JP3533576B2 - 直列電動モータ一体型油圧ポンプ - Google Patents

直列電動モータ一体型油圧ポンプ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本出願は、1991年４月18日に出願
された米国特許出願第07/687,173号（特願平4-98113
号）の一部継続出願である1991年11月４日に出願された
米国特許出願第07/787,670号（特願平4-295198号）の一
部継続出願である1992年４月13日に出願された米国特許
出願第07/867,389号の一部継続出願に対応する。
【０００２】本発明は、直列電動モータ一体型油圧ポン
プアセンブリに関し、より詳しくはユニットの端面部材
の一方にベーンポンプカートリッジを有する直列電動モ
ータ一体型油圧ポンプに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】電動モータにより駆動される油圧ポンプ
においては、電動モータを１つのハウジングに、油圧ポ
ンプを別のハウジングに設け、これら２つのハウジング
をインライン（直列）に配置するのが一般的な慣行であ
った。モータとポンプはそれぞれ独自の軸受けとシャフ
トの組を有し、それらは通常、内部及び外部のスプライ
ン又は可撓性の継ぎ手を介して係合する。このような構
成は軸方向に長く、取り付けブラケット及び整列用ガイ
ドを使用することを必要とする。
【０００４】米国特許第4,729,717号は、電動モータ駆
動のインライン油圧ポンプを開示しており、これは共通
のハウジングと、このハウジング内に設けられた固定シ
ャフトと、このシャフト上に設けられてその周囲を回転
するピストン型式の離隔配置されたピストン型のシリン
ダブロックサブアセンブリとからなる。各々のシリンダ
ブロックは、周方向に間隔を置いて配置された複数のピ
ストンを含む。シリンダブロックサブアセンブリは、一
方のサブアセンブリにあるピストンが、他方のサブアセ
ンブリに向かって延在するように配置されている。２つ
のシリンダブロックの間には共通のヨークプレートが設
けられており、ピストンシューの２つのグループを、そ
の両面の担持表面の各々に１つずつ担持している。各々
のシリンダブロックは相互に独立して、且つ相互に反対
方向へと、一体に設けられている電動モータによって駆
動されており、電動モータの中空のロータはブロックを
収容してそれを駆動するようになっている。上述した部
材は全てが１つのハウジングに収容されており、作動油
中に浸漬されて動作する。
【０００５】米国特許出願第07/687,173号は、電動モー
タ駆動のインライン油圧装置を開示しているが、これは
ハウジングを閉じる端面部材を有するハウジングと、該
ハウジング内に設けられた電動モータのステータと、電
動モータのロータと、ロータがその上に設けられハウジ
ング内に軸支されたシャフトと、端面部材の一方又は双
方に一体に形成されたポンプとからなっている。シャフ
トは端面部材に設けられた開口を通って延伸し、ポンプ
の回転するグループへと接続されている。作動油は電動
モータハウジングの内部へと供給され、ハウジング内の
通路を通って、端面部材と一体の吸い込みへと流れる。
ポンプと組み合わせられている端面部材は、ポンプの吸
い込みに隣接した拡大チャンバを備えて形成されてお
り、このチャンバは流速を減少させると共に、分離した
空気を作動油中における溶存状態に戻すよう再度溶解さ
せることを可能にし、それによってポンプの作動ノイズ
レベルを減少させる。1991年11月４日に出願された米国
特許出願第07/787,670号は、類似の特性を有するインラ
イン電動モータポンプを開示しており、そこにおいては
ポンプ機構はピストンポンプと、ベーンポンプと、ギア
ポンプ又はこれらの組み合わせからなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の全般的な課題
は、直列電動モータ一体型油圧ポンプであって、ハウジ
ングの端面部材の一方に二連ベーンポンプを含み、これ
ら双方のポンプに対する吸い込み通路及び吐き出し通路
が、完全に関連する端部材内に配置されているものを提
供することである。本発明のより特定的な課題は、この
ような特性の一体型ポンプであって、二連ベーンポンプ
の各々が関連するハウジング端部材の要素の間に挟み込
まれた一対のベーンポンプカートリッジからなり、これ
ら両方のポンプカートリッジに対する吸い込み通路が関
連する端部材内に配置され、ハウジング外部の接続又は
ラインを必要とせずに、カートリッジをハウジング内部
と並列に接続するものを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による直列電動モ
ータ一体型油圧ポンプは、ハウジングの両端に設けられ
た一対の端部材を有するポンプハウジングを含む。電動
モータは、端部材の間に軸支されたシャフト上のロータ
と、ハウジング内でロータを取り囲むステータとを含
む。ポンプの吸い込みは、ハウジング内部へと開口して
いる。第１及び第２のベーンポンプカートリッジが、端
部材の一方に一体化されている。各々のベーンポンプカ
ートリッジは、シャフトに結合されたロータと、ロータ
に担持されておりロータを取り囲むベーンカムリングと
係合する複数のベーンを含み、これらのベーンはカムリ
ングとロータとの間で少なくとも１つのポンプ作動キャ
ビティを画定する。前記一方の端部材内にあるベーンポ
ンプ吸い込み通路は、第１及び第２のベーンポンプカー
トリッジの両者のポンプ作動キャビティの間で延伸し、
且つハウジング内部をこれらに関して作動するよう結合
しており、ハウジング内部からの流体を両方のカートリ
ッジへと並列に供給する。ベーンポンプの吐き出し通路
もまたこの端部材に設けられており、両方のポンプ作動
キャビティへとこれらに関して作動するよう並列に結合
されている。
【０００８】本発明の好ましい実施例においては、２つ
のベーンポンプカートリッジはデュアルローブのベーン
ポンプカートリッジからなり、カムリングとロータは、
直径方向に向かい合った弧状のポンプ作動キャビティを
画定している。吸い込み及び吐き出し通路は、両方のキ
ャビティに関して作動可能なように各々のカートリッジ
において結合されており、好ましくはそれぞれのキャビ
ティに結合され直径方向に向かい合った、腎臓形の吸い
込み及び吐き出しポートの対称的な対の形態を有してい
る。前記一方の端面部材は、相互に固定され且つポンプ
ハウジングに固定された３つの要素からなり、第１のベ
ーンポンプカートリッジが第１の要素と第２の要素の内
壁の間に捉えられ、他方第２のベーンポンプカートリッ
ジが第２の要素の内壁と第３の要素の間に捉えられるよ
うになっている。各々のベーンポンプカートリッジは、
吸い込み及び吐き出し通路をポンプ作動キャビティへと
接続する吸い込み及び吐き出しポートを含む、一対のサ
イドプレートを含んでいる。吐き出し通路は、端面部材
にある別個の吐き出し開口を含んでいる。吐出圧力の脈
動を減衰するために、ポンプ及び電動モータの共通のハ
ウジングの端面部材にあるポンプキャビティには、拡大
容積のチャンバが配置されている。
【０００９】本発明の１つの実施例においては、ポンプ
の吸い込みは、２つのベーンポンプカートリッジを含ん
でいる端部材の反対側にある端部材に、吸い込み開口を
含んでおり、また好ましくはモータのシャフトに結合さ
れたインペラを含んでいて、ポンプハウジング内部へと
供給されるポンプ吸い込みにおける作動油圧力を昇圧す
るようにしている。かくして、作動油はロータ及びステ
ータを通過してハウジング内を流れ、モータ構成部材を
冷却すると共に、在来の空冷式の駆動モータに比して、
馬力性能を増大させる。電動モータ及び全てのポンプ作
動用の要素が一体化されているため、潜在的な油漏れの
原因の数は減じられる。電動モータは低減されたノイズ
レベルで動作し、モータとポンプとの緊密な結合の故
に、必要とされる構成部材の数は減じられる。
【００１０】本発明は、付加的な課題、特徴及び利点と
共に、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面
から最も良く理解されるであろう。
【００１１】
【実施例】図１から図３は、電動モータ直列一体型油圧
ベーンポンプアセンブリ10を示しており、これはケーシ
ング18によって相互に接続された一対のキャップ即ち端
面部材14,16(端部材)により形成されるハウジング12を
含む。電動モータ20がシャフト24上に設けられたロータ
22を有し、このシャフトは両端において、端面部材14,1
6のそれぞれにより担持されたローラ軸受け26, 28によ
り回転可能に軸支されている。ステータ30がハウジング
12内でロータ22を取り囲み、ロータ22とシャフト24をそ
れらに共通する軸の周囲で回転させるよう、電源（図示
せず）へと接続されている。吸い込みハウジング32が端
面部材14上に設けられ、端面部材14に向かい合った中央
のキャビティ38へと内部通路36により接続される、半径
方向を向いた流体吸い込み開口34を有している。キャビ
ティ38は端面部材14に周方向に配列された通路40(ポン
プ吸い込み手段)によりハウジング12の内部へと接続さ
れており、流体はこのハウジングを介してロータ及びス
テータ構成部材の周囲を流れ、反対側の端面部材16へと
向かう。流体インペラ42(第3のポンプ手段)がキャビテ
ィ38内でシャフト24に結合されており、ポンプハウジン
グの内部へと供給される吸い込み流体圧力を昇圧するよ
うになっている。
【００１２】一対のベーンポンプサブアセンブリ、即ち
カートリッジ44,46(第1及び第2のベーンポンプカートリ
ッジ手段)はそれぞれ、端面部材16(第1の部材)、ハウジ
ング72(第2の部材)及びカバー76(第3の部材)内に一体化
されている。ベーンポンプカートリッジは例えば、米国
特許第2,967,488号及び第4,505,654号に示されている。
カートリッジ44, 46の各々は、かみ合いスプラインによ
りシャフト24へと回転可能に結合されたロータ48(ベー
ンロータ)を含む。複数のベーン50が、各々のロータ48
にある関連するスロット内に半径方向に摺動可能に配設
されている。ベーン50により摺動係合されるよう、カム
リング52が各々のロータ48を取り囲んでおり、関連する
ロータと協動して、各々のロータと関連するカムリング
との間に、直径方向に向かい合った弧状のポンプ作動キ
ャビティ54, 56を画定している。かくして各々のポンプ
カートリッジは、いわゆるデュアルローブのベーンポン
プカートリッジからなる。カートリッジ44はロータ48の
片側でハウジング壁70(内壁)に隣接して配設された支持
プレート58(サイドプレート)と、ロータの反対側に配設
された圧力プレート60(サイドプレート)を含む。同様
に、カートリッジ46は支持プレート62(サイドプレート)
と、反対側の圧力プレート64(サイドプレート)を含む。
プレート58, 60, 62及び64はかくしてカムリングと協動
して、ロータ及びベーンが回動するチャンバを画定し、
またそれぞれのポンプ作動キャビティへと開口する腎臓
形の、直径方向に向かい合った弧状の吸い込み及び吐き
出しポートを含んでいる。ベーンポンプカートリッジ44
は端面部材16と、ネジ74によって固定されるハウジング
72との間に挟み込まれて捉えられている。端面部材16は
ネジ68により、ケーシング18へと固定されている。同様
にして、カートリッジ46はポンプハウジング72とカバー
76の間に捉えられて挟み込まれており、カバーはネジ78
により固定されている。ハウジング72にある壁70は、カ
ートリッジ44, 46を分離している。圧力プレート60, 64
は、端面部材16とキャップ76のそれぞれの内部のボアに
係合するための、適当なシールを担持している。
【００１３】一対の直径方向に向かい合った吸い込みチ
ャンバ80(ペーンポンプ吸い込み通路手段)が、端面部材
16に形成されている。各々の吸い込みチャンバ80はハウ
ジング12の内部へと開いており、大量の比較的静的な流
体をもたらす。ポンプハウジング72にある通路82(ベー
ンポンプ吸い込み通路手段)はハウジング壁70を通過し
て延び、カートリッジ44, 46を取り囲む充填チャンバへ
と接続している。この内部はポンプキャビティへと、プ
レート58, 60, 62及び64にある吸い込みポートにより接
続されており、またプレート58, 62にある通路により、
ベーン50の下側にあるロータ48のチャンバへと接続され
ている。かくして吸い込み流体は通路82により、チャン
バ80からカートリッジ44, 46の両者へと、ハウジング外
部の継手や接続なしに、相互に独立して並列に供給され
る。カートリッジ44の圧力プレート60にある吐き出しポ
ートは(第1の)吐き出し通路84(ベーンポンプ吐き出し通
路手段)により、端面部材16内にある２つの拡大された
吐き出し容積チャンバ86(ベーンポンプ吐き出し通路手
段)へと接続されている。流体を外部の装置（図示せ
ず）へと方向付けるために、吐き出し開口88がチャンバ
86に結合されている。同様に、圧力プレート64にある吐
き出しポートはカバー76にある(第2の)吐き出し通路(ベ
ーンポンプ吐き出し通路手段)によって吐き出し容積チ
ャンバ90(ベーンポンプ吐き出し通路手段)に接続されて
おり、そこから半径方向開口92に接続されて外部の装置
（図示せず）へと接続されるようになっている。チャン
バ86, 90は、吐出流体における圧力の脈動を減衰するよ
うに機能する。かくして２つのベーンポンプカートリッ
ジ44, 46は、相互に独立した並列の、別個のポンプ吐き
出しをもたらす。図４は図３の修正を示しているが、そ
こにおいては一体のモータ／ポンプシャフト24が、かみ
合いスプライン24c(連結手段)により相互に結合された
モータシャフト24a(第1のシャフト)及びポンプシャフト
24b(第2のシャフト)により置き換えられている。
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、直列電動モ
ータ一体型油圧ポンプであって、ハウジングの端部材の
一方に二連ベーンポンプを含み、これら双方のポンプに
対する吸い込み通路及び吐き出し通路が、関連する端面
部材内に配置されているものが提供される。二連ベーン
ポンプは一対の第1及び第2のベーンポンプカートリッジ
からなり、これらに対する吸い込み通路は関連する端面
部材内に配置され、ハウジング外部の接続又はラインを
必要としない。カートリッジはハウジング内部と並列に
接続され、それぞれから独立して並列に流体供給がなさ
れる。また、ハウジングの端部材の他方に、第3のポン
プ手段を含むポンプ吸い込み手段を備え、作動流体をハ
ウジング内のロータ及びステータを通過させてベーンポ
ンプに供給することにより、電動モータを冷却すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現在好ましい実施例による集積形電動
モータ／油圧ポンプの長手方向断面図である。
【図２】図１のポンプの端面立面図であり、図１は実質
的に図２の１−１線に沿って取ってある。
【図３】端面部材を図１のポンプの２つのベーンポンプ
カートリッジと共に拡大スケールで示す、部分断面図で
ある。
【図４】図３の修正を示す部分断面図である。
【符号の説明】
10, 96 集積形インライン電動モータ／油圧ポンプアセ
ンブリ 12 ハウジング 14, 16, 104 端面部材 20 電動モータ 22 ロータ 24, 102 シャフト 30 ステータ 32 吸い込みハウジング 42 インペラ 44, 46, 110 カートリッジ 48 ロータ 50 ベーン 52 カムリング 54, 56 ポンプ作動キャビティ 58, 62 支持プレート 60, 64 圧力プレート 72 ハウジング 76, 106 カバー 80 吸い込みチャンバ 90 吐き出しチャンバ 100 ケーシング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・イー・サーゴ アメリカ合衆国ミシガン州48073ロイヤ ル・オーク，エセックス・2614 (56)参考文献 特開 平１−177478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−15783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−75784（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−122901（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開509724（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04C 11/00 F04C 2/344 331

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直列電動モータ一体型油圧ポンプであっ
    て、 一対の端部材が両端に取付けられたハウジングと、 前記一対の端部材の間に軸支されたシャフト上のロータ
    及び前記ハウジング内で前記ロータを取り囲むステータ
    を含む電動モータと、 前記一対の端部材の一方の端部材の内部に設けられ、複
    数のベーンを担持して前記シャフトに連結されたベーン
    ロータと、前記ベーンロータを取り囲んで該ベーンロー
    タとの間に少なくとも1つのポンプ作動キャビティを形
    成するベーンカムリングとをそれぞれが含む第1及び第2
    のベーンポンプカートリッジ手段と、 前記一方の端部材の内部に延ばされ、前記ハウジングの
    内部を前記第1及び第2のベーンポンプカートリッジ手段
    の各々の少なくとも1つのポンプ作動キャビティに接続
    して、前記ハウジングの内部から前記第1及び第2のベー
    ンポンプカートリッジ手段のポンプ作動キャビティに流
    体を並列に供給するベーンポンプ吸い込み通路手段と、 前記一方の端部材の内部に設けられ、前記第1及び第2の
    ベーンポンプカートリッジ手段のポンプ作動キャビティ
    に並列に接続されたベーンポンプ吐き出し通路手段と、 前記一対の端部材の他方の端部材に配置されて、前記ハ
    ウジングの内部へ向けて開口するポンプ吸い込み手段
    と、 前記ポンプ吸い込み手段に設けられ、前記他方の端部材
    に配置されて、前記シャフトに連結された第3のポンプ
    手段とを備えたことを特徴とする油圧ポンプ。
  2. 【請求項２】 前記ベーンポンプ吸い込み通路手段は、
    前記ハウジングの内部に直接連通し、前記ベーンポンプ
    吸い込み通路手段で大量の静的な流体を供給すべく拡大
    された吸い込みチャンバと、前記第1及び第2のベーンポ
    ンプカートリッジ手段のそれぞれのポンプ作動キャビテ
    ィに対して設けられた吸い込みポートと、前記一方の端
    部材の内部で前記吸い込みチャンバを第1及び第2のベー
    ンポンプカートリッジ手段の吸い込みポートに並列に接
    続する通路を含むことを特徴とする請求項1に記載の油
    圧ポンプ。
  3. 【請求項３】 前記一方の端部材は、前記ハウジングに
    固定される第1の部材と、該第1の部材に固定されて内壁
    を有する第2の部材と、該第2の部材に固定される第3の
    部材とを含み、前記第1のベーンポンプカートリッジ手
    段が前記第1の部材と前記第2の部材の内壁との間に把持
    され、前記ベーンポンプ吸い込み通路手段が前記第1の
    部材及び前記第2の部材の内壁を通して延ばされ、前記
    第2のベーンポンプカートリッジ手段が前記第2の部材と
    前記第3の部材との間に把持されることを特徴とする請
    求項1に記載の油圧ポンプ。
  4. 【請求項４】 前記第1及び第2のベーンポンプカートリ
    ッジ手段は、それぞれ、少なくとも1つの関連するポン
    プ作動キャビティへ向けて開口する吸い込みポート及び
    吐き出しポートを有する一対のサイドプレートを含むこ
    とを特徴とする請求項3に記載の油圧ポンプ。
  5. 【請求項５】 前記第1および第2のベーンポンプカート
    リッジ手段は、関連するカムリングとベーンロータとが
    これらの間に直径方向に向い合ったポンプ作動キャビテ
    ィを形成して、これらの各ポンプ作動キャビティへ向け
    て前記吸い込み及び吐き出しポートが開口するデュアル
    ローブ型ベーンポンプカートリッジからなることを特徴
    とする請求項4に記載の油圧ポンプ。
  6. 【請求項６】 前記ベーンポンプ吐き出し通路手段は、
    前記一方の端部材に配置されて、前記第1及び第2のベー
    ンポンプカートリッジ手段にそれぞれ互いに独立に接続
    する第1及び第2のポンプ吐き出し通路を含むことを特徴
    とする請求項3に記載の油圧ポンプ。
  7. 【請求項７】 前記第1のポンプ吐き出し通路は、前記
    第1の部材を通って延ばされ、前記第2のポンプ吐き出し
    通路は、前記第3の部材を通って延ばされていることを
    特徴とする請求項6に記載の油圧ポンプ。
  8. 【請求項８】 前記ベーンポンプ吐き出し通路手段は、
    前記一方の端部材の内部に少なくとも1つの拡大された
    吐き出し容積チャンバを含み、吐き出し流体の圧力脈動
    を減衰することを特徴とする請求項3に記載の油圧ポン
    プ。
  9. 【請求項９】 前記シャフトは、前記第1及び第2の部材
    を通って延ばされて、前記第1及び第2のベーンポンプカ
    ートリッジ手段の両方のベーンロータに直接連結されて
    いることを特徴とする請求項3に記載の油圧ポンプ。
  10. 【請求項１０】 前記第1および第2のベーンポンプカー
    トリッジ手段は、関連するカムリングとベーンロータと
    がこれらの間に直径方向に向い合ったポンプ作動キャビ
    ティを形成して、これらの各ポンプ作動キャビティへ向
    けて前記吸い込み及び吐き出しポートが開口するデュア
    ルローブ型ベーンポンプカートリッジからなることを特
    徴とする請求項1に記載の油圧ポンプ。
  11. 【請求項１１】 記ベーンポンプ吐き出し通路手段は、
    前記一方の端部材に配置されて、前記第1及び第2のベー
    ンポンプカートリッジ手段にそれぞれ互いに独立に接続
    する第1及び第2のポンプ吐き出し通路を含むことを特徴
    とする請求項1に記載の油圧ポンプ。
  12. 【請求項１２】 前記第3ポンプ手段は、インペラを備
    えていることを特徴とする請求項1に記載の油圧ポン
    プ。
  13. 【請求項１３】 前記シャフトは、前記電動モータから
    前記一方の端部材を通して前記第1及び第2のベーンポン
    プカートリッジ手段のベーンロータへ延びる一体のシャ
    フトからなることを特徴とする請求項1に記載の油圧ポ
    ンプ。
  14. 【請求項１４】 前記シャフトは、前記電動モータに連
    結される第1のシャフトと、前記一方の端部材に支持さ
    れて前記第1及び第2のベーンポンプカートリッジ手段の
    ベーンロータに連結される第2のシャフトと、前記第1の
    シャフトと前記第2のシャフトとを互いに連結する連結
    手段とからなることを特徴とする請求項1に記載の油圧
    ポンプ。
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