EP1158181A2 - Elektrohydraulisches Betätigungsgerät - Google Patents

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Publication number
EP1158181A2
EP1158181A2 EP01111167A EP01111167A EP1158181A2 EP 1158181 A2 EP1158181 A2 EP 1158181A2 EP 01111167 A EP01111167 A EP 01111167A EP 01111167 A EP01111167 A EP 01111167A EP 1158181 A2 EP1158181 A2 EP 1158181A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
piston
housing
actuator according
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01111167A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1158181A3 (de
Inventor
Torsten Dipl.-Ing. Gentzsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EMG-ELTMA Hebezeuge Oschersleben GmbH
Original Assignee
EMG-ELTMA Hebezeuge Oschersleben GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EMG-ELTMA Hebezeuge Oschersleben GmbH filed Critical EMG-ELTMA Hebezeuge Oschersleben GmbH
Publication of EP1158181A2 publication Critical patent/EP1158181A2/de
Publication of EP1158181A3 publication Critical patent/EP1158181A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/18—Combined units comprising both motor and pump

Definitions

  • the invention relates to an electro-hydraulic actuator according to the preamble of Claim 1.
  • a known actuator of this type is a piston-cylinder unit in a housing arranged, one on the output shaft in the bottom region of the housing arranged electric motor one or two pump wheels are attached, which in the housing Pump the hydraulic oil contained against the end face of the piston.
  • this known Design results from the piston-cylinder unit arranged in front of the pump wheels a relatively long structure, large dimensions and long lowering times for the Piston.
  • the object of the invention is to provide an electrohydraulic actuator of the type specified Type in such a way that it has the most compact possible structure.
  • Fig. 1 shows schematically a housing 1 in which an electric motor 2 is arranged, the electrical supply lines are not shown.
  • 3 designates a pump, of which only the outline of the pump housing are shown and that of the Motor 2 is driven.
  • the pump 3, a high-pressure pump, is preferably a screw pump trained so that the pump housing with the lowest possible Diameter can be designed. Instead of a screw pump, you can also use a Gear pump can be provided.
  • a Annular piston 4 On the outer circumference of the pump 3 or of its cylindrical pump housing is a Annular piston 4 arranged, which is displaceable in a cylinder space 5 formed in the housing 1 is.
  • the annular piston 4 has a pot-shaped extension section 6 a piston rod 7 is attached, which is guided in a housing bore and the actuating element of the actuator.
  • the pot-shaped extension section 6 of the Annular piston 4 is guided in a cylindrical housing recess 8, which is a smaller one Has diameter than the cylinder space 5.
  • the annular piston 4, whose outer diameter is larger is as the outer diameter of the pot-shaped extension section 6, points to the Side of the extension section 6, an end face 9 and on the motor facing Side an end face 10.
  • a suction space 11 is formed which is filled with hydraulic medium is filled.
  • the extension section 6 and the piston rod 7 are each provided seals, not shown. Between the pump housing and the inner circumference of the piston there is an annular gap 18 through which the hydraulic medium passes a channel 15 can be sucked into the suction chamber 11 from a reservoir 16.
  • grooves extending in the axial direction can also be provided between the pump housing and the inner circumference of the piston so that the ribs between the Grooves a guide is formed and the suction chamber 11 of the pump with the Oil reservoir 16 is connected via the compensation channel 15.
  • a suction opening 12 is formed through which the hydraulic medium, preferably Transformer oil, sucked out of the piston chamber 11 and through one through the engine compartment or the motor housing leading, schematically indicated channel 13 and one in the housing 1 trained channel 14 is conveyed into the cylinder chamber 5, so that the end face 9 of the Ring piston 4 is pressurized in the direction indicated by the arrow.
  • the cylinder room 5a on the opposite end face 10 of the annular piston 4 is above the pressure equalization channel 15 in connection with the reservoir or oil space 16, which is connected via a further one Compensation channel 17 with the recess 8 between the bottom of the extension section 6 of the annular piston and housing 1 is connected.
  • Fig. 2 shows a modified embodiment in which a compressive force against the direction of the arrow P in Fig. 1 can be generated with the same direction of rotation of the pump 3.
  • the ring piston 4 ' is on the outer periphery of the bottom of the pot-shaped extension section 6 formed and the high pressure line 13, 14 opens into the cylinder space 5a, so that the annular surface 10 'of the annular piston 4' is pressurized and the opposite end face 9 'of the ring piston via the compensating line 17 with the reservoir 16 in connection stands.
  • the extension section 6 is on a section 26 of the housing 1, which limits the cylinder space 5a in the axial direction, with between this section 26 and the extension section 6 arranged a seal, not shown is.
  • the annular gap 18 is in the same way with the pressure compensation channel 15 in Connection as in the embodiment according to FIG. 1.
  • Fig. 3 shows an embodiment in which the annular piston 4 'with a pot-shaped extension section 6 in Fig. 2 by a cup-shaped piston 30 and an engaging in it Pot-shaped component 31 is divided.
  • the cup-shaped corresponding to the ring piston 4 ' Piston 30 is connected to the piston rod 7 and it is on its annular end face 10 'pressurized. Is between the outer circumference of this piston 30 and housing 1 a seal, not shown, is provided.
  • the suction chamber 11 of the pump 3 connected to the compensation channel 15 via the annular gap 18.
  • the unpressurized also stands Cylinder chamber 8 with the oil reservoir 16 in connection via the compensation channel 17.
  • Motor 2 pump 3 and working piston with piston rod 7 are arranged on one axis, where a compact design in the axial direction results from the fact that the high-pressure side Cylinder space of the piston, in FIG. 1 the cylinder space 5 and in FIGS. 2 and 3 the cylinder space 5a, extends around a portion of the pump housing. This allows the pot-shaped Pistons overlap the pump housing. 3 can the piston 30 can also be disc-shaped without the axial overall length being greater is, with such a modification of the piston essentially the bottom surface of the shown pot-shaped piston 30 corresponds.
  • a compact design in diameter is achieved in particular by reducing the Diameter of the pump housing reached, which also the annular piston 4, 4 'or
  • the outer circumference of the piston 30 can be designed so that it is the diameter of the motor 2 not towered over.
  • the piston rod 7 is in operation of the pump 3 attracted to actuate, for example, a brake device, not shown, as by the arrow P indicated.
  • the end face 9 of the annular piston 4 is pressurized, so that a high tensile force arises on the piston rod 7.
  • the piston rod 7 is in the same direction of rotation of the pump 3 pressed on the outside, as indicated by an arrow.
  • the piston rod 7 can be arranged with an external or outside the housing 1, tension or compression spring, not shown, are acted against in the direction of arrow P, around the ring piston 4 after switching off the pump 3 to an initial position to the left in Fig. 1 to move.
  • a weight force on the piston rod can also be used for this return movement 7 attack.
  • an external spring can be provided to act on the piston rod 7.
  • Fig. 4 shows a circuit diagram of the actuator of Fig. 1, for the sake of simplicity a conventional piston-cylinder unit is shown.
  • Pot element are the same reference numerals as used in Fig. 1.
  • the pump 3 sucks through a filter 21 Hydraulic medium on and promotes this via the pressure channels 13, 14 in the cylinder chamber 5, the channel 13 leading through the engine compartment schematically outside the engine area is reproduced.
  • An electromagnetically operated switching valve 20 is between the pressure channel 13, 14 and the return channel 17, being shown in FIG. 4 Switch position (switch-off position) of valve 20, pump 3 via connecting channel 22 and promotes the return channel 17 back into the reservoir 16.
  • the switching valve 20 is generally parallel to the supply voltage of the actuator co-controlled.
  • Fig. 4a shows an embodiment with return delay
  • a preferably adjustable throttle 24 is arranged, by which when switching of the switching valve 20 in the reproduced switch-off position, the pressure from the pressure channel 14 and the cylinder chamber 5 slowly reduced via the throttle 24 in an adjustable manner is to a too rapid movement of the piston 4 by a restoring force, not shown to prevent.
  • a check valve 25 is provided, the pressure reduction in the direction Pump 3, which in this case is out of operation, is prevented.
  • Fig. 4b shows an embodiment in which instead of the pressure relief valve 23 in Fig. 4 Control valve 27 is arranged between pressure channel 13, 14 and return channel 17 to a enable process-dependent actuating force control via a setpoint.
  • pressure relief valve 23 is a preset, so not variable valve.
  • the control valve 27 is actuated by a magnet 28, so that it is via magnetic control from 0 to 10 volts z. B. depending on a predetermined Process can be operated.
  • Fig. 5 shows in different views a practical embodiment of the actuator 1, wherein the housing 1 is formed as an approximately rectangular block on the Top of the additional housing 19 for the oil chamber 16 and the switching valve 20 is attached.
  • the pressure relief valve 23 is arranged in the additional housing 19. With 40 in Fig. 5 is the connection reproduced for the electrical supply lines for the electric motor, the are pressure-tight into the housing 1.
  • the pressure relief valve is shown at 23 in FIG and at 24 the adjustable throttle.
  • Oil chamber 16 can also be integrated in the housing 1, but it is for the different Design of individual types of actuators useful, the oil space 16 with the attached valves to the housing 1 to attach. To achieve the shortest positioning times of the piston, it is expedient to seal the oil chamber 16 with the associated valves so tightly to be arranged on the piston 4, 4 'or 30 as possible.
  • the oil volume in the oil reservoir 16 by an elastic member, for example a rubber wall 29 opposite one to which atmospheric pressure is applied via a line 33 Space delimited.
  • This elastic rubber wall 29 serves to compensate for the Oil volume and enables position-independent installation of the actuating device.
  • the Rubber wall 29 is expediently guided by a piston guided in the housing part 19 34 performed, which is acted upon by atmospheric pressure and a compensatory movement in Can execute arrow direction.
  • the elastic member 29 serves also for an air-free filling of the cylinder space.
  • the force as well as the stroke range of the actuator can be within the scope of a type program be set or designed according to the respective requirements.
  • the actuator can be used for a variety of purposes, for example as a brake release device or as a spreading device, the piston rod between intervening elements to be spread.
  • the engine 2 shown in Fig. 1 only by outline is conveniently in a corresponding recess of the housing 1 is pressed. But it is also possible that Motor 2 to place on a housing 1, which the pump 3 with the surrounding cylinder space 5 and the piston 4 receives.
  • an impeller pump can be provided in the embodiment
  • hydraulic medium is sucked out of the suction chamber 11 and conveys into the channel 13.
  • a cylinder is arranged around the impeller, not shown, of the pump the outer circumference of the piston 4 is guided with the interposition of the annular gap 18, while the open side of the cylinder corresponds to the suction opening 12 and the opposite Pressure-tight side with the motor housing or a corresponding pressure channel 13 connected is.
  • Fig. 6 shows two types of attachment of an actuator according to the invention.
  • the housing 1 is articulated to a component or a stationary part 34 at 35.
  • the piston rod 7 protruding from the housing on the opposite side can be articulated, for example, with a lever 36.
  • the housing 1 is firmly screwed to a component or a stationary part 37, the piston rod 7 projecting through this component.
  • cooling fins which are screwed on as a separate cooling unit on the circumference of the housing 1 can, as shown in FIG. 7.
  • independent cooling units are independent of the housing 38 formed, depending on the housing design with shorter (Fig. 7a) or longer Ribs (Fig. 7b) are provided.
  • the individual cooling units 38 can also be different have wide ribs.
  • such independent cooling units 38 on the housing 1 of the actuator on one or more Sides screwed or glued.

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Abstract

Bei einem elektrohydraulischen Betätigungsgerät, umfassend eine in einem Gehäuse (1) angeordnete, von einem Elektromotor (2) angetriebene Pumpe (3), wobei das von der Pumpe abgegebene Druckmittel einen im Gehäuse geführten Kolben (4; 30) beaufschlagt, dessen Kolbenstange (7) als Betätigungselement aus dem Gehäuse (1) vorsteht, wird zur Erzielung einer möglichst kompakten Bauform der hochdruckseitige Zylinderraum (5, 5a) des Kolbens (4; 30) um einen Abschnitt der Pumpe (3) bzw. um einen Abschnitt der Motor-Pumpeneinheit ausgebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Betätigungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Betätigungsgerät dieser Art ist in einem Gehäuse eine Kolben-Zylindereinheit angeordnet, wobei auf der Abtriebswelle eines im Bodenbereich des Gehäuses angeordneten Elektromotors ein oder zwei Pumpenräder angebracht sind, die das im Gehäuse enthaltene Hydrauliköl gegen die Stirnfläche des Kolbens pumpen. Bei dieser bekannten Bauform ergeben sich durch die vor den Pumpenrädern angeordnete Kolben-Zylindereinheit ein relativ langer Aufbau, große Abmessungen und lange Senkzeiten für den Kolben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrohydraulisches Betätigungsgerät der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß es einen möglichst kompakten Aufbau hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß der hochdruckseitige Zylinderraum des Kolbens einen Teil der Einheit aus Pumpe und Motor umgibt, ist ein kompakter Aufbau mit kleinen Abmessungen und reduzierter Länge des Betätigungsgeräts möglich. Zudem können große Stellkräfte und optimal kurze Senkzeiten des Kolbens mit dieser Bauform erreicht werden.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Betätigungsgerätes,
Fig. 2
in gleicher Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform,
Fig. 3
eine weitere Ausführungsform des Betätigungsgerätes,
Fig. 4
ein Schaltschema des elektrohydraulischen Betätigungsgerätes,
Fig. 5
eine praktische Ausführungsform des Betätigungsgerätes in einer Seitenansicht, einer Draufsicht und in einer Stimansicht,
Fig. 6
zwei Anbringungsarten des Betätigungsgerätes, und
Fig. 7
eine Ausführungsform mit auf das Gehäuse des Betätigungsgerätes aufgesetzten Kühlrippen.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Gehäuse 1, in dem ein Elektromotor 2 angeordnet ist, dessen elektrische Versorgungsleitungen nicht wiedergegeben sind. Mit 3 ist eine Pumpe bezeichnet, von der lediglich die Umrißlinien des Pumpengehäuses wiedergegeben sind und die von dem Motor 2 angetrieben wird. Die Pumpe 3, eine Hochdruckpumpe, ist vorzugsweise als Schraubenspindelpumpe ausgebildet, damit das Pumpengehäuse mit einem möglichst geringen Durchmesser ausgelegt werden kann. Anstelle einer Schraubenspindelpumpe kann auch eine Zahnradpumpe vorgesehen werden.
Auf dem Außenumfang der Pumpe 3 bzw. von deren zylindrischem Pumpengehäuse ist ein Ringkolben 4 angeordnet, der in einem im Gehäuse 1 ausgebildeten Zylinderraum 5 verschiebbar ist. Der Ringkolben 4 weist einen topfförmigen Verlängerungsabschnitt 6 auf, an dem eine Kolbenstange 7 angebracht ist, die in einer Gehäusebohrung geführt ist und das Betätigungselement des Betätigungsgeräts bildet. Der topfförmige Verlängerungsabschnitt 6 des Ringkolbens 4 ist in einer zylindrischen Gehäuseausnehmung 8 geführt, die einen kleineren Durchmesser hat als der Zylinderraum 5. Der Ringkolben 4, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des topfförmigen Verlängerungsabschnitts 6, weist auf der Seite des Verlängerungsabschnitts 6 eine Stirnfläche 9 und auf der dem Motor zugewandten Seite eine Stirnfläche 10 auf. Zwischen freiliegender Stirnseite des Pumpengehäuses 3 und dem Boden des Verlängerungsabschnitts 6 ist ein Ansaugraum 11 ausgebildet, der mit Hydraulikmedium gefüllt ist.
Auf dem Außenumfang des Ringkolbens 4, des Verlängerungsabschnitts 6 und der Kolbenstange 7 sind jeweils nicht dargestellte Dichtungen vorgesehen. Zwischen Pumpengehäuse und Kolbeninnenumfang ist ein Ringspalt 18 vorgesehen, durch den Hydraulikmedium über einen Kanal 15 von einem Reservoir 16 in den Ansaugraum 11 nachgesaugt werden kann.
Anstelle eines Ringspalts 18 können auch in Achsrichtung verlaufende Nuten zwischen Pumpengehäuse und Kolbeninnenumfang ausgebildet sein, so dass durch die Rippen zwischen den Nuten eine Führung ausgebildet wird und der Ansaugraum 11 der Pumpe dennoch mit dem Ölreservoir 16 über den Ausgleichskanal 15 in Verbindung steht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der freiliegenden Stirnseite des Pumpengehäuses eine Ansaugöffnung 12 ausgebildet, durch die das Hydraulikmedium, vorzugsweise Transformatorenöl, aus dem Kolbenraum 11 angesaugt und über einen durch den Motorraum bzw. das Motorgehäuse führenden, schematisch angedeuteten Kanal 13 und einen im Gehäuse 1 ausgebildeten Kanal 14 in den Zylinderraum 5 gefördert wird, so daß die Stirnseite 9 des Ringkolbens 4 in der angegebenen Pfeilrichtung mit Druck beaufschlagt wird. Der Zylinderraum 5a auf der gegenüberliegenden Stirnseite 10 des Ringkolbens 4 steht über den Druckausgleichskanal 15 mit dem Reservoir bzw. Ölraum 16 in Verbindung, der über einen weiteren Ausgleichskanal 17 mit der Ausnehmung 8 zwischen Boden des Verlängerungsabschnitts 6 des Ringkolbens und Gehäuse 1 verbunden ist. Bei einer Verschiebung des Ringkolbens 4 erfolgt ein Volumenausgleich über die Ausgleichskanäle 15 und 17 und den Ölraum 16, der durch eine nicht dargestellte Belüftungsöffnung drucklos ist. Der Motor 2 arbeitet im Hydraulikmedium und ist im Hochdruckbereich angeordnet, wobei durch die Ölzirkulation der Motor 2 gekühlt wird.
Leckagen am Ringkolben 4 gelangen einerseits über den drucklosen Zylinderraum 5a wieder zum Ansaugbereich 12 der Pumpe 3 über den Ringspalt 18 und andererseits über den drucklosen Raum 8 und die Ausgleichsleitung 17 in das Reservoir 16, so dass Hochdruckleckagen innerhalb des Systems eliminiert werden.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der eine Druckkraft entgegen der Pfeilrichtung P in Fig. 1 bei gleicher Drehrichtung der Pumpe 3 erzeugt werden kann. Der Ringkolben 4' ist auf dem Außenumfang des Bodens des topfförmigen Verlängerungsabschnitts 6 ausgebildet und die Hochdruckleitung 13, 14 mündet im Zylinderraum 5a, so dass die Ringfläche 10' des Ringkolbens 4' mit Druck beaufschlagt wird und die gegenüberliegende Stirnfläche 9' des Ringkolbens über die Ausgleichsleitung 17 mit dem Reservoir 16 in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform ist der Verlängerungsabschnitt 6 auf einem Abschnitt 26 des Gehäuses 1 geführt, der den Zylinderraum 5a in Achsrichtung begrenzt, wobei zwischen diesem Abschnitt 26 und dem Verlängerungsabschnitt 6 eine nicht dargestellte Dichtung angeordnet ist. Der Ringspalt 18 steht in gleicher Weise mit dem Druckausgleichskanal 15 in Verbindung wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Ringkolben 4' mit topfförmigem Verlängerungsabschnitt 6 in Fig. 2 durch einen topfförmigen Kolben 30 und ein in diesen eingreifendes topfförmiges Bauteil 31 aufgeteilt ist. Der dem Ringkolben 4' entsprechende topfförmige Kolben 30 ist mit der Kolbenstange 7 verbunden und er wird an seiner ringförmigen Stirnseite 10' mit Druck beaufschlagt. Zwischen Außenumfang dieses Kolbens 30 und Gehäuse 1 ist eine nicht dargestellte Dichtung vorgesehen.
Zwischen dem Innenumfang des topfförmigen Kolbens 30 und dem Außenumfang des innenliegenden, in Achsrichtung länger ausgebildeten topfförmigen Bauteils 31 sind in Achsrichtung verlaufende Nuten 32 auf dem Innenumfang des Kolbens 30 oder auf dem Außenumfang des inneren Bauteils 31 ausgebildet, so dass das Druckmedium aus dem Zylinderraum 5a über diese über den Umfang verteilten Nuten 32 zwischen Boden des inneren Bauteils 31 und Boden des äußeren Kolbens 30 gelangen kann. Hierdurch wird die an der Kolbenstange 7 wirksame Kraft durch Druckbeaufschlagung des gesamten Durchmessers des Kolbens 30 erzeugt, so dass eine entsprechend hohe Kraft an der Kolbenstange 7 in Pfeilrichtung ausgeübt werden kann. Dies ist z. B. für direkt wirkende Bremssysteme von Vorteil, bei denen erhöhte Stellkräfte erforderlich sind.
Wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 ist der Ansaugraum 11 der Pumpe 3 über den Ringspalt 18 mit dem Ausgleichskanal 15 verbunden. Ebenso steht der drucklose Zylinderraum 8 mit dem Ölreservoir 16 über den Ausgleichskanal 17 in Verbindung.
Motor 2, Pumpe 3 und Arbeitskolben mit Kolbenstange 7 sind auf einer Achse angeordnet, wobei sich eine in Achsrichtung kompakte Bauform dadurch ergibt, dass der hochdruckseitige Zylinderraum des Kolbens, in Fig. 1 der Zylinderraum 5 und in den Fig. 2 und 3 der Zylinderraum 5a, sich um einen Abschnitt des Pumpengehäuses erstreckt. Hierdurch kann der topfförmige Kolben das Pumpengehäuse übergreifen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 kann der Kolben 30 auch scheibenförmig ausgebildet sein, ohne dass die axiale Baulänge größer wird, wobei bei einer solchen Abwandlung der Kolben im wesentlichen der Bodenfläche des dargestellten topfförmigen Kolbens 30 entspricht.
Eine im Durchmesser kompakte Bauform wird insbesondere durch eine Reduktion des Durchmessers des Pumpengehäuses erreicht, wodurch auch der Ringkolben 4, 4' bzw. der Außenumfang des Kolbens 30 so ausgelegt werden kann, daß er den Durchmesser des Motors 2 nicht überragt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird beim Betrieb der Pumpe 3 die Kolbenstange 7 zum Betätigen beispielsweise eines nicht dargestellten Bremsgerätes angezogen, wie durch den Pfeil P angedeutet. Hierbei wird die Stirnseite 9 des Ringkolbens 4 mit Druck beaufschlagt, so daß eine hohe Zugkraft an der Kolbenstange 7 entsteht. Bei den Bauformen nach den Fig. 2 und 3 wird bei der gleichen Drehrichtung der Pumpe 3 die Kolbenstange 7 nach außen gedrückt, wie durch einen Pfeil angedeutet.
Die Kolbenstange 7 kann mit einer externen bzw. außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten, nicht dargestellten Zug- bzw. Druckfeder entgegen der Pfeilrichtung P beaufschlagt werden, um den Ringkolben 4 nach Abschalten der Pumpe 3 in eine Ausgangsstellung nach links in Fig. 1 zu bewegen. Für diese Rückstellbewegung kann auch eine Gewichtskraft an der Kolbenstange 7 angreifen. In gleicher Weise kann bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 eine externe Feder zur Beaufschlagung der Kolbenstange 7 vorgesehen werden.
Fig. 4 zeigt ein Schaltschema des Betätigungsgerätes nach Fig. 1, wobei der Einfachheit halber eine übliche Kolben-Zylindereinheit wiedergegeben ist. Für gleiche oder entsprechende Topfelement sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. So ist der Ölraum 16 als druckloses Reservoir schematisch wiedergegeben. Die Pumpe 3 saugt über einen Filter 21 Hydraulikmedium an und fördert dieses über die Druckkanäle 13, 14 in den Zylinderraum 5, wobei der durch den Motorraum führende Kanal 13 schematisch außerhalb des Motorbereichs wiedergegeben ist. Ein elektromagnetisch betätigtes Schaltventil 20 ist zwischen dem Druckkanal 13, 14 und dem Rücklaufkanal 17 angeordnet, wobei in der in Fig. 4 wiedergegebenen Schaltstellung (Ausschaltstellung) des Ventils 20 die Pumpe 3 über den Verbindungskanal 22 und den Rücklaufkanal 17 zurück in das Reservoir 16 fördert. In der anderen Schaltstellung (Betriebsstellung) des Ventils 20 ist dieser Verbindungskanal 22 abgesperrt, so daß die Pumpe 3 den Zylinderraum 5 mit Druck beaufschlagt. Mit 23 ist ein selbstregelndes Überdruckventil zwischen Druckkanal 13, 14 und Rücklaufkanal 17 wiedergegeben, das den Arbeitsdruck im Zylinderraum 5 konstant hält und absichert. Durch die Einstellung des Überdruckventils 23 läßt sich der Kraftbereich des Betätigungsgerätes beeinflussen. Das elektromagnetisch betätigte Schaltventil 20 gewährleistet einen schnellen Druckabbau beim Ausschalten und es hat eine Sicherheitsfunktion.
Das Schaltventil 20 wird generell parallel zur Versorgungsspannung des Betätigungsgerätes mitangesteuert.
Fig. 4a zeigt eine Ausführungsform mit Rücklaufverzögerung, wobei in dem Verbindungskanal 22 eine vorzugsweise einstellbare Drossel 24 angeordnet ist, durch die beim Umschalten des Schaltventils 20 in die wiedergegebene Ausschaltstellung der Druck aus dem Druckkanal 14 und dem Zylinderraum 5 in einstellbarer Weise langsam über die Drossel 24 abgebaut wird, um eine zu schnelle Bewegung des Kolbens 4 durch eine nicht dargestellte Rückstellkraft zu verhindern. Hierzu ist in dem Druckkanal zwischen Pumpe 3 und Abzweigung des Verbindungskanals 22 ein Rückschlagventil 25 vorgesehen, das den Druckabbau in Richtung Pumpe 3, die in diesem Fall außer Betrieb ist, verhindert.
Fig. 4b zeigt eine Ausführungsform, bei der anstelle des Überdruckventils 23 in Fig. 4 ein Steuerventil 27 zwischen Druckkanal 13, 14 und Rücklaufkanal 17 angeordnet ist, um eine prozessabhängige Stellkraftregeleung über eine Sollwertvorgabe zu ermöglichen. Bei dem in Fig. 4 wiedergegebenen Überdruckventil 23 handelt es sich um ein voreingestelltes, also nicht variables Ventil. Dem gegenüber ist das Steuerventil 27 durch einen Magneten 28 betätigt, so dass es über Magnetsteuerung von 0 bis 10 Volt z. B. in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Prozess betätigt werden kann.
Fig. 5 zeigt in verschiedenen Ansichten ein praktisches Ausführungsbeispiel des Betätigungsgerätes nach Fig. 1, wobei das Gehäuse 1 als etwa rechteckiger Block ausgebildet ist, auf dessen Oberseite das Zusatzgehäuse 19 für den Ölraum 16 und das Schaltventil 20 angesetzt ist. Das Überdruckventil 23 ist in dem Zusatzgehäuse 19 angeordnet. Mit 40 ist in Fig. 5 der Anschluß für die elektrischen Versorgungsleitungen für den Elektromotor wiedergegeben, die druckdicht in das Gehäuse 1 geführt sind. Bei 23 ist in Fig. 5 das Überdruckventil wiedergegeben und bei 24 die einstellbare Drossel.
Es sind verschiedene Abwandlungen der beschriebenen Bauform möglich. So kann bei einer anderen Ausgestaltung der Pumpe 3 der Ringkolben auch auf dem Außenumfang des Motors 2 angeordnet werden, insbesondere wenn der Motor 2 einen kleineren Außendurchmesser aufweist als das Pumpengehäuse. Der in dem Zusatzgehäuse 19 untergebrachte drucklose Ölraum 16 kann auch im Gehäuse 1 integriert werden, jedoch ist es für die unterschiedliche Ausgestaltung einzelner Typen von Betätigungsgeräten zweckmäßig, den Ölraum 16 mit den zugeordneten Ventilen zusätzlich am Gehäuse 1 anzubringen. Zum Erreichen kürzester Stellzeiten des Kolbens ist es zweckmäßig, den Ölraum 16 mit den zugeordneten Ventilen so dicht wie möglich am Kolben 4, 4' bzw. 30 anzuordnen.
Das Betätigungsgerät nach Fig. 1 kann eine vertikale bis horizontale Stellung einnehmen, um an der Kolbenstange 7 eine Betätigungsbewegung auszuführen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Ölvolumen im Ölreservoir 16 durch ein elastisches Glied, beispielsweise eine Gummiwand 29 gegenüber einem mit atmosphärem Druck über eine Leitung 33 beaufschlagten Raum abgegrenzt. Diese elastische Gummiwand 29 dient zur Kompensation des Ölvolumens und ermöglicht einen lageunabhängigen Einbau des Betätigungsgerätes. Die Gummiwand 29 wird zweckmäßigerweise durch einen in dem Gehäuseteil 19 geführten Kolben 34 geführt, der von atmosphärem Druck beaufschlagt ist und eine Ausgleichsbewegung in Pfeilrichtung ausführen kann. Neben dem Volumenausgleich dient das elastische Glied 29 auch für eine luftfreie Füllung des Zylinderraumes.
Der Kraft- als auch der Hubbereich des Betätigungsgerätes kann im Rahmen eines Typenprogramms entsprechend den jeweiligen Anforderungen eingestellt bzw. ausgelegt werden.
Das Betätigungsgerät kann für die verschiedensten Einsatzzwecke verwendet werden, beispielsweise als Bremslüftgerät oder auch als Spreizgerät, wobei die Kolbenstange zwischen zu spreizende Elemente eingreift.
Der in Fig. 1 nur durch Umrißlinien wiedergegebene Motor 2 wird zweckmäßigerweise in eine entsprechende Ausnehmung des Gehäuses 1 eingepreßt. Es ist aber auch möglich, den Motor 2 auf ein Gehäuse 1 aufzusetzen, das die Pumpe 3 mit dem umgebenden Zylinderraum 5 und dem Kolben 4 aufnimmt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann anstelle einer Schraubenspindelpumpe oder einer Zahnradpumpe auch eine Flügelradpumpe vorgesehen werden, die bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 Hydraulikmedium aus dem Ansaugraum 11 ansaugt und in den Kanal 13 fördert. Hierbei wird um das nicht dargestellte Flügelrad der Pumpe ein Zylinder angeordnet, auf dessen Außenumfang der Kolben 4 unter Zwischenschaltung des Ringspaltes 18 geführt ist, während die offene Seite des Zylinders der Ansaugöffnung 12 entspricht und die gegenüberliegende Seite druckdicht mit dem Motorgehäuse oder einem entsprechenden Druckkanal 13 verbunden ist.
Fig. 6 zeigt zwei Arten der Anbringung eines Betätigungsgerätes nach der Erfindung. Bei der Anordnung nach Fig. 6a ist das Gehäuse 1 an einem Bauteil oder einem stationären Teil 34 bei 35 gelenkig angebracht. Die auf der gegenüberliegenden Seite aus dem Gehäuse ragende Kolbenstange 7 kann beispielsweise mit einem Hebel 36 gelenkig verbunden sein.
Bei der Anordnung nach Fig. 6b ist das Gehäuse 1 mit einem Bauteil oder einem stationären Teil 37 fest verschraubt, wobei die Kolbenstange 7 durch dieses Bauteil ragt.
Die Anpassung der Leistung des Betätigungsgerätes erfolgt zweckmäßigerweise über Kühlrippen, die als gesonderte Kühleinheit auf dem Umfang des Gehäuses 1 angeschraubt werden können, wie dies Fig. 7 zeigt. Hierbei werden unabhängig vom Gehäuse 1 selbständige Kühleinheiten 38 ausgebildet, die je nach Gehäuseausgestaltung mit kürzeren (Fig. 7a) oder längeren Rippen (Fig. 7b) versehen sind. Hierbei können die einzelnen Kühleinheiten 38 auch unterschiedlich breite Rippen aufweisen. Je nach Leistung des Betätigungsgerätes können solche selbständige Kühleinheiten 38 am Gehäuse 1 des Betätigungsgerätes auf einer oder mehreren Seiten angeschraubt oder angeklebt werden.

Claims (16)

  1. Elektrohydraulisches Betätigungsgerät, umfassend eine in einem Gehäuse (1) angeordnete, von einem Elektromotor (2) angetriebene Pumpe (3), wobei das von der Pumpe abgegebene Druckmittel einen im Gehäuse geführten Kolben (4; 30) beaufschlagt, dessen Kolbenstange (7) als Betätigungselement aus dem Gehäuse (1) vorsteht,
    dadurch gekennzeichnet, daß der hochdruckseitige Zylinderraum (5, 5a) des Kolbens (4; 30) um einen Abschnitt der Pumpe (3) bzw. um einen Abschnitt der Motor-Pumpeneinheit ausgebildet ist.
  2. Betätigungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Hochdruckkanal (13) von der Pumpe (3) durch den im Gehäuse (1) angeordneten Motor bzw. durch den Motorraum führt.
  3. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei der Kolben (4; 30)topfförmig ausgebildet ist und einen Abschnitt der Motor-Pumpeneinheit übergreift.
  4. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die von der Kolbenstange (7) abgewandte Seite des Kolbens (4'; 30)im Hochdruckbereich (5a) liegt.
  5. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei ein Ringkolben (4) an einem topfförmigen Teil (6) auf der Seite der Kolbenstange (7) im Hochdruckbereich (5) liegt.
  6. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei der hochdruckseitige Zylinderraum (5a) auf dem Außenumfang eines topfförmigen Bauteils (31) ausgebildet ist, das einen Abschnitt der Pumpe (3) bzw. einen Abschnitt der Motor-Pumpeneinheit übergreift und die Hochdruckseite von der Ansaugseite (11) der Pumpe (3) trennt.
  7. Betätigungsgerät nach Anspruch 6, wobei zwischen dem topfförmigen Bauteil (31) und einem topfförmigen Kolben (30), der das Bauteil (31) übergreift, in Achsrichtung verlaufende Nuten (32) ausgebildet sind, welche der Boden des topfförmigen Kolbens (30) mit dem hochdruckseitigen Zylinderraum (5a) verbinden.
  8. Betätigungsgerät nach Anspruch 5, wobei der Ringkolben (4, 4') mit einem topfförmigen Verlängerungsabschnitt (6) einen Abschnitt der Pumpe (3) bzw. einen Abschnitt der Motor-Pumpeneinheit übergreift und den Ansaugbereich (11) der Pumpe vom Hochdruckbereich (5, 5a) trennt.
  9. Betätigungsgerät nach Anspruch 8, wobei zwischen dem Verlängerungsabschnitt (6) und dem Außenumfang des Pumpengehäuses ein Ringspalt (18) ausgebildet ist, der den Ansaugraum (11) der Pumpe (3) über eine Ausgleichsleitung (15) mit einem Ölreservoir (16) verbindet.
  10. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei zwischen Außenumfang des Pumpengehäuses und topfförmigen Bauteil (31) ein Ringspalt (18) ausgebildet ist, der den Ansaugraum (11) der Pumpe über einen Ausgleichskanal (15) mit einem Ölreservoir (16) verbindet.
  11. Betätigungsgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Ölreservoir (16) in einem am Gehäuse (1) angebrachten Zusatzgehäuse (19) ausgebildet ist.
  12. Betätigungsgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Ölreservoir (16) möglichst nahe am Kolben (4; 30) angeordnet ist.
  13. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 11 und 12, wobei das Ölvolumen im Ölreservoir (16) durch ein elastisches Glied (29) begrenzt ist, das von atmosphärem Druck beaufschlagt ist.
  14. Betätigungsgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Pumpe (3) als Schraubenspindelpumpe oder Zahnradpumpe ausgebildet ist, um einen möglichst geringen Durchmesser des Pumpengehäuses zu erhalten.
  15. Betätigungsgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei zwischen Druckkanal (14) und Rücklaufkanal (17) eine einstellbare Drossel (24) in der mit einem Schaltventil (20) versehenen Verbindungskanal (22) und zwischen Pumpe (3) und Abzweigung der Verbindungskanal (22) ein Rückschlagventil (25) vorgesehen ist.
  16. Betätigungsgerät nach Anspruch 15, wobei zwischen Druckkanal (13, 14) und Rücklaufkanal (17) ein Steuerventil (27) zur prozessabhängigen Stellkraftregelung über Sollwertvorgabe vorgesehen ist.
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