[发明专利]电动气动混合驱动器

说明书

本发明涉及一种电动气动混合驱动器，其带有至少一个电驱动单 元(elektrischen Antriebseinheit)和至少一个借助于压缩空气而被驱动的 气动(pneumatischen)驱动单元，该电驱动单元和气动驱动单元在输出 侧协同操作(zusammenarbeiten)。

一种这种电动气动混合驱动器公开于文件DE 102 44 260A1中。 其包括按照气动缸的方式设计的气动驱动单元和设计为电动 (elektrodynamischer)线性直接驱动器的、在输出侧与气动驱动单元协 同操作的电驱动单元。通过彼此协调的电和气动控制，就力输出而言， 两个驱动单元或者彼此互补地或者可交替地运行。这使得极为广泛的 应用成为可能。然而，电驱动单元的功率由于自身的热量产生而受到 限制。在过热的情况下甚至可能发生混合驱动器的单独的部件的损 坏。在文件DE 103 27 371A1中所描述的混合驱动器中也存在类似的 问题。

本发明的任务在于，提供改善在电动气动混合驱动器的情况下可 能的功率收益(Leistungsausbeute)的措施。

为了实现该任务，引导在混合驱动器的气动驱动单元的运行中累 积(anfallende)的废气至少部分地作为冷却空气而穿过电驱动单元。

由此，在混合驱动器的运行期间，电驱动单元被冷却，这可提高 功率收益和效率，并有助于保护暴露于所产生热量中的部件。作为冷 却剂，不使用由外界供应的介质，而是使用在气动驱动单元的运行中 累积的废气，这种废气在传统的运行方式的下将不加利用地直接排放 到大气中。废气由于自气动驱动单元中被挤压出来而具有被引导流过 电驱动单元所需的流动能量。因此，节省了用于提供和输送冷却剂的 额外的能量。此外，可自动地获得较高的冷却能力，这是因为，自气 动驱动单元传送出的废气由于其膨胀而强烈地冷却，因此，即便在周 围环境温度较高的情况下也可产生有效的冷却效果。压缩空气的出口 温度可位于冰点(gefrierpunkt)附近。

这种冷却措施在工程上的许多领域中已知。例如，在汽车工程中 使用风冷或水冷以冷却驱动马达。然而，为了冷却目的必须持续不断 地单独提供冷却介质。

文件DE 32 21 928A1公开了用于气动伺服阀的电动气动先导级 (Vorsteuerstufe)，该先导级设有用于风冷的器件。所采用的冷却空气 虽然源自相关的伺服阀，但并不是废气，而是通过喷嘴从供应管道上 被导出的(abgegriffen)，从而，使得对流体及能量的需求增加。另外， 并没有显示用于电动气动混合驱动器的冷却的应用的提示。

从文件EP 0 917 279B1已知了一种空调设备，在该设备中，由电 驱动的透平产生空气流，该空气流被引导穿过热交换器且随后同样还 被用于冷却用来驱动透平的电动马达。在此不存在气动驱动单元。

文件US 5,449,961描述了燃气轮机与电动机或发电机形式的电机 的组合。为了冷却电机，从燃气轮机的压缩机中分流出压缩空气。因 此，冷却空气不是废气，而是仅用于冷却目的的，这损失了效率。

本发明有利的改进方案在从属权利要求中得出。

结合在混合驱动器中的驱动单元优选地为线性驱动单元 (Linearantriebseinheiten)，但是，原理上，也可实施为转动驱动单元， 并且，线性驱动单元和旋转驱动单元的组合同样是可以设想的。

通常，混合驱动器设计成如下形式，即，其驱动单元具有单独的 输出部件(Abtriebsglieder)，该单独的输出部件能够作用在共同的力输 出构件上。然而，这样的结构型式也是可行的，在该结构型式中，驱 动单元具有共同的输出部件，以电的方式产生的驱动力可作用在该输 出部件上，以气动方式产生的驱动力也可作用在该输出部件上。

为了使电驱动单元的尤其有效的冷却成为可能，电驱动单元优选 地被至少一个冷却空气通道(Kuehlluftkanal)所贯穿，该冷却空气通道 可被起冷却空气作用的气动驱动单元的废气所流过。优选地至少一个 冷却空气通道于电驱动单元的包含输出部件的驱动器壳体中延伸。为 电驱动单元分配多个冷却空气通道也是毫无问题的，冷却空气可同时 地和/或在时间上相互错开地以相同的流向或以相反的流向而流过这 些冷却空气通道。