DE10026147A1 - Elektrohydraulisches Betätigungsgerät - Google Patents

Abstract

Bei einem elektrohydraulischen Betätigungsgerät, umfassend einen in einem Gehäuse (1) angeordneten Elektromotor (2), der eine in dem Gehäuse angeordnete Pumpe (3) antreibt, wobei das von der Pumpe abgegebene Druckmittel einen im Gehäuse geführten Kolben (4) beaufschlagt, dessen Kolbenstange (7) als Betätigungselement aus dem Gehäuse (1) vorsteht, wird der Kolben als Ringkolben (4) ausgebildet, der mit seinem Zylinderraum (5) einen Abschnitt der Motor-Pumpeneinheit übergreift (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Betätigungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Betätigungsgerät dieser Art ist in einem Gehäuse eine Kolben- Zylindereinheit angeordnet, wobei auf der Abtriebswelle eines im Bodenbereich des Gehäu­ ses angeordneten Elektromotors ein oder zwei Pumpenräder angebracht sind, die das im Ge­ häuse enthaltene Hydrauliköl gegen die Stirnfläche des Kolbens pumpen. Bei dieser bekann­ ten Bauform ergibt sich durch die vor den Pumpenrädern angeordnete Kolben-Zylindereinheit ein relativ langer Aufbau.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrohydraulisches Betätigungsgerät der eingangs angege­ benen Art so auszubilden, daß es einen möglichst kompakten Aufbau hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß der Kolben als Ringkolben ausgebildet ist und einen Teil der Einheit aus Pumpe und Motor umgibt, ist ein kompakter Aufbau mit reduzierter Längsabmessung des Betäti­ gungsgeräts möglich.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Betätigungsgerät,

Fig. 2 ein Schaltschema des elektrohydraulischen Betätigungsgerätes, und

Fig. 3 eine praktische Ausführungsform des Betätigungsgerätes in einer Seitenansicht, einer Draufsicht und in einer Stirnansicht.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Gehäuse 1, in dem ein Elektromotor 2 angeordnet ist, dessen elektrische Versorgungskanäle nicht wiedergegeben sind. Mit 3 ist eine Pumpe bezeichnet, von der lediglich die Umrißlinien des Pumpengehäuses wiedergegeben sind und die von dem Motor 2 angetrieben wird. Die Pumpe 3 ist vorzugsweise als Schraubenspindelpumpe ausge­ bildet, damit das Pumpengehäuse mit einem möglichst geringen Durchmesser ausgelegt wer­ den kann. Anstelle einer Schraubenspindelpumpe kann auch eine Zahnradpumpe vorgesehen werden.

Auf dem Außenumfang der Pumpe 3 bzw. von deren zylindrischem Pumpengehäuse ist ein Ringkolben 4 angeordnet, der in einem im Gehäuse 1 ausgebildeten Zylinderraum 5 ver­ schiebbar ist. Der Ringkolben 4 weist einen topfförmigen Verlängerungsabschnitt 6 auf, an dem eine Kolbenstange 7 angebracht ist, die in einer Gehäusebohrung geführt ist und das Be­ tätigungselement des Betätigungsgeräts bildet. Der topfförmige Verlängerungsabschnitt 6 des Ringkolbens 4 ist in einer zylindrischen Gehäuseausnehmung 8 geführt, die einen kleineren Durchmesser hat als der Zylinderraum S. Der Ringkolben 4, dessen Außendurchmesser grö­ ßer ist als der Außendurchmesser des topfförmigen Verlängerungsabschnitts 6, weist auf der Seite des Verlängerungsabschnitts 6 eine Stirnfläche 9 und auf der dem Motor zugewandten Seite eine Stirnfläche 10 auf. Zwischen freiliegender Stirnseite des Pumpengehäuses 3 und dem Boden des Verlängerungsabschnitts 6 ist ein Kolbenraum 11 ausgebildet, der mit Hy­ draulikmedium gefüllt ist.

Auf dem Außenumfang des Ringkolbens 4, des Verlängerungsabschnitts 6 und der Kolben­ stange 7 sind jeweils nicht dargestellte Dichtungen vorgesehen. Zwischen Pumpengehäuse und Kolbeninnenumfang ist ein Ringspalt 18 vorgesehen, durch den Hydraulikmedium über den Kanal 15 in den Kolbenraum 11 nachgesaugt werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der freiliegenden Stirnseite des Pumpenge­ häuses eine Ansaugöffnung 12 ausgebildet, durch die das Hydraulikmedium, vorzugsweise Transformatorenöl, aus dem Kolbenraum 11 angesaugt und über einen durch den Motorraum bzw. das Motorgehäuse führenden, schematisch angedeuteten Kanal 13 und einen im Gehäuse 1 ausgebildeten Kanal 14 in den Zylinderraum 5 gefördert wird, so daß die Stirnseite 9 des Ringkolbens 4 in der angegebenen Pfeilrichtung mit Druck beaufschlagt wird. Der Zylinder­ raum 5a auf der gegenüberliegenden Stirnseite 10 des Ringkolbens 4 steht über eine Druck­ ausgleichskanal 15 mit einem Reservoir bzw. Ölraum 16 in Verbindung, der über einen weiteren Ausgleichskanal 17 mit der Ausnehmung 8 zwischen Boden des Verlängerungsabschnitts 6 des Ringkolbens und Gehäuse 1 verbunden ist. Bei einer Verschiebung des Ringkolbens 4 erfolgt ein Volumenausgleich über die Ausgleichskanäle 15 und 17 und den Ölraum 16, der durch eine nicht dargestellte Belüftungsöffnung drucklos ist. Der Motor 2 arbeitet im Hy­ draulikmedium und ist im Hochdruckbereich angeordnet, wobei durch die Ölzirkulation der Motor 2 gekühlt wird.

Leckagen am Ringkolben 4 gelangen in den Ansaugbereich der Pumpe 3 über den Ringspalt 18 und/oder über den Kanal 15 in den Ölraum 16.

Nach einer anderen Ausführungsform kann zum Erzeugen einer Druckkraft entgegen der Pfeilrichtung P an der Kolbenstange 7 bei gleicher Drehrichtung der Pumpe 3 der Kanal 15 an den Zylinderraum 5 angeschlossen sein und der Kanal 13 mit dem Zylinderraum 5a zur Druckbeaufschlagung der Kolbenseite 10 verbunden werden.

Motor 2, Pumpe 3 und Arbeits- bzw. Ringkolben 4 mit Kolbenstange 7 sind auf einer Achse angeordnet, wobei sich eine in Achsrichtung kompakte Bauform ergibt. Eine im Durchmesser kompakte Bauform wird insbesondere durch eine Reduktion des Durchmessers des Pumpen­ gehäuses erreicht, wodurch auch der Ringkolben 4 so ausgelegt werden kann, daß er den Durchmesser des Motors nicht überragt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird beim Betrieb der Pumpe 3 die Kolbenstange 7 zum Betätigen beispielsweise eines nicht dargestellten Bremsgerätes angezogen, wie durch den Pfeil P angedeutet. Hierbei wird die Stirnseite 9 des Ringkolbens 4 mit Druck beauf­ schlagt, so daß eine hohe Zugkraft an der Kolbenstange 7 entsteht.

Die Kolbenstange 7 kann mit einer nicht dargestellten Zug- bzw. Druckfeder entgegen der Pfeilrichtung P beaufschlagt werden, um den Ringkolben 4 nach Abschalten der Pumpe 3 in eine Ausgangsstellung nach links in Fig. 1 zu bewegen. Für diese Rückstellbewegung kann auch eine Gewichtskraft an der Kolbenstange 7 angreifen.

Fig. 2 zeigt ein Schaltschema des Betätigungsgerätes nach Fig. 1, wobei der Einfachheit hal­ ber eine übliche Kolben-Zylindereinheit wiedergegeben ist. Für gleiche oder entsprechende Bauteile sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. So ist der Ölraum 16 als druckloses Reservoir schematisch wiedergegeben. Die Pumpe 3 saugt über einen Filter 21 Hydraulikmedium an und fördert dieses über die Druckkanäle 13, 14 in den Zylinderraum 5, wobei der durch den Motorraum führende Kanal 13 schematisch außerhalb des Motorbereichs wiedergegeben ist. Ein elektromagnetisch betätigtes Schaltventil 20 ist zwischen dem Druck­ kanal 13, 14 und dem Rücklaufkanal 17 angeordnet, wobei in der in Fig. 2 wiedergegebenen Schaltstellung (Ausschaltstellung) des Ventils 20 die Pumpe 3 über den Verbindungskanal 22 und den Rücklaufkanal 17 zurück in das Reservoir 16 fördert. In der anderen Schaltstellung (Betriebsstellung) des Ventils 20 ist dieser Verbindungskanal 22 abgesperrt, so daß die Pum­ pe 3 den Zylinderraum 5 mit Druck beaufschlagt. Mit 23 ist ein selbstregelndes Überdruck­ ventil zwischen Druckkanal 13, 14 und Rücklaufkanal 17 wiedergegeben, das den Arbeits­ druck im Zylinderraum 5 konstant hält und absichert. Durch die Einstellung des Überdruck­ ventils 23 läßt sich der Kraftbereich des Betätigungsgerätes beeinflussen. Das elektromagne­ tisch betätigte Schaltventil 20 gewährleistet einen schnellen Druckabbau beim Ausschalten und es hat eine Sicherheitsfunktion.

Das Schaltventil 20 wird generell parallel zur Versorgungsspannung des Betätigungsgerätes mitangesteuert.

Fig. 2a zeigt eine Ausführungsform mit Rücklaufverzögerung, wobei in dem Verbindungska­ nal 22 eine vorzugsweise einstellbare Drossel 24 angeordnet ist, durch die beim Umschalten des Schaltventils 20 in die wiedergegebene Ausschaltstellung der Druck aus dem Druckkanal 14 und dem Zylinderraum 5 in einstellbarer Weise langsam über die Drossel 24 abgebaut wird, um eine zu schnelle Bewegung des Kolbens 4 durch eine nicht dargestellte Rückstellfe­ der zu verhindern. Hierzu ist in dem Druckkanal zwischen Pumpe 3 und Abzweigung des Verbindungskanals 22 ein Rückschlagventil 25 vorgesehen, das den Druckabbau in Richtung Pumpe 3, die in diesem Fall außer Betrieb ist, verhindert.

Fig. 3 zeigt in verschiedenen Ansichten ein praktisches Ausführungsbeispiel des Betätigungs­ gerätes nach Fig. 1, wobei das Gehäuse 1 als etwa rechteckiger Block ausgebildet ist, auf des­ sen Oberseite das Zusatzgehäuse 19 für den Ölraum 16 und das Schaltventil 20 angesetzt ist. Das Überdruckventil 23 ist in dem Zusatzgehäuse 19 angeordnet. Mit 26 ist in Fig. 3 der An­ schluß für die elektrischen Versorgungsleitungen für den Elektromotor wiedergegeben, die druckdicht in das Gehäuse 1 geführt sind. Bei 23 ist in Fig. 3 der Anschluß für das Über­ druckventil wiedergegeben und bei 24 die einstellbare Drossel.

Es sind verschiedene Abwandlungen der beschriebenen Bauform möglich. So kann bei einer anderen Ausgestaltung der Pumpe 3 der Ringkolben auch auf dem Außenumfang des Motors 2 angeordnet werden, insbesondere wenn der Motor 2 einen kleineren Außendurchmesser aufweist als das Pumpengehäuse. Der in dem Zusatzgehäuse 19 untergebrachte drucklose Ölraum 16 kann auch im Gehäuse 1 integriert werden, jedoch ist es für die unterschiedliche Ausgestaltung einzelner Typen von Betätigungsgeräten zweckmäßig, den Ölraum 16 mit den zugeordneten Ventilen zusätzlich am Gehäuse 1 anzubringen.

Das Betätigungsgerät kann mit vertikal als auch mit horizontal liegender Kolbenstange 7 be­ trieben werden. Der Kraft- als auch der Hubbereich kann entsprechend den jeweiligen Anfor­ derungen ausgelegt werden.

Das Betätigungsgerät kann für die verschiedensten Einsatzzwecke verwendet werden, bei­ spielsweise als Bremslüftgerät oder auch als Spreizgerät, wobei die Kolbenstange zwischen zu spreizende Elemente eingreift.

Der in Fig. 1 nur durch Umrißlinien wiedergegebene Motor 2 wird zweckmäßigerweise in eine entsprechende Ausnehmung des Gehäuses 1 eingepreßt. Es ist aber auch möglich, den Motor 2 auf ein Gehäuse 1 aufzusetzen, das die Pumpe 3 mit dem umgebenden Zylinderraum 5 und dem Ringkolben 4 aufnimmt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann anstelle einer Schraubenspindelpumpe oder einer Zahnradpumpe auch eine Flügelradpumpe vorgesehen werden, die bei dem Ausführungsbei­ spiel in Fig. 1 Hydraulikmedium aus dem Kolbenraum 11 ansaugt und in den Kanal 13 för­ dert. Hierbei wird um das nicht dargestellte Flügelrad der Pumpe ein Zylinder angeordnet, auf dessen Außenumfang der Ringkolben 4 unter Zwischenschaltung des Ringspaltes 18 geführt ist, während die offene Seite des Zylinders der Ansaugöffnung 12 entspricht und die gegen­ überliegende Seite druckdicht mit dem Motorgehäuse oder einem entsprechenden Druckkanal 13 verbunden ist.

Anstelle eines Ringspalts 18 kann auch eine relativ dichte Führung des Ringkolbens 4 auf dem Zylinder bzw. auf dem Pumpengehäuse vorgesehen werden, die z. B. eine axial verlaufende Nut aufweist, durch die Hydraulikmedium über den Kanal 15 nachgesaugt werden kann.

Claims (9)

1. Elektrohydraulisches Betätigungsgerät, umfassend einen in einem Gehäuse (1) ange­ ordneten Elektromotor (2), der eine in dem Gehäuse angeordnete Pumpe (3) antreibt, wobei das von der Pumpe abgegebene Druckmittel einen im Gehäuse geführten Kol­ ben (4) beaufschlagt, dessen Kolbenstange (7) als Betätigungselement aus dem Gehäu­ se (1) vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Ringkolben (4) ausgebildet ist, der mit seinem Zylinderraum (5) einen Abschnitt der Motor-Pumpeneinheit übergreift.

2. Betätigungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Ringkolben (4) mit einem topfförmigen Verlängerungsabschnitt (6) versehen ist, der mit der Kolbenstange (7) in Verbindung steht.

3. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die Pumpe (3) als Schrauben­ spindelpumpe, Zahnradpumpe oder dergleichen ausgebildet ist, um einen möglichst geringen Durchmesser des Pumpengehäuses zu erhalten, wobei der Ringkolben (4) auf dem zylindrischen Pumpengehäuse geführt ist.

4. Betätigungsgerät nach Anspruch 3, wobei die am Motor (2) angesetzte Pumpe (3) das geförderte Druckmittel durch eine durch den Motorraum bzw. durch den Motor (2) führende Kanal (13) Fördert, die über eine im Gehäuse (1) ausgebildete Kanal (14) mit dem Zylinderraum (5) in Verbindung steht.

5. Betätigungsgerät nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei die Pumpe (3) aus dem Kol­ benraum (11) zwischen Boden des topfförmigen Verlängerungsabschnitts (6) und Pumpengehäuse Druckmittel ansaugt und in den Zylinderraum (5) auf dem Außenum­ fang des topfförmigen Verlängerungsabschnitts (6) fördert.

6. Betätigungsgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die gegenüberliegen­ den Stirnseiten des Kolbenaufbaus über Ausgleichskanäle (15, 17) mit einem drucklo­ sen Ölraum (16) in Verbindung stehen.

7. Betätigungsgerät nach Anspruch 6, wobei der Ölraum (16) in einem am Gehäuse (1) angebrachten Zusatzgehäuse (19) ausgebildet ist.

8. Betätigungsgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei zwischen Druckkanal (14) und Rücklaufkanal (17) eine einstellbare Drossel (24) in der mit einem Schalt­ ventil (20) versehenen Verbindungskanal (22) und zwischen Pumpe (3) und Abzwei­ gung der Verbindungskanal (22) ein Rückschlagventil (25) vorgesehen ist.

9. Betätigungsgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei zur Erzeugung einer Druckkraft an der Kolbenstange (7) der Kanal (15) an den Zylinderraum (5) und der Kanal (13) an den Zylinderraum (5a) zur Druckbeaufschlagung der Kolbenseite (10) angeschlossen ist.