JP2022519759A - 無弁油圧システム - Google Patents

Abstract

本明細書では、モータが、好ましくはモジュール式連結を用いて、ポンプに直接的に連結されて統合されたポンプシステムを開示する。統合されたポンプシステムは、一方向モード又は双方向モードで作動してもよい。統合されたポンプシステムには、戻ってくる低圧作動流体が冷却目的のために制御装置及びモータを通過する内部冷却チャンネルが組み込まれる。また、低圧作動流体は、モータとポンプとの間の連結へ直接的に供給され、冷却及び潤滑の両方を提供する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１９年２月１２日に出願された米国仮出願第６２／８０４，７０９号への優先権を主張し、その全内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

分野
本明細書における説明は、一般に油圧システムを対象としており、より詳細な説明は、統合されたモータ及びポンプ装置を有する油圧システムを対象としている。

背景
従来の油圧システムは、ポンプを駆動するモータを有し、ポンプは、モータによる駆動に対応して流体を出力する。
従来の油圧システムでは、停止状態からのスピンアップにかなりの時間とエネルギーを要するモータを使用しているため、モータは連続使用で運転される。
したがって、これら従来のシステムは、システムから出る流体の流量及び圧力を制御するための弁を含む。
従来のシステムは、モータとポンプとを別々に有しており、システムの効率を低下させる接合部分を必要とする。
モータとポンプとを別々に備えたシステムは、より多くの部品を有しており、システムコストを増加させる傾向にある。
また、システムのセットアップや維持には、一緒に動作するために別々のメンテナンスや機器構成を必要とする独立部分が多く、労力も大きくなる可能性がある。
これらの非効率性があっても、システムの最も効率悪い部分は、モータへのエネルギー入力に対して弁からの作業出力の量を考慮すると、かなりの量のエネルギー損失を生じる弁である。

さらに、従来のシステムでは、例えばストローク終了の検出若しくは漏れ検出の機能又は他の機能などに、外部センサを必要とする。
このようなセンサは、油圧システムの全体に著しいコスト及びサイズを加える可能性がある。
モータ制御のために、センサ入力は、モータ制御装置にフィードバックされる。
センサは、システムに有用な情報を提供するが、従来のシステム設計に本来備わっている非効率性を克服できないことが理解されるであろう。

本明細書に記載されているように、油圧システムは、統合されたモータ及びポンプを有する。
モータ及びポンプを統合することにより、接合部品を幾らか排除することができ、ポンプシステムの効率を向上させることができる。
本明細書に記載されているように、統合されたポンプシステムは、統合されたモータとポンプとから作業機能流体を直接的に運ぶことにより、弁の必要性を排除することができる。
弁の排除により、油圧システムから最大の非効率性を取り除くことができ、モータに入力されるエネルギーに対して、作業機能にもっと多くのエネルギー供給をすることができる。

統合されたモータ及びポンプからの流体の流れを、パワーオンデマンド（power on demand）を提供するモータを用いて直接に送ることが可能である。
パワーオンデマンドモータとは、要求に応じてスピンアップしたりスピンダウンしたりすることができるモータをいう。
モータは、従来のシステムのように絶えず回転する必要がなく、要求に応じて動作することができる。
電子制御された電気モータは、モータにより必要とされる動作を可能にして、直接の油圧制御を提供することができる。

従来の油圧システムにおいて、モータは、流体圧力を維持するために連続的に動作し、その後、弁の切換えにより高圧出力を介して作業機能を調節する。
このようなシステムは、モータ及びポンプの正確さを向上させることと同様に、弁の感度及び動作を向上させることにより、長年にわたり改良されてきた。
しかし、本明細書のシステムでは、従来のシステムに付加されるこの様な正確さの特徴は不要であるが、システムは依然として同じ又は改善された正確な動作を提供することができる。

要約
本明細書に記載されるような統合されたポンプシステムは、様々な実装を可能にすることができる。
一例において、統合されたポンプシステムは、無弁油圧システムを可能にする。
一例において、統合されたポンプシステムは、該統合されたポンプシステムを用いて作動流体を直接に送ることにより、圧力検出及び圧力制御を可能にする。
一例において、統合されたポンプシステムは、該統合されたポンプシステムを用いて作動流体を直接に送ることにより、流量の検出及び制御を可能にする。
一例において、統合されたシステムは、冷却液としての作業後流体を送液することを可能にする。
この段落で提供された例は、多様なバリエーションを有することができる。
この段落内の例は、特徴の任意の組み合わせで組み合わせることができる。

油圧システムは、作業機能の典型的な２つの類型のうちの１つへ、流体を供給する。
作業機能の１つの類型は、線形変位である。
線形変位は、ロッドの変位、または、ロッド若しくは他の固定基準機構に関連するアセンブリの変位であり得る。
作業機能のもう１つの類型は、回転作動である。
回転作動とは、アセンブリを軸周りに回転させることをいう。
作業機能は、軸それ自体であってもよく、または、回転作動によりアセンブリを軸周りに回転させるように軸を固定することもできる。

一例において、統合されたシステムは、パワーオンデマンド（power on demand）を提供する永久磁石モータを含む。
モータは、インバータ又は他の制御装置ハードウェアにより駆動させることができる。
制御装置ハードウェアは、モータを回転させるために、モータへの電力の切り替えを制御するエンコーダを含むことができる。
一例において、制御装置は、モータの速度及びトルクを識別できる。
したがって、統合されたシステムは、モータの速度及びトルクに関する情報を含むことができ、ポンプ作動時にシステムに直接的に情報提供することができる。
システムは、モータの作動により直接的に変化する、ポンプによる流体出力の圧力を、モニターして制御することができる。
システムは、モータの作動により直接的に変化する、作動流体の流量を、モニターして制御することができる。
圧力若しくは流量又はその両方を、統合されたポンプシステムへの負荷とみなすことができる。
制御装置は、特定のシステム実装のために管理者により設定された基準セットポイント又は動作閾値に基づいて、ポンプシステムへの負荷をモニターしてモータの動作を変更することができる。
様々なシステム実装は、様々な要件及び様々な動作パラメータを有することが理解されるであろう。

一例において、モータ制御は、流体制御の代理としての役割を果たすことができる。
制御は、流量若しくは圧力、又は、流量と圧力との両方に関係することができる。
モータ制御装置は、モータ速度及びモータのトルクに基づいて、流量若しくは圧力又はその両方を計算することができる。
そのような計算は、統合されたポンプシステムを動作させて、その動作パラメータを決定することによる較正を含んでもよい。
電子回路は、特定のポンプシステムのための設定情報を保存することができ、それにより、計算がデバイスに固有であることを可能にする。
一例において、可逆モータ動作を可能にするモータ及び制御装置により、双方向性のポンプ設計を可能にすることができる。
双方向性のポンプを使用することにより、双方向性が要因である実装のための双方向無弁ポンプシステムを、実装することが可能になる。

モータとポンプとを組み合わせて統合することにより、油圧システムのコスト、サイズ、及び重量を低減させることができる。
さらに、設計では、一例において、ポンプシステムの中に直接的に統合されたモータ制御装置を含むようにすることができる。
ポンプシステムとパワーオンデマンドとを統合することにより、従来の設計に比べて小型のモータを使用することが可能になる。
さらに、可変容量形ポンプ及び高精度制御弁のための複雑で高価な設計ではなく、システムでは、比較的に単純な部品を使用することができ、モータ並びにポンプの性能及び流量を計測することからのフィードバックに基づいたモータ制御により精密さを得ることができる。
より単純な部品を使用することにより、作動流体中の不純物への耐性をより高めるという効果があり、従来のシステムに比べて、作動時間（メンテナンス間隔）及びライフサイクル全体（ポンプシステムの寿命）を延長することが予測される。

ポンプシステムの統合により、作動流体を送液してモータを通過させることができ、モータを冷却することができる。
ポンプシステムの統合により、作動流体を送液して電子機器を通過させることができ、モータ制御装置回路を冷却することができる。
作動流体は、作業機能へ運ばれるように圧力をかけられると、周囲の環境と比べて加熱されることが理解されるであろう。
確かに、ポンプシステムの低圧ポートを通して戻される作業後流体は、周囲の環境よりも高い温度であるであろうが、冷却流体は、従来、前記環境の温度で出発する。
しかし、作業機能へ運ばれるために加熱されたとしても、作業後流体の温度は、モータ部品の温度又はモータ制御電子機器の温度よりも著しく冷たい。
したがって、作業後流体は、モータ若しくは電子機器又はその両方を冷却するのに、有効であり得る。

一例において、高圧出力を直接的に制御するモータの速度及び動作パラメータを識別することにより、システムは、モータの動作状態をモニターすることに基づいて失速検出を実行することができる。
例えば、既定の圧力又は流量に対して基準速度を識別することにより、システムは、関連する圧力又は流量に対して基準速度からの偏差を検出することができる。
一例において、もし、モータが基準モータ速度ＶＥＬＲＥＦに対して予測圧力ＰＥＸＰを有するならば、一定のＶＥＬＲＥＦでＰＥＸＰがＩ．ＯＸＰＥＸＰよりも大きい値になった場合に、システムは失速を特定することができる。
同様に、一例において、もし、モータが基準モータ速度ＶＥＬＲＥＦに対して予測圧力ＰＥＸＰを有するならば、一定のＶＥＬＲＥＦでＰＥＸＰがＩ．ＯＸＰＥＸＰよりも小さくなった場合に、システムは漏出を特定することができる。
同様の計算を流量に対して行うことができる。

一例において、トルクが増加する場合、モータ速度は減速する。
例えば、モータ位置検出は、モータ速度の減速を特定し、モータの減速又は失速が作業機能に対するストローク検出の停止を意味すると判定することができる。
このような状態に対応して、制御装置は、モータを減速又は停止することができる。
モータエンコーダは、典型的には、例えばモータの一回転を表すために1よりも大きい値を有している、モータの非常に良い分析（resolution）に関する情報を有する。
したがって、モータの減速でさえ正確に検出することができ、又はモータ速度の他の変化を検出することができる。

様々な実装に関してより具体的な説明を、以下に提供する。

無弁油圧システム

一例において、システムは、電子制御モータを有するパワーオンデマンドポンプシステムを含む。
電子制御モータは、選択的にオン若しくはオフであるか、又は、選択的に非常に低いＲＰＭ（毎分回転数）及び高いＲＰＭである。
モータは、油圧送液するために高速回転させられ、次いで、流体の流れが必要とされないとき、又はポンプの作動により加えられる所望の圧力がもはや必要とされないときに、オフにされる。
一例において、統合されたシステムは、流体制御弁を用いることなく作動流体をポンプシステムから作業機能へ直接的に送るために、高圧流体ポートを有する。
上述のように、モータの動作により、ポンプを用いて流体を直接的に送ることができ、流体制御弁の必要性は取り除かれる。
統合されたモータ及びポンプシステムは、ポートで流量若しくは圧力を直接的に制御するためか、又は、ポートで流量及び圧力の両方を制御するために、モータのＲＰＭを選択的に制御する制御装置を含む。

一例において、作業機能は、ピストンの線形変位である。
したがって、モータの動作により、ポンプで流量若しくは圧力又はその両方を増加又は減少させるようにスピンアップ又はスピンダウンさせることができ、ピストンを開始点に対して伸ばすか又は後退させることができる。

一例において、作業機能は、回転子の回転作動である。
したがって、モータの動作により、ポンプで流量若しくは圧力を増加させるか又はその両方を増加させるようにスピンアップ又はスピンダウンさせることができ、作動流体の変化に対応して回転子に異なる回転をさせることができる。

一例において、電子制御モータは、永久磁石モータである。
一例において、モータは誘導モータではあるが、永久磁石モータは、典型的に誘導モータよりもパワーオンデマンドに対してより効率的かつ高速である。
しかし、適切なモータ設計は、無弁システムにおいても有効である。

一例において、モータのＲＰＭを制御することは、高圧ポートで作動流体に対して目標圧力の検出に応じて、モータが回転するのを妨げることを意味する。
一例において、モータのＲＰＭを制御することは、高圧ポートで作動流体に対する目標圧力が所望の閾値を下回ることの検出に応じて、モータの回転をスピンアップさせることを意味することができる。
スピンアップ、スピンダウン、又はモータの停止のために、高圧ポートでの作動流体の直接制御を、従来の制御弁の動作の代わりに行うことができる。

一例において、ポンプシステムは、定容量形ポンプである。
作動流体を直接制御するオンデマンドポンプにより、従来の可変容量形ポンプは必要とされない。
定容量形ポンプは、固定変位ポンプは、使用するポンプの類型（例えば、回転ポンプ、軸流ポンプ、ピストンポンプ、遠心ポンプ、又はその他のポンプ）次第で、各運転サイクル中に一定量の作動流体を送る。
可変容量形ポンプは、一つ一つのサイクルで供給される流体の量を変化させるために、機械的若しくは電気的（又は設計によってはその両方）な制御装置を含む。
典型的に、制御は、作動速度とも称することができる速度又はサイクル速度を変化させ、作動時間の変化に比例して流体置換は変化する。
定容量形ポンプを使用することにより、システム内のポンプをより単純にすることができ、ポンプの動作は、ポンプ内の流れを別々に制御する必要がなく、モータの動作が変化するにつれて変化する。

一例において、複数の統合されたモータ及びポンプシステムが、一緒にまとめられる。
複数の統合されたモータ及びポンプシステムの結び付き又はまとまりは、複数弁システムの代わりとすることができる。
例えば、複数のパラレル弁の選択的な作動により制御される作動流体を大型モータが送るシステムにおいて、複数の統合されたモータ及びポンプシステムは、弁に取って代わることができる。
統合されたシステムは、既にモータ及びポンプを有しているので、大型のモータ及びポンプを排除することができる。
複数の小規模で効率良いシステムを組み合わせることにより、多くの非効率性を有する大規模システムに取って代わることができる。
したがって、高圧ポートを有する一つの統合されたモータ及びポンプシステムの代わりに、各々が別々の高圧ポートを有する複数のそのようなシステムが存在するであろう。
ポートは、複数の弁で現在行われているのと同様の方法で、作業機能へ送るように共通線に連結することができる。

統合されたポンプシステムでの圧力検出

一例において、油圧システムは、高圧経路を含んでいる流体の流れのためのチャンネルを有するハウジングを含む。
ハウジングは、電子制御モータを含む。
システムは、流体をハウジングから作業機能へ運ぶための高圧ポートを含み、流体はモータの動作に基づいて運ばれる。
システムは、高圧ポートに対する流体の流れの圧力を検出するための圧力センサを含む。
システムは、基準設定値からの圧力の偏差に基づいてモータの動作を調節するための制御装置を含む。
基準設定値により、高圧基準を示すことができる。
高圧基準により、所望の最大圧力か又は圧力を増加させる必要性をもたらす最小圧力かを、示すことができる。

一例において、圧力センサは、モータの回転位置及びトルクに基づいてモータの回転速度を決定するためのモータ位置センサである。
モータの回転位置及びトルクはモータ制御装置から識別することができ、情報から回転速度を算出することができる。
制御装置は、モータエンコーダであってもよく、又はモータエンコーダを含むことができ、エンコーダは、モータを位置決めするコマンドを生成する。
一例において、制御装置は、検出された回転位置とモータへのエネルギー入力とから計算されたモータの速度及びトルクに基づいて、圧力の推定偏差を算出する。

一例において、制御装置は、圧力が特定の閾値を超えて増加したことの検出に対応して、モータのスピン速度を低下させる。
例えば、制御装置は、モータを完全にスピンダウンさせてもよい。
制御装置は、モータを部分的にスピンダウンさせてもよい。
例えば、圧力が最大点に達する場合、それはストロークの終了を示すことができる。

一例において、制御装置は、モータの既定速度に対して予想されるよりも低い圧力の検出に対応して、誤差表示を生成する。
例えば、油圧システムが漏れ出すときに、圧力は、モータの規定速度に対して予想されるよりも低くなるであろう。
誤差表示には、システムのユーザ又は管理者への表示を含むことができる。

一例において制御装置はモータエンコーダであるか又はモータエンコーダを含み、一例においてモータは線形変位モータである。
一例において、線形変位モータは、定容量形モータである。

一例において、システムは、ポンプを含む。
ポンプは、チャンネルを通る流体の流れを直接制御するために、ハウジング内に配置される。
ポンプは、モータにより制御される。
一例において、ポンプは、チャンネルの一部であり、モータの部品を取り囲んでいるハウジング内のチャンネルの中へ直接に統合されている。

統合されたシステムで流体の流量制御

一例において、油圧システムは、高圧経路を含む流体の流れのためのチャンネルを有する、ハウジングを含む。
システムは、ハウジング内に取り付けられた電子制御モータと、ハウジングから作業機能へ流体を運ぶための高圧ポートと、を含む。
流体は、モータの動作に基づいて運ばれる。
一例において、システムは流体制御弁を含まないが、流体制御はモータ動作から直接制御される。
システムは、高圧ポートに対する流体の流量を検出するための流量センサを含む。
システムは、基準設定値からの流量の偏差の検出に対応してモータの動作を調節するための制御装置を含む。
基準設定値により、流量の基準を示すことができる。
基準により、所望の最大圧力又は流量を増加させる必要性をもたらす最小圧力を、示すことができる。

一例において、流量センサは、モータの回転位置に基づいてモータの回転速度を決定するためのモータ位置センサであるか、又はこのモータ位置センサを含む。
一例において、制御装置は、推定の流量の偏差を算出する。
流量の偏差は、検出された回転位置から算出されたモータの速度に基づいて、算出することができる。

一例において、制御装置は、流量が失速したことの検出に対応して、モータのスピン速度を減少させる。
例えば、制御装置は、モータを完全にスピンダウンさせてもよい。
制御装置は、モータを部分的にスピンダウンさせてもよい。
例えば、流量の失速が、ストローク終了の表示となり得る場合である。

一例において、制御装置は、モータの既定速度に対して予想されるより低い圧力の検出に対応して、誤差表示を生成する。
例えば、油圧システムが漏れ出すときに、流量は、モータの既定速度に対して予想されるよりも高くなるであろう。
誤差表示には、システムのユーザ又は管理者への表示を含むことができる。

一例において制御装置はモータエンコーダであるか又は制御装置はモータエンコーダを含み、一例においてモータは線形変位モータを含む。
一例において、線形変位モータは、定容量形モータである。

一例において、システムは、ポンプを含む。
ポンプは、チャンネルを通る流体の流れを直接制御するために、ハウジング内に配置される。
ポンプは、モータにより制御される。
一例において、ポンプは、チャンネルの一部であり、モータの部品を取り囲んでいるハウジング内のチャンネルの中へ直接に統合されている。

冷却のための作業後流体の使用

一例において、油圧システムは、流体の流れのためのチャンネルを有するハウジングを含む。
チャンネルは、高圧経路と、低圧戻り経路と、を含む。
低圧戻り経路は、作業後流体を運ぶ。
システムは、ハウジングに取り付けられた電子制御モータを含む。
システムは、ハウジングに取り付けられたポンプと、モータを制御するための電子回路と、を含む。
電子回路は、ハウジングと連結され、モータと共にハウジング内へ統合されることができる。
低圧戻り経路は、電子回路から熱を除去するために、電子回路に作業後流体を通過させる経路を含む。

一例において、電子回路は、インバータであるか又はインバータ回路を含む。
一例において、電子回路は、モータ位置エンコーダであるか又はモータ位置エンコーダを含む。
一例において、油圧システムは、ポンプと、システムが流体を送液する作業機能との間に、流体制御弁を欠いている。
一例において、低圧戻り経路は、作業後流体にモータを通過させて運ぶ経路を含む。

一例において、ハウジングに連結された流体リザーバをさらに含んでおり、ポンプは、流体リザーバから流体を引き寄せて、作業後流体を流体リザーバへ戻す。
一例において、ハウジングは、低圧入力ポートから低圧出力ポートへ、流体リザーバへの経路を含む。

添付の図面は、上述した１つ以上の実装に適用可能な幾らかの例を提供する。
図面は、次のように簡潔に記述することができ、幾らかの特徴について非限定的な例を提供する。

図1には、無弁油圧システムを用いて圧力をモニター及び制御するための制御ループが描かれている。

図２には、無弁油圧システムを用いて流量をモニター及び制御するための制御ループが描かれている。

図３には、無弁油圧システムと共に用いるための統合されたモータ及びポンプの外観が描かれている。

図４には、並列に連結された無弁油圧システムの一例が描かれている。

図５には、作業機能へパワーオンデマンドを供給するための無弁油圧システムの一実施形態が描かれている。

図６には、モータのための制御装置が組み込まれている無弁油圧システムの一実施形態が描かれている。

図７には、圧力センサを含む無弁油圧システムの一実施形態が描かれている。

図８には、冷却のための作動流体のフィードバックを含む、無弁油圧システムの一実施形態が描かれている。

図９には、双方向に送液可能な無弁油圧システムの一実施形態が描かれている。

図１０には、統合されたポンプシステムについてモジュール式のバージョンが描かれている。

図１１には、統合されたポンプシステムと共に用いるための力フィードバックジョイスティックが描かれている。

詳細な説明
図１は、本発明の一実施形態にしたがって、圧力をモニター及び制御する制御ループの一例を説明する。
圧力制御システム１００は、ハードウェア要素か、又は、ソフトウェア制御要素か、又は、計算若しくは計算エンジンに用いられるデータを提供するハードウェア要素の組み合わせかのいずれかであり得る、様々な要素の例を提供する。
すべての計算は、電子部品内で実行される。

ＲＰＲＥＳは、特定の実行のための基準圧力をいう
例えば、おそらくポンプシステムは、特定の作業機能のために、１００ＰＳＩ（ポンド／平方インチ）又は他の何らかの設定値で作動流体を運ぶ。
一例において、基準圧力は、設定で変えることができる。
電子制御装置は、基準圧力を受け入れて、統合されたポンプシステム内のモータの動作を制御して、所望の圧力を提供することができる。

コンバイナ１０２は、基準圧力をフィードバック圧力ＦＢＰＲＥＳと比べるための計算要素を示す。
ＥＰＲＥＳは、誤差信号、又は、基準信号とフィードバック信号との差を示す。
フィードバック信号は、次に説明するように、統合されたポンプシステム内の他の構成要素によってもたらされる。

一例において、圧力フィルタ１１０は、誤差信号を受信する。
圧力フィルタ１１０は、例えば、ＰＩＤ（比例・積分・微分の）若しくは他の誤差補償の構成要素であるか、又はこの構成要素を含むものであり得る。
ＰＩＤデバイスは、誤差を受信し、誤差を低減するための出力を生成する。
他の誤差補償の構成要素を用いることができる。
一例において、圧力フィルタ１１０は、所望の圧力を提供すべきモータ速度を示す基準速度信号を生成する。
モータ速度と所望の圧力との間の相関関係は、統合されたポンプシステムを埋め込む前に測定され、制御装置のメモリに保存することができる測定基準である。
次いで、一定の間隔で、統合されたポンプシステムを再試験又は再較正して、統合されたポンプシステムのポンプ及び／又はモータの磨耗を説明することができる。

一例において、圧力フィルタ１１０は、モータの位置を示す位置センサとしての機能を果たすモータエンコーダから、位置フィードバックＦＢｐｏｓを受け入れる。
位置情報は、典型的には、モータが既定の時間にどこにあったかを示す一連のモータ位置情報及びタイミング情報を含み、モータの速度又は回転速度(例えば、ＲＰＭ又は回転数／分)を計算するために用いることができる。

圧力フィルタ１１０は、モータ制御装置へ基準コマンドＲＣＭＤを提供する。
モータコマンドは、モータ自体を駆動するために用いられる電流を基準にすることができる。
したがって、圧力フィルタ１１０は、ホール効果センサ状態フィルタへ基準コマンドを提供することができる。
一例において、圧力フィルタ１１０は、（特に示されていない）インバータへ基準コマンドを提供する。
一例において、圧力フィルタ１１０は、（特に示されていない）増幅器へ基準コマンドを提供する。
モータ制御回路は、コマンドを用いて、モータ１４０を動作させるための駆動電流を生成する。

ホール状態センサ１２０は、ホール効果センサ１２２からのホール効果センサ情報に基づいて計算を決定し実行するための論理構成要素を示す。
一例において、モータ１４０は、複数の様々な導体の分岐（例えば、三相モータ、又はモータ内の巻線／導体の別々に制御可能なグループ）を有する。
ホールセンサ１２２は、モータ１４０内で電流が流れている場所を示し、モータのどの分岐が現在アクティブであるかを示すことができる。
モータ１４０の様々な分岐が様々な時間にアクティブになると、回転子に誘導される電流は、固定子の磁石を引き付けるか又は反発させることができる磁場を生じさせる。
磁場の違いにより、固定子と回転子とは互いに関連して移動し、典型的には、一方は固定され、他方は固定された構成要素に対して回転する。
回転子又は固定子が固定要素であるか否かはモータ設計により決まり、いずれの設計も本明細書に記載されているものを用いて実行することができる。

ホール状態センサ１２０は、コンバイナ又は加算器１３２へ基準電流ＲＣＵＲＲを提供することができる。
加算器１３２は、基準電流を、モータの電流センサからのフィードバック電流ＦＢＣＵＲＲと組み合わせることができる。
加算器１３２は、誤差電流ＥＣＵＲＲを生成し、所望の圧力出力を提供するために使用されるべきもので用いられる電流の偏差を示すことができる。

一例において、システムは、ＥＣＵＲＲの現在の調整情報を受信するための電流フィルタ１３４を含む。
一例において、電流フィルタ１３４は、ＰＩ（比例・積分の）フィルタ若しくは他の誤差補償フィルタ構成要素であるか、又は、ＰＩフィルタ若しくは他の誤差補償フィルタ構成要素を含む。
一例において、電流フィルタ１３４は、ＰＷＭ（パルス幅変調器）出力ＶＰＷＭを生成する。
ＰＷＭ出力は、モータ１４０の駆動に用いる負荷サイクルを示し、モータを駆動している電流を調節することができる。
調節された電流（より具体的には、モータを駆動するために用いられる電流のオン／オフ比）は、既定の状態に調節するのとは異なるようにモータを動作させることができ、所望の圧力を生じさせることができる。

モータ（Ｍ）１４０は、電流信号に基づいて動作する、モータ又はモータ制御装置を示す。
一例において、電流センサ１３６は、モータの1つ以上の電流をモニターするための1つ以上の電流センサを示す。
電流センサは、加算器１３２へフィードバック電流信号ＦＢＣＵＲＲを提供することができる。

位置センサ１１２は、モータ１４０に関する位置センサをモニターする。
位置センサ１１２は、正確なモータ位置を決定することができ、モータ速度を決定するために用いられる。
一例において、位置センサ１１２は、位置フィードバックＦＢｐｏｓを提供する。

プラント１５０は、モータが駆動する歯車を示す。
プラント１５０は、モータ１４０により駆動される統合されたポンプシステム内の歯車を示し、ポンプに作動流体を送らせる。
圧力センサ１０４は、統合されたシステムの1つ以上のセンサ構成要素を示し、コンバイナ１０２へ圧力フィードバックを提供する。

一例において、システムは、個別の圧力センサのハードウェアを必要とすることなく、圧力センサの状態情報を計算する。
これは、モータに流入する電流をモニターし、入力トルクと出力圧力とを関連付けるポンプの特定の配列を知ること（すなわち、ポンプの地図を作ること）により、達成することができる。
これらの量は、圧力出力＝（トルク×定数）／変位という公式により、関連付けることができる。

図１の圧力制御システム１００は圧力を制御するのに対して、図２は、流量を制御する流量制御ループ２００の一例を説明する。
システム１００とシステム２００との間には多くの類似点があり、多くの構成要素が同じく動作する。

流量制御システム２００は、ハードウェア要素、又はソフトウェア制御要素、又は計算若しくは計算エンジンに用いられるデータを提供するハードウェア要素の組み合わせのいずれかであり得る、様々な要素の一例を提供する。
すべての計算は、電子部品内で実行される。

ＲＶＥＬとは、統合されたポンプシステムの特定の実装のために動作するモータ２４０の基準速度をいう。
モータがポンプを直接駆動して作業機能へ流体を提供する場合、モータ２４０の速度は、作動流体の流量の代理としての役割を果たすことができる（すなわち、相関関係は、モータ２４０の制御装置により予め知られている）。
したがって、例えば、おそらくポンプシステムは、特定の作業機能のために特定の設定値を有している作動流体を運ぶ。
一例において、様々な目標流量を設定するために、基準速度を設定可能である。
電子制御装置は、基準速度を受け入れて、統合されたポンプシステム内でモータの作動を制御し、所望の流量を提供することができる。

コンバイナ又は加算器２０２は、基準速度を、モータ２４０の速度であるフィードバック速度ＭＶＥＬと比較するための計算要素を示す。
ＥＶＥＬは、基準信号とフィードバック信号との間の誤差信号又は差を示す。
フィードバック信号は、次に説明するように、統合されたポンプシステム内の他の構成要素によりもたらされる。

運動制御フィルタ２１０は、統合されたモータ２４０に関する運動制御の一例を提供する。
運動制御フィルタ２１０は、モータ２４０の動作を制御するためのハードウェア構成要素を含む。
運動制御フィルタ２１０は、所望のモータ動作を達成するためのハードウェア構成要素の制御を示す。
一例において、運動制御フィルタ２１０は、モータ２４０の位置をモニターするモータ位置センサ２１２から、位置フィードバックＦＢｐｏｓを受け入れる。
一例において、モータ位置センサ２１２は、モータエンコーダから分離されたセンサである。
位置情報は、典型的には、モータ２４０が既定の時間にどこにあったかを示す一連のモータ位置情報及びタイミング情報を含み、モータの速度又は回転速度（例えば、ＲＰＭ又は回転数／分)を計算するために用いることができる。

運動制御フィルタ２１０は、モータ制御装置へ基準コマンドＲＣＭＤを提供する。
モータコマンドは、モータ自体を駆動するために用いられる電流を基準とすることができる。
したがって、運動制御フィルタ２１０は、ホール効果センサ２２０へ基準コマンドを提供することができる。
一例において、運動制御フィルタ２１０は、（特に示されていない）インバータへ基準コマンドを提供する。
一例において、運動制御フィルタ２１０は、（特に示されていない）増幅器へ基準コマンドを提供する。
モータ制御回路は、コマンドを用いて、モータ２４０を動作させるための駆動電流を生成する。

ホール状態センサ２２０は、ホール効果センサ２２２からのホール効果センサ情報に基づいて計算を決定及び実行するための論理構成要素を示す。
一例において、モータ２４０は、複数の様々な導体の分岐（例えば、三相モータ、又はモータ内の巻線／導体の別々に制御可能なグループ）を有する。
ホールセンサ２２２は、モータ２４０のどの分岐が現在アクティブであるかを示すために、モータ２４０内で電流が流れている場所を示すことができる。
モータ２４０の様々な分岐が様々な時間にアクティブになると、回転子に誘導される電流は、固定子の磁石を引き付けるか又は反発させることができる磁場を生じさせる。
磁場の違いにより、固定子と回転子とは互いに関連して移動し、典型的には、一方は固定され、他方は固定された構成要素に対して回転する。
回転子又は固定子が固定要素であるか否かはモータ設計により決まり、いずれの設計も本明細書に記載されているものを用いて実行することができる。

ホール状態センサ２２０は、加算器２３２へ基準電流ＲＣＵＲＲを提供することができる。
加算器２３２は、基準電流ＲＣＵＲＲを、モータ２４０の電流センサ２３６からのフィードバック電流ＦＢＣＵＲＲと組み合わせることができる。
加算器２３２は、誤差電流ＥＣＵＲＲを生成し、所望の圧力出力を提供するために使用されるべきものに用いられる電流の偏差を示すことができる。

一例において、流量制御ループ２００は、ＥＣＵＲＲの現在の調節情報を受信するために電流フィルタ２３４を含む。
一例において、電流フィルタ２３４は、ＰＩ（比例・積分の）フィルタ若しくは他の誤差補償フィルタ構成要素であるか、またはＰＩフィルタ若しくは他の誤差補償フィルタ構成要素を含む。
一例において、電流フィルタ２３４は、ＰＷＭ（パルス幅変調器）出力ＶＰＷＭを生成する。
ＰＷＭ出力は、モータ２４０の駆動に用いる負荷サイクルを示し、モータを駆動している電流を調節することができる。
調節された電流（より具体的には、モータを駆動するために用いられる電流のオン／オフ比）は、既定の状態を調節するのとは異なるようにモータ２４０を動作させることができ、所望の圧力を生じさせることができる。

モータ（Ｍ）２４０は、モータ又はモータ制御装置を示し、電流信号ＶＰＷＭに基づいて動作する。
一例において、電流センサ２３６は、モータ２４０の1つ以上の電流をモニターする1つ以上の電流センサを示す。
電流センサ２３６は、フィードバック電流信号ＦＢＣＵＲＲを提供することができる。

位置センサ２１２は、モータ２４０に関する位置センサを示す。
エンコーダは、正確なモータ位置を決定することができ、モータ速度を決定するために用いられる。
一例において、位置センサ２１２は、位置フィードバックを提供する。
位置フィードバックに基づいて、制御装置は、モータ２４０の回転速度を計算することができる。

プラント２５０は、モータが駆動する歯車を示す。
プラント２５０は、モータ２４０により駆動される統合されたポンプシステム内の歯車を示し、ポンプに作動流体を送液させる。
モータ速度２０４は、コンバイナ２０２へ提供するモータの状態である、モータの現在速度ＭＶＥＬを示す。

図３は、統合されたポンプシステム３００の一例を示す。
統合されたポンプシステム３００の形状及び構成は、図示のものと異なることがあり得ると理解され得る。
説明は非限定的な例であり、可能性がある構成は説明するのに数が多すぎることを、当業者であれば理解するであろう。

統合されたモータ及びポンプは、統合されたポンプシステムと称することができる。
統合されたポンプシステム３００は、従来のポンプやポンプを駆動するためのモータに取って代わることができる。
一例において、統合されたポンプシステム３００は、モータ３０４の動作に基づいて作動流体の出力を直接制御することができ、流量制御弁の必要性を排除している。
一例において、統合されたポンプシステム３００は、弁の代わりとすることができ、弁に制御された流体を提供する従来のモータ及びポンプに取って代わることもできる。

一例において、統合されたポンプシステム３００は、ポンプ３０６及びモータ３０４を含むハウジング３０２を含む。
一例において、ハウジング３０２は、流体をポンプ３０６から高圧出力ポート３０８へ運ぶために、ハウジング自体の内部に流体チャンネルを有する１つ以上の構成要素を含む。
高圧出力ポート３０８は、システム３００が作業機能へ作動流体を提供することを可能にする。

一例において、統合されたポンプシステム３００は、作業機能からの作動流体のための戻り経路として、低圧入力ポート３１０を含む。
低圧入力ポート３１０は、作業後流体を受け入れる。
一例において、低圧入力ポート３１０は、モータ若しくは電子機器を通過して作業後流体を運ぶか、又は、モータ及び電子機器の両方を通過して作業後流体を運ぶ、ハウジング内部の定圧経路へ連結される。
このような実装において、統合されたポンプシステム３００は、統合されたポンプシステム３００を冷却するために、作業後流体を使用可能にすることができる。
統合されたポンプシステム３００はまた、統合されたポンプシステム３００を作動流体リザーバ３１４へ連結するための入力／出力ポート３１２を含むことができる。
作動流体リザーバ３１４は、作業後流体を受け入れて、統合されたポンプシステム３００が作動流体リザーバ３１４から作動流体を送液するところへ戻る経路を、提供することができる。

図４は、連携システム４００において連結された、２つの統合されたポンプシステム３００の一例を示す。
統合されたポンプシステム３００が弁の代替（例えば、無弁油圧システム）として用いられる場合、複数の統合されたポンプシステム３００を並列に接続して用いて作動流体を共通の作業機能４０２へ提供することができ、同様のやり方で複数の弁をコマンド（command）作業機能に連結できる。
作業機能４０２の油圧要求次第で、最大でＮ個までの統合されたポンプシステム３００を並列にして一つに連結可能なことは、当業者には自明のはずである。

作業機能４０２は、図示されたように線形作業機能（矢印は線形変位を示す）であってもよいし、又は回転アクチュエータであってもよい。
一例において、連携システム４００は、複数の統合されたポンプシステム３００の高圧ライン３０８の出力を組み合わせて、作業機能４０２を動作させる。

図５には、作動流体リザーバ３１４から作動流体にアクセスし、高圧ポート３０８を介して作業機能４０２へ高圧流体を提供する、統合されたポンプシステム５００の模式図が描かれている。
統合されたポンプシステム５００は、一つのハウジング３０２内に統合されたモータ３０４及びポンプ３０６を含む、パワーオンデマンドポンプシステムとして機能する。
図示された実施形態において、ハウジング３０２はまた、モータ３０４を駆動し且つ統合されたポンプシステム５００の動作をモニターするための制御装置５０２を含む。
例えば、制御装置５０２は、圧力制御システム１００又は流量制御システム２００のセンサの様々な出力を受け入れて、モータ３０４を駆動するためのＶＰＷＭを決定する、電子機器として機能させてもよい。

モータ３０４は電気モータであり、制御装置５０２は、モータ３０４の動作を制御する制御回路又は電子機器を示す
モータ３０４は、ポンプ３０６の動作を駆動することとなる。
モータがポンプ３０６を駆動する方法に基づいて、ポンプ３０６は、作動流体を高圧ポート３０８から作業機能４０２へ直接的に出力する。
したがって、高圧ポートの出力に対する制御は、ポンプ３０６の動作を制御しているモータ３０４の動作により決まる。
作動流体リザーバ３１４は、作動流体の保持容器又は他の供給源を示す。

図６には、作動流体リザーバ３１４から作動流体にアクセスして、高圧出力ポート３０８を出発する作動流体の圧力を測定する圧力センサ６０４からのフィードバック６０２を含む、統合されたポンプシステム６００の模式図が描かれている。
統合されたポンプシステム６００は、一つのハウジング３０２内に統合されたモータ３０４及びポンプ３０６を含む、パワーオンデマンドポンプシステムである。
一例において、図示されているように、ハウジング３０２はまた、モータ３０４のための制御装置５０２を含む。
一例において、ハウジング３０２は、制御装置５０２に圧力フィードバックを提供する圧力センサ６０４を含む。
例えば、図１に関して描かれ説明された圧力制御システム１００を実施するために、統合されたポンプシステム６００が用いられてもよい。

モータ３０４は電動機であり、制御装置５０２は、モータ３０４の動作を制御する制御回路又は電子機器である。
モータ３０４は、ポンプ３０６の動作を駆動することとなる。
モータ３０４がポンプ３０６を駆動する方法に基づいて、ポンプ３０６は、流体を高圧ポート３０８から作業機能４０２へ直接的に出力する。
したがって、高圧ポート３０８の出力に対する制御は、ポンプ３０２の動作を制御しているモータ３０４の動作により決まる。
作動流体リザーバ３１４は、作動流体の保持容器又は他の供給源である。

一例において、圧力センサ６０４は、制御装置５０２へフィードバック６０２（図１のＦＢＰＲＥ_Ｓ）を提供する。
圧力センサ６０４は、任意の類型の圧力センサ６０４であってもよい。
圧力センサ６０４の例は、別個のセンサ構成要素を含むことができるか、又は、圧力フィードバックを提供するためにポンプ内の電子機器及び機械構成要素を含むことができる。
圧力センサ６０４は、高圧ポート３０８から出ていく作動流体の圧力に関して、フィードバックを提供することができる。
一例において、検出された圧力が閾値圧力を上回る場合、制御装置５０２は、モータ３０４の動作を遅くして、ポンプの動作を減らすことができる。
一例において、圧力が閾値圧力よりも低い場合、制御装置５０２は、モータ３０４の動作を増やして、ポンプ３０６の動作を増やすことができる。
この方法により、高圧出力ポート３０８を通る作動流体の定圧出力を、選択された許容範囲内（すなわち、上側圧力閾値と下側圧力閾値との間）に維持することができる。

図７では、作動流体リザーバ３１４から作動流体にアクセスし、モータ３０４からのモータフィードバック７０２を直接的に受け入れる、統合されたポンプシステム７００の一例を示す。
統合されたポンプシステム７００は、一つのハウジング３０２内に統合されたモータ３０４及びポンプ３０６を含む、パワーオンデマンドポンプシステムである。
一例において、図示されたように、ハウジング３０２はまた、モータ３０４のための制御装置５０２を含む。
一例において、ハウジング３０２は、ポンプ７０６から高圧ポート３０８への流体の圧力をモニターする圧力センサ６０４を含む。

モータ３０４は電動機であり、制御装置５０２は、モータ３０４の動作を制御する制御回路または電子機器を提供する。
モータ３０４は、ポンプ３０６の動作を駆動することとなる。
モータ３０４がポンプ３０６を駆動する方法に基づいて、ポンプ３０６は、作動流体を高圧ポート３０８を通して作業機能４０２へ直接的に出力する。
したがって、高圧ポート３０８の出力に対する制御は、ポンプ３０６の動作を制御しているモータ３０４の動作により決まる。
作動流体リザーバ３１４は、作動流体の保持容器又は他の供給源である。

一例において、圧力センサ６０４は、ポンプ３０６若しくはモータ３０４の中へ又はその両方の中へ、統合されてもよいセンサハードウェアを示す。
したがって、圧力センサ６０４は、制御装置５０２を用いたモータ３０４との接続を介して、制御装置５０２へフィードバックを提供することができる。
制御装置５０２はモータ３０４にモータ制御を提供し、モータ３０４は、例えばモータ位置及びモータの速度などのモータフィードバック７０２を、制御装置５０２に提供することができる。
一例において、制御装置５０２は、モータ３０４を介して、モータフィードバック７０２に基づいて圧力情報を計算する。
一例において、検出された圧力が閾値圧力を上回る場合、制御装置５０２は、モータ３０４の動作を遅くして、ポンプの動作を減少させることができる。
一例において、圧力が閾値圧力よりも低い場合、制御装置５０２は、モータ３０４の動作を増やして、ポンプ３０６の動作を増加させることができる。

図８は、リザーバから流体にアクセスし、モータを通るフィードバックを含む、統合されたポンプシステムの例を示す。
システム８００は、一つのハウジングの中に、統合されたモータ及びポンプを含むパワーオンデマンドポンプシステムを含む。
一例において、図示されているように、ハウジングはまた、モータのための制御装置を含む。
一例において、ハウジングは、ポンプから高圧ポートへの流体の圧力をモニターする圧力センサを含む。
一例において、システムは、電子機器及びモータを冷却するための低圧流体戻り経路を提供する。

モータは電気モータを示し、制御装置は、モータの動作を制御する制御回路または電子機器を示す。
モータは、ポンプの動作を駆動することとなる。
モータがポンプを駆動する方法に基づいて、ポンプは、流体を高圧ポートを通して作業機能へ直接的に出力することとなる。
したがって、高圧ポートの出力に対する制御は、モータの動作により決まり、ポンプの動作を制御している。
リザーバは、作動流体の保持容器又は他の供給源を示す。

一例において、圧力センサは、ポンプ若しくはモータ又はその両方に統合可能なセンサハードウェアを示す。
したがって、圧力センサは、モータの制御装置との接続を介して、制御装置へフィードバックを提供することができる。
制御装置はモータにモータ制御を提供し、モータは、例えばモータ位置及びモータの速度などのフィードバックを、制御装置に提供することができる。
一例において、制御装置は、モータを介したフィードバックに基づいて、圧力情報を計算する。
一例において、圧力が閾値圧力を上回る場合、制御装置は、モータの動作を遅くして、ポンプの動作を低減させることができる。
一例において、圧力が閾値圧力よりも低い場合、制御装置は、モータの動作を増やして、ポンプの動作を増加させることができる。

典型的には、油圧システム内で作業が行われた後、油圧流体は、油圧流体リザーバに戻される。
この戻された作動流体は、作業機能で行われている作業が原因で、供給ラインよりも低くなっている。
本発明の一実施形態において、戻された作動流体は、作動流体が作動流体リザーバ３１４へ戻される前に、制御装置５０２、モータ３０４、及び軸継手８０４を冷却するために用いられる。
この特徴を示す概略図が、統合されたポンプシステム８００を用いている図８に描かれている。

作動流体は、高圧ポート３０８を通り出て、作業機能４０２において線形作業又は回転作業を行うために用いられる。
これにより、作動流体は圧力低下する。
一般的に、低圧作動流体の最高温度は、１４０～１６０°Ｆである。
この温度は、制御装置５０２の電子機器が作動する温度又はモータ３０４及び／若しくは軸継手が作動する温度よりも、未だに非常に冷たい。

低圧作動流体は、低圧戻りライン３１０を介して、統合されたポンプシステム８００に入る。
作動流体は、描かれたように、制御装置５０２の電子機器及びモータ３０４を通過している／通り越している冷却流体チャンネル８０２を通して導かれ、その後、作動流体リザーバ３１４に戻る。
制御装置５０２は、電子機器に連結された放熱板を含むのが好ましい。
冷却流体チャンネル８０２は、放熱板を通過するか又は通り越して、流体冷却技術で知られているような効果的な冷却を提供するのが好ましい。
例えば、冷却流体チャンネル８０２は、表面のかみ合い範囲を増加させて、表面上の熱伝達を均等に広げるために、モータ３０４の周囲にコイルを巻く部分を含むのが好ましい。

必要に応じて又はさらに、一連の油浴で潤滑を提供するために、低圧作動流体（油）は軸継手８０４を直接的に通過してもよい。
モータ軸とポンプ軸との接続は、直接的であってもよいし、又は、二つの軸を接続するための継ぎ手を用いてもよい。
作動流体の漏出を防止するために、冷却流体チャンネル８０２の軸継手８０４への連結は、Ｏリング又はガスケットで封をされるのが好ましい。
軸継手８０４を通して油圧流体を押し進めるために、わずかな背圧を作り出すように、バッフルもまた使用してもよい。

ポンプ３０６により移動させられる作動流体は、図８に描かれているように、モータ３０４及び制御装置８０２を冷やすために用いられた後、モータ軸とポンプ軸とが接続する領域内へ押し進められる。
したがって、作動流体は、モータ３０４及びポンプ３０６へ、潤滑及び冷却の両方を提供する。
このことは、モータ３０４が回転しているときはいつでも、モータ軸及びポンプ軸が連続的に油で潤滑されることを保証する。
また、冷却及び潤滑に油圧オイルを用いることにより、標準的に油圧機器の一部に存在する可能性のある専用の冷却システムを、排除することができる。

統合されたポンプシステム８００が標準ポンプモードで動作し、従来の電子システムのように弁の列に一方向流を提供する場合、統合されたポンプシステム８００により生成される熱を５０%以上低減させることができる。
しかし、統合されたポンプシステム８００が図８に描かれているように利用され、作業機能４０２から作動流体を直接的に提供／戻す場合、一方通行弁、圧力弁、及び制御弁を有する従来のＨＰＵと比較したときに、発生する熱を、８０％を超えて低減させることができる。
このことは、他の油圧システム（例えば、サーボ駆動ＨＰＵ、誘導電動駆動、又は燃焼エンジン駆動）と比較した場合、５０～８０％の全体的効率をもたらす。

図９には、作動流体を双方向に送液することができる、統合されたポンプシステム９００の一実施形態が描かれている。
この実施形態において、モータ３０４は、永久磁石モータであるのが好ましい。
この類型のモータには、高効率であり、迅速に回転を早めることができ、可逆性があるという利点がある。
高圧出力ポート３０８及び低圧出力ポート３１０は、モータ３０４の動作方向次第で作業機能４０２へ高圧作動流体を出力するようにそれぞれ構成された、双方向ポート９０２に置き換えられる。

ポンプの出力は、現在の送液する方向次第で、高圧作動流体をリザーバ３１４からどちらかのポートを通して送るように切り替え可能な、逆止弁９０４を経由して送られる。
低圧作動流体が常に同じ方向、すなわち、最初に通り過ぎる制御装置５０２、通り過ぎるモータ３０４、及び次に軸継手８０４を通して流れて、既に説明したように潤滑を提供することを確実にするために、逆止弁９０４の別の出力は、冷却流体チャンネル８０２に連結される。
逆止弁９０４を用いて、モータ３０４を逆方向にする必要なく、作動流体の双方向の流れが達成される。

前述したように、図１～９に描かれた統合されたポンプシステムには、複数のセンサ（モータ速度センサ、モータ位置センサ、電流センサ、ホール状態センサ等）が組み込まれている。
既知のモータ速度が既知の圧力又は流れ出力を生成できるように、モータ３０４は最初に較正される。
しかし、モータ３０４及びポンプ３０６が時間と共に劣化するにつれて、同じモータ速度では、当然に、より低い圧力又は流れ出力が作り出されることとなる。
本発明の幾つかの実施形態において、制御装置５０２は、モータ３０４が複数の様々な速度で動作して結果として生じる流れ又は出力圧力が記録される、自動較正を含む。
これにより、制御装置５０２は、統合されたポンプシステムのために新しい出力モデルを作り出すことができ、次にこれを用いて、モータ３０４の制御において制御装置５０２により利用される制御アルゴリズムを、更新することができる。

制御装置５０２は、ポンプ３０６を駆動するために、モータ３０４のトルク及びＲＰＭを正確に制御することができる。
ポンプ３０６が定容量形ポンプである場合、出力圧力及び流れは、モータ３０４の入力トルク及びＲＰＭにより決まる。
入力、トルク及びＲＰＭ、並びに出力、圧力、及び流れの間の正確な関係は、ポンプ３０６の配置と、送液する動作を妨げる例えば摩擦及び漏出等の様々な非効率性との両方の組み合わせにより決まる。

統合されたポンプシステム１００又は統合されたポンプシステム200において装置内の統合された圧力センサ及び流れセンサを用いることによって、ポンプを既知のトルク及びＲＰＭで駆動することにより生成される圧力及び流量を、測定することができる。
次に、これらの測定値を用いて、ポンプ３０６が同様の既知のトルク及びＲＰＭで駆動される場合に、ポンプ３０６の出力圧力及び流量を正確に予測することができる。

ポンプ３０６が時間と共に磨耗するにつれて、入力トルクと出力圧力及び流れに対する速度との間の関係は、変化して効率を低下させることとなる。
ポンプ３０６の効率が低下するにつれて、同じ圧力及び流れ出力を生じさせるために、より大きなトルク及び速度を必要とするであろう。
前述した自動較正は、ポンプ３０６の状態を評価するために、自動的又はユーザからの要求のいずれか一方により動作し得る、診断ルーチンとして機能させることができる。
この情報は、コマンドされた圧力又は流量に達するように、目標トルク又はＲＰＭを効果的に選択するために用いられる。
例えば、モータ３０４は、目標流量１０ｇｐｍを達成するために最初は２０００ｒｐｍで回転するかもしれないが、２０００ｒｐｍにより９．８ｇｐｍしか達成しないように、時間と共にポンプ３０６は摩耗する。
較正後、目標の１０ｇｐｍはポンプ３０６をおそらく２２００ｒｐｍで駆動することにより得られるはずであることを、装置は決定することができるであろう。

ポンプ３０６について幅広いサンプルでかなりの数の診断を実行した後には、ポンプ３０６が既定の作業機能４０２の要求をもはや満たさない点にまで摩耗するときを、先制して予測することができる。
この情報は、重要でない作動時間にポンプ３０６を交換するために、ユーザに通知するように用いることができる。
このことは、ポンプ３０６が重大な機能を実行している間に破滅的なまでに故障しない可能性を大いに増加させ、ほとんどの場合、統合されたポンプシステムの「使用可能時間」を増加させる。

前述したように、図１～９の統合されたポンプシステムは、モータ３０４及びポンプ３０６が中で共に配置された、一つのハウジング３０２を利用する。
しかし、幾つかの実施形態において、モータ３０４及びポンプ３０６は、「湿潤」ユニット及び「乾燥」ユニットとして別々に製造されてもよく、モジュール方式で連結させることができる。
例えば、図１０には、乾燥側１００２及び湿潤側１００４を含んでいる、モジュール式の統合されたポンプシステム１０００が描かれている。
乾燥側１００２は、モータ３０４と制御装置５０２との間の接続を含んでいる、電子的な接続が行われる、モジュール式の統合されたポンプシステム１０００の要素を組み込んでいる。
湿潤側１００４は、ポンプ３０６と、例えば高圧出力ポート３０８及び低圧出力ポート３１０などの全ての油圧ホース接続部と、を組み込んでいる。
このことは、モータ３０４のスプライン軸に機械的に取り付けられた、自動調心機械スプライン軸継手（self-aligning mechanical spline shaft coupler）を用いることにより、達成される。
すなわち、乾燥側１００２は、湿潤側１００４上での受け入れスプラインハブと連結する歯車を有している、外部オス軸を含む。
任意の類型のスプライン軸継手８０４には、モータ３０４をポンプ３０６に連結可能にするための本発明と互換性があることを、当業者は認めるであろう。
乾燥側１００２を湿潤側１００４へ解放可能に連結するために、四つの保持クランプ１００６のセットが、使用される。

このモジュール方式により、検査及び／又は取換えのために、湿潤側１００４から離れて乾燥側１００２を容易に取り外し可能である。
乾燥側１００２の制御装置が寿命に達した場合、その場所に新しい乾燥側１００２を取り付けることができ、露出した油圧ホースの端部を取り外して蓋を被せる／覆いを掛ける煩わしい行為を必要としない。
これにより、油による汚染や有害な流出の機会は、最小限になる。

次の図１１を参照すると、力フィードバックジョイスティック１１０２を組み込んでいる統合されたポンプシステム（１００、２００）の模式図が描かれている。
統合されたポンプシステム１００は、例えば、作動流体の出力圧力の制御に用いられる圧力センサ１０４を組み込んでいる。
この実施形態において、圧力センサ１０４の出力はまた、有線又は無線のいずれかで、通信ネットワーク上に送信される。
もたらされた圧力情報は、即時に、力フィードバックジョイスティック１１０２へ送り込まれる。
圧力出力が作業機能４０２まで増加するにつれて、力フィードバックジョイスティック１１０２は、ジョイスティックの運動に対する抵抗が圧力量に従って（例えば、線形又は非線形）増加するように調節され得る。
このことは、ユーザ又は機械のオペレータに知らせるのに役立つ。
例えば、作業機能に突然の妨害があると、圧力出力を急激に増加させ得る。
この増加は、ジョイスティックを移動させるのに必要とされる力の量を急激に増加させるため、力フィードバックジョイスティックを用いようと試みているユーザに、直ちに容易に気付かれることとなる。
典型的な油圧パワーユニットは、パワーユニット自体の外部にデジタル圧力センサを追加しなければ、この圧力情報をデジタル処理で利用することはできない。

Claims (15)

1. 統合されたポンプシステムであって、
   電子制御されたモータと、
   前記モータの速度及びトルクを制御するための制御装置と、
   高圧作動流体を第一の出力ポートを通して作業機能へ送液するために、電子制御された前記モータに直接的に連結されたポンプと、
   前記制御装置の電子機器及び前記モータと接続する冷却流体チャンネルと、を含んでおり、
   前記作業機能から戻ってくる低圧作動流体は、前記制御装置の電子機器及び前記モータを冷やすために前記冷却流体チャンネルを通して運ばれる、統合されたポンプシステム。
2. 前記制御装置が、該制御装置の電子機器に連結された放熱板を含み、
   前記冷却流体チャンネルが、前記放熱板に熱的に連結された蛇行部分を含む、
   請求項１に記載された統合されたポンプシステム。
3. 前記モータが、前記ポンプのハブに直接的に連結するためのスプライン軸を含む、請求項１に記載された統合されたポンプシステム。
4. 前記低圧作動流体が、冷却及び潤滑を提供するために前記スプライン軸及び前記ハブを通り過ぎる、請求項３に記載された統合されたポンプシステム。
5. 第二の出力ポートと、
   前記第一の出力ポート又は前記第二の出力ポートに連結された逆止弁と、をさらに含んでおり、
   前記モータにより前記逆止弁を前記第一の出力ポートから前記第二の出力ポートへ切り替えることにより、前記高圧作動流体を前記作業機能とは逆方向へ流れさせる、
   請求項１に記載された統合されたポンプシステム。
6. 作動流体リザーバをさらに含んでおり、
   前記ポンプは、作動流体を前記作動流体リザーバから前記第一の出力ポートへ送液し、
   前記低圧作動流体が前記冷却流体チャンネルを出た後に、前記ポンプは前記低圧作動流体を前記作動流体リザーバへ戻す、
   請求項１に記載された統合されたポンプシステム。
7. 前記制御装置及び前記モータを含んでいる第一の側と、
   前記ポンプを含んでいる第二の側と、を含んでおり、
   前記第一の側は、前記第二の側に取り外し可能に連結される、
   請求項１に記載された統合されたポンプシステム。
8. 前記第一の側は、前記制御装置及び前記モータを密閉するための防水ハウジングを含む、請求項８に記載された統合されたポンプシステム。
9. 前記第一の出力ポートが前記第二の側に配置される、請求項８に記載された統合されたポンプシステム。
10. 前記第一の側が、前記モータにより駆動される外側スプライン軸を含み、
    前記第二の側が、前記ポンプを駆動するためのハブを含み、
    前記外側スプライン軸は、前記第一の側が前記第二の側に連結された場合に前記ハブを受け入れるように構成されている、
    請求項７に記載された統合されたポンプシステム。
11. 前記第一の側は保持クランプを介して前記第二の側に連結される、請求項７に記載された統合されたポンプシステム。
12. 前記第一の出力ポートで前記高圧作動流体の圧力レベルをモニターするための圧力センサをさらに含んでおり、前記圧力レベルは前記制御装置によりモニターされ、
    前記圧力レベルを力フィードバック制御装置へ送信するための送信機をさらに含んでおり、前記力フィードバック制御装置のジョイスティックの抵抗レベルが前記圧力レベルに比例して調節される、
    請求項１に記載された統合されたポンプシステム。
13. 統合されたポンプシステムであって、
    電子制御されたモータと、
    前記モータの速度及びトルクを調節するための制御装置であって、前記モータの前記速度及び前記トルクを高圧作動流体の圧力レベルに関連付ける圧力出力モデルを含む、前記制御装置と、
    前記高圧作動流体を第一の出力ポートを通して作業機能へ送液するために、電子制御された前記モータに直接的に連結されたポンプと、
    前記第一の出力ポートで前記高圧作動流体の前記圧力レベルをモニターするための圧力センサと、
    前記制御装置の電子機器及び前記モータと接続する冷却流体チャンネルと、を含んでおり、
    前記作業機能から戻ってくる低圧作動流体は、前記制御装置の電子機器及び前記モータを冷やすために前記冷却流体チャンネルを通して運ばれ、
    前記制御装置は、モニターされた前記圧力レベルを利用して、前記圧力出力モデルを用いて前記モータの速度又はトルクを調節し、前記第一の出力ポートで一定の出力圧力又は一定の流量を所定の閾値内に保つ、統合されたポンプシステム。
14. 前記制御装置は自動較正回路を含み、
    前記自動較正回路は、前記モータを複数の様々な速度及びトルクレベルで周期的に作動させ、前記自動較正は、前記複数の様々な速度及びトルクレベルの各々で出力される較正圧力を記録し、
    前記自動較正回路は記録された前記較正圧力を用いて前記圧力出力モデルを更新する、
    請求項１３に記載された統合されたポンプシステム。
15. 前記制御装置は前記圧力センサを用いて前記高圧作動流体の総出力容積をモニターし、
    前記制御装置は前記総出力容積が所定の閾値を超えた後にポンプ摩耗メッセージを出力する、
    請求項１３に記載された統合されたポンプシステム。

Images