JP2018528356A - モータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ - Google Patents

Abstract

モータとこのモータに接続された駆動軸とポンプとコントロールマニフォルドとを含み、コントロールマニフォルドは、ポンプへ及びポンプから流体の流れをコントロールする手段を含んでいるモータポンプアセンブリが提供される。このモータと駆動軸とポンプとマニフォルドとは、単一の共通のハウジング内に収納されている。マニフォルドは、ハウジングの一体部分を形成し、ポンプを収納するポンプチャンバを含んでいる。【選択図】 図２

Description

本発明は、モータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリに関し、特に、油圧アクチュエータをコントロールするのに使用されるモータポンプアセンブリに関するものである。

油圧シリンダの如き油圧アクチュエータを含む油圧装置は、アクチュエータに対して流体を駆動するポンプと、このポンプを運転するモータの如き駆動手段を必要とする。コントロールマニフォルドも必要とするが、このコントロールマニフォルドは、ポンプからの加圧流体とタンクに流れる減圧流体とを制御して導くものである。図１は、油圧駆動システムの一例を示している。このシステムは、モータハウジング２内に収納されている電動モータ１を含んでいる。ポンプ４は、ポンプハウジング６内に収納されている。ポンプハウジング６は、モータハウジング２に接続され、モータの駆動軸(図示せず)は、カップリングを介してポンプの軸に接続してポンプ４を駆動している。流体出口ライン８は、一連のコントロールバルブを含んでいる。一方、コントロールマニフォルド１０は、流体アクチュエータの供給ポートに接続された流体出口を含んでいる。リターンライン１２は、コントロールマニフォルド１０をポンプ４の入口ポートに接続している。コントロールマニフォルド１０は、更に、油圧アクチュエータの出口ポートとタンクとに接続する。支持フレーム１４は、モータ１とポンプ４とコントロールマニフォルド１０とを接続している。このような装置のサイズ及び／又はコストは、ある種の用途には禁止的である。

従って、上記の問題に取り組み、及び／又は、一般的に改良を提供する改良されたモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリを提供することが望ましい。

本発明によれば、添付の特許請求の範囲に記載されているようなモータポンプアセンブリが提供される。

本発明の実施例では、モータと、前記モータに接続された駆動軸と、前記ポンプへ及び／又は前記ポンプからの流体の流れを制御する手段を含むポンプコントロールマニフォルドとから成っているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリを提供することにある。

モータと駆動軸とポンプとマニフォルドとは、単一の共通のハウジング内に収納されている。「単一の共通のハウジング」という用語は、下記の先行技術と対照的である用語である。先行技術では、モータ、ポンプ及びマニフォルドの各々は、独立して別個に形成されているが、作動的に接続されたハウジングに収納されているが、その少なくとも１つ以上は、他のものから独立して物理的に分離している。モータと駆動軸とポンプとマニフォルドとが一体のハウジング内に配置されていると、多数の独立したコンポーネントを相互に接続する配管のネットワークの必要性をなくし、またアセンブリのサイズを最小化することができる利点を有する。マニフォルドは、ハウジングの一体部分から成っていてもよく、「内に収納される」という用語は、マニフォルドの少なくとも作動部分、即ち流体チャンネルとバルブがハウジング内に少なくとも部分的に収納されているというのではなく、マニフォルドが別個のハウジング内に配置されている独立したコンポネントであることを必要としない。

ハウジングは、好ましくは、モータと駆動軸とポンプとマニフォルドの各々を収納する主ハウジング本体を含んでいる。このハウジングは、モータを収容する第１のセクションと、ポンプハウジングとマニフォルドとから成る第２のセクションとを含み、第１及び第２のセクションは、相互に固定され、軸は、第１と第２の両方のセクションを貫通して延びている。全てのハウジング又は第１と第２のセクションに関して、「単一体」という用語は、関連するハウジングセクションの本体が単一体として形成されていることを意味するが、端板カバー、ポートコネクション又はクロージャ部材の如き追加のコンポーネントからハウジング又はハウジングセクションを除外するものではない。

好ましくは、マニフォルドは、ハウジングの一部として一体に形成され、バルブチャンバ及び関連する流体チャンネル及びポートは、ハウジングを形成する本体内に形成されるという点で、ハウジングの一部として一体的に形成される。従って、このマニフォルドは、ポンプが収納されているハウジングセクション(複数)のうちの１つを形成している。このようにハウジングの一部であるようにマニフォルドを形成すると、別個のマニフォルドをポンプに接続する外部パイプ及びコネクタの必要性をなくす。部品数を少なくすると同時に、組み立てを単純化し、漏れ通路を減少する。

好ましくは、ハウジングは、ポンプを収容するように構成された一体形成ポンプチャンバを含み、このポンプは、ベーンポンプ、ギヤポンプ又は他の適当なポンプ装置とすることができる。このポンプチャンバは、ハウジング本体内のマニフォルドに流体接続されている。このポンプチャンバは、マニフォルド内に形成されているのが好ましい。

好ましくは、ハウジングは、モータを収容するための一体形成チャンバを更に含んでいる。モータとポンプとは、両方とも、ハウジング内で単一の共通の駆動軸に接続されている。「単一の共通の駆動軸」という用語は、軸がその長さに沿って連続していて途切れていないことを意味する。モータとポンプとの間で駆動軸に沿って単一のベアリングが設けられているのが好ましく、これは、共通のハウジング内に収納された単一体の軸の使用によって可能になる。対照的に、先行技術の装置では、独立したポンプとモータが設けられ、ポンプとモータのそれぞれは、独立したものが一体に組み立てられる際に接続されなければならない別個の駆動軸エレメントを有する。

ハウジングのポンプチャンバは、ポンプに軸線方向の内側に位置する内側壁含んでいるのが好ましい。クロージャ部材は、ポンプの軸線方向の反対側に設けられ、このクロージャ部材は、ポンプチャンバの外側壁を形成している。ポンプは、ギヤポンプカートリッジ又はベーンポンプカートリッジを含み、ベーンポンプカートリッジは、カムリングと駆動軸に取付けられた複数のベーンから成っている。このポンプカートリッジは、内外の壁の間で直接クランプされて固定されている。ベーンポンプが使用される実施例では、この装置は、ポンプを固定し流体を運ぶ(port)ための別個のチーク板又は他の追加のコンポーネントの必要性をなくし、それによって、小さくすることができる。

好ましくは、コントロールマニフォルドの流体チャンネルは、ポンプチャンバとモータチャンバの間で軸線方向に配置されている。このような装置であると、ポンプは、組み立てを容易にするためにアセンブリの端部に位置することができる。ハウジングは、１つ以上の一体形成の熱交換流体チャンネルを含み、このチャンネルは、モータチャンバの壁近くを延びる通路を有する。好ましくは、チャンネルのマトリックス又はネットワークが形成されてモータチャンバの内壁近くでハウジングを通して流れる。このマニフォルドは、モータの冷却を補助するために熱交換流体の流れを通し、コントロールするように構成されている。モータチャンバ付近にマニフォルドを配置すると、この装置を有利に設置し、冷却チャンネルの長さを制限する。

このモータポンプアセンブリは、１つ以上のバルブを含む少なくとも１つのコントロールマニフォルドモジュールを含むことができる。コントロールマニフォルドに加えて、コントロールマニフォルドモジュールが設けられ、このコントロールマニフォルドモジュールは、コントロールマニフォルドに任意に連結することができる。このコントロールマニフォルドモジュールは、コントロールマニフォルドに固定し流体接続するように構成されている。このコントロールマニフォルドモジュールは、マニフォルド本体と１つ以上のコントロールバルブと追加のポートとから成り、追加のポートは、モータポンプアセンブリに付加的なコントロール機能性を付与するように構成されている。例えば、コントロールマニフォルドは、主の油圧シリンダと補助のシリンダへの流体供給を制御するように設けられたポートとバルブとを含んでおり、このコントロールマニフォルドモジュールは、１つ以上の追加の補助シリンダへの流体の供給を制御するように設けられたバルブを含んでいる。

コントロールマニフォルドは、少なくとも１つのコントロールマニフォルドモジュールに接続するために設けられた１つ以上の流体ポートを含んでいるのが好ましい。これらはコントロールマニフォルドの入口及び出口ポートであり、これらのポートは、基本的な構成では、即ち、追加のモジュールが接続されることなくしては、主及び／又は補助のシリンダに直接接続している。それに代えて、追加のポートは、コントロールマニフォルド内に含まれていてもよく、このコントロールマニフォルドは、主コントロールモジュールに接続されると、コントロールマニフォルドモジュールによってアクセスされる。主コントロールマニフォルド及びコントロールマニフォルドモジュールは、コントロールマニフォルドモジュールをコントロールマニフォルドにボルト止め又は他の方法で固定することができる対応する接続手段を含んでいる。

好ましくは、コントロールマニフォルドモジュールは、主のコントロールマニフォルドに固定されるのと同様の方法で更に他のコントロールマニフォルドモジュールを接続することができるように配置されたコネクタエレメントを含んでいる。このため、モータポンプアセンブリの機能性は、選択的に増加し、またこの更なるコントロールマニフォルドモジュールの追加によってモジュールの形態で修正することができる。これによって、一定の構成と機能性とを有する多数の異なったユニットではなく、所要の機能性に基づいて、コントロールマニフォルドモジュールの追加によって選択的に修正することができる万能的なモータポンプユニットを製造することができる。

好ましくは、ハウジングの少なくとも一部は、コントロールマニフォルドとポンプチャンバを含んでおり、このハウジング部分は、単一体であり、コントロールマニフォルドとポンプチャンバを含むこのハウジング部分は、例えば、単一体の鋳物とすることができる。

本発明の態様では、モータポンプアセンブリを備えており、このアセンブリは、モータと、このモータに接続された駆動軸と、ポンプコントロールマニフォルドを含んでおり、このポンプコントロールマニフォルドは、流体の流れをポンプへ及び／又はポンプから制御する手段を含んでいる。このマニフォルドは、ポンプを収納するハウジングを形成している。モータは、ハウジング内に収納され、及び／又はハウジングセクションと共に収納され、このハウジングセクションは、マニフォルドに直接接続され、モータハウジングとマニフォルドとは、ハウジングアセンブリを形成するように組み合わされている。

本発明を以下の図面を参照して、例示的にのみ説明する。

図１は、従来技術によるモータポンプアセンブリを示す。 図２は、本発明の実施例によるモータポンプアセンブリを示す。

図１を参照すると、電動機２０とギヤポンプ２２とコントロールマニフォルド２４とを含む油圧駆動システム１８が提供されている。モータ２０は、永久磁石モータであるのが好ましい。図２の装置では、２つの永久磁石が直列に設置されるが、他の実施例では、２つを越えるモータのうちの１つが提供されて設けられていることが認識されることと思う。駆動軸２３は、モータ２０の第１の端部２１に接続され、モータ２０から軸線方向に延びている。ギヤポンプ２２は、ポンプカートリッジ２５内にパッケージされ、ポンプカートリッジ２５は、軸２３の第２の端部２６に取付けられてポンプモータとして機能している。モータ２０とポンプ２２の両方に直接連結されるアセンブリ内に単一の共通の軸のみが要求されるのが有利である。

ローラーベアリング３２は、モータ２０と軸２３を回転自在に支持するポンプカートリッジ２５との間に位置している。このアセンブリが共通の軸を利用すると、軸２３の長さに沿って単一のベアリングが要求されるだけであるので、有利である。これと対照的に、ポンプユニットが別個のモータユニットにボルト締めされる図１のような装置では、モータユニットと共にポンプユニットで軸に沿って２つのベアリングが必要である。本出願人は、ポンプベーンの先端の流体圧力が軸２３の第２端部を支持してこの第２端部に追加のベアリングを必要としないようにしたことを更に認識している。他のポンプタイプと比較してギヤポンプ２２によって更に低い固有のサイドロードが発生すると、軸支持ベアリングの設計が最適化されることが可能となる。

ハウジング３４は、アセンブリのすべてのコンポーネントを収納している。このハウジングは２部分ハウジングであるのが好適であるが、単一体鋳物として製造することもできる。ハウジング３４の最初のセクションは、ハウジング３４の第１の軸端部にあるモータチャンバ３６を形成している。このモータハウジング３６は、モータチャンバ３６を閉じる内端壁３８を有する。この端壁３８は、軸２３が貫通する軸孔４０を含んでいる。この内壁３８は、第２のハウジングセクション３７の第１のモータチャンバセクション３５の一部として形成されてもよい。軸孔４０は、第２の端部に向けて軸線方向に延びており、ベアリング３２を収容する第１の径方向のセクション４２を含んでいる。軸２３に沿ってモータ２０へ圧力流体が出るのを防止するために、縮径された第２のステップダウンセクション４４が軸シール４５を収容している。第３のセクション４６は、ベーンカートリッジ２５を受け入れるような大きさの直径を有するポンプチャンバを形成している。第２と第３のセクションの間で、孔４０は、この孔４０内で軸２３が自由に回転するのを許すような寸法で軸２３の直径にほぼ等しい直径を有している。

ポンプチャンバ４６は、内壁４８を有する。クロージャ（閉じ）板又はキャップの５０がこのポンプチャンバ４６の開いた外端を閉じている。端板５０の内面５２は、バルブチャンバ４６の外壁を形成している。クロージャ板５０は、ハウジング３４の端壁に対して所定位置でボルト締めされていてポンプチャンバ４６の内壁に衝合する位置でポンプカートリッジをクランプするように作用している。ポンプチャンバ４６の内壁４８は、鋳造工程で形成されたハウジング３４の一体形成部分であるのが好適である。ポンプ２２用のポートは、内壁４８に形成されている。クロージャ板５０と内壁４８との間でベーンカートリッジをクランプすることによって、また、端壁４８にポンプ２２のポートを形成することによって、クランプとポートとポンプに対して従来では設けられている阻止板がもはや不要となり、従って部品の数を減少し、アセンブリを単純化し、コストを削減する。

ハウジング３４は、更に、コントロールマニフォルドセクション５４を含んでいる。このマニフォルドセクション５４は、ポンプ２２とモータ２０との間に設けられている。このセクション５４は、単一体ハウジング３４の一部として一体に形成されている。このセクション５４は、ポート５６の如き複数のポート含み、これらのポートは、ポンプ２２へ又はポンプ２２から流体の流れをコントロールするために、カートリッジバルブ５８の如きコントロールバルブを受け入れるように設けられている。ポンプは、ポンプチャンバ４６の内壁ポート面４８からマニフォルドセクション５４に直接延びており、マニフォルド５４の外面は、ポンプ２２のポート面４８を形成している。アセンブリハウジングにコントロールマニフォルドを直接一体化すると、ポンプを別個のコントロールマニフォルドアセンブリに接続するパイプワークシステムの必要性をなくし、それによって、アセンブリの寸法全体が劇的に縮小されるのを可能にする。ハウジングにマニフォルドを一体化すると、アセンブリを著しく単純化し、部品を相当に縮減する。一体化マニフォルド５４は、ポンプ２２へとポンプ２２からとの流れを容易にコントロールすることができるので、ポンプのいずれかのポートが加圧される。このようにすると、ポンプ２２は、第１の方向ではポンプとして作動し、第２の方向では、発電機として作動する電動モータを駆動するモータとして作動することができる。従って、このアセンブリは、理想的には、油圧装置からのエネルギー回収が必要とされる種々の用途に適合する。

更なる利点では、液体チャンネル(図示せず)は、モータハウジング３６の内壁３８にすぐ隣接している領域でマニフォルド５４を通して巡らされるマニフォルドに形成してもよい。これらのチャンネルを通る流体の流れは、モータハウジング３６を冷却するように設けられている。モータハウジング３６のこの一体型の冷却システムは、マニフォルド５４をハウジング３４に一体化することと、モータハウジング３６とポンプハウジング４６との間でモータハウジング３６に対してその隣の軸線方向に配置することによって可能になる。

図２の実施例の単一のハウジング一体型のアセンブリ内にギヤポンプ又はベーンポンプの如きポンプ２２を用いることは、ポンプ２２がアセンブリに柔軟な範囲の動作を提供するので好ましい。ポンプ２２がアセンブリに一体化される場合、アセンブリは、単一体ハウジング３４のサイズや配置を変える必要なく、広範囲の動作に亘って特定することができるのが望ましい。

先行技術の装置では、もし、システム仕様がポンプから大きな排出量(displacement)を必要とすると、設計者は、単に代替ポンプを特定し。このポンプをアセンブリ内で交換することが要求される。本実施例では、ポンプの排出量を変えることが必要な場合には、これは、バルブカートリッジ２５を他の構成のものと取り替えることにより達成される。変化するカムリングの内部構成にすぎない場合には、ポンプカートリッジ２５は、ハウジング３４内に同じスペースをそのまま占拠する。

従って、種々のパッケージが最適化する一体型ポンプとモータとコントロールマニフォルドパッケージを含んでいる単一のアセンブリであると、所要の構成部品を最小化しつつ、パッケージングと性能が最適化される。本実施例は、有利には、部品の数を減少し、従ってコスト及びスペースの要求を減少する。先行技術のモータポンプは、典型的には２軸とカップリングと４つのベアリングを用いるが、本実施例は、軸を支持するのに役立つオイルベアリングのように機能するポンプ２２を備えた僅か１つのベアリングを使用している。

上記の明細書で特別に重要であると考えられる発明の特徴に注意を引くことに努めつつ、出願人は、特別に強調するか否かに拘わらず、今までに説明し、及び／又は図面に示された特許性のある特徴又は組合わせに関して保護を求めることを理解すべきである。

Claims (22)

1. モータと
   モータに接続された駆動軸と
   ポンプと
   前記ポンプへ及び／又はポンプから流体の流れを制御する手段を含むコントロールマニフォルドと
   を含み、前記モータ、駆動軸ポンプ及びマニフォルドは、単一の共通のハウジング内に収納されている
   モータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
2. 請求項１によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記ハウジングは、前記モータと駆動軸とポンプとマニフォルドとの各々を収納する主ハウジング本体から成っているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
3. 請求項２によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記マニフォルドは、ハウジング本体の一部として一体に形成されているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
4. 請求項３によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記マニフォルドは、前記ポンプが収容される一体形成のポンプチャンバを含んでいるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
5. 請求項４によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記ポンプチャンバは、前記ハウジング本体内のマニフォルドに流体接続されているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
6. 請求項１乃至５のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記ポンプは、ギヤポンプであるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
7. 請求項１乃至６のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記ポンプは、ベーンポンプであるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
8. 請求項２乃至７のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記ハウジングは、前記モータを収容する一体形成のチャンバを含んでいるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
9. 請求項１乃至８のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記駆動軸は、モータとポンプとの両方に接続された単一体の共通軸であるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
10. 請求項９によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記モータとポンプの間で駆動軸に沿って単一のベアリングだけが設けられているのが好ましいモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
11. 請求項２乃至１０のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記バルブチャンバのポート面を形成し、前記ポンプの軸線方向の内側に位置して前記バルブチャンバのポート面を形成する内壁を含み、且つ前記ポンプへ及び前記ポンプから流体を運ぶように設けられて形成された複数のポートを含んでいるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
12. 請求項１１によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記ポート面とは軸線方向の反対側の端部に、前記ポンプチャンバを閉じ前記ポンプを固定するクロージャ部材が設けられているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
13. 請求項１２によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記クロージャ部材は、前記ポンプチャンバの軸線方向の外側の側壁を形成しているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
14. 請求項２乃至１１のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記コントロールマニフォルドは、前記ポンプチャンバと前記モータチャンバとの間で軸線方向に位置しているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
15. 請求項１４によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記ハウジングは、前記モータチャンバ付近に設けられて冷却するため１つ以上の熱交換流体チャンネルを含んでいるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
16. 請求項１５によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記モータチャンバの軸線方向の内壁付近で前記ハウジング内に熱交換流体チャンネルのネットワークが形成されているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
17. 請求項１５又は１６によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記マニフォルドは、前記熱交換流体チャンネルを通る流体をコントロールするように構成されているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
18. 請求項１乃至１７のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、１つ以上のバルブを含む少なくとも１つのコントロールマニフォルドモジュールを含み、前記コントロールマニフォルドモジュールは、前記モータポンプアセンブリのコントロール機能性を高めるように前記コントロールマニフォルドに接続して構成されているモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
19. 請求項１８によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記コントロールマニフォルドは、前記少なくとも１つのコントロールマニフォルドモジュールに接続するように設けられた１つ以上の流体ポートを含み、前記コントロールマニフォルドと前記コントロールマニフォルドモジュールとは、前記コントロールマニフォルドモジュールが前記コントロールマニフォルドに固定することができるように、対応するコネクタエレメントを含んでいるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
20. 請求項１９によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記コントロールマニフォルドモジュールは、更なるコントロールマニフォルドモジュールを固定することができるように設けられたコネクタエレメントを含んでいるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
21. 請求項１乃至２０のいずれかによるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、前記コントロールマニフォルドを含むハウジングの少なくとも一部と前記ポンプチャンバは、単一体であるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。
22. 請求項２１によるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリであって、少なくとも前記コントロールマニフォルドを含む前記ハウジング部分と前記ポンプチャンバとは、単一体鋳物であるモータポンプとコントロールマニフォルドとのアセンブリ。

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