JPH05122901A - 電動モータ駆動インライン油圧装置 - Google Patents

電動モータ駆動インライン油圧装置

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JPH05122901A
JPH05122901A JP4098113A JP9811392A JPH05122901A JP H05122901 A JPH05122901 A JP H05122901A JP 4098113 A JP4098113 A JP 4098113A JP 9811392 A JP9811392 A JP 9811392A JP H05122901 A JPH05122901 A JP H05122901A
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pump
electric motor
end plate
vane
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Albin J Niemiec
アルビン・ジヨン・ニーミク
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Vickers Inc
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ハウジングを閉じるエンドプレートを有する
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、ハウジング内に
ジャーナル支持されロータが設けられている軸と、エン
ドプレーへとの一つに設けられているベーン型式のポン
プとからなる電動モータ駆動インライン油圧装置であ
る。軸はエンドプレートの開口を通って延伸し、ポンプ
のベーンロータに接続されている。油圧流体は電動モー
タハウジングの内部に供給され、ハウジング内の通路を
通ってエンドプレート上のベーンポンプの吸い込みへと
流れる。一つの形態では、ベーンポンプはそれが設けら
れているエンドプレートにある吐き出しを介して流体を
給送する。別の形態では、ベーンポンプはハウジングに
ある吐き出しを介して流体を給送する。 【効果】 電動モータとポンプの一体化によるコンパク
ト化の利点、及びモータの流体浸漬による冷却効率の増
大。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパワートランスミッショ
ンに関し、より詳しくは電動モータ駆動の油圧ポンプに
関する。
【０００２】
【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、電動モータを一つのハウジングに、油圧モ
ータを別のハウジングに設け、これら二つのハウジング
が一列になるように配置するのが一般であった。従って
モータとポンプはそれぞれに軸受けと軸のセットを有
し、これらは通常は内部及び外部スプラインを介して、
又は撓み継手を介して係合される。このような構成は軸
方向に長く、また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。
【０００３】米国特許第４７２９７１７号に示されてい
る電動モータ駆動のインライン油圧ポンプは、共用ハウ
ジングと、このハウジング内に設けられた固定軸と、こ
の軸上に設けられ且つその周囲を回転する、間隔を置い
て設けられたピストン型式のポンプシリンダブロックの
サブアセンブリからなっている。サブアセンブリの各々
は、シリンダブロックと、周縁方向に間隔を置いて配置
された複数のピストンを含んでいる。これらのシリンダ
ブロックのサブアセンブリは、一方のサブアセンブリの
ピストンが他方のサブアセンブリに向けて延びるように
配置されている。共用のヨークプレートが二つのシリン
ダブロックの間に設けられており、ピストンシューの二
つのグループを、その両面の支え表面の各々で一グルー
プ宛支持している。各々のシリンダブロックは電動モー
タにより他方のものとは別個に、且つ逆方向に駆動され
ている。電動モータはブロックと一体に設けられてい
て、その中空のロータがブロックを収容し且つこれを駆
動するようになっている。以上に記載した全ての構成部
材は一つのハウジング内に収容されており、油圧流体に
浸された状態で作動する。
【０００４】上記した電動モータ駆動のインライン油圧
ポンプは、同じハウジング内に具現化され且つ回転軸な
しに直接に連結された電動モータ及びポンプを提供して
いる。この油圧ポンプは、容易に作成されるにも関わら
ず回転するポンプ部材に対する正確な支持を維持する簡
単な固定軸を用いており、また比較的単純で軸方向にコ
ンパクトであって、構造的に頑丈である。この油圧ポン
プは比較的低コストで製造でき、可聴ノイズが減少され
ており、またヨークプレートに対する半径方向及び軸方
向の力は逆向きで等しいため、これを支持するピントル
軸受けに対する応力及び力は無視できる値にまで減少さ
れる。さらにヨークばね及びヨーク制御ピストンはより
小さくでき、動的シールは排除でき、この領域について
は補償弁の助けなしに定常的な動力作動を容易に達成す
ることができる。この油圧ポンプは、始動の際に圧力が
モータ速度よりも速く上昇する場合にはヨークを自動的
にストロークダウンさせる。この油圧ポンプはさらに、
電動モータから熱を効率的に逸散させ、それにより短時
間の間であれば大きな過負荷に耐えることのできるより
小さく軽いモータを使用することを可能にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題の中には次のものがある。即ち、上述した利点
を有すると共に、それに加えてポンプ全体をハウジング
内の油圧流体中に浸すことが可能であり、誘導電動機、
永久磁石モータ、ブラシレスモータ等の各種のタイプの
電動モータに適用することができ、種々の始動及び速
度、ロータ位置、圧力及び流体温度検知に対して適合す
ることのできる、組み合わせられた電動モータ及びポン
プを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電動モ
ータ駆動のインライン油圧装置は、ハウジングを閉じる
エンドプレートを有するハウジングと、このハウジング
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、このロータが取り付けられておりハウジング
内にジャーナル支持されている軸と、エンドプレートの
一方に設けられているベーン型式のポンプとからなる。
軸はエンドプレートの開口を通って延び、ポンプのベー
ンロータに接続されている。油圧流体は電動モータのハ
ウジング内部に供給され、ハウジング内の通路を通って
エンドプレート上のベーンポンプの吸い込みへと流れ
る。一つの形態では、ベーンポンプはそれが設けられて
いるエンドプレートにある吐き出しを介して流体を給送
する。別の形態では、ベーンポンプはポンプハウジング
にある吐き出しを介して流体を給送する。
【０００７】
【実施例】図１を参照すると、電動モータ駆動のインラ
イン油圧装置１０は、ハウジング１１と、エンドプレー
ト１２，１３と、ステータ１４及びロータ１５を含みハ
ウジング内に設けられる電動モータとからなっている。
ロータ１５は軸１８上の軸受け１６，１７により回転可
能に設けられ、これらの軸受けはエンドプレート１２，
１３及びハウジング１１に設けられている。外部のベー
ンポンプ２０，２１はエンドプレート１２，１３の各々
の外側表面上に設けられており、軸１８の一部２１ａが
ポンプカートリッジのロータ２２と相互に係合してベー
ンポンプを作動するようになっている。ベーンポンプは
カムリングと協動するロータ２２のベーンを含み、これ
らは全てハウジング内に、例えば米国特許第３５６７３
５０号に示されているようにして設けられている。尚こ
の米国特許の開示内容は本明細書に取り込まれるもので
ある。ポンプは吐き出し通路２３を含んでいる。
【０００８】ハウジング１１は、半径方向の油圧流体吸
い込み１１ａを含む。電動モータが付勢された場合、電
動モータのロータ１５は回転され、二つのポンプ２０，
２１はハウジング１１の内部から流体を引き込むように
され、かくして矢印で示したようにして、ステータ１４
の辺りからハウジング１１の内側表面との間の空間２４
を通り、またロータ１５の通路２５を通ってエンドプレ
ート１２，１３にある吸い込み通路２６，２７へ、そし
てそれぞれのベーンポンプ２０，２１へと流れが確立さ
れる。
【０００９】図２に示した装置の形態では、基本的な装
置は図１と同じであるが、ベーンポンプ２１は一つだけ
設けられているという点が異なる。また、インペラ３０
が軸１８の反対側の端部に固定されていて、流れを容易
なものとしている。この形態では、流体の吸い込み１１
ｂはエンドプレート１２ａにある。
【００１０】図３及び図４に示した装置の形態では、長
手方向に延伸し周縁方向に間隔を置いたリブ４０がハウ
ジング１１上に設けられていて、油圧流体の冷却を容易
なものにしている。
【００１１】図５に示した形態は図３及び図４のものに
似ているが、送風ファン４２が追加されていて、空気を
リブ４０の間で循環して冷却をさらに容易なものとする
ようになっている。
【００１２】図６に示した装置の形態においては、ベー
ンポンプカートリッジ２０ｃがエンドプレートの内側表
面上に設けられており、油圧流体内に完全に浸されてい
る。ベーンポンプカートリッジは軸１８ｃに接続された
ロータ４３を含み、エンドプレート１３ｃにある吐き出
し４６を介して弁ブロック４７へと流体を軸方向に導く
ようになっている。リブ４１ａの周囲にあり、端部が開
放されている円筒状のハウジング囲い４３ａは空気流を
導き、冷却を容易にする。ベーンポンプカートリッジ２
０ｃは好ましくは、米国出願日１９９１年５月１４日の
米国特許出願第０７／６９９６９１号に記載され特許請
求されている型式のものである。この米国特許出願の内
容は、本明細書中に取り込むものとする。
【００１３】ベーンポンプカートリッジ２０ｃは、カム
リング４２を支持しているエンド部材４０，４１と、周
縁方向に間隔を置いて配置されたベーン４４を有するロ
ータ４３からなっている。エンド部材４０，４１は半径
方向の開口４５を有し、ハウジング１１を満たしている
流体はこれを介してポンプの吸い込みへと、そしてそこ
から吐き出し通路へ、次いで開口２３ａを介して吐き出
し４６へと外方に向けて容易に流れることができる。
【００１４】図７に示す形態では、図１と同様の仕方で
もって、二つのポンプ２０ｄ，２１ｄがエンドプレート
１２ｄ，１３ｄ上で外部に設けられている。また送風フ
ァン４２ｄ、リブ４１ｄ及び囲い４３ｄが、図６と同様
の仕方で設けられている。
【００１５】電動モータ駆動のインライン装置用の制御
システムは、例えば、ポンプからの吐き出し流体の圧力
及び流れを制御する電子的制御手段からなるものであ
り、これはハウジングに設けられてポンプ及びモータの
作動特性を検出し、その関数として電子的な検出信号を
もたらす複数のセンサと、この検出信号に応答してポン
プの有効容量を変化させることによりポンプからの流体
の圧力及び流れを制御する手段を含むものである。
【００１６】しかして図８及び図９は、在来の射出成形
機の型クランプ１０４及び材料射出装置１０６の作動を
制御するための、射出成形の用途に対する定容量形ポン
プ及び制御構成における本発明の実施を例示している。
クランプ１０４は一対の線形アクチュエータ９０ａ，９
０ｂを含み、これらはクランプのこれら二つの部材を動
作させるためのソレノイド弁９０ｃ，９０ｄのそれぞれ
によって制御されている。射出装置１０６は、射出装置
のスクリューを作動させるための回転式アクチュエータ
８８ａと、射出装置のラムに連結されている線形アクチ
ュエータ９０ｅを含んでいる。アクチュエータ８８ａ，
９０ｅは、ソレノイド弁８８ｂ，９０ｆによって制御さ
れている。装置の処理段階の各々について、比例弁９０
ｇ及び９０ｈが電気信号によって適切に位置決めされ
て、装置のアクチュエータに対する速度及び静水力を効
率的に調節するようになっている。
【００１７】油圧流体の速度の調節、及び圧力に関連し
た機械的関数は、ポンプ及び／又は装置のコントローラ
１０８によって制御される。アクチュエータにおける位
置及び力は測定され、装置のコントローラへと供給され
る。この情報は入力設定値と比較され、修正された帰還
信号が比例弁９０ｇ及び９０ｈへと送られる。比例弁９
０ｇ及び９０ｈがプログラムされた流れ及び圧力に応答
している時間の間に予め設定された条件に合致するよ
う、この信号の比較及び修正シーケンスは連続的なもの
であり、電動モータ／定容量形ポンプユニット１０ａに
対する動力は、過剰なエネルギー損失なしに正確な油圧
動力要求に「近く」合致するように変調される（電流及
び周波数の調節）。
【００１８】図９はモータ／定容量形ポンプ１０ａの制
御用の機能ブロックダイアグラムを図示している。コン
トローラ１０８は、所望とするポンプ速度（吐き出し
流）を示すコマンドＮｃを発生する。またこのコントロ
ーラは、ソレノイド作動の方向制御弁に対してそれらの
作動位置を指令し、比例弁に対してそれらの圧力及び流
れ設定を指令する。装置のアクチュエータは、コントロ
ーラ１０８により命令された指令に従って作動する。ア
クチュエータにおいて測定された位置及び力（圧力）は
コントローラ１０８に帰還されて比較され、次いでこの
コントローラは比例弁９０ｇ，９０ｈを変調して、要求
される流れ及び／又は圧力を提供する。装置の作動の一
つが完了すると、コントローラ１０８は弁を付勢して装
置の次のシーケンスを行う。アクチュエータの動作はコ
ントローラ１０８において再び入力指令と比較され、圧
力及び流れの制御サイクルが繰り返される。弁の作動に
よってアクチュエータにおける動作条件が満足されるた
ならば、コントローラ１０８はモータ制御部１１２に指
令を送って、モータ／定容量形ポンプに対する入力電力
周波数を調節し、ポンプの油圧出力は系の要求に効率的
に合致するように調節される。この電力周波数調節は、
装置のサイクルのそれぞれの段階において行われ得る。
【００１９】図１０は、ポンプの流れ（Ｑ）及び圧力
（Ｐ）を調節するための、電動サーボモータ技術の適用
を示している。圧力制御モードでは、サーボモータ１０
ｂに対する電流はコントローラによって変化され、出力
トルク（圧力）が調節される。センサ１００はサーボモ
ータの電流帰還をもたらす。圧力の制御は、サーボモー
タに対する電流を調節するためにポンプのコントローラ
１０８に対して帰還信号を提供している圧力センサ５６
によってさらに強化され得る。
【００２０】ポンプの出力流（Ｑ）は、サーボモータ１
０ｂの速度（Ｎ）を変化させることによって制御するこ
とができる。この流れの制御は、漏れを償うためにポン
プ速度を調節（バイアス）させるようポンプのコントロ
ーラ１０８に帰還信号を提供する、モータ／ポンプの流
体温度（Ｔ）のセンサ５８とポンプの吐き出し圧力セン
サ５６によってさらに強化することができる。
【００２１】帰還されたモータ／ポンプ速度は、センサ
４６によって供給される。サーボモータは、圧力（Ｐ）
及び流れ（Ｑ）の要求に応答し且つ合致するための高い
動的挙動特性を有している。
【００２２】モータ／ポンプは、非同期（誘導）又は同
期（永久磁石）型式の高性能電動サーボモータを含むこ
とができ、ポンプの軸の速度を動的に制御して、電動サ
ーボモータに給電される電流に対するコントローラによ
る変動を介してサーボモータのトルク出力を制御するこ
とからなるモードを制御する。
【００２３】図１１においては、装置のプログラム可能
なコントローラ５は、電動モータ６の速度を制御するた
めに速度セレクタ２及び３を付勢し、また電動ソレノイ
ド流れアンロード弁１及び４を順次付勢してアクチュエ
ータの速度要求に合致するようにするようプログラムさ
れている。流れの速度は、ポンプＡ及びＢの容量、並び
に電動モータの種々の速度によって決定される。電動モ
ータ６及び二つのポンプＡ及びＢは、前述したように共
用の吸い込み流を有する一体化されたユニットアセンブ
リを特徴としている。
【００２４】複式ポンプ／二段階速度電動モータのイン
ストールに利用できる典型的な出力流の一覧が、図１２
に示されている。
【００２５】かくしてこの電子的な制御は、ポンプ機構
からの吐き出し流体の圧力及び流れを制御する手段をも
たらし、またハウジングに設けられた複数のセンサを含
んでいて、ポンプ機構及びモータの作動特性を検出して
それらの関数としての電気的なセンサ信号をもたらす。
またこの制御は、モータに対する電力の印加を制御する
べくセンサ信号に応答する手段を含み、それによってモ
ータ及びポンプ機構の回転速度をセンサ信号の関数とし
て選択的に変化させることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明において用いられる、流体が冷却
される一体型の電動モータ／ベーンポンプアセンブリの
利点には次のものがある。 １）在来の電動モータと比較して、流体が冷却されるモ
ータは電気的部材の個所における温度をより低くして作
動することができる。このより低い温度は、電動モータ
が過負荷状態でより長期間にわたって動作することを可
能にする。
【００２７】２）空気に比較すると流体はより効率的な
熱伝達媒体であり、発生された熱を電動モータのハウジ
ングへと伝達する。熱はそこで放射及び／又は対流によ
ってより容易に散逸される。在来の空冷電動モータで
は、ステータ巻線とモータハウジングの間における温度
差は比較的大きい。これは多くの流体と比較して、空気
というものが非常に劣等な熱伝達媒体だからである。
【００２８】３）電動モータの巻線において結果的に得
られる低温と流体浸漬は、巻線の酸化を減少させ、巻線
上に施された絶縁の寿命は増大する。
【００２９】４）電動モータ／ベーンポンプの一体化
は、以下のコスト低減性能をもたらす。 ４．１）油圧ポンプを駆動するために電動モータの軸と
軸受けを共用できる。 ４．２）軸シールの排除。 ４．３）軸継ぎ手の排除。 ４．４）別個のポンプ取り付け用ブラケットの排除。 ４．５）電動モータのファン及び囲い板の排除の可能
性。 ４．６）パッケージ寸法が小さいことによる占有床面積
の減少。 ５）ポンプ取り付けブラケットの排除により、ノイズ放
射表面が減少する。
【００３０】以上により、上述した利点を有すると共
に、それに加えてポンプ全体をハウジング内の油圧流体
中に浸すことが可能であり、誘導電動機、永久磁石モー
タ、ブラシレスモータ等の各種のタイプの電動モータに
適用することができ、種々の始動及び速度、ロータ位
置、圧力及び流体温度検知に対して適合することのでき
る、組み合わせられた電動モータ及びポンプが提供され
ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した電動モータ駆動のインライ
ン油圧装置の長手方向部分断面図である。
【図２】本発明を具体化した装置の修正した形態での長
手方向部分断面図である。
【図３】本発明を具体化した装置のさらに別な修正形態
での長手方向部分断面図である。
【図４】図３に示した装置を右側から見た端部立面図で
ある。
【図５】本発明の装置の別の修正形態の側部立面図であ
る。
【図６】本発明の装置のさらに別の修正形態の長手方向
部分断面図である。
【図７】本発明の別の形態の側面図である。
【図８】射出成形機の作動を制御するための例示的な用
途における、電動モータ駆動の定容量形ポンプの概略的
な油圧ダイアグラムである。
【図９】図８に示したモータ／ポンプ及び電子回路の機
能ブロックダイアグラムである。
【図１０】別の実施例によるサーボモータ／可変容量形
ポンプ及び制御電子回路の機能ブロックダイアグラムで
ある。
【図１１】多速度電動モータを用いる装置用の制御シス
テムの概略的な回路である。
【図１２】図１１に示された制御システムのプログラム
の表である。
【符号の説明】
１０ インライン油圧装置 １１ ハウジング １２，１３ エンドプレート １４ ステータ １５ ロータ １６，１７ 軸受け １８ 軸 ２０，２１ ベーンポンプ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動モータ駆動のインライン油圧装置で
    あって、 ハウジングを閉じるエンドプレートを有するハウジング
    と、 前記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、 前記ハウジング内にジャーナル支持され前記ロータが設
    けられている軸と、 前記エンドプレートの一つに設けられたベーン型式のポ
    ンプと、 前記ベーンポンプに含まれるカムリング、ロータ及び該
    ロータ上にあり前記カムリングと係合するベーンと、 前記ベーンポンプの吸い込み及び吐き出しと、 前記軸が前記エンドプレートに設けられた開口を通って
    延伸し前記ベーンポンプのロータに接続されていること
    と、 前記ハウジングが吸い込みを有し、油圧流体が該吸い込
    みを介してハウジング内部へと供給され且つ前記ハウジ
    ング内の通路を通って前記エンドプレート上のベーンポ
    ンプの吸い込みへと流れ、かくして前記ベーンポンプが
    それが設けられているエンドプレートにある吐き出しを
    介して流体を給送することからなる、電動モータ駆動イ
    ンライン油圧装置。
  2. 【請求項２】 前記ベーンポンプが前記エンドプレート
    の外側に設けられている、請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記ベーンポンプが前記エンドプレート
    の内側表面上に設けられており、前記ハウジング内の油
    圧流体中に沈められている、請求項１の装置。
  4. 【請求項４】 前記電動モータのハウジングを介しての
    流体の流動を容易ならしめるインペラを含む、請求項１
    の装置。
  5. 【請求項５】 前記ハウジング内の電動モータ及び油圧
    流体の冷却を容易ならしめるべく前記電動モータのハウ
    ジングの外側にリブを含む、請求項１の装置。
  6. 【請求項６】 前記リブ全体にわたって空気を導くべく
    前記エンドプレートの一つに設けられた送風機を含む、
    請求項５の装置。
  7. 【請求項７】 前記送風機から前記リブ全体にわたって
    空気を案内すべく前記リブを取り囲む囲い板を含む、請
    求項６の装置。
  8. 【請求項８】 他方のエンドプレート上に前記ハウジン
    グ内に完全に配置された別のベーンポンプを含み、 前記軸が前記他方のエンドプレートに設けられた開口を
    通って延伸し前記別のベーンポンプのロータに接続され
    ており、 前記ハウジングが吸い込みを有し、油圧流体が該吸い込
    みを介してハウジング内部へと供給され且つ前記ハウジ
    ング内の通路を通って前記エンドプレート上の前記別の
    ベーンポンプの吸い込みへと流れ、かくして前記別のベ
    ーンポンプがそれが設けられているエンドプレートにあ
    る吐き出しを介して流体を給送する、請求項７の装置。
  9. 【請求項９】 前記ベーンポンプが何れも前記エンドプ
    レートの外側に設けられている、請求項８の装置。
  10. 【請求項１０】 前記ベーンポンプが何れも前記ハウジ
    ングの内側に設けられており、前記ハウジング内に完全
    に沈められている、請求項８の装置。
  11. 【請求項１１】 前記電動モータのハウジングを介して
    の流体の流動を容易ならしめるインペラを含む、請求項
    １０の装置。
  12. 【請求項１２】 前記ハウジング内の電動モータ及び油
    圧流体の冷却を容易ならしめるべく前記電動モータのハ
    ウジングの外側にリブを含む、請求項８の装置。
  13. 【請求項１３】 前記リブ全体にわたって空気を導くべ
    く前記エンドプレートの一つに設けられた送風機を含
    む、請求項１２の装置。
  14. 【請求項１４】 前記送風機から前記リブ全体にわたっ
    て空気を案内すべく前記リブを取り囲む囲い板を含む、
    請求項１３の装置。
  15. 【請求項１５】 前記ポンプの機構及び前記モータの動
    作特性を検知してその関数として電気的センサ信号をも
    たらすべく前記ハウジングに設けられた複数のセンサ
    と、前記センサ信号に応答して前記モータに対する電力
    の印加を制御し、前記モータ及び前記ポンプ機構の回転
    速度を前記センサ信号の関数として選択的に変化させる
    手段とからなり、前記ポンプ機構からの吐き出し流体圧
    力及び流れを制御する電子的制御手段を含む、請求項１
    から１４の何れかの装置。
  16. 【請求項１６】 電動モータの速度を制御するプログラ
    ム可能なコントローラを含み、前記ポンプが可変速度ポ
    ンプからなり、ソレノイド動作のアンロード弁が前記コ
    ントローラにより作動可能であって前記ポンプからの流
    れを速度要求に合致するよう連続的に制御する、請求項
    １から１４の何れかの装置。
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