DE4302889C2 - Elektro-hydraulische Betätigungsvorrichtung - Google Patents
Elektro-hydraulische BetätigungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektro-hydraulische Betätigungs
vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Betätigungsvorrichtung dieser Art ist aus der DE 29 29 442
A1 bekannt, wobei ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter
Raum, in dem die Pumpe mit einem Kolben angeordnet ist, von
einem Luftausgleichsraum durch eine elastische Membran oder
ein Gummiformstück getrennt ist. Der Luftausgleichsraum kann
mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Für die Verformung
der elastischen Membran ist ein gewisser Druckaufbau in dem
mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Raum erforderlich, um die
Eigensteife der Membran zu überwinden.
Aus der DE 36 37 404 A1 ist ferner ein Stellantrieb mit einer
fluidischen Kraftübertragung zwischen einem Elektromotor und
einem zwischen Endlagen hin und her bewegbaren Stellglied be
kannt, das in der Form einer Kolbenmembran ausgebildet ist.
Auf den beiden Seiten der Kolbenmembran sind Arbeitskammern
ausgebildet, in die die Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung
Hydraulikflüssigkeit fördert, um durch Aufbau eines Differenz
druckes eine Verstellung der Kolbenmembran zu bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvor
richtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß zu
mindest im Ansaugbereich der Vorrichtung ein ständig drucklo
ser Zustand vorhanden ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kenn
zeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß zwei
voneinander getrennte verformbare Wandabschnitte, insbesondere
Rollmembranen, vorgesehen sind, von denen einer als Arbeits
kolben wirkt, während der andere als Ausgleichskolben dient,
erfolgt bei der Stellbewegung dieser Betätigungsvorrichtung,
die insbesondere als Bremslüftgerät eingesetzt wird, im we
sentlichen eine Volumenverschiebung, wobei der als Ausgleichs
kolben wirkende Wandabschnitt in zwangsweisem Wechselspiel mit
dem als Arbeitskolben dienenden Wandabschnitt steht und im
Ansaugbereich einen ständig drucklosen Zustand herstellt.
Auch kann durch diese Ausgestaltung kein Überdruck im Gerät
entstehen. Die Betätigungsvorrichtung ermöglicht ein Arbeiten
in allen Betriebslagen.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht auch kurze und
kleine Baugrößen gegenüber bisher üblichen Bremslüftgeräten,
die mit einer im Gehäuse geführten Kolbenstange arbeiten. Da
mit kann eine elektro-hydraulische Betätigungsvorrichtung auch
dort eingesetzt werden, wo bisher nur Bremslüft-Magnete wegen
der geforderten kleinen Abmessungen eingesetzt werden konnten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weite
ren
Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Bspw. Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine elektro
hydraulische Betätigungsvorrichtung nach der Erfin
dung,
Fig. 2 in gleicher Darstellung eine beidseitig wirkende
Betätigungsvorrichtung,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform ent
sprechend Fig. 1,
Fig. 4 eine Ausführungsform der Hubbegrenzung,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform ent
sprechend Fig. 2.
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer abgewandelten
Ausführungsform, und
Fig. 7 eine Seitenansicht einer praktischen Ausführungsform.
In Fig. 1 ist mit 1 die Welle eines Asynchron-Drehstrom-Motors
2 bezeichnet, an deren freiem Ende eine Kreiselpumpe 3 angebracht
ist. Die Welle 1 ist in einem geschlossenen Gehäuse 7 drehbar
gelagert, das mit einem verformbaren Wandabschnitt 5 versehen
ist, im übrigen aber starre Wände aufweist. Das vorzugsweise
zylindrisch ausgebildete Gehäuse 7 ist auf der unteren, starren
Stirnseite mit einem Ansatz 8 versehen, der eine Bohrung
aufweist, die als Anlenkstelle für die Betätigungsvorrichtung
dient. Der verformbare Wandabschnitt 5 auf der gegenüberliegenden
Stirnseite wird vorzugsweise in Form einer Rollmembran ausgebil
det. Hierdurch erhält man eine wartungs- und leckagefreie
Abdichtung des Gehäuses 7. In Achsrichtung beweglich über der
Rollmembran 5 ist ein haubenförmiger Kolben 4 angeordnet, der auf
der Außenseite ebenfalls einen Ansatz 6 mit Bohrung als Anlenk
einrichtung für ein Betätigungsgestänge aufweist. Der Kolben 4
wird durch Verformung der Rollmembran 5 in Achsrichtung nach
außen verstellt, wenn die Kreiselpumpe 3 Hydraulikflüssigkeit
gegen die Rollmembran 5 drückt. Der Kolben 4 wird dabei ohne
Kolbenstange auf der Rollmembran 5 schwimmend verstellt.
Das Gehäuse 7 ist vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt
und über eine Verbindungsöffnung 9 mit einem Ausgleichsbehälter
10 verbunden, in dem ein Ausgleichsvolumen mit einem verformbaren
Wandabschnitt bspw. in Form einer Rollmembran vorgesehen ist, so
daß bei einer Betätigung des Kolbens 4 die Verstellbewegung der
Rollmembran 5 durch eine entsprechende Verformung der Rollmembran
im oder am Ausgleichsbehälter kompensiert wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine Hohlwelle 1′
vorgesehen, mittels der die Kreiselpumpe 3 vom Motor 2 angetrie
ben wird. Durch die Hohlwelle 1′ wird Hydraulikflüssigkeit von
der Kreiselpumpe 3 auch auf die gegenüberliegende Stirnseite des
Gehäuses 7 gefördert, die bei dieser Ausführungsform ebenfalls
mit einem verformbaren Wandabschnitt bzw. einer Rollmembran 5′
versehen ist. Der zugeordnete Kolben 4′ ist ebenfalls mit einer
Anlenkstelle 6 versehen, die bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 durch ein Gewinde in Achsrichtung verstellbar am zugeord
neten Kolben 4′ bzw. 4 angeordnet ist. An den Anlenkstellen 6
kann ein Betätigungsgestänge zur Kraftabnahme angelenkt werden.
Der bei beiden Ausführungsformen vorgesehene Ausgleichsbehälter
10 ist mit einem dicht abschließenden Klemmbrett 11 versehen, das
Klemmen für die Stromzuführung zum Antriebsmotor 2 trägt.
Da der Motor mit seiner Wicklung direkt von der Hydraulik
flüssigkeit im Gehäuse 7 umspült wird, ergibt sich eine gute
Wärmeabführung von der Motorwicklung. Der Volumenausgleich bei
Kolbenhub und Rückstellbewegung sowie bei Temperaturänderungen
wird über den Ausgleichsbehälter 10 ausgeglichen.
Durch die Anordnung von Antriebsmotor 2 und Pumpe 3 innerhalb
eines mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Gehäuses 7 mit verform
barem Wandabschnitt kann die so gebildete geschlossenen Bauein
heit sehr kompakt und auf kleinstem Raum ausgebildet werden.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Fig. 1. Die
Rollmembran 5 ist durch ein ringförmiges Führungsteil 12 mit
ihrem Außenumfang an der Stirnseite des Gehäuses 7 festgeklemmmt,
wobei die Rollmembran am Innenumfang des Führungsteils 12 anliegt
und sich bei der Hubbewegung des Kolbens auf diesem abwälzt. Der
Kolben 4 ist auf seinem Außenumfang mit einem im Querschnitt
U-förmigen Randabschnitt 13 versehen, dessen innen liegender
Schenkel in einem Abstand vom Innenumfang des Führungsteils 12
liegt, so daß ein Wulst der Rollmembran 5 in diesen Abstand
eindringen kann. Der äußere Schenkel des Randabschnitts 13
übergreift einen abgesetzten Führungsabschnitt des Führungsteils
12, so daß der Kolben 4 bei seiner Hubbewegung auf dem Außen
umfang des Führungsteils 12 geführt wird. Zwischen Kolben 4 und
Führungsteil 12 ist ein Faltenbalg 14 angeordnet, der als Schutz
für die Kolbenführung dient.
Die Kreiselpumpe 3 weist bei dem dargestellten Ausführungsbei
spiel zwei Schaufelräder 15 und 16 auf, die auf der Welle 1
aufgekeilt sind. Zwischen den beiden Schaufelrädern 15 und 16 ist
eine sich radial erstreckende Umlenkwand 17 angeordnet, so daß
sich ein U-förmiger Strömungsweg ergibt. Das innere Schaufelrad
15 der Kreiselpumpe saugt Hydraulikflüssigkeit durch nahe am
Innenumfang des Schaufelrades angeordnete Verbindungsöffnungen
18 aus dem Motorraum des Gehäuses ab, wobei die Hydraulik
flüssigkeit vom Außenumfang des Schaufelrades 15 radial nach
innen längs der Umlenkwand 17 strömt und dem Innenumfang des
äußeren Schaufelrades 16 zugeführt wird. Zwischen Rollmembran 5
und Umlenkwand 17 ergibt sich ein Zylinderraum 19 für den
Druckaufbau, der unmittelbar auf den Kolben 4 wirkt.
Die Welle 1 ist durch zwei Rillenkugellager 20 im Gehäuse 7
gelagert.
Im Ausgleichsbehälter 10 ist ein Ausgleichsvolumen 21 ausgebil
det, in dem eine weitere Rollmembran 22 mit ihrem Rand festge
klemmt ist. Der äußere Teil des Ausgleichsvolumens 21 steht über
eine Belüftungsöffnung 23 mit der Atmosphäre in Verbindung. Bei
Betrieb der Kreiselpumpe 3 wird Hydraulikflüssigkeit - wie durch
Pfeile angedeutet - aus dem Ausgleichsvolumen abgesaugt, wobei
der Kolben 4 durch den Druckaufbau im Zylinderraum 19 nach außen
gedrückt wird, während sich die Rollmembran 22 zum Volumenaus
gleich nach innen in die dargestellte Stellung in Fig. 3 bewegt.
Nach der Hubbewegung und Abschaltung der Kreiselpumpe 3 wird der
Kolben 4 durch das mit einer externen Kraft beaufschlagte
Betätigungsgestänge zurück in die dargestellte Ausgangsstellung
bewegt, wobei die Rollmembran 22 im Ausgleichsvolumen wieder in
die durch gestrichelte Linien dargestellte Ausgangsstellung
zurückkehrt.
Im Ausgleichbehälter 10 ist ein gesonderter Anschlußraum 24
ausgebildet, der durch einen Deckel 25 geschlossen ist. Im
Anschlußraum 24 ist das Klemmbrett 11 dicht über einem mit
Hydraulikflüssigkeit gefüllten Raum 26 befestigt, der über eine
Verbindungsöffnung 27 mit dem Ausgleichsvolumen 21 in Verbindung
steht, durch die die Anschlußleitungen zum Motor verlaufen.
Bei 28 ist eine Flachdichtung dargestellt, über die der Aus
gleichsbehälter 10 dicht am Gehäuse 7 angeflanscht ist.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Hubbegrenzung des Kolbens
4, wobei am Kolben ein Bolzen 29 befestigt ist, der mit einem
Kopfabschnitt 30 in eine Bohrung 31 am Gehäuse 7 eingreift. Durch
den die Bohrung 31 übergreifenden Rand des Führungsteils 12,
durch das sich der Bolzen 29 erstreckt, wird der Axialhub des
Kolbens 4 begrenzt.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Fig. 2, wobei für
gleiche bzw. entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen
wie in Fig. 3 verwendet sind. Die Hohlwelle 1′ steht mit dem
Zylinderraum 19 in Verbindung, so daß bei Druckaufbau im
Zylinderraum 19 Hydraulikflüssigkeit in den gegenüberliegenden
Zylinderraum 32 fließt und dort eine Druck aufbaut. An dem der
Kreiselpumpe 3 gegenüberliegenden Ende der Hohlwelle 1 ist eine
Wellendichtung 33 angeordnet, die den Zylinderraum 32 gegenüber
dem Motorraum abdichtet.
Kolben 4 und Führungsteil 12 sind auf den gegenüberliegenden
Seiten identisch ausgebildet. Die Hubbegrenzung nach Fig. 4 kann
in gleicher Weise an beiden Kolben 4 und 4′ vorgesehen werden.
Die Verbindungsöffnung 27 mündet direkt in den Motorraum, der
über eine getrennte größere Öffnung 9′ mit dem Ausgleichsvolumen
im Ausgleichsbehälter in Verbindung steht. Das Ausgleichsvolumen
21 kann auf der Saugseite der Kreiselpumpe 3 an jeder beliebigen
Stelle angeordnet werden.
Dadurch, daß an keiner Stelle der Betätigungsvorrichtung eine auf
einer Fläche gleitende Dichtung vorhanden ist, die den mit
Hydraulikflüssigkeit gefüllten Raum gegenüber der Atmosphäre
abdichtet, bedarf die Betätigungsvorrichtung keiner Wartung und
es ergeben sich auch keine Probleme hinsichtlich Leckagen.
Anstelle eines gesonderten Ausgleichsbehälters 10 mit Ausgleichs
volumen 21 kann ein verformbarer Wandabschnitt bzw. die Rollmem
bran 22 auch direkt am Gehäuse 7 angebracht sein. Vorzugsweise
wird das so gebildete Ausgleichsvolumen durch eine starre
Abdeckung gegen eine mechanische Beschädigung von außen ge
schützt, wie dies auch bei der starren Außenwand des Ausgleichs
behälters 10 der Fall ist. So kann bspw. bei der Ausführungsform
nach Fig. 3 die der Kreiselpumpe gegenüberliegende Stirnseite des
Gehäuses 7 mit einer Rollmembran versehen sein, ähnlich der in
Fig. 5 wiedergegebenen, doppelt wirkenden Ausführungsform, so daß
das Ausgleichsvolumen unmittelbar am Gehäuse 7 in Form eines
verformbaren Wandabschnittes ausgebildet ist. Der Aufnahmeansatz
8 kann dabei an der Abdeckung dieses Ausgleichsvolumens ange
bracht werden. Mit anderen Worten kann der Ausgleichsbehälter 10
mit Ausgleichsvolumen bei der Bauweise nach Fig. 3 auf der
Stirnseite des Gehäuses 7 vorgesehen werden. Hierdurch kann man
ein größeres Ausgleichsvolumen vorsehen, um einen längeren Hub
des Kolbens 4 zu erhalten. Fig. 6 zeigt schematisch eine
derartige Ausführungsform, wobei mit 34 eine Abdeckung der
Rollmembran 22′ bezeichnet ist, die ein Ausgleichsvolumen bildet,
das auch zusätzlich zu einem Ausgleichsvolumen in einem seitlich
angebauten Ausgleichsbehälter vorgesehen werden kann.
Insbesondere bei den doppelseitig wirkenden Geräten kann neben
den Anlenkstellen 6 (Fig. 2) auch seitlich am Gehäuse eine
Befestigungsmöglichkeit vorgesehen werden, bspw. in der Form von
Gewindebohrungen im Gehäuse 7, mittels denen das Gehäuse an einem
Bauteil festgelegt werden kann, um die Gegenkraft von den
Anlenkstellen 6 aufzunehmen. Damit hat jede Seite einen eigenen
Kraftfluß.
Fig. 7 zeigt bei 35 derartige Gewindebohrungen am Gehäuse 7, das
vorzugsweise mit einem im Querschnitt quadratischen Außenumfang
ausgebildet wird. In Fig. 7 sind zwischen den Befestigungs
bohrungen 35 Kühlrippen angedeutet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 sind auf jeder Seite an den
Kolben 4 und 4′ und am Gehäuse 7 Anschlagleisten 36 ausgebildet,
die z. B. mit Hilfe eines Schraubenziehers, der bei 37 einge
steckt wird, auseinandergedrückt werden können. Dadurch erfolgt
ein Handlüften einer Bremse oder dergleichen. Es kann jede Seite
getrennt betätigt werden.
Die beschriebene elektro-hydraulische Betätigungseinrichtung, die
alle Bauelemente auf kleinstem Raum in einer einzigen Baueinheit
vereinigt, hat eine kurzen Hubweg mit großer hydraulischer
Stellkraft, und sie ist daher besonders geeignet zum Lüften von
Backen- und Scheibenbremsen, insbesondere in Aufzuganlagen. Hub-
und Rückbewegung wirken infolge der dämpfenden Eigenschaften der
Hydraulikflüssigkeit sanft und daher schonend auf die mechani
schen Bauteile.
Claims (10)
1. Elektro-hydraulische Betätigungsvorrichtung mit einem
Elektromotor (2) und einer von diesem angetriebenen Pumpe
(3), die in einem abgeschlossenen, mit Hydraulikflüssig
keit gefüllten Gehäuse (7, 10) angeordnet ist, wobei das
Gehäuse einen verformbaren Wandabschnitt aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei getrennt voneinander angeordnete ver
formbare Wandabschnitte (5, 22) vorgesehen sind, von denen
der eine Wandabschnitt (5) ein als Kolben wirkendes Teil
(4) beaufschlagt und der andere Wandabschnitt (22) für
den Volumenausgleich dient.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verformbaren Wandabschnitte als Rollmembranen (5,
22) ausgebildet sind, die mit dem Gehäuse (7, 10) dicht
verbunden ist.
3. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe (3) einer Rollmembran (5) unmittelbar gege
überliegend im Gehäuse (7) angeordnet ist.
4. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das als Kolben wirkende Teil (4) scheibenförmig ausge
bildet ist und längs des Außenumfangs einen im Querschnitt
U-förmigen Randabschnitt (13) zur Aufnahme des Wulstes der
Rollmembran (5) aufweist.
5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der U-förmige Randabschnitt (13) des als Kolben wirken
den Teiles (4) mit dem Außenrand einen Führungsabschnitt am
Gehäuse (7) übergreift.
6. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Stirnseite des Gehäuses (7) und kolbenartigem
Teil (4) ein Führungsteil (12) angeordnet ist, mittels dem
die Rollmembran (5) am Gehäuse (7) befestigt ist und das
zur Führung der Rollmembran (5) wie auch des kolbenartigen
Teiles (4) dient.
7. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollmembran (5) einen Zylinderraum (19) begrenzt,
der gegenüber dem Motorraum durch eine Umlenkwand (17)
abgeteilt ist, wobei ein Schaufelrad (15) der Pumpe im
Zylinderraum (19) angeordnet ist.
8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiteres Schaufelrad (15) auf der dem Motor (2)
zugewandten Seite der Umlenkwand (17) angeordnet ist und
Hydraulikflüssigkeit durch eine Durchtrittsöffnung (18) aus
dem Motorraum absaugt.
9. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das den Elektromotor (2) und die Pumpe (3) aufnehmende
Gehäuse (7) über eine Durchtrittsöffnung (9) mit einem
Ausgleichsbehälter (10) verbunden ist, der mit einem
verformbaren Wandabschnitt bzw. einer Rollmembran (22)
versehen ist.
10. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (1′) des Antriebsmotors (2) hohl ausgebildet
ist und auf der der Pumpe (3) gegenüberliegenden Seite des
Motors (2) ein weiterer, von einer Rollmembran (5′) be
grenzter Zylinderraum (32) ausgebildet ist, der durch die
Hohlwelle mit dem Zylinderraum (19) auf der Seite der Pumpe
(3) in Verbindung steht, wobei durch die weitere Rollmem
bran (5′) ein weiteres kolbenartiges Teil (4′) beaufschlagt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934302889 DE4302889C2 (de) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Elektro-hydraulische Betätigungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934302889 DE4302889C2 (de) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Elektro-hydraulische Betätigungsvorrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4302889A1 DE4302889A1 (de) | 1994-08-04 |
DE4302889C2 true DE4302889C2 (de) | 1997-03-27 |
Family
ID=6479447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934302889 Expired - Lifetime DE4302889C2 (de) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | Elektro-hydraulische Betätigungsvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4302889C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10013194B4 (de) | 2000-03-17 | 2005-02-24 | Festo Ag & Co.Kg | Antriebsvorrichtung |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2929442A1 (de) * | 1979-07-20 | 1981-01-29 | Elmeg | Elektrohydraulisches stellgeraet |
DE3637404A1 (de) * | 1986-11-03 | 1987-11-26 | Bornemann & Haller Kg | Stellantrieb |
-
1993
- 1993-02-02 DE DE19934302889 patent/DE4302889C2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4302889A1 (de) | 1994-08-04 |
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Legal Events
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