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Title:
ELECTRIC-MOTOR-DRIVEN HYDRAULIC PUMP ACTUATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/115524
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric-motor-driven hydraulic pump actuator (1) with two plate-like housing bodies (3, 4) which are connected sealingly to one another with the interposition of an intermediate plate (5) in order to form a housing (2) in which a drive shaft (9) is rotatably mounted. In order to improve the electric-motor-driven hydraulic pump actuator (1) in terms of function and/or production, a bearing device (15) for the drive shaft (9) is secured in one (3) of the housing bodies (3, 4) with the aid of the intermediate plate (5).

Inventors:
BOHNERT MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/100938
Publication Date:
June 17, 2021
Filing Date:
November 03, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F01C21/10; F04B17/03; F04C2/08; F04C2/10
Foreign References:
DE19813301A11999-09-30
US5895207A1999-04-20
DE102015002352A12016-06-23
DE4331625A11995-03-23
DE4118950A11993-02-11
DE102010054250A12011-06-22
DE102005058843A12006-07-20
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor (1 ) mit zwei plat tenartigen Gehäusekörpern (3,4), die unter Zwischenordnung eines Zwischen blechs (5) dicht miteinander verbunden sind, um ein Gehäuse (2) darzustellen, in welchem eine Antriebswelle (9) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeich net, dass eine Lagereinrichtung (15) für die Antriebswelle (9) in einem der Ge häusekörper (3,4) mit Hilfe des Zwischenblechs (5) gesichert ist.

2. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenblech (5) eine axiale Klemmkraft auf die Lagereinrichtung (15) für die Antriebswelle (9) in dem Gehäusekörper

(3) ausübt.

3. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenblech (5) mindestens einen Vorspannbereich (28) umfasst, der federartig gegen die Lagereinrichtung (15) in dem Gehäusekörper (3) vorgespannt ist.

4. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrich tung (15) als Festlager (11) ausgeführt ist, das in dem Gehäusekörper (3) mit einem Loslager (12) für die Antriebswelle (9) kombiniert ist.

5. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäusekörper (3) auf der Antriebswelle (9) zwischen dem Festlager (11) und dem Loslager (12) ein Rotor (7) des elekt romotorischen Antriebs (10) angeordnet ist.

6. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Ge häusekörper (3) durch das Zwischenblech (5) in den anderen Gehäusekörper

(4) ragendes Ende (29) der Antriebswelle (9) eine Hydraulikpumpe (20) in dem anderen Gehäusekörper (4) antreibt.

7. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekör- per (3) aus einem Gehäusematerial gebildet ist, das eine signifikant andere Temperaturausdehnung als das Wellenmaterial aufweist, aus dem die An triebswelle (9) gebildet ist.

8. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrich tung (15) als Wälzlager mit einem Außenring (26) ausgeführt ist, gegen den das Zwischenblech (5) mit seinem Vorspannbereich (28) axial vorgespannt ist.

9. Elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbe- reich (28) des Zwischenblechs (5) mindestens drei Federnasen (31-34) um fasst, die in einem Durchgangsloch (19) des Zwischenblechs (5) ausgebildet sind, durch welches Durchgangsloch sich die Antriebswelle (9) hindurch er streckt.

10. Zwischenblech (5) für einen elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Elektromotorisch anqetriebener hydraulischer Pumpenaktor

Die Erfindung betrifft einen elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenak tor mit zwei plattenartigen Gehäusekörpern, die unter Zwischenordnung eines Zwi schenblechs dicht miteinander verbunden sind, um ein Gehäuse darzustellen, in wel chem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 054250 A1 ist eine Hydraulik steuerung mit einer Steuerplattenanordnung und mit einer hydraulischen Förderein richtung zum Fördern eines Hydraulikmediums bekannt, wobei die hydraulische För dereinrichtung in die Steuerplattenanordnung integriert ist, wobei eine erste Hydrau likpumpe in eine erste Steuerplatte der Steuerplattenanordnung integriert ist, wobei eine zweite Hydraulikpumpe in eine zweite Steuerplatte der Steuerplattenanordnung integriert ist, wobei die beiden Hydraulikpumpen durch eine gemeinsame Pumpenwel le angetrieben sind, wobei zwischen den beiden Steuerplatten ein Zwischenblech an geordnet ist, durch das sich ein Stehlager von der ersten in die zweite Steuerplatte er streckt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 058 843 A1 ist ein Zwi schenblech einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung bekannt, wobei die Steuer vorrichtung ein Steuergehäuse wenigstens zwei mit Fluidkanälen versehene Steuer gehäuseteile besitzt, zwischen denen das Zwischenblech angeordnet ist und über zumindest bereichsweise vorgesehene Durchlässe Verbindungen zwischen Fluidka nälen der Steuergehäuseteile schafft und das Steuergehäuse mit mindestens einem elektrisch betätigten Ventil versehen ist, wobei das Zwischenblech zur Festlegung des Ventils am Steuergehäuse ausgebildet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktor mit zwei plattenartigen Gehäusekörpern, die unter Zwischenordnung ei nes Zwischenblechs dicht miteinander verbunden sind, um ein Gehäuse darzustellen, in welchem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist, funktionell und/oder herstellungs technisch zu verbessern. Die Aufgabe ist bei einem elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenak tor mit zwei plattenartigen Gehäusekörpern, die unter Zwischenordnung eines Zwi schenblechs dicht miteinander verbunden sind, um ein Gehäuse darzustellen, in wel chem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist, dadurch gelöst, dass eine Lagereinrich tung für die Antriebswelle in einem der Gehäusekörper mit Hilfe des Zwischenblechs gesichert ist. Die plattenartigen Gehäusekörper sind vorzugsweise als Platten ausge führt und werden dann auch als Gehäuseplatten bezeichnet. In einem der plattenarti gen Gehäusekörper ist ein Elektromotor angeordnet, der den elektromotorischen An trieb des hydraulischen Pumpenaktors darstellt. In dem anderen Gehäusekörper ist eine Hydraulikpumpe angeordnet, die über die Antriebswelle vom Elektromotor ange trieben wird. Das Zwischenblech übt zum einen eine Dichtfunktion zwischen den bei den plattenartigen Gehäusekörpern aus. Darüber hinaus hat das Zwischenblech vor teilhaft Verbindungsöffnungen, die einen Durchtritt von Hydraulikmedium ermöglichen. Das Zwischenblech dient vorteilhaft auch zur Darstellung von mindestens einer Ventil funktion. Zusätzlich zu seiner Dichtfunktion und weiteren bekannten Funktionen des multifunktionellen Zwischenblechs wird das beanspruchte Zwischenblech vorteilhaft genutzt, um die Lagereinrichtung für die Antriebswelle in dem Gehäusekörper zu si chern. Die Sicherung der Lagereinrichtung durch das Zwischenblech erfolgt vorzugs weise in einer axialen Richtung. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Antriebswelle. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse der Antriebswel le. Die Lagereinrichtung umfasst vorzugsweise ein Festlager und ein Loslager. Mit dem beanspruchten Zwischenblech wird vorteilhaft das Festlager der Lagereinrichtung axial gesichert. Mit dem beanspruchten Zwischenblech wird eine bauraumneutrale und kostengünstige Lösung zur Sicherung der Lagereinrichtung bereitgestellt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydrauli schen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenblech eine axia le Klemmkraft auf die Lagereinrichtung für die Antriebswelle in dem Gehäusekörper ausübt. Die Lagereinrichtung ist vorteilhaft in einer Gehäuseausnehmung des Gehäu sekörpers angeordnet. Dabei stützt sich die Lagereinrichtung, insbesondere das Fest lager der Lagereinrichtung, auf einer dem Zwischenblech abgewandten Seite sowohl an der Antriebswelle als auch an dem Gehäusekörper ab. Auf die andere Seite der Lagereinrichtung wird die axiale Klemmkraft mit dem Zwischenblech aufgebracht. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende Überdeckung zwischen der Lagereinrichtung, insbesondere einem Lageraußenring des Festlagers, und dem Zwischenblech vor handen, die vorzugsweise federnd die Klemmkraft zur Lagersicherung bereitstellt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenblech mindestens einen Vorspannbereich umfasst, der federartig gegen die Lagereinrich tung in dem Gehäusekörper vorgespannt ist. Der Vorspannbereich kann an dem Zwi schenblech unterschiedlich ausgeführt werden. Es ist zum Beispiel möglich, den Vor spannbereich an dem Zwischenblech durch eine Sicke darzustellen. Wesentlich bei dem Vorspannbereich ist, dass er mindestens einen Zwischenblechabschnitt umfasst, mit welchem das Zwischenblech federnd gegen die Lagereinrichtung vorgespannt ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung als Festlager ausgeführt ist, das in dem Gehäusekörper mit einem Loslager für die An triebswelle kombiniert ist. Diese Art der Lagerung ist an sich bekannt. Wesentlich ist, dass das Festlager axial mit dem Zwischenblech gesichert ist. So kann auf ein Ein pressen des Festlagers in den Gehäusekörper oder auf eine Sicherung mit einem Si cherungsring verzichtet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäusekör per auf der Antriebswelle zwischen dem Festlager und dem Loslager ein Rotor des elektromotorischen Antriebs angeordnet ist. Dadurch wird eine stabile Lagerung für den elektromotorischen Antrieb des hydraulischen Pumpenaktors geschaffen. Der Ro tor ist in an sich bekannter Art und Weise innerhalb eines Stators eines Elektromotors drehbar angeordnet, der mit einer entsprechenden Statorwicklung und dem Rotor ei nen Elektromotor darstellt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Gehäu sekörper durch das Zwischenblech in den anderen Gehäusekörper ragendes Ende der Antriebswelle eine Hydraulikpumpe in dem anderen Gehäusekörper antreibt. Die Hydraulikpumpe dient zur Bereitstellung eines Hydraulikdrucks. So kann der elektro motorisch angetriebene hydraulische Pumpenaktor vorteilhaft zum Beispiel in einer Getriebesteuerung und/oder Kupplungssteuerung eingesetzt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper aus einem Gehäusematerial gebildet ist, das eine signifikant andere Temperaturaus dehnung als das Wellenmaterial aufweist, aus dem die Antriebswelle gebildet ist. Die Antriebswelle ist zum Beispiel aus einem Stahlmaterial gebildet. Der Gehäusekörper ist zum Beispiel aus einem Aluminiummaterial gebildet. Durch die vorab beschriebene Verwendung des beanspruchten Zwischenblechs zur Sicherung der Lagereinrichtung kann auf eine ansonsten erforderliche erhöhte Lagerluft beim Einbau der Lagereinrich tung verzichtet werden. Dadurch können die Herstellkosten reduziert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe in dem anderen Gehäusekörper als Außenzahnradpumpe ausgeführt ist. Die Außen zahnradpumpe umfasst in an sich bekannter Art und Weise einen Pumpenraum, in dem zwei Pumpenräder miteinander kämmen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung als Wälzlager mit einem Außenring ausgeführt ist, gegen den das Zwischenblech mit seinem Vorspannbereich axial vorgespannt ist. Sowohl das Festlager als auch das Loslager sind vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt. Das Zwischenblech ist mit sei nem Vorspannbereich gegen den Außenring des Festlagers axial vorgespannt. So kann vorteilhaft auf einen Sicherungsring zur axialen Sicherung des Festlagers ver zichtet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannbereich des Zwischenblechs mindestens drei Federnasen umfasst, die in einem Durchgangs loch des Zwischenblechs ausgebildet sind, durch welches sich die Antriebswelle hin durch erstreckt. Das Durchgangsloch in dem Zwischenblech hat vorzugsweise einen Durchmesser, der etwas größer als ein Außendurchmesser der Lagereinrichtung, ins besondere als ein Außendurchmesser des Außenrings des Festlagers der Lagerein richtung, ist. Die mindestens drei Federnasen erstrecken sich in dem Durchgangsloch radial nach innen. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Überdeckung zwi schen dem Zwischenblech und der Lagereinrichtung, insbesondere dem Außenring des Festlagers, sichergestellt.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Zwischenblech für einen vorab beschriebenen elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktor. Das Zwischenblech ist separat handelbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschie dene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 einen elektromotorisch angetriebenen hydraulischen Pumpenaktor mit zwei plattenartigen Gehäusekörpern, die unter Zwischenordnung eines Zwischenblechs dicht miteinander verbunden sind, mit einer drehbar gelagerten Antriebswelle im Längsschnitt durch die Antriebswelle;

Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 mit einer Lagereinrichtung für die Antriebswelle;

Figur 3 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Vorspannbereichs des Zwi schenblechs mit der Lagereinrichtung; und

Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Durchgangslochs des Zwischenblechs mit vier Federnasen.

In den Figuren 1 und 2 ist ein elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpen aktor 1 im Längsschnitt dargestellt. Der elektromotorisch angetriebene hydraulische Pumpenaktor 1 umfasst ein Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 umfasst zwei plattenartige Gehäusekörper 3, 4, die auch als Gehäuseplatten 3, 4 bezeichnet werden. Zwischen den beiden Gehäusekörpern 3, 4 ist ein Zwischenblech 5 angeordnet. In dem Gehäusekörper 3 ist ein Elektromotor 6 mit einem Rotor 7 angeordnet, der in einem Stator 8 drehbar ist. Der Rotor 7 ist auf einer Antriebswelle 9 befestigt. Der Elektromotor 6 mit dem Rotor 7 und dem Stator 8 stellt mit der Antriebswelle 9 einen elektromotorischen Antrieb 10 des hydraulischen Pumpenaktors 1 dar.

Die Antriebswelle 9 ist mit Hilfe eines Festlagers 11 und eines Loslagers 12 drehbar in dem Gehäusekörper 3 gelagert. Der Rotor 7 ist zwischen dem Festlager 11 und dem Loslager 12 auf der Antriebswelle 9 angeordnet.

Das Festlager 11 und das Loslager 12 stellen eine Lagereinrichtung 15 für die An triebswelle 9 in dem Gehäusekörper 3 dar. Auf einer dem Zwischenblech 5 abge wandten Seite sind an dem Gehäusekörper 3 Anschlüsse 17, 18 mindestens einer Statorwicklung 16 des Stators 8 des Elektromotors 6 vorgesehen.

In dem Gehäusekörper 3 sind (in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt) Kanäle und Ventile vorgesehen. Daher wird der Gehäusekörper 3 auch als Ventilplatte 13 be zeichnet. In dem Gehäusekörper 4 ist eine Hydraulikpumpe 20 angeordnet. Daher wird der Gehäusekörper 4 auch als Pumpenplatte 14 bezeichnet.

Die Antriebswelle 9 ragt mit einem Ende 29 in den Gehäusekörper 4, um die Hydrau likpumpe 20 anzutreiben. Das Zwischenblech 5 umfasst ein Durchgangsloch 19, durch das sich die Antriebswelle 9 hindurch erstreckt.

Die Hydraulikpumpe 20 ist als Außenzahnradpumpe mit einem Zahnrad 21 und einem Zahnrad 22 ausgeführt. Die Zahnräder 21 , 22 sind zum Beispiel über Stehlager in dem Gehäusekörper 4 drehbar gelagert. Das Zahnrad 21 ist durch eine Kupplungsein richtung 24 drehfest mit dem Ende 29 der Antriebswelle 9 verbunden. Daher wird das Zahnrad 21 auch als angetriebenes Zahnrad 21 bezeichnet. Das Zahnrad 22 wird durch das Zahnrad 21 angetrieben und wird daher als getriebenes Zahnrad 22 be zeichnet.

Den beiden Zahnrädern 21 , 22 ist an sich bekannter Art und Weise eine Axialplatte 23 zugeordnet. Die Axialplatte 23 ist in axialer Richtung zwischen den Zahnrädern 21 , 22 und dem Zwischenblech 5 angeordnet. Die Antriebswelle 9 erstreckt sich auch durch die Axialplatte 23 hindurch.

Die beiden Gehäusekörper 3, 4 sind aus einem Aluminiummaterial gebildet. Die An triebswelle 9 ist aus einem Stahlmaterial gebildet. Die unterschiedlichen Materialien der Gehäusekörper 3, 4 und der Antriebswelle 9 haben unterschiedliche Temperatur ausdehnungen. Daher wird zur Lagerfixierung vorteilhaft das Zwischenblech 5 ver wendet.

Das Zwischenblech 5 übt zum einen eine Dichtfunktion zwischen den beiden Gehäu sekörpern 3, 4 aus. Darüber hinaus umfasst das Zwischenblech 5 Öffnungen und/oder Durchgangslöcher, die einen Durchtritt von Hydraulikmedium ermöglichen. Darüber hinaus dient das Zwischenblech 5 zur Darstellung mindestens einer Ventilfunktion.

Besonders vorteilhaft wird das Zwischenblech 5 zur Lagersicherung der Lagereinrich tung 15 verwendet. So kann auf einen zusätzlichen Sicherungsring verzichtet werden.

Das Festlager 11 ist als Wälzlager mit einem Innenring 25 und einem Außenring 26 ausgeführt. Zwischen dem Innenring 25 und dem Außenring 26 sind Wälzkörper 27 angeordnet. Das Zwischenblech 5 umfasst im Bereich des Durchgangslochs 19 einen Vorspannbereich 28, der zur axialen Lagerfixierung des Außenrings 26 des Festlagers 11 dient.

In den Figuren 3 und 4 sieht man, dass der Vorspannbereich 28 des Zwischenblechs 5 insgesamt vier Federnasen 31 bis 34 umfasst, die in dem Durchgangsloch 19 radial nach innen abstehen. Die Federnasen 31 bis 34 liegen so an dem Außenring 26 des Festlagers 11 an, das eine axiale Klemmkraft in den Figuren 1 und 2 von links nach rechts auf den Außenring 26 des Festlagers 11 ausgeübt wird. Auf der anderen Seite stützt sich der Außenring 26 in dem Gehäusekörper 3 ab. Der Innenring 25 ist zum Beispiel auf einen Absatz der Antriebswelle 9 aufgepresst. Bezuqszeichenliste elektromotorisch angetriebener hydraulischer Pumpenaktor Gehäuse Gehäusekörper Gehäusekörper Zwischenblech Elektromotor Rotor Stator Antriebswelle elektromotorischer Antrieb Festlager Loslager Ventilplatte Pumpenplatte Lagereinrichtung Statorwicklung Anschluss Anschluss Durchgangsloch Hydraulikpumpe Zahnrad Zahnrad Axialplatte Kupplungseinrichtung Innenring Außenring Wälzkörper Vorspannbereich Ende Federnase Federnase Federnase Federnase