JP2017020497A - 発電機を備えた油圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ポンプを動作させると共に電力を発生させるための原動機によって駆動される回転シャフトを用いる。【解決手段】本発明は油圧ポンプを提供する。油圧ポンプは、油圧ポンプを回転させ且つ作動させるようになっているポンプシャフトアダプタと、ポンプシャフトアダプタに作動的に連結されるマグネト発電機と、マグネト発電機から延び且つマグネト発電機を電力コンセントに接続して、マグネト発電機で発生した電力を電力コンセントに提供する導線と、油圧ポンプ及びマグネト発電機の両方を囲む油圧ポンプハウジングと、を備える。本発明は電気を発生させる方法を提供する。電気を発生させる方法は、ポンプシャフトが取付構造を有するように適合させるステップと、マグネト発電機を取付構造に取り付けるステップと、ポンプシャフトが回転したとき、マグネト発電機が電気を発生させるように構成するステップとを有する【選択図】図３

Description

〔関連出願の説明〕
本出願は、「発電機を備えた油圧ポンプ」という発明の名称の２０１５年６月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／１７４２４２号の優先権主張出願である。この米国特許仮出願を参照により引用し、その開示内容全体を本明細書に組み込む。

本発明は、概略的には、油圧ポンプに関する。より詳細には、本発明は、原動機の回転シャフトを用いてポンプを作動させるようにした油圧ポンプに関する。

油圧ポンプは、常に電力の通じない建設現場や他の現場などにおいてしばしば用いられる。油圧ポンプは、様々な異なる原動機によって作動される。例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン、プロパンで動くエンジン、または、その他のタイプのエンジンが、油圧ポンプを駆動するために用いられる。多くの例では、原動機は、油圧ポンプ用の回転シャフト（軸）を備えている。それ故、油圧ポンプは、その油圧ポンプを作動させるために、原動機の出力シャフトに連結されるシャフトを有する。

場合によっては、原動機により供給される機械的な軸力に加え、いくらかの電力を用いることが有益であろう。例えば、ある油圧バルブは、電気で動く電子制御装置によって、電気的に作動されまたは制御される。他の例では、様々なバルブが、電動アクチュエーターによって動かされる。さらに他の例では、他の装置が電気で動作し、この電気が、エネルギ、即ち、原動機の回転シャフトによって発生する所望の電力を生じさせる。いくつかの例では、発電機内に生じるアーク放電または火花のために、発電機は電力を発生させるために用いられない。例えば、引火性のガスがたまっているであろう鉱山では、そのような発電機は使用すべきではない。従って、油圧ポンプを動作させると共に電力を発生させるために、原動機が備える回転シャフトを用いることが出来る方法及び装置を提供することが望ましい。

上述した要請は、油圧ポンプを動作させると共に電力を発生させるための原動機によって駆動される回転シャフトを用いるいくつかの実施形態により提供される装置の一形態において、本発明によって大部分が満たされる。

本発明の一実施形態によれば、油圧ポンプが提供される。このポンプは、油圧ポンプを回転させ且つ作動させるようになっているポンプシャフトアダプタと、このポンプシャフトアダプタに作動的に連結されるマグネト発電機と、このマグネト発電機から延び、マグネト発電機を電力コンセント（power outlet）に接続して、マグネト発電機によって発生した電気を電力コンセントに供給する導線と、油圧ポンプとマグネト発電機の両方を取り囲む油圧ポンプハウジングと、を有する。

本発明の他の実施形態によれば、電気を発生させる方法が提供される。この方法は、ポンプシャフトが取り付け構造を有するように適合させるステップと、その取り付け構造にマグネト発電機を取り付けるステップと、マグネト発電機を、ポンプシャフトが回転したとき電気を発生するように構成するステップと、を含む。

本発明のさらなる他の実施形態によれば、油圧ポンプが提供される。このポンプは、油圧ポンプを回転させ且つ作動させるように機械的動力を伝達する手段と、この機械的動力伝達手段に作動的に接続される電力発生手段と、この電力発生手段から延び、電力発生手段を電力コンセントに接続して、電力発生手段によって発生した電気を電力コンセントに供給する電力伝達手段と、油圧ポンプとマグネト発電機の両方を取り囲む油圧ポンプハウジングと、を有する。

本発明の詳細な説明がより良く理解し得るように、且つ、当該技術への貢献がより良く認識し得るように、本発明のいくつかの実施形態の概要がある程度広く示された。もちろん、以下に説明し、且つ、添付の特許請求の範囲の主題を構成する本発明の追加の実施形態も存在している。

この観点から、少なくとも１つの本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本出願において、本発明は、以下に説明する詳細な説明や図面に示される構成の細部や構成要素の配置には限定されないことが理解されるべきである。

当業者は、本開示が基づく概念が、本発明のいくつかの目的を実施するために、他の設計や方法やシステムの構成のための基礎として容易に利用されることを認識するであろう。従って、特許請求の範囲が、本発明の精神と範囲から逸脱しない限りにおいて、そのような等価な構成を含むものとみなされるべきことが重要である。

図１は、本発明（本願の開示）の実施形態による電動式油圧ポンプを示す正面図である。 図２は、本発明の実施形態による内部構成を示すためにハウジングの一部を省略した電動式油圧ポンプの正面図である。 図３は、図２の電動式油圧ポンプを部分的に分解した図である。 図４は、本発明の実施形態による適合ポンプシャフトの斜視図である。 図５は、図４の適合ポンプシャフトの部分切欠平面図である。 図６は、電動式油圧ポンプの一部の部分拡大断面図である。 図７は、電動式油圧ポンプの一部の部分拡大断面図である。 図８は、本発明の実施形態による電動式油圧ポンプの一部を斜め方向から見た部分拡大断面図である。 電動式油圧ポンプの概略配線図である。

本発明（本願の開示）による種々の実施形態を、以下、各図面を参照して説明し、これら図面において、同一の符号は同一の要素を参照する。本発明による実施形態は、電動式油圧ポンプを提供する。電動式油圧ポンプは、原動機によって駆動される。原動機は、回転シャフト（回転軸）の形式で、油圧ポンプを動かすためにエネルギを提供する。ポンプ運転を実行することに加え、油圧ポンプは、電気を発生させることが出来る。電気は、油圧ポンプからの加圧油圧油を受けて油圧バルブを作動させることを含め、様々な目的に用いられる。

図１乃至図３は、本発明による電動式油圧ポンプ１０を示す。電動式油圧ポンプ１０は、原動機１２を有する。図１乃至図３に示された原動機１２は、ガソリンレシプロエンジンを有する。しかしながら、他の実施形態では、様々な原動機１２を用いることが出来る。例えば、原動機１２は、空気モータ、油圧モータ、プロパンや天然ガスで動くエンジン、又は、シャフトを回転させるよう作られている任意の他のモータでも良い。

図１乃至図３は、発電組立体１４を示す。発電組立体１４は、原動機１２と油圧ポンプ１８との間に配置されている。図１に示す発電組立体１４は、ハウジング１６で覆われている。いくつかの実施形態では、ハウジング１６は、発電組立体１４が油圧ポンプ１８のハウジング１６内に収容されるように、油圧ポンプ１８の一部である。図２及び図３に示すハウジング１６は、発電組立体１４の各部分をより良く図示するために、部分的に（又は、少なくとも部分的に）省略されている。

図２は、ハウジング１６が省略された、電動式油圧ポンプ１０の組立図である。図３は、電動式油圧ポンプ１０の部分分解図であり、原動機１２及び油圧ポンプ１８において省略された部分はないが、それらが互いに切り離されている図である。図２及び図３において、原動機１２は駆動シャフト２２を有し、この駆動シャフト２２は、原動機１２の下方で発電組立体１４に向かって延びている。発電組立体１４は、マグネト発電機２０である。マグネト発電機２０は、ロータ２１及びステータ組立体２６を有し、これらのさらなる詳細は後述する。マグネト発電機２０は、適合ポンプシャフト（ポンプシャフトアダプタ）２４に取り付けられると共に、原動機１２の駆動シャフト２２に連結される。いくつかの実施形態では、適合ポンプシャフト２４は、発電組立体１４に取り付けられると共に、油圧ポンプ１８を駆動する。

図４は、適合ポンプシャフト２４の斜視図である。図５は、適合ポンプシャフト２４の端面図であり、この端面図は、後述する適合ポンプシャフト２４のいくつかの態様をより良く図示するようにした破断部分４４を有する。図４及び図５に関して、適合ポンプシャフト２４は、平坦な端部分３０でその一端が終わるシャフト部分２８を有している。

いくつかの実施形態では、平坦な端部分３０は、油圧ポンプ１８を駆動するために、油圧ポンプ１８の部品に係合するようになっている（油圧ポンプ１８を示す図１乃至図３を参照）。適合ポンプシャフト２４は、シャフト部分２８より大きな直径を有する、大直径部分３２を有する。大直径部分３２は、位置決め用ねじ孔３４を有し、この位置決め用ねじ孔３４は、いくつかの実施形態では、ねじ山が切られている。ねじ孔３４は、ねじがねじ孔３４に入り、且つ、シャフト２２を付勢して、シャフト２２が適合ポンプシャフト２４内の所定位置により良く保持する、ことを可能にする。

適合ポンプシャフト２４は、油圧ポンプ１８とロータ２１の両方を駆動するために、特に適用される。この点について、適合ポンプシャフト２４は、連結孔３８を有するフランジ３６（これに限定されない）のような取付構造を有している。フランジ３６及び連結孔３８は、適合ポンプシャフト２４がロータ２１に取付けられることを可能にし、これについてのさらなる詳細は後述する。適合ポンプシャフト２４は、さらに、開口４０を有する。いくつかの実施形態では、開口４０は、隆起した縁部分（口部分）４１によって取り囲まれている。さらに、いくつかの実施形態では、開口４０は、キー溝４２を有し、このキー溝４２は、原動機１２からの駆動シャフト２２と適合ポンプシャフト２４との正回転連結をもたらすために、駆動シャフト２２に設けられたキーと係合するように寸法決めされている。

図６は、電動式油圧ポンプ１０の部分断面図である。駆動シャフト２２は、原動機１２からロータ２１及びステータ組立体２６を通って延び、適合ポンプシャフト２４に連結されている。取付用ボルトまたは留め具４６は、ロータ２１の取付孔４７及び適合ポンプシャフト２４の連結孔３８を通って延びている。この態様では、適合ポンプシャフト２４のフランジ３６は、ロータ２１の取付面４９に固定される。

ロータ２１は、受け孔４８を有する。いくつかの実施形態では、受け孔４８は、その受け孔４８が適合ポンプシャフト２４の隆起した縁部分４１がロータ２１内まで延びるように寸法決めされるように、変更され、又は、形成される。いくつかの実施形態では、受け孔４８は、在庫部品に共通するテーパ状から変更され、図示されるように四角形状に区切られる。適合ポンプシャフト２４は、ベアリング５１上に位置決めされ、油圧ポンプ１８内を通って延びる。

図７は、発電組立体１４の部分拡大断面図である。ロータ２１及びステータ組立体２６は、ロータ２１及びステータ組立体２６の両方を通って延びる駆動シャフト２２と共に示されている。整流器５０は、ハウジング１６に取り付けられているように示されている。他の実施形態では、整流器５０は、本発明に従っている限り、本明細書において図示し及び説明する態様とは異なる態様で取り付けられてもよい。整流器５０は、ステータ組立体２６の外方に延びるワイヤ５３（図６参照）を受けるための種々の取付位置（取付点）５４を有する。

発電組立体１４の部分断面斜視図である図８に示すように、マグネト発電機２０は、輪状に巻かれたワイヤ即ち導線で作られている固定された状態のコイル５６と、一方でそのコイル５６の周りで回転する磁石を有するロータ２１とによって、作動する。この態様では、電気は、コイル５６の導線内で発生し、その電気は、図６に示すワイヤ５３に流れる。マグネト発電機２０は周知のものであり、ここではさらなる詳細については説明を省略する。本願の開示（本発明）を検討した当業者であれば、本明細書に図示し且つ説明したものとは異なる構造を有するマグネト発電機２０を、本発明に従って用いることが出来ることが理解されよう。

限定されない例示的な実施形態では、マグネトロータ２１及びステータ組立体２６は、Universal Parts（7300 bryan dairy road, seminole florida 33777）から入手出来る。ロータ２１は部品番号164-191で識別され、ステータ組立体２６は部品番号164-289で識別される。

マグネト発電機２０で発生したエネルギをより適したものにするために、電気は、まず整流器５０に通される。いくつかの例では、整流器は、部品番号FB2506のFALGORにより提供されるもの、または、部品番号GBPC25-06のTAITRON(TCI)で提供される整流器５０であってもよい。これらの整流器５０は例示であり、これらに限定されるものではないことを理解すべきである。

図８に示すように、抵抗器５８は、取付ブラケット６０に取り付けられている。取付ブラケット６０は、ハウジング１６の取付部分６２に取り付けられている。取付ブラケット６０は、取付ブラケット用ボルト６４を備えている。いくつかの実施形態では、抵抗器５８は、抵抗器取付用ボルトまたは留め具６８によって取付ブラケット６０に取り付けられる。他の実施形態では、抵抗器５８は、本発明に従って用いられる限り、本明細書に示されているものとは、異なる位置に位置決めされ、また、異なる取付け方でもよい。抵抗器５８は、ワイヤまたは他の導線を抵抗器５８に取り付ける取付位置を提供するために、リード６６を備えている。いくつかの実施形態では、抵抗器５８の底部におけるリード６６は入力リードであり、抵抗器５８の頂部におけるリード６６は出力リード６６である。

いくつかの実施形態では、抵抗器５８は、工業用に用いることが出来る巻線抵抗器である。それらは、アルミニウムにより収容され、且つ、筐体に取り付けされる。限定されない例示の用いることが出来る抵抗器５８は、Vishay Daleによって提供されるグローバル部品番号RH050で識別されるものである。

図９は、発電組立体１４の概略配線図の例である。発電組立体は、ハウジング１６内に収容されて示されている。マグネト発電機２０は電力を発生させる。マグネト発電機２０はワイヤ（電線、導線）７２、７４により接続され、電力が整流器５０に伝導される。選択的に、電力は、電圧レベルを安定させるために、ワイヤ７２、７４を介してインバータ７８に送られる。一旦、電力が整流され、選択的にインバータ７８に送られると、次いで、電力は、ワイヤ７２、７４を介して抵抗器５８に伝えられる。その時点で、電力は抵抗器５８から出力され、ワイヤ７２、７４を介して端子７０に伝えられる。端子７０は、コンセント（outlet）７６を有し、このコンセント７６は、マグネト発電機２０で発生した電力を使用者が利用するための箇所として提供される。

発電組立体１４に関して上述した信号処理は、それに限定する意図はなく、むしろ例示の説明である。本願の開示を検討した当業者であれば、信号処理の設計レベルを達成するための様々な構成をどのように設計するのか理解するであろう。マグネト発電機２０で発生した電力の信号処理の様々な形式が、本願の開示によって成し遂げられる、ということを理解するべきである。

本発明の多くの特徴及び利点は、詳細な説明（明細書）から明らかであり、それ故、添付した特許請求の範囲が、本発明の精神及び範囲に含まれる全てのそのような特徴及び利点に及ぶと解釈される。さらに、非常に多くの変更及び変形が当業者にとって容易であろうことに気付くであろうし、図示及び説明した構成及び作用に厳密に限定されるべきではなく、従って、本発明の範囲に含まれる全ての適切な変更物及び均等物が用いられるであろう。

Claims (20)

1. 油圧ポンプであって、
   この油圧ポンプを回転させ且つ作動させるようになっているポンプシャフトアダプタと、
   このポンプシャフトアダプタに作動的に連結されるマグネト発電機と、
   このマグネト発電機から延び且つそのマグネト発電機を電力コンセントに接続して、上記マグネト発電機で発生した電力を上記電力コンセントに提供する導線と、
   上記油圧ポンプ及び上記マグネト発電機の両方を囲む油圧ポンプハウジングと、
   を備えることを特徴とする油圧ポンプ。
2. 上記電力コンセントは上記油圧ポンプハウジングに位置している請求項１に記載の油圧ポンプ。
3. 上記マグネト発電機は、上記ポンプシャフトアダプタに位置しているフランジに連結されたロータを有し、上記ポンプシャフトアダプタは、原動機から延びる原動機シャフトに作動的に連結され、上記ロータ及び上記ポンプシャフトアダプタは上記原動機シャフトによって回転する請求項１に記載の油圧ポンプ。
4. さらに、上記ロータ内に位置したステータを有する請求項３に記載の油圧ポンプ。
5. 上記ステータはコイルを有する請求項４に記載の油圧ポンプ。
6. 上記原動機は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスで動くエンジン、プロパンで動くエンジン、空気モータ、又は、油圧モータのいずれかである請求項３に記載の油圧ポンプ。
7. 上記導線は、上記マグネト発電機及び上記電力コンセントの間に位置する整流器に作動的に接続される請求項１に記載の油圧ポンプ。
8. 上記導線は、上記整流器と上記電力コンセントの間に位置する抵抗器に作動的に接続される請求項７に記載の油圧ポンプ。
9. 上記ポンプシャフトアダプタは、シャフト部分と、このシャフト部分より大きい直径を有する大直径部分と、この大直径部分より大きい直径を有するフランジと、このフランジから突出している延長した縁部分と、を有する請求項１に記載の油圧ポンプ。
10. さらに、上記シャフトアダプタ内に形成されているチャンバに位置しているキー溝を有する請求項９に記載の油圧ポンプ。
11. 電気を発生させる方法であって、
    ポンプシャフトが取付構造を有するように適合させるステップと、
    マグネト発電機を上記取付構造に取り付けるステップと、
    上記ポンプシャフトが回転したとき、電気を発生させるように上記マグネト発電機を構成するステップと、
    を有することを特徴とする電気を発生させる方法。
12. さらに、原動機シャフトを上記ポンプシャフトに連結するステップを有する請求項１１に記載の電気を発生させる方法。
13. 上記取付構造は、取付孔を規定する上記ポンプシャフト上のフランジを有する請求項１１に記載の電気を発生させる方法。
14. さらに、マグネト発電機のロータ部分を上記取付構造に取り付けるステップを有する請求項１１に記載の電気を発生させる方法。
15. さらに、インバータを上記マグネト発電機に作動的に接続された導線に接続して、上記マグネト発電機で発生した電力を上記インバータに流すようにするステップを有する請求項１１に記載の電気を発生させる方法。
16. さらに、上記インバータを抵抗器に接続して、上記インバータからの出力アウトプットを上記抵抗器に流すようにするステップを有する請求項１５に記載の電気を発生させる方法。
17. さらに、上記抵抗器を出力コンセントに作動的に接続するステップを有する請求項１６に記載の電気を発生させる方法。
18. さらに、上記マグネト発電機と、ハウジングを備えた上記ポンプシャフトと、上記ハウジングと共通のハウジングを備えた油圧ポンプと、を覆うステップを有する請求項１１に記載の電気を発生させる方法。
19. さらに、上記ポンプシャフトを上記油圧ポンプに取り付けるステップを有する請求項１１に記載の電気を発生させる方法。
20. 油圧ポンプであって、
    油圧ポンプを回転させ且つ作動させるようになっている機械的動力伝達手段と、
    この機械的動力伝達手段に作動的に連結される電力発生手段と、
    この電力発生手段から延び且つその電力発生手段を電力コンセントに接続して、上記電力発生手段で発生した電力を上記電力コンセントに提供する電力伝達手段と、
    上記油圧ポンプ及び上記電力発生手段の両方を囲む油圧ポンプハウジングと、
    を備えることを特徴とする油圧ポンプ。

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