JPH05240146A - 電気モータ駆動式インライン油圧装置 - Google Patents
電気モータ駆動式インライン油圧装置Info
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Abstract
有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられた電
気モータのステータ(24)と、電気モータのロータ(25)と
からなる電気モータ駆動式インライン油圧装置(20)であ
って、ロータが設けられたシャフト(28)がハウジング内
に軸支されており、ポンプが端部部材の一方又は双方に
一体に形成されている。シャフトは端部部材に設けられ
た開口を通って延び、ポンプの回転グループ(35)に連結
されている。液圧流体は電気モータのハウジング内部に
供給され、ハウジング内部の通路を通って、端部部材と
一体のポンプの吸い込みへと流れる。ポンプと組み合わ
せられた端部部材は、ポンプの吸い込みに隣接する拡大
チャンバ(C)を備えて形成されている。 【効果】 拡大チャンバにより流速が減じられ、液圧流
体中に含まれている空気が分離される。これにより、ポ
ンプの動作ノイズレベルが減少される。
Description
により1991年4月18日に出願された米国特許出願
第07/687,173号の一部継続出願に対応する。
ータ駆動の油圧ポンプに関するものである。
においては、電気モータを一つのハウジングに、油圧ポ
ンプを別のハウジングに設け、これら二つのハウジング
が一直線に配置されるようにして、モータとポンプがそ
れぞれに独自の軸受けとシャフトの組を有するように
し、それらが通常は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ようにするのが一般であっ
た。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。
ているように、電気モータ駆動のインライン油圧ポンプ
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ポンプシリ
ンダブロックサブアセンブリとからなる。各々のサブア
センブリは、シリンダブロックと、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。二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
二つのグループを、その両面の担持表面の各々に一つず
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
電気モータによって駆動されており、電気モータの中空
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。上述した部品は全てが一つのハウジングに収
容されており、液圧流体中に浸漬されて動作する。
油圧ポンプは、同一のハウジング内において具現化さ
れ、また回転シャフトなしに直接に連結されている電気
モータとポンプを提供するものである。これは容易に作
製できしかも回転するポンプ部品の正確な支持を維持す
る単純な固定軸を用いている。これはまた構成的に比較
的単純で、軸方向にコンパクトで頑丈であると共に、製
造をより安価に行うことができ、可聴ノイズを減少させ
る。このポンプではヨークプレートに対して作用する半
径方向及び軸方向の力が向かい合って均衡され、それに
よって支持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。このポンプではまた、ヨーク
バネ及びヨーク制御ピストンはより小さくなり、動的シ
ールは排除され、補償弁の助けを借りることなしにこの
領域で一定の出力動作を容易に達成することができる。
さらに、モータ速度よりも速く圧力が上昇する場合に
は、始動時にヨークを自動的にデストロークし、電気モ
ータからの熱を効率的に散逸させて、より小さくより軽
量で短期間にわたって大きな過負荷が可能なモータを使
用することを可能にする。
細書に取り込む前述の米国特許出願第07/687,1
73号においては、上述の利点を有する結合形の電気モ
ータ及びポンプであって、さらにハウジング内部の液圧
流体中にポンプを完全に浸漬することを可能にし、誘導
電気モータ、永久磁石モータ、ブラシレスモータのよう
な種々のタイプの電気モータに対して適用可能であり、
また種々の始動及び速度条件、ロータ位置、圧力及び流
体温度検出に対して適合され得るものが記載され、特許
請求されている。
タ駆動のインライン油圧装置は、ハウジングを閉じる端
部部材を有するハウジングと、該ハウジング内に設けら
れた電気モータのステータと、電気モータのロータと、
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、端部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。シャフトは端部部材に設けら
れた開口を通って延伸し、ポンプの回転する部分へと接
続されている。液圧流体は電気モータハウジングの内部
へと供給され、ハウジングの通路を通って、端部部材と
一体の吸い込みへと流れる。ポンプと組み合わせられて
いる端部部材は、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
少させると共に液圧流体中に含まれている空気を分離
し、それによってポンプの作動ノイズレベルを減少させ
るように機能する。
のは、電気モータハウジングの端部部材の一方又は双方
に対してポンプが一体化され、電気モータハウジングと
端部部材とが、ポンプへの液圧流体の流れを安定させ調
節するように構成配置されており、ポンプがピストンポ
ンプ、ベーンポンプ又はギアポンプ、或いはこれらの組
み合わせからなる、結合形の電気モータ及びポンプを提
供することである。
課題は、向かい合った開放端部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気モータのステータ
と、前記ハウジングの開放端部の各々を閉じる端部部材
と、前記端部部材に回転可能に軸支されたシャフトと、
前記シャフト上に設けられた電気モータのロータと、油
圧回転グループと、前記端部部材の少なくとも一方が有
する、前記回転グループと協動してポンプを画定する部
分と、前記シャフトを前記回転グループと連結する手段
と、前記端部部材が有する、前記ハウジングの内部から
前記回転グループへの吸い込み通路と、流体が前記ステ
ータ及びロータの周囲から前記回転グループへと供給さ
れ流れるように前記ハウジングへの吸い込みを画定する
手段と、前記回転グループからの吐き出しを画定する手
段とからなる、電気モータ駆動式インライン油圧装置に
よって達成される。
合わせられている前記端部部材はハウジングの内部と直
接に連通している拡大吸い込みチャンバを含み、大量の
比較的静的な流れが吸い込み通路に隣接して回転グルー
プへと供給される。また前記端部部部材は前記回転グル
ープの吐き出しと連通している拡大吐き出しチャンバを
有し、前記吐き出しに隣接して比較的静的な流体ボディ
を提供する。
イン油圧装置20は、ハウジング21と、エンドプレー
ト即ち端部部材22,23と、ステータ24及びロータ
25を含みハウジング内に設けられた電気モータとから
なる。ロータ25は軸受け26,27によってシャフト
28上に回転可能に設けられており、これらの軸受けは
端部部材22,23上に設けられている。
端部部材22と一体化されている。端部部材22は弁表
面即ち端部表面29と、ここでの記載では吸い込みへと
液圧流体を供給するためにこの表面29上に所定の向き
で位置決め固定されている弁プレート30とを含む。ポ
ンプシャフト31は、継ぎ手32を介して電気モータの
シャフト28と連結されている。固定容量形アキシアル
ピストンポンプは実質的に、参照を行うことでその内容
を本明細書に取り込んでいる前述の米国特許に示されて
いる如きものであり、端部部材22に対してボルト止め
されているハウジング33と、このハウジングに収容さ
れ回転しないように固定されていて、回転グループ35
を回転可能に支持している推力プレート34からなって
いる。回転グループ35は回転するシリンダブロック3
7を含み、このシリンダブロックには、該シリンダブロ
ック37の円筒形キャビティから軸方向に延伸すると共
に、推力プレート34の傾斜表面と接触しているシュー
アセンブリ39に係合するピストン38が設けられてい
る。回転グループ35を回転すると、流体はピストン3
8が動作しているシリンダ、即ち円筒形キャビティ内へ
と吸い込まれ、その後シリンダから強制的に押し出され
て吐き出される。
が設けられており、これは半径方向の液圧流体吸い込み
41を含んでいる。電気モータが付勢されると、電気モ
ータのロータ25は回転され、ポンプはハウジング21
の内部から流体を吸い込むようになり、矢印で示すよう
にして、ステータ24の周りからハウジング21の内側
表面との間のスペースを通り、ロータ25の通路を通っ
てポンプの端部部材に設けられた吸い込み通路へと流れ
が確立される。流れを容易にするために、シャフト28
の反対側の端にはインペラ42が固定されている。さら
に本発明によれば、端部部材22には大容量吸い込みチ
ャンバCが設けられており、これはここでの記述では、
ポンプの吸い込みに隣接して設けられていて、ポンプの
吸い込みに隣接して気泡のない液圧流体の静的ポートを
提供するようになっている。このことは、電気モータ中
に存在する大量の流体によって増補されることになる。
端部部材にチャンバを設けていない装置について行った
実験によれば、電気モータが液圧流体中に浸漬されてい
る結合形電気モータ及びポンプは、実質的に減少したノ
イズレベルで作動することが示された。ポンプの吸い込
みに隣接して付加的な容量の流体が存在することは、吸
い込みの流れをさらに調節することを助け、ポンプの作
動ノイズレベルをさらに減少させる。
張チャンバDの形態は、図9−12に示すような異なる
構成を有することができる。
は前述の端部表面29即ち弁表面を有し、これはポンプ
への吸い込み通路50と膨張チャンバDへの吐き出し通
路51とを有し、膨張チャンバDは周方向に180°以
上にわたって延在し、吐き出し53に通ずる放出通路5
2と連通している。
端部部材では、端部部材22aは端部表面29aを含
み、これは吸い込み通路50aとチャンバDaと連通す
る吐き出し通路51aを有する。チャンバDaは約18
0°にわたって延在し、矢印で示すようにして放出通路
52aから吐き出し53aへと通じている。補強リブ5
4が、吐き出し53aを離間した吐き出し通路51aか
ら分離するように機能しており、流れが乱流を最小限に
することを可能とし、脈流及びこれに伴うノイズを最小
限にしてスムースに合流することを許容している。
は吸い込み通路50bと、チャンバDbと連通する吐き
出し通路51bを備えた端部表面29bを含んでおり、
チャンバDbは約180°にわたって延在しているが、
図10に示すものよりもより小さくなっている。パイプ
共鳴チューブ55がチャンバDbへと延びており、チャ
ンバDbと協動して、吐き出しにおける流体産生ノイズ
レベルの所望の減少をもたらす。螺刻されたコネクタ5
4が、吐き出しポートに示されている。
2cは端部表面29c並びに吸い込み通路50c及び吐
き出し通路51cを含み、図11に示すものと同様であ
る。この端部部材22cは比較的小さなチャンバDcを
含み、これは壁56と57を備えていて、オリフィス5
8,59を画定している。これらのオリフィスは、ポン
プの回転部材が一つの位置から別の位置へと正弦波状に
回動し、脈動圧力を生ずるに際しての、流体産生ノイズ
を減少させるように機能する。
も、拡大された吸い込みチャンバCと、図9−12に示
されているようなところに従う拡大された吐き出しチャ
ンバDを有している。
形のピストンポンプが端部部材22d,23dの各々と
一体化されており、ハウジングには中央に流体吸い込み
60が設けられている。可変容量形ピストンポンプは各
々周知のタイプのものであり、例えばここで参照によっ
てその内容を本明細書に取り込む米国特許第2,84
5,876号に示された如きものである。そしてこの可
変容量形ピストンポンプは、シリンダブロック内でのピ
ストンのストロークを決定するようその角度位置を変更
可能な可動ヨーク34からなっている。ヨーク34はポ
ンプのストローク制御ピストン38により制御されてお
り、このピストンは所望の押し退け容積を提供するよう
にヨーク34を位置決めしている。制御ピストンが消勢
されている場合には、ストローク戻しバネがヨーク34
を最大押し退け位置へと復帰させる。図示しないストロ
ーク制御弁が、制御ピストン38の付勢を制御してい
る。
ームの周囲にノイズ絶縁キャニスタ61が設けられてい
て、流体中の空気が産生するノイズレベルをさらに減少
させるようになっている。可変容量形ポンプ62は在来
の構造のものであり、ヘッド64を含んでいる。このヘ
ッドはポンプのハウジング65の内側から流体を受け取
り、それが吐き出し66を介してドレーン又はタンクへ
と通過することを許容し、それによってポンプの動作が
悪影響を受けないようにしている。好ましくは、通路6
7がモータのハウジングの内側と連通しており、それに
よって少量の液圧流体が回転部材の周囲を通ってドレー
ン又はタンクへと継続的に流れるようになっている。か
くしてポンプがポンプ動作を行っていない位置にある場
合に電気モータの周囲にある液圧流体は加熱されず、所
定の量でもって流れて、液圧流体が吐き出されていない
場合に電気モータ及びデストロークされたポンプの回転
によって生成され得る何らかの熱を散逸させる。
にはU字形タイプのシャフトシール80が設けられてお
り、ポンプからの何らかの漏れが端部部材へと戻される
のではなく、吐き出し66を通して押し出されるように
なっている。この可変容量形のピストンポンプは図2に
示すものと実質的に同様であるが、戻しバネの代わりに
ストローク偏倚ピストンが設けられている点が異なる。
ータにはギアポンプが一体化されている。このギアポン
プは相互に噛み合って係合しているギアを含み、これら
はここでの参照によりその内容を本明細書に取り込む米
国特許第3,778,202号に示す如き、技術的に周
知の仕方で機能する。端部部材22fには拡大吸い込み
チャンバ70が設けられており、これは吸い込みをギア
ポンプへと連通させる。また拡大吐き出しチャンバ71
が設けられており、これは本発明の他の形態の膨張チャ
ンバと同じ仕方で機能する。
ーンポンプが電気モータに一体化されている。このベー
ンポンプは、米国特許第4,505,654号に示され
ている如き周知の構成のものである。端部部材22g
は、前述した他の形態のものと同様の仕方でもって、拡
大吸い込みチャンバ72を組み込んでいる。
形の一体式電気モータ/油圧ポンプアセンブリの利点と
しては、次のものがある。
却形のモータは電気的部材の部分での温度をより低くし
て動作することが可能である。このより低い温度によっ
て、電気モータが過負荷状態でより長期間動作すること
が可能になる。
伝達媒体であり、発生された熱を電気モータのケーシン
グへと伝達し、そこにおいて熱は放射及び/又は対流に
よってより容易に散逸される。在来の空冷電気モータで
は、ステータ巻線とモータハウジングの間の温度差は、
空気が殆どの流体と比較して非常に劣る熱伝導体である
ために、比較的大きなものであった。
いて得られるより低い温度及び流体中への浸漬は、巻線
の酸化を減少させ、巻線上に施された絶縁の寿命を増大
させる。
以下のコスト節減及び改善された挙動をもたらす。
る、電気モータのシャフト及び軸受けの共有、 4.2 シャフトシールの排除、 4.3 シャフト継ぎ手の排除、 4.4 別個のポンプ取り付けブラケットの排除、 4.5 電気モータのファン及びシュラウドの排除の可
能性、 4.6 より小さなパッケージによる占有床面積の減
少、及び 4.7 共通する構成部材の共有。
るノイズ放出表面の減少。
部材の使用による、油圧ポンプ部品収容のための補強支
持体の提供。
用による、ポンプ吐き出しにおける流体産生ノイズを減
少させるための膨張チャンバを配置するためのスペース
の提供。
有する結合形の電気モータ及びポンプであって、さらに
ハウジング内部の液圧流体中にポンプを完全に浸漬する
ことを可能にし、電気モータハウジングの端部部材の一
方又は双方に対してポンプが一体化され、電気モータハ
ウジングと端部部材とが、ポンプへの液圧流体の流れを
安定させ調節するように構成配置されており、ポンプが
ピストンポンプ、ベーンポンプ又はギアポンプ、或いは
これらの組み合わせからなり、誘導電気モータ、永久磁
石モータ、ブラシレスモータのような種々のタイプの電
気モータに対して適用可能であり、また種々の始動及び
速度条件、ロータ位置、圧力及び流体温度検出に対して
適合され得るものが提供されたことを看取することがで
きる。
ン油圧装置の長手方向部分断面図である。
である。
である。
る。
である。
である。
Claims (18)
- 【請求項1】 向かい合った開放端部を有するハウジン
グと、 前記ハウジング内に設けられた電気モータのステータ
と、 前記ハウジングの開放端部の各々を閉じる端部部材と、 前記端部部材に回転可能に軸支されたシャフトと、 前記シャフト上に設けられた電気モータのロータと、 油圧回転グループと、 前記端部部材の少なくとも一方が有する、前記回転グル
ープと協動してポンプを画定する部分と、 前記シャフトを前記回転グループと連結する手段と、 前記端部部材が有する、前記ハウジングの内部から前記
回転グループへの吸い込み通路と、 流体が前記ステータ及びロータの周囲から前記回転グル
ープへと供給され流れるように前記ハウジングへの吸い
込みを画定する手段と、 前記回転グループからの吐き出しを画定する手段とから
なる、 電気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項2】 前記回転グループと組み合わせられてい
る前記端部部材が、ハウジングの内部と直接に連通して
いる拡大吸い込みチャンバを含み、大量の比較的静的な
流れが吸い込み通路に隣接して回転グループへと供給さ
れる、請求項1の電気モータ駆動式インライン油圧装
置。 - 【請求項3】 前記端部部部材が前記回転グループの吐
き出しと連通している拡大吐き出しチャンバを有し、前
記吐き出しに隣接して比較的静的な流体ボディを提供す
る、請求項1の電気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項4】 前記回転グループが前記端部部部材に複
数の吐き出しを有し、前記吐き出しチャンバが前記複数
の吐き出しから流体を受容する、請求項3の電気モータ
駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項5】 前記吐き出しチャンバが、流体が吐き出
し通路の一つから流動し前記装置の吐き出しを通って流
れる前に他の吐き出し通路からの流体と合流するチャン
バを有する、請求項4の電気モータ駆動式インライン油
圧装置。 - 【請求項6】 前記吐き出し通路の一つからの流体流が
他の吐き出し通路からの流体と合流する前に180°を
越える弧状経路を通って移動する、請求項5の電気モー
タ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項7】 前記吐き出し通路からの前記流体が合流
前にほぼ平行に流れる、請求項5の電気モータ駆動式イ
ンライン油圧装置。 - 【請求項8】 前記装置からの吐き出しに組み合わせら
れたパイプ共鳴チューブを含む、請求項7の電気モータ
駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項9】 前記端部部材にあり、流体流の合流に先
立って前記吐き出し通路の各々からの流れに組み合わせ
られるオリフィスを画定する手段を含む、請求項7の電
気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項10】 前記回転グループから前記ハウジング
の外部への漏れ流のための吐き出しを画定する手段を含
む、請求項1の電気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項11】 前記漏れ流を前記ハウジングの内部か
ら隔絶する手段を含む、請求項10の電気モータ駆動式
インライン油圧装置。 - 【請求項12】 前記隔絶手段が前記端部部材に設けら
れたシャフトシールからなる、請求項11の電気モータ
駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項13】 前記回転グループの周囲にノイズ絶縁
ハウジングを含み、前記ノイズ絶縁ハウジングがそれを
貫通して前記漏れ流の吐き出しを有する、請求項10の
電気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項14】 前記回転グループの周囲にノイズ絶縁
ハウジングを含み、前記ノイズ絶縁ハウジングがそれを
貫通して漏れ流の吐き出しを有する、請求項1の電気モ
ータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項15】 前記端部部材の他方が、前記回転グル
ープと協動してポンプを画定する部分と、 前記シャフトを前記回転グループに連結する手段と、 前記ハウジングの内部から前記回転グループへの吸い込
み通路と、 前記回転グループからの吐き出しを画定する手段とを含
む、請求項1の電気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項16】 前記回転グループがピストンポンプ用
の回転グループからなる、請求項1から15の何れかの
電気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項17】 前記回転グループがベーンポンプ用の
回転グループからなる、請求項1から15の何れかの電
気モータ駆動式インライン油圧装置。 - 【請求項18】 前記回転グループがギアポンプ用の回
転グループからなる、請求項1から15の何れかの電気
モータ駆動式インライン油圧装置。
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