JPH0610840A - 電動油圧ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ポンプの吐き出し流体圧力及び流量のより良
好な制御機構を備えた電動油圧ポンプを提供する。 【構成】 速度センサー４６及び圧力センサー５６がモ
ーター／ポンプユニット上に設けられ、対応するコマン
ド信号と比較するために、モーター速度及びポンプ吐出
圧のそれぞれの関数としての電気信号が供給される。ポ
ンプの速度センサー４６はポンプの吸い込みインデュー
サに支持されて検出アセンブリ５２とからなっている。
これはポンプの角速度を示す周期的な信号をマイクロプ
ロセッサ基調のポンプコントローラ５４に供給する。ポ
ンプの吐き出しポート２８は圧力センサー５６が連絡さ
れており、ポンプの吐出圧力を示す信号をコントローラ
５４に供給している。ハウジング１２には温度センサー
５８が坦持されており、モーター及びシリンダーブロッ
クを取り囲んでいるケーシング圧力の油圧流体の温度を
示すセンサー信号をコントローラ５４へ供給している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動油圧ポンプに関し、
より詳しくはポンプモーターに印加される電力を制御す
ることにより流体の吐き出しを調節する機構を備えたポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人に譲渡された米国特許第４７２
９７１７号に開示されている電動インライン油圧ポンプ
アセンブリは、ハウジング内に配置された固定軸を含
む。間隔を置いた一対のシリンダーブロックが、相互に
反対方向に回転可能なように固定軸上に設けられてお
り、各々のシリンダーブロック内にはピストン列が支持
されていて、同じヨークプレートの両側に係合してい
る。同期又は非同期（誘導）モーターの固定子がハウジ
ング内に配置されており、シリンダーブロック上に設け
られた回転子を取り囲んでいる。それぞれのモーターは
コントローラによって付勢されるものであり、シリンダ
ーブロックは相互に逆方向に回転し、また相互に１８０
°位相をずらして保持することができる。ハウジングに
はヨークプレート制御ピストンと圧力補償弁とが担持さ
れ、ポンプの流体吐き出しへと連結されていて、一定の
吐き出し圧力を維持し、また流体吐出圧力が所望レベル
を越えた場合にポンプ行程を短縮するようになってい
る。

【０００３】同様に本出願人に譲渡された米国特許第５
０７３０９１号に開示されている可変容量形油圧ポンプ
は、ハウジングと、ハウジングから突出してモーター又
はその他の動力源に外部接続される回転軸とを含んでい
る。この軸にはシリンダーブロックが連結されていて、
ハウジング内でこの軸と一緒に回転するようになってお
り、またこの軸の軸線を平行に取り囲む周囲列に配置さ
れた複数のシリンダーを含んでいる。各々のシリンダー
内にはピストンが往復動するよう配置されており、また
このピストンはヨークプレートに連結されていて、シリ
ンダー内でのピストンの押し退け容積を定めている。弁
プレートは弁ブロック上に設けられ、シリンダーブロッ
クが回転する際にシリンダーと整合する腎臓形のスロッ
トを含んでいて、それによってシリンダーをポンプの吸
い込み及び吐き出しポートと連通させる。マイクロプロ
セッサを基調とするコントローラがポンプの弁ブロック
上に外的に設けられ、遠隔から選択可能な予め記憶され
た種々の制御プログラムを有する内部メモリを含んでい
る。ポンプの作動状況に応答するセンサーがポンプのコ
ントローラに接続されていて、その中にはコントローラ
により可変制御されるヨークプレートの位置に応答する
センサーと、ポンプの吐出圧に応答する圧力センサー
と、軸及びシリンダーブロックの回転角速度に応答する
速度センサーが含まれる。全ての電気的構成部材は弁ブ
ロック上に設けられるのが好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の全体的な課題
は、上記の米国特許に開示されたタイプの電動油圧ポン
プであって、ポンプの吐き出し流体圧力及び流量のより
良好な制御を行う機構を備えたものを提供することであ
る。本発明の別の、そしてより特定した課題は、上述し
た特徴を有する電動油圧ポンプであって、ポンプの有効
押し退け容積及び速度を、従来技術で典型的に行われて
いるように流体力学的にではなく、電動モーターの出力
を調節することによって電子的に制御し、それによって
動力消費を減少させるものを提供することである。本発
明のさらに別の課題は、出力コマンド及び／又は条件の
変化に対する応答性の改良された電動油圧ポンプを提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電動油
圧ポンプは固定内部軸を有するハウジングを含む。軸に
は少なくとも一つのシリンダーブロックがハウジング内
で回転可能なように担持されており、また少なくとも一
つのピストンがシリンダーブロック内に摺動可能に配置
されている。ハウジング内にはヨークプレートが設けら
れ、ピストンと係合してシリンダーブロック内でのピス
トンの押し退け容積を定めている。流体吸い込みポート
及び吐き出しポートがハウジングに設けられて、シリン
ダーブロックと連結されている。電動モーターは回転子
と固定子を有し、回転子はシリンダーブロックに支持さ
れてそれと共に回転するようになっており、固定子はハ
ウジング内に設けられて回転子を取り囲んでいる。ポン
プからの吐き出し流体圧力及び流量を制御するための電
子的コントローラは、ポンプ及びモーターの動作特性を
検知してその関数としての電子的センサー信号を供給す
る、ハウジング上に設けられた複数のセンサーを含んで
いる。制御エレクトロニクスがセンサー信号に応答し、
ポンプモーターのトルク及び速度を変化させることによ
って、ポンプからの流体の圧力及び／又は流量を制御す
る。

【０００６】本発明の別の側面によれば、そしてまた本
発明の現在好ましい実施例によれば、ポンプモーターは
電気モーター（同期又は非同期）からなり、コントロー
ラはこの電気モーターの固定子に交流を印加するための
回路を含む。コントローラでは、シリンダーブロック及
び回転子における所望の回転速度を示す速度コマンド信
号が生成され、固定子に印加される交流の周波数はこの
速度コマンド信号の関数として変化される。所望のポン
プ吐き出し流体圧力を示す圧力コマンド信号もコントロ
ーラで生成され、固定子に印加される交流の振幅はこの
圧力コマンド信号の関数として変化される。このように
して、ポンプからの流体の吐き出し圧力及び流量は、固
定子に印加される電力の可変制御を通じてかかるコマン
ド信号の関数として選択的に変えることができる。かく
して流体動力は負荷へと所望の仕事を行うのに必要なレ
ベルにおいて伝達され、過剰な動力及びその結果として
の損失は最小限のものとなる。

【０００７】本発明の好ましい実施例においては、速度
センサー及び圧力センサーがモーター／ポンプユニット
上に設けられ、対応するコマンド信号と比較するため
に、モーター速度及びポンプ吐出圧のそれぞれの関数と
しての電気信号が供給される。モーターの固定子に印加
される交流の周波数及び振幅は、対応するセンサー信号
とコマンド信号の間の差のそれぞれの関数として制御さ
れる。本発明の好ましい実施例はまた、モーター／ポン
プハウジング内を通って流れる油圧流体の温度を検知す
るための温度センサーを該ハウジング内に含んでおり、
速度コマンド信号は流体温度の関数としてコントローラ
内部で自動的に変化され、流体の温度が増大するにつれ
てポンプ速度及び有効ポンプ押し退け容積を増大させる
ようになっている。このようにして、上昇した温度にお
いて流体の粘度が減少することによる漏れの増大は、ポ
ンプモーターの電子的制御を介して自動的に対処され
る。本発明の好ましい実施例はさらに、ハウジング内で
ヨークプレートに関して動作するよう連結されたセンサ
ーを含み、シリンダーブロック内でのピストンの実際の
押し退け容積を検知する。ポンプのコントローラにより
生成された圧力コマンド信号は実際のポンプ押し退け容
積の関数として自動的に変化され、実際のポンプ押し退
け容積が増大するにつれて、モーターからポンプに加え
られるトルクを増大させるようになっている。

【０００８】

【実施例】本発明は、その付加的な課題、特徴及び利点
と共に、以下の説明、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。図１は、長手方向に貫通
して延びている中空の固定軸１４を有するケース又はハ
ウジング１２を含む、電動インライン油圧ポンプ１０を
示している。一対のシリンダーブロック１６，１８がヨ
ークプレート２０を挟んで反対側で、固定軸１４上で回
転するように支持されている。ピストン２２の列が、各
々のシリンダーブロック１６，１８の回転軸心の周囲を
取り囲んでいる対応するボア内に摺動可能に支持されて
おり、またそれぞれのシリンダーブロックから軸方向に
延伸して、ヨークプレート２０の両側の表面のそれぞれ
に係合している。従ってヨークプレート２０は、各々の
シリンダーブロック１６，１８におけるピストン２２の
物理的な押し退け容積を決定する。各々のシリンダーブ
ロック１６，１８は対応する弁プレート２４，２６と連
通している。これらの弁プレートは、流体を吸い込み圧
力でもってシリンダーブロックのシリンダーへと給送
し、また流体を吐出圧力でもって固定軸１４内の内部通
路へ、次いでそこから吐き出しポート２８へと給送する
のに適した通路を含んでいる。

【０００９】シリンダーブロック１６，１８を固定軸１
４の周りで反対方向に回転させるために、電動モーター
３０，３２が各々のシリンダーブロックを取り囲んでい
る。各々のモーター３０，３２は、対応するシリンダー
ブロックに支持されてそれと共に回転する回転子３４
と、ハウジング１２内に支持されて、対応する回転子３
４を半径方向外側で取り囲んでいる固定子３６とを含ん
でいる。ヨークプレート２０の周縁からはアーム３８が
半径方向外方へと延びている。アーム３８の外端部は片
側ではコイルバネ４０に係合され、反対側では制御ピス
トン４２に係合されている。制御ピストン４２のアーム
から遠い方の端部は、ハウジング１２内の通路４４を介
して吐出圧の流体を受容する。

【００１０】一般に、モーター３０，３２の固定子３６
は、回転子３４及びシリンダーブロック１６，１８を固
定軸１４の周りで相互に反対方向に回転させるように付
勢される。シリンダーブロック１６，１８内部における
ピストン２２の往復動は、弁プレート２４，２６及び固
定軸１４を介して流体を吐き出しポート２８へと給送す
る。流体は吐出圧においてまた制御ピストン４２へも供
給され、このピストンは、流体の吐出圧がバネ４０によ
って定まるレベルを越えた場合に、バネ４０に抗してヨ
ークプレート２０を枢動させることによってポンプ行程
を短くするよう動作する。これまでに説明してきた範囲
においては、ポンプ１０は米国特許第４７２９７１７号
に開示されたポンプと実質的に同じである。構造及び動
作のより詳しい説明については、この米国特許が参照さ
れる。

【００１１】図１及び図２の両者を参照すると、ポンプ
の動作特性を検知し、またその関数として電子的センサ
ー信号を提供するために、複数のセンサーがポンプ１０
上に設けられている。これらのセンサーにはポンプの速
度センサー４６が含まれ、これはポンプの吸い込みイン
デューサ５０（図１）に支持されてシリンダーブロック
１８と共に回転する歯車ホイール４８と、ホイール４８
に近接してその半径方向外側に配置された検出アセンブ
リ５２とからなっている。しかして検出アセンブリ５２
は、ポンプの角速度を示す周期的な信号Ｎ（図４）をマ
イクロプロセッサ基調のポンプコントローラ５４（図
２）に供給する。ポンプの吐き出しポート２８には圧力
センサー５６が連結されており、ポンプの吐出圧力を示
す信号Ｐをコントローラ５４に供給している。ハウジン
グ１２には温度センサー５８が担持されており、モータ
ー及びシリンダーブロックを取り囲んでいるケーシング
圧力の油圧流体の温度を示す対応するセンサー信号Ｔを
コントローラ５４へと供給している。位置センサー６０
はハウジング１２内に、ヨークプレート２０から突出し
ているアーム６２の末端に近接して配置されており、ハ
ウジングに対するヨークプレート２０の位置を示す信号
Ｙをマイクロプロセッサ基調のコントローラ５４へと供
給している。ハウジング１２は外殻６４によって取り囲
まれている。定速マフィンファン６６がハウジング１２
の一端に設けられており、ハウジング１２と外殻６４の
間の空間を介して長手方向に送風している。外殻６４の
冷却フィン６８（図１）は、熱が気流中に散逸するのを
助ける。

【００１２】弁ブロックアセンブリ７０が、ファン６６
から遠い方のハウジング１２端部に設けられている。弁
ブロックアセンブリ７０は、ポンプハウジング１２の吐
き出しポート２８と連通する内部通路を有するマニホー
ルド７２を含み、流体を吐出圧力においてソレノイド作
動の方向制御弁７４へと給送する。方向制御弁７４はコ
ントローラ５４（図２）によって作動され、流体を吐出
圧力において一対の作業ポート７６，７８へと選択的に
給送する。戻り流はリターンポート８０からフィルター
８２を通って弁ブロック７２内へと給送され、ポンプハ
ウジングへと帰還される。圧力リリーフ弁８４が弁ブロ
ック７２上に設けられていて、吐出圧力が過剰な場合に
吐き出し流をハウジングへと戻すようになっており、ま
た圧力補償装置８６がやはり弁ブロックアセンブリ７０
のマニホールド７２により支持されている。図２は本発
明の修正実施例を示しており、そこにおいては弁ブロッ
クアセンブリ７０は一対の方向制御弁７４ａ，７４ｂを
担持しており、これらの弁のソレノイドはマイクロプロ
セッサ基調のコントローラ５４へと接続されている。方
向制御弁７４ａは流体を回転油圧アクチュエータ８８へ
と選択的に供給し、これに対して方向制御弁７４ｂは線
形油圧アクチュエータ９０へと流体を選択的に供給す
る。各々のアクチュエータ８８，９０はそれらに関連し
た位置センサー９２，９４を有しており、アクチュエー
タの位置を示す信号をコントローラ５４へと供給する。

【００１３】電流、周波数及び振幅制御装置９６は適当
なソース（図示せず）から電力を受け取り、ポンプ１０
のハウジング１２に担持された電気モーター制御部９８
へと三相交流を、制御された振幅及び周波数において供
給している。電気モーター制御部９８は適当な制御回路
（前述の米国特許に記載のような）を含み、モーター３
０，３２（図１）のそれぞれの固定子巻線に対して１８
０°相のずれた交流を供給する。電流、周波数及び振幅
制御装置９６の出力には電流センサー１００が接続され
ている。マイクロプロセッサ基調のコントローラ５４は
電流、周波数及び振幅制御装置９６に対して一対の制御
出力を提供し、この制御装置９６は次いでモーター３
０，３２に対して振幅及び周波数制御をもたらす。制御
装置９６に適した装置は、「ＧＸシリーズ」という商品
名の下に、ウィスコンシン州ニューベルリンのＡＢＢイ
ンダストリアル・システムズから市販されている。

【００１４】図３及び５は、固定容量形ポンプにおける
本発明の実施、及び在来の射出成形機のモールドクラン
プ１０４及び材料噴出機１０６の動作を制御するため
の、射出成形用途における制御構成を示している。クラ
ンプ１０４は一対の線形アクチュエータ９０ａ，９０ｂ
を含み、これらはそれぞれソレノイド弁９０ｃ，９０ｄ
により制御されていて、クランプの二つの部材を作動さ
せている。噴出機１０６は射出スクリューを作動させる
ための回転アクチュエータ８８ａを含み、線形アクチュ
エータ９０ｅが射出ラムに連結されている。アクチュエ
ータ８８ａ，９０ｅは比例弁８８ｂ，９０ｆにより制御
されている。装置の動作段階の各々について、比例弁９
０ｇ及び９０ｈが電気信号により適当に位置決めされ
て、装置のアクチュエータの速度及び静水圧を効率的に
調節するようになっている。

【００１５】流体速度及び圧力に関連した装置の機能の
調節はコントロールパネルからなるコントローラ１０８
で設定することができ、コントロールパネルはデジタル
及び／又はアナログキーボードからなる。アクチュエー
タの位置及び力は測定されて、装置のコントローラへと
送られる。この情報は入力設定値と比較され、補正帰還
信号が比例弁９０ｇ及び９０ｈへと送られる。信号のこ
の比較及び補正シーケンスは、プリセット条件に合致す
るまで連続的に行われる。比例弁９０ｇ及び９０ｈがプ
ログラムされた流量及び圧力に応答している時間の間、
電気モーター／固定容量形ポンプユニットに対する電力
は調節されて（電流及び周波数の調整）、過剰なエネル
ギー損失を生ずることなしに、正確な油圧力要求の「近
く」に合致するようにされる。

【００１６】図４は、電動／可変容量形の油圧ポンプ１
０の制御を示す機能ブロックダイヤグラムである。ポン
プコントローラ１０８はマイクロプロセッサ５４内で、
所望のポンプと出圧力及び流量をそれぞれに示すコマン
ド信号Ｐｃ及びＮｃを発生する。コマンドを発生するこ
のコントローラ１０８は、温度センサー５８から信号Ｔ
を受け取り、より高い温度、従って低粘度における流体
の漏れの増大を補償するために、ポンプの速度コマンド
信号を大きくすることによってポンプ１０の有効押し退
け容積を調節する。コントローラ１０８はまたヨークプ
レートの位置センサー６０から信号Ｙを受け取り、モー
ター／ポンプユニット内部の適当な押し退け容積制御機
構に対して供給される押し退け容積制御信号Ｙ１によっ
て、ポンプ１０の押し退け容積を制御する。

【００１７】速度コマンド信号Ｎｃは実際の速度信号Ｎ
と比較され、これに対応する誤差信号はポンプの動力制
御回路１１２へと供給されてポンプの巻線に印加される
交流の周波数を制御し、それによってポンプの動作速度
を制御する。同様に、圧力コマンド信号Ｐｃは実際のポ
ンプ吐出圧力信号Ｐと比較され、これらの間の差の関数
である信号が発生されて、ポンプモーターの固定子巻線
に対して印加される電流の振幅が制御される。電流コマ
ンド信号はまた、電流センサー１００から戻された信号
Ｉと比較され、モーターの巻線に印加される電流の微調
整が行われる。前述した米国特許第５０７３０９１号
（１９８９年９月２５日出願番号０７／４１２２１１
号）は、マイクロプロセッサ基調のコントローラ５４に
適した構成を開示している。マイクロプロセッサのメモ
リに記憶されているポンプ制御プログラムは通常、モー
ター／ポンプユニットが採用される特定の用途に合わせ
て仕立てられるものであり、それ自体は本発明の一部を
形成するものではない。

【００１８】図５は電動／固定容量形のポンプ１０ａの
制御のための機能ブロックダイヤグラムを示している。
コントローラ１０８は、所望のポンプ速度（吐出流）を
示すコマンドＮｃを発生する。また、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動作位置を
指令し、比例弁に対してそれらの圧力及び流量設定を指
令する。機械的アクチュエータは、コントローラ１０８
により指示された命令に応じて作動する。アクチュエー
タで測定された位置及び力（圧力）は帰還され、コント
ローラ１０８において比較され、これが次いで比例弁９
０ｇ，９０ｈを調整し、所望の流量及び／又は圧力が提
供される。一回の機械的動作が完了すると、コントロー
ラ１０８は次の機械的シーケンスに向けて弁の動作を付
勢する。アクチュエータの動作は再びコントローラ１０
８の入力指令と比較され、圧力及び流量の制御サイクル
が繰り返される。弁の動作によってアクチュエータにお
ける作動条件が一旦満足されたならば、コントローラ１
０８はモーター制御部１１２へと指令を送って電動／固
定容量形のポンプに対する入力電力の周波数を調節し、
ポンプの流体吐き出しは、系の要求に効率的に合致する
ように調整される。この電力周波数の調整は、機械的サ
イクルのそれぞれの段階において行うことができる。

【００１９】別の単純化された実施形態においては、電
気モーターの制御部１１２は、一定のモーター速度で動
作している二連のポンプ群の回転グループの一方又は双
方を付勢するスイッチによって置き換えられる。各々の
回転グループの押し退け容積は、特定の流量要求に合致
するように変化され得る。

【００２０】以上により、前述した課題及び目的の全て
を満足する本発明による電動インライン油圧ポンプの幾
つかの実施例が開示された。本発明はその現在好ましい
実施例に関して開示されてきたが、本発明の最も広い側
面においては、本発明の原理から逸脱することなしに多
数の修正及び変更を行うことができる。例えば、ヨーク
プレート２０の位置やシリンダーブロック１６，１８内
でのピストン２２の実際の押し退け容積を制御するため
に、ポンプの押し退け容積のコントローラに連結させた
線形アクチュエータその他をポンプに含ませることがで
きる。そのような適用例では、誘導モーター３０，３２
の速度は可変とするよりもむしろ固定のものとされる。
また多くの用途において、小さなポンプをポンプアセン
ブリ中に組み込んで、押し退け容積及び流体流量がゼロ
に近いような場合でも、モーターの巻線の周囲に冷却流
体を循環させることが有利である。さらに、図面に記載
しまた上述したような誘導モーターではなしに、電動サ
ーボモーターを採用することも考えられる。

【００２１】図６はサーボ電気モーターの技術及び／又
はサーボポンプの押し退け容積制御を応用して、ポンプ
流量（Ｑ）又は（Ｐ）を調節することを示している。圧
力制御モードにおいては、速度（Ｎ）及び押し退け容積
（Ｙ）の幅広い範囲にわたって圧力（Ｐ）を調節するた
めに、サーボモーター１０ｂにより駆動されているポン
プ軸の速度（Ｎ）及びポンプの押し退け容積（Ｙ）を変
更することができる。ポンプ軸の速度（Ｎ）及び押し退
け容積（Ｙ）といった変数はまた、速度（Ｎ）及び押し
退け容積（Ｙ）の幅広い範囲にわたってポンプ流量
（Ｑ）を変化させるために制御することが可能である。
漏れを補填するためにポンプ軸の速度を調節（バイア
ス）するように、モーターポンプ流の温度（Ｔ）及びポ
ンプの吐出圧力（Ｐ）を帰還することが行われる。サー
ボモーター及びポンプ行程の押し退け機構は両方とも、
圧力（Ｐ）及び流量（Ｑ）要求に応答し合致するための
高い動的挙動特性を有している。

【００２２】ポンプの吐き出し流量又は圧力の何れかを
制御するためにポンプ軸の速度を動的に制御すべく、モ
ーター／ポンプは非同期（誘導）又は同期（永久磁石）
タイプの高性能電気サーボモーターを含むことができ
る。別の圧力制御モードでは、コントローラを介して電
気サーボモーターに供給される電流に変動を生じさせる
ことにより、サーボモーターのトルク出力を制御するこ
とが含まれる。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、上記の米国
特許に開示されたタイプの電動油圧ポンプにおける、ポ
ンプの吐き出し流体圧力及び流量のより良好な制御を行
うことができる。ポンプの有効押し退け容積及び速度
は、流体力学的にではなく、電動モーターの出力を調節
することによって電子的に制御され、かくして動力消費
を減少させることが可能である。出力コマンド及び／又
は条件の変化に対する応答性も良好である。

【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電動インラ
イン油圧ポンプアセンブリを部分的に切除して示す斜視
図である。

【図２】図１に示されたポンプを、関連する制御エレク
トロニクス及び例示的な負荷と共に示す電気油圧的な概
略図である。

【図３】射出成形機の動作を制御するための例示的な用
途における、電動固定容量形ポンプの概略的な油圧ダイ
ヤグラムである。

【図４】電動可変容量形ポンプ及び制御エレクトロニク
スの機能ブロックダイヤグラムである。

【図５】図３に示されたモーター／ポンプ及び制御エレ
クトロニクスの機能ブロックダイヤグラムである。

【図６】本発明の別の実施例によるサーボモーター／可
変容量形ポンプ及び制御エレクトロニクスの機能ブロッ
クダイヤグラムである。

【符号の説明】

１０ 電動インライン油圧ポンプ １４ 固定軸 １６，１８ シリンダーブロック ２０ ヨークプレート ２２ ピストン ３０，３２ 電動モーター ３４ 回転子 ３６ 固定子 ４６ 速度センサー ５４ コントローラ ５６ 圧力センサー ５８ 温度センサー ６０ 位置センサー ７２ マニホールド ９６ 電流、周波数及び振幅制御装置 ９８ 電気モーター制御部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記少なくとも一つの
   ピストンに係合して前記シリンダーブロック内での前記
   ピストンの押し退け容積を定めるヨークプレートと、前
   記シリンダーブロックに連結された前記ハウジング内の
   流体吸い込み手段及び吐き出し手段と、前記ハウジング
   内で前記シリンダーブロックに支持されてそれと共に回
   転する回転子及び前記ハウジング内に設けられ前記回転
   子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポンプから
   の流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手段とを
   含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手段が、 前記ハウジング上に設けられ、前記ポンプ及び前記モー
   ターの動作特性を検知してその関数としての電子的セン
   サー信号を供給する複数のセンサーを含み、前記複数の
   センサーが、前記回転子の回転速度を検知してその関数
   としての速度信号を提供する速度センサーと、前記ポン
   プからの吐き出し流体の圧力を検知してその関数として
   の圧力信号を提供する圧力センサーと、前記ハウジング
   内にあって前記ポンプを通って流れる油圧流体の温度を
   検知する温度センサーとを含み、 前記センサーの信号に応答して前記固定子に対する電力
   の印加を制御し、前記軸の回りでの前記回転子及び前記
   シリンダーブロックの回転速度を前記センサーの信号の
   関数として選択的に変化させ、それにより前記ポンプの
   有効押し退け容積を変化させて前記ポンプからの流体の
   圧力及び流量を制御する動力制御手段を備え、前記動力
   制御手段が、 前記固定子に交流を印加する手段と、 前記モーター及びポンプにおける所望の速度の関数とし
   ての速度コマンド信号を発生する手段と、前記速度信号
   を前記速度コマンド信号と比較する手段と、前記速度信
   号と前記速度コマンド信号の間の差の関数として前記固
   定子に印加される交流の周波数を変化させる手段と、 前記ポンプからの所望の吐出圧力の関数としての圧力コ
   マンド信号を発生する手段と、前記圧力信号を前記圧力
   コマンド信号と比較する手段と、前記圧力信号と前記圧
   力コマンド信号の間の差の関数として前記固定子に印加
   される交流の振幅を変化させる手段とを含み、 前記速度コマンド信号を発生させる手段が、前記温度セ
   ンサーに応答して前記流体の温度の関数として前記速度
   コマンド信号を変化させ、流体の温度の上昇につれてポ
   ンプ速度及びポンプの有効押し退け容積を増大させる手
   段を含む、電動油圧ポンプ。
2. 【請求項２】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記少なくとも一つの
   ピストンに係合して前記シリンダーブロック内での前記
   ピストンの押し退け容積を定めるヨークプレートと、前
   記シリンダーブロックに連結された前記ハウジング内の
   流体吸い込み手段及び吐き出し手段と、前記ハウジング
   内で前記シリンダーブロックに支持されてそれと共に回
   転する回転子及び前記ハウジング内に設けられ前記回転
   子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポンプから
   の流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手段とを
   含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手段が、 前記ハウジング上に設けられ、前記ポンプ及び前記モー
   ターの動作特性を検知してその関数としての電子的セン
   サー信号を供給する複数のセンサーを含み、前記複数の
   センサーが、前記ポンプからの吐き出し流体の圧力を検
   知してその関数としての圧力信号を提供する圧力センサ
   ーと、前記シリンダーブロック内での前記ピストンの実
   際の押し退け容積を検出すべく前記ヨークプレートに関
   して動作するよう連結された押し退け容積センサーとを
   含み、 前記センサーの信号に応答して前記固定子に対する電力
   の印加を制御し、前記軸の回りでの前記回転子及び前記
   シリンダーブロックの回転速度を前記センサーの信号の
   関数として選択的に変化させ、それにより前記ポンプの
   有効押し退け容積を変化させて前記ポンプからの流体の
   圧力及び流量を制御する動力制御手段を備え、前記動力
   制御手段が、 前記固定子に交流を印加する手段と、 前記ポンプからの所望の吐出圧力の関数としての圧力コ
   マンド信号を発生する手段と、前記圧力信号を前記圧力
   コマンド信号と比較する手段と、前記圧力信号と前記圧
   力コマンド信号の間の差の関数として前記固定子に印加
   される交流の振幅を変化させる手段とを含み、 前記圧力コマンド信号を発生させる手段が、前記押し退
   け容積センサーに応答して実際の押し退け容積の関数と
   して前記圧力コマンド信号を変化させ、実際の押し退け
   容積の増大につれてポンプのトルクを増大させる手段を
   含む、電動油圧ポンプ。
3. 【請求項３】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記少なくとも一つの
   ピストンに係合して前記シリンダーブロック内での前記
   ピストンの押し退け容積を定めるヨークプレートと、前
   記シリンダーブロックに連結された前記ハウジング内の
   流体吸い込み手段及び吐き出し手段と、前記ハウジング
   内で前記シリンダーブロックに支持されてそれと共に回
   転する回転子及び前記ハウジング内に設けられ前記回転
   子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポンプから
   の流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手段とを
   含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手段が、 前記ハウジング上に設けられ、前記ポンプ及び前記モー
   ターの動作特性を検知してその関数としての電子的セン
   サー信号を供給する複数のセンサーと、前記センサー信
   号に応答し前記ポンプの有効押し退け容積を変化させて
   前記ポンプからの流体圧力及び流量を制御する手段と、
   前記センサー信号に応答する手段が前記固定子に対する
   電力の印加を制御して前記センサー信号の関数として前
   記軸の周りでの前記回転子及び前記シリンダーブロック
   の回転速度を選択的に制御する手段からなる、電動油圧
   ポンプ。
4. 【請求項４】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記少なくとも一つの
   ピストンに係合して前記シリンダーブロック内での前記
   ピストンの押し退け容積を定めるヨークプレートと、前
   記シリンダーブロックに連結された前記ハウジング内の
   流体吸い込み手段及び吐き出し手段と、前記ハウジング
   内で前記シリンダーブロックに支持されてそれと共に回
   転する回転子及び前記ハウジング内に設けられ前記回転
   子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポンプから
   の流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手段とを
   含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手段が、 前記ハウジング上に設けられ、前記ポンプ及び前記モー
   ターの動作特性を検知してその関数としての電子的セン
   サー信号を供給する複数のセンサーと、前記センサー信
   号に応答し前記ポンプの有効押し退け容積を変化させて
   前記ポンプからの流体圧力及び流量を制御する手段と、
   前記センサー信号に応答する手段が前記固定子に対する
   電力の印加を制御して前記センサー信号の関数として前
   記軸の周りでの前記回転子及び前記シリンダーブロック
   の回転速度を選択的に制御する手段からなり、前記電力
   印加制御手段が前記固定子に対して電力を選択的に印加
   するスイッチ手段からなり、 前記ポンプがさらに、前記ハウジング上に設けられて前
   記吐き出し手段と連結されたマニホールドと、前記マニ
   ホールド上の少なくとも一つのソレノイド作動油圧式比
   例弁と、前記油圧式比例弁の制御の下に前記ポンプから
   負荷へと油圧流体を供給するための前記マニホールドの
   流体ポートを含むことからなる、電動油圧ポンプ。
5. 【請求項５】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記少なくとも一つの
   ピストンに係合して前記シリンダーブロック内での前記
   ピストンの押し退け容積を定めるヨークプレートと、前
   記シリンダーブロックに連結された前記ハウジング内の
   流体吸い込み手段及び吐き出し手段と、前記ハウジング
   内で前記シリンダーブロックに支持されてそれと共に回
   転する回転子及び前記ハウジング内に設けられ前記回転
   子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポンプから
   の流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手段とを
   含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手段が、 前記ハウジング上に設けられ、前記ポンプ及び前記モー
   ターの動作特性を検知してその関数としての電子的セン
   サー信号を供給する複数のセンサーを含み、前記複数の
   センサーが、前記回転子の回転速度を検知してその関数
   としての速度信号を提供する速度センサーを含み、 前記センサー信号に応答して前記ポンプの有効押し退け
   容積を変化させることにより前記ポンプからの流体の圧
   力及び流量を制御する手段と、前記センサー信号に応答
   する手段が、前記固定子に印加される交流の周波数及び
   振幅を制御しながら前記固定子に交流を印加することで
   前記固定子に対する電力の印加を制御し、それにより前
   記センサー信号の関数として前記軸の周りでの前記回転
   子及び前記シリンダーブロックの回転を選択的に変化さ
   せるスイッチ手段からなり、 前記交流の周波数を制御する手段が、前記モーター及び
   ポンプにおける所望の速度の関数としての速度コマンド
   信号を発生する手段と、前記速度信号を前記速度コマン
   ド信号と比較する手段と、前記速度信号と前記速度コマ
   ンド信号の間の差の関数として前記固定子に印加される
   交流の周波数を変化させる手段からなる、電動油圧ポン
   プ。
6. 【請求項６】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記少なくとも一つの
   ピストンに係合して前記シリンダーブロック内での前記
   ピストンの押し退け容積を定めるヨークプレートと、前
   記シリンダーブロックに連結された前記ハウジング内の
   流体吸い込み手段及び吐き出し手段と、前記ハウジング
   内で前記シリンダーブロックに支持されてそれと共に回
   転する回転子及び前記ハウジング内に設けられ前記回転
   子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポンプから
   の流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手段とを
   含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手段が、 前記ハウジング上に設けられ、前記ポンプ及び前記モー
   ターの動作特性を検知してその関数としての電子的セン
   サー信号を供給する複数のセンサーを含み、前記複数の
   センサーが、前記ポンプからの吐き出し流体の圧力を検
   知してその関数としての圧力信号を提供する圧力センサ
   ーを含み、 前記センサー信号に応答して前記ポンプの有効押し退け
   容積を変化させることにより前記ポンプからの流体圧力
   及び流量を制御する手段を備え、前記センサー信号に応
   答する手段が、 前記固定子に交流を印加する手段を含んでおり前記固定
   子への電力の印加を制御して前記センサー信号の関数と
   して前記軸の周囲での前記回転子及び前記シリンダーブ
   ロックの回転速度を選択的に変化させるスイッチ手段
   と、 前記固定子に対して印加される交流の周波数及び振幅を
   前記センサー信号の関数として制御する手段を含み、 前記交流の振幅を制御する手段が、前記ポンプからの所
   望の吐出圧力の関数として圧力コマンド信号を発生する
   手段と、前記圧力信号を前記圧力コマンド信号と比較す
   る手段と、前記圧力信号と前記圧力コマンド信号の間の
   差の関数として前記固定子に印加される交流の振幅を変
   化させる手段とからなる、電動油圧ポンプ。
7. 【請求項７】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記少なくとも一つの
   ピストンに係合して前記シリンダーブロック内での前記
   ピストンの押し退け容積を定めるヨークプレートと、前
   記シリンダーブロックに連結された前記ハウジング内の
   流体吸い込み手段及び吐き出し手段と、前記ハウジング
   内で前記シリンダーブロックに支持されてそれと共に回
   転する回転子及び前記ハウジング内に設けられ前記回転
   子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポンプから
   の流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手段とを
   含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手段が、 前記ハウジング上に設けられ、前記ポンプ及び前記モー
   ターの動作特性を検知してその関数としての電子的セン
   サー信号を供給する複数のセンサーを含み、前記複数の
   センサーが、前記回転子の回転速度を検知してその関数
   としての速度信号を提供する速度センサーを含み、 前記センサー信号に応答して前記ポンプの有効押し退け
   容積を変化させることにより前記ポンプからの流体圧力
   及び流量を制御する手段を備え、前記センサー信号に応
   答する手段が、 前記固定子に交流を印加する手段を含んでおり前記固定
   子への電力の印加を制御して前記センサー信号の関数と
   して前記軸の周囲での前記回転子及び前記シリンダーブ
   ロックの回転速度を選択的に変化させるスイッチ手段
   と、 前記固定子に対して印加される交流の周波数及び振幅を
   前記センサー信号の関数として制御する手段を含み、 前記交流の振幅を制御する手段が、前記モーター及びポ
   ンプにおける所望の速度の関数としての速度コマンド信
   号を発生する手段と、前記速度信号を前記速度コマンド
   信号と比較する手段と、前記速度信号と前記速度コマン
   ド信号の間の差の関数として前記固定子に印加される交
   流の周波数を変化させる手段とからなる、電動油圧ポン
   プ。
8. 【請求項８】 内部固定軸を有するハウジングと、前記
   ハウジング内で前記軸に回転可能に支持された少なくと
   も一つのシリンダーブロックと、前記シリンダーブロッ
   クに摺動可能に配置された少なくとも一つのピストン
   と、前記ハウジング内に設けられ前記ピストンに係合し
   て前記シリンダーブロック内での前記ピストンの押し退
   け容積を定めるヨークプレートと、前記シリンダーブロ
   ックに連結された前記ハウジング内の流体吸い込み手段
   及び吐き出し手段と、前記シリンダーブロックに支持さ
   れてそれと共に回転する回転子及び前記ハウジングで前
   記回転子を取り囲む固定子を含む電気モーターと、ポン
   プからの流体吐出圧力及び流量を制御する電子的制御手
   段とを含む電動油圧ポンプであって、前記電子的制御手
   段が、 前記固定子に対して交流を印加する手段と、 前記シリンダーブロック及び前記回転子の所望の回転速
   度を示す速度コマンド信号を発生する手段と、 前記ポンプにおける所望の流体吐出圧力を示す圧力コマ
   ンド信号を発生する手段と、 前記速度コマンド信号の関数として前記固定子に印加さ
   れる交流の周波数を変化させる手段と、 前記圧力コマンド信号の関数として前記固定子に印加さ
   れる交流の振幅を変化させる手段とを含み、 前記シリンダーブロックからの吐出圧力及び流体流量が
   前記コマンド信号の関数として前記固定子に対して印加
   される交流の周波数及び振幅の両者の可変制御を介して
   選択的に変化される、電動油圧ポンプ。
9. 【請求項９】 前記ハウジング上に設けられ前記回転子
   の回転速度を検知してその関数としての速度信号を提供
   する速度センサーをさらに含み、前記周波数を変化させ
   る手段が前記速度信号を前記速度コマンド信号と比較す
   る手段と、前記速度信号と前記速度コマンド信号の間の
   差の関数として前記固定子に印加される交流の周波数を
   変化させる手段とからなる、請求項８の電動油圧ポン
   プ。
10. 【請求項１０】 前記ハウジング上に設けられ前記ポン
    プからの吐き出し流体の圧力を検知してその関数として
    の圧力信号を提供する圧力センサーをさらに含み、前記
    振幅を変化させる手段が前記圧力信号を前記圧力コマン
    ド信号と比較する手段と、前記圧力信号と前記圧力コマ
    ンド信号の間の差の関数として前記固定子に印加される
    交流の振幅を変化させる手段とからなる、請求項８の電
    動油圧ポンプ。
11. 【請求項１１】 前記ポンプを通って流れる油圧流体の
    温度を検知する温度センサーをさらに含み、前記速度コ
    マンド信号を発生させる手段が、前記温度センサーに応
    答して前記流体の温度の関数として前記速度コマンド信
    号を変化させ、流体の温度の上昇につれてポンプ速度及
    びポンプの有効押し退け容積を増大させる手段を含む、
    請求項８の電動油圧ポンプ。
12. 【請求項１２】 前記ハウジング内に設けられ前記シリ
    ンダーブロック内での前記ピストンの実際の押し退け容
    積を検出すべく前記ヨークプレートに関して動作するよ
    う連結された押し退け容積センサーをさらに含み、前記
    圧力コマンド信号を発生させる手段が、前記押し退け容
    積センサーに応答して実際の押し退け容積の関数として
    前記圧力コマンド信号を変化させ、実際の押し退け容積
    の増大につれてポンプのトルクを増大させる手段を含
    む、請求項８の電動油圧ポンプ。
13. 【請求項１３】 前記ハウジング上に設けられて前記吐
    き出し手段と連結されたマニホールドと、前記マニホー
    ルド上の少なくとも一つのソレノイド作動油圧式比例弁
    と、前記油圧式比例弁の制御の下に前記ポンプから負荷
    へと油圧流体を供給するための前記マニホールドの流体
    ポートをさらに含む、請求項８の電動油圧ポンプ。