JP7014777B2 - タンクおよびタンクを備える電気液圧式のコンパクトユニット - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、請求項１の上位概念部に記載のコンパクトユニット用のタンクと、タンクを備えた電気液圧式のコンパクトユニットとに関する。

発明の背景
先行技術からは、電気液圧式のコンパクトユニットが公知である。この電気液圧式のコンパクトユニットは、電気機械を介して駆動可能である液圧ポンプを有している。この場合、液圧ポンプは、吸込み管路を介してタンクからオイルを吸い込み、戻し管路を介してタンク内にオイルを放出する。この公知のコンパクトユニットにおける欠点は、タンクが通常は比較的大きなタンク容積を有していることにある。

発明の開示
これに対して本発明の根底を成す課題は、タンクを改善して、このタンクが比較的小さなタンク容積を有しているようにすることである。さらに本発明の課題は、比較的コンパクトな構成を有するコンパクトユニットを提供することにある。

タンクに関する課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴により解決され、コンパクト駆動装置に関する課題は、請求項１０の特徴部に記載の特徴により解決される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。

本発明によれば、コンパクトユニット用のタンクが設けられている。このタンクは、特にほぼ円筒形の外壁を有している。外壁は、特にほぼ円筒形の内壁を取り囲んでいてもよく、この内壁と一緒に１つの環状室を画定することができる。環状室は、好適には少なくとも底部側で、特に環状の底部壁により閉じられている。環状室内には、オイルのための流入接続部または戻し接続部および流出接続部または吸込み接続部が開口していてもよい。有利には、これらの接続部を分離するための分離壁が設けられていて、これによりオイルは、特に周方向のみで流入接続部から流出接続部へと流れることができる。択一的または付加的には、オイルを脱気するための隔壁が、特に流入接続部の下流側で環状室内に設けられていることが規定されていてもよい。この場合、隔壁は、たとえばオイルにより通流可能な隔壁開口を隔壁の上縁部の下側に有していてもよい。択一的または付加的には、１つの隔壁が外壁または内壁から、または複数の隔壁がそれぞれ外壁または内壁から、特にほぼ半径方向で環状室内に延びていることが規定されていてもよい。この隔壁またはこれらの隔壁は、たとえば、反対側にある壁に対して離間している。この隔壁またはこれらの隔壁は、流入接続部と流出接続部との間のオイルの流路を延長し、かつ／またはタンクを補強するために役立つ。択一的または付加的には、環状室内にオイルにより通流可能な少なくとも１つの冷却装置または冷却積層体が設けられていることが規定されていてもよい。

この解決手段は、分離壁により、オイルが流入接続部から流出接続部に向かう方向にのみ流れることができ、これによりオイルが冷却されかつ／または脱気される期間が比較的に長くなる、という利点を有している。さらにこれにより、タンクの容積を先行技術に比べて減じることができ、このことはさらに装置全体の構造空間の減少をもたらすことができる。脱気のための隔壁により、同様にオイルの脱気が改善される。このことは、さらにタンク容積の減少につながる。流路を延長するための１つまたは複数の隔壁により、熱を導出し、かつ脱気するための期間が、装置技術的に少ない手間で延長され得る。これによりさらに、タンク容積の減少が可能にされる。さらに、環状室内に配置された冷却装置がオイルを直接にタンク内で冷却することができるので有利であり、このことは冷却の効率を高めることができ、ひいてはさらに減じられたタンク容積をもたらし得る。さらに、冷却装置を環状室内に配置することは、タンクの極めてコンパクトな構成をもたらす。したがって、本発明に係るタンクは、有利な形式でタンク容積の減少と、改善されたタンク利用率と、たとえば冷却器または熱交換器を有する別個の冷却装置の回避と、構造空間の減少と、吸込み接続部を介した気泡の吸込みの回避とをもたらす。気泡は脱気時に意図的にタンク内で分離されるからである。換言すれば、脱気および冷却に最適化されたタンク幾何学形状を備えるタンクを可能にする。このことは、特に、環状のタンク内の少なくとも１つの分離壁により、かつ／または脱気および戻し接続部と吸込み接続部との間の流路の延長のための隔壁により、かつ／または環状室内の冷却装置により、流れガイドを最適化することにより行われる。さらに、本発明に係るタンクにより、出力密度を拡大させることができる。さらに、音響効果が改善されることが示された。さらに、コンパクトな構成は、タンクの高い頑健性をもたらす。

好適には、できるだけ長い流路を設けるために、流入接続部は、分離壁の第１の分離壁側に隣接して配置されており、流出接続部は、分離壁の第２の分離壁側に隣接して配置されている。分離壁は、好適には完全に流れ横断面を閉鎖している。したがって、好適には、分離壁は特に実質的に側方でも上方または下方でも、オイルにより迂回して流過されることがない。分離壁を保持するために、溝が内壁および外壁に環状室側で加工され得る。この溝内に分離壁が挿入されている。底部壁に溝を設けることも可能である。カバー壁が環状室を閉じるために形成されている場合、このカバー壁にも溝を加工することが可能である。択一的には、分離壁を別の形式でタンク内に取り付けるか、または分離壁を少なくとも部分的に壁と一体的に形成することが可能である。

本発明の別の構成では、有利な形式で、脱気のための隔壁において、隔壁開口の流れ横断面は、オイル内の気泡の少なくとも大部分、たとえば７０％よりも多くの部分の流れ力、特に抗力が、このオイル中の気泡の浮力より小さくなるように選択される。これにより、別のタンク領域へ気泡が一緒に連いていくことは阻止されるか、または少なくとも減じられ、気泡は、たとえば水平方向に流れ出る流入部の領域においてオイル表面に上昇し、分離され得る。これによりタンク容積を減じることができる。

脱気のための隔壁は、好適には下縁部を有している。この下縁部は、底部壁、外壁および内壁と共に、オイルの通流のための下側の隔壁開口を画定することができる。したがってオイルは、好適には実質的にまたは専らこの隔壁開口を通って流れる。脱気のための隔壁は、この隔壁の上縁部でカバー壁に接触しているか、またはほぼ接触している。隔壁を保持するために、内壁および外壁には環状室側で溝が加工されていてもよく、この溝内に脱気のための隔壁が挿入されている。この場合、溝は、それぞれ底部壁から離間していてもよく、これにより、鉛直方向での隔壁の侵入深さを制限することができる。溝によって、隔壁を、たとえば別の幾何学的な構成を有する別の隔壁に交換することが可能であり、このことは、全体的にモジュール式のシステムをもたらす。

脱気のための隔壁は、流入接続部に隣接して設けられていてもよい。つまり流入接続部はタンクの周方向で見てたとえば分離壁と、脱気のための隔壁との間に形成されている。

流路を延長するために、少なくとも２つの隔壁が設けられている。これらの隔壁は、たとえば交互に外壁または内壁から延びている。隔壁は、好適には流れ方向で、またはタンクの周方向で見て、互いに離間している。この場合、好適には、隔壁は上側および下側では迂回して流過されることはなく、これにより好適には、隔壁の側縁部のみが迂回して流過可能である。装置技術的に簡単に、隔壁は外壁または内壁と一体的に結合されていてもよい。付加的には、底部壁との一体的な結合を行うことができる。隔壁がこれらの壁と一緒に、プラスチック射出成形法において製造されていることも可能である。

好適には、冷却装置が、特にほぼ均一に離間した複数の薄板を有している。これらの薄板の大きな面は、好適にはほぼ流れ方向に、かつ／またはほぼ水平方向に延びている。薄板の長辺側は、ほぼ半径方向に延びていてもよい。別の構成では、薄板は半径方向内側、かつ／または半径方向外側、かつ／または底部側、かつ／またはカバー側でラビリンスシールにより取り囲まれていてもよい。これにより、薄板積層体として構成されていてもよい薄板のアクティブな通流が行われる。換言すると、意図的に配置された流れガイド（ラビリンスシール）により、オイル流は、強制的に薄板を通って流れ、かつ薄板の傍らを通るオイルの流れは、少なくとも十分に阻止される。このことはオイルの改善された冷却をもたらす。

薄板は、本発明の別の構成では、装置技術的に簡単に特に熱サイホンまたは熱パイプの形の少なくとも１つのヒートパイプに接続されていてもよい。これにより、簡単な形式で、外部のエネルギ供給なしに熱を薄板から導出することができる。これによりオイルは装置技術的に簡単に冷却可能である。少なくとも１つのヒートパイプは、好適にはほぼ鉛直方向に延びている。改善された熱導出のために、薄板は好適には熱伝導性の材料、たとえばアルミニウムから形成されている。薄板と、少なくとも１つのヒートパイプとの間の熱伝導性を改善するために、薄板とヒートパイプとの間に熱導体が設けられていてもよい。この熱導体は、たとえばろうである。このろうを介して、薄板が少なくとも１つのヒートパイプにそれぞれ固く結合されていてもよい。１つのヒートパイプまたはそれぞれ１つのヒートパイプのために、薄板はそれぞれ１つの貫通孔を有している。貫通孔は、ヒートパイプのために、またはそれぞれのヒートパイプのために、好適には鉛直方向でほぼ一致している。少なくとも１つのヒートパイプは、本発明の別の構成では、特に上側、特に環状室の外側に設けられた、特に熱交換器の形のヒートシンクに作用接続している。

本発明の別の構成では、薄板の個数および／または間隔が、タンクの通常運転において上流側で堰き止めが行われるように選択されている。たとえば堰き止め部は約３０ｍｍ～４０ｍｍであってもよい。堰き止めは、好適にはたとえば３５ｌ／分の規定された容積流および約３０ｍｍ／ｓ^２～５０ｍｍ／ｓ^２の動粘性の場合に生じる。好適には、鉛直方向で見て最も上側の薄板は、通常運転では乗り越えて流過されないので、オイルは通常運転ではこの最も上側の薄板の下を流れる。換言すると、薄板の間隔は、薄板積層体の手前の容認された堰き止め時に、オイルから薄板への最適化された熱伝達が行われるように選択されている。この場合、最も上側の薄板を乗り越えて流過することは、好適には冷却運転または通常運転において、例示的に挙げられた規定された最大容積流（３５ｌ／分）および例示的に挙げられた粘度（約３０ｍｍ／ｓ^２～５０ｍｍ／ｓ^２）では排除されていることが望ましい。

本発明の別の構成では、最も上側の薄板が、鉛直方向で見て、上側の環状室端部の下側またはカバー壁の下側に配置されている。好適には、環状室端部と、最も上側の薄板との間の間隔は、鉛直方向で見て、２つの隣接し合う薄板の間の間隔よりも大きく形成されている。したがって、最も上側の薄板とカバー壁との間に画定される開口横断面は、一種のオーバーフロー開口として働くことができる。したがって、たとえばオイルが高い粘性を有していることがあるコールドスタート時に、このオイルは薄板積層体の手前で堰き止められるのではなく、最も上側の薄板を超えて流過することができ、したがってさらに流出接続部の空転を阻止することができることを確実にすることができる。最も上側の薄板を乗り越えて流過することにより、冷却機能も減じられる。なぜならばより少ないオイルが薄板を通って流れ、このことは好適には、コールドスタート時に、たとえば４０℃～５０℃である最適な運転温度へのオイルの迅速な加熱につながる。

好適には、タンク内には複数、複数の冷却装置、たとえば３つの冷却装置が設けられている。これらの冷却装置は、流れ方向で見て一列に配置されていてもよい。

本発明の別の構成では、特にラビリンスシールが、半径方向内側で環状室内にほぼ鉛直方向に延びているウェブによって、かつ／または半径方向外側で環状室内にほぼ鉛直方向に延びているウェブにより形成されていてもよい。この場合、このウェブまたはそれぞれのウェブは、スリットを有していてもよい。この場合、それぞれのスリットは、１つの薄板を収容するために設けられている。本発明の別の構成では、ラビリンスシールが、底部側でウェブを有していてもよい。このウェブは、たとえば側方のウェブまたは側方の複数のウェブに結合されており、これによりウェブは少なくとも部分的に一種のフレームを形成する。１つまたは複数のウェブが対応する１つまたは複数の壁に、これらをたとえばプラスチック射出成形法において製造することにより、一体的に結合されていることも可能である。

好適には、タンクは、カバー側で閉鎖カバーにより閉鎖されていてもよい。この場合、コンパクトな形式で閉鎖カバーは少なくとも１つのヒートパイプのためのヒートシンクとして働くことができる。ヒートシンクは、たとえば熱交換器であり、熱交換器は空気および／または水により通流可能である。したがって、少なくとも１つのヒートパイプは、その上面において閉鎖カバーに結合されている、かつ／またはたとえば閉鎖カバーの切欠き内に侵入することができる。さらに閉鎖カバーがコンパクトユニットの構成部材を保持するために働くことも可能である。

好適には、流出接続部の開口が、ほぼ流れ方向を向いており、これによりオイルは小さな流れ抵抗で流出接続部内に流入することができる。流出接続部は、さらに、流出管路の一部であってもよく、流出管路は好適にはほぼ接線方向で環状室から内壁を通じて延びており、このことはタンク内のオイル流の圧力損失の減少をもたらす。

流入接続部は、好適には、タンクの環状室の上側領域に開口している。

本発明によれば、上述の１つまたは複数の態様によるタンクを備えた電気液圧式のコンパクトユニットが設けられる。このコンパクトユニットは、液圧式の負荷機を有している。負荷機は、特に内壁により少なくとも部分的に取り囲まれている。液圧式の負荷機は、たとえば液圧機械、特にハイドロスタティック式のポンプである。さらに、コンパクトユニットは電気機械、特に電動モータを有していてもよく、この電動モータは、たとえばタンクの上方でタンクに配置されている。電動モータは、負荷機を駆動するために役立つ。負荷機は、たとえばオイルを流出接続部から吸い込み、流入接続部へと圧送する。

本発明の有利な実施例を以下で概略的な図面につき詳しく説明する。

本発明に係るタンクの横断面である。 図１に示したタンクの冷却装置の縦断面図である。 図１に示したタンクの脱気のための隔壁の縦断面図である。

好適な実施形態の詳細な説明
図１によれば、コンパクトユニットのためのタンク１は、ほぼ円筒形の外壁２を有している。この外壁２は、ほぼ円筒形の内壁４を取り囲んでいる。この場合、これらの壁２，４は、互いに対してほぼ同軸的に配置されている。これらの壁２，４は、一緒に環状室６を画定している。この環状室６は、底部側では環状の底部壁８により画定されている。壁２，４は、ほぼ鉛直方向に延びており、したがってこの場合、底部壁８は、鉛直方向で見て下側に配置されている。環状室６は、上側では、カバー壁（図示せず）により閉じられていてもよい。このカバー壁は、たとえば閉鎖カバー１０（図２を参照）により形成されていてもよい。図１において内壁４により画定された内室内には、液圧ポンプ１２が配置されていてもよく、この液圧ポンプ１２は、図１では破線により概略的に示唆されている。液圧ポンプ１２は、負荷機と、この負荷機に接続されている戻し接続部または流入接続部１４を介してオイルを環状室６内に放出することができる。タンク１に対してほぼ接線方向に配置されたポンプ吸込み部として形成されている吸込み管路接続部または流出接続部１６を介して、液圧ポンプ１２はオイルを環状室６から吸い込むことができる。

図１によれば、分離壁１８が設けられている。この分離壁１８は、戻し領域を吸込み領域から分離している。分離壁１８は、ほぼ半径方向および鉛直方向に延びている。環状室６内に流れるオイルを脱気するために、図１によれば、さらに隔壁２０が設けられている。この隔壁２０は、図３において横断面で図示されている。隔壁２０の側縁部は、外壁２および内壁４に設けられた溝（図示せず）内に挿入されている。この場合、隔壁２０の上縁部２２は、カバー壁（図示せず）に少なくとも部分的に、特に密閉式に接触している。隔壁２０の下縁部２４は、底部壁８に対して離間しており、これにより隔壁開口２６を画定している。図１により流入接続部１４を介して環状室６の上方で流入したオイルは、下側の隔壁開口２６を介してさらに流れることができるように、次いで底部壁８に向かって案内される。したがって下側で開放した隔壁２０により、気泡分離が改善される。

図１によれば、流路を延長するために、さらに特に三次元の隔壁２８～４０が設けられている。これらの隔壁２８～４０は、流速の最小限の増大で最適なタンク利用率が保証され得るように、交互に分断されている。

図１によれば、オイルを冷却するために、複数の冷却装４２，４４および４６または冷却積層体が環状室６内に配置されている。この場合、冷却装置４２は、図２において、縦断面図で図示されている。冷却装置４２は、複数の薄板４８を有している。これらの薄板４８は、ほぼ平行に離間して、特にほぼ同一の間隔で互いに上下に配置されている。この場合、薄板４８は、側方のウェブ５０，５２のスリット内に収容されている。付加的に、底部側のウェブ５４が設けられている。この場合、ウェブ５０～５４は、ラビリンスシールとして働き、これにより、薄板４８の側方での迂回流を減少させるか、または阻止することができる。図１によれば、それぞれの薄板４８は、離間した３つの貫通孔５６，５８，６０を有している。これらの貫通孔５６，５８，６０は、半径方向で見て、一列に配置されている。図２によれば、貫通孔５６，５８，６０を通じてヒートパイプ６２，６４，６６が案内されている。これらのヒートパイプ６２，６４，６６は、互いに対してほぼ平行に離間して配置されていて、ほぼ鉛直方向に延びている。この場合、ヒートパイプ６２，６４，６６は、ほぼウェブ５４を起点として閉鎖カバー１０内に延びている。閉鎖カバー１０は、ヒートシンクとして役立ち、１つまたは複数の冷却水ガイド６８を有している。閉鎖カバー１０には、液圧ポンプ１２の他に、図２によれば、電動モータ７０も、液圧ポンプ１２とは反対に向いた側に取り付けられていてもよい。この場合、電動モータは、概略的に破線により図示されている。

図１によれば、オイル流が、破線により示された矢印７２にほぼ沿うように延びている。

環状のタンク室を備えるタンクが開示されている。このタンク室内には、流入接続部を流出接続部から分離するための分離壁が設けられている。択一的または付加的に、タンク内でオイルを脱気するための隔壁が設けられている。さらに択一的または付加的には、オイルの流路を延長するための少なくとも１つの隔壁が設けられている。択一的または付加的には、冷却装置を環状室内に配置することも可能である。

１ タンク
２ 外壁
４ 内壁
６ 環状室
８ 底部壁
１０ 閉鎖カバー
１２ 液圧ポンプ
１４ 流入接続部
１６ 流出接続部
１８ 分離壁
２０ 脱気のための隔壁
２２ 上縁部
２４ 下縁部
２６ 隔壁開口
２８～４０ 隔壁
４２～４６ 冷却装置
４８ 薄板
５０～５４ ウェブ
５６～６０ 貫通孔
６２～６６ ヒートパイプ
６８ 冷却水ガイド
７０ 電動モータ
７２ 矢印

Claims (9)

1. 内壁（４）を取り囲みかつ該内壁（４）と共に１つの環状室（６）を画定する外壁（２）を備え、該環状室（６）は、底部側で底部壁（８）により閉鎖されており、前記環状室（６）内には、オイルのための流入接続部（１４）および流出接続部（１６）が開口している、コンパクトユニット用のタンクであって、
   前記環状室（６）内に、前記オイルが通流可能である少なくとも１つの冷却装置（４２－４６）が設けられており、
   前記冷却装置（４２－４６）は、前記オイルの流れ方向に、かつ／または水平方向に延びている複数の薄板（４８）を有することを特徴とする、タンク。
2. 脱気のための前記隔壁（２０）は、下縁部（２４）を有しており、該下縁部（２４）は、前記底部壁（８）と、前記外壁（２）と、前記内壁（４）と共に、前記オイルを通流させるための下側の隔壁開口（２６）を画定する、請求項１記載のタンク。
3. 前記流路を延長するために少なくとも２つの隔壁（２８－４０）が設けられており、該隔壁（２８－４０）が、交互に前記外壁（２）および前記内壁（４）から延びている、請求項１または２記載のタンク。
4. 前記薄板（４８）は、半径方向内側および／または半径方向外側および／または底部側および／またはカバー側でラビリンスシール（５０，５２，５４）により取り囲まれている、請求項３記載のタンク。
5. 前記ラビリンスシール（５０，５２，５４）は、半径方向内側のウェブ（５２）および／または半径方向外側のウェブ（５０）により形成されている、請求項４記載のタンク。
6. 前記薄板（４８）は、少なくとも１つのヒートパイプ（６２－６６）と作用接続している、請求項４または５記載のタンク。
7. 前記少なくとも１つのヒートパイプ（６２－６６）は、前記タンク（１）の閉鎖カバー（１０）により形成されているヒートシンクに作用接続している、請求項６記載のタンク。
8. 前記流出接続部（１６）の開口が、流れ方向に、かつ／または前記分離壁（１８）から離れる方向を向いている、請求項１から７までのいずれか１項記載のタンク。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載のタンクを備えた電気液圧式のコンパクトユニットであって、液圧式の負荷機（１２）と、該負荷機（１２）を駆動するための電気機械（７０）とを備え、前記負荷機（１２）により、オイルを前記流出接続部（１６）から吸込み可能であり、かつ前記流入接続部（１４）内に圧送可能である、電気液圧式のコンパクトユニット。

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