JP7029437B2 - 内部能動冷却機能付きコントローラおよびモータ内蔵ポンプアセンブリ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１６年７月２０日に出願された米国特許仮出願第６２／３６４，５４０号および２０１６年１０月６日に出願された米国特許仮出願第６２／４０４，９７５号に基づく優先権を主張するものであり、これらの出願の全内容は参照により本明細書に組み入れられる。

本開示は概して、加圧流体をシステムに供給するためのポンプに関する。より具体的には、このポンプはエンジンに関連付けられ、コントローラを内蔵する。

潤滑剤ポンプを動作させるために専用の電気モータおよびコントローラ（回路基板および他の各電気部品を有する）を備える場合があることが知られている。このコントローラは、効率損失によって発生した熱を除去するために大きな表面積および冷却インターフェースを必要とする。この結果、特に、ポンプ、モータ、およびコントローラの設置に対応するためのスペースが通常、事前定義されており、既に制限されていることから、ポンプのためのスペースが限られてしまう。ポンプのためのスペースが限られるため、ポンプ性能の最適化が問題となる可能性がある。

図１に示すような一部の設計は、モータの後部または端部にコントローラ、そしてモータの反対側の端部にポンプを備える。他の知られている設計は、その両端部でコントローラとモータによって挟まれたポンプを含む。ポンプとエンジンの動作中、各ハウジング内で温度が上昇する。高温は各ポンプ部品およびコントローラに問題を引き起こし、故障につながる恐れすらある。上述の各タイプの構成において、コントローラは通常、大気流によってのみ冷却される。

さらに、従来、正および負の各電力コネクタもコントローラカバーにオーバーモールドされている。コントローラカバーまたはハウジング上の各コネクタの位置付けもまた、各コネクタを損傷および／または故障にさらす。

さらに、従来の設計では、ポンプから所望の排出量を得るために、各ポンピング要素の直径が最適な直径および長さよりも大きくなる傾向がある。この結果、ポンプを駆動するためにより高いトルクが必要となり、望ましくない。

本開示の一態様は、流体を入力するためのアセンブリ入口と、流体を出力するためのアセンブリ出口と、モータケーシング内に収容された電気モータと、ポンプハウジングを有するポンプと、電気モータをポンプに接続する駆動シャフトと、電気モータを駆動するように構成されたコントローラとを有するポンプアセンブリを提供することである。ポンプは、アセンブリ入口から入力流体を受け取るための入口と、加圧流体を出力するための移送出口とを有する。駆動シャフトは、電気モータによって軸線周りに駆動されるように構成される。ポンプと電気モーターは、コントローラの軸線方向両側にある。ポンプアセンブリはまた、コントローラからの熱を伝導するために、ポンプとコントローラとの間に配置された熱伝導プレートも有する。ポンプアセンブリには、ポンプの移送出口から出力された加圧流体を受け取り、その加圧流体を熱伝導プレートに沿ってそれに接触させて導いて、熱伝導プレートからの熱を加圧流体に伝導する移送通路も設けられる。出口通路は、移送通路をアセンブリ出口と連通させて加圧流体を放出する。

別の態様は、ポンプアセンブリを冷却する方法を提供する。ポンプアセンブリは、例えば上記の通りであってもよい。この方法は、コントローラを用いて電気モータを駆動する工程と、駆動シャフトを駆動する工程と、流体をポンプアセンブリのアセンブリ入口を通ってポンプの入口に入力する工程と、ポンプを用いて入力流体を加圧する工程と、加圧流体を移送出口を介して移送通路に出力する工程と、加圧流体を熱伝導性プレートに沿ってそれに接触させて導く工程と、加圧流体をアセンブリ出口を通って放出する工程と、を含む。

本開示の他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付図面、および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。

従来技術によるポンプの一例を示す。

本開示の一実施形態によるポンプアセンブリの等角図である。

図２のポンプアセンブリの側面図である。

図２の線４－４に沿ったポンプアセンブリの断面図であり、それぞれのハウジング内の各構成要素を示す。

図２のポンプアセンブリの各部品の等角図であり、ポンプ油圧ハウジングを取り外した状態でポンプの各部品を示す。

図２のポンプアセンブリの各部品の等角図であり、ポンプカバープレートを取り外した状態でポンプの各内部部品を示す。

図２のポンプアセンブリの各部品の等角図であり、ポンプの各部分を取り外した状態でポンプのポートプレートを示す。

図２のポンプアセンブリの各部品の等角図であり、ポンプおよびポートプレートを取り外した状態でカバープレートの第１の軸線方向側を示す。

図２のポンプアセンブリの各部品の等角図であり、カバープレートを取り外した状態で、一実施形態による、ポンプアセンブリ内のコントローラの各部品およびシャフトを示す。

一実施形態による、ポンプアセンブリ内に備えられたコントローラの各部品を示す。

図８に示すカバープレートの第２の軸線方向側を示す。

図１１のカバープレートの他の図である。

一実施形態による、図２のポンプアセンブリのモータハウジング内に備えられたモータの各部品の等角図である。

一実施形態による、図１３のシャフトおよびモータに接続されたコントローラの回路基板および各コンデンサの等角図である。 一実施形態による、図１３のシャフトおよびモータに接続されたコントローラの回路基板および各コンデンサの等角図である。

一実施形態による、ポンプアセンブリの各電気接続部およびインターフェースのグラフィック表現である。

図２のポンプアセンブリ内の流体フローのグラフィック表現である。

モータの各部品を冷却するための流体のフロー用経路を含むポンプアセンブリの断面の一部を示す。

コントローラ２６およびポンプアセンブリ１０の各構成要素の何れかに関する、本明細書中および本開示全体にわたる用語「側（”ｓｉｄｅ”）」の位置、方向、および使用は限定的であることを意図するものではなく、そのような特徴が、本開示において天部（”ｔｏｐ”）、底部（”ｂｏｔｔｏｍ”）、上部（”ｕｐｐｅｒ”）、下部（”ｌｏｗｅｒ”）、第１（”ｆｉｒｓｔ”）、第２（”ｓｅｃｏｎｄ”）などとも呼ばれ得ることが理解されるべきである。位置、方向、および対応する用語は、単に図示された実施形態の各図を参照して説明することを目的とするものである。さらに、方向に関して説明される例および用語は、説明のみを目的とするものであり、方向および／または側の説明が、開示されたポンプアセンブリの車両内での位置付けまたは取り付けに基づいて変更される場合があることが理解されるべきである。従って、そのような用語は、図示された例示的な実施形態に言及し、車両または他の機械内で使用するために取付または構成された場合のアセンブリの限定を意図すると解釈されないことが理解されるべきである。

図２および図３は、本明細書の一実施形態による、そのハウジングおよび各構成要素が軸線Ａに沿って長手方向に配置されたポンプアセンブリ１０を示す。ポンプアセンブリ１０は、潤滑剤（例えば、オイルまたは伝送流体）などの流体を入力するためのアセンブリ入口１２と、流体、すなわち、ポンプアセンブリ内に収容されたポンプ２２によって加圧される流体を出力するためのアセンブリ出口１６とを含む。ポンプアセンブリ１０は、例えば、自動車の変速機またはエンジンに加圧流体を供給してもよい。一実施形態において、アセンブリ入口１２への、および／またはアセンブリ出口１６からのフローの方向は、ポンプアセンブリ１０の軸線方向全長に対して垂直であってもよい。別の実施形態において、入口１２および／または出口１６のうちの少なくとも一方は、ポンプアセンブリ１０の長手すなわち軸線方向長さに対して垂直すなわち角度方向に、フローをポンプ内に導く。図示された実施形態において、流体はアセンブリ入口１２を通って（例えば、垂直または水平に）ポンプアセンブリ１０に入り、入口パイプ１４によって画定される入口通路を通ってポンプ２２に（例えば、長手すなわち軸線方向に）導かれる。入口パイプ１４は、軸線方向長さを有し、その入口２５を介してポンプ２２に流体的に接続されている（例えば、図５参照）。これについてはさらに後述する。ポンプ２２からの加圧流体は、出口パイプ１８によって画定される出力通路を介して（例えば、長手すなわち軸線方向に）、そしてアセンブリ出口１６を通って（例えば、垂直または水平に）出力される。一実施形態によれば、出口パイプ１８は軸線方向長さを有し、入口パイプ１４と平行である。パイプ１４を通る流体の入力フローおよびパイプ１８を通る流体の出力フローは、（互いに比して）略平行である一方、反対方向であってもよい。パイプ１４および／または１８の各々は、それを通る流体の略層状フローを有してもよい。

パイプ１４および１８は、金属、プラスチック、または任意の他の好適な材料から形成されてもよい。各図に示されるような入口パイプ１４および／または出口パイプ１８の長さは限定的であることを意図するものではない。パイプ１４および１８は、例えば、類似の長さを有してもよく、または一方が他方よりも短くてもよい。一実施形態において、軽量のアルミニウムまたはプラスチックをパイプ１４および／または１８の長さの少なくとも一部に用いてもよい。さらに、（各）パイプ１４、１８の（各）長さは、ポンプに関連する他の各部品、例えば、ここでは具体的に図示されていない圧力逃し弁などを収容できるように調整されてもよい。一実施形態によれば、各パイプ１４、１８の軸線方向長さは、ポンプアセンブリ１０の軸線方向全長が最小となるように最小化され、それによって設置のためのよりコンパクトなパッケージを得る。その結果として、より高温での漏出を最小限に抑え、各ポンピング要素の直径を小さくするためのより多くの選択肢が可能となる。

ポンプアセンブリ１０において、コントローラ２６がその中に収容され、ポンプ２２と電気モータ２８がコントローラ２６の軸線方向両側にある。すなわち、コントローラ２６は、ポンプ２２とモータ２８によって軸線方向に挟まれている。図４の断面図に見られるように、例えば、ポンプ２２およびそのハウジング２４は、コントローラ２６の一方側（「ポンプ側」）（例えば、図４に示すように左側）に設けられ、モータ２８およびそのケーシング３０は、コントローラ２６の軸線方向反対側（「モータ側」）（例えば、図４に示すように右側）に設けられている。一実施形態において、ポンプハウジング２２とモータケーシング３０は互いに接続され、ポンプアセンブリ１０内にコントローラ２６を包囲及び収容する。ポンプアセンブリ１０の内部において、駆動シャフト３２が電気モータ２８をポンプ２２に接続する。駆動シャフト３２は、電気モータ２８によって軸線Ａ周りに駆動されてポンプ２２の各構成要素を駆動する。コントローラ２６は、電気モータ２８を駆動制御してシャフト３２を駆動する。

電気モータ２８は、図１３に示すロータ３４とステータ３６とを備える。ロータ３４はシャフト３２に接続され、ステータ３６と共にケーシング３０内に収容される。モータケーシング３０は略円筒形であり、ステータ３６をそれに固定してもよい。

図２および図３に戻って、ポンプアセンブリ１０において、入口パイプ１４および出口パイプ１８はポンプ２２に流体的に接続される。ポンプ２２は、本明細書においてポンプケーシング２４とも呼ばれるポンプ油圧ハウジング２４によって覆われている。一実施形態によれば、ポンプケーシング２４は、入口パイプ１４および出口パイプ１８と一体的に形成されてもよい。ポンプケーシング２４は、その中に各機能的ポンプ部品を封入し、その各ポンピング部品ならびに出口パイプ１８内に画定された出口通路に向かって出力フローを導くための出口通路２７を収容できる形状であってもよい。図５に示すように、例えば、ポンプ２２は、ポンプカバープレート２３と、部品ハウジング２１と、ポートプレート４０とを含む。カバープレート２３とポートプレート４０は、部品ハウジング２１の両端部に設けられている。組み付け時、一実施形態によれば、ポンプケーシング、すなわちポンプ油圧ハウジング２４が、図４に示すように、部品ハウジング２１を取り囲んで各ポンプ部品を収容する。代替的に、別の実施形態において、ポンプ部品がポンプ油圧ハウジング２４内に収容されるように構成されてもよく、別個の部品ハウジング２１を設ける必要はない。

図５はここで図示および説明のためにポンプ油圧ハウジング２４を取り外した状態で示されており、ポンプカバープレート２３が入口ポート２５、すなわち入口パイプ１４から入力流体を受け取るための開口部を含むことを示している。ポンプカバープレート２３はまた、部品ハウジング２１の通路３３（図６を参照）と位置合わせされて出口通路２７を形成するポンプ２２用出口ポート３１も有し、出口通路２７はポンプ２２の吸引側と位置合わせされてもよい。ポンプ２２の出口通路２７は、ポンプ２２からの任意の出力加圧流体を出口パイプ１８に（そしてそれを通って）導く。出口通路２７は、ポンプ室５１（図６に示す）に径方向に近接し、かつポンプ室５１から隔離されている。例示の図示された実施形態において、出口通路２７およびポート３１は湾曲または三日月形状である。入口ポート２５もまた、湾曲または三日月形状であってもよい。ただし、ポート２５および／または出口通路２７およびポート３１の図示および説明された形状は限定的であることを意味しない。

以下により詳細に説明されるように、ポンプ２２からの出力加圧流体は、ポンプアセンブリ１０の内部熱管理のためにも用いられる。特に、コントローラ２６は温度に敏感であるため、加圧出力フローは、コントローラ２６の各電子部品から放射または伝導される熱を受け取り、除去するためにコントローラ２６付近を循環するように導かれる。従って、本明細書で開示される設計は、コントローラ２６の各電子部品ひいてはポンプアセンブリ１０の故障を回避するために、コントローラ２６の温度を所定の温度より低く維持することが好ましい。

ポンプアセンブリ１０に設けられるポンプ２２およびその各部品の種類は限定されない。一実施形態によれば、ポンプ２２はジェロータ駆動装置を有し、図６（図示および説明のためにポンプカバープレート２３を取り外した状態で示されている）に示された内側ロータ５０が、駆動シャフト３２によって回転駆動され、その結果、外側ロータ５２が回転駆動される。内側ロータ５０は、駆動シャフト３２と共に軸線Ａ周りに回転するようにシャフト３２にしっかりと固定されている。シャフト３２のポンプ端部３２Ａは、図４に示すように、ポンプカバープレート２３に近接または隣接して配置され、自由に回転する。図４に示すように、シャフトのモータ端部３２Ｂは端部ブラケット７２によって固定されている。図６に戻り、外側ロータ５２は、ポンプ部品ハウジング２１および、特にそのポンプ室５１内に回転可能に受容されている。ポンプ室５１および外側ロータ５２の外面は円筒形であり、ポンプ室５１は通路３３を画定するハウジング２１の部分から径方向に隔離されている。当業者には理解されるように、内側ロータ５０の回転はまた、外側ロータ５２をそれらの互いに噛み合う歯を介して回転させて、相補的部品間の領域において受け取った入力流体をポンプ２２からの出力のために加圧するが、そのような詳細についてはここでは説明しない。他の実施形態によるポンプ２２において、ギアポンプを含む、入力流体を加圧するための他の種類のポンプ部品も用いることができ、よってポンプ２２はジェロータ型ポンプに限定されるべきではない。前述のように、通路３３は、ポンプ２２から加圧流体を導くための出口通路２７であり、その一部を形成する。一実施形態によれば、通路３３は湾曲または三日月形状であってもよい。ただし、通路３３の形状は限定的であることを意味しない。

図７は、図示および説明のために、ポンプ２２の部品ハウジング２１およびロータ５０、５２がそこから取り外された状態の、ポンプ２２のポートプレート４０のさらなる詳細を示す。ポートプレート４０は、それを通して駆動シャフト３２を受けるための開口部３５を有する。移送出口開口部４２は、部品ハウジング２１の通路３３と位置合わせされる。一実施形態において、移送出口開口部４２は湾曲または三日月形状であってもよいが、そのような形状は限定的であることを意図するものではない。一実施形態において、ポート３１、通路３３、および移送出口開口部４２の形状は、実質的に一致するかまたは実質的に類似している。別の実施形態において、これらのポートおよび通路は、各々の少なくとも一部が近接する（各）部品と位置合わせされ、それを通って出口通路２７が形成されるように成形または形成される。コントローラ側すなわち移送出口ポート４４、言い換えれば、ポンプ２２から加圧出力流体を導くための開口部もポートプレート４０に設けられ、図４に示されている。一実施形態によれば、このポート４４も湾曲または三日月形状であってもよいが、やはりその形状に限定されない。コントローラ側出口ポート４４は、移送出口開口部４２に対して径方向内側に、例えば駆動シャフト３２用の開口部３５寄りに配置されてもよい。

ポンプ２２のポートプレート４０は、カバープレート４６に近接し、それに接触して設けられている。カバープレート４６は、モータケーシング３０に、別個の部分として、またはそれと一体形成されて接続されている。ポンプ２２をポンプアセンブリ１０内に固定するために、ポンプハウジング２４は、その開口部がカバープレート４６上の各コネクタ４５（例えば、図７および図８参照）の開口部と位置合わせされる各コネクタ１９（図２参照）を有する。締結具および／またはボルト（図示せず）を、位置合わせされた各開口部に挿通させて、ポンプハウジング２４および接続された各パイプ１４、１８をカバープレート４６に、ひいてはモータケーシング３０に接続および固定してもよい。組み付け後、図２に示すように、例えば、ポンプハウジング２４（例えば、アセンブリ出口１６付近）およびモータケーシング３０上に設けられた各取付部２０の穴に締結具および／または取付ボルトを挿通させ、それらの締結具／ボルトを車両に固定することによって、ポンプアセンブリ１０を車両内に取り付けることができる。

カバープレート４６は、アルミニウムまたは他の金属などの任意の数の熱伝導材料から形成されてもよい。

カバープレート４６は、第１の軸線方向側４７および第２の軸線方向側４９を有する（例えば、図１１および図１２も参照）。カバープレート４６の第１の軸線方向側４７を図８に示す（ポンプ２２およびポートプレート４０は、例示および説明のために取り外されている）。カバープレート４６の第１の軸線方向側４７（ポンプ対向側とも呼ばれる）は、ポンプ２２に対向し、ポートプレート４０の軸線方向の底側または後側と接触している。図１１に示す、カバープレート４６の第２の軸線方向側４９（コントローラ対向側とも呼ばれる）は、例えば、コントローラ５６およびその各関連部品に対向する。第２の軸線方向側４９は、駆動シャフト３２を受けるためにそのモータ対向面から延びるブッシング６０を含む。ブッシング６０は、例えば、その長手方向開口部（図４参照）を通して駆動シャフト３２を受ける。駆動シャフト３２は、ブッシング６０に対して軸線Ａ周りに回転する。ブッシング６０は、例えば、その外面に、その中にＯリング６３（図９参照）を受けるための窪み６４（図１２参照）を含んでもよい。動作中、加圧流体の小フロー分が、ポンプ２２から、ブッシング６０の内面と駆動シャフト３２の外面との間をモータ２８に向かって導かれてもよい（図１７および図１８の矢印参照）。この流体フローは、モータ２８から熱を除去するのに役立ち得る。図１８に示すように、流体は、モータ２８の（各）ブッシングを通ってロータ３４とステータ３６との間に導かれて、各磁石および各巻線７４を潤滑および冷却してもよい。例えば、流体は、モータケーシング３０の端部ブラケット７２付近の端部から出力または排出することができる。一実施形態において、モータケーシング３０は、モータ２８の端部とモータケーシング３０の端部ブラケット７８との間に形成されて、流体をモータケーシング３０から排出または吐出する前に収容するためのコンパートメント７６（図１８参照）を含む。ポンプアセンブリ１０は、モータ側で小フロー分を出力して、例えば、潤滑剤ソース／サンプまたはタンクに戻すためのポートまたは出口８０を含んでもよく、それによってポンプアセンブリ１０はさらに冷却され（（例えば、モータから流体への対流の結果として）サンプまたはタンク内で摂氏約１７０度から摂氏約１２５度～１３０度に冷却され）得る。

図８に戻って、カバープレート４６の第１の軸線方向側４７には、ポンプからの（言い換えれば、コントローラ側すなわち移送出口ポート４４からの）出力流体をカバープレート４６の第１の軸線方向側４７上の表面を横切って径方向に、そして駆動シャフト３２の周囲の円周方向に導くための移送凹部４８が形成される。前述の他の各部品（例えば、開口部４２、通路３３など）と共に、移送凹部４８は、加圧流体をポンプ２２の出口通路２７に向かって導く。移送凹部４８は、表面からプレート４６の第１の軸線方向側４７内に軸線方向深さＤだけ延びる窪みを含む（図４も参照）。ポートプレート４０がカバープレート４６に接触して固定されると、ポートプレート４０の後側と凹部４８との中間に（すなわち、カバープレート４６内に延びる凹部の深さＤのために）（すなわち、モータ側に向かって）チャネルが形成される。後述するように、出力流体がこの形成されたチャネルを通って凹部４８（移送通路とも呼ばれる）内に流れると、熱がカバープレート４６から流体または潤滑剤に伝導され、出力または放出出フローとして連続的に除去される。従って、カバープレート４６は、ポンプとコントローラとの間の熱伝導プレートとして作用して、ポンプアセンブリ１０のコントローラから熱を伝導する。

駆動シャフト３２の周囲またはそれに対する移送凹部４８の径方向の幅（すなわち、駆動シャフト３２付近のある点からカバープレート４６の外縁部に向かって径方向外向きに配置された点（凹部４８の縁部）までの距離）は、寸法および形状が変化し得る。一実施形態において、凹部４８は、例えば図８に示すように、略円形状４８Ａならびにその円形状に接続された半島形状部分４８Ｂを有する。略円形状４８Ａは、その中に各ロータ５０、５２を収容するポンプ部品ハウジング２１の内部受容空間に対応してもよく、半島形状部分４８Ｂは、通路３３および移送出口開口部４２を含む出口通路２７の形状に対応してもよい。ただし、カバープレート４６内の移送凹部４８の形状は限定的であることを意図するものではない。一実施形態において、移送凹部４８の窪み、すなわち深さＤは、カバープレート４６の表面積の少なくとも５０％を占めて、流体／潤滑剤への熱伝達量および流体がそこから流れるときに除去される全体的な熱を増加させる。

カバープレート４６のポンプ対向側内に設けられている移送凹部４８の図示された実施形態は単なる例示であり、限定的であることを意図するものではない。別の実施形態において、移送凹部４８は、ポートプレート４０の裏面（コントローラ対向側）に設けられてもよく、例えば、ポートプレート４０の表面からポートプレート４０内へ（ポンプ側に向かって）軸線方向深さに延びる窪みが設けられる。一実施形態において、カバープレート４６のポンプ対向すなわち第１の軸線方向側４７は平坦面である。ポートプレート４０がカバープレート４６に接触して固定されると、それらの間にチャネルまたは移送凹部が形成される。流体フローがカバープレート４６に沿ってそれに接触させて導かれているとき、熱がカバープレート４６から流体または潤滑剤に伝導される。従って、ポートプレート４０は、ポンプとコントローラとの間の熱伝導プレートとして作用して、コントローラから熱を伝導する。

別の実施形態において、ポートプレート４０とカバープレート４６が共に、その中に凹部または窪みを含んでもよく、凹部または窪みはそれぞれ軸線方向の深さを有し、各プレート４０、４６が互いに接触して配置および組み付けられたとき、そのそれぞれの凹部／窪みは、それらの間にチャネルまたはスロット、すなわち移送凹部４８を形成するように位置合わせされる。両プレート４０、４６の凹部の深さは、異なっていても実質的に等しくてもよい。

コントローラ２６は、電気モータ２８を動作させ、または駆動し（例えば、モータ２８のステータ３６の磁場を制御し）、それによってポンプ２２を制御するように構成される。コントローラ２６およびその各構成要素は、カバープレート４６をモータケーシング３０に固定することによって、モータケーシング３０内に収容されてもよい。例えば、図４に見られるように、カバープレート４６は、モータケーシング３０の縁部５７に接触して位置合わせされるフランジ部６５（図１１および図１２も参照）を含んでもよい。ネック部６７がカバープレート４６の第２の軸線方向側４９から延び、モータケーシング３０内に圧入されて、ポンプ２２の流体から密封してコントローラ２６の各構成要素を固定し、収容する。１つ以上のＯリングまたはシールも使用され得る。ただし、カバープレート４６をモータケーシング３０に固定するための他の方法または装置も使用され得る。

図９および図１０に示すように、コントローラ２６は、電子制御ユニット、すなわちＥＣＵ５４を含み、ＥＣＵ５４はそれに関連する複数のコンデンサ５６を有する（図９は、図示および説明のために、カバープレート４６を取り外した状態で示されている）。一実施形態において、例えば、各コンデンサ５６は、それらが駆動シャフト３２の周囲に円周方向に離間した関係で配置されるように、ＥＣＵ５４の上側、すなわちポンプ対向側６８に離間した構成で配置される。図１１はカバープレート４６の第２の（すなわち、コントローラ対向）軸線方向側４９を示し、同図においてネック部６７はコンデンサ５６の各々を収容でき、かつ受容するための円周方向に離間した各窪み５８を含む。一実施形態において、伝導性を高めるためにＥＣＵ５４とカバープレート４９との間にサーマルペーストが設けられる。例えば、サーマルペーストは、窪み５８の各々内で各コンデンサ５６とそれら窪み５８の内部との間に設けてもよい。ＥＣＵ５４は、駆動シャフト３２が貫通可能な中央穴を含む（図９および図１５参照）。

図９および図１０には４つのコンデンサ５６が示されているが、コンデンサの数は限定されることを意図するものではない。任意の数のコンデンサ５６をコントローラまたはその（各）回路基板に関連付けてもよい。さらに、本明細書では詳細に説明しないが、ＥＣＵ５４の一部として任意の数の他の電気および電子部品、センサ、チップなどを用い、および／または設け、および／または基板に取り付けてもよいことが理解されるべきである。

図１０および図１４～図１５は、各ＬＩＮインダクタを内蔵するＢＵＳ基板６６（ＭＯＳＦＥＴ／プリント回路基板（ＰＣＢ））とその上に取り付けられた（概して各構成要素として示され、符号７０を付された）各位置センサを含むコントローラ２６のさらなる各部品を示す。ＢＵＳ基板６６は、モータ２８に近接して配置され、ステータ３６の各ステータ巻線を互いに接続するために用いられる。ＢＵＳ基板６６もまた、図１４に示すように、駆動シャフト３２が貫通可能な中央穴を含む。ＢＵＳ基板６６とＥＣＵ５４とは、図１５に示すように、駆動シャフト３２の周囲に積層されて互いに電気的に接続されている。

コントローラ２６は、図１６にグラフィック的に示されるように、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）ＢＵＳインターフェースを介して電源（例えばバッテリ）に電気的に結合されてもよい。例えば、ＬＩＮインターフェースの正および負の各コネクタは、コントローラ２６に近接して配置されたモータケーシング３０の内面上にオーバーモールドされてもよい。モータケーシング３０上に各コネクタを位置付けることによって、損傷および／または故障が減少する。さらに、従来、正および負の各電力コネクタもコントローラカバーにオーバーモールドされている。ＬＩＮインターフェースおよびバッテリは、例えば、図１５に示す各点においてＢＵＳ基板６６に電気的に接続されてもよい。各接続部は、基板および／またはＥＣＵ５４から径方向外向きに延びるＢＵＳ基板６６のフランジ部上に設けてもよく、その結果、それらはモータケーシング３０内のオーバーモールドされたインターフェースおよび各部品に向かって延びる。

前述のように、カバープレート４６に沿って出力流体を流すことによって、コントローラ２６の温度を所定の温度より低く維持し、それによってコントローラ２６の各電子部品の故障を回避する。各コントローラ構成要素は、周囲の各ハウジング部品に向かって熱を放射および／または伝導する。カバープレート４６の各窪み５８内に各コンデンサ５６を組み付けることは、各コンデンサ５６からカバープレート４６への熱伝達を最大にするのに役立ち得る。流れる出力流体は、カバープレート４６からのすべての熱を伝導的に吸収する。

図示された実施形態において、ポンプの動作中、流体が入口パイプ１４を介して各ポンプ部品に入力され、加圧される。加圧流体は、ポンプ２２の移送出口ポート４４からカバープレート４６の移送凹部４８内に導かれる。加圧流体は、その後、図８に矢印で示されるように、形成されたチャネル／移送通路を通ってその周囲に、そしてカバープレート４６（例えば、径方向に延びる凹部４８の略円形の周囲）および／またはポートプレート４０の表面に接触して導かれる（図１７も参照）。移送凹部４８の形成されたチャネルは、さらにポンプ２２の出口通路２７と（例えば、半島形状部分を介して）流体連通する。凹部４８はさらに、加圧流体を、出口通路２７およびポンプ出口ポート３１を通って出力するために、形成されたチャネル／移送通路からポートプレート４０の移送出口開口部４２に向けて導く。出口通路は、よってポンプ２２とカバープレート４６との間に形成された移送通路をアセンブリ出口１６と流体連通させて加圧流体を放出する。さらに、加圧流体の一部は、図１８に示すように、ブッシング６０を通り、それを越えてモータ２８に向かって導かれて、各磁石および各巻線７４を潤滑および冷却してもよい。流体は、モータケーシング３０からポートまたは出口８０を介して潤滑剤ソース／サンプまたはタンクに出力または排出することができる。

本明細書に記載されているように、ポンプ２２とモータ２８との間にコントローラ２６の各構成要素を挟み込むことによって、密封および一体化されたアセンブリ内でコントローラおよびモータのより優れた性能および一体化をもたらす設計レイアウトが得られる。さらに、開示された設計は、－（コントローラ５６のＭＯＳＦＥＴ／ＰＣＢ／ＢＵＳ基板６６およびＥＣＵ５４から流体への熱伝達を介した）ポンプ側および（モータ２８の各部品からの熱伝達のために、加圧流体をブッシング６０を通って押し出すことによる）モータ側の両方において－コントローラおよびモータ／ブッシングの両方の能動的な内部冷却機能を含む一方で、ポンプの実質的に完全な出力フローをもたらす。

上記の例示的な実施形態において本開示の原理が明確にされたが、本開示の実施に使用される構造、配置、比率、要素、材料および構成要素に対して様々な変形を加えることが可能であることは当業者であれば理解できる。

従って、そのような変形例であっても本開示の特徴は完全におよび有効に達成されるだろう。上記の好ましい具体的な実施形態は、本開示の機能的および構造的な原理を例示することを目的として説明および図示したものであり、そのような原理の範囲内において変更され得る。従って、本開示は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲に含まれる全ての変形例について包含する。

Claims (21)

1. 流体を入力するためのアセンブリ入口と、
   軸線方向において入力流体を前記アセンブリ入口からポンプに流す入口通路と、
   流体を出力するためのアセンブリ出口と、
   モータケーシング内に収容された電気モータと、
   ポンプハウジングを有し、前記入口通路から入力流体を受け取るための入口と、前記入力流体を加圧する少なくとも１つのロータと、加圧流体を出力するための出口とを有する前記ポンプと、
   前記電気モータを前記ポンプに接続し、前記電気モータによって前記軸線方向に沿う軸線周りに駆動されるように構成された駆動シャフトと、
   前記電気モータを駆動するように構成されたコントローラであって、前記ポンプと前記電気モータが当該コントローラの軸線方向両側にあり、当該コントローラが複数のコンデンサを含む回路基板を含み、前記駆動シャフトが前記回路基板を貫通し、前記複数のコンデンサが、前記駆動シャフトの周囲に離間した構成で配置されるコントローラと、
   前記ポンプと前記コントローラとの間に配置され、前記コントローラからの熱を伝導する熱伝導プレートと、
   前記熱伝導プレートのポンプ対向側に軸線方向深さを有する凹部の形態で設けられ、前記ポンプの前記出口から出力された前記加圧流体を受け取り、前記加圧流体を前記熱伝導プレートに沿ってそれに接触させて少なくとも径方向にまた前記駆動シャフトの周囲に導いて、前記熱伝導プレートからの熱を前記加圧流体に伝導する移送通路と、
   前記移送通路を前記アセンブリ出口と連通させて前記加圧流体を放出し、前記軸線方向において前記加圧流体を前記アセンブリ出口に導く出口通路と、
   を備えるポンプアセンブリ。
2. 前記ポンプハウジングと前記モータケーシングが接続されて前記コントローラを包囲及び収容する、請求項１に記載のポンプアセンブリ。
3. 前記コントローラが前記モータケーシング内に備えられ、前記熱伝導プレートが、前記コントローラを収容するために前記モータケーシングに接続された熱伝導カバープレートである、請求項１に記載のポンプアセンブリ。
4. 前記熱伝導カバープレートが、第１の軸線方向側と第２の軸線方向側とを含み、前記熱伝導カバープレートの前記第１の軸線方向側が前記ポンプハウジングに対向し、前記熱伝導カバープレートの前記第２の軸線方向側が前記モータケーシングに対向し、前記コントローラが、前記カバープレートの前記第２の軸線方向側によって収容される、請求項３に記載のポンプアセンブリ。
5. 前記ポンプハウジングが前記熱伝導カバープレートに接続されている、請求項４に記載のポンプアセンブリ。
6. 前記ポンプハウジングが、前記熱伝導カバープレートに接触して配置されたポートプレートを含み、前記ポンプハウジングが、ポンプ室に径方向に近接しかつ前記ポンプ室から隔離されている前記出口通路を含む、請求項４に記載のポンプアセンブリ。
7. 前記熱伝導カバープレートが、前記複数のコンデンサを収容可能な複数の窪みを含む、請求項１に記載のポンプアセンブリ。
8. サーマルペーストが、前記複数の窪みの各々内で前記複数のコンデンサと前記複数の窪みの内部との間に設けられる、請求項７に記載のポンプアセンブリ。
9. サーマルペーストが前記コントローラと前記熱伝導プレートとの間に設けられる、請求項１に記載のポンプアセンブリ。
10. ポンプアセンブリを冷却する方法であって、前記ポンプアセンブリが、
    流体を入力するためのアセンブリ入口と、
    軸線方向において入力流体を前記アセンブリ入口からポンプに流す入口通路と、
    流体を出力するためのアセンブリ出口と、
    モータケーシング内に収容された電気モータと、
    ポンプハウジングを有し、前記入口通路から入力流体を受け取るための入口と、前記入力流体を加圧する少なくとも１つのロータと、加圧流体を出力するための出口とを有するポンプと、
    前記電気モータを前記ポンプに接続し、前記電気モータによって前記軸線方向に沿う軸線周りに駆動されるように構成された駆動シャフトと、
    前記電気モータを駆動するように構成されたコントローラであって、前記ポンプと前記電気モータが当該コントローラの軸線方向両側にあり、当該コントローラが複数のコンデンサを含む回路基板を含み、前記駆動シャフトが前記回路基板を貫通し、前記複数のコンデンサが、前記駆動シャフトの周囲に離間した構成で配置されるコントローラと、
    前記ポンプと前記コントローラとの間に配置され、前記コントローラからの熱を伝導する熱伝導プレートと、
    前記熱伝導プレートのポンプ対向側に軸線方向深さを有する凹部の形態で設けられ、前記ポンプの前記出口から出力された前記加圧流体を受け取り、前記加圧流体を前記熱伝導プレートに沿ってそれに接触させて少なくとも径方向にまた前記駆動シャフトの周囲に導いて、前記熱伝導プレートからの熱を前記加圧流体に伝導する移送通路と、
    前記移送通路を前記アセンブリ出口と連通させて前記加圧流体を放出し、前記軸線方向において前記加圧流体を前記アセンブリ出口に導く出口通路と、
    を備え、前記方法が、
    前記コントローラを用いて前記電気モータを駆動する工程と、
    前記駆動シャフトを駆動する工程と、
    流体を前記ポンプアセンブリの前記アセンブリ入口を通って前記ポンプの前記入口に入力する工程と、
    前記ポンプを用いて入力流体を加圧する工程と、
    加圧流体を前記出口を介して前記移送通路に出力する工程と、
    前記加圧流体を前記熱伝導性プレートに沿ってそれに接触させて導く工程と、
    前記加圧流体を前記アセンブリ出口を通って放出する工程と、を含む方法。
11. 流体を入力するためのアセンブリ入口と、
    軸線方向において入力流体を前記アセンブリ入口からポンプに流す入口通路と、
    流体を出力するためのアセンブリ出口と、
    モータケーシング内に収容された電気モータと、
    ポンプハウジングを有し、前記入口通路から入力流体を受け取るための入口と、前記入力流体を加圧する少なくとも１つのロータと、加圧流体を出力するための出口とを有する前記ポンプと、
    前記電気モータを前記ポンプに接続し、前記電気モータによって前記軸線方向に沿う軸線周りに駆動されるように構成された駆動シャフトと、
    前記モータケーシング内に設けられ、前記電気モータを駆動するように構成されたコントローラであって、前記ポンプと前記電気モータが当該コントローラの軸線方向両側にある、コントローラと、
    前記ポンプと前記コントローラとの間に配置され、前記コントローラからの熱を伝導し、前記コントローラを収容するために前記モータケーシングに接続された熱伝導カバープレートであって、第１の軸線方向側と第２の軸線方向側とを含み、前記熱伝導カバープレートの前記第１の軸線方向側が前記ポンプハウジングに対向し、前記熱伝導カバープレートの前記第２の軸線方向側が前記モータケーシングに対向し、前記コントローラが、前記熱伝導カバープレートの前記第２の軸線方向側によって収容される熱伝導カバープレートと、
    前記熱伝導カバープレートの前記第１の軸線方向側内に、前記熱伝導カバープレート内に軸線方向深さを有する凹部の形態で設けられ、前記少なくとも１つのロータによって加圧された前記加圧流体を受け取り、前記加圧流体を前記熱伝導カバープレートに沿ってそれに接触させて少なくとも径方向にまた前記駆動シャフトの周囲に導くチャネルを形成し、前記熱伝導カバープレートからの熱を前記加圧流体に伝導する移送通路と、
    前記ポンプの前記出口を前記出口と連通させて前記加圧流体を外部へ放出する出口通路と、
    を備え、
    前記移送通路は、前記ポンプの前記出口から前記加圧流体を受け取り、前記加圧流体を前記ポンプから前記出口通路に向かって導くように構成され、前記出口通路は、前記加圧流体を前記アセンブリ出口に向かって前記軸線方向に導くように構成される、
    ポンプアセンブリ。
12. 前記ポンプハウジングが前記熱伝導カバープレートに接続される、請求項１１に記載のポンプアセンブリ。
13. ポンプハウジングが、前記熱伝導カバープレートの前記第２の軸線方向側に接触して前記熱伝導カバープレートとの間に前記移送通路が形成されるように配置されたポートプレートを含み、前記ポンプハウジングが、前記ポンプ室に径方向に近接しかつ前記ポンプ室から隔離されている前記出口通路を含む、請求項１１に記載のポンプアセンブリ。
14. 前記コントローラが、複数のコンデンサを含む回路基板を含み、前記熱伝導カバープレートの前記第２の軸線方向側が、前記複数のコンデンサを収容可能な複数の窪みを含む、請求項１１に記載のポンプアセンブリ。
15. サーマルペーストが、前記複数の窪みの各々内で前記複数のコンデンサと前記複数の窪みの内部との間に設けられる、請求項１４に記載のポンプアセンブリ。
16. 前記ポンプの前記出口は、前記出口通路へ前記加圧流体を導くように構成される、請求項６に記載のポンプアセンブリ。
17. 前記入口通路を通る前記入力流体の流れと前記出口通路を通る前記加圧流体の流れとが平行で逆向きとなるように、前記入口通路と前記出口通路とは互いに平行である、請求項１に記載のポンプアッセンブリ。
18. 前記ポートプレートは、前記ポンプが前記ポンプアセンブリ内において前記ポートプレートのポンプ対向側及び前記熱伝導カバープレートの前記第１の軸線方向側に配置されるように前記駆動シャフトを受け入れる開口を有する、請求項６に記載のポンプアセンブリ。
19. 前記移送通路の前記凹部は、その全体が前記熱伝導プレート内に形成されている、請求項１に記載のポンプアセンブリ。
20. 前記移送通路の前記凹部は、略円形の形状を有する部分と、前記略円形の形状を有する部分から径方向外側に延びており前記出口の形状に対応する形状を有している部分と、を有する、請求項１に記載のポンプアセンブリ。
21. 前記移送通路の前記凹部は、前記熱伝導カバープレートの表面積の少なくとも５０％を占めている、請求項１に記載のポンプアセンブリ。
    

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