DE4416449A1 - Baueinheit aus einer Hydromaschine (Hydropumpe oder Hydromotor) und einem Träger - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Baueinheit aus einer Hydroma­ schine (Hydropumpe oder Hydromotor) mit einer Antriebs- bzw. Ab­ triebswelle sowie aus einem Träger, von dem die Hydromaschine unter Zwischenlage von körperschallisolierendem Material gehal­ ten ist. An dem Träger kann z. B. noch ein Elektromotor befestigt sein, der eine als Hydropumpe dienende Hydromaschine antreibt. Durch das körperschallisolierende Material soll vermieden wer­ den, daß von der Hydropumpe Körperschall und Schwingungen auf den Elektromotor und eventuell auf einen Ölbehälter übertragen werden, auf dem die Einheit aus Elektromotor und Hydropumpe an­ geordnet ist.

Eine Hydropumpe, deren Gehäuse von einem Träger unter Zwischen­ lage von körperschallisolierendem Material gehalten ist, ist z. B. aus dem Buch "Der Hydraulik Trainer", Band 1, Seite 296, 1991 von der Mannesmann Rexroth GmbH herausgegeben, bekannt. Bei dieser Hydropumpe ist das körperschallisolierende Material ein Profilgummiring, der mit einer außen umlaufenden Ringnut auf einen radial nach innen gerichteten, ringartigen Vorsprung des Trägers aufgedrückt ist. Im übrigen ist er axial zwischen einem Klemmring und einem Flansch, die mit Schrauben miteinander ver­ bunden sind, eingeklemmt. An dem Flansch ist das Gehäuse der Pumpe stirnseitig befestigt. Bei dieser Art der Befestigung muß der Profilgummiring aus einem relativ harten Material bestehen, so daß die Übertragung von Schallwellen und Schwingungen insbe­ sondere im Bereich niederer Frequenzen noch nicht in dem Maße vermieden wird, wie es heute im Zuge der Diskussion um die Ge­ räuschentwicklung bei Hydroanlagen manchmal gefordert wird.

Ziel der Erfindung ist es, eine Baueinheit mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß eine Körperschall- und Schwingungsisolierung in erhöhtem Maße möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Baueinheit aus ei­ ner Hydromaschine und einem Träger gelöst, bei der gemäß dem kennzeichnenden Teil-des Anspruchs 1 der Träger die Hydroma­ schine insbesondere in Richtung der Welle außen übergreift und die Hydromaschine über zwischen ihrer äußeren Mantelfläche und dem Träger befindliches körperschallisolierendes Material am Träger abgestützt ist. Bei einer solchen Baueinheit sind, da die Abstützung durch das körperschallisolierende Material näher am Schwerpunkt der Hydromaschine mitsamt den darin aufgenommenen und darauf aufgebauten Bauteilen erfolgt, die Hebelverhältnisse für die Abstützung günstiger als beim Stand der Technik, so daß als schallisolierendes Material auch weniger hartes Material in Frage kommt und im gesamten Frequenzspektrum eine gute Körper­ schall- und Schwingungsisolation möglich ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Baueinheit kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So werden die Hebelverhältnisse für die Abstützung besonders günstig, wenn gemäß Anspruch 2 die Hydromaschine im Bereich ei­ ner durch ihren Schwerpunkt und senkrecht zu ihrer Welle verlau­ fenden Ebene über körperschallisolierendes Material am Träger abgestützt ist.

Hydromaschinen haben meist eine mehr oder weniger zerklüftete äußere Mantelfläche, so daß ein bei einer Rotation der Welle auf das Gehäuse der Hydromaschine wirkendes Reaktionsmoment von dem körperschallisolierenden Material über einen Stoffschluß hinaus aufgenommen werden kann, indem das Material in Rücksprünge an der Mantelfläche eingreift und Vorsprünge überdeckt. Mit einer über einen Stoffschluß hinausgehenden Sicherheit kann das Wider­ standsmoment von dem körperschallisolierenden Material auf den Träger übertragen werden, wenn gemäß Anspruch 3 die der Hydroma­ schine radial zugekehrte Innenseite des Trägers nicht rotations­ symmetrisch ist. Insbesondere wird hier an eine vieleckige In­ nenkontur des Trägers gedacht.

Im Grunde kann der Träger von einem Ring aus, mit dem er z. B. an einem Elektromotor befestigt ist, mit einzelnen Fingern über die Hydromaschine greifen und sie mit diesen einzelnen Fingern hal­ ten. Für die Formstabilität des Trägers erscheint es jedoch gün­ stiger, wenn dieser gemäß Anspruch 4 peripher um die Hydroma­ schine herumläuft, also nicht einzelne an ihrem einen Ende freie Finger aufweist. Die Stabilität kann auch dadurch erhöht werden, daß der Träger gemäß Anspruch 5 topfförmig ausgebildet ist und einen Boden vor einer Stirnseite der Hydromaschine aufweist. Da­ bei ist es nicht unbedingt notwendig, daß der gesamte Träger aus einem Stück besteht. Vielmehr kann sich z. B. im Mantel des topf­ förmigen Trägers eine Trennfuge zwischen zwei Teilen des Trägers befinden. Durch eine feste Verbindung zwischen den mehreren Tei­ len wird trotzdem die hohe Formstabilität erhalten.

In besonders vorteilhafter Weise besteht der Träger gemäß An­ spruch 6 aus einem Reaktionsharzbeton. Dieser Werkstoff ist z. B. in der Nr. 29/88 der Zeitschrift "Technische Rundschau" auch im Hinblick auf seine Anwendungen ausführlich vorgestellt worden und im Handel erhältlich. Gegenüber Metallen bietet er Vorteile hinsichtlich Formgebung und Gewicht. Außerdem trägt er ebenfalls zur Körperschall- und Schwingungsisolierung und damit zu einer Geräuschreduzierung bei einer Hydromaschine bei. Seine Verwen­ dung kann deshalb auch bei einer herkömmlichen Abstützung schon mit Vorteilen verbunden sein.

Es ist günstig, wenn auch die axiale Position der Hydromaschine über einen Stoffschluß einerseits zwischen ihr und dem körper­ schallisolierenden Material und andererseits zwischen dem kör­ perschallisolierenden Material und dem Träger hinaus oder auch ohne Stoffschluß formschlüssig gesichert ist. Wie dieser Form­ schluß zweckmäßigerweise hergestellt wird, ist in den Ansprüchen 8 bis 12 angegeben.

Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Baueinheit sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert, wobei auch auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eingegangen wird.

Es zeigen

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel mit einem einstückigen, topfförmigen Träger, wobei die Hydromaschine in Ansicht und der Träger sowie körperschallisolierendes Material zwischen dem Träger und der Hydromaschine geschnitten dargestellt sind,

Fig. 2 in einer Darstellung ähnlich derjenigen aus Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel, dessen Träger zweistückig ausgebildet ist,

Fig. 3 in derselben Darstellungsart wie in den Fig. 1 und 2 ein drittes Ausführungsbeispiel, dessen Träger eben­ falls zweistückig ausgebildet ist und eine mit körper­ schallisolierendem Material gefüllte Innenringnut aufweist, und

Fig. 4 einen Schnitt entlang den Linien IV-IV aus den Fig. 1 und 2.

Alle Ausführungsbeispiele weisen als Hydromaschine eine Hydro­ pumpe 10 auf, die mit einem Sauganschluß 11 und einem diesem ge­ genüberliegenden Druckanschluß 12 versehen ist und aus deren Ge­ häuse 13 eine Antriebswelle 14 herausragt. Die Antriebswelle 14 ist, was nur in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, über eine elastische Kupplung 15 mit der Welle 16 eines Elektromotors 17 verbunden. Die Hydropumpe 10 kann also von dem Elektromotor 17 angetrieben werden.

Damit Körperschall und Schwingungen nicht oder nur sehr einge­ schränkt von der Hydropumpe 10 auf den Elektromotor 17 übertra­ gen werden, ist die Hydropumpe in besonderer Weise an dem Elek­ tromotor befestigt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dient zur Befestigung ein einstückiger, topfförmiger Träger 18, dessen Ausdehnung in Richtung der Antriebswelle 14 der Hydro­ pumpe 10 größer ist als die Ausdehnung der Hydropumpe und der die Hydropumpe in Richtung auf den Elektromotor 17 zu überragt. Am Topfrand ist der Träger 18 mit einem Außenflansch 19 verse­ hen, mit dem er an einem Flansch 20 des Elektromotors an­ geschraubt werden kann. In dem durch das Überstehen des Trägers 18 über die Hydropumpe 10 geschaffenen Freiraum 21 befindet sich die drehelastische Kupplung 15. In seinem Mantel 22 besitzt der Träger 18 zwei sich einander gegenüberliegende, axial einseitig offene Durchbrüche 23, durch die hindurch jeweils eine Leitung an den Sauganschluß 11 und den Druckanschluß 12 der Hydropumpe 10 angeschlossen werden kann. Der Boden 24 des Trägers 18 hat einen geringen Abstand von der Hydropumpe 10.

Der Träger 18 ist aus einem Reaktionsharzbeton gefertigt. Seine Herstellung ist deshalb besonders einfach. Zunächst werden die verschiedenen Komponenten des Werkstoffs gemischt. Anschließend werden sie in eine Form gegossen, wobei keinerlei Druck ausgeübt werden muß und keine Temperaturbehandlung notwendig ist. In der Form härtet der Werkstoff innerhalb einer nach Stunden bemesse­ nen Zeit ohne besondere Behandlung aus.

Die Hydropumpe 10 befindet sich innerhalb des topfförmigen Trä­ gers 18 und ist an diesem über körperschallisolierendes, gummi­ artiges Material 25 abgestützt, das sich radial zwischen der Hy­ dropumpe 10 und dem Mantel 22 sowie axial zwischen der Hydro­ pumpe 10 und dem Boden 24 des Trägers 18 befindet. Das Material 25 ist in die Zwischenräume zwischen der Hydropumpe 10 und dem Träger 18 hineingespritzt und füllt diese Zwischenräume bis auf den Freiraum 21 und bis auf Freisparungen um die Anschlüsse 11 und 12 herum vollständig aus. Unter anderem übergreift das Mate­ rial 25 auch einen Pumpenflansch 26 an der dem Elektromotor 17 zugewandten Stirnseite der Hydropumpe 10. Dadurch, daß das kör­ perschallisolierende Material 25 die Oberfläche der Hydropumpe 10 einschließlich aller Rücksprünge und Vorsprünge mit Ausnahme der Freiräume an den Anschlüssen 11 und 12 vollständig über­ deckt, ist es mit der Hydropumpe 10 sowohl in axialer als auch in peripherer Richtung neben einem Stoffschluß aufgrund eines Klebeeffekts und neben einem Kraftschluß auch formschlüssig mit der Hydropumpe 10 verbunden. Zwischen dem körperschallisolieren­ den Material 25 und dem Träger 18 besteht aufgrund des Bodens 24 in die eine axiale Richtung ein Formschluß, während in die an­ dere axiale Richtung auf den Elektromotor 17 zu eine Verbindung über Stoffschluß und Kraftschluß besteht. In peripherer Richtung ist der Träger 18, wie deutlich aus Fig. 4 hervorgeht, innen viereckig, so daß Reaktionsmomente ohne weiteres vom Material 25 auf den Träger 18 übertragen werden können.

Die radiale Abstützung der Hydropumpe 10 am Träger 18 über das körperschallisolierende Material 25 erfolgt vor allem auch im Bereich einer senkrecht zur Welle 14 verlaufenden und durch den Schwerpunkt der Hydropumpe 10 verlaufenden Ebene 27. Die Hebel­ verhältnisse für die Abstützung durch das Material 25 sind des­ halb sehr günstig, so daß ein relativ weiches Material 25 ver­ wendet werden kann, das im gesamten Frequenzspektrum der Schall­ wellen gute dämpfende Eigenschaften hat.

Da auch der für den Träger 18 verwendete Werkstoff dämpfende Ei­ genschaften hat, wird Körperschall von der Hydropumpe 10 nur sehr gedämpft auf den Elektromotor 17 übertragen. Man erkennt aus Fig. 1 außerdem ohne weiteres, daß mit Hilfe des Trägers 18 eine fast vollständige Kapselung der Hydropumpe 10 erfolgt ist, so daß gegenüber bekannten Baueinheiten auch die Abstrahlung von Luftschall reduziert ist und eine Baueinheit geschaffen ist, die sich durch eine sehr geringe Geräuschemission auszeichnet.

Die Ausführung nach Fig. 2, in der die Hydropumpe 10 gegenüber Fig. 1 um 90° gedreht eingezeichnet ist, entspricht fast voll­ ständig der Ausführung nach Fig. 1, so daß weitgehend die Be­ schreibung der Ausführung nach Fig. 1 mit den entsprechenden Bezugszeichen herangezogen werden kann. Im Unterschied zu der Ausführung nach Fig. 1 ist bei derjenigen nach Fig. 2 der Trä­ ger 18 zweistückig ausgebildet, wobei das eine Teil 40 im we­ sentlichen den Mantel 22 und den Befestigungsflansch 19 und das andere Teil 41 den Boden 24 umfaßt. Beide Teile 40 und 41 des Trägers 18 haben aneinanderliegende Außenflansche 35 bzw. 36, an denen die beiden Teile miteinander verschraubt sind. Die Durch­ brüche 23, die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien eingezeichnet sind, sind axial zu der Trennfläche zwischen den beiden Teilen des Trägers 18 hin offen. Grundsätzlich können die Durchbrüche 23 jedoch auch kreisrunde Löcher im Mantel 22 des Trägers 18 sein. Die Zweiteiligkeit des Trägers 18 bei der Ausführung nach Fig. 2 erlaubt es, beim Einspritzen des Materials 25 den Raum zwischen der Hydropumpe 10 und dem Boden 24 freizuhalten. Erst nachdem das Material 25 eingebracht ist, wird der Boden 24 auf den Mantel 22 des Trägers 18 aufgesetzt.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Träger 18 zweistüc­ kig mit den Teilen 40 und 41 ausgebildet, wobei jedoch nun die Trennflächen zwischen den beiden Teilen 40 und 41 axial weiter vom Boden 24 entfernt sind und das eine Teil 40 den Flansch 19 und den die Pumpe 10 abstützenden Abschnitt des Mantels 22 und das andere Teil 41 den Boden 24 und einen weiteren Abschnitt des Mantels 22 umfaßt, in dem sich nun die als kreisrunde Löcher ausgebildete Durchbrüche 23 befinden. Die Trennflächen zwischen den beiden Teilen 40 und 41 des Trägers sind gestuft, so daß das Teil 41 am Teil 40 zentriert ist. Beide Teile 40 und 41 sind durch axial durch das Teil 41 hindurchgehende und in den Mantel 22 des Teils 40 eingedrehte Schrauben 42 aneinander befestigt.

Mit Hilfe einer Innenschulter 43 am Teil 40 und mit Hilfe einer zweiten Innenschulter 44, die durch die Stirnseite an einem in das Teil 40 axial eintauchenden Bund 45 des Trägerteils 41 ge­ bildet ist, ist am Träger 18 innen eine umlaufende, zur Hydro­ pumpe 10 hin offene Nut 46 geschaffen worden, die mit dem sich zwischen dem Träger 18 und der Hydropumpe 10 befindlichen, kör­ perschallisolierenden Material 25 vollständig gefüllt ist. Da­ durch besteht in axialer Richtung zwischen dem Träger 18 und dem Material 25 ein Formschluß. Die zweiteilige Konstruktion des Trägers 18 sowie die Ausbildung der einen Innenschulter 44 am Trägerteil 41 bringt nicht nur mit sich, daß die Nut 46 ohne Hinterschneidung am einen oder anderen Trägerteil hergestellt werden kann, sondern bietet noch einen weiteren Vorteil. Das elastische Material 25 wird vor der Befestigung des Trägerteils 41 am Trägerteil 40 eingebracht, wobei man seine axiale Ausdeh­ nung nach hinten in die Richtung, in die die Innenschulter 43 weist, so groß machen kann, daß die Innenschulter 44 am Träger­ teil 41 eher gegen das Material 25 stößt als das Trägerteil 41 gegen das Trägerteil 40. Durch verschieden starkes Anziehen der Schrauben 42 kann man nun das Material 25 axial verschieden stark vorspannen und auf diese Weise die Charakteristik der Ab­ stützung beeinflussen.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 3 ist dafür gesorgt, daß die Hydropumpe 10 im Bereich der durch den Schwerpunkt gehenden Ebene 27 von elastischem Material 25 abgestützt ist.

Claims (13)

1. Baueinheit aus einer Hydromaschine (10) (Hydropumpe oder Hydromotor) mit einer Antriebs- bzw. Abtriebswelle (14) und aus einem Träger (18), von dem die Hydromaschine (10) unter Zwi­ schenlage von körperschallisolierendem Material (25) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (18) die Hydroma­ schine (10) insbesondere in Richtung der Welle (14) außen über­ greift und daß die Hydromaschine (10) über zwischen ihrer äuße­ ren Mantelfläche und dem Träger (18) befindliches körperschall­ isolierendes Material (25) am Träger (18) abgestützt ist.

2. Baueinheit nach Anspruch 1 mit einem Schwerpunkt der Hy­ dromaschine (10) an einer bestimmten Stelle in Längsrichtung der Welle (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Hydromaschine (10) im Bereich einer durch den Schwerpunkt und senkrecht zur Welle (14) verlaufenden Ebene (27) über körperschallisolierendes Mate­ rial (25) am Träger (18) abgestützt ist.

3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die der Hydromaschine (10) radial zugekehrte Innenseite des Trägers (18) rotationsasymmetrisch ist.

4. Baueinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (18) peripher um die Hydromaschine (10) herumläuft.

5. Baueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (18) topfförmig ausgebildet ist und einen Boden (24) vor einer Stirnseite der Hydromaschine (10) aufweist.

6. Baueinheit, insbesondere nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (18) aus einem Reaktionsharzbeton besteht.

7. Baueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das körperschallisolierende Material (25) peripher um die Hydromaschine (10) herumläuft.

8. Baueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein axialer Flansch (26) der Hydromaschine (10) von körperschallisolierendem Material (25) umgeben ist.

9. Baueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Hydromaschine (10) und dem Boden (24) des topfförmigen Trägers (18) körperschallisolieren­ des Material (25) befindet.

10. Baueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (18) zumindest eine Innenschulter (43, 44) zur axialen Anlage von körperschallisolierendem Mate­ rial (25) aufweist.

11. Baueinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (18) eine von zwei Innenschultern (43, 44) axial be­ grenzte Innennut (46) aufweist, die mit körperschallisolierendem Material (25) gefüllt ist.

12. Baueinheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (18) aus mindestens zwei Trägerteilen (40, 41) besteht und eine Innenschulter (44) durch Veränderung der Position des einen Trägerteils (41) gegenüber dem anderen Trägerteil (40) verschiebbar ist.

13. Baueinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das körperschallisolierende Material (25) in den Raum zwischen der Hydromaschine (10) und dem Träger (18) eingespritzt ist.