JPH01167470A - インライン型電気モーター駆動油圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は動力伝達装置に関し、さらに詳細には、電気モ
ーター駆動の油圧ポンプに関する。

〔従来の技術〕

電気モーターによって運転される油圧ポンプにおいては
、一方のハウジング内の電気モーターと他方のハウジン
グ内の油圧ポンプとが、二つのハウジングが直線上に配
置するように、備えられて、そのモーターとポンプは内
部及び外部のスプラインを通じて結合しているベアリン
グとシャフトの一組をそれぞれ有している。そのような
配置は軸方向に長く伸び、比較的高価な機械で造られた
シャフト及びそれに関連したベアリングの使用を必要と
する。二つのノ＼ウジングは１本の共通のシャフトを利
用するが、シャフトを精密に製造しなければならないの
で、より高価な構成となっていた。そのような典型的な
装置は、米国特許３．６７２．７９３号に示されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、電気モーターとポンプが同じハウジン
グ内で具体化され回転シャフトを用いないで直接結合さ
れる配列を提供し；たやすく製造されかつ回転するポン
プ部品の精密な支持を可能とする簡単な静止シャフトを
利用し；比較的簡単で軸方向にコンパクトで粗野な構造
でよく；より安価に製造でき；聞き取れる騒音を低減し
；ヨークプレート上の半径方向及び軸方向の力を等しく
かつ逆向きにし、それによってヨークプレートにかかる
応力を減じそして支持ビントルベアリング上の力を無視
できる値にし；ヨークスプリング及びヨーク制御ピスト
ンを小さくてき；動的なシールを減らし；この領域用の
コンペンセータバルブを設けないで一定の動力操作を可
能とし；モーター速度よりも油圧が速く上昇する始動の
間にヨークを自動的に移動させず；電気モーターから熱
を効率よく散らして、短時間に大きな負荷をかけること
ができる、より小さなより軽いモーターの使用を可能に
するということにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に従えば、インライン型電気モーター駆動油圧ポ
ンプは、共通のハウジングと、該ハウジング内に載置さ
れた１本の静止シャフトと、該シャフトの回りを回転し
その上に備えられた隔離したポンプのシリンダーブロッ
クの組立部品とを有する。各組立部品は、一つのシリン
ダーブロックと円周状に隔離した複数のピストンを含む
。シリンダーブロックの組立部品は、−方の組立部品の
ピストンが他の組立部品の方に向かって伸びるように配
置される。共通のヨークプレートは、二つのシリンダー
ブロックの間に設けられ、ピストンシューの二つの集合
を束縛し、その二つのベアリング面の一方でそれぞれ一
つの集合を束縛する。各シリンダーブロックは、電気モ
ーターによって他のシリンダーブロックとは逆の方向に
運転され、電気モーターはその中空状ローターがそのブ
ロックを包囲して運転させるようにブロックと融合的に
備えられる。上記のすべての部品は、一つのハウジング
内に収容されて作動油に浸されている。

〔実　施　例〕

第１図によれば、本発明は、基本的には、−定の直径の
静止シャフト１１を備えるハウジング１０を含む。上記
シャフトは二つの実質的に等価なシリンダーブロックと
ピストン組立部品１２とを支持し、ピストン組立部品１
２は、それらのピストンとビントルベアリング１５（第
２図）上で蝶番式に旋回する共通のヨークプレート１４
と組み合うシュー組立部品１３とを有する。電気モータ
ーのローター１６は各シリンダーブロック１７上に固定
され、ハウジング１０内に備えられたスターター１８と
共同し、それによって二つの電気モーターと互いに独立
に回転されることができるポンプの半分を形成する。

第３図によると、ハウジング１０の第１の部分は、電気
モータースターター１８に備えられた円柱状部材２０と
中空部分２２がバルブブロックとして機能するのに好適
に成型された末端部材２１とを含む。バルブプレート２
３はシリンダーブロック１７と流通するためにふされし
い形の溝とバルブブロック２２を流通するための軸孔と
を含み、末端部材２１とボルトで結合されている。また
、バルブプレート２３は、電気モーターローター１６に
よってしっかりと保持されたローターベアリング２４の
ための好適な回転面を支持するとともに形成している。

モーターローター１６は、ローターに圧入されたスリー
ブ２５を有する。スリーブ２５は、モーターのトルクを
伝達するためのキー２６及びキー溝２７によってシリン
ダーブロック１７に結合している（第７図参照）。この
ような配置は、シリンダーブロック１７とスリーブ２５
の間の半径方向の相対的な動きを抑制せずに、シリンダ
ーブロック１７がバルブプレート２３と接触シールする
ことを維持できるような運転を可能とする。シャフト１
１の一方の末端はバルブプレート２３に包囲されて支持
され、他の末端は、同様に以下に述べるハウジングの第
２の部分の等価なバルブプレートによって固定される。

シャフト１１はベアリング２９の好適な回転面を形成す
る水路２８を支持し、ベアリング２９はシリンダーブロ
ック１７中に圧入されている。水路２８（第５図）の内
径は、中央部がクラウン状に形造られて小さな誤調整に
必要なものとしてシリンダーブロックとピストン組立部
品１２の僅かな回転を可能とする。ベアリング２９は、
シリンダーブロック１７とバルブプレート２３の継ぎ目
で形成されたスラストベアリング面と共に、シリンダー
ブロック１７の回転軸を区画する。ベアリング２４と２
９は、独立に電気モーターのローターの回転軸を定義す
る。このような図において、ピストンの軸方向の強制移
動は良く知られた先行技術、例えば米国特許３．４８１
．２９７号に見られ、ここでは省略する。

シリンダーブロックが回転すると、シリンダーブロック
のボア又はチャンバー内でピストンは往復運動を生じる
。ピストンの末端のシューは、排出行程における圧縮力
によってベアリング表面に対して保持され、吸入行程に
おいてリテーナ−リングを伴ったシューを押さえつける
板によって保持される。ベアリング面は、ヨークによっ
て定義され、回転軸に対しである角度に保持される。吸
収行程において、各ピストンシューは、バルブプレート
から離れるようにシューベアリングに追従し、ピストン
はシリンダーブロックから引き出され流体がシリンダー
ブロック内にバルブプレートの吸入ポートを通って吸い
込まれる。さらに、シリンダーブロックが回転すると、
ピストンシューはシューベアリングプレートに追従して
バルブプレートに向かい、バルブプレートの排出ポート
を通じてピストンのボアから流体を押し出す。

第４図によると、ハウジング１０の第２の部分は、円柱
状部分３０及びバルブブロックとして機能するのに好適
な形状の中央部分３２の末端を含み。電気モータースタ
ーター１８、ローター１６、シリンダーブロック１７、
バルブプレート２３、ベアリング２４、スリーブ２５、
キー２６（第３図）、キー溝２７（第３図）、水路２８
、シャフト１１及びベアリング２９は、第３図のそれら
と同じ品目と等価な手段により機能して組み立てられる
。同じではない品目及び示されていない品目は第３図に
参照できる。ベアリング水路２８はピン２９ａ（第５図
）に隣接し、スプリングＳは各水路２８に隣接するワッ
シャーとスラストベアリング１２ａに隣接するワッシャ
ーとの間に挿入されて各シリンダーブロックとそのバル
ブプレート２３との間の親密な接触を維持する。

末端部材３１は通路３３及び３４を含み、該通路は調整
圧力チャンバー及び高圧ポートの各々に、よく知られて
いる圧力コンペンセータバルブ組立３５を結合している
。コンペンセータ３５は、ヨークプレート上で作動する
ピストンへの流量を、周知の方法、例えば米国特許２．
５０２．５４６号で示された方法で制御する。ここでは
、それを参照して省略される。そのような圧力コンペン
セータバルブは、圧力に応答して機能し、バルブの設定
圧力に相当する実質的に一定の圧力値を維持する。

各シリンダーブロック及びピストン組立部品１２は、共
通のヨークプレート１４と、通常の方法によって機能す
る。

第６図によると、円柱状部材３０（第４図）はヨーク作
動ピストン５１（第１図）のためのボア５３及び伝達チ
ューブ５２（第１図）のためのチャンバー５４を含む。

伝達チューブは、また作動ピストンのための強制停止を
提供しヨークの全開゛　行程位置を定義する。

操作時において、電気モーターが活動するとシリンダー
ブロック−ピストン組立部品１２を互いに反対方向に回
転させ、それらの組立部品からの出口からの流体は単一
の出力流れを生ずるように集結される。

流体は、末端部材２１及び３１の各々、人口２１ａ（第
７図）及び３１ａ（第２図）を通って吸入され、バルブ
プレート２３の皿載（いんげん豆形）の人口に向かう。

流体は、二つのポンプ機構を通過して、高圧にされ、通
路２１ｂ及び３１ｂを通って中空型シャフト１１のボア
内に最終的に集まるように向かう。その後、流体は部材
２１の単一の出口２１Ｃを通って流れる。別の態様とし
て、二つのポンプの半分の部分から加圧された流体はハ
ウジングの外部通過に合流させることも可能である。

バルブプレート２３と接触するシリンダーブロックのあ
る側にある又は他の側にあるバルブブロック２２．３２
との二つの接触面において漏れる液体の一部は、通路５
５，５６、スターターの外径の軸溝、及びローターとス
ターターのエアギャプを通り、それによって電気モータ
ーを冷却する。漏れる液体の他の部分は、同様の方法に
よりベアリング２４．１２ａ及び２９を潤滑し冷却する
。

本発明に従えば、一方のローターを他のローターに電気
的に同期させて、一方の出口の高圧パルス列を他の出口
のパルス列と１８０°位相がずれるように設定させるこ
とができ、それによって関連した聞き取れるノイズを有
効に低減し同時にノイズ周波数を重複させる。

第１２図によると、ノイズ低減のための典型的なコント
ロールシステムは、各ポンプ機構１２からの出口圧力の
波形を感知するセンサー７０．７１を含み、ポンプ機構
１２は関連する電気モーターＭによって運転され、その
信号をコントローラー〇に送り、コントローラー〇はそ
の二つの圧力波形の間に１８０°の位相差が発生するよ
うに二つのモーターのローターの位置と速度を同期させ
るように機能する。

上記のような構成によると、油圧ポンプを駆動する電気
モーターを区画する容器は軸方向にコンパクトで、簡単
により安価に製造でき、今日の設計技術に比べて比較的
静かな操作が可能である。

二つの組立部品１２が向かい合って回転する結果、高圧
ポートは回転軸の同じ側にあり、ヨーク上の軸方向成分
の力を互いに消却しあう。ヨーク上において半径方向の
力の成分は等しいが、高圧及び行程角に比例して互いに
打ち消し合うように逆向きである。そして、その関係は
、発生するヨークモーメントとヨークスプリング及びス
プリングと一直線上のピストンの動作との結合が生じて
いる時に、好ましい一定の操作の動作領域を固有に生じ
させる。

全開行程及び全開スピードにおいては、ピストンの直線
運動によって生じる行程ヨークモーメントは、行程角と
速度の二乗に比例するので極めて重要である。始動時、
典型的には低温時に、モータースピードよりも圧力が上
昇すると、行程化しないヨークモーメントはポンプをす
ぐに行程化しない程充分に大きくなり、それによって電
気モーター上の負荷トルクを重要となる程度に減じる。

本発明では、始動時の問題を伴わないで、全負荷時の性
能を犠牲にしないで、小さな開始電流で好ましい結果を
もたらすように設計することができる。

シリンダーブロックとバルブプレートの界面での正常な
漏れは、電気モータースターターを横切って中央部に向
かう有効な冷却流動を生じローターバーとスターターの
周囲に接触する。

そのような流体は電気モーターの優れた熱の拡散を可能
とし、より軽量かつ小型でかつ短期間に高負荷が可能な
モーターの利用の可能性を暗示する。

第８〜１０図には改良された装置の形態を示しており、
ヨークプレート１４ａはより少ない部品数の単純な構成
を与えるために改良されている。装置の他のすべての点
においては上記したものと同様である。

第９図によると、ヨーク１４ａはボールの着座部及びピ
ストン５１の近傍の領域を除いては均一の厚さの単一プ
レートであり、その領域は、ポンプ機構１２のシュー６
２．６３のベアリング面として与えられる二つの側部６
１．６２を磨く好適が省略されるように、より薄くなっ
ている。そのシューは二つのスクリュー６６で締められ
た長四角形の凹形プレー）　６４．６５に押さえ付けら
れる。

ビントルベアリングは図示していないが、ハウジング１
０内に取り付けられ、また関連するピンは図示しないが
、ヨークプレート内に取り付けられ、第２図に示す組立
部材の裏面側にある。

第１１図によると、定常状態の性能曲線は、上記の改良
されている装置の実際の試験に基づいており、その理論
的な動作のある部分を修正してプロットされる。特に、
その曲線は、操作中の固有の一定出力領域及び全開流量
点の半分以下でカット−オフコンペンセータの率直な動
作を示している。

本発明は、電気出力を油圧出力にだけ変換する適用に制
限されるものでない。油圧出力と電気出力に変換するた
めに容器が成型されることは当業者が知るところであり
、そのような場合にポンプ機構１２は油圧モーターが電
気モーターを運転するジェネレータとして操作され、そ
れは本発明において開示された基礎的な概念を利用する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電気モーター駆動の油圧ポンプの一
具体例の部分縦断面図である。 第２図は、本発明の電気モーター駆動の油圧ポンプの一
具体例の背面の部分断面図である。 第３図は、第１図の電気モーター駆動のポンプの一部分
の拡大断面図である。 第４図は第１図の電気モーター駆動のポンプの別の部分
の拡大断面図である。 第５図は、第１図の電気モーター駆動のポンブの別の部
分の拡大断面図である。 第６図は、第１図の電気モーター駆動のポンプの別の部
分の拡大断面図である。 第７図は、第１図の電気モーター駆動のポンプの別の部
分の拡大断面図である。 第８図は、本発明の改良された電気モーター駆動ポンプ
の縦断面図である。 第９図は、第８図の拡大断面図である。 第１０図は、第８図及び第９図で使用されるヨークプレ
ートの平面図である。 第１１図は、本発明の電気モーター駆動ポンプの圧力に
対する流量のグラフである。 第１２図は、本発明の電気モーター駆動ポンプに用いる
ことができる制御システムの概念図である。 〔主な参照番号〕 １０・・・ハウジング １１・・・静止シャフト １２・・・ピストン組立部品 １２ａ・・・スラストベアリング １３、６２．６３・・・シニー組立部品１４・・・ヨー
クプレート １５・・・ビントルベアリング １６・・・モーターローター １７・・・シリンダーブロック １８・・・スターター ２１・・・末端部材 ２２・・・バルブブロック ２３・・・バルブプレート ２４・・・ローターベアリング ２５・・・スリーブ ２６・・・キー ２７・・・キー溝 ２８・・・水路 ２９・・・ベアリング ３１・・・末端部材 ３３、３４・・・通路 ３５・・・コンペンセータ ５１・・・ヨーク作動ピストン ５２・・・伝達チニーブ ５３・・・ボア ５４・・・チャンバー ５５、５６・・・通路 ’　　　　６０．６１・・・ヨークプレート側部６４、
６５・・・プレート ６６・・・スクリュー ７０、７１・・・センサー Ｍ・・・電気モーター Ｃ・・・コントロラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電気モーターと油圧ポンプに共通するハウジングと
   、 該ハウジング内に備えられた静止シャフトと、 該シャフトを中心に回転しかつ該シャフト上に備えられ
   る互いに隔離したシリンダーブロック組立部品とを含み
   、 各シリンダーブロック組立部品が一つのシリンダーブロ
   ックと円周状に隔離した複数のピストンを含み、 上記シリンダーブロック組立部品が、一方の組立部品の
   ピストンが他方のシリンダーブロック組立部品に向かっ
   て伸びるように配置され、 共通のヨークプレートが該ピストンに関連してかつ該シ
   リンダーブロック間に備えられ、該シリンダーブロック
   組立部品を収容しかつ運転するための、各シリンダーブ
   ロック組立部品に独自の、電気モーターの中空状ロータ
   ーが備えられ、該電気モーターのスターターが該ハウジ
   ング内で各ローターごとに備えられ、 該各スターター、そのローター及びそのシリンダーブロ
   ック組立部品が独立に互いに逆方向に運転される、イン
   ライン型電気モーター駆動油圧装置。 ２　上記シャフトが静止し、シリンダーブロック及びピ
   ストン組立部品並びにローターを支持するためのベアリ
   ングを備える特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３　上記シャフトが中空であり、上記ハウジングが、流
   体を上記シリンダーブロック組立部品から上記中空シャ
   フトを通じて共通の出口に集める手段を含む特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 ４　上記油圧ポンプを駆動する上記電気モーターを活動
   させることによって作動する特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ５　上記各シリンダーブロック組立部品からの各流体圧
   力波形に応答し、該波形を互いに１８０゜位相をずらす
   ように各電気モーターの作動を制御し且つ同調させて、
   それによって上記装置からの周期的な流出を低減させて
   より均一な流量を維持するための制御手段を有する特許
   請求の範囲第４項に記載の装置。 ６　上記共通のヨークプレートが、機械加工された表面
   を有する単一のプレートと、ピストンの開放端に関連す
   るシューを有し且つシューを直接束縛する上記ピストン
   と、各シリンダーブロック組立部品のシューに関連した
   押さえつけプレートとを、上記シューとヨークプレート
   の対応する表面との間の束縛を保つために有する特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ７　上記ヨークプレートの一方の側に関連する単一のヨ
   ークスプリング組立と上記ヨークプレートの他方の側に
   関連するアクチュエータピストンと、 上記ポンプの出口圧力に応答して該アクチュエータピス
   トンの位置を制御するコンペンセータバルブとを含み、 さらに、二つの高圧ポートを内部で繋ぎ、 それによって等価の反対方向のヨーク力を維持する中空
   シャフトを含む特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ８　上記ポンプを油圧モーターとして運転させ上記電気
   モーターをジェネレータとして運転させるために加圧液
   体を上記油圧ポンプに供給するための手段を含む特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。