TW201725324A

TW201725324A - 電動液壓緊密總成

Info

Publication number: TW201725324A
Application number: TW105131623A
Authority: TW
Inventors: 安德烈亞斯均德爾
Original assignee: 羅伯特博斯奇股份有限公司
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2017-07-16
Also published as: KR20180063100A; CN108138756B; DE102015219091A1; US20180274526A1; CN108138756A; JP2018530699A; WO2017055145A1; EP3356675B1; EP3356675A1; US10605236B2; JP6820326B2; KR102685711B1; TWI751980B

Abstract

本案揭露一種具有電動馬達及泵之液壓緊密總成，該液壓緊密總成將壓力介質自桶槽傳遞至負載埠。該桶槽呈圓環形式，且該電動馬達及該泵共同由該桶槽圍繞。

Description

電動液壓緊密總成

本發明係關於根據專利申請專利範圍第1項之前序條項的電動液壓緊密總成。此種總成具有電動馬達及泵，該電動馬達及泵將壓力介質自桶槽傳遞至連接至緊密總成之液壓負載。

在申請人的編號為RE 51013之公佈資料單「Modular standard power units Type ABSKG」(版本：11.14)中，存在電動液壓模組化總成，其中例如馬達、泵、過濾器等可容易地改變及組合。若需要部件之組合的高可變性，則標準產品之使用使得概念經濟。

總成涉及安裝(例如製作管連接件)的高費用。若需要大量相同總成，則模組化構造因此不能夠在此處提供上述優點。額外的缺點在於，總成難以清潔，因為其具有極複雜的幾何形狀。諸如電動馬達之雜訊發射部件位於外側，且因此總成可為極大聲的。詳言之，模組化構造導致空間之不良使用且因此導致大的總體積。此等總成往往安裝在工具機中。此處，緊密度尤其重要。

在申請人的編號為RD 51142之公佈資料單「Clamping and drive module Type UPE 2」(版本：02.11)中，展示緊密構造之夾緊總成。此夾緊總成之缺點在於，電動馬達為底油(suboil)馬達，從而致使飛濺損失及油紊流且因此致使空氣被引入至油中。此外，底油馬達經由液壓油將振動作為結構性雜訊傳輸至桶槽壁，由於此原因，此種緊密總成亦為大聲的。

在申請人的編號為RD 51145之公佈資料單「Drive module Type UPE 5」(版本：06.12)中，存在其中電動馬達由桶槽圍繞之總成。然而，泵位於桶槽外側且因此發射雜訊而不衰減。

相反，本發明之基本目標在於提供其中降低來自驅動單元之雜訊發射的緊密總成。

此目標藉由具有專利申請專利範圍第1項之特徵的緊密總成來達成。

所主張之電動液壓緊密總成具有驅動單元，該驅動單元具有電動馬達及液壓泵，其中壓力介質可藉助於泵自桶槽吸入且傳遞至高壓側上之載荷埠。根據本發明，桶槽具有內壁，該內壁界定與壓力介質分離之內部空間且因此為乾燥的，電動馬達完全地佈置在該內部空間中且泵至少部分地佈置在該內部空間中。因此避免壓力介質中之飛濺損失及紊流，且因此避免將空氣引入至壓力介質中。詳言之，電動馬達由桶槽完全地包裹，並且此外，泵亦至少部分地由桶槽包裹，從而降低來自驅動單元之雜訊發射。

特別地，若整個驅動單元(亦即，整個泵)由桶槽包裹，則可達成良好的雜訊絕緣。

低成本標準馬達(例如，防護等級IP22中之一種)有利地用作電動馬達，因為藉助於周圍桶槽來達成較高的防護等級。

本發明之進一步有利實施例在從屬專利申請專利範圍中描述。

桶槽之內壁較佳地與驅動單元隔開，並且然後此內壁給出桶槽與驅動單元之間的雜訊絕緣圓周間隔，該間隔可例如使用簡單設備填充有空氣。

桶槽較佳地具有蓋件，該桶槽緊固在該蓋件上，且驅動單元經由阻尼元件(例如，軟木片)亦較佳地緊固在該蓋件上。用於電動馬達之導線較佳地穿過該蓋件。

在特別較佳的發展中，電動馬達緊固在蓋件上且泵緊固在電動馬達上，因而電動馬達在其背向泵之側面上緊固在蓋件上。

桶槽較佳地由塑膠以低成本製造，例如像注塑或吹塑。此使得該桶槽比在前述先前技術中由鋁製成之桶槽更安靜且更便宜。

若內壁大體上呈圓柱形式，其中桶槽亦具有大體上圓柱形光滑外壁，則就生產技術而言係簡單的。因此桶槽具有呈圓環形式之橫截面且易於清潔。此外，可利用此成形來達成回流壓力介質之循環流動及其脫氣作用。此外，以此方式亦可能最佳化桶槽之體積的使用。

根據第一變體，兩個壁可具有管類型或管形狀，且可藉助於至少一個系緊件夾緊在蓋件與底部之間。藉由使用可由計量器利用之管料，可能簡單地藉由改變桶槽之長度及系緊件之長度來生產不同桶槽尺寸，且使緊密總成之長度適合於不同長度之電動馬達。

根據第二變體，兩個壁可與底部整體地形成。因此，不管其內部空間如何，桶槽為杯狀的。

若底部呈圓環形式，並且若蓋件呈圓環或圓盤形式，則兩個壁、底部、蓋件及電動馬達或整個驅動單元之中心線可相對於彼此同心。此外，若電動馬達或整個驅動單元之外圓周亦為大體上圓柱形，則可最小化相對於桶槽之內壁的雜訊絕緣間隔，且根據本發明之緊密總成可製作得盡可能小。

在較佳發展中，在桶槽中提供板，壓力介質經由該等板回流，且此等板可吸收及耗散來自回流壓力介質之熱量。

當板藉由穿過蓋件之壓力介質熱管或壓力介質熱虹吸管以導熱方式連接至另外的板時，對壓力介質之冷卻特別有效，該等另外的板佈置在蓋件背向桶槽之頂側上。該等另外的板將熱量直接耗散至環境空氣。壓力介質熱管或壓力介質熱虹吸管用來冷卻壓力介質，且為此目的，壓力介質流過它們或它們浸入該壓力介質中。

在先前技術中，馬達熱量直接傳遞至液壓油中。最大馬達溫度為約120℃，而最大油溫度為60℃。散熱能力與相應部件與環境之間的溫差成正比，且因此有利的是，藉由與高溫梯度之自然或強制對流而非允許馬達熱量流入壓力介質中，且以低溫梯度將彼處熱量耗散至環境空氣，來將馬達熱量耗散至環境。因此，當該馬達藉由穿過蓋件之馬達熱管或馬達熱虹吸管以導熱方式連接至另外的板時，獲得對電動馬達之有效冷卻，該等另外的板佈置在蓋件背向桶槽之側面(較佳地，頂側)上。該等另外的板將其熱量直接耗散至環境空氣。馬達熱管或馬達熱虹吸管用來冷卻電動馬達，且為此目的，以導熱方式連接至該馬達。

另外的板較佳地由至少一個風扇冷卻。與前述先前技術相反，此風扇獨立於驅動單元之電動馬達的速度驅動。

作為替代方案，電動馬達亦可能具有冷卻片，該等冷卻片將馬達熱量耗散至流過在驅動單元與桶槽之內壁之間所形成的間隔之空氣。

蓋件可為冷卻板或冷板，其同樣吸收及耗散熱量。

若電動馬達由具有電力電子設備之頻率轉換器供電，則頻率轉換器或其電力電子設備以特別有效的方式冷卻，若該頻率轉換器或其電力電子設備以導熱方式緊固在該電動馬達背向桶槽之頂側上的冷卻板上即可。因此，不需要用於頻率轉換器之控制室，且與先前技術相比降低了接線的花費。

作為替代方案，頻率轉換器亦可能具有罩殼，該罩殼具有冷卻片且較佳地具有專用風扇。

頻率轉換器及另外的板與其風扇一起可容納在罩殼中。此給出對灰塵及噴霧之防護且可提高防護等級。此外，罩殼可以風扇之空氣經過另外的多板總成且防止空氣側向逸出之方式來組配。

圓柱形桶槽及電動馬達之中心線較佳地重合且直立地對準，因而緊密總成具有垂直構造。

1‧‧‧泵

2‧‧‧頻率轉換器

4‧‧‧電力供應

6‧‧‧導線

8‧‧‧軸

10‧‧‧抽吸線路

12‧‧‧供應線路

14‧‧‧高壓側上之載荷埠

16‧‧‧液壓系統(具有閥之負載)

18‧‧‧低壓側上之負載埠

20‧‧‧第一回流線路

21‧‧‧第二回流線路

22‧‧‧總成邊界

24‧‧‧填充液位感測器

25‧‧‧溫度感測器

26‧‧‧罩殼

28‧‧‧濾污感測器

30‧‧‧壓力感測器

32‧‧‧排泄裝置

34‧‧‧LED

36‧‧‧資料介面

38‧‧‧回流過濾器

39‧‧‧填充液位指示器

40‧‧‧阻尼元件

42‧‧‧底部

43‧‧‧入口及進氣過濾器

44‧‧‧蓋件

46‧‧‧內壁

48‧‧‧外壁

50‧‧‧間隔

144‧‧‧多板總成

146‧‧‧壓力介質熱管

148‧‧‧另外的多板總成

150‧‧‧另外的多板總成

152‧‧‧風扇

154‧‧‧連接件

156‧‧‧內管

158‧‧‧外管

160‧‧‧系緊件

162‧‧‧系緊螺栓

164‧‧‧通風槽

166‧‧‧熱沈

168‧‧‧風扇

170‧‧‧通風槽

p‧‧‧壓力

M‧‧‧馬達

T‧‧‧桶槽

在圖式中展示根據本發明之緊密總成的若干說明性實施例。現參考此等圖式之各圖更詳細地解釋本發明，其中：圖1展示根據第一說明性實施例的根據本發明之緊密總成的電路圖，圖2展示根據第二說明性實施例的根據本發明之緊密總成的透視縱截面，圖3展示來自圖2之緊密總成的一些部件之透視圖，圖4展示根據第三說明性實施例的根據本發明之緊密總成的透視縱截面，並且圖5展示來自圖4之緊密總成的進一步透視縱截面。

圖1展示根據第一說明性實施例的根據本發明之緊密總成的電路圖。緊密總成具有驅動單元，該驅動單元具有電動馬達M及液壓泵1。電動馬達M利用頻率轉換器2操作。此外，緊密總成具有用於壓力介質(例如，液壓油)之桶槽T。

在電力供應4與導線6之間提供頻率轉換器2，並且因此電動馬達M經由導線6以頻率受控方式且因此以速度受控方式供電。經由軸8，因此泵1由電動馬達M以可變速度驅動。在該過程中，泵1經由抽吸線路10自桶槽吸入壓力介質，且經由壓力或供應線路12傳遞至緊密總成的位於高壓側上之載荷埠14。可例如為圓柱之負載經由閥連接至此負載埠14。該負載及該等閥僅象徵性地展示且形成液壓系統16。

經由低壓側上之負載埠18，壓力介質自負載16流回至緊密總成中。更精確而言，壓力介質經由第一回流線路20且經由第二回流線路21自負載埠18流動至桶槽T，其中在第一回流線路中提供回流過濾器38。在工具機的情況下，通常需要兩個回流線路20、21。一者可承受由回流過濾器38所引起之背壓，且另一者引導至桶槽T中而沒有背壓。此處，旋轉接頭之洩漏埠連接在工具機心軸處。旋轉接頭中流動至桶槽T之壓力介質不必具有壓力介質之任何倒灌，且以不加壓方式傳遞至斜坡上之桶槽T中。

所有佈置在總成邊界22內之部件位於緊密總成上或緊密總成中，並且所有交叉線路藉助於介面(在電氣系統的情況下為插頭連接，在至負載之壓力線路或供應線路12及來自負載之回流線路20、21的情況下為液壓連接)實現。

供應線路12中之壓力p藉助於盡可能靠近泵之壓力感測器30量測，訊號經傳輸至具有整合PID控制器之頻率轉換器2以用於恆定壓力控制。然後，此經由引線6控制電動馬達M之電力供應的頻率。此確保供應線路12中之壓力根據供應線路12中之體積流量保持恆定，該體積流量由液壓系統16確定。若液壓系統16需要更多體積流量，例如因為其負載必須極快地移動，則頻率轉換器2根據控制電路(壓力感測器-頻率轉換器-電動馬達-泵)使驅動單元加速且保持壓力p恆定。

另外，提供填充液位感測器24、用於壓力介質之溫度感測器25及用於回流過濾器38之濾污感測器28。此等電氣鏈接至I/O盤，該I/O盤併入頻率轉換器2之罩殼26中。若壓力介質液位太低，溫度太高且回流過濾器38受污，則此等訊號例如用於緊急斷電。作為選擇，感測器24、25、28經受模擬評估，或具有在所定義閾值處觸發之報警功能。頻率轉換器2可例如經由諸如LED 34(亮黃色)之光學指示器輸出警報。緊急斷電訊號可經由LED 34(亮紅色)給出，且無故障操作可由LED 34(亮綠色)指示。

此外，感測器24、25、28之訊號可經由資料介面36以捆紮方式傳輸至(例如，由緊密總成供應之工具機的控制之)較高液位介面，該資料介面為模擬(例如4-20mA、0-10V)、數位(低-高)或匯流排介面。

此外，例如在緊密總成上提供可體現為球閥之排泄裝置 32。安裝在桶槽T與排泄裝置32之間的是透明軟管，該透明軟管用作填充液位指示器39。為檢查桶槽T中之填充液位，排泄裝置32保持在緊密總成且詳言之，桶槽T之上側面上且在彼處打開，以允許藉助於軟管(連通器)來指示桶槽T中之填充液位。理想地，當鏈接至該桶槽之內部時，排泄裝置32在桶槽T之上側面打開，從而防止污物經由環境空氣進入。此外，在桶槽T上提供入口及進氣過濾器43。

圖2展示根據第二說明性實施例的根據本發明之緊密總成的透視縱截面。其展示具有泵1之內部電動馬達M，該泵直接凸緣連接至該內部電動馬達。因此所形成之驅動單元由環形桶槽T圍繞，該環形桶槽例如藉助於注塑製程較佳地由塑膠生產。經由在桶槽T與泵1之間在徑向方向上延伸之抽吸線路10，泵1自桶槽T之下區吸入壓力介質且經由供應線路12以較高壓力位準排放至隨後的液壓系統16(兩者都未在圖2中展示，參見圖1)。經過液壓系統且釋放液壓能後，壓力介質經由回流孔且經由回流線路20、21(兩者都未在圖2中展示，參見圖1)再進入桶槽T。

驅動單元較佳地垂直安裝且藉助於組裝螺釘(未展示)懸掛在蓋件44上，其中藉助於阻尼元件40(例如，軟木片)實現振動阻尼。此外，亦在組裝螺釘與蓋件44之間提供振動-阻尼元件(未展示)(例如，塑膠套筒)。蓋件44界定桶槽T之上區且封閉該桶槽。

桶槽T具有內壁46及外壁48，該內壁及該外壁相對於彼此同心，且呈圓環形式之底部42整體地形成在該內壁與該外壁之間。桶槽T因此為杯形且具有帶內部空間的呈圓環形式之橫截面。蓋件44呈圓盤形式，且頻率轉換器2之罩殼26具有圓柱形狀。桶槽T之外壁48與蓋件44 及罩殼26具有近似相同的直徑，且因此緊密總成總體具有圓柱形狀。

在桶槽T之內壁46與驅動單元(詳言之，其電動馬達M)之間提供環繞間隔50，該間隔填充有環境空氣。因此，衰減驅動單元且因此緊密總成之所發射雜訊。

經由通風裝置，例如可能與填充裝置(填充及排氣過濾器ELF)組合之孔或併入蓋件44中之入口及進氣過濾器43，在由於液壓系統16所致的振盪體積的情況下，空氣可自環境吸入桶槽T中或排放至環境。

電動馬達M藉助於導線6(參見圖1)供應有電力。此引線穿過蓋件44中之孔自佈置在蓋件44之頂側上的頻率轉換器2傳遞至蓋件44之下側上的電動馬達M。

圖3展示來自圖2的根據本發明之緊密總成的第二說明性實施例，其中已省略泵1、桶槽T、頻率轉換器2及罩殼26。因此，用於根據本發明之緊密總成的第二說明性實施例之冷卻系統可見。佈置在桶槽T中的是兩個多板總成144，該等多板總成中之每一者由呈半圓弧形式之複數個板組成。所有板藉由相應壓力介質熱管146以導熱方式連接至另外的多板總成148，該等另外的多板總成穿過蓋件44延伸至蓋件44的背向桶槽T之頂側。為每一桶槽側多板總成144提供兩個另外的多板總成148，該等另外的多板總成之板為近似四分之一圓周形。

此外，電動馬達M亦藉由四個馬達熱管(未展示)以導熱方式連接至另外的多板總成150，該等另外的多板總成穿過蓋件44延伸至蓋件44的背向電動馬達M之頂側。

來自回流壓力介質及來自電動馬達M之廢熱因此傳輸至蓋件44的背向桶槽T及電動馬達M之頂側上的另外的多板總成148、150，且經由位於彼處之另外的多板總成148、150自彼處耗散至環境空氣。作為補充措施，可在另外的多板總成148、150之間提供風扇152(例如，兩個風扇)。

蓋件44經設計為冷卻板且由冷卻水通道穿透，其中僅兩個連接件154可見。

圖4及圖5各自展示根據本發明之緊密總成的第三說明性實施例之截面透視圖，其中兩個圖之剖切平面相對於彼此轉過90度。

在第三說明性實施例中，桶槽T由內管156、外管158、底部42及蓋件44形成。蓋件44及底部42由具有相應系緊螺栓162之系緊件160連接，其中兩個管156、158夾緊在底部42與蓋件44之間。

在第三說明性實施例中，冷卻系統相對於第二說明性實施例經另外稍微修改。頻率轉換器2與其電力電子設備藉助於專用風扇152(例如，兩個風扇)冷卻，該等專用風扇吸入穿過罩殼26中之通風槽164的空氣之體積流量，該空氣之體積流量藉由流過內部空間且流過其熱沈166來冷卻頻率轉換器2及其電力電子設備，且穿過通風槽164再次自罩殼26出現。

電動馬達M藉助於風扇168冷卻，該風扇併入緊密總成或桶槽T之內部空間中且相對於電動馬達M同心地佈置。風扇168同樣吸入穿過罩殼26中之通風槽164的空氣，首先藉助於另外的多板總成148冷卻壓力介質，該等另外的多板總成佈置在蓋件44之外圓周上且藉助於壓力介質熱管146連接至桶槽T之多板總成144，並且然後藉助於其冷卻片冷卻電動馬達M。最後，熱空氣經由通風槽170在底部42之下側處在徑向方向上自緊密總成再出現。風扇168亦可直接安裝在軸8上。

揭露一種具有電動馬達及泵之液壓緊密總成，該液壓緊密總成將壓力介質自桶槽傳遞至負載埠。該桶槽呈圓環形式，且該電動馬達及該泵共同由該桶槽圍繞。

Claims

電動液壓緊密總成，其具有一驅動單元，該驅動單元具有一電動馬達(M)及一液壓泵(1)，其中可藉助於該泵(1)自一桶槽(T)吸入壓力介質，其特徵在於，該桶槽(T)具有一內壁(46；156)，該內壁界定與該壓力介質分離之一內部空間，該電動馬達(M)及該泵(1)至少部分地佈置在該內部空間中。
如申請專利範圍第1項之緊密總成，其中該驅動單元與該內壁(46；156)分隔開。
如申請專利範圍第1或2項之緊密總成，其具有一蓋件(44)，該桶槽(T)及該驅動單元緊固在該蓋件上。
如前述申請專利範圍中一項之緊密總成，其中該桶槽(T)由塑膠製造。
如前述申請專利範圍中一項之緊密總成，其中該內壁(46；156)為大體上圓柱形，並且其中該桶槽(T)具有大體上圓柱形外壁(48；158)。
如申請專利範圍第5項之緊密總成，其中該等兩個壁(156，158)藉助於至少一個系緊件(160)夾緊在該蓋件(44)與一底部(42)之間，或其中該等兩個壁(46，48)與一底部(42)整體地形成。
如申請專利範圍第6項之緊密總成，其中該底部(42)呈一圓環形式，並且其中該蓋件(44)呈一圓環或一圓盤形式，並且其中該等兩個壁(46，48；156，158)、該底部(42)、該蓋件(44)及該電動馬達(M)或該驅動單元之一中心線相對於彼此同心。
如前述申請專利範圍中一項之緊密總成，其中在該桶槽中提供一多板總成(144)，該壓力介質經過該多板總成。
如申請專利範圍第8項之緊密總成，其中該多板總成(144)之該等板藉由穿過該蓋件(44)之壓力介質熱管(146)以一導熱方式連接至一另外的多板總成(148)，該另外的多板總成佈置在該蓋件(44)的背向該桶槽(T)之一側面上。
如申請專利範圍第3至9項中一項之緊密總成，其中該電動馬達(M)藉由穿過該蓋件(44)之馬達熱管以一導熱方式連接至一另外的多板總成(150)，該另外的多板總成佈置在該蓋件(44)的背向該桶槽(T)之一側面上。
如申請專利範圍第3至10項中一項之緊密總成，其中該蓋件(44)為一冷卻板。
如申請專利範圍第11項之緊密總成，其中該電動馬達(M)藉由一頻率轉換器(2)供電，該頻率轉換器緊固在該蓋件的背向該桶槽(T)之該側面上的該冷卻板上。