JP4488491B2 - 自走式の作業機械、特に構内運搬車用の電気液圧式のダブルポンプ・ダブルモータユニット - Google Patents

Description

本発明は、自動式の作業機械、特に構内運搬車用の電気液圧式のダブルポンプ・ダブルモータユニットであって、第１の電動モータのロータによって駆動可能な第１のポンプと、第１の電動モータに対して同軸的に配置された第２の電動モータのロータによって駆動可能な第２のポンプとが設けられている形式のものに関する。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０１１２５００号明細書に開示されたこのような形式の電気液圧式のダブルポンプ・ダブルモータユニットでは、第１の電動モータのロータの半径方向内側に第２の電動モータが位置している。第１の（外側の）電動モータによって駆動される第１のポンプは主として、作業液圧装置への液圧媒体供給のために働く。第２の（内側の）電動モータによって駆動される第２のポンプは、第１のポンプに比べて小さな吐出容積を有していて、舵取り液圧装置への液圧媒体供給のために働く。

前記明細書に基づいて公知の配置形式は、冒頭に述べた構成部材のまとまりに基づいて極めてコンパクトであるが、しかしながら半径方向で見て第１の電動モータと第２の電動モータとの間に配置された通路によって、両方の電動モータに対するオイル冷却が行われることに基づいて、オイルが電動モータに侵入しないことを保証するために、かなりの費用を必要とする。この明細書の記載からはまた、両電動モータの制御装置（一般的には熱を排出する出力制御装置）がオイル冷却によって一緒に冷却され得ることも示唆されている。この場合制御装置は有利にはダブルポンプ・ダブルモータユニットにフランジ結合されている。
ドイツ連邦共和国特許公開第１０１１２５００号明細書

本発明の課題は、冒頭に述べた形式のダブルポンプ・ダブルモータユニットを改良して、構造が簡単化されかつ冷却が最適化されたダブルポンプ・ダブルモータユニットを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、両方の電動モータのロータが、互いに相前後して直列に配置されていて、少なくとも１つのポンプが軸方向で見て、第１の電動モータの、第２の電動モータから離れている端面と、出力制御装置との間に配置されているようにした。

本発明にとって重要な思想は次のことにある。すなわち本発明では、両方の電動モータは互いに内外に差し嵌められているのではなく、互いに相前後して配置されており、両構成グループの端面の１つに、１つ又は２つのポンプが配置されており、該ポンプに出力制御装置が接続されている。この出力制御装置は、１つ又は２つの電動モータ用の出力制御装置であり、この出力制御装置は単数又は複数の制御モジュールから成っている。

ゆえに本発明によればポンプの液体流は電動モータのみならず、出力制御装置の制御モジュールをも冷却する。この場合出力制御装置は、ダブルポンプ・ダブルモータユニットの最も温度の低い箇所に位置している。そして出力制御装置は、ポンプを貫流するオイル流によって冷却され、さらに、同様に冷却のために利用することができる周囲空気にさらされている。

可能な限り良好な熱伝導、ひいてはダブルポンプ・ダブルモータユニットからの損失熱の迅速な連行排出を達成するために、本発明の有利な構成では、ポンプケーシングが設けられていて、該ポンプケーシングが直接又は間接的に、第１の電動モータ及び出力制御装置の、熱放出性及び／又は熱伝導性の部材と面接触している。

この構成に関連して有利な構成では、第１の電動モータのロータがポンプケーシング内に回転可能に支承されているか又は、ポンプケーシングに面で固定されている支持部材内に回転可能に支承されている。このように構成されていると、ロータ熱は支承箇所を介してポンプケーシングへと排出され、かつポンプの搬送流によって連行排出されることができる。支承箇所の領域における構成部材、例えば転がり軸受、軸シールリング等の温度は、従って負荷可能な最大温度を上回ることがない。

また、支持部材がポンプケーシングのサイドカバーとして形成されていると、製造技術的に有利な構成が得られる。

第１の電動モータからポンプケーシングへの熱伝導をさらに改善するために、第１の電動モータのケーシングがポンプケーシングに一体成形されていると、有利である。このように構成されていると、ロータからポンプケーシングへの最適な熱伝導のみならず、電動モータのステータからの最適な熱伝導をも得ることができる。

ポンプケーシングが、高い熱伝導率を有する材料から成っていると、熱伝導及び熱排出は容易になり、ひいては本発明によるダブルポンプ・ダブルモータユニットの冷却効果もさらに改善される。

そのためにはポンプケーシングが、アルミニウム又はアルミニウム合金から成っていると、有利である。ポンプケーシングがこのような材料から成っていると、ポンプケーシングの切削加工のための時間、エネルギ及び工具に関する費用が鉄材料を加工する場合に比べて著しく安くなるので、製造プロセスに対して有利な影響を与えることができる。

本発明によるダブルポンプ・ダブルモータユニットの設計に応じて、ただ１つのポンプをポンプケーシング内に配置することが有利なこともある。このような場合、他方のポンプは有利には、第２の電動モータの一方の端面、つまり第１の電動モータから離れている方の端面に配置されている。このような構成は、第２の電動モータ及び第２のポンプが比較的小型でかつ／又は第２の電動モータが比較的僅かな損失熱しか生ぜしめないような場合に、有利である。

本発明の別の有利な構成では、両方のポンプが互いに平行にポンプケーシング内に配置されており、第１の電動モータのロータが中空軸を有しており、該中空軸を通して、第２の電動モータのロータを第２のポンプと結合している軸が貫通案内されている。このように構成されていると、両方のポンプの液体流をダブルポンプ・ダブルモータユニットの冷却のために利用することができる。

このような構成では、両方のポンプのうちの少なくとも１つ、例えば、舵取り液圧装置への液圧媒体供給のために働く小型の第２のポンプは、殆ど常に運転状態にあり、その結果ダブルポンプ・ダブルモータユニットからの熱排出のために十分なオイル流が常に存在することになるので、有利である。

さらに、第１及び／又は第２のポンプを、液圧媒体供給される消費機が制御されないことに基づいて駆動されない運転状態において、第１及び／又は第２の電動モータと作用結合していて温度とは無関係に制御可能なスイッチによって、温度排出のために運転始動させることが可能である。

本発明の別の有利な構成では、両方のポンプが１つの共通の吸込み通路を有している。このような構成されていると、本発明によるダブルポンプ・ダブルモータユニットに通じる液圧用の吸込み管路が１つしか必要ない。

また軸方向における所要スペースを最小するために有利な構成では、第１のポンプが軸方向において少なくとも部分的に第１の電動モータに進入している。この場合有利には、ポンプケーシングが、第１の電動モータの軸受シールドとして形成されている。

同じ目的を達成する本発明の別の構成では、第２の電動モータが軸方向において少なくとも部分的に第１の電動モータに進入している。そして同様にこの構成においても、第２の電動モータ第１の電動モータの軸受シールドとして形成されていると、有利である。

これに関連して本発明の別の有利な構成では、第１の電動モータのロータの両方の端面に、軸方向に延びる切欠きが設けられている。そしてこれらの切欠きには、第１のポンプもしくは第２のポンプが進入している。このような構成によって、ダブルポンプ・ダブルモータユニットの軸方向寸法は最小になる。

第１のポンプ及び第２の電動モータを第１の電動モータに組み込むために有利な構成では、第１の電動モータが三相交流・同期モータとして形成されている。構造的に同期モータは、非同期モータに比べて比較的大きな直径を有しているので、本発明によるダブルポンプ・ダブルモータユニットの構成部材を部分的に第１の電動モータ内に組み込むのに十分なスペースが、モータ内部に存在している。

さらに同期モータは軸方向において比較的短い構造を有している。また同期モータの使用時における利点としては、構造スペースが同じ場合、同期モータは非同期モータに比べて出力が大きく、損失が小さいということが挙げられる。しかしながらこのことは、同期モータ以外のその他の適宜な電動モータの使用を排除するものではない。

第２の電動モータもまた同様に同期モータとして構成することができる。そしてまた、第２の電動モータがアキシャルフィールドモータとして構成されているような構成も可能である。このような「ディスクロータ型モータ（Scheibenlaeufermotor）」は軸方向において特にコンパクトである。第２のポンプが第１のポンプに比べて明らかに小さな吐出容積を有しており、従って第１のポンプに比べて小さな駆動出力しか必要としない場合には、小型構造のディスクロータ型モータを駆動装置として十分に使用することができる。

本発明の別の有利な構成では、ポンプケーシング内に少なくとも１つの弁が組み込まれている。

ポンプが歯車ポンプ、特に環状歯車ポンプとして形成されていると、有利である。

またダブルポンプ・ダブルモータユニットが固定フランジを備えていると、ダブルポンプ・ダブルモータユニットを作業機械の取付けのために適宜な箇所に、簡単に固定することができる。

さらに別の有利な構成では、第１のポンプが作業液圧装置に接続され、かつ第２のポンプが舵取り液圧装置に接続されている。
本発明の別の有利な構成では、ダブルポンプ・ダブルモータユニットが少なくとも部分的に、少なくとも１つの走行モータを有する駆動軸のケーシングに組み込まれている。このように構成されていると、有利な作業機械、すなわち走行駆動装置、作業液圧装置用の駆動装置及び舵取り液圧装置用の駆動装置といったすべての主要な駆動装置が、１つの構成グループにまとめられている作業機械を得ることができる。さらにまた、ポンプの搬送流によって第１及び第２の電動モータ並びに出力制御装置のみならず、走行モータ及びその出力制御装置をも冷却することが可能になる。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図１には自走式の作業機械が示されており、この作業機械は図示の実施例では、バッテリィ電気式のカウンタバランス・フォークリフトとして形成されていて、作業液圧装置（フロント側に配置されたリフトフレームＭの昇降シリンダ及び傾斜シリンダ）と舵取り液圧装置（リヤ側における舵取り軸Ｌの操作）とを有している。

上に述べた両方の系への供給のために、図２に示されたダブルポンプ・ダブルモータユニットが設けられている。このダブルポンプ・ダブルモータユニットは、第１のポンプＰ１を駆動するロータＲ１を備えた第１の電動モータＥ１と、この第１の電動モータＥ１に対して同軸的に配置されていて第２のポンプＰ２を駆動するロータＲ２を備えた第２の電動モータＥ２とを有している。ポンプＰ１，Ｐ２は、環状歯車ポンプとして形成されていて、電動モータＥ１，Ｅ２と共に、後で述べるように１つの構成ユニットにまとめられている。

両電動モータＥ１，Ｅ２のロータＲ１，Ｒ２は、互いに前後に直列に配置されている。この場合第１の電動モータＥ１のロータＲ１は中空軸Ｈを有しており、この中空軸Ｈを通して、第２の電動モータＥ２のロータＲ２に相対回動不能に結合された軸Ｗが貫通案内されている。第１の電動モータＥ１の、第２の電動モータＥ２とは反対側に位置している端面、つまり図２で見て右側の端面には、ポンプケーシングＧが配置されており、このポンプケーシングＧ内に両方のポンプＰ１，Ｐ２が互いに平行に配置されている。第１の電動モータＥ１に隣接したポンプＰ１は、第１の電動モータＥ１のロータＲ１と連結されている。第２のポンプＰ２は軸Ｗを介して、第２の電動モータＥ２のロータＲ２と駆動結合されている。

図示の実施例では、第１の電動モータＥ１は三相交流・同期モータとして形成されており、そしてその内部に一方ではスペースを節減して第１のポンプＰ１を収容しかつ他方では第２の電動モータＥ２をも組み込む（図２の左側参照）ことができるような、十分に大きな直径を有している。第１の電動モータＥ１のロータＲ１は、そのために両方の端面に軸方向の切欠きを備えており、両切欠きには一方の端面では第１のポンプＰ１が進入し、かつ他方の端面では第２の電動モータＥ２が進入している。この場合第２の電動モータＥ２のケーシングとポンプケーシングＧとはそれぞれ、第１の電動モータＥ１の軸受シールドとして働く。

第２の電動モータＥ２は図示の実施例では同様に同期モータとして、かつこの場合ラジアルフィールドモータとして形成されている。しかしながらまた、アキシャルフィールドモータ（ディスクロータ型モータ）を第２の電動モータＥ２として設けることも可能である。

ポンプケーシングＧは、両方のポンプＰ１，Ｐ２のために共通の吸込み通路Ｋと、互いに隔てられた圧力通路Ｄ１，Ｄ２とを有している。ポンプケーシングＧの内部には、圧力通路Ｄ１，Ｄ２に接続された弁（図示せず）が配置されている。

ポンプケーシングの図２で見て右側には、二点鎖線で示された出力制御装置Ｓがフラットに固定されており、この出力制御装置Ｓは両電動モータＥ１，Ｅ２を制御する。

電動モータＥ１，Ｅ２及び出力制御装置Ｓの損失熱は、ポンプＰ１，Ｐ２によって搬送される液体流によって連行排出される。ここでは最適化のために複数の処置が施されている：
１）ポンプケーシングＧは、熱伝導性の良い材料、特にアルミニウム又はアルミニウム合金から成っている。この材料は製造技術的に容易に加工することができる。
２）第１の電動モータＥ１のロータＲ１は、図２で見て右側の端部において、ポンプケーシングＧにフラットに固定された支持部材Ｂに回転可能に支承されている（この支持部材ＢはポンプケーシングＧのサイドカバーとして形成されている）。これによってロータ熱は、中空軸Ｈと支持部材Ｂにおける支承箇所とを介してポンプケーシングＧへと流出することができ、そしてポンプＰ１，Ｐ２の搬送流によって運び出されることができる。
３）図２に示された実施例とは異なり、第１の電動モータＥ１のケーシングがポンプケーシングＧに一体成形されているような構成も可能であり、このように構成されていると、ステータ領域においてもポンプケーシングへの最適な熱伝達を得ることができる。
４）出力制御装置Ｓはフラットにつまり面でポンプケーシングＧと結合されているので、ポンプケーシングＧと出力制御装置Ｓの熱を排出する部材との間における良好な接触が得得られる。

既に述べた支持部材Ｂは、ポンプケーシングＧにおける開口を閉鎖しており、この開口の後ろには第１のポンプＰ１が設けられている。ポンプケーシングＧの、前記開口とは反対側にも別の開口が設けられているが、この開口の後ろには第２のポンプＰ２が配置されていて、この開口はプレートＣによってカバーされている。このプレートＣを通して軸Ｗの軸方向延長部（二点鎖線参照）を貫通案内することができ、これによって軸Ｗもしくはその軸方向延長部は出力制御装置Ｓの内部において回転数ピックアップと共働することができる。

本発明によるダブルポンプ・ダブルモータユニットには単に、ポンプＰ１，Ｐ２の１つの吸込み通路及び２つの圧力通路と、出力制御装置Ｓ及び両電動モータＥ１，Ｅ２への電気接続のための差込みコネクタを備えた電気的な集合通路だけが通じている。

本発明によるダブルポンプ・ダブルモータユニットは、第１の電動モータＥ１のケーシングに一体成形された固定フランジＦを用いて、構内運搬車の適宜な箇所に固定することができる。

しかしながらまた、ダブルポンプ・ダブルモータユニットを少なくとも部分的に、少なくとも１つの走行モータを有する駆動軸のケーシング内に組み込むことも可能である。この場合、場合によっては第１の電動モータＥ１の固有のケーシングを省いて、駆動軸のケーシング内部における周囲状況を一緒に利用することが可能である。

構内運搬車として形成された自走式の作業機械を示す斜視図である。 構内運搬車の本発明による電気液圧式のダブルポンプ・ダブルモータユニットを示す縦断面図である。

符号の説明

Ｍ リフトフレーム、 Ｌ 舵取り軸、 Ｐ１，Ｐ２ ポンプ、 Ｒ１，Ｒ２ ロータ、 Ｅ１，Ｅ２ 電動モータ、 Ｈ 中空軸、 Ｗ 軸、 Ｇ ポンプケーシング、 Ｋ 吸込み通路、 Ｄ１，Ｄ２ 圧力通路、 Ｓ 出力制御装置、 Ｂ 支持部材、 Ｃ プレート、 Ｆ 固定フランジ

Claims (19)

1. 自動式の作業機械用の電気液圧式のダブルポンプ・ダブルモータユニットであって、第１の電動モータのロータによって駆動可能な第１のポンプと、第１の電動モータに対して同軸的に配置された第２の電動モータのロータによって駆動可能な第２のポンプとが設けられている形式のものにおいて、両方の電動モータ（Ｅ１，Ｅ２）のロータ（Ｒ１，Ｒ２）が、互いに相前後して直列に配置されていて、少なくとも１つのポンプ（Ｐ１）が軸方向で見て、第１の電動モータ（Ｅ１）の、第２の電動モータ（Ｅ２）から離れている端面と、１つ又は２つの電動モータ用の出力制御装置（Ｓ）との間に配置されていることを特徴とする、自走式の作業機械用の電気液圧式のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
2. ポンプケーシング（Ｇ）が設けられていて、該ポンプケーシング（Ｇ）が直接又は間接的に、第１の電動モータ（Ｅ１）のロータ、ステータ、ケーシング又は支承箇所のうちの少なくとも１つ及び出力制御装置（Ｓ）の熱放出性の部材と面接触している、請求項１記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
3. 第１の電動モータ（Ｅ１）のロータ（Ｒ１）がポンプケーシング（Ｇ）内に回転可能に支承されているか又は、ポンプケーシング（Ｇ）に面で固定されている支持部材（Ｂ）内に回転可能に支承されている、請求項１又は２記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
4. 支持部材（Ｂ）がポンプケーシング（Ｇ）のサイドカバーとして形成されている、請求項３記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
5. 第１の電動モータ（Ｅ１）のケーシングがポンプケーシング（Ｇ）に一体成形されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
6. ポンプケーシング（Ｇ）が、アルミニウム又はアルミニウム合金から成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
7. 両方のポンプ（Ｐ１，Ｐ２）が互いに平行にポンプケーシング（Ｇ）内に配置されており、第１の電動モータ（Ｅ１）のロータ（Ｒ１）が中空軸（Ｈ）を有しており、該中空軸（Ｈ）を通して、第２の電動モータ（Ｅ２）のロータ（Ｒ２）を第２のポンプ（Ｐ２）と結合している軸（Ｗ）が貫通案内されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
8. 両方のポンプ（Ｐ１，Ｐ２）が１つの共通の吸込み通路（Ｋ）を有している、請求項７記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
9. 第１のポンプ（Ｐ１）と第１の電動モータ（Ｅ１）とが半径方向で見て軸方向で少なくとも部分的に互いに重なっている部分を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
10. ポンプケーシング（Ｇ）が、第１の電動モータ（Ｅ１）の軸受シールドとして形成されている、請求項９記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
11. 第２の電動モータ（Ｅ２）と第１の電動モータ（Ｅ１）とが半径方向で見て軸方向で少なくとも部分的に互いに重なっている部分を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
12. 第２の電動モータ（Ｅ２）が第１の電動モータ（Ｅ１）の軸受シールドとして形成されている、請求項１１記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
13. 第１の電動モータ（Ｅ）のロータ（Ｒ１）の両方の端面に、軸方向に延びる切欠きが設けられており、該切欠き内に、第１のポンプ（Ｐ１）及び第２の電動モータ（Ｅ２）の前記重なっている部分がそれぞれ進入している、請求項９から１２までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
14. 第１の電動モータ（Ｅ１）が三相交流・同期モータとして形成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
15. ポンプケーシング（Ｇ）内に、第１及び第２のポンプ（Ｐ１，Ｐ２）又はそのいずれか一方の圧力通路との接続のための少なくとも１つの弁が組み込まれている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
16. ポンプ（Ｐ１，Ｐ２）が歯車ポンプとして形成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
17. ダブルポンプ・ダブルモータユニットが、第１の電動モータ（Ｅ１）のケーシングに固定フランジ（Ｆ）を備えている、請求項１から１６までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
18. 第１のポンプ（Ｐ１）が作業液圧装置に接続され、かつ第２のポンプ（Ｐ２）が舵取り液圧装置に接続されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。
19. ダブルポンプ・ダブルモータユニットが少なくとも部分的に、少なくとも１つの走行モータを有する駆動軸のケーシングに組み込まれている、請求項１から１８までのいずれか１項記載のダブルポンプ・ダブルモータユニット。

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