ein dahingehender Zu-oder Ablauf über nicht näher dargestellte Kanäle im zweiten Abschlussteil 28 ist aber insoweit ohne Weiteres möglich. Die stirnseitigen Enden der einzelnen Förderkolben 80 sind in einem scheibenförmigen Aufnahmeteil 84 gelenkig gelagert und das insoweit schräg gestellte Aufnahmeteil 84 ist entlang der stationär angeordneten Schrägscheibe 72 verfahrbar geführt.The respective fluid-sucking and fluid-emitting delivery pistons 80 are connected with their respective piston crowns to corresponding fluid inlet and outlet lines, which have been omitted from the figure for the sake of simplicity and for better clarity. However, a corresponding inflow or outflow via channels (not shown) in the second end part 28 is easily possible. The front ends of the individual delivery pistons 80 are articulated in a disk-shaped receiving part 84 and the receiving part 84, which is inclined to this extent, is guided movably along the stationary swash plate 72.

Dank der angesprochenen Keilwellenverzahnung 76 ist das Pumpen-Gehäuseteil 74 koaxial zur Längsachse 82 auf der Abtriebswelle 14 verfahrbar geführt und dank eines Energiespeichers, in Form einer Druckfeder 86, ist das Gehäuseteil 74 mit seinen einzelnen Förderkolben 80 in Richtung der Schrägscheibe 72 vorgespannt. Dabei stützt sich die Druckfeder 86 mit ihrem einen freien Ende an einer Sicherungsscheibe in Richtung der zweiten Lagerstelle 62 in Form des dortigen Gleitlagers ab, und an ihrem anderen Ende an einem gehäuseseitigen Aufnahmeraum des Pumpen-Gehäuseteils 74.Thanks to the spline gearing 76 mentioned, the pump housing part 74 is guided so that it can move coaxially to the longitudinal axis 82 on the output shaft 14 and thanks to an energy storage, in the form of a compression spring 86, the housing part 74 with its individual delivery pistons 80 is biased in the direction of the swash plate 72. The compression spring 86 is supported with its one free end on a locking washer in the direction of the second bearing point 62 in the form of the sliding bearing there, and at its other end on a housing-side receiving space of the pump housing part 74.

Der einfacheren Darstellung wegen wurde in der Figur die Verkabelung für die Spulenwicklung des Stators 18 weggelassen, wobei die dahingehende Verkabelung über ein steckerförmiges Anschlussteil 88 üblicher Bauart auf der Oberseite des Gehäuses 22 weitergeführt ist. Mit dem erfindungsgemä-ßen Antriebssystem nach der Figur ist darüber hinaus ein sogenannter Reversier-oder 4-Quadrantenbetrieb möglich, bei dem die Fluidpumpe 12 als Hydromotor fungiert, und die dann von Seiten der Fluidpumpe 12 angetriebene Abtriebswelle 14 generiert über ihren Rotor 16 im Stator 18 ein sich änderndes elektrisches Feld, sodass der Elektromotor 10 nunmehr im Generatorbetrieb elektrischen Strom erzeugt, der über das Anschlussteil 88 an einen elektrischen Verbraucher (nicht dargestellt) abgegeben werden kann.For the sake of easier representation, the wiring for the coil winding of the stator 18 has been omitted from the figure, with the relevant wiring being continued via a plug-shaped connecting part 88 of the usual design on the top of the housing 22. With the drive system according to the invention according to the figure, a so-called reversing or 4-quadrant operation is also possible, in which the fluid pump 12 functions as a hydraulic motor, and the output shaft 14, which is then driven by the fluid pump 12, is generated via its rotor 16 in the stator 18 a changing electric field, so that the electric motor 10 now generates electrical current in generator mode, which can be delivered to an electrical consumer (not shown) via the connecting part 88.

Da die Abtriebswelle 14 an ihrer einen freien Stirnseite, die im zweiten Abschlussteil 28 ausmündet, gleichzeitig eine weitere Anschlussstelle für eine nicht näher dargestellte Welle einer weiteren Antriebskomponente aufweisen kann, lässt sich insoweit diese mit dem gezeigten System nach der Figur zwanglos koppeln. Dergestalt besteht die Möglichkeit des Anbaus von Zusatzpumpen. Da insoweit regelmäßig dann eine höhere Leistung eingefordert wird, kann mit der Systemlösung nach der Figur, beispielsweise die Rotorlänge zwanglos angepasst werden und mithin das zugehörige Leistungsvermögen des Elektromotors 10.Since the output shaft 14 can at the same time have a further connection point for a shaft (not shown) of a further drive component on its one free end face, which opens into the second end part 28, this can be easily coupled to the system shown in the figure. This makes it possible to add additional pumps. Since higher performance is then regularly required, with the system solution according to the figure, for example, the rotor length can be easily adjusted and thus the associated performance of the electric motor 10.

Die umgesetzte elektrisch-hydraulische Leistung ergibt sich aus der Antriebsdrehzahl und dem Druck in der nicht näher dargestellten fluidabgebenden Arbeitsleitung plus einem möglichen Leckölvolumenstrom, der aus dem Pumpengehäuse respektive der Gehäusekapsel 24 über einen separaten Leckölanschluss 90 abgeführt wird, der gemäß der Darstellung in der Figur von einem Stopfen verschlossen ist. Alle verwendeten Komponenten des Antriebssystems sind in massiver Bauweise konzipiert, was auch für das Deckelteil 48 gilt, sodass aufgrund des sehr steifen Aufbaus ein geräuscharmes Verhalten im Betrieb erreicht ist. Im Bedarfsfall können weitere Maßnahmen zur Geräuschreduzierung getroffen werden, beispielsweise das Verwenden von dämpfenden Einlagen in den Gehäusen 22 und 24.The converted electrical-hydraulic power results from the drive speed and the pressure in the fluid-dispensing working line, not shown, plus a possible leakage oil volume flow, which is discharged from the pump housing or the housing capsule 24 via a separate leakage oil connection 90, which according to the illustration in the figure is closed by a stopper. All components of the drive system used are of solid construction, which also applies to the cover part 48, so that low-noise behavior during operation is achieved due to the very rigid structure. If necessary, further measures can be taken to reduce noise, for example using damping inserts in the housings 22 and 24.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2921703 A2 [0002]
DE 102013008678 A1 [0024, 0025]

Claims

Electro-hydraulic drive system with an electric motor (10) and with a fluid pump (12), which can be driven by the electric motor (10) via an output shaft (14) which has a rotor (16) which can be rotated in a stator (18). is guided, which is enclosed by a housing (22) of the electric motor (10), characterized in that , in order to reduce noise emissions, the fluid pump (12) is accommodated in a housing capsule (24), each of which has a closing part on its opposite end faces (26, 28) is completed, which are at least partially penetrated by the output shaft (14).

Electro-hydraulic drive system Claim 1 , characterized in that the housing capsule (24) has a barrel-shaped receiving space (30) for the fluid pump (14) and that the housing capsule (24) has its greatest wall thickness in the area of an annular deflection point (32) in the barrel body (34) formed in this regard.

Electro-hydraulic drive system Claim 1 or 2 , characterized in that parts (36) of the stator (18), which are arranged adjacent to parts (38) of the housing capsule (24), while maintaining an axial and radial gap (40) of a predeterminable size, include these.

Electro-hydraulic drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the housing capsule (24) has a radially circumferential, outwardly projecting limiting web (50), on the one free end face (52) of which the housing wall of the housing (22) of the electric motor ( 10), which includes the rotor-stator combination (16,18).

Electro-hydraulic drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the output shaft of the electric motor is mounted at its respective end regions in a bearing point (60, 62) and in a further intermediate bearing point (64), which is supported by the housing capsule (24). is included.

Electro-hydraulic drive system, characterized in that one of the bearing points (60) for the output shaft (14) is integrated in a cover part (48) of the electric motor housing (22) and the other bearing point (62) is in the end part (28) of the housing capsule ( 24), which closes this (24) to the surroundings.

Electro-hydraulic drive system according to one of the preceding claims, characterized in that in a reversing operation of the fluid pump, it serves as a hydraulic motor which drives the electric motor to generate electricity in generator mode.

Electro-hydraulic drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid pump (12) is a swash plate machine, the individual delivery pistons (80) of which are supported at one end via a receiving part (84) on a fixed swash plate (72) and that the individual delivery pistons (80) in succession from different piston positions in order to carry out a pumping movement, in piston chambers (78) of a housing part (74) which are rotatably carried along by means of the output shaft (14), in axial travel directions parallel to the longitudinal axis (82) of the output shaft (14 ) are guided.

Electro-hydraulic drive system, characterized in that the housing part (74) with the piston chambers (78) and the delivery pistons (80) movably guided therein are axially movably guided on a splined shaft toothing (76) of the output shaft (14) in such a way that by means of a energy storage acting on the housing part (74), in particular in the form of a compression spring (86), the housing part (74) is biased with its one free end face in the direction of the swash plate (72).

Electro-hydraulic drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (22) of the electric motor (10) and the housing capsule (38) can be raised relative to a third component, such as a machine part, by means of a stand device (56).