Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit zur Bereitstellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit zum Antrieb eines angekoppelten hydraulischen Aktuators.

Eine Hydraulikeinheit der gattungsgemäßen Art ist bekannt.

So offenbart EP 2 128446 B1 eine Hydraulikeinheit mit einem in einem Motorgehäuse angeordneten Motor, einem in einem Speichergehäuse angeordneten Hydraulikspeicher und einer in einem Pumpengehäuse angeordneten Hydraulikpumpe sowie einem Hydraulikblock. Diese bilden ein einheitlich handhabbares starres Modul, wobei in dem Modul umströmende Hydraulikflüssigkeit alle Elemente des Moduls in Längsrichtung bereichsweise durchsetzt. Die in dem Modul umströmende Hydraulikflüssigkeit ist ein Speichervolumenstrom, der zwischen dem Hydraulikspeicher und der Hydraulikpumpe zirkulieren kann. Eine Hauptstromverbindung ist an der Hydraulikeinheit vorbei zwischen dem Hydraulikblock und dem hydraulischen Aktuator geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikeinheit der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die kompakt aufgebaut ist und eine verbesserte Kühlung des Motors gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Hydraulikeinheit mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass zumindest eine hochdruckbeaufschlagbare Hauptstromverbindung zwischen der Hydraulikpumpe und dem Aktuator durch mindestens einen Kanal des Motors geführt ist, ist vorteilhaft möglich, über die Durchströmung des Pumpenhauptvolumenstromes durch den Kanal der Hauptstromverbindung in dem Motor eine sehr effektive Kühlung des Motors zu erreichen. Es wird somit ein Maximum an Wärmeübertragung zwischen den Motorkomponenten des Motors und dem Gehäuse erzielt. Die Wärme kann dann über das Gehäuse an die äußere Umgebung effektiv abgeführt werden. Unter Hochdruck wird im Sinne der Erfindung der Lastdruck beziehungsweise Arbeitsdruck der Hydraulikpumpe zur Beaufschlagung des Aktuators verstanden.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hauptstromverbindung durch den Motor ein Vorlauf oder ein Rücklauf ist. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass je nach Ansteuerung des mit der Hydraulikeinheit gekoppelten hydraulischen Aktuators der größtmögliche Volumenstrom durch den Motor geführt wird. Hierdurch kann auch die größtmögliche Wärmeabfuhr aus dem Motor und somit Kühlung der Motorkomponenten erfolgen.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hauptstromverbindung in Abhängigkeit einer Drehrichtung der Hydraulikpumpe der Vorlauf oder der Rücklauf ist. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, dass ein und derselbe Kanal der hochdruckbeaufschlagbaren Hauptstromverbindung durch den Motor je nach Drehrichtung der Hydraulikpumpe als Vorlauf oder als Rücklauf geschaltet ist. Somit wird in jedem Fall sichergestellt, dass der größtmögliche Volumenstrom durch den Motor fließt und zur Kühlung der Motorkomponenten zur Verfügung steht.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hydraulikpumpe eine im Vierquadrantenmodus betreibbare Pumpe ist, die eine Förderung und Rekuperation in zwei Richtungen erlaubt. Hierdurch ist vorteilhaft die Hydraulikeinheit mit einer an sich bekannten Vierquadranten-Hydraulikpumpe zu kombinieren über die dann in einfacherWeise entsprechend der Drehrichtung der Hauptvolumenstrom in seiner Fließrichtung geändert werden kann. Hierdurch ergibt sich eine sehr vorteilhafte Kombination des Kanales der Hauptstromverbindung im Motor, der als Vorlauf oder Rücklauf dienen kann.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine Kanal durch ein Motorgehäuse des Motors geführt ist. Hierdurch lässt sich in einfacher weise der wenigstens eine Kanal integrieren und eine besonders gute Wärmeabfuhr erreichen.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Kanal des Motorgehäuses für die Hauptstromverbindung eine direkt mit der Außenseite des Motorgehäuses in Kontakt kommende Wandung umfasst. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise eine Abführung der Wärme der Motorkomponenten über das Medium der Hydraulikflüssigkeit an die Außenseite des Motorgehäuses und damit in die Umgebung möglich.

Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der mindestens eine Kanal mäanderförmig und/oder spiralförmig durch das Motorgehäuse geführt ist. Hierdurch wird sehr vorteilhaft eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Medium der Hydraulikflüssigkeit und dem Motorgehäuse erzielt. Die Wärmeabführung ist hiermit besonders effektiv möglich. Es wird der Wärmestrom gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Motorgehäuses verteilt abgegeben, um Hot Spots am Motor und thermische Spannungen durch ungleichmäßige Temperaturverteilungen zu vermeiden. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass eine Leistungselektronik zur Ansteuerung des Motors ebenfalls durch den Hauptvolumenstrom gekühlt werden kann. Hierzu kann die Leistungselektronik unmittelbar mit dem vom Hauptvolumenstrom gekühlten Motorgehäuse wärmeleitfähig gekoppelt sein. Denkbar ist auch, den Hauptvolumenstrom unmittelbar durch entsprechende in einem Gehäuse der Leistungselektronik vorgesehene Kanäle zu führen. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die Leistungselektronik aus konstruktiven Gründen nicht unmittelbar am Motorgehäuse angeordnet werden kann.

Darüber hinaus ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Speichervolumenstrom zwischen einem Speichergehäuse und der Hydraulikpumpe durch einen vom Hauptvolumenstrom getrennten Kanal des Motors geführt ist. Hierdurch kann der Speichervolumenstrom für eine zusätzliche Kühlung der Motorkomponenten genutzt werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kanal für den Speichervolumenstrom durch eine Rotorwelle des Motors geführt ist, die vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet ist. Hierdurch kann auf direktem Wege eine Fluidverbindung für einen Speichervolumenstrom geschaffen werden.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Hydraulikspeicher eine Zwischenkammer umfasst, die an dem Motorgehäuse angeflanscht ist oder mit diesem ausgebildet ist, die eine große Oberfläche zur Umgebung aufweist. Hierdurch kann über die Zwischenkammer eine weiter verbesserte Wärmeabgabe durch erzwungene Konvektion an der Oberfläche in die Umgebung erzielt werden.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Speichervolumenstrom überein Rückschlagventil Speicherstromrichtungsabhängig die Zwischenkammer zwischen Motor und Speicher nur in einer Richtung durchströmt. Hierdurch wird vorteilhaft die optimale Nutzung der Zwischenkammer zur Wärmeabgabe an die Umgebung genutzt werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Hydraulikeinheit in einem ersten Schaltzustand und

Figur 2 die erfindungsgemäße Hydraulikeinheit in einem zweiten Schaltzustand.

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer insgesamt mit 10 bezeichneten Hydraulikeinheit. Diese dient der Versorgung eines hydraulischen Aktuators 12 mit einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit. Der Aktuator 12 besitzt ein Gehäuse 14 innerhalb dem ein Kolben 16 linear verschiebbar ist. Der Kolben 16 ist in dem Gehäuse 14 übereine Dichtung 18 dichtend geführt. Ein mit dem Kolben 16 verbundenes Dichtelement 20 teilt das Gehäuse 14 in zwei voneinander getrennte Kammern 22 sowie 24 auf. Je nach Druckdifferenz zwischen den Kammern 22 und 24 wird der Kolben 16 aus dem Gehäuse 14 heraus oder in dieses hineinbewegt. Hierdurch ist möglich, mit dem Kolben 16 eine Stellbewegung auszuüben. Die konkrete Stellung des Kolbens 16 ist über einen Wegsensor ermittelbar.

Aufbau und Wirkungsweise eines derartigen Aktuators 12 sind grundsätzlich bekannt.

Weiter wird auf Aufbau und Funktion der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit 10 zur Ansteuerung des Aktuators 12 näher eingegangen.

Die Hydraulikeinheit 10 umfasst einen in einem Motorgehäuse 28 angeordneten Motor 30, der einen Stator 32 sowie einen Rotor 34 besitzt.

Der Motor 30 ist mit einer Hydraulikpumpe 36 wirkverbunden. Die Hydraulikpumpe 36 ist als eine im Vierquadrantenmodus betreibbare Pumpe ausgebildet. An der dem Motor 30 abgewandten Seite der Hydraulikpumpe 36 schließt sich ein Hydraulikblock 38 an, innerhalb dem hier im Einzelnen nicht dargestellte Ventile zur Steuerung eines mittels der Hydraulikpumpe 36 erzeugten Volumenstromes einer Hydraulikflüssigkeit erfolgt.

Aufbau und Wirkungsweise von Motor 30 mit wirkverbundener Hydraulikpumpe 36 und angekoppeltem Hydraulikblock 38 sind dem Fachmann ebenfalls grundsätzlich bekannt, so dass hierauf im Rahmen der Beschreibung der Erfindung nicht im Einzelnen eingegangen wird. Der Hydraulikeinheit 10 ist noch ein Hydraulikspeicher 40 zugeordnet, der eine Zwischenkammer 42 umfasst, die an dem Motorgehäuse 28 angeflanscht ist oder mit diesem ausgebildet ist.

Aktuator 12, Motorgehäuse 28, Hydraulikpumpe 36, Hydraulikblock 38 und Speicher 40 sind fluidtechnisch miteinander in der nachfolgend erläuterten Art und Weise verbunden.

Durch das Motorgehäuse 28 ist wenigstens ein Kanal 44 geführt, der eine Hauptstromverbindung für den Hauptvolumenstrom der Hydraulikpumpe 36 zu dem Aktuator 12 bildet.

Der Kanal 44 ist innerhalb des Motorgehäuses 28 so ausgebildet, dass er nahe an einem Außenmantel 46 des Motorgehäuses 28 angeordnet ist. Eine Innenwandung des Kanals 44 liegt also unmittelbar benachbart zu der Außenwandung 46 des Motorgehäuses 28.

Der Kanal 44 kann innerhalb des Motorgehäuses 28 verzweigt ausgebildet sein. Dieser kann sich entlang des Motorgehäuses 28 in dessen Längsrichtung mäanderförmig und/oder spiralförmig erstrecken. Auch kann dieser verzweigt ausgebildet sein, so dass mehrere Teilkanäle des Kanals 44 sich über den Umfang des Motorgehäuses 28 parallel erstrecken. In jedem Fall besitzt der Kanal 44 eine der Hydraulikpumpe 36 zugewandte Eingangsseite 48 und an seinem gegenüberliegenden Ende einen Ausgangsseite 50.

Vom Ausgang 50 erstreckt sich ein Verbindungsstück 52 zu einem Einlass 54 in die Kammer 24 des Aktuators 12.

Die Kammer 22 des Aktuators 12 ist über eine Verbindung 56 mit der Hydraulikpumpe 36 verbunden. Die Verbindung 56 ist hierbei durch den Hydraulikblock 38 und einen Befestigungsabschnitt 58 geführt. Der Befestigungsabschnitt 58 dient der mechanischen Befestigung der gesamten Vorrichtung aus Hydraulikeinheit 10 und Aktuator 12.

Sowohl der Kanal 44 mit Verbindungsstück 52 als auch die Verbindung 56 bilden Hauptstromverbindungen für einen Hauptvolumenstrom der Hydraulikpumpe 36.

Je nach Betriebsweise der Hydraulikpumpe 36, das hießt je nach Drehrichtung, ist der Kanal 44 ein Vorlauf und die Verbindung 56 ein Rücklauf der Hydraulikeinheit 10. Bei einer Drehrichtungsumkehr der Hydraulikpumpe 36 ist der Kanal 44 der Rücklauf und die Verbindung 56 der Vorlauf. In Figur 1 ist ein Schaltzustand der Hydraulikeinheit 10 gezeigt, bei der der Kolben 16 in das Gehäuse 14 des Aktuators 12 eingefahren wird. Dies bedeutet, in der Kammer 24 des Gehäuses 14 herrscht ein größerer Druck als in der Kammer 22. Der Kanal 44 mit seinem Verbindungsstück 52 ist in diesem Schaltzustand der Vorlauf für die Hydraulikeinheit 10. Die in der Kammer 22 vorhandene Hydraulikflüssigkeit wird verdrängt und über die Verbindung 56 in die Hydraulikeinheit 10 überführt. Die Verbindung 56 ist somit in diesem Schaltzustand der Rücklauf der Hydraulikeinheit 10.

Angedeutet ist dies durch die Pfeilrichtungen des Hauptvolumenstromes der Hydraulikflüssigkeit.

Der Hauptvolumenstrom der Hydraulikpumpe 36 der durch den Kanal 44 (beziehungsweise das System von Kanälen 44) im Motorgehäuse 28 geführt ist, trägt zu einer effektiven und maximalen Kühlung des Motors 30 bei, in dem die vom Motor 30 abgegebenen Wärme aufgenommen wird und über den Außenumfang des Motorgehäuses 28 an die Umgebung abgegeben wird.

Angedeutet ist dies durch einen Wärmepfeil 60 im Bereich des Motorgehäuses 28.

Der Hydraulikeinheit 10 ist ferner der Hydraulikspeicher 40 zugeordnet, in den eine Rückführung der Hydraulikflüssigkeit erfolgt. Durch die Verdrängung der Hydraulikflüssigkeit in das Gehäuse 14 des Aktuators 12 (gemäß der Einfahrsituation in Figur 1 aus der Kammer 22) muss dieses in den Hydraulikspeicher 40 rückgeführt werden, aus dem heraus dann die Hydraulikpumpe 36 den Druck für den Vorlauf des Hauptvolumenstromes aufbaut.

Dem Hydraulikspeicher 40 ist die Zwischenkammer 42 zugeordnet. Diese wird von einem innerhalb eines Gehäuses 62 ausgebildeten Hohlraumes 64 gebildet.

Innerhalb des Motors 30 wird dieser Speichervolumenstrom (Rückführung der Hydraulikflüssigkeit) durch eine Rotorwelle 65 des Rotors 34 geführt. Diese ist hierzu als Hohlwelle ausgebildet. Ein Zwischenkanal 66 zwischen Rotorwelle (Hohlwelle) 65 mündet in der Zwischenkammer 42. Die Zwischenkammer 42 weist eine lanzenartige Führung 68 auf, die dazu führt, dass der Speichervolumenstrom innerhalb des Hohlraumes 64 der Zwischenkammer 42 eine vorgegebene Zwangsführung erhält. Der Speichervolumenstrom wird innerhalb der Zwischenkammer 42 somit verwirbelt und entlang des Gehäuses der Zwischenkammer 42 geführt. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Wärmeabgabe durch erzwungene Konvektion an der relativ großen zur Verfügung stehenden Oberfläche der Innenwand der Zwischenkammer 42 über das Gehäuse 62 an die Umgebung. Angedeutet ist dies durch einen Wärmeabführungspeil 70.

Das Verbindungsstück 52 zwischen dem Kanal 44 und dem Gehäuse 14 ist an dem Außenmantel der Zwischenkammer 42 geführt.

Der Hydraulikeinheit 10 ist ein nicht näher gezeigtes Steuergerät zu geordnet, über das eine Ansteuerung des Motors 30 und somit die Förderleistung der Hydraulikpumpe 36 erfolgen kann. Der Wegsensor ist über Signalleitungen mit dem Steuergerät verbunden. Ferner kann der Hydraulikblock 38 elektrisch ansteuerbare Ventile umfassen, die ebenfalls mit dem Steuergerät regelungs- oder/oder steuertechnisch verbunden sind.

Alles in allem ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Hydraulikeinheit 10 eine effektive und maximale Wärmeabfuhr möglich, so dass eine Kühlung des Motors 30 optimal erfolgen kann.

Nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, kann der Hauptvolumenstrom auch unmittelbar durch den Innenraum des Motors 30 geführt sein. Beispielsweise axial durch einen Motor-Luft-Spalt und/oder durch Bohrungen, Ausnehmungen oder Nuten des Rotor- und/oder Statorblechpakets.

In Figur 2 ist ein Schaltzustand der Hydraulikeinheit 10 gezeigt, bei der der Kolben 16 des Aktuators 12 aus dem Gehäuse 14 ausgefahren wird.

Gleiche Teile wie in Figur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.

Im Unterschied zu Figur 1 wird in Figur 2 die umgekehrte Strömungsrichtung des Hauptvolumenstromes und des Speichervolumenstromes durch die Hydraulikeinheit 10 deutlich. Auch bei diesem Schaltzustand wird die Hauptstromverbindung (hier als Rücklauf) zwischen Aktuator 12 und Hydraulikpumpe 36 durch das Motorgehäuse 28 geführt.

Nicht dargestellt ist, dass der Speichervolumenstrom über ein Rückschlagventil speicherstromrichtungsabhängig die Zwischenkammerzwischen Motor und Speicher nur in einer Richtung durchströmt, wie beispielsweise in Figur 1 gezeigt. Nach einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, dass der Motor mit dem Motorgehäuse als separates Bauteil ausgebildet ist, Dies bedeutet der Motor ist nicht unmittelbar mit der Hydraulikpumpe und/oder dem Zwischenspeicher und/oder dem Hydraulikblock und/oder der Leistungselektronik verbunden. Der Kanal der Hauptstromverbindung zur Kühlung des Motors wir auch bei diesen Ausführungsvarianten durch das Motorgehäuse geführt.

Bezugszeichen

10 Hydraulikeinheit

12 hydraulischer Aktuator

14 Gehäuse

16 Kolben

18 Dichtung

20 Dichtelement

22 Kammer

24 Kammer

28 Motorgehäuse

30 Motor

32 Stator

34 Rotor

36 Hydraulikpumpe

38 Hydraulikblock

40 Hydraulikspeicher

42 Zwischenkammer

44 Kanal

46 Außenmantel, Außenwandung

48 Eingangsseite

50 Ausgangsseite

52 Verbindungsstück

54 Einlass

56 Verbindung

58 Befestigungsabschnitt

60 Wärmepfeil

62 Gehäuse 64 Hohlraum

65 Rotorwelle

66 Zwischenkanal

68 lanzenartige Führung 70 Wärmeabführungspfeil