*DE102007048510A120090416* (19) Bundesrepublik Deutschland Deutsches Patent- und Markenamt (10) (12) Offenlegungsschrift (21) Aktenzeichen: 10 2007 048 510.9 (22) Anmeldetag: 10.10.2007 (43) Offenlegungstag: 16.04.2009 (71) Anmelder: Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE (51) Int Cl. 8 : F04D 29/58 (2006.01) F04B 53/08 (2006.01) F04B 17/04 (2006.01) (72) Erfinder: Gellner, Thomas, 97816 Lohr, DE (74) Vertreter: WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 80336 München Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen (54) Bezeichnung: Elektromotor-Pumpen-Einheit, sowie eine Hydraulikanordnung mit einer derartigen Einheit (57) Zusammenfassung: Offenbart sind eine Lüftereinheit sowie eine Hydraulikanordnung mit einer derartigen Lüftereinheit, wobei die Lüftereinheit aus einem Lüfter besteht, der einen Elektromotor, welcher eine Hydromaschine antreibt, mit einem Luftstrom kühlt. Gleichzeitig steht der Luftstrom in Wärmeaustausch mit einem einen Öl-Luftkühler durchströmenden Druckmittelvolumenstrom. 1/7
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Elektromotor-Pumpen-Einheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 sowie eine Hydraulikanordnung mit einer derartigen Einheit gemäß Patentanspruch 8. [0002] Lüfter dienen zum Kühlen eines Elektromotors, der beispielsweise in einer Hydraulikanordnung eine Hydraulikpumpe antreibt. Der Lüfter ist im Gehäuse des Elektromotors angeordnet und wird dabei von diesem oder einem eigenen Elektromotor angetrieben. Im letzteren Fall wird der Lüfter als Fremdlüfter bezeichnet. Der Elektromotor erzeugt im Betrieb Wärme, die durch den Lüfter abgetragen wird, wodurch Schaden durch Überhitzung vermieden wird. Der Lüfter saugt den zur Kühlung nötigen Luftstrom aus der Umgebung an und bläst diesen dann über den Elektromotor wieder in die Umgebung ab, wobei Wärme vom Elektromotor an den Luftstrom abgegeben wird. Die Hydraulikpumpe der Hydraulikanordnung erzeugt während des Betriebs ebenfalls Wärme, die teilweise an ein Druckmittel abgegeben wird, so dass sich dieses erwärmt. Wärme kann auch durch die Ansteuerung von Verbrauchern in der Hydraulikanordnung erzeugt werden, wobei diese teilweise ebenfalls an das Druckmittel abgegeben wird. Um dem Druckmittel die Wärme zu entziehen wird beispielsweise ein Öl-Luftkühler in den Druckmittelkreislauf der Hydraulikanordnung eingebaut, wie er im Der Hydraulik Trainer, Band 1" (3. überarbeitete Ausgabe 2004 von Bosch Rexroth AG) auf Seite 280 gezeigt ist. Ein von einem Elektromotor angetriebenes Gebläse sorgt für den nötigen Luftdurchsatz durch den Öl-Luftkühler. Nachteilig bei einer derartigen Hydraulikanordnung ist, dass die verschiedenen Kühlungsvorrichtungen viel Energie benötigen und hohe Energiekosten verursachen. Des Weiteren erfordert die Anordnung eine hohe Anzahl von Bauteilen, viel Bauraum und hohen Montageaufwand. [0003] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlung für eine Hydraulikanordnung zu schaffen, die wenig Energie und Bauraum benötigt und einfach aufgebaut ist. [0004] Die Aufgabe wird durch eine Elektromotor-Pumpen-Einheit mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 und einer Hydraulikanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. [0005] Erfindungsgemäß wird mit dem Luftstrom, der von einem Lüfter zur Kühlung des Elektromotors erzeugt wird, gleichzeitig Druckmittel eines Öl-Luftkühlers gekühlt, indem der Luftstrom in Wärmeaustausch mit einem den Öl-Luftkühler durchströmenden Druckmittelvolumenstrom steht. Der Lüfter des Elektromotors saugt also den Luftstrom über den Öl-Luftkühler an. Dies hat den Vorteil, dass der Öl-Luftkühler kein separates Gebläse zur Kühlung des Druckmittels benötigt, wodurch der Energieaufwand im Vergleich zum Stand der Technik erheblich gesenkt wird. Durch das nicht benötigte Gebläse kann auch der Montageaufwand und der Bauraum einer Hydraulikanordnung sinken, die einen derartigen Öl-Luftkühler aufweist, wodurch diese sehr kompakt ausgeführt werden kann. Außerdem wird die Störanfälligkeit dieser Hydraulikanordnung gesenkt, da die Anzahl der Komponenten geringer ist. [0006] Der Elektromotor, der die Hydropumpe antreibt, ist vorteilhafterweise ein Asynchronmotor, da diese sehr günstig in der Herstellung sind. [0007] In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Lüfter unabhängig vom Elektromotor betrieben und kann so sehr flexibel an die benötigte Kühlleistung angepasst werden. [0008] Bei einer weiteren Ausführungsform treibt der Elektromotor die Hydropumpe und den Lüfter an. Dies hat den Vorteil, dass der Lüfter keinen eigenen Antrieb benötigt. [0009] Der Elektromotor und die Hydropumpe können über eine Welle miteinander verbunden sein, wobei deren Drehzahlen gleich und einstellbar sein können, wodurch zum einen keine Vorrichtung zur Übersetzung der Drehzahl benötigt wird und zum anderen die Förderleistung der Hydraulikmaschine variabel durch die Drehzahl des Elektromotors eingestellt werden kann. [0010] Vorzugsweise ist die Drehzahl des Elektromotors durch einen Frequenzumrichter entsprechend einem einzustellenden Druck steuerbar. [0011] Die Hydropumpe ist bevorzugt eine kostengünstige Konstantpumpe. [0012] Eine Hydraulikanordnung, die einen Elektromotor aufweist, der eine an eine Druckleitung angeschlossene Hydromaschine antreibt, hat vorzugsweise eine Lüftereinheit. [0013] Bei der Hydraulikanordnung kann von der Druckleitung Druckmittel über eine Kühlleitung abgezweigt und über einen Öl-Luftkühler zu einem Tank geführt sein. [0014] In der Kühlleitung stromaufwärts vom Öl-Luftkühler kann eine Verstelleinheit für den Druckmittelvolumenstrom in der Kühlleitung angeordnet sein. Hierdurch ist die zu kühlende Menge des Druckmittelvolumens durch den Öl-Luftkühler variabel einstellbar. [0015] Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. 2/7
[0016] Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer einzigen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer Hydraulikanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel. [0017] In der Figur ist ein Blockschaubild einer Hydraulikanordnung 1 abgebildet. Diese weist eine Hydraulikpumpe 2 auf, die von einem drehzahlvariablen Elektromotor 4 angetrieben wird. Die Hydraulikpumpe 2 ist eine Konstantpumpe, beispielsweise eine Innenzahnradpumpe, wodurch diese bei jeder Umdrehung das gleiche Volumen verdrängt, und der Elektromotor 4 ist als ein Asynchronmotor ausgeführt, der einen drehzahlvariablen Antrieb ermöglicht. Der Elektromotor 4 treibt die Hydraulikpumpe 2 über eine gemeinsame Welle 5 an, wobei diese dann die gleiche Drehzahl aufweisen. Die Hydraulikpumpe 2 ist über einen Druckanschluss 6 mit einer Druckleitung 8 und mit einem Tankanschluss 10 mit einer Tankleitung 12 verbunden, die an einem Tank 14 angeschlossen ist. [0018] Durch eine Messleitung 18 wird der Druck p ist des Druckmittels von der Druckleitung 8 mit einem an der Messleitung 18 angeschlossenem Druckmessgerät 16 abgegriffen, gemessen und von dem Druckmessgerät 16 in ein elektrisches Signal umgewandelt und an einen Frequenzumrichter 20 über die Signalleitung 22 geleitet. Dieser bestimmt anhand des Drucks p ist und eines vorbestimmten Solldrucks p soll, welcher in der Druckleitung 8 vorhanden sein sollte, die Drehzahl des Elektromotors 4 und somit der Hydraulikpumpe 2. Der Elektromotor 4 wird dann von dem Frequenzumrichter 20 über eine Steuerleitung 24, in Abhängigkeit von der Größe der Abweichung des p ist von dem p soll, gesteuert. [0019] In der Figur zweigt von der Druckleitung 8 in dem Abschnitt zwischen der Messleitung 18 und dem Druckanschluss 6 der Hydraulikpumpe 2 eine Kühlleitung 26 ab, die über eine Verstelleinheit 28, zum Einstellen eines Kühlvolumenstroms, zu einem Kühlanschluss 30 eines Öl-Luftkühlers 32 führt, der über einen Tankanschluss 33 mit einer Tankleitung 34 verbunden ist, die in den Tank 14 mündet. An die Druckleitung 8 sind des Weiteren ein oder mehrere Verbraucher angeschlossen, die in der Figur nicht dargestellt werden. [0020] Die Kühlung des Elektromotors 4 erfolgt über einen Lüfter bzw. Fremdlüfter 36, wobei dieser so angeordnet ist, das ein erzeugter Kühlluftstrom 38, der in der Figur mit einem Pfeil dargestellt ist, als Kühlmedium im Öl-Luftkühler 32 wirkt, so dass der Fremdlüfter 36 eine Doppelfunktion, nämlich die Kühlung des Elektromotors 4 und des Druckmittels, erfüllt. Der Fremdlüfter 36 wird über einen eigenen Antrieb unabhängig von dem Elektromotor 4 betrieben, wodurch eine völlig variable Einstellung des Kühlluftstromdurchsatzes ermöglicht ist. [0021] Der Elektromotor 4 erzeugt im Betrieb Wärme, die abgeführt werden muss, um eine Beschädigung des Elektromotors 4 zu vermeiden. Die Wärmemenge, die erzeugt wird, ist abhängig von der Belastung des Elektromotors 4, wobei bei höherer Belastung mehr Wärme erzeugt wird. Die Verlustleistung der Hydraulikpumpe 2 wird ebenfalls als Wärme teilweise dem Druckmittel zugeführt, wodurch dessen Temperatur steigt. Das gleiche gilt für die in der Figur nicht dargestellten Verbraucher, die zusätzlich das Druckmittel erwärmen können. Um die Temperatur des Druckmittels zu senken oder konstant zu halten, damit kein Hitzeschaden eintritt, wird ein Teil des Druckmittels über die Kühlleitung 26 zum Öl-Luftkühler 32 geleitet, durch diesen abgekühlt und das gekühlte Druckmittel dem Tank 14 über die Tankleitung 34 zugeführt. [0022] Der Fremdlüfter 36 kühlt den Elektromotor 4 und den Öl-Luftkühler 32 gleichzeitig. Der Kühlluftstrom 38 wird dabei von dem Fremdlüfter 36 aus der Umgebung bei Umgebungstemperatur angesaugt, gelangt durch den Öl-Luftkühler 32, nimmt von diesem Wärme auf und wird weiter über den Elektromotor 4, von diesem der Kühlluftstrom 38 ebenfalls Wärme aufnimmt, in die Umgebung abgeblasen. Der Fremdlüfter 36 stellt den Durchsatz des Luftstroms 38 entsprechend dem Betriebszustand der Antriebsanordnung, bestehend aus Elektromotor 4 und Hydraulikpumpe 2, ein, womit bei niedriger Belastung und geringer Wärmeerzeugung der Durchsatz geringer ist, als bei hohen Belastung und großer Wärmeerzeugung der Antriebsanordnung. [0023] Wäre eine Durchsatzeinstellung des Luftstroms 38 durch den Fremdlüfter 36 nicht möglich, so müsste dieser konstant den maximal notwendigen Kühlluftstrom 38 erzeugen, damit jeder Betriebszustand der Antriebsanordnung abgedeckt ist. Die Höhe der Betriebsgeräusche des Fremdlüfters 36 sind von der Höhe des Luftdurchsatzes abhängig, wobei dieser bei einem konstant hohen Luftdurchsatz entsprechend konstant laute Betriebsgeräusche erzeugt. Durch den variablen Luftdurchsatz des Fremdlüfters 36 sind auch dessen Betriebsgeräusche variabel und sind somit bei geringerer Wärmeerzeugung der Antriebsanordnung entsprechend leiser. [0024] Die Verstelleinheit 28, die in der Kühlleitung 36 angeordnet ist, dient zum Verstellen des Druckmittelvolumenstroms in dieser Kühlleitung 36 und somit zum Einstellen der Menge an Druckmittel, die durch den Öl-Luftkühler 32 geleitet wird. Bei hoher Druckmitteltemperatur wird mehr Druckmittel durch die Verstelleinheit 28 geleitet, als bei niedriger Druckmitteltemperatur, wobei der Druckmittelbedarf der Verbraucher dabei abgedeckt sein sollte. 3/7
[0025] Der Durchsatz des Luftstroms 38 ist, wie schon beschrieben, von dem Betriebszustand des Elektromotors 4 und der Hydraulikpumpe 32 abhängig. Es wäre denkbar, dass Temperatursensoren die Temperatur dieser Komponenten messen, und der Fremdlüfter 36 entsprechen der Temperaturgrößen gesteuert wird. [0026] Offenbart sind eine Lüftereinheit, sowie eine Hydraulikanordnung mit einer derartigen Lüftereinheit, wobei die Lüftereinheit aus einem Lüfter besteht, der einen Elektromotor, welcher eine Hydromaschine antreibt, mit einem Luftstrom kühlt. Gleichzeitig steht der Luftstrom in Wärmeaustausch mit einem Öl-Luftkühler durchströmenden Druckmittelvolumenstrom. Bezugszeichenliste 1 Hydraulikanordnung 2 Hydraulikpumpe 4 Elektromotor 6 Druckanschluss 8 Druckleitung 10 Tankanschluss 12 Tankleitung 14 Tank 16 Druckmessgerät 18 Messleitung 20 Frequenzumrichter 22 Signalleitung 24 Steuerleitung 26 Kühlleitung 28 Verstelleinheit 30 Kühlanschluss 32 Öl-Luftkühler 33 Tankanschluss 34 Tankleitung 36 Fremdlüfter 38 Luftstrom p ist Druck Druck p soll 4/7
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. Zitierte Nicht-Patentliteratur - Der Hydraulik Trainer, Band 1" (3. überarbeitete Ausgabe 2004 von Bosch Rexroth AG) auf Seite 280 [0002] 5/7
Patentansprüche 1. Elektromotor-Pumpen-Einheit mit einem Elektromotor (4), von dem eine Hydropumpe (2) antreibbar ist, und mit einem Lüfter (36) zum Erzeugen eines den Elektromotor (4) kühlenden Luftstroms (38), dadurch gekennzeichnet, dass ein Öl-Luftkühler (32) Druckmittel kühlt, indem der Luftstrom (38) in Wärmeaustausch mit einem den Öl-Luftkühler (32) durchströmenden Druckmittelvolumenstrom steht. 2. Elektromotor-Pumpen-Einheit nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (4) ein Asynchronmotor ist. 3. Elektromotor-Pumpen-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lüfter (36) als Fremdlüfter unabhängig von dem Elektromotor (4) betrieben wird. 4. Elektromotor-Pumpen-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektromotor (4) die Hydropumpe (2) und den Lüfter (36) antreibt. 5. Elektromotor-Pumpen-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (4) ein drehzahlvariabler Elektromotor ist. 6. Elektromotor-Pumpen-Einheit nach Anspruch 5, wobei die Drehzahl des Elektromotors (4) durch einen Frequenzumrichter (20) einstellbar ist, der die Drehzahl insbesondere zur Regelung eines Druckes steuert. 7. Elektromotor-Pumpen-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydropumpe (2) eine Konstantpumpe ist. 8. Hydraulikanordnung mit einer Elektromotor-Pumpen-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydropumpe (2) an eine Druckleitung (8) angeschlossen ist und wobei von der Druckleitung (8) ein Druckmittelvolumenstrom über eine Kühlleitung (26) abgezweigt ist und über einen Öl-Luftkühler (32) zu einem Tank (14) geführt ist. 9. Hydraulikanordnung nach Anspruch 8, wobei in der Kühlleitung (26) stromaufwärts des Öl-Luftkühlers (32) eine Verstelleinheit (28) zum Einstellen des Druckmittelvolumenstroms angeordnet ist. Es folgt ein Blatt Zeichnungen 6/7
Anhängende Zeichnungen 7/7