AT411288B

AT411288B - Einrichtung zur umwandlung von elektrischer in hydraulische energie

Info

Publication number: AT411288B
Application number: AT9552000A
Authority: AT
Original assignee: Mannesmann Rexroth Ag
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2003-11-25
Also published as: DE19930635A1; ATA9552000A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Umwandlung von elektrischer in hydrauli- sche Energie mit einem Grundrahmen, mit wenigstens einem am Grundrahmen gehaltenen Elek- tromotor der eine Hydraulikpumpe antreibt, mit einer Kupplung zwischen den koaxial angeordneten Wellen des Elektromotors und der Hydraulikpumpe und mit Mitteln zur Schwingungsdämpfung.

Bei derartigen Einrichtungen verursachen die bewegten Massen des Elektromotors und der Hydraulikpumpe Schwingungen (DE 298 18 533 U). Diese Schwingungen bewirken nicht nur eine mechanische Belastung der Aufhängung vom Elektromotor und Hydraulikpumpe, sondern bedin- gen, soweit die Frequenzen der Schwingungen im hörbaren Bereich liegen, zusätzlich störende Geräusche. Um diese Geräusche zu mindern, wird der Motorträger über Schwingungsdämpfer an einer Unterlage gehalten. Vor allem ist die Hydraulikpumpe von einer Schallkapselung umgeben.

Aus der EP 0 627 558 B1 ist eine weitere Einrichtung zur Umwandlung elektrischer in hydrauli- sche Energie bekannt. Ein Elektromotor ist über schwingungsdämpfend ausgebildete Tragfüsse an einer Unterlage gehalten. An dem Elektromotor ist eine Hydraulikpumpe gehalten. Der Elektromo- tor und die Hydraulikpumpe sind von einer schalldämpfenden Verkleidung umgeben. Zwischen dem Elektromotor und der Hydraulikpumpe sind keine Mittel zur Schwingungsdämpfung vorgese- hen.

Weiters ist es bekannt (DE 32 33 929 C1, JP 53 113 301 A), einen Antriebsmotor und eine Pumpe jeweils für sich an einer Grundplatte zu halten, wobei die Welle des Antriebsmotors über eine Kupplung mit der Welle der Pumpe verbunden ist. Dabei können sich Schwingungen unge- dämpft vom Elektromotor bzw. von der Hydraulikpumpe auf die Grundplatte übertragen, was wiederum zu störenden Geräuschen Anlass gibt.

Aus der DE 296 03 890 U ist es bekannt, einen Elektromotor und eine Hydraulikpumpe an einem Tankdeckel zu befestigen, wobei der Elektromotor und die Hydraulikpumpe den Tankdeckel zwischen sich klemmen und die Antriebswellen von Elektromotor und Hydraulikpumpe den Tank- deckel durchdringen. Mit dieser Anordnung ergibt sich ein gut schwingungsfähiges System, das ebenfalls störende Geräusche verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art die Schwingungsdämpfung weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Durch die getrennte Befestigung von Elektromotor und Hydraulikpumpe an dem Grundrahmen ist es möglich, die Dämpfungselemente für den Elektromotor und für die Hydraulikpumpe getrennt zu optimieren.

Durch diese Massnahme lässt sich die Schwingungsdämpfung der gesamten Einrichtung wesentlich verbessern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die- se Massnahmen erlauben eine Entkopplung der Wellen von Elektromotor und Hydraulikpumpe.

Eine vorteilhafte Weiterbildung erlaubt die Verwendung einer weichen Kupplung zwischen den Wellen von Elektromotor und Hydraulikpumpe. Ergänzend sind weitere Massnahmen angegeben, die die Schwingungsdämpfung weiter verbessern.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand eines in den Zeich- nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen in teilweise geschnittener Darstellung
Figur 1 eine seitliche Ansicht einer Einrichtung gemäss der Erfindung, bei der mehrere Hyd- raulikpumpen zu einer Baueinheit zusammengefasst sind,
Figur 2 eine weitere seitliche Ansicht der in der Figur 1 dargestellten Einrichtung, die ge- genüber der in der Figur 1 dargestellten Ansicht um 90 gedreht ist,
Figur 3 die Draufsicht auf die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Einrichtung,
Figur 4a einen Schnitt durch ein Dämpfungslager zwischen Elektromotor und Grundrahmen,
Figur 4b die Draufsicht auf das in der Figur 4a dargestellte Dämpfungslager,

Figur 5 das Verbindungselement zwischen der Pumpeneinheit und dem Grundrahmen und
Figur 6 die Verbindungselemente zwischen dem Elektromotor und der Pumpeneinheit.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Einrich- tung gemäss der Erfindung. Die Figuren 4 bis 6 zeigen Einzelheiten dieser Einrichtung in vergrösser- ter Darstellung.

Die Figur 1 zeigt eine seitliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Einrichtung. An einem Grundrahmen 1 sind ein Elektromotor 2 und eine Pumpeneinheit 3 gehalten.

Die Pumpeneinheit 3 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus drei miteinander verbundenen Hydraulikpumpen 4,5 und 6. Im einfachsten Fall besteht die Pumpeneinheit 3 aus einer einzigen Hydraulikpumpe. Der Elektromotor 2 und die Pumpeneinheit 3 sind jeweils für sich an dem Grund- rahmen 1 gehalten. Zwischen dem Grundrahmen 1 und dem Elektromotor 2 sind vier Dämpfungs- lager 7,8, 9,10 angeordnet, die als Elemente zur Schwingungsdämpfung dienen. In der Figur 1 sind nur die Dämpfungslager 7 und 8 sichtbar, die Dämpfungslager 9 und 10 sind von den Dämp- fungslager 7 bzw. 8 verdeckt. Der Aufbau der Dämpfungslager 7 bis 10 ist weiter unten am Beispiel des Dämpfungslagers 7 in der Figur 4 dargestellt. Zwischen der Hydraulikpumpe 5 der Pumpen- einheit 3 und dem Grundrahmen 1 ist ein weiteres Element 11zur Schwingungsdämpfung ange- ordnet.

Das Element 11 greift unter dem Schwerpunkt SP der Pumpeneinheit 3 an, der in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Hydraulikpumpe 5 liegt. Einzelheiten des Elements 11 sind weiter unten anhand der Figur 5 beschrieben.

Eine Kupplung 12 verbindet die Welle 13 des Elektromotors 2 mit der Welle 14 der Hydraulik- pumpe 4. Die Wellen der die Pumpeneinheit 3 bildenden Hydraulikpumpen 4,5 und 6 sind eben- falls miteinander verbunden. Die Wellen 13 und 14 sowie die nicht bezeichneten Wellen der Hyd- raulikpumpen 5 und 6 weisen eine gemeinsame Drehachse 15 auf. Einzelheiten der Kupplung 12 sind weiter unten anhand der Figur 6 beschrieben. Die in der Figur 1 verdeckten Wellen 13 und 14 sind in den Figuren 2 und 6 dargestellt. Zwischen dem Gehäuse des Elektromotors 2 und dem Gehäuse der Hydraulikpumpe 4 ist ein weiteres Element 16 zur Schwingungsdämpfung angeord- net. Einzelheiten des Elements 16 sind zusammen mit den Einzelheiten der Kupplung 12 anhand der Figur 6 beschrieben.

Die Pumpeneinheit 3 ist von einer Abdeckung 17 aus schalldämpfenden Material umgeben.

Die Abdeckung 17 ist quaderförmig ausgebildet und an dem Element 16 zur Schwingungsdämp- fung gehalten.

Der Grundrahmen 1 ist als Pulsationsdämpfer für die von einem hier nicht dargestellten Tank für das Hydraulikmittel zu den Pumpen 4,5 und 6 führenden Saugleitungen ausgebildet. Dabei ist jeder Pumpe 4,5, 6 ein eigener Pulsationsdämpfer zugeordnet. Die Pulsationsdämpfer sind als Kanäle 20, 21, 22 mit quadratischem Querschnitt ausgebildet, die sich in Längsrichtung des Grund- rahmens 1 erstrecken. Die Kanäle 20,21, 22 sind auf ihrer Unterseite und auf ihrer Oberseite mit Elementen in Form von Streben oder Platten zu dem Grundrahmen 1 verbunden. An die die Kanä- le 20,21, 22 auf der Oberseite des Grundrahmens 1 verbindenden Elemente sind die Dämpfungs- lager 7 bis 10 für den Elektromotor 1 befestigt.

Vier weitere Dämpfungslager 23,24, 25,26, die an den die Kanäle 20,21, 22 auf Unterseite des Grundrahmens 1 verbindenden Elementen befestigt sind, verbinden den Grundrahmen 1 mit einer in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Unterlage. Bei dieser Unterlage handelt es sich beispielsweise um ein Fundament oder um den Rahmen einer Werkzeugmaschine. Die Dämpfungslager 23 bis 26 besitzen den gleichen Aufbau wie die Dämpfungslager 7 bis 10, mit denen der Elektromotor 2 an dem Grundrahmen 1 gehalten ist.

In die Druckleitungen, d. h. in die Leitungen, die von dem Druckanschluss der Pumpen 4,5, 6 zu in den Figuren nicht dargestellten Verbrauchern führen, sind Pulsationsdämpfer 27,28, 29 eingefügt. Die Pulsationsdämpfer 27 bis 29 sind an der Pumpeneinheit 3 gehalten.

Die Figuren 2 und 3 zeigen die in der Figur 1 dargestellte Einrichtung aus anderen Blickrich- tungen. Bei der Figur 2 handelt es sich um eine weitere Seitenansicht, die gegenüber der in der Figur 1 dargestellten Seitenansicht um 90 Grad gedreht ist. Die Figur 3 ist eine Draufsicht auf die in der Figur 1 dargestellte Einrichtung.

Die Figuren 4a und 4b zeigen den Aufbau eines Dämpfungslagers am Beispiel des zwischen dem Elektromotor 2 und dem Kanal 20 des Grundrahmens 1 angeordneten Dämpfungslagers 7.

Dämpfungslager dienen allgemein zur schwingungsisolierenden und geräuschdämpfenden Lage- rung von Geräten und Aggregaten. Die Figur 4a zeigt einen Schnitt durch das Dämpfungslager 7, die Figur 4b zeigt die Draufsicht auf das Dämpfungslager 7. Ein glockenförmiges Blechziehteil 31 ist zwischen zwei Ringen 32 und 33 aus Elastomer gehalten. Eine Gewindebuchse 34, deren unterer Bereich einen Kragen 34k bildet, drückt den Ring 32 gegen die innere Fläche des Blech- ziehteils 31. Ein schalenförmiges Blechziehteil 35 greift über den Ring 33 und drückt ihn gegen die

äussere Fläche des Blechziehteils 31. Das Blechziehteil 35 ist auf das obere Ende der Gewinde- buchse 34 gepresst. Eine Schraube 36 ist durch eine Bohrung der Halterung des Elektromotors 2 geführt und in das Gewinde der Gewindebuchse 34 geschraubt.

Die Verschraubung hält den Elektromotor 2 an dem Dämpfungslager 7 und unterstützt gleichzeitig die formschlüssige Verbin- dung der einzelnen Teile des Dämpfungslagers 7. Vulkanisationsverbindungen zwischen den Blechziehteilen 31,35 und den Ringen 32,33 aus Elastomer sind bei diesem Dämpfungslager nicht erforderlich. Die zwischen dem Elektromotor 2 und dem Grundrahmen 1 angeordneten weite- ren Dämpfungslager 8 bis 10 sowie die zwischen dem Grundrahmen 1 und der Unterlage ange- ordneten Dämpfungslager 23 bis 26 weisen den gleichen Aufbau wie das Dämpfungslager 7 auf.

Die Figur 5 zeigt den Aufbau des zwischen der Hydraulikpumpe 5 der Pumpeneinheit 3 und dem Grundrahmen 1 angeordneten Elements 11zur Schwingungsdämpfung. Das Element 11ist als Feder-Masse-Feder-System ausgebildet. Eine aus mehreren Teilmassen 41a bis 41e beste- hende Masse 41, deren Grösse im folgenden mit m41 bezeichnet ist, ist über vier Dämpfungslager 42,43, 44,45 an der Oberseite des Grundrahmens 1 gehalten. Zwei Dämpfungslager 42 und 43 sind in der Figur 5 sichtbar, die anderen beiden Dämpfungslager 44 und 45 sind von den Dämp- fungslagern 42 und 43 verdeckt. Die Dämpfungslager 42 bis 45 weisen den gleichen Aufbau wie die anhand der Figur 4 beschriebenen Dämpfungslager 7 bis 10 und wie die Dämpfungslager 23 bis 26 auf, jedoch ist die Baugrösse der Dämpfungslager 42 bis 45 kleiner gewählt.

Die elastischen Bauteile der Dämpfungslager 42 bis 45 bilden eine erste Feder mit einer ersten Federkonstanten c1. Die Masse 41 besteht aus einer scheibenförmigen Teilmasse 41a, an deren Unterseite die Dämpfungslager 42 bis 45 gehalten sind. Die Oberseite der Teilmasse 41a geht in eine Gewinde- buchse 41b über. An einer weiteren scheibenförmigen Teilmasse 41cist ein Gewindestift 41d gehalten. Durch Verdrehen des Gewindestifts 41d gegenüber der Gewindebuchse 41b um jeweils 360 ist der Abstand zwischen dem Grundrahmen 1 und der Hydraulikpumpe 5 einstellbar. Die Teilmasse 41cist mit einer weiteren scheibenförmigen Teilmasse 41 e verbunden. Die Teilmassen 41 c und 41 e lassen sich gegeneinander verschieben und in der gewünschten Position arretieren.

Zwischen der Teilmasse 41e und der Hydraulikpumpe 5 ist eine an die Kontur der Hydraulikpumpe 5 angepasste elastische Platte 46 angeordnet. Die Platte 46 ist an der Teilmasse 41 e gehalten und besteht z. B. aus einem Elastomer. Die Platte 46 wirkt als eine zweite Feder mit der Federkonstante c2. Die zwischen den Dämpfungslagern 42 bis 45 einerseits und der Platte 46 anderseits angeord- nete Masse 41 ist so dimensioniert, dass sie als Sperrmasse wirkt. Durch diese Massnahme lässt sich die dominierende Frequenz der Schwingungen abkoppeln.

Die Figur 6 zeigt die Verbindung des Elektromotors 2 mit der Hydraulikpumpe 4 der Pumpen- einheit 3. Die Verbindung des Elektromotors 2 mit der Hydraulikpumpe 4 erfolgt über die Kupplung 12 und über das Element 16 zur Schwingungsdämpfung. Die Kupplung 12 verbindet die Welle 13 des Elektromotors 2 mit der Welle 14 der Hydraulikpumpe 4. Die Kupplung 12 ist als Element zur Schwingungsdämpfung ausgebildet. Zwischen zwei Kupplungshälften 51 und 52 ist ein elastischer Stern 53 angeordnet. Die Kupplungshälften 51 und 52 sind in an sich bekannter Weise mit Klauen versehen, die jeweils in Aussparungen des Sterns 53 greifen. Die Übertragung des Drehmoments von der Welle 13 zu der Welle 14 erfolgt über eine Passfeder 54, die Kupplungshälfte 51, den Stern 53, die Kupplungshälfte 52 und eine weitere Passfeder 55.

Zusätzlich zu der Kupplung 12, die die Wellen 13 und 14 elastisch miteinander verbindet, ist das weitere Element 16 zur Schwingungs- dämpfung zwischen dem Elektromotor 2 und der Hydraulikpumpe 4 angeordnet. Dieses Element zur Schwingungsdämpfung sorgt für eine elastische Verbindung der Gehäuse von Elektromotor 2 und Hydraulikpumpe 4. Das Element 16 enthält einen ersten Flansch 56, der an dem Gehäuse des Elektromotors 2 gehalten ist, und einen zweiten Flansch 57, der über ein rohrförmiges Verbin- dungsteil 58 an dem Gehäuse der Hydraulikpumpe 4 gehalten ist. Das rohrförmige Verbindungsteil 58 ist durch eine zentrale Ausnehmung des Flanschs 57 geführt und mit diesem verschweisst. Das rohrförmige Verbindungsteil 58 ist ausserdem durch eine zentrale Ausnehmung des Flanschs 56 gleitend geführt.

Zwischen dem rohrförmigen Verbindungsteil 58 und dem Flansch 56 sind zwei nebeneinander liegende Ringe 59,60 aus elastischem Material angeordnet. Die Ringe 59,60 entkoppeln das rohrförmige Verbindungsteil 58 von dem Flansch 56. Zwischen den Flanschen 56 und 57 sind aus einem Elastomer hergestellte Hohlzylinder 61,62 angeordnet. Die Hohlzylinder 61 und 62 sind in topfförmigen Aufnahmen 63 bzw. 64 des Flanschs 57 gehalten. Die Hohlzylinder 61 und 62 umschliessen Stifte 65 bzw. 66, die an dem Flansch 56 gehalten sind. Die Hohlzylinder 61

und 62 erlauben sowohl eine begrenzte Relativbewegung der Flansche 56 und 57 in Richtung der Drehachse 15 als auch eine begrenzte Relativbewegung um die Drehachse 15. Dabei ist das rohrförmige Verbindungsteil 58 durch die in der Ausnehmung des Flanschs 56 angeordneten Ringe 59,60 geführt.

Diese Führung erlaubt eine Drehbewegung und eine Längsbewegung des Flanschs 57 gegenüber dem Flansch 56, die durch die Dimensionierung der elastischen Hohlzylinder 61 und 62 begrenzt sind. Die Hohlzylinder 61 und 62 sind so weit wie möglich von der Drehachse 15 entfernt auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse 15 angeordnet. Werden die Flansche 56 und 57 über mehr als zwei elastische Hohlzylinder verbunden, werden die Hohlzylinder vorzugs- weise gleichmässig über dem äusseren Umfang der Flansche verteilt angeordnet. Da das Element 11 zur Schwingungsdämpfung bereits das Gewicht der Pumpeneinheit 3 aufnimmt, kann das Element 16 zur Schwingungsdämpfung sehr weich ausgelegt werden, so dass vor allem Schwin- gungen um die Drehachse 15 gedämpft werden.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Umwandlung von elektrischer in hydraulische Energie mit einem Grund- rahmen, mit wenigstens einem am Grundrahmen gehaltenen Elektromotor der eine Hydra- ulikpumpe antreibt, mit einer Kupplung zwischen den koaxial angeordneten Wellen des
Elektromotors und der Hydraulikpumpe und mit Mitteln zur Schwingungsdämpfung, da- durch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) und die Hydraulikpumpe (3) jeweils für sich am Grundrahmen (1) gehalten sind, wobei zwischen dem Grundrahmen (1) und dem
Elektromotor (2) einerseits erste Elemente (7,8, 9,10) zur Schwingungsdämpfung ange- ordnet sind und zwischen dem Grundrahmen (1) und der Hydraulikpumpe (3) anderseits ein zweites Element (11) zur Schwingungsdämpfung angeordnet ist.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (12) als ein drit- tes Element zur Schwingungsdämpfung ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektromotor (2) und der Hydraulikpumpe (3) ein viertes Element (16) zur Schwin- gungsdämpfung angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Element (16) zur Schwingungsdämpfung derart ausgebildet ist, dass es sowohl eine begrenzte Bewegung des Elektromotors (2) gegenüber der Hydraulikpumpe (3) in Richtung der Drehachse (15) als auch eine begrenzte Drehbewegung um die Drehachse (15) erlaubt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Element (16) zur Schwingungsdämpfung zwei Flansche (56,57) und ein durch zentrale Ausnehmungen der Flansche (56,57) verlaufendes rohrförmiges Verbindungsteil (58) aufweist und dass das rohrförmige Verbindungsteil (58) in der Aussparung des einen Flanschs (56) in Richtung der Drehachse (15) gleitend geführt und mit dem zweiten Flansch (57) starr verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Flansch (56) an dem Elektromotor (2) und das rohrförmige Verbindungsteil (58) an der Hydraulikpumpe (3) gehalten ist und dass zwischen den Flanschen (56,57) elastische Verbindungselemente (61, 62) angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Verbindungs- elemente (61, 62) in dem äusseren Bereich der Flansche (56,57) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Verbindungs- elemente (61, 62) gleichmässig über den Umfang der Flansche (56,57) verteilt sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Be- reich zwischen dem rohrförmigen Verbindungsteil (58) und dem ersten Flansch (56) min- destens ein Ring (59,60) aus elastischem Material angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elasti- schen Verbindungselemente (61,62) aus einem Elastomer bestehende Hohlzylinder sind, die jeweils einen an einem Flansch (56) gehaltenen Stift (65,66) umschliessen und in einer topfförmigen Aufnahme (63,64) des anderen Flanschs (57) gehalten sind.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass <Desc/Clms Page number 5> das zweite Element (11) zur Schwingungsdämpfung unter dem Schwerpunkt (SP) der Hydraulikpumpe (3) angreift.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (11) zur Schwingungsdämpfung als Feder-Masse-Feder-System (42 bis 45, 41, 46) ausgebildet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Federn (42 bis 45,46) angeordnete Masse (41) so ausgebildet ist, dass die beim Betrieb der Hydrau- likpumpe (3) dominierende Frequenz abgekoppelt ist.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundrahmen (1 ) als Pulsationsdämpfer für die Saugleitung ausgebildet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundrahmen (1) mit mindestens einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal (20,21, 22) versehen ist.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hydraulikpumpe (3) mindestens ein Pulsationsdämpfer (27,28, 29) für die Drucklei- tung gehalten ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem motorseitigen Flansch (56) eine die Hydraulikpumpe (3) umschliessende Abdeckung (17) aus schalldämpfendem Material gehalten ist.