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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Aufbau einer integrierten elektrischen motorbetriebenen
hydraulischen Inline-Pumpe.
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Hintergrund und Zusammenfassung
der Erfindung
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Das auf den hiesigen Anmelder übertragene US-A-4
729 717 offenbart einen Aufbau einer hydraulischen Elektromotor-Inlinepumpe,
die eine innerhalb eines Gehäuses
angeordnete stationäre
Welle beinhaltet. Ein Paar von in Abstand angeordneten Zylinderblöcken sind
gegendrehend auf der Welle montiert, Reihen von Kolben sind innerhalb
jeder der Zylinderblöcke
angeordnet und treten mit gegenüberliegenden
Seiten einer gemeinsamen Jochplatte in Eingriff. Synchrone oder
asynchrone Motorstatoren sind innerhalb des Gehäuses vorgesehen und umgeben auf
den Zylinderblöcken
montierte Rotoren. Ein Steuergerät
aktiviert die jeweiligen Motoren, so dass die Zylinderblöcke in entgegengesetzten
Richtungen rotieren und um 180° ausser
Phase miteinander gehalten werden. Ein Jochplatten-Steuerkolben
und ein Druckausgleichsventil werden von dem Gehäuse getragen und an den Pumpenfluidausgang
gekoppelt, um einen konstanten Ausgangsdruck aufrechtzuerhalten
und die Pumpe herunterzusteuern, wenn der Fluidausgangsdruck den
erwünschten
Pegel überschreitet.
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Obgleich die in dem oben erwähnten Patent offenbarte
integrierte Motor/Pumpen-Anordnung einen signifikanten Fortschritt
beim Stand der Technik darstellt und eine wesentliche kommerzielle
Akzeptanz erfahren hat, bleiben weitere Verbesserungen erwünscht. Insbesondere
im Aufbau der kommerziellen Version der in dem erwähnten Patent
offenbarten Pumpe sind sämtliche
Bauteile für
diesen Aufbau speziell entworfen und maschinell bearbeitet, wodurch
die Unkosten für
den Entwurf und die maschinelle Bearbeitung höher als erwünscht ausfallen. Eine allgemeine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer integrierten Motor/Pumpen-Anordnung des in dem erwähnten Patent
offenbarten Typs, wobei jedoch die primären Pumpen- und Motorkomponenten
die gleichen oder sehr ähnlich
wie Standardherstellungsteile für
getrennte Motor- und Pumpenaufbauten sind. Eine weitere und damit
in Verbindung stehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
in der Bereitstellung einer integrierten Motor/Pumpen-Anordnung
der beschriebenen Art, die einfacher als ähnliche Motor/Pumpen-Anordnungen
vom Stand der Technik zu montieren ist.
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Gemäß der Erfindung ist eine integrierte elektrische
motorbetriebene hydraulische Inline-Pumpe bereitgestellt, die versehen
ist mit:
- – Einem
Gehäuse
mit einer in dem Gehäuse
getragenen Welle,
- – einem
für eine
Drehung auf der Welle montierten Zylinderblock, der Rillen aufweist,
die sich von dem Zylinderblock aus erstrecken,
- – einem
Elektromotorrotor mit einer Lagerhülse, die innen am Rotor befestigt
ist, sowie Zähne
auf der Hülse
aufweist, die mit den Rillen in Eingriff stehen, um den Rotor drehbar
mit dem Zylinderblock zu koppeln,
- – einem
Elektromotorstator, der innerhalb des Gehäuses festgelegt ist und den
Rotor umgibt,
- – einer
mit dem Zylinderblock in Wirkverbindung stehenden Kolbenanordnung
zum Erhalten einer Pumpenwirkung mit positiver Verdrängung bei
Aktivierung des Stators, und
- – einer
Fluideinlass- und einer Auslassanordnung, um Hydraulikfluid von
der Einlassanordnung durch das Gehäuse zu dem Zylinderblock und
der Kolbenanordnung und somit zu der Auslassanordnung zu fördern,
dadurch
gekennzeichnet, dass der elektrische Motor eine Anordnung auf der
Lagerhülse
zum drehbaren Abstützten
des Rotors mit Bezug auf die Welle aufweist, die den Zylinderblock
umgibt.
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Eine integrierte elektrische motorbetriebene hydraulische
Inline-Pumpe gemäß einer
derzeit bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet ein Gehäuse
mit einer Innenwelle und einem für
die Drehung auf der Welle gelagerten Zylinderblock. Der Rotor eines
Elektromotors weist eine innen angebrachte Lagerhülse auf,
die mit Bezug auf die Welle, die den Zylinderblock in dem Gehäuse umgibt,
drehbar abgestützt
ist. Zähne
auf der Hülse
treten mit Rillen auf dem Zylinderblock zum drehbaren Koppeln des
Rotors mit dem Zylinderblock in Eingriff. Der Stator des Elektromotors
wird innerhalb des den Rotor umgebenden Gehäuses befestigt. Kolben werden
mit dem Zylinderblock in Wirkverbindung gekoppelt und treten mit
einer Jochplatte in Eingriff, um eine Pumpenwirkung mit positiver
Verdrängung
bei der Aktivierung des Motors zu erhalten. Fluideinlass- und -auslassanschlüsse speisen
Hydraulikfluid durch das Gehäuse
in den Zylinderblock und den Kolben und von dem Zylinderblock in
den Auslassanschluss ein.
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Die Lagerhülse nimmt in der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die Form eines hohlen Körpers mit gleichförmigem Außendurchmesser ein,
der mittels Presspassung innerhalb den Laminierungen des Motorrotors
aufgenommen wird. Ein radial nach außen vorstehender Flansch steht
bei einem Ende der Hülse
an ein axiales Ende des Rotors an, um den Einsatz der Hülse mit
Presspassung in den Rotor zu begrenzen. Eine radial nach innen vorstehende
Schulter innerhalb der Hülse
bildet eine Lagerfläche
aus, die von Lagern für
eine Drehung mit Bezug auf die Welle getragen wird. Für eine gleichförmige Abstützung des
Rotors wird die Lagerfläche
in der Mitte zwischen den Enden der Hülse angeordnet.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die Erfindung versteht sich zusammen
mit weiteren ihrer Aufgaben, Merkmale und Vorteile am besten anhand
der folgenden Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und
den beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Längsansicht
ist, die eine elektrische motorbetriebene hydraulische Inline-Pumpe
gemäß einer
derzeit bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung halbiert;
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2 ein
Innenaufriss des Endabschlusses 16 in der Pumpe von 1 ist, die im wesentlichen entlang
der Linie 2-2 in 1 verläuft;
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3 eine
Schnittansicht eines Motor- und Gehäuseunteraufbaus in der Konstruktion
der in 1 dargestellten
Pumpe ist;
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4 eine
Endansicht der in 3 illustrierten
Lagerhülse
ist; und
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5 eine
Teilschnittansicht in einem vergrößerten Maßstab eines Teils der in 1 dargestellten Pumpe ist.
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Ausführliche Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
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Die 1 und 2 illustrieren eine integrierte elektrische
motorbetriebene hydraulische Inline-Pumpe 10 gemäß einer
derzeit bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die ein Gehäuse 12 aufweist,
das durch zwei axial gegenüberliegende
Endabschlüsse 14, 16 ausgebildet
wird, welche durch Schrauben 18 an einem sich dazwischen
erstreckenden Mantel 20 befestigt sind. Eine Welle 22 ist
stationär
zwischen den Endabschlüssen 14, 16 montiert. Ein
Zylinderblock 24 wird durch ein Lager 26 drehbar auf
der Welle 22 gelagert. Eine Mehrzahl von Kolben 28 werden
in entsprechenden Bohrungen des Zylinderblocks 24 getragen
und treten mit einer Jochplatte 30 in Eingriff Die Jochplatte 30 wird
durch ein Paar zylindrischer Segmentlager 32 auf dem Endabschluss 16 montiert
und steht an einem Ende mit einer Schraubenfeder 34 in
Eingriff, um die Jochplatte gegen einen diametral angeordneten Verdrängungssteuerkolben 36 vorzuspannen.
Ein Druckausgleichsventil 38 wird durch den Endabschluss 16 in Fluidverbindung
mit dem Kolben 36 gehalten. Die Bohrungen des Zylinderblocks 24 stehen
mit einer Ventilplatte 40 in Verbindung, um die Zylinder
zu einem Einlassdurchtritt 42 und einem Auslassdurchtritt 44 in
dem Endabschluss 14 hin zu öffnen. Eine Schraubenfeder 46 drückt den
Zylinderblock 24 gegen die Ventilplatte 40.
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Ein Elektromotor 50 ist
in dem Gehäuse 12 montiert
und in Wirkverbindung mit dem Zylinderblock 24 gekoppelt.
Genauer beinhaltet der Motor 50 einen Rotor 52 mit
einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Laminierungen mit einer
zylindrischen Innenbohrung 54 (3 und 5).
Eine Lagerhülse 56 wird
mittels Presspassung aufgenommen oder auf andere Weise innerhalb
der Bohrung 54 des Rotors 52 feststehend angebracht.
Die Lagerhülse 56 weist einen
hohlen zylindrischen Hülsenkörper 58 von gleichförmigem Außendurchmesser
auf, der innerhalb des Rotors 52 befestigt ist. Eine Mehrzahl
von radial nach innen vorstehenden Zähnen 60 ist an einem
Ende des Hülsenkörpers 58 in
Umfangsrichtung in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet.
Ein Flansch 62 steht radial nach außen von dem gegenüber liegenden
Ende des Hülsenkörpers 58 vor,
um den Einsatz der Hülse 56 mittels
Presspassung in die Bohrung 54 des Rotors 52 zu
begrenzen und dadurch für
ein genaues Anordnen des Hülsenkörpers 58 und
der Zähne 60 innerhalb
des Rotors 52 zu sorgen. Eine Schulter 64 steht
radial nach innen von dem Hülsenkörper 58 in
der Mitte zwischen dessen axialen Enden vor und endet in einer radial
nach innen weisenden Lagerfläche,
die koaxial zu dem Hülsenkörper 58 ausfällt. Ebenfalls
beinhaltet der Motor 50 einen Stator 66, der an
dem den Rotor 52 umgebenden Gehäusemantel 20 befestigt
ist.
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Der Rotor 52 und die Lagerhülse 56 sind drehbar
an einem Ventilblock 68 gelagert, und zwar mittels einer
in Umfangsrichtung verlaufenden Reihe von Lagernadeln 70,
die zwischen der radial nach innen weisenden Lagerfläche der
Hülsenschulter 64 und
der radial nach außen
gerichteten Oberfläche des
Ventilblocks angeordnet ist. Der Ventilblock 68 ist durch
eine Reihe von Schrauben 72 an dem Endabschluss 14 befestigt.
Eine in Umfangsrichtung verlaufende Reihe von sich axial erstreckenden
und sich radial nach außen öffnenden
Rillen 74 ist auf der radial nach außen ausgerichteten Stirnseite
des Zylinderblocks 24 angeordnet und wird beim Aufbau mit Zähnen 60 der
Hülse 56 in
Eingriff gebracht, wie am besten anhand der 1 und 5 ersichtlich, um den Rotor 52 und
die Hülse 56 mit
dem Zylinderblock 24 drehbar zu koppeln. Daher sind der
Rotor 52, die Hülse 56 und
der Zylinderblock 24 durch die Energie des Motorstators 66 frei
drehbar mit Bezug auf die Welle 22. Der Stator 66 wird
von einer externen Quelle von elektrischer Energie mittels Kabeln 76 (2), die sich durch eine abgedichtete Öffnung in
dem Mantel 20 des Gehäuses 12 erstrecken,
angetrieben.
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Daher wird bei der Aktivierung des
Motors 50 der Zylinderblock 24 um die Welle 22 gedreht
und verursacht eine Pumpenwirkung mit positiver Verdrängung durch
die Kolben 28 innerhalb des Zylinderblocks. Hydraulikfluid
wird durch einen Einlassanschluss 78 (2) in den Mantel 20 des Gehäuses 12 in
das Innere des Gehäuses
gezogen, das die Motor- und die Statorkomponenten umgibt. Anschließend wird
dieses Einlassfluid durch den Durchtritt 42 des Endabschlusses 14 und
durch den Ventilblock 68 sowie die Ventilplatte 40 in
die Zylinder des Zylinderblocks 24 hineingezogen. Unter
Druck stehendes Fluid wird von dem Zylinderblock 24 durch
einen Durchtritt 80 in den Ventilblock 68 und
dem Endabschluss 14 zu dem Auslassdurchtritt 44 und
dem Auslassanschluss 82 in dem Endabschluss 14 geführt. Bei
Auslassdruck vorliegendes Fluid wird ebenfalls durch das hohle Innere
der Welle 22 und einen Durchtritt 84 in dem Endabschluss 16 zu
dem Druckausgleichsventil 38 und dem Verdrängungssteuerkolben 36 gespeist,
um die Pumpe in dem Fall von überschüssigem Fluidauslassdruck
nicht herunterzusteuern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
versteht sich daher, dass die hier offenbarte integrierte Motor/Pumpen-Anordnung
ihre Aufgaben und zuvor ausgedrückten
Absichten erfüllt.
Insbesondere ist die Motor/Pumpen-Anordnung spezifisch entworfen,
um eine Verwendung von Standardmotor- und Pumpenkomponenten mit
einer nur geringen oder keiner Modifizierung jeder der Komponenten
oder der Herstellungsbearbeitung zu ermöglichen. Das bedeutet, dass
die den Motorrotor 52 mit dem Zylinderblock 24 verkoppelnde
Hülse 56 in
ihrer Dicke variiert werden kann, um Motor- und Pumpenkomponenten
von unterschiedlichen Größen unterzubringen.
Die Hülse 56 ist
ein für
diesen Entwurf spezifisches Bauteil und die Rillen 74 sind
in dem Zylinderblock 24 ausgebildet, aber ansonsten fallen
die Motor- und Pumpenkomponenten gemäß des Standardentwurfs aus.