WO2023057176A1 - Hydraulische kompaktachse, die mehrere rohrartige bauteile umfasst - Google Patents

Hydraulische kompaktachse, die mehrere rohrartige bauteile umfasst Download PDF

Info

Publication number
WO2023057176A1
WO2023057176A1 PCT/EP2022/075332 EP2022075332W WO2023057176A1 WO 2023057176 A1 WO2023057176 A1 WO 2023057176A1 EP 2022075332 W EP2022075332 W EP 2022075332W WO 2023057176 A1 WO2023057176 A1 WO 2023057176A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
assembly
longitudinal axis
hydraulic
compact axle
component
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/075332
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai Boehner
Johannes Schwacke
Steffen HAACK
Oliver Laquai
Achim Richartz
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2023057176A1 publication Critical patent/WO2023057176A1/de

Links

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
    • 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
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1485—Special measures for cooling or heating
    • 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
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/003—Systems with different interchangeable components, e.g. using preassembled kits
    • 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
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/005—With rotary or crank input
    • F15B7/006—Rotary pump input
    • 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
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/26—Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/265—Supply reservoir or sump assemblies with pressurised main reservoir
    • 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
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/042—Controlling the temperature of the fluid
    • F15B21/0427—Heating
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20515—Electric motor
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20561—Type of pump reversible
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/27—Directional control by means of the pressure source
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/30505—Non-return valves, i.e. check valves
    • F15B2211/30515—Load holding valves
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50518—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/62—Cooling or heating means
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/625—Accumulators
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F15B2211/7054—Having equal piston areas
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/85—Control during special operating conditions
    • F15B2211/851—Control during special operating conditions during starting

Definitions

  • Hydraulic compact axle comprising several tubular components
  • the invention relates to a hydraulic compact axle according to the preamble of claim 1.
  • a hydraulic compact axle is understood to be a self-contained assembly that includes a complete hydraulic circuit with a pump and an actuator, with a motor being provided to drive the pump.
  • a hydraulic system is known from DE 10 2008 025 054 B4, in which this problem was solved in that the pump assembly, the motor assembly and the volume compensation assembly are designed as separate assemblies that can be attached to one another.
  • the hydraulic system shown there is typically not designed as a compact axis because the actuator assembly is not directly attached to the rest of the assembly. If this is exceptionally the case, the actuator assembly is arranged laterally next to the other assemblies for structural reasons, so that the actuator assembly alone transmits the hydraulic forces, while the other assemblies are kept free of force become. As a result, such a compact axle does not have the external shape of a conventional hydraulic differential cylinder.
  • An advantage of the present invention is that the corresponding compact axle has the external form of a conventional hydraulic differential cylinder, while still being easy to assemble.
  • the compact axis can still absorb and transmit the hydraulic forces that occur during operation without excessive deformation occurring, individual components breaking or leaks occurring.
  • the actuator assembly, the pump assembly, the motor assembly and the volume compensation assembly are each designed as a separate assembly, preferably as a separately preassembled assembly, with the assemblies mentioned being arranged in a row along the longitudinal axis, wherein they are only attached end to end in pairs, with the actuator assembly being located at one end of said row.
  • the actuator assembly can be designed as a hydraulic cylinder or as a hydraulic motor.
  • the hydraulic cylinder can be designed as a differential or synchronous cylinder.
  • the synchronous cylinder can be unfolded or folded once or several times.
  • a single-fold double-rod cylinder is known, for example, from DE 10 2012 012 142 A1.
  • a folded, in particular a double-folded double-rod cylinder has the advantage that, on the one hand, it can be fastened to the adjacent assembly within the meaning of the invention, in particular with a threaded screw connection, while on the other hand it can be easily controlled, especially if the direction of movement of the piston rod changes frequently.
  • Such a double-rod cylinder has an air space whose volume changes when the piston rod moves.
  • This air space can be in permanent air exchange connection with the outside environment, for example via a sintered metal filter or via large windows in a dirt scraper.
  • the actuator assembly can be provided with a mechanical override so that they is movable by means other than by means of the motor assembly, for example by hand. If the actuator assembly is designed as a hydraulic motor, it can be provided with a torque support, for which purpose the pivot pins explained below can be used, for example.
  • the pump assembly may include a single pump connected to the actuator in a closed hydraulic circuit.
  • a liquid chamber of the volume compensation assembly is preferably in liquid exchange connection with the hydraulic circuit in such a way that the closed hydraulic circuit is always completely filled with pressure liquid, with no overpressure occurring there that could damage the hydraulic compact axle.
  • the pump assembly can include two pumps that are connected in series, with the liquid chamber of the volume compensation assembly being connected between the two pumps, with the flow rates of the two pumps preferably being adjustable differently. In particular when using a differential cylinder, the different fluid flows on the two sides of the cylinder can be compensated in this way.
  • the delivery ratio in question can be fixed, as is known from DE 10 2010 020 690 B4. It can be adjustable during operation, for example to compensate for pressure-dependent leaks.
  • Said pump can be designed as an internal gear pump, as an external gear pump, as an axial piston pump, as a radial piston pump or as a vane pump.
  • the volume compensation assembly is preferably designed structurally similar to a hydraulic accumulator.
  • the filling pressure of the volume-compensation assembly is between 5 and 30 bar, for example, with the high pressure of the hydraulic circuit mentioned being 200 bar, for example. Said filling pressure is therefore considerably smaller than said working pressure. Accordingly, the volume compensation assembly hardly stores any hydraulic energy, so that despite the structural similarity, there can be no question of a hydraulic accumulator. It acts more like a tank that can be positioned in any direction with respect to gravity.
  • the pump assembly can include at least one hydraulic valve, it being possible for at least some of the valves to be combined to form a valve assembly that can be preassembled separately.
  • the valve assembly can include at least one check valve, at least one pressure-limiting valve, at least one load-holding valve and/or at least one overflow valve.
  • the motor assembly preferably includes an electric motor.
  • the electric motor can be designed as a synchronous motor, an asynchronous motor or a direct current motor.
  • the speed of the electric motor can be adjusted in a highly dynamic manner, preferably using an associated regulating or control device, so that the movable component of the actuator assembly can be greatly accelerated or braked.
  • the electric motor is preferably in rotary drive connection with the at least one pump of the pump assembly explained above.
  • the motor assembly can include a control device with which the relevant electric motor is electrically controlled. Specifically, a motor controller and, if desired, a setpoint generator can be provided.
  • the control device can be attached inside the compact axle or on the outside of the compact axle, with mixed forms also being conceivable.
  • the control device can include a rotary encoder with which the rotational position and/or the rotational speed of the motor can be measured.
  • the control device can include a pressure sensor with which the pressure of the volume compensation assembly can be measured, in particular the pressure in the relevant liquid space or in the relevant gas space.
  • the control device can include a temperature sensor with which the temperature of the pressure fluid in the hydraulic compact axle can be measured.
  • the motor assembly or the control device can include a replaceable battery and/or operating elements, for example buttons or rotary controls, and/or a display.
  • the currents flowing in the motor assembly during operation can be used to measure forces, torques or other stresses that act on the compact axis. All of the metrics mentioned can are transmitted to the outside via a data interface and are preferably not only used within the compact axis.
  • Wired or wireless data interfaces can be used as the data interface. Wired data interfaces are, for example, a CAN bus or an Ethernet. Examples of wireless data interfaces are Wifi, Bluetooth, LTE or 5G-NR. Such data interfaces can be used to control the movement of the compact axis using a smartphone or a tablet computer using an operating app. If the actuator assembly is designed as a hydraulic cylinder, a linear displacement sensor can be provided, which directly measures the position of the moving part or the piston rod, and is preferably connected to the control device.
  • the hydraulic compact axle is preferably operated with a pressure fluid, which is preferably hydraulic oil.
  • a gas chamber of the volume compensation assembly is preferably filled with a gas, which can preferably be pressurized that is higher than the ambient pressure.
  • the gas is, for example, nitrogen.
  • the arrangement according to the claims has the advantage that the pressure fluid in the fluid chamber of the volume-compensation assembly flushes through the electric motor and thus brings about improved cooling.
  • connection can be designed in such a way that it is also leak-free when the hydraulic fluid is at high pressure from the inside. The freedom from leakage is maintained even when the compact axis is exposed to external forces, in particular the lateral forces explained below.
  • the proposed centering requires little space in the radial direction. As a result, the wall thickness of the relevant tubular components can be made small.
  • a diameter of the circular-cylindrical surfaces is preferably smaller than an inside diameter of the associated internal thread, the centering being arranged at the longitudinal end of the component of the threaded screw connection with the external thread.
  • the centering is arranged inside the threaded connection, where it is preferably also used for sealing.
  • a static seal to be arranged in the area of the centering, which preferably comprises a sealing ring which is arranged concentrically to the longitudinal axis.
  • the sealing groove, which accommodates the sealing ring is preferably arranged on the component with the external thread of the threaded screw connection.
  • the circular-cylindrical surface on the other component preferably forms a sealing surface directly.
  • the ideally circular-cylindrical outer shape of the compact axis offers only little contact surface for a screwing tool. This deficiency can be remedied with the proposed tool attack means.
  • the longitudinal face is preferably flat.
  • At least one spacer ring can be arranged between the longitudinal end face and the mating face in order to achieve a predetermined, defined relative rotational position of the two components.
  • the pump assembly can comprise a first tubular component which is concentric with respect to the longitudinal axis and which is part of at least one associated screw connection, with at least one displacement chamber of a pump in question having a variable volume being completely surrounded by a first subassembly which can be preassembled separately, the first The subassembly is accommodated in the first tubular component such that it can rotate relative to the longitudinal axis, the first subassembly being secured to a further component with respect to rotation about the longitudinal axis, which component is fixedly connected to the first tubular component.
  • the first subassembly is preferably used identically in many variants of the hydraulic compact axis.
  • the further component is preferably a valve block of the valve assembly explained above, with a plurality of valves being accommodated in the one-piece valve block, which are connected to liquid channels delimited by the valve block.
  • the valve block is typically designed differently for each variant of the hydraulic compact axle.
  • volume-compensation assembly to completely enclose a gas chamber, closing off a directly adjacent tubular component in a liquid-tight manner at the front, with the volume-compensation assembly preferably comprising a force introduction means.
  • the threaded screw connection suggested above enables reliable power transmission and securely seals the liquid chamber of the volume compensation assembly.
  • the force introduction means can be designed as a ball joint or as a pair of pivot pins, the preferably circular-cylindrical pivot pins being arranged concentrically to a common pivot axis.
  • the hydraulic compact axle to comprise a first and a second force introduction means, with the first force introduction means being arranged on a movable component of the actuator assembly, with the second force introduction means being arranged at a distance from the first force introduction means in the direction of the longitudinal axis, with at least the second force introduction means a pair of pivot pins concentric to a common pivot axis on opposite sides of the longitudinal axis are arranged, wherein the pivot axis is aligned perpendicular to the longitudinal axis.
  • a ball-and-socket joint can also be considered as the force introduction means, in particular for the first force introduction means.
  • the pivot pins mentioned have the advantage that they can absorb an acceleration torque of the electric motor, so that the compact axis does not perform any pivoting movement about the longitudinal axis when accelerating and braking.
  • the pivot axis intersects the longitudinal axis.
  • the pivot axis can also cross the longitudinal axis at a distance. It is conceivable that the second force introduction means is arranged on the end of the hydraulic compact axle opposite the first force introduction means in the direction of the longitudinal axis.
  • This arrangement is advantageous when the compact axis is subjected to accelerated movement as a whole. Lateral forces can act on the compact axis, which are spatially distributed. With the proposed arrangement of the pivot pins, the resulting bending moments are minimized.
  • the preferred arrangement of the assemblies in a row means that the center of mass is usually located near the valve assembly.
  • the corresponding valve block is particularly suitable for attaching the trunnions to it, as this is a very solid component.
  • cooling ribs are not used, since a hydraulic differential cylinder has no cooling ribs.
  • such cooling fins are easily damaged. Nonetheless it may be necessary to provide cooling measures to prevent the compact axis from overheating.
  • the proposed arrangement of the cooling ribs is then particularly advantageous because clogging of the intermediate spaces mentioned with dirt and the like is reliably avoided. This would greatly reduce the cooling effect.
  • the cooling fins can be part of a cooling device that uses heat pipes to transport heat.
  • the heat pipes are connected, for example, to the coils of the electric motor and/or to an integrated circuit of the control device, for example via a cooling plate, in order to efficiently dissipate the heat generated there to the environment. It is conceivable that the cooling effect of the cooling ribs is improved by means of a fan, with the fan being driven electrically, for example.
  • the cooling fins are preferably arranged in one piece on an associated tubular component.
  • the actuator assembly can be in the form of a hydraulic cylinder, with an average outside diameter of the actuator assembly being smaller than an average outside diameter of the remaining assemblies.
  • This design deviates from the desired ideal "outer shape of the hydraulic differential cylinder". With this outer shape, however, a significant cost saving can often be achieved by making the actuator assembly no larger than is required for the desired forces.
  • the compact axis is put into operation at low temperatures, for example in winter, it may be necessary to heat up the oil. This can be done, for example, by using the above-mentioned overflow valves to pump pressure fluid in the circuit without the compact axis, in particular the movable component of the actuator assembly, moving. It is also conceivable that the electric motor is acted upon by electrical reactive power, which alone causes the motor windings to heat up, but no torque. It goes without saying that a pressure fluid is preferably used which always has the desired viscosity at the temperatures occurring during operation. However, such pressure fluids are very expensive if they are to be usable at very low temperatures.
  • the hydraulic compact axle can be designed in such a way that it can supply additional hydraulic consumers and/or in such a way that it can be supplied by at least one additional pump. It goes without saying that hydraulically self-sufficient operation is preferably aimed for.
  • the hydraulic compact axle can be provided with a load holding device that acts to hold the moving part of the actuator assembly in place when the electric motor is not energized. This can be done, for example, by means of load-holding valves, which are preferably part of the pump assembly, in particular the valve assembly.
  • the load can be held by means of a clamp, for example by clamping a movable piston rod of the actuator assembly to a tubular component which is part of the actuator assembly.
  • the hydraulic compact axle can be controlled by means of an operating element, which is designed as an operating lever or as a joystick.
  • the operating lever can be equipped with a force feedback system, which gives the user haptic feedback about the force acting on the movable component of the actuator assembly. This force can be determined, for example, by measuring the currents flowing in the electric motor.
  • the hydraulic compact axle according to the invention can replace hydraulic cylinders or rotary or swivel drives in any known machine, specifically: in an excavator, for example on the shovel, on the boom and/or on the stick or on the slewing gear on an agricultural tractor, for example on the lifting gear and/or or on the front loader in a telehandler, for example on the telescopic arm for moving in and out or for lifting and lowering in a forklift truck, for example for raising and lowering the lifting fork in a skid loader in a wheel loader in a dumper, for example for raising and lowering the loading trough a scissor lifting platform, for example for raising and lowering the lifting platform in a tunnel boring machine, for example for propulsion in a wind turbine, for example for rotor blade adjustment for opening and closing sliding doors, for example on ships with a bulldozer, for example for raising and lowering the bulldozer blade and its others Alignment in a movement platform, which is designed, for
  • blow molding or injection molding in a machine for pressing, sintering, flowing, ceramics or for powder pressing in a recycling machine, e.g. a shredder or compactor in a welding machine in a riveting machine , for clinching, for punching or for nibbling on a bending machine in a machine for rolling components, for example to adjust the position of the rollers when handling or moving workpieces within a production line, in particular between the various production stations in a machine for the production of food in a machine for testing components in an actuator, for example, to adjust the pitch of a wing or a rotor blade, to adjust a fitting or to adjust a hospital bed with a clamping device, for example to adjust the clamping jaws
  • FIG. 1 shows a perspective view of a hydraulic compact axle according to the invention
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a pump assembly according to a first embodiment and the adjacent actuator or motor assembly
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a pump assembly according to a second embodiment and the adjacent actuator or motor assembly
  • Figure 5 shows a longitudinal section of the volume compensation assembly and the adjacent motor assembly.
  • 1 shows a perspective view of a hydraulic compact axle 10 according to the invention.
  • the outer shape of the compact axle 10 is selected so that it can replace a conventional hydraulic differential cylinder, the second force introduction means 12' being provided for this in particular. Accordingly, the outer shape is approximately circular-cylindrical over the entire length.
  • the compact axis 10 is composed of an actuator assembly 40, a pump assembly 50, a motor assembly 80 and a volume compensation assembly 90. These are arranged in the order mentioned in a row along the longitudinal axis 13, and they are only attached to one another in pairs at the front. This division into separate assemblies, which can preferably be preassembled separately from one another, is advantageous since it considerably simplifies the assembly of the compact axis.
  • the corresponding fastenings are designed in such a way that they can transfer the forces occurring during operation with the smallest possible space requirement. In this case, the forces that are generated hydraulically by the actuator assembly 40 occur first.
  • the present actuator assembly 40 is designed in the manner of a folded synchronous cylinder, with the corresponding movable component 41 being movable in the direction of the longitudinal axis 13 in the manner of a piston rod. Accordingly, the hydraulic forces are directed in the direction of the longitudinal axis 13 .
  • the second force introduction means 12 are preferably used, which are designed in the form of two circular-cylindrical pivot pins 15, which are arranged concentrically to a common pivot axis 14 on opposite sides of the longitudinal axis 13.
  • the first force introduction means 11, which is arranged at the outermost end of the movable component 41 of the actuator assembly 40, in the present case comprises a ball joint which cannot transmit any torque.
  • the pivot pins 15 can support the acceleration torque of the electric motor in the motor assembly 80 .
  • the point of intersection between the longitudinal axis 13 and the pivot axis 14 can be arranged very close to the center of mass 17 of the compact axis 10 . This minimizes the bending moments on the threaded connections 20 caused by the transverse forces explained above.
  • the second force application means 12 ' preferably also includes a ball joint. It is arranged on the volume compensation assembly 90 and thus at the opposite end of the compact axle 10 in the direction of the longitudinal axis 13 with respect to the first force introduction means 11.
  • the second force introduction means 12' is preferably used in applications in which there is maximum external similarity to a conventional hydraulic differential cylinder is in the foreground.
  • Said assemblies 40, 50, 80, 90 can each comprise at least one subassembly, which in turn can preferably be preassembled separately.
  • the pump assembly 50 comprises two subassemblies, namely the first subassembly (number 56 in FIGS. 3 and 4) and the valve assembly 70.
  • the valve assembly 70 comprises a valve block 71 in which at least one hydraulic valve is accommodated.
  • the pivot pins 15 are preferably attached to the valve block 71 or formed integrally therewith.
  • tool application means 16 in the form of wrench flats were arranged on the outside of the compact axis 10 at various points.
  • the actuator assembly 40 includes a fourth tubular component 46, at the left end of which in FIG. 1 is arranged a guide 42 for the movable component 41, which at the same time forms a hydraulic seal.
  • the fourth tubular component 46 is designed largely over its entire length as a circular-cylindrical tube with respect to the longitudinal axis 13 , with deviations occurring, for example, in the area of the threaded connection 20 and in the area of the guide 42 .
  • the term "tubular component” is intended to include any component which extends along an axis, surrounding this axis in a ring shape so that it has a cavity inside, the cavity being on both opposite sides in the direction of the axis ends is open.
  • such pipes should be included that are provided with cooling fins (No. 88 in Fig. 3 and 4) on their outer peripheral surface.
  • cooling fins are undesirable in many applications of the compact axle because they can be easily damaged, they are sometimes necessary to prevent the compact axle 10 from overheating.
  • a threaded fitting 20 comprises a first and a second component 101; 102, each of which is formed in one piece.
  • the first component 101 is provided with the internal thread 21, wherein it is tubular in the sense explained above.
  • the second component 102 is provided with the external thread 22 . It may be tubular, in the case of the valve block (No. 71 in Fig. 1) being formed as a compact component.
  • the threaded fitting 20 includes a centering 24.
  • the centering 24 includes the first and second component 101; 102 each have a circular-cylindrical surface 23 with respect to the longitudinal axis, the two circular-cylindrical surfaces 23 being adapted to one another essentially without play. This achieves an alignment transverse to the longitudinal axis.
  • the diameter of the circular-cylindrical surfaces 23 is somewhat smaller than the inner diameter of the internal thread 21.
  • the circular-cylindrical surface 23 is also arranged at the very end of the second component 102 with the external thread 22.
  • the second component 102 with the external thread 22 has a flat longitudinal face 27 which is oriented perpendicularly to the longitudinal axis and is arranged at the outermost end of the second component 102 .
  • This longitudinal end face 27 bears at least indirectly against an adapted mating face 28 in the interior of the first component 101 .
  • the static seal 25 should also be pointed out.
  • a very considerable hydraulic pressure can be present on its inside.
  • a pressure of 200 bar for example, can be present inside the actuator assembly or inside the pump assembly.
  • Inside the volume compensation assembly can for example, a pressure of 30 bar applied.
  • the already mentioned circular-cylindrical surfaces 23 are used for sealing.
  • the circular-cylindrical surface 23 on the second component 102 serves directly as a sealing surface.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a pump assembly 50 according to a first embodiment and the adjacent actuator or motor assembly 40; 80.
  • a total of three threaded connections 20 can be seen in FIG. 3, all of which are designed according to the basic pattern explained above, namely between the fourth tubular component 46 and the valve block 71, between the valve block 71 and the first tubular component 55 and between the first tubular component 55 and the second tubular component 82.
  • the actual pump 51 is designed as an internal gear pump, wherein it is formed entirely by a separate first subassembly 56, which is accommodated in the first tubular component 55 so that it can rotate relative to the longitudinal axis 13, wherein it is secured against rotation by means of at least one cylindrical pin 58 on the valve block 71 . This ensures that the hydraulic channels in the valve block 71 and in the first subassembly 56 are aligned opposite one another.
  • the first subassembly 56 comprises a pot-like main body 60 in which the internal gear 52 of the internal gear pump is rotatably accommodated, being hydrostatically and/or hydrodynamically rotatably mounted by means of the pressure fluid.
  • the external gear wheel 53 of the internal gear pump meshes with the internal gear wheel 52.
  • the corresponding tooth contact separates the two pressure chambers 57 from one another in a fluid-tight manner.
  • a comparable seal is achieved by means of a filler piece 59, which presently formed integrally with the main body 60.
  • the present internal gear pump is designed to be 4-quadrant capable, which is why the filler piece 59 is designed to be symmetrical with respect to a plane containing the longitudinal axis 13 .
  • the first subassembly 56 which among other things forms the control kidneys of the internal gear pump, wherein it also supports the external gear 53 together with the main body 60 so that it can rotate relative to the longitudinal axis 13.
  • the valve block 71 accommodates the two pressure-limiting valves 72 that can be seen in FIG.
  • the pressure in the first pressure chamber 43 allows the movable part 41 to be extended in the direction of the longitudinal axis 13 .
  • the pressure in the second pressure chamber allows the movable part 41 to retract in the direction of the longitudinal axis 13 .
  • the actuator assembly 40 is designed as a synchronous cylinder, so that the hydraulically active surfaces of the first and second pressure chambers 43; 44 are identical.
  • tolerance-related deviations from this ideal and/or temperature fluctuations can lead to the pressure in the hydraulic circuit, which is closed in the present case, rising in an undesired manner. This increase in pressure is limited upwards by the pressure-limiting valves 72 .
  • the first and the second pressure chamber 43; 44 can each be assigned a suction valve.
  • An anti-cavitation valve is a non-return valve which only allows a flow of fluid from the liquid chamber of the volume compensation assembly to the relevant pressure chamber 43; 44 to allow.
  • the anti-cavitation valves can each be part of an associated pressure-limiting valve 72 . They may also be in the form of separate valves screwed into the main body 60 of the first subassembly 56, for example.
  • the valve assembly 70 is fitted with valves depending on the specific situation
  • the present valve block 71 has the advantage that it offers a comparatively large amount of installation space for valves. It can easily be lengthened in the direction of the longitudinal axis in order to provide more installation space for valves. Furthermore, the pivot pins explained with reference to FIG. 1 can be fastened without any problems on the outside of the valve block 71, with a reliable transmission of force to the adjacent assemblies being guaranteed.
  • the air space 45 of the actuator assembly 40 the volume of which changes when the movable component moves. Since the piston 47 is in its retracted end position in FIG. 3, the volume of the air space at the point designated by number 45 is zero.
  • the air space is preferably permanently connected to the ambient air via at least one duct, it being possible for this duct to be provided with a sintered filter in order to prevent the ingress of dirt.
  • the second tubular component 82 of the motor assembly 80 is firmly connected to the stator 84 of the electric motor, for example glued.
  • the second tubular component 82 can be provided with cooling ribs 88 on its outer peripheral surface, which dissipate the waste heat generated in the coil windings of the stator 84 to the environment.
  • the motor shaft 81 of the electric motor is rotatably mounted with respect to the longitudinal axis 13 with two rotary bearings 86 (see also FIG. 5).
  • the pivot bearings 86 are designed as radial grooved ball bearings.
  • the bore 89 inside the motor shaft 81 carries the pressure in the liquid space of the volume compensation assembly.
  • the motor shaft 71 is in rotary drive connection with the external gear wheel 53 via a separate clutch 104 .
  • the corresponding coupling engagement can easily be established when assembling the associated threaded fitting 20 .
  • the rotor 85 of the electric motor which in the present case comprises a plurality of permanent magnets, is firmly connected to the motor shaft 81, for example glued.
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of a pump assembly 50' according to a second embodiment and the adjacent actuator or motor assembly 40; 80.
  • the actuator and motor assembly 40; 80 are designed identically to FIG.
  • the pump assembly 50' is identical to that in FIG. 3 apart from the differences explained below.
  • FIG. 3 With regard to the commonality in question, reference is made to the explanations relating to FIG. 3 .
  • identical or corresponding components are identified by the same reference numbers.
  • the rotational position of the sectional planes with respect to the longitudinal axis 13 in FIGS. 3 and 4 differ in such a way that the pressure-limiting valves 72 are visible in each case.
  • the internal gear 52, the external gear 53 and the filler appear different although they are actually formed identically.
  • the second embodiment 50' differs from the first embodiment of the pump assembly with regard to the arrangement of the pressure-limiting valves 72. These have the same hydraulic function as explained with reference to FIG. However, they are located in the main body 60 of the first subassembly 56 . As a result, the overall length of the first subassembly 56 increases.
  • the embodiment according to FIG. 3 is preferred in order to achieve the greatest possible number of identical parts in all variants given the already large variety of possible variants of the compact axis.
  • the electric motor is designed as a so-called oil-carrying motor whose entire interior is filled with hydraulic fluid.
  • the hydraulic fluid is selected accordingly so that it does not interfere with the function of the electric motor. In particular, it is electrically non-conductive.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of the volume compensation assembly 90 and the adjoining motor assembly 80.
  • two further threaded connections 20 can first be seen, which are designed according to the basic principle explained with reference to FIG.
  • a threaded fitting 20 is provided between the second and third tubular members 82; 83 of the motor assembly 80 is arranged.
  • Another threaded fitting 20 is between the third tubular component 83 and the base body 95 of the volume compensation assembly 90 is arranged.
  • the second rotary bearing 86 can be seen in FIG. 5, with which the motor shaft 81 is rotatably mounted.
  • a rotary encoder 87 is arranged in the area of this pivot bearing 86, with which the angle of rotation of the motor shaft 81 can be measured. The corresponding measurement is used to electronically control the currents in the stator 84 . It should be noted here that the current control mentioned is also possible without rotary encoder 87 .
  • the entire interior of the motor assembly 80 forms part of the liquid space 91 of the volume compensation assembly 90. So that the pressure fluid can reach all areas of this interior, several bores 105 are provided, which enable a corresponding exchange of liquid.
  • the electrical connection visible in FIG. 1 is arranged on the fourth tubular component.
  • This preferably has a defined orientation relative to the second force introduction means 12' in the form of a ball joint, namely with regard to the rotational position with respect to the longitudinal axis 13. This can be achieved by between the longitudinal end face (No. 27 in Fig. 2) and the mating surface (No. 28 in Fig. 2) at least one spacer is installed, the thickness of which is selected during assembly so that the desired rotational position results.
  • the gas space 92 of the volume compensation assembly 90 has a small volume in the present case. This is due to the fact that the actuator assembly is designed as a synchronous cylinder, so that the total volume of hydraulic fluid in the actuator assembly is essentially constant, regardless of the position of the movable component. In the present case, the volume compensation assembly 90 only has to compensate for changes in the volume of the pressure fluid that result, for example, from a temperature change or from internal leaks. If the actuator assembly is in the form of a differential cylinder, the gas space is preferably made significantly larger.
  • the gas space 92 is delimited in a fluid-tight manner by a membrane 93 from the liquid space 91 .
  • the present pot-shaped membrane 93 consists, for example, of an elastomer, so that it can deform elastically in order to compensate for a change in the volume of the pressure fluid in the fluid chamber 91 .
  • the gas space 92 is filled with a gas, which is preferably dry nitrogen. This gas can be filled in by means of a filling valve (not visible in FIG. 5 ), which is accommodated in the base body 95 .
  • the membrane 93 is protected from damage by a substantially rigid perforated plate 94 .
  • the perforated plate 94 is designed as a flat plate with a constant thickness, with a large number of bores passing through it in the direction of the longitudinal axis 13 .
  • the membrane 93 with the perforated plate 94 is clamped using a separate clamping ring between the longitudinal end face (No. 27 in Fig. 2) and the mating surface (No. 28 in Fig. 2) for the associated screw connection 20 and is therefore held firmly.
  • the one-piece base body 95 of the volume-compensation assembly 90 is designed like a pot, and it tightly closes the associated longitudinal end face of the third tubular component 83 .
  • a second force transmission means 12' is arranged, which in the present case is designed as a ball and socket joint. However, it can also be designed in the form of pivot pins corresponding to the other second force introduction means shown in FIG. 1 (No. 12 in FIG. 1). It goes without saying that only one of the second force introduction means explained is used to introduce forces.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kompaktachse (10) umfassend eine Aktuatorbaugruppe (40), eine Pumpenbaugruppe (50; 50'), eine Motorbaugruppe (80) und eine Volumen-Kompensationsbaugruppe (90), welche jeweils konzentrisch bezüglich einer Längsachse (13) angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die Aktuatorbaugruppe (40), die Pumpenbaugruppe (50; 50'), die Motorbaugruppe (80) und die Volumen-Kompensationsbaugruppe (90) jeweils als eine gesonderte, vorzugsweise als eine gesondert vormontierbare, Baugruppe ausgeführt, wobei die genannten Baugruppen (40; 50; 50'; 80; 90) entlang der Längsachse (13) in einer Reihe angeordnet sind, wobei sie ausschließlich paarweise stirnseitig aneinander befestigt sind, wobei die Aktuatorbaugruppe (40) an einem Ende der genannten Reihe angeordnet ist.

Description

Robert Bosch GmbH
70469 Stuttgart
Hydraulische Kompaktachse, die mehrere rohrartige Bauteile umfasst
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kompaktachse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Unter einer hydraulischen Kompaktachse wird im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung eine in sich abgeschlossene Baugruppe verstanden, die einen vollständigen hydraulischen Kreislauf mit einer Pumpe und einem Aktuator umfasst, wobei ein Motor zum Antrieb der Pumpe vorgesehen ist.
Es ist bekannt, eine derartige Kompaktachse so auszuführen, dass sie hinsichtlich der äußeren Form genau so aussieht wie ein konventioneller hydraulischer Differentialzylinder. Hierzu wird beispielsweise auf die US 11118610 B2 verwiesen. Die dort gezeigte Kompaktachse hat den Nachteil, dass sie schwer montierbar ist, weil viele Bauteile in ein langes, schlankes äußeres Rohr einzubauen sind. Weiter kann die Kompaktachse nur mit viel Aufwand an Kundenwünsche angepasst werden. Schon die Anpassung der Hublänge ist mit erheblichem Aufwand verbunden. Eine kundenspezifische Ventilbestückung ist wirtschaftlich kaum möglich.
Aus der DE 10 2008 025 054 B4 ist ein Hydrauliksystem bekannt, bei welchem dieses Problem dadurch gelöst wurde, dass die Pumpenbaugruppe, die Motorbaugruppe und die Volumen-Kompensationsbaugruppe als gesonderte Baugruppen ausgeführt sind, die aneinander anbaubar sind. Das dort gezeigte Hydrauliksystem ist aber typischerweise nicht als Kompaktachse ausgeführt, weil die Aktuatorbaugruppe nicht unmittelbar an die übrige Baugruppe fest angebaut ist. Wenn dies ausnahmsweise doch der Fall ist, so ist die Aktuatorbaugruppe aus statischen Gründen seitlich neben den übrigen Baugruppen angeordnet, damit allein die Aktuatorbaugruppe die hydraulischen Kräfte überträgt, während die übrigen Baugruppen kraftfrei gehalten werden. In der Folge hat eine derartige Kompaktachse nicht die äußere Gestalt eines konventionellen hydraulischen Differentialzylinders.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die entsprechende Kompaktachse die äußere Form eines konventionellen hydraulischen Differentialzylinders hat, wobei sie trotzdem einfach zu montieren ist. Die Kompaktachse kann dennoch die im Betrieb auftretenden hydraulischen Kräfte aufnehmen und übertragen, ohne dass eine übermäßige Verformung auftritt oder dass es gar zum Bruch einzelner Bauteile oder zu Undichtigkeiten kommt.
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die Aktuatorbaugruppe, die Pumpenbaugruppe, die Motorbaugruppe und die Volumen-Kompensationsbaugruppe jeweils als eine gesonderte, vorzugsweise als eine gesondert vormontierbare, Baugruppe ausgeführt ist, wobei die genannten Baugruppen entlang der Längsachse in einer Reihe angeordnet sind, wobei sie ausschließlich paarweise stirnseitig aneinander befestigt sind, wobei die Aktuatorbaugruppe an einem Ende der genannten Reihe angeordnet ist.
Die Aktuatorbaugruppe kann als Hydraulikzylinder oder als Hydromotor ausgebildet sein. Der Hydraulikzylinder kann als Differential- oder als Gleichgangzylinder ausgebildet sein. Der Gleichgangzylinder kann ungefaltet oder ein- oder mehrfach gefaltet sein. Ein einfach gefalteter Gleichgangzylinder ist beispielsweise aus der DE 10 2012 012 142 Al bekannt. Ein gefalteter, insbesondere ein zweifach gefalteter Gleichgangzylinder hat den Vorteil, dass er einerseits im Sinne der Erfindung, insbesondere mit einer Gewindeverschraubung, an der benachbarten Baugruppe befestigbar ist, wobei er andererseits gut regelbar ist, insbesondere, wenn die Bewegungsrichtung der Kolbenstange häufig wechselt. Ein derartiger Gleichgangzylinder hat einen Luftraum, dessen Volumen sich ändert, wenn sich die Kolbenstange bewegt. Dieser Luftraum kann, beispielsweise über einen Sintermetallfilter oder über große Fenster in einem Schmutzabstreifer, mit der Außenumgebung in permanenter Luftaustauschverbindung stehen. Die Aktuatorbaugruppe kann mit einem mechanischen Override versehen sein, so dass sie auf andere Weise als mittels der Motorbaugruppe bewegbar ist, beispielsweise von Hand. Wenn die Aktuatorbaugruppe als Hydromotor ausgeführt ist, kann sie mit einer Drehm omentab Stützung versehen sein, wobei hierfür beispielsweise die unten erläuterten Schwenkzapfen Verwendung finden können.
Die Pumpenbaugruppe kann eine einzige Pumpe umfassen, welche mit dem Aktuator in einem geschlossenen, hydraulischen Kreislauf verbunden ist. Ein Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensations-Baugruppe steht mit dem hydraulischen Kreislauf vorzugsweise derart in Flüssigkeitsaustauschverbindung, dass der geschlossene hydraulische Kreislauf immer vollständig mit Druckflüssigkeit gefüllt ist, wobei dort kein Überdruck entsteht, der zu einer Beschädigung der hydraulischen Kompaktachse führen könnte. Die Pumpenbaugruppe kann zwei Pumpen umfassen, die in Reihe geschaltet sind, wobei der Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe zwischen den beiden Pumpen angeschlossen ist, wobei die Förderströme der beiden Pumpen vorzugsweise unterschiedlich einstellbar sind. Insbesondere bei Verwendung eines Differentialzylinders können so die unterschiedlichen Fluidströme auf den beiden Zylinderseiten ausgeglichen werden. Das betreffende Förderverhältnis kann fest vorgegeben sein, wie dies aus der DE 10 2010 020 690 B4 bekannt ist. Es kann im Betrieb verstellbar sein, um beispielsweise druckabhängige Leckagen auszugleichen. Die genannte Pumpe kann als Innenzahnradpumpe, als Außenzahnradpumpe, als Axialkolbenpumpe, als Radialkolbenpumpe oder als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein.
Die Volumen-Kompensationsbaugruppe ist vorzugsweise strukturell ähnlich zu einem Hydrospeicher ausgebildet. Der Fülldruck der Volumen-Kompensations-Baugruppe beträgt beispielsweise zwischen 5 und 30 bar, wobei der Hochdruck des genannten Hydraulikkreislaufs beispielsweise 200 bar beträgt. Der genannte Fülldruck ist also erheblich kleiner als der genannte Arbeitsdruck. Die Volumen- Kompensationsbaugruppe speichert dementsprechend kaum hydraulische Energie, so dass trotz der strukturellen Ähnlichkeit keine Rede von einem Hydrospeicher sein kann. Sie wirkt eher in der Art eines Tanks, der in jeder beliebigen Richtung bezüglich der Schwerkraft anordenbar ist. Die Pumpenbaugruppe kann wenigstens ein hydraulisches Ventil umfassen, wobei zumindest ein Teil der Ventile zu einer gesondert vormontierbaren Ventilbaugruppe zusammengefasst sein können. Die Ventilbaugruppe kann insbesondere wenigstens ein Rückschlagventil, wenigstens ein Druckbegrenzungsventil, wenigstens ein Lasthalteventil und/oder wenigstens ein Überströmventil umfassen.
Die Motorbaugruppe umfasst vorzugsweise einen Elektromotor. Der Elektromotor kann als Synchronmotor, als Asynchronmotor oder als Gleichstrommotor ausgebildet sein. Die Drehzahl des Elektromotors ist vorzugsweise unter Verwendung einer zugeordneten Regel- bzw. Steuervorrichtung hochdynamisch verstellbar, so dass das bewegliche Bauteil der Aktuatorbaugruppe stark beschleunigt bzw. abgebremst werden kann. Der Elektromotor steht vorzugsweise mit der oben erläuterten, wenigstens einen Pumpe der Pumpenbaugruppe in Drehantriebsverbindung.
Die Motorbaugruppe kann eine Steuervorrichtung umfassen, mit welcher der betreffende Elektromotor elektrisch angesteuert wird. Namentlich kann ein Motorregler und gewünschtenfalls ein Sollwertgenerator vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung kann innerhalb der Kompaktachse oder außen an der Kompaktachse angebracht sein, wobei auch Mischformen denkbar sind. Die Steuervorrichtung kann einen Drehgeber umfassen, mit welchem die Drehstellung und/oder die Drehgeschwindigkeit des Motors messbar ist. Die Steuervorrichtung kann einen Drucksensor umfassen, mit welchem der Druck der Volumen- Kompensationsbaugruppe messbar ist, insbesondere der Druck im betreffenden Flüssigkeitsraum oder im betreffenden Gasraum. Die Steuervorrichtung kann einen Temperatursensor umfassen, mit welchem die Temperatur der Druckflüssigkeit in der hydraulischen Kompaktachse messbar ist. Die Motorbaugruppe bzw. die Steuervorrichtung kann einen auswechselbaren Akkumulator und/oder Bedienelemente, beispielsweise Taster oder Drehregler, und/oder ein Display umfassen. Die beim Betrieb in der Motorbaugruppe fließenden Ströme können zum Messen von Kräften, Drehmomenten oder sonstigen Beanspruchungen, die auf die Kompaktachse einwirken, verwendet werden. Alle genannten Messgrößen können über eine Datenschnittstelle nach außen übertragen werden und werden vorzugsweise nicht nur innerhalb der Kompaktachse verwendet. Als Datenschnittstelle kommen drahtgebunden oder drahtlose Datenschnittstellen in Frage. Drahtgebundene Datenschnittstellen sind beispielswese ein CAN-Bus oder ein Ethernet. Drahtlose Datenschnittstellen sind beispielsweise Wifi, Bluetooth, LTE oder 5G-NR. Derartige Datenschnittstellen können genutzt werden, um die Bewegung der Kompaktachse mittels eines Smartphones oder eines Tablet-Computers unter Verwendung einer Bedien-App zu steuern. Wenn die Aktuatorbaugruppe als Hydraulikzylinder ausgeführt ist, kann ein linearer Wegsensor vorgesehen sein, der die Stellung des beweglichen Teils bzw. der Kolbenstange direkt misst, wobei er vorzugsweise an die Steuervorrichtung angeschlossen ist.
Die hydraulische Kompaktachse wird vorzugsweise mit einer Druckflüssigkeit betrieben, bei welcher es sich vorzugsweise um Hydrauliköl handelt. Ein Gasraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe ist vorzugsweise mit einem Gas gefüllt, welches vorzugsweise unter einen Druck setzbar ist, der höher als der Umgebungsdruck ist. Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um Stickstoff.
Es ist denkbar, dass die verschiedenen Baugruppen mittels Verpressen, Verkleben, Verschweißen oder Vercrimpen paarweise aneinander befestigt sind.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
Es kann vorgesehen sein, dass die genannten Baugruppen in der Reihenfolge Aktuatorbaugruppe, Pumpenbaugruppe, Motorbaugruppe und Volumen- Kompensationsbaugruppe in einer Reihe entlang der Längsachse angeordnet sind. Es ist denkbar, dass die Volumen-Kompensationsbaugruppe an einer anderen Stelle in der Reihe angeordnet ist, beispielsweise zwischen der Aktuatorbaugruppe und der Pumpenbaugruppe. Die anspruchsgemäße Anordnung hat den Vorteil, dass die Druckflüssigkeit im Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe den Elektromotor durchspült und mithin eine verbesserte Kühlung bewirkt. Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil, vorzugsweise alle genannten Baugruppen, über eine Gewindeverschraubung jeweils paarweise miteinander verschraubt sind, wobei die Gewindeverschraubung jeweils ein Innen- und ein Außengewinde umfasst, welche konzentrisch zur Längsachse ausgebildet sind, wobei sie miteinander verschraubt sind. Hierdurch kann eine besonders tragfähige und steife Verbindung zwischen den genannten Baugruppe erreicht werden. Die Verbindung kann, wie nachfolgend erläutert, so ausgeführt werden, dass sie auch dann leckagefrei ist, wenn von innen her die Druckflüssigkeit mit einem hohen Druck ansteht. Die Leckagefreiheit bleibt auch dann erhalten, wenn die Kompaktachse äußeren Kräften, insbesondere den weiter unten erläuterten Querkräften, ausgesetzt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass unmittelbar benachbart zur wenigstens einen Gewindeverschraubung, vorzugsweise zu allen Gewindeverschraubungen, jeweils eine Zentrierung angeordnet ist, wobei die Zentrierung jeweils zwei kreiszylindrische Flächen umfasst, die konzentrisch zur Längsachse ausgebildet sind, wobei sie aneinander anliegen. Mit der Zentrierung kann eine genauere relative Ausrichtung der beiden beteiligten Baugruppen erreicht werden, als dies mit der Gewindeverschraubung allein der Fall wäre. Die vorgeschlagene Zentrierung benötigt dabei wenig Bauraum in radialer Richtung. Die Wanddicke der betreffenden rohrartigen Bauteile kann in der Folge klein ausgeführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Durchmesser der kreiszylindrischen Flächen vorzugsweise kleiner als ein Innendurchmesser des zugeordneten Innengewindes ist, wobei die Zentrierung am Längsende des Bauteils der Gewindeverschraubung mit dem Außengewinde angeordnet ist. Bezüglich eines möglichen Leckageströmungspfades der Druckflüssigkeit vom Inneren der Kompaktachse über die Gewindeverschraubung zur Außenumgebung ist die Zentrierung innerhalb der Gewindeverschraubung angeordnet, wobei sie dort vorzugsweise auch zur Abdichtung verwendet wird. Bei der Montage der Gewindeverschraubung wird eine Beschädigung der Zentrierung und der genannten Abdichtung zuverlässig vermieden. Es kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Zentrierung eine statische Dichtung angeordnet ist, welche vorzugsweise einen Dichtring umfasst, der konzentrisch zur Längsachse angeordnet ist. Die Dichtungsnut, welche den Dichtring aufnimmt, ist vorzugsweise an dem Bauteil mit dem Außengewinde der Gewindeverschraubung angeordnet. Die kreiszylindrische Fläche am anderen Bauteil bildet vorzugsweise unmittelbar eine Dichtfläche.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der genannten Baugruppen, vorzugsweise alle genannten Baugruppen, jeweils mit Werkzeugangriffsmitteln, insbesondere mit wenigstens einer Schlüsselfläche, versehen sind, wobei die Werkzeugangriffsmittel so ausgebildet sind, dass die betreffende Gewindeverschraubung festdrehbar und/oder lösbar ist. Die idealerweise kreiszylindrische Außenform der Kompaktachse bietet nur wenig Angriffsfläche für ein Schraubwerkzeug. Diesem Mangel kann mit den vorgeschlagenen Werkzeugangriffsmitteln abgeholfen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bauteil der Gewindeverschraubung mit dem Außengewinde eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete Längsstirnfläche hat, welche über die betreffende Gewindeverschraubung mit einer angepassten Gegenfläche am anderen Bauteil der Gewindeverschraubung verspannt ist. Damit kann die Länge der Zentrierung in Richtung der Längsachse kurz ausgeführt werden, wobei die beiden Bauteile der Gewindeverschraubung trotzdem hinsichtlich einer relativen Verkippung sicher ausgerichtet sind. Die Längsstirnfläche ist vorzugsweise eben. Zwischen der Längsstirnfläche und der Gegenfläche kann wenigstens ein Distanzring angeordnet sein, um eine vorgegebene, definierte relative Drehstellung der beiden Bauteile zu erreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpenbaugruppe ein bezüglich der Längsachse konzentrisches erstes rohrartiges Bauteil umfasst, welches Bestandteil wenigstens einer zugeordneten Gewindeverschraubung ist, wobei wenigstens ein im Volumen veränderlicher Verdrängerraum einer betreffenden Pumpe vollständig von einer gesondert vormontierbaren ersten Unterbaugruppe umgrenzt wird, wobei die erste Unterbaugruppe bezüglich der Längsachse verdrehbar in dem ersten rohrartigen Bauteil aufgenommen ist, wobei die erste Unterbaugruppe bezüglich Verdrehung um die Längsachse an einem weiteren Bauteil gesichert ist, welches fest mit dem ersten rohrartigen Bauteil verbunden ist. Die erste Unterbaugruppe wird vorzugsweise in vielen Varianten der hydraulischen Kompaktachse identisch verwendet. Sie ist eine der teuersten Komponenten der hydraulischen Kompaktachse, weil ein hoher hydraulischer Wirkungsgrad eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordert. Das weitere Bauteil ist vorzugsweise ein Ventilblock der oben erläuterten Ventilbaugruppe, wobei in dem einstückigen Ventilblock mehrere Ventile aufgenommen sind, die an von dem Ventilblock begrenzte Flüssigkeitskanäle angeschlossen sind. Der Ventilblock ist bei jeder Variante der hydraulischen Kompaktachse typischerweise anders ausgeführt. Mit der vorgeschlagenen Konstruktion kann das Kostensparprinzip "wenig Varianz bei der teuren ersten Unterbaugruppe und viel Varianz bei der kostengünstigen Ventilbaugruppe" bestmöglich umgesetzt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Volumen-Kompensationsbaugruppe einen Gasraum vollständig umgrenzt, wobei sie ein unmittelbar benachbartes rohrartiges Bauteil stirnseitig flüssigkeitsdicht verschließt, wobei die Volumen-Kompensationsbaugruppe vorzugsweise ein Krafteinleitungsmittel umfasst. Die oben vorgeschlagene Gewindeverschraubung ermöglicht eine sichere Kraftübertragung und dichtet den Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe sicher ab. Das Krafteinleitungsmittel kann als Kugelgelenk oder als ein Paar von Schwenkzapfen ausgebildet sein, wobei die vorzugsweise kreiszylindrischen Schwenkzapfen konzentrisch zu einer gemeinsamen Schwenkachse angeordnet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die hydraulische Kompaktachse ein erstes und ein zweites Krafteinleitungsmittel umfasst, wobei das erste Krafteinleitungsmittel an einem beweglichen Bauteil der Aktuatorbaugruppe angeordnet ist, wobei das zweite Krafteinleitungsmittel in Richtung der Längsachse beabstandet vom ersten Krafteinleitungsmittel angeordnet ist, wobei zumindest das zweite Krafteinleitungsmittel ein Paar von Schwenkzapfen umfasst, welche konzentrisch zu einer gemeinsamen Schwenkachse auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse angeordnet sind, wobei die Schwenkachse senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist. Als Krafteinleitungsmittel kommt auch ein Kugelgelenk in Betracht, insbesondere für das erste Krafteinleitungsmittel. Die genannten Schwenkzapfen haben demgegenüber den Vorteil, dass sie ein Beschleunigungsdrehmoment des Elektromotors aufnehmen können, so dass die Kompaktachse beim Beschleunigen und Abbremsen keine Schwenkbewegung um die Längsachse ausführt. Vorzugsweise schneidet die Schwenkachse die Längsachse. Die Schwenkachse kann die Längsachse auch mit Abstand kreuzen. Es ist denkbar, dass das zweite Krafteinleitungsmittel, an dem dem ersten Krafteinleitungsmittel in Richtung der Längsachse gegenüberliegenden Ende der hydraulischen Kompaktachse angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass sich die Schwenkachse und die Längsachse in der Nähe eines Massenschwerpunkts der hydraulischen Kompaktachse schneiden bzw. kreuzen, vorzugsweise im Bereich der Pumpenbaugruppe, höchst vorzugsweise im Bereich einer Ventilbaugruppe, die Bestandteil der Pumpenbaugruppe ist. Diese Anordnung ist dann vorteilhaft, wenn die Kompaktachse als Ganzes einer beschleunigten Bewegung ausgesetzt ist. Dabei können Querkräfte auf die Kompaktachse einwirken, die räumlich verteilt angreifen. Mit der vorgeschlagenen Anordnung der Schwenkzapfen werden die daraus resultierenden Biegemomente minimiert. Die bevorzugte Anordnung der Baugruppen in einer Reihe hat zur Folge, dass sich der Massenschwerpunkt meistens in der Nähe der Ventilbaugruppe befindet. Der entsprechende Ventilblock ist besonders geeignet, um die Schwenkzapfen daran zu befestigen, da es sich hier um ein sehr massives Bauteil handelt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Motorbaugruppe, die Volumen- Kompensationsbaugruppe, die Aktuatorbaugruppe und/oder die Pumpenbaugruppe an ihrer Außenumfangsfläche jeweils mit mehreren Kühlrippen versehen ist, wobei die Kühlrippen vorzugsweise über Zwischenräume voneinander beabstandet sind, wobei die Zwischenräume zur Außenumgebung hin höchst vorzugsweise offen sind. Idealerweise wird auf derartige Kühlrippen verzichtet, da ein hydraulischer Differentialzylinder keine Kühlrippen hat. In vielen Hydraulikanwendungen, beispielsweise beim Bagger, werden derartige Kühlrippen leicht beschädigt. Dennoch kann es erforderlich sein, Kühlmaßnahmen vorzusehen, damit eine Überhitzung der Kompaktachse vermieden wird. Die vorgeschlagene Anordnung der Kühlrippen ist dann besonders vorteilhaft, weil eine Verstopfung der genannten Zwischenräume mit Schmutz und dergleichen sicher vermieden wird. Hierdurch würde die Kühlwirkung stark vermindert.
Die Kühlrippen können Bestandteile einer Kühlvorrichtung sein, welche Heatpipes zum Wärmetransport verwendet. Die Heatpipes sind beispielsweise mit den Spulen des Elektromotors und/oder mit einem integrierten Schaltkreis der Steuervorrichtung verbunden, beispielsweise über eine Kühlplatte, um die dort entstehende Wärme effizient zur Umgebung hin abzuführen. Es ist denkbar, dass die Kühlwirkung der Kühlrippen mittels eines Lüfters verbessert wird, wobei der Lüfter beispielsweise elektrisch angetrieben ist. Vorzugsweise sind die Kühlrippen einstückig an einem zugeordneten rohrartigen Bauteil angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass die Aktuatorbaugruppe als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei ein mittlerer Außendurchmesser der Aktuatorbaugruppe kleiner als ein mittlerer Außendurchmesser der verbleibenden Baugruppen ist. Diese Gestaltung weicht vom angestrebten Ideal "Außenform des hydraulischen Differentialzylinders" ab. Mit dieser Außenform kann aber oft eine erhebliche Kosteneinsparung erzielt werden, indem die Aktuatorbaugruppe nicht größer ausgeführt wird, als dies für die gewünschten Kräfte erforderlich ist.
Wenn die Kompaktachse bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise im Winter, in Betrieb genommen wird, kann ein Aufheizen des Öls notwendig sein. Dies kann beispielsweise geschehen, indem mittels der oben genannten Überströmventile Druckflüssigkeit im Kreislauf gepumpt wird, ohne dass sich die Kompaktachse, insbesondere das bewegliche Bauteil der Aktuatorbaugruppe, bewegt. Weiter ist es denkbar, dass der Elektromotor mit elektrischer Blindleistung beaufschlagt wird, die allein eine Erwärmung der Motorwindungen aber kein Drehmoment bewirkt. Es versteht sich, dass vorzugsweise eine Druckflüssigkeit verwendet wird, die bei den im Betrieb auftretenden Temperaturen immer die gewünschte Viskosität aufweist. Derartige Druckflüssigkeiten sind aber sehr teuer, wenn sie bei sehr niedrigen Temperaturen verwendbar sein sollen.
Die hydraulische Kompaktachse kann so ausgeführt sein, dass sie weitere hydraulische Verbraucher versorgen kann und/oder so, dass sie von zumindest einer weiteren Pumpe her versorgbar ist. Es versteht sich, dass vorzugsweise ein hydraulisch autarker Betrieb angestrebt wird.
Die hydraulische Kompaktachse kann mit einer Lasthaltung versehen sein, die bewirkt, dass das bewegliche Bauteil der Aktuatorbaugruppe festgehalten wird, wenn der Elektromotor nicht mit Strom beaufschlagt ist. Dies kann beispielsweise mittels Lasthalteventilen geschehen, die vorzugsweise Bestandteil der Pumpenbaugruppe, insbesondere der Ventilbaugruppe, sind. Die Lasthaltung kann mittels einer Klemmung geschehen, beispielsweise, indem eine bewegliche Kolbenstange der Aktuatorbaugruppe mit einem rohrartigen Bauteil verklemmt wird, welches Bestandteil der Aktuatorbaugruppe ist.
Die hydraulische Kompaktachse kann mittels eines Bedienelements gesteuert sein, welches als Bedienhebel bzw. als Joystick ausgeführt ist. Der Bedienhebel kann mit einem Force-Feedback- Sy stem versehen sein, welches dem Benutzer eine haptische Rückmeldung darüber gibt, welche Kraft am beweglichen Bauteil der Aktuatorbaugruppe angreift. Diese Kraft kann beispielsweise durch Messung der im Elektromotor fließenden Ströme ermittelt werden.
Die erfindungsgemäße hydraulische Kompaktachse kann hydraulische Zylinder oder Dreh- bzw. Schwenkantriebe in jeder bekannten Maschine ersetzen, namentlich: bei einem Bagger, beispielsweise an der Schaufel, am Ausleger und/oder am Stiel oder am Drehwerk bei einem landwirtschaftlichen Traktor, beispielsweise am Hubwerk und/oder am Frontlader bei einem Telehandler, beispielsweise am Teleskoparm zum Ein- und Ausfahren bzw. zum Anheben und Absenken bei einem Gabelstapler, beispielsweise zum Anheben und zum Absenken der Hubgabel bei einem Skid-Loader bei einem Radlader bei einem Dumper, beispielsweise zum Anheben und Absenken der Lademulde bei einer Scherenhubbühne, beispielsweise zum Anheben und Absenken der Hubbühne bei einer Tunnelbohrmaschine, beispielsweise zum Vortrieb bei einer Windkraftanlage, beispielsweise zur Rotorblattverstellung zum Öffnen bzw. Schließen von Schiebetüren, beispielsweise auf Schiffen bei einer Planierraupe, beispielsweise zum Anheben und Absenken des Planierschildes und zu dessen sonstiger Ausrichtung bei einer Bewegungsplattform, welche beispielsweise nach dem Prinzip eines Hexapods ausgebildet ist bei einem Flugzeugschlepper bei einer Lenkung eines Fahrzeugs, beispielsweise zum entsprechenden Schwenken der Räder bei einem aktiven Fahrwerk, beispielsweise bei einem Neigezug oder bei einem W aggonlenk-Mechani smus bei einem Retarder (Weichen) bei Maschinen zur Kunststoffformgebung, beispielsweise nach dem Blasformoder dem Spritzgussverfahren bei einer Maschine zum Pressen, zum Sintern, zum Fließen, zur Keramikherstellung oder zum Pulverpressen bei einer Recycling-Maschine, beispielsweise einem Shredder oder einer Müllpresse bei einer Schweißmaschine bei einer Maschine zum Nieten, zum Clinchen, zum Stanzen oder zum Nibbeln bei einer Biegemaschine bei einer Maschine zum Walzen von Bauteilen, beispielsweise zur Verstellung der Lage der Walzen beim Handling bzw. beim Bewegen von Werkstücken innerhalb einer Fertigungsstraße, insbesondere zwischen den verschiedenen Fertigungsstationen bei einer Maschine zur Herstellung von Lebensmitteln bei einer Maschine zum Prüfen von Bauteilen bei einem Stellantrieb, beispielsweise zur Pitch- Verstellung eines Flügels bzw. eines Rotorblatts, zur Verstellung einer Armatur oder zur Verstellung eines Krankenbettes bei einer Klemmvorrichtung, beispielsweise zur Verstellung der Klemmbacken
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kompaktachse;
Fig. 2 einen Längsschnitt einer Gewindeverschraubung;
Fig. 3 einen Längsschnitt einer Pumpenbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform und die angrenzende Aktuator- bzw. Motorbaugruppe;
Fig. 4 einen Längsschnitt einer Pumpenbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform und die angrenzende Aktuator- bzw. Motorbaugruppe;
Fig. 5 einen Längsschnitt der Volumen-Kompensationsbaugruppe und die angrenzende Motorbaugruppe. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kompaktachse 10. Die Außenform der Kompaktachse 10 ist so gewählt, dass sie einen konventionellen hydraulischen Differentialzylinder ersetzen kann, wobei hierfür insbesondere das zweite Krafteinleitungsmittel 12' vorgesehen ist. Die Außenform ist dementsprechend über die gesamte Länge näherungsweise kreiszylindrisch ausgeführt.
Die Kompaktachse 10 ist aus einer Aktuatorbaugruppe 40, einer Pumpenbaugruppe 50, einer Motorbaugruppe 80 und einer Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 zusammengesetzt. Diese sind in der genannten Reihenfolge entlang der Längsachse 13 in einer Reihe angeordnet, wobei sie ausschließlich stirnseitig paarweise aneinander befestigt sind. Diese Aufteilung in gesonderte Baugruppen, die vorzugsweise gesondert voneinander vormontierbar sind, ist vorteilhaft, da sich dadurch die Montage der Kompaktachse erheblich vereinfacht. Die entsprechenden Befestigungen sind so ausgelegt, dass sie bei gelingst möglichem Platzbedarf die im Betrieb auftretenden Kräfte übertragen können. Hierbei treten zunächst die Kräfte auf, welche durch die Aktuatorbaugruppe 40 hydraulisch erzeugt werden. Die vorliegende Aktuatorbaugruppe 40 ist in der Art eines gefalteten Gleichgangzylinders ausgebildet, wobei das entsprechende bewegliche Bauteil 41 in der Art einer Kolbenstange in Richtung der Längsachse 13 beweglich ist. Dementsprechend sind die hydraulischen Kräfte in Richtung der Längsachse 13 gerichtet.
Weiter ist auf die im Betrieb auftretenden Beschleunigungskräfte hinzuweisen, die beispielsweise auftreten, wenn die Kompaktachse 10 als Ganzes beschleunigt bzw. abgebremst wird. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn die Kompaktachse an der Schaufel eines Baggers angeordnet ist, wobei der Stil des Baggerarms stark beschleunigt wird. In solchen Fällen können erhebliche, quer zur Längsachse gerichtete Massenkräfte räumlich verteilt an der Kompaktachse 10 angreifen. Die festen Verbindungen der genannten Baugruppen 40, 50, 80, 90 sind daher so ausgelegt, dass die daraus resultierenden Biegemomente ohne Bruchgefahr und steif übertragen werden können. Als besonders vorteilhaft haben sich Gewindeverschraubungen 20 erwiesen, die weiter untern näher erläutert werden. In Anwendungsfällen, in denen die vorstehend erläuterten Querkräfte in nennenswertem Umfang auftreten, werden vorzugsweise die zweiten Krafteinleitungsmittel 12 verwendet, die in Form zweier kreiszylindrischer Schwenkzapfen 15 ausgebildet sind, die konzentrisch zu einer gemeinsamen Schwenkachse 14 auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse 13 angeordnet sind. Das erste Krafteinleitungsmittel 11, welches am äußersten Ende des beweglichen Bauteils 41 der Aktuatorbaugruppe 40 angeordnet ist, umfasst vorliegend ein Kugelgelenk, welches kein Drehmoment übertragen kann. Die Schwenkzapfen 15 können demgegenüber das Beschleunigungsdrehmoment des Elektromotors in der Motorbaugruppe 80 abstützen. Weiter kann der Schnittpunkt zwischen Längsachse 13 und Schwenkachse 14 sehr nah am Massenschwerpunkt 17 der Kompaktachse 10 angeordnet werden. Hierdurch werden die durch die oben erläuterten Querkräfte verursachten Biegemomente an den Gewindeverschraubungen 20 minimiert.
Das zweite Krafteinleitungsmittel 12' umfasst vorzugsweise ebenfalls ein Kugelgelenk. Es ist an der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 angeordnet und damit am in Richtung der Längsachse 13 gegenüberliegenden Ende der Kompaktachse 10 bezüglich des ersten Krafteinleitungsmittels 11. Das zweite Krafteinleitungsmittel 12' wird vorzugsweise in Anwendungsfällen genutzt, in denen eine maximale äußere Ähnlichkeit zu einem konventionellen hydraulischen Differentialzylinder im Vordergrund steht.
Die genannten Baugruppen 40, 50, 80, 90 können jeweils wenigstens eine Unterbaugruppe umfassen, die wiederum vorzugsweise gesondert vormontierbar ist. Vorliegend umfasst die Pumpenbaugruppe 50 zwei Unterbaugruppen, nämlich die erste Unterbaugruppe (Nr. 56 in Fig. 3 und 4) und die Ventilbaugruppe 70. Die Ventilbaugruppe 70 umfasst einen Ventilblock 71, in welchem wenigstens ein hydraulisches Ventil aufgenommen ist. Die Schwenkzapfen 15 sind vorzugsweise an dem Ventilblock 71 befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet. Die gewünschte näherungsweise kreiszylindrische Außenform hat zur Folge, dass zum Festdrehen und zum Lösen der Gewindeverschraubungen 20 kaum geeignete Angriffsmöglichkeiten für Schraub Werkzeuge zur Verfügung stehen. Daher wurden an verschiedenen Stellen Werkzeugangriffsmittel 16 in Form von Schlüsselflächen außen an der Kompaktachse 10 angeordnet.
Die Aktuatorbaugruppe 40 umfasst ein viertes rohrartiges Bauteil 46, an dessen in Fig. 1 linken Ende eine Führung 42 für das bewegliche Bauteil 41 angeordnet ist, die gleichzeitig eine hydraulische Abdichtung bildet. Vorliegend ist das vierte rohrartige Bauteil 46 weitgehend über seine gesamte Länge als bezüglich der Längsachse 13 kreiszylindrisches Rohr ausgebildet, wobei sich beispielsweise im Bereich der Gewindeverschraubung 20 und im Bereich der Führung 42 Abweichungen ergeben. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll mit dem Begriff "rohrartiges Bauteil" jedes Bauteil umfasst werden, welches sich entlang einer Achse erstreckt, wobei es diese Achse ringförmig umgibt, so dass es innen einen Hohlraum hat, wobei der Hohlraum in Richtung der Achse an beiden gegenüberliegenden Enden offen ist. Insbesondere sollen solche Rohre erfasst sein, die an ihrer Außenumfangsfläche mit Kühlrippen (Nr. 88 in Fig. 3 und 4) versehen sind. Derartige Kühlrippen sind zwar in vielen Anwendungsfällen der Kompaktachse unerwünscht, weil sie leicht beschädigt werden können, dennoch sind sie manchmal erforderlich, um eine Überhitzung der Kompaktachse 10 zu vermeiden.
Hinzuweisen ist noch auf den elektrischen Anschluss 18 der Kompaktachse 10, welcher vorzugsweise an der Motorbaugruppe 80 angeordnet ist. Eine Besonderheit der vorliegenden Kompaktachse 10 besteht darin, dass neben diesem einen elektrischen Anschluss 18 keine weiteren Anschlüsse erforderlich sind, insbesondere keine hydraulischen Anschlüsse.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer Gewindeverschraubung 20. Alle Gewindeverschraubungen 20 der vorliegenden Kompaktachse sind vorzugsweise im Wesentlichen gemäß diesem Grundmuster ausgeführt. Eine Gewindeverschraubung 20 umfasst ein erstes und ein zweites Bauteil 101; 102, die jeweils einstückig ausgebildet sind. Das erste Bauteil 101 ist mit dem Innengewinde 21 versehen, wobei es im oben erläuterten Sinne rohrartig ausgebildet ist. Das zweite Bauteil 102 ist mit dem Außengewinde 22 versehen. Es kann rohrartig ausgebildet sein, wobei es im Falle des Ventilblocks (Nr. 71 in Fig. 1) als kompaktes Bauteil ausgebildet ist.
Das Innengewinde 21 und das Außengewinde 22 sind miteinander verschraubt. Die hierdurch erzielbare Ausrichtgenauigkeit reicht oft nicht aus, damit die beiden, der Gewindeverschraubung 20 zugeordneten Baugruppen an dieser Schnittstelle zuverlässig Zusammenwirken. Deshalb umfasst die Gewindeverschraubung 20 eine Zentrierung 24. Die Zentrierung 24 umfasst am ersten und am zweiten Bauteil 101; 102 jeweils eine bezüglich der Längsachse kreiszylindrische Fläche 23, wobei die beiden kreiszylindrischen Flächen 23 im Wesentlichen spielfrei aneinander angepasst sind. Hierdurch wird eine Ausrichtung quer zur Längsachse erreicht. Der Durchmesser der kreiszylindrischen Flächen 23 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Innengewindes 21. Weiter ist die kreiszylindrische Fläche 23 ganz am Ende des zweiten Bauteils 102 mit dem Außengewinde 22 angeordnet.
Das zweite Bauteil 102 mit dem Außengewinde 22 hat eine ebene Längsstirnfläche 27, die senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist, wobei sie am äußersten Ende des zweiten Bauteils 102 angeordnet ist. Diese Längsstirnfläche 27 liegt an einer angepassten Gegenfläche 28 im Inneren des ersten Bauteils 101 zumindest mittelbar an. Hierdurch werden das erste und des zweite Bauteil 101; 102 bezüglich einer gegenseitigen Verkippung derart ausgerichtet, dass deren Mittelachse genau mit der Längsachse zusammenfallen.
Weiter ist auf die statische Dichtung 25 hinzuweisen. Je nachdem, an welcher Stelle der Kompaktachse die Gewindeverschraubung 20 angeordnet ist, kann an deren Innenseite ein ganz erheblicher hydraulischer Druck anliegen. Im Inneren der Aktuatorbaugruppe oder im Inneren der Pumpenbaugruppe kann beispielsweise ein Druck von 200 bar anliegen. Im Inneren der Volumen-Kompensationsbaugruppe kann beispielsweise ein Druck von 30 bar anliegen. Zur Abdichtung werden die bereits angesprochenen kreiszylindrischen Flächen 23 genutzt. Die kreiszylindrische Fläche 23 am zweiten Bauteil 102 dient unmittelbar als Dichtfläche. In der kreiszylindrischen Fläche 23 am ersten Bauteil 101 ist eine bezüglich der Längsachse kreisringförmige Nut vorgesehen, in welcher ein Dichtring 26 aufgenommen ist, wobei der Dichtring 26 beispielsweise als O-Ring ausgebildet ist. Mit dieser Anordnung ergibt sich beim Zusammenbau der Gewindeverschraubung 20 ein geringes Risiko, dass der Dichtring 26 beschädigt wird. Dieses Beschädigungsrisiko wird mit der Fase 29 im Bereich der Längsstirnfläche 27 des zweiten Bauteils 102 weiter minimiert.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer Pumpenbaugruppe 50 gemäß einer ersten Ausführungsform und die angrenzende Aktuator- bzw. Motorbaugruppe 40; 80. In Fig. 3 sind insgesamt drei Gewindeverschraubungen 20 zu erkennen, die alle nach dem oben erläuterten Grundmuster ausgeführt sind, nämlich zwischen dem vierten rohrartigen Bauteil 46 und dem Ventilblock 71, zwischen dem Ventilblock 71 und dem ersten rohrartigen Bauteil 55 und zwischen dem ersten rohrartigen Bauteil 55 und dem zweiten rohrartigen Bauteil 82.
Die eigentliche Pumpe 51 ist als Innenzahnradpumpe ausgeführt, wobei sie vollständig von einer gesonderten ersten Unterbaugruppe 56 gebildet wird, die in dem ersten rohrartigen Bauteil 55 bezüglich der Längsachse 13 verdrehbar aufgenommen ist, wobei sie mittels wenigstens eines Zylinderstifts 58 am Ventilblock 71 gegen Verdrehung gesichert ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die Hydraulikkanäle im Ventilblock 71 und in der ersten Unterbaugruppe 56 fluchtend gegenüberstehen.
Die erste Unterbaugruppe 56 umfasst einen topfartigen Hauptkörper 60, in welchem das Innenzahnrad 52 der Innenzahnradpumpe drehbar aufgenommen ist, wobei es mittels der Druckflüssigkeit hydrostatisch und/oder hydrodynamisch drehbar gelagert ist. In Fig. 3 unten kämmt das Außenzahnrad 53 der Innenzahnradpumpe mit dem Innenzahnrad 52. Der entsprechende Zahnkontakt grenzt die beiden Druckräume 57 fluiddicht voneinander ab. An der bezüglich der Längsachse 13 gegenüberliegenden Seite wird eine vergleichbare Abdichtung mittels eines Füllstücks 59 erreicht, welches vorliegend einstückig mit dem Hauptkörper 60 ausgebildet ist. Zweck Steigerung des maximalen Förderdrucks können gesonderte Füllstücke vorgesehen sein, die gewünschtenfalls mehrstückig ausgebildet sind. Die vorliegende Innenzahnradpumpe ist 4-Quadranten-fähig ausgebildet, weshalb das Füllstück 59 spielsymmetrisch bezüglich einer Ebene ausgebildet ist, welche die Längsachse 13 enthält. Die Bohrung
61 in der Welle des Außenzahnrades 53 führt vorliegend permanent den Druck im Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe. Weiter ist auf den Deckel
62 der ersten Unterbaugruppe 56 hinzuweisen, welcher u.a. die Steuernieren der Innenzahnradpumpe bildet, wobei er außerdem das Außenzahnrad 53 zusammen mit dem Hauptkörper 60 bezüglich der Längsachse 13 drehbar lagert.
Der Ventilblock 71 nimmt vorliegend die beiden in Fig. 3 sichtbaren Druckbegrenzungsventile 72 auf, welche jeweils den Druck im zugeordneten ersten 43 bzw. zweiten Druckraum 44 nach oben begrenzen. Der Druck im ersten Druckraum 43 lässt das bewegliche Teil 41 in Richtung der Längsachse 13 ausfahren. Der Druck im zweiten Druckraum lässt das bewegliche Teil 41 in Richtung der Längsachse 13 einfahren. Die Aktuatorbaugruppe 40 ist vorliegend als Gleichgangzylinder ausgeführt, so dass die hydraulisch wirksamen Flächen des ersten und des zweiten Druckraums 43; 44 gleich ausgeführt sind. Toleranzbedingte Abweichungen von diesem Ideal und/oder Temperaturschwankungen können jedoch dazu führen, dass der Druck im vorliegend geschlossenen Hydraulikreislauf in unerwünschter Weise einsteigt. Dieser Druckanstieg wird durch die Druckbegrenzungsventile 72 nach oben begrenzt. Dem ersten und dem zweiten Druckraum 43; 44, kann jeweils ein Nachsaugventil zugeordnet sein. Ein Nachsaugventil ist ein Rückschlagventil, welches ausschließlich einen Fluidstrom vom Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe zum betreffenden Druckraum 43; 44 hin zulässt. Die Nachsaugventile können jeweils Bestandteil eines zugeordneten Druckbegrenzungsventils 72 sein. Sie können auch als gesonderte Ventile ausgebildet sein, die beispielsweise in den Hauptkörper 60 der ersten Unterbaugruppe 56 eingeschraubt sind.
Die Bestückung der Ventilbaugruppe 70 mit Ventilen erfolgt je nach konkretem
Anwendungsfall der Kompaktachse. Der vorliegende Ventilblock 71 hat den Vorteil, dass er vergleichsweise viel Bauraum für Ventile bietet. Er kann in Richtung der Längsachse ohne Weiteres verlängert werden, um mehr Bauraum für Ventile bereitzustellen. Weiter können die mit Bezug auf Fig. 1 erläuterten Schwenkzapfen problemlos außen am Ventilblock 71 befestigt werden, wobei eine sichere Kraftweiterleitung zu den angrenzenden Baugruppen gewährleitstet ist.
Hinzuweisen ist noch auf den Luftraum 45 der Aktuatorbaugruppe 40, dessen Volumen sich bei einer Bewegung des beweglichen Bauteils ändert. Da sich der Kolben 47 in Fig. 3 in seiner eingefahrenen Endstellung befindet, hat der Luftraum an der mit Nr. 45 bezeichneten Stelle das Volumen Null. Der Luftraum ist vorzugsweise über wenigstens einen Kanal permanent mit der Umgebungsluft verbunden, wobei dieser Kanal mit einem Sinterfilter versehen sein kann, um das Eindringen von Schmutz zu verhindern.
Das zweite rohrartige Bauteil 82 der Motorbaugruppe 80 ist fest mit dem Stator 84 des Elektromotors verbunden, beispielsweise verklebt. Das zweite rohrartige Bauteil 82 kann an seiner Außenumfangsfläche mit Kühlrippen 88 versehen sein, welche die in den Spulenwindungen des Stators 84 entstehende Abwärme zur Umgebung hin abführen.
Die Motorwelle 81 des Elektromotors ist mit zwei Drehlagern 86 (siehe auch Fig. 5) bezüglich der Längsachse 13 drehbar gelagert. Die Drehlager 86 sind vorliegend als Radialrillenkugellager ausgeführt. Die Bohrung 89 im Inneren der Motorwelle 81 führt den Druck im Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe. Die Motorwelle 71 steht über eine gesonderte Kupplung 104 mit dem Außenzahnrad 53 in Drehantriebsverbindung. Der entsprechende Kupplungseingriff kann ohne Weiteres beim Zusammenbau der zugeordneten Gewindeverschraubung 20 hergestellt werden. Der Rotor 85 des Elektromotors, der vorliegend mehrere Permanentmagnete umfasst, ist fest mit der Motorwelle 81 verbunden, beispielsweise verklebt.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer Pumpenbaugruppe 50' gemäß einer zweiten Ausführungsform und die angrenzende Aktuator- bzw. Motorbaugruppe 40; 80. Die Aktuator- und die Motorbaugruppe 40; 80 sind identisch zu Fig. 3 ausgebildet. Die Pumpenbaugruppe 50' ist bis auf die nachfolgend erläuterten Unterschiede identisch zu derjenigen in Fig. 3 ausgebildet. Hinsichtlich der betreffenden Gemeinsamkeit wird auf die Ausführungen zu Fig. 3 verwiesen. In den Fig. 3 und 4 sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Anzumerken ist noch, dass sich die Drehlage der Schnittebenen bezüglich der Längsachse 13 in den Fig. 3 und 4 derart unterscheiden, dass jeweils die Druckbegrenzungsventile 72 sichtbar sind. In der Folge erscheinen das Innenzahnrad 52, das Außenzahnrad 53 und das Füllstück unterschiedlich, obwohl sie tatsächlich identisch ausgebildet sind.
Die zweite Ausführungsform 50' unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Pumpenbaugruppe hinsichtlich der Anordnung der Druckbegrenzungsventile 72. Diese haben vorliegend die gleiche hydraulische Funktion wie mit Bezug auf Fig. 3 erläutert. Sie sind jedoch im Hauptkörper 60 der ersten Unterbaugruppe 56 angeordnet. Hierdurch nimmt die Baulänge der ersten Unterbaugruppe 56 zu. Um bei der ohnehin großen Vielfalt an möglichen Varianten der Kompaktachse eine möglichst hohe Anzahl an gleichen Teilen bei allen Varianten zu erzielen, ist die Ausführung nach Fig. 3 bevorzugt.
Anzumerken ist, dass unmittelbar rechts der Druckbegrenzungsventile 72 in Fig. 4 der Druck im Flüssigkeitsraum der Volumen-Kompensationsbaugruppe anliegt. Der Elektromotor ist als sogenannter ölführender Motor ausgebildet, dessen gesamter Innenraum mit Druckflüssigkeit aufgefüllt ist. Die Druckflüssigkeit ist dementsprechend so ausgewählt, dass sie die Funktion des Elektromotors nicht stört. Sie ist insbesondere elektrisch nicht leitend.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 und die angrenzende Motorbaugruppe 80. In Fig. 3 sind zunächst zwei weitere Gewindeverschraubungen 20 zu erkennen, die nach dem mit Bezug auf Fig. 2 erläuterten Grundprinzip gestaltet sind. Eine Gewindeverschraubung 20 ist zwischen dem zweiten und dem dritten rohrartigen Bauteil 82; 83 der Motorbaugruppe 80 angeordnet. Eine weitere Gewindeverschraubung 20 ist zwischen dem dritten rohrartigen Bauteil 83 und dem Grundkörper 95 der Volumenkompensationsbaugruppe 90 angeordnet.
In Fig. 5 ist das zweite Drehlager 86 zu erkennen, mit welchem die Motorwelle 81 drehbar gelagert ist. Im Bereich dieses Drehlagers 86 ist ein Drehgeber 87 angeordnet, mit welchem der Drehwinkel der Motorwelle 81 messbar ist. Der entsprechende Messwert wird zur elektronischen Steuerung der Ströme im Stator 84 verwendet. Hierbei ist anzumerken, dass die genannte Stromsteuerung auch ohne Drehgeber 87 möglich ist.
Wie bereits erwähnt, bildet der gesamte Innenraum der Motorbaugruppe 80 einen Bestandteil des Flüssigkeitsraums 91 der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90. Damit die Druckflüssigkeit alle Bereiche dieses Innenraums erreichen kann, sind mehrere Bohrungen 105 vorgesehen, welche einen entsprechenden Flüssigkeitsaustausch ermöglichen.
Am vierten rohrartigen Bauteil ist der in Fig. 1 sichtbare elektrische Anschluss (Nr. 18 in Fig. 1) angeordnet. Dieser hat vorzugsweise eine definierte Ausrichtung relativ zum zweiten Krafteinleitungsmittel 12' in Form eines Kugelgelenks und zwar hinsichtlich der Drehlage bezüglich der Längsachse 13. Dies kann erreicht werden, indem zwischen der Längsstirnfläche (Nr. 27 in Fig. 2) und der Gegenfläche (Nr. 28 in Fig. 2) zumindest eine Distanzscheibe eingebaut wird, deren Dicke bei der Montage so ausgewählt wird, dass sich die gewünschte Drehlage ergibt.
Der Gasraum 92 der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 hat vorliegend ein kleines Volumen. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass die Aktuatorbaugruppe als Gleichgangzylinder ausgebildet ist, so dass das Gesamtvolumen an Druckflüssigkeit in der Aktuatorbaugruppe unabhängig von der Stellung des beweglichen Bauteils im Wesentlichen konstant ist. Die Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 muss vorliegend nur Volumenänderungen der Druckflüssigkeit ausgleichen, welche sich beispielsweise durch eine Temperaturänderung oder durch interne Leckagen ergeben. Wenn die Aktuatorbaugruppe in Form eines Differentialzylinders ausgeführt ist, ist der Gasraum vorzugsweise erheblich größer ausgeführt.
Der Gasraum 92 wird vorliegend mit einer Membran 93 vom Flüssigkeitsraum 91 fluiddicht abgegrenzt. Die vorliegend topfartig ausgeführte Membran 93 besteht beispielsweise aus einem Elastomer, so dass sie sich elastisch verformen kann, um eine Änderung des Volumens der Druckflüssigkeit im Flüssigkeitsraum 91 auszugleichen. Der Gasraum 92 ist mit einem Gas gefüllt, bei dem es sich vorzugsweise um trockenen Stickstoff handelt. Dieses Gas kann mittels eines (in Fig. 5 nicht sichtbaren) Füllventils eingefüllt werden, welches im Grundkörper 95 aufgenommen ist. Die Membran 93 wird von einer im Wesentlichen starren Lochplatte 94 vor Beschädigungen geschützt. Die Lochplatte 94 ist als ebene Platte mit konstanter Dicke ausgeführt, wobei sie in Richtung der Längsachse 13 von einer Vielzahl von Bohrungen durchsetzt ist.
Die Membran 93 mit der Lochplatte 94 ist unter Verwendung eines gesonderten Klemmrings zwischen der Längsstirnfläche (Nr. 27 in Fig. 2) und der Gegenfläche (Nr. 28 in Fig. 2) zur zugeordneten Gewindeverschraubung 20 eingeklemmt und mithin fest gehalten.
Der einstückige Grundkörper 95 der Volumen-Kompensationsbaugruppe 90 ist topfartig ausgebildet, wobei er die zugeordnete Längsstimseite des dritten rohrartigen Bauteils 83 dicht verschließt. An seiner in Richtung der Längsachse 13 nach außen weisenden Stirnseite ist ein zweites Krafteileitungsmittel 12' angeordnet, welches vorliegend als Kugelgelenk ausgebildet ist. Es kann aber auch in Form von Schwenkzapfen entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten anderen zweiten Krafteinleitungsmittel (Nr. 12 in Fig. 1) ausgebildet sein. Es versteht sich, das nur eines der erläuterten zweiten Krafteileitungsmittel zur Einleitung von Kräften Verwendung findet. Bezugszeichen
10 hydraulische Kompaktachse
11 erstes Krafteinleitungsmittel
12 zweites Krafteileitungsmittel (erste Ausführungsform)
12' zweites Krafteinleitungsmittel (zweite Ausführungsform)
13 Längsachse
14 Schwenkachse
15 Schwenkzapfen
16 W erkeugangriff smittel
17 Massenschwerpunkt
18 elektrischer Anschluss
20 Gewindeverschraubung
21 Innengewinde
22 Außengewinde
23 kreiszylindrische Fläche
24 Zentrierung
25 statische Dichtung
26 Dichtring
27 Längsstirnfläche
28 Gegenfläche
29 Fase
40 Aktuatorbaugruppe
41 bewegliches Bauteil
42 Führung
43 erster Druckraum
44 zweiter Druckraum
45 Luftraum
46 viertes rohrartiges Bauteil
47 Kolben 50 Pumpenbaugruppe (erste Ausführungsform)
50' Pumpenbaugruppe (zweite Ausführungsform)
51 Pumpe
52 Innenzahnrad
53 Außenzahnrad
54 Rückschlagventil
55 erstes rohrartiges Bauteil
56 erste Unterbaugruppe
57 Verdrängerraum
58 Zylinderstift (Verdrehsicherung)
59 Füllstück
60 Hauptkörper der ersten Unterbaugruppe
61 Bohrung
62 Deckel
70 Ventilbaugruppe
71 Ventilblock (weiteres Bauteil)
72 Druckbegrenzungsventil
80 Motorbaugruppe
81 Motorwelle
82 zweites rohrartiges Bauteil
83 drittes rohrartiges Bauteil
84 Stator
85 Rotor
86 Drehlager
87 Drehgeber
88 Kühlrippe
89 Bohrung 90 Volumen-Kompensationsbaugruppe
91 Flüssigkeitsraum
92 Gasraum
93 Membran 94 Lochplatte
95 Grundkörper
96 Klemmring
101 erstes Bauteil 102 zweites Bauteil
103 Spalt
104 Kupplung
105 Bohrung

Claims
- 27 -
Ansprüche Hydraulische Kompaktachse (10) umfassend eine Aktuatorbaugruppe (40), eine Pumpenbaugruppe (50; 50'), eine Motorbaugruppe (80) und eine Volumen- Kompensationsbaugruppe (90), welche jeweils konzentrisch bezüglich einer Längsachse (13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorbaugruppe (40), die Pumpenbaugruppe (50; 50'), die Motorbaugruppe (80) und die Volumen- Kompensationsbaugruppe (90) jeweils als eine gesonderte, vorzugsweise als eine gesondert vormontierbare, Baugruppe ausgeführt ist, wobei die genannten Baugruppen (40; 50; 50'; 80; 90) entlang der Längsachse (13) in einer Reihe angeordnet sind, wobei sie ausschließlich paarweise stirnseitig aneinander befestigt sind, wobei die Aktuatorbaugruppe (40) an einem Ende der genannten Reihe angeordnet ist. Hydraulische Kompaktachse (10) nach Anspruch 1, wobei die genannten Baugruppen (40; 50; 50'; 80; 90) in der Reihenfolge Aktuatorbaugruppe (40), Pumpenbaugruppe (50; 50'), Motorbaugruppe (80) und Volumen-Kompensationsbaugruppe (90) in einer Reihe entlang der Längsachse (13) angeordnet sind. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil, vorzugsweise alle, genannten Baugruppen (40;
50; 50'; 80; 90) über eine Gewindeverschraubung (20) jeweils paarweise miteinander verschraubt sind, wobei die Gewindeverschraubung (20) jeweils ein Innen- und ein Außengewinde (21; 22) umfasst, welche konzentrisch zur Längsachse (13) ausgebildet sind, wobei sie miteinander verschraubt sind. Hydraulische Kompaktachse (10) nach Anspruch 3, wobei unmittelbar benachbart zur wenigstens einen Gewindeverschraubung (20), vorzugsweise zu allen Gewindeverschraubungen (20), jeweils eine Zentrierung (24) angeordnet ist, wobei die Zentrierung (20) jeweils zwei kreiszylindrische Flächen (23) umfasst, die konzentrisch zur Längsachse (13) ausgebildet sind, wobei sie aneinander anliegen.
5. Hydraulische Kompaktachse (10) nach Anspruch 4, wobei ein Durchmesser der kreiszylindrischen Flächen (23) vorzugsweise kleiner als ein Innendurchmesser des zugeordneten Innengewindes (21) ist, wobei die Zentrierung (24) am Längsende des Bauteils (102) der Gewindeverschraubung (20) mit dem Außengewinde (22) angeordnet ist.
6. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei im Bereich der Zentrierung (24) eine statische Dichtung (25) angeordnet ist, welche vorzugsweise einen Dichtring (26) umfasst, der konzentrisch zur Längsachse (13) angeordnet ist.
7. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei zumindest eine der genannten Baugruppen (40; 50; 50'; 80; 90), vorzugsweise alle genannten Baugruppen (40; 50; 50'; 80; 90), jeweils mit Werkzeugangriffsmitteln (16), insbesondere mit wenigstens einer Schlüsselfläche, versehen sind, wobei die Werkzeugangriffsmittel (16) so ausgebildet sind, dass die betreffende Gewindeverschraubung (20) festdrehbar und/oder lösbar ist.
8. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Bauteil (102) der Gewindeverschraubung (20) mit dem Außengewinde (20) eine senkrecht zur Längsachse (13) ausgerichtete Längsstirnfläche (27) hat, welche über die betreffende Gewindeverschraubung (20) mit einer angepassten Gegenfläche (28) am anderen Bauteil (101) der Gewindeverschraubung (20) verspannt ist.
9. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Pumpenbaugruppe (50; 50') ein bezüglich der Längsachse (13) konzentrisches erstes rohrartiges Bauteil (55) umfasst, welches Bestandteil wenigstens einer zugeordneten Gewindeverschraubung (20) ist, wobei wenigstens ein im Volumen veränderlicher Verdrängerraum (57) einer betreffenden Pumpe (51) vollständig von einer gesondert vormontierbaren ersten Unterbaugruppe (56) umgrenzt wird, wobei die erste Unterbaugruppe (56) bezüglich der Längsachse (13) verdrehbar in dem ersten rohrartigen Bauteil (55) aufgenommen ist, wobei die erste Unterbaugruppe (56) bezüglich Verdrehung um die Längsachse (13) an einem weiteren Bauteil (71) gesichert ist, welches fest mit dem ersten rohrartigen Bauteil (55) verbunden ist.
10. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, soweit dieser auf Anspruch 2 rückbezogen ist, wobei die Volumen-Kompensationsbaugruppe (90) einen Gasraum (92) vollständig umgrenzt, wobei sie ein unmittelbar benachbartes rohrartiges Bauteil (83) stimseitig flüssigkeitsdicht verschließt, wobei die Volumen- Kompensationsbaugruppe (90) vorzugsweise ein Krafteinleitungsmittel (12') umfasst.
11. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die hydraulische Kompaktachse (10) ein erstes und ein zweites Krafteinleitungsmittel (11; 12; 12') umfasst, wobei das erste Krafteinleitungsmittel (11) an einem beweglichen Bauteil (41) der Aktuatorbaugruppe (40) angeordnet ist, wobei das zweite Krafteinleitungsmittel (12; 12') in Richtung der Längsachse (13) beabstandet vom ersten Krafteinleitungsmittel (11) angeordnet ist, wobei zumindest das zweite Krafteinleitungsmittel ein Paar von Schwenkzapfen (15) umfasst, welche konzentrisch zu einer gemeinsamen Schwenkachse (14) auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse (13) angeordnet sind, wobei die Schwenkachse (14) senkrecht zur Längsachse (13) ausgerichtet ist.
12. Hydraulische Kompaktachse (10) nach Anspruch 11, wobei sich die Schwenkachse (14) und die Längsachse (13) in der Nähe eines Massenschwerpunkts (17) der hydraulischen Kompaktachse (10) schneiden bzw. kreuzen, vorzugsweise im Bereich der Pumpenbaugruppe (50; 50'), höchst vorzugsweise im Bereich einer Ventilbaugruppe, die Bestandteil der Pumpenbaugruppe (50; 50') ist.
13. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Motorbaugruppe (80), die Volumen-
Kompensationsbaugruppe (90), die Aktuatorbaugruppe (40) und/oder die Pumpenbaugruppe (50; 50') an ihrer Außenumfangsfläche jeweils mit mehreren Kühlrippen (88) versehen ist, wobei die Kühlrippen (88) vorzugsweise über Zwischenräume voneinander beabstandet sind, wobei die Zwischenräume zur
Außenumgebung hin höchst vorzugsweise offen sind.
14. Hydraulische Kompaktachse (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aktuatorbaugruppe (40) als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei ein mittlerer Außendurchmesser der Aktuatorbaugruppe (40) kleiner als ein mittlerer Außendurchmesser der verbleibenden Baugruppen (50; 50', 80; 90) ist.
PCT/EP2022/075332 2021-10-07 2022-09-13 Hydraulische kompaktachse, die mehrere rohrartige bauteile umfasst WO2023057176A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021211345.1 2021-10-07
DE102021211345.1A DE102021211345A1 (de) 2021-10-07 2021-10-07 Hydraulische Kompaktachse, die mehrere rohrartige Bauteile umfasst

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023057176A1 true WO2023057176A1 (de) 2023-04-13

Family

ID=83688577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/075332 WO2023057176A1 (de) 2021-10-07 2022-09-13 Hydraulische kompaktachse, die mehrere rohrartige bauteile umfasst

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021211345A1 (de)
WO (1) WO2023057176A1 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2449482A (en) * 1945-03-12 1948-09-14 Weatherhead Co Reversible pump controlled hydraulic cylinder system
US2457467A (en) * 1945-03-08 1948-12-28 Cons Vultee Aircraft Corp Electrically and hydraulically operated extensible strut
FR2641340A3 (fr) * 1989-01-05 1990-07-06 Gi Bi Di Continental Srl Moteur hydraulique a piston longitudinal et reservoir incorpore dans l'appareillage electronique de commande
US20030077183A1 (en) * 2001-10-24 2003-04-24 Snecma Moteurs Electrohydraulic actuator
DE102007023412A1 (de) * 2007-05-18 2008-11-20 Rehau Ag + Co. Hydraulik-Antriebseinheit
DE102008025054B4 (de) 2008-05-26 2011-04-28 Böhner-EH GmbH Hydraulikeinheit
DE102012012142A1 (de) 2012-06-20 2013-12-24 Robert Bosch Gmbh Hydraulische Stelleinrichtung
DE102010020690B4 (de) 2010-05-15 2018-08-23 Robert Bosch Gmbh Hydraulisches Antriebssystem
US11118610B2 (en) 2017-08-29 2021-09-14 The Boeing Company Low profile electro-hydrostatic actuator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29516959U1 (de) 1995-10-26 1996-01-04 bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH, 53547 Dattenberg Pumpenmodul eines elektrohydraulischen Schwenkantriebs
DE102007023413B4 (de) 2007-05-18 2009-06-10 Rehau Ag + Co. Hydraulik-Antriebseinheit

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2457467A (en) * 1945-03-08 1948-12-28 Cons Vultee Aircraft Corp Electrically and hydraulically operated extensible strut
US2449482A (en) * 1945-03-12 1948-09-14 Weatherhead Co Reversible pump controlled hydraulic cylinder system
FR2641340A3 (fr) * 1989-01-05 1990-07-06 Gi Bi Di Continental Srl Moteur hydraulique a piston longitudinal et reservoir incorpore dans l'appareillage electronique de commande
US20030077183A1 (en) * 2001-10-24 2003-04-24 Snecma Moteurs Electrohydraulic actuator
DE102007023412A1 (de) * 2007-05-18 2008-11-20 Rehau Ag + Co. Hydraulik-Antriebseinheit
DE102008025054B4 (de) 2008-05-26 2011-04-28 Böhner-EH GmbH Hydraulikeinheit
DE102010020690B4 (de) 2010-05-15 2018-08-23 Robert Bosch Gmbh Hydraulisches Antriebssystem
DE102012012142A1 (de) 2012-06-20 2013-12-24 Robert Bosch Gmbh Hydraulische Stelleinrichtung
US11118610B2 (en) 2017-08-29 2021-09-14 The Boeing Company Low profile electro-hydrostatic actuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021211345A1 (de) 2023-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2498982B1 (de) Maschinenpresse
EP2039582B1 (de) Aktiver hydraulischer Dämpfer und hydraulischer Stellantrieb
DE102010020132A1 (de) Antriebssystem mit zumindest einem hydraulischen Aktuator
EP2676036B1 (de) Druckspeicherlose hydraulische antriebsanordnung für und mit einem verbraucher, insbesondere für pressen sowie verfahren zum betreiben einer solchen druckspeicherlosen hydraulischen antriebsanordnung
EP2128446B1 (de) Hydraulikeinheit
DE19909712B4 (de) Steuerventileinrichtung für einen hydraulischen Verbraucher
EP2242633B1 (de) Linearantrieb mit einem spindeltrieb
EP3077674B1 (de) Hydraulische anordnung
EP1651502B1 (de) Lenkgetriebe für ein kraftfahrzeug
EP1567403B1 (de) Hydraulische lenkung für fahrzeuge
EP3098457B1 (de) Hydrostatischer linearer aktuator und anordnung mit hydrostatischen linearen aktuatoren
EP3387267B1 (de) Elektrohydraulischer linearaktuator
DE202015106161U1 (de) Elektrohydraulische Antriebseinheit
WO2014191087A1 (de) Lüfterradanordnung mit drehend angetriebener nabe
EP2981458B1 (de) Rudermaschine
DE10307566A1 (de) Elektrohydraulisches Doppelpumpen-Doppelmotor-Aggregat für eine selbstfahrende Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug
WO2023057176A1 (de) Hydraulische kompaktachse, die mehrere rohrartige bauteile umfasst
DE102010015583B4 (de) Verfahren zur Einstellung eines Arbeitsspaltes zwischen einer Prallschwinge und dem Schlagkreis eines Rotors
DE10130812A1 (de) Hilfskraftlenkung
WO2019086181A1 (de) Elektrohydraulisches linearstellglied
EP3734082B1 (de) Hydrostatisches linear-antriebssystem
DE19735979B4 (de) Hilfskraftlenkung
DE102009036350A1 (de) Antriebsvorrichtung
DE19844001B4 (de) Hydraulisch betätigbare Armatur
DE4037848A1 (de) Hydraulisch angetriebene maschine mit zwei antriebszylindern

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22786314

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022786314

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022786314

Country of ref document: EP

Effective date: 20240507