(57)【要約】      （修正有）【課題】装置全体としての回転軸方向の長さを短縮可能な流体圧発生装置を提供すること。【解決手段】電動機２０とアキシャルピストンポンプ３０と回転シャフト４０とを含む流体圧発生装置１００は、電動機２０が、空洞を有する筒状のロータ２２と、ロータ２２を取り囲むステータ２１とを含み、アキシャルピストンポンプ３０が、斜板３１とシリンダバレル３２とを含み、少なくとも部分的にその空洞内に配置され、回転シャフト４０が、電動機２０及びアキシャルピストンポンプ３０の共通の回転軸に沿って延び、シリンダバレル３２及びロータ２２と共に回転し、斜板３１が、その空洞内に回転不能に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機とアキシャルピストンポンプと回転シャフトとを含む流体圧発生装置であって、
前記電動機は、空洞を有する筒状のロータと、該ロータを取り囲むステータとを含み、
前記アキシャルピストンポンプは、斜板と、シリンダバレルとを含み、少なくとも部分的に前記空洞内に配置され、
前記回転シャフトは、前記電動機及び前記アキシャルピストンポンプの共通の回転軸に沿って延び、前記シリンダバレル及び前記ロータと共に回転し、
前記斜板は、前記空洞内に回転不能に配置される、
ことを特徴とする流体圧発生装置。
【請求項２】
前記ステータは、前記ロータに接触配置されるオイルシールによって前記アキシャルピストンポンプから液密に隔離される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧発生装置。
【請求項３】
前記シリンダバレルは、前記斜板と向き合う面の反対側にある面を前記空洞から露出させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機及び流体圧ポンプを含む流体圧発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機、アキシャルピストンモータ、及びアキシャルピストンポンプで構成されるハイドロトランスフォーマであり、それら電動機、アキシャルピストンモータ、及びアキシャルピストンポンプのそれぞれの回転軸を直列に連結したハイドロトランスフォーマが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、電動機及びアキシャルピストンポンプで構成される流体圧サーボポンプであり、その電動機の回転軸とそのアキシャルピストンポンプの回転軸とをスプライン結合する代わりに、その電動機の回転軸の延長線上にそのアキシャルピストンポンプのシリンダブロックを一体的に形成した流体圧サーボポンプが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
これらの装置は、その電動機とそのアキシャルピストンポンプとをその回転軸方向に並べた構成を有するため、その回転軸方向の装置全体の長さを、その電動機の回転軸方向の長さとそのアキシャルピストンポンプの回転軸方向の長さとを合計した長さより短いものとすることができない。
【０００５】
これに対し、電動機及びアキシャルピストンポンプで構成されるポンプモータであり、その電動機のロータがそのアキシャルピストンポンプのシリンダブロックの外周面（回転軸の半径方向外側の面）に圧入されてそのシリンダブロックと一体的に回転するようにしたポンプモータが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１７４４７号公報
【特許文献２】特開昭６３−０７５３６９号公報
【特許文献３】特開平１０−１０３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３に記載のポンプモータは、そのアキシャルピストンポンプで扱われる作動油をその電動機の冷却に利用すべく、そのアキシャルピストンポンプの斜板とその電動機のステータとをハウジング内の連通した空間に配置しながらそのステータをその作動油に浸す構成であるため、その電動機におけるステータコイルの短絡を引き起こすおそれがあり、信頼性の点で問題がある。
【０００８】
上述の点に鑑み、本発明は、装置全体としての回転軸方向の長さを短縮可能なより信頼性の高い流体圧発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る流体圧発生装置は、電動機とアキシャルピストンポンプと回転シャフトとを含む流体圧発生装置であって、前記電動機は、空洞を有する筒状のロータと、該ロータを取り囲むステータとを含み、前記アキシャルピストンポンプは、斜板と、シリンダバレルとを含み、少なくとも部分的に前記空洞内に配置され、前記回転シャフトは、前記電動機及び前記アキシャルピストンポンプの共通の回転軸に沿って延び、前記シリンダバレル及び前記ロータと共に回転し、前記斜板は、前記空洞内に回転不能に配置されることを特徴とする。この構成により、本発明の実施例に係る流体圧発生装置は、アキシャルピストンポンプの作動油が電動機のステータに至るのを防止しながら装置全体としての回転軸方向の長さを短縮することができる。
【００１０】
また、前記ステータは、前記ロータに接触配置されるオイルシールによって前記アキシャルピストンポンプから液密に隔離されることが好ましい。この構成により、本発明の実施例に係る流体圧発生装置は、更に、アキシャルピストンポンプの作動油が電動機のステータに至るのをより確実に防止することができる。
【００１１】
また、前記シリンダバレルは、前記斜板と向き合う面の反対側にある面を前記空洞から露出させることが好ましい。この構成により、本発明の実施例に係る流体圧発生装置は、上述の効果を実現しながらも、アキシャルピストンポンプと流体圧回路又は流体タンクとの間の配管の長さを短縮し、装置の更なる簡略化を実現させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述の手段により、本発明は、装置全体としての回転軸方向の長さを短縮可能なより信頼性の高い流体圧発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る流体圧発生装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図１の流体圧発生装置の断面斜視図である。
【図３】図１の流体圧発生装置の概略断面図（その１）である。
【図４】図１の流体圧発生装置の概略断面図（その２）である。
【図５】図１の流体圧発生装置の概略断面図（その３）である。
【図６】図１の流体圧発生装置の概略断面図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係る流体圧発生装置の構成例１００を示す斜視図であり、図２は、その断面斜視図、図３〜図６は、その概略断面図である。なお、図３〜図６において、その断面が目の細かい斜線ハッチングで示される部材は、回転可能な部材を表し、その断面が目の粗い斜線ハッチングで示される部材は、回転不能な部材を表すものとする。
【００１６】
流体圧発生装置１００は、例えば、流体タンク６０（例えば、オイルタンクである。）から吸入した作動流体（例えば、作動油である。）を所望の流量で配管７０、７１に吐出することによって配管７０、７１が接続される流体圧回路（図示せず。）で所望の流体圧を発生させるための装置であり、主に、ハウジング１０、電動機２０、アキシャルピストンポンプ３０、回転シャフト４０、及び回転検出部５０で構成される。
【００１７】
ハウジング１０は、電動機２０、アキシャルピストンポンプ３０、及び回転シャフト４０のそれぞれの間の所定の相対的な位置関係を維持しながら電動機２０、アキシャルピストンポンプ３０、及び回転シャフト４０を支持するための部材であり、例えば、回転シャフト４０の軸方向に沿って延びる軸方向部材１１、回転検出部５０が設置される側の軸方向部材１１の端面に配置される第一蓋部材１２、アキシャルピストンポンプ３０が作動油を吸入し且つ吐出する側の軸方向部材１１の端面に配置される第二蓋部材１３を含む。
【００１８】
軸方向部材１１は、電動機２０及びアキシャルピストンポンプ３０を収容するための空洞をその内部に有する筒状の部材であり、その一端に第一蓋部材１２が結合され、その他端に第二蓋部材１３が結合される。また、軸方向部材１１は、その内部に収容される電動モータ２０に接続される導線（図示せず。）をその内部に導くための導線口１１０を有する。
【００１９】
第一蓋部材１２は、板状の基板部１２０とその基板部１２０から回転シャフト４０に沿って延びる延長部１２１とを含む部材である。
【００２０】
本実施例において、第一蓋部材１２は、基板部１２０及び延長部１２１を通じて回転シャフト４０を貫通させるための貫通穴が形成されている。なお、第一蓋部材１２は、個別に形成された基板部１２０と延長部１２１とを有するが、一体的に形成された基板部１２０と延長部１２１とを有していてもよい。
【００２１】
また、基板部１２０は、第一蓋部材１２の外面（軸方向部材１１が結合される側とは反対の側にある面である。）に取り付けられる回転検出部５０が回転シャフト４０の回転を検出できるように（その回転検出部５０を回転シャフト４０に接続できるように）回転シャフト４０を貫通させるための貫通穴を有するが、回転検出部５０が第一蓋部材１２の内面に取り付けられ或いは第一蓋部材１２の内部に埋設される場合には、回転シャフト４０を貫通させるための貫通穴を省略することができる。
【００２２】
第二蓋部材１３は、板状の基板部１３０を有する部材であり、本実施例において、基板部１３０は、電動機２０のロータ２２（詳細は後述する。）及びアキシャルピストンポンプ３０のシリンダバレル３２（詳細は後述する。）を露出させ、且つ、回転シャフト４０を貫通させるための貫通穴を有する。
【００２３】
また、第二蓋部材１３の外面（軸方向部材１１が結合される側とは反対の側にある面である。）は、Oリング１３１を介してポートプレート１３２に結合される。
【００２４】
ポートプレート１３２は、流体圧発生装置１００とオイルタンク６０との間に設置される板状の部材であり、オイルタンク６０とアキシャルピストンポンプ３０とを連通する第一ポート１３３（図３において断面を構成しないために破線で示されている。）と、アキシャルピストンポンプ３０と配管７０とを連通する第二ポート１３４と、配管７１とアキシャルピストンポンプ３０とを連通する第三ポート（図示せず。）とをその内部に形成する部材である。
【００２５】
本実施例において、第二蓋部材１３は、ポートプレート１３２から独立した別の部材として提供され、ポートプレート１３２を第二蓋部材１３から取り外した際に電動機２０のロータ２２とアキシャルピストンポンプ３０のシリンダバレル３２とを露出させる構成とすることでメンテナンス性を向上させているが、ポートプレート１３２と一体的に形成された部材として提供されてもよい。また、第二蓋部材１３を貫通する回転シャフト４０は、ポートプレート１３２のところで軸受４１を介して支持されるものとする。
【００２６】
電動機２０は、外部の電源（図示せず。）が供給する電力を受けて回転する装置であり、好適には、クローズドループ制御のサーボモータが用いられるが、三相誘導電動機が用いられてもよい。また、外部の電源が供給する電力は、外部のコントローラ（図示せず。）によってその大きさ及び向きが制御されるものとする。
【００２７】
本実施例において、電動機２０は、軸方向部材１１がその内部に形成する空洞の内壁に固定的に取り付けられる筒状のステータ２１と、第一蓋部材１２及び第二蓋部材１３のところで軸受１２５及び軸受１３５のそれぞれを介して回転可能に支持される筒状のロータ２２とで構成される。なお、ロータ２２は、第一蓋部材１２、第二蓋部材１３のところにある軸受１２５、１３５の少なくとも一つの代わりに、軸方向部材１１のところで別の軸受を介して回転可能に支持されていてもよい。
【００２８】
また、流体圧発生装置１００は、第一蓋部材１２の延長部１２１とロータ２２との間、及び、第二蓋部材１３のシール支持部１３７とロータ２２との間にそれぞれオイルシール１２６、１３６を有し、アキシャルピストンポンプ３０の作動油が電動機２０のステータ２１に至るのを防止している。
【００２９】
また、電動機２０は、外部の電源が供給する電流をステータ２１のコイル２１０に流すことによって発生させる磁界と、回転軸の半径方向においてステータ２１と対向するロータ２２の外壁（回転軸の半径方向外側の面）に設置された永久磁石（図示せず。）が発生させる磁界とを利用してロータ２２を回転させる。
【００３０】
ロータ２２は、アキシャルピストンポンプ３０の少なくとも一部を収容するための空洞をその内部に有し、流体圧発生装置１００の回転軸方向の長さを短縮できるようにする。好適には、ロータ２２は、アキシャルピストンポンプ３０の全体をその内部に収容し（具体的には、図３で示されるように、ロータ２２の右側の端面とアキシャルピストンポンプ３０の右側の端面とがほぼ一致するように収容し）、アキシャルピストンポンプ３０の回転軸方向の長さが流体圧発生装置１００の回転軸方向の長さを決める際の決定的要因とならないようにする（すなわち、流体圧発生装置１００の回転軸方向の長さが、主に、ロータ２２の回転軸方向の長さによって決定されるようにする。）。
【００３１】
アキシャルピストンポンプ３０は、主に、斜板３１及びシリンダバレル３２を含み、斜板３１が回転不能に支持され、シリンダバレル３２が回転可能に支持されるよう構成される。
【００３２】
この構成により、アキシャルピストンポンプ３０は、シリンダバレル３２内を摺動可能なピストン群に接続されるピストンシュー群３４が斜板３１の斜面上で円を描くように移動し、それらピストン群のそれぞれがシリンダバレル３２内に形成された対応するシリンダの内部を往復運動することによって、例えば図３で示されるように、現時点において膨張行程にあるピストン３３Ａ（図３において断面を構成しないために不可視部分が破線で示されている。開口３５Ａ、第一ポート１３３についても同様である。）がポートプレート１３２の第一ポート１３３と開口３５Ａとを介してオイルタンク６０からシリンダ内に作動油を吸入し（なお、ピストン群は、膨張行程の初期段階においてポートプレート１３２の第三ポート及びそれぞれの開口を介して配管７１からシリンダ内に作動油を吸入する。）、現時点において圧縮行程にあるピストン３３が開口３５とポートプレート１３２の第二ポート１３４とを介してシリンダ内の作動油を配管７０に向けて吐出する。
【００３３】
本実施例において、アキシャルピストンポンプ３０は、シリンダバレル３２内に奇数個（例えば、９個である。）のシリンダ群を有し、対応する数のピストン群がそれら奇数個のシリンダ群の内部を往復運動するが、偶数個のシリンダ群を有するようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施例において、アキシャルピストンポンプ３０は、電動機２０のロータ２２に形成された円柱状の空洞内に完全に収容されるが、斜板３１をその空洞内に収容させながらシリンダバレル３２の一部をその空洞外に突出させるようにしてもよい。
【００３５】
斜板３１は、第一蓋部材１２の基板部１２０から回転シャフト４０に沿って電動機２０のロータ２２に形成された空洞内に延びる第一蓋部材１２の延長部１２１の端面に固定的に結合され、回転シャフト４０を貫通させるための貫通穴をその中心部に有する。
【００３６】
本実施例において、斜板３１は、円筒形状を有し、軸方向にあるその斜面の傾斜角が固定された状態で、その斜面の反対側にある平坦面を介して延長部１２１の端面に固定的に結合されるが、公知の傾斜角可変機構によってその傾斜角が可変となるように設置されていてもよい。
【００３７】
一方、シリンダバレル３２は、その外壁（回転軸の半径方向外側の面）とロータ２２の内壁（回転軸の半径方向内側の面）とをキー結合やスプライン結合等によって結合させ、ロータ２２と共に回転可能となるように構成される。
【００３８】
また、シリンダバレル３２は、回転シャフト４０を貫通させるための貫通穴をその中心部に有し、その貫通穴の内壁と回転シャフト４０の外壁とをキー結合やスプライン結合等によって結合させ、回転シャフト４０と共に回転可能となるように構成される。
【００３９】
本実施例において、シリンダバレル３２は、軸方向において斜板３１と向き合う面の反対側にある面（開口３５が配置される側の面）をロータ２２に形成された空洞から露出させてポートプレート１３２と向かい合わせるようにしている。
【００４０】
斜板３１及びシリンダバレル３２の配置を図４で示されるように逆転させた場合に比べ（すなわち、シリンダバレル３２の、軸方向において斜板３１と向き合う面の反対側にある面（開口３５が配置される側の面）を第一蓋部材１２の延長部１２１の端面に向かい合わせ、斜板３１の、その斜面の反対側にある平坦面をロータ２２に形成された空洞から露出させてポートプレート１３２に結合する場合に比べ）、流体圧発生装置１００は、その構造を簡略化できるからである（図４で示される構造は、アキシャルピストンポンプ３０が吸入或いは吐出する作動油を導くための配管を第一蓋部材１２の内部に回転検出部５０を迂回するように形成する必要がある。）。但し、流体圧発生装置１００は、図４で示される構造を除外するものではない。
【００４１】
回転シャフト４０は、電動機２０及びアキシャルピストンポンプ３０の共通の回転軸に沿って延びるシャフトであり、電動機２０のロータ２２とアキシャルピストンポンプ３０のシリンダバレル３２とを円滑に回転させるためのシャフトである。
【００４２】
本実施例において、回転シャフト４０は、その一端が第一蓋部材１２を貫通し第一蓋部材１２のところで軸受４２を介して回転可能に支持され、また、その他端がアキシャルピストンポンプ３０を貫通しポートプレート１３２のところで軸受４１を介して回転可能に支持される。
【００４３】
また、第一蓋部材１２のシール支持部４４と回転シャフト４０との間には、オイルシール４３が設置され、アキシャルピストンポンプ３０の作動油が回転検出部５０に至るのを防止している。
【００４４】
また、回転シャフト４０は、その一端において回転検出部５０に接続され、回転検出部５０が回転シャフト４０の回転速度、ひいては、アキシャルピストンポンプ３０の回転速度及び電動機２０の回転速度を検出できるようにする。
【００４５】
回転検出部５０は、回転シャフト４０の回転を検出するための装置であり、例えば、回転シャフト４０の軸周りに配置されるエンコーダ、ポテンショメータ又はレゾルバであって、検出した値を外部のコントローラ（電動機２０に供給する電力を制御するためのコントローラである。）に対して出力する。電動機２０におけるロータ２２の回転数をフィードバック制御できるようにするためである。
【００４６】
本実施例において、回転検出部５０は、第一蓋部材１２の外面（軸方向部材１１が結合される側とは反対の側にある面である。）に取り付けられるが、第一蓋部材１２の内面に取り付けられていてもよく、第一蓋部材１２の内部に埋め込まれていてもよい。
【００４７】
なお、回転検出部５０は、オープンループ制御の電動機２０が使用される場合には、電動機２０の回転数を把握する必要がないために省略され得る。
【００４８】
以上の構成により、流体圧発生装置１００は、電動機２０におけるステータ２１のコイル２１０に電流が供給されてロータ２２が回転させられると、ロータ２２内の空洞の内壁に結合されたアキシャルピストンポンプ３０のシリンダバレル３２とシリンダバレル３２内の貫通穴の内壁に結合された回転シャフト４０とを共に回転させ、第一蓋部材１２の延長部１２１の端面に固定的に取り付けられたアキシャルピストンポンプ３０の斜板３１に対しシリンダバレル３２を回転させることによって、シリンダバレル３２の内部に形成されたシリンダ群のそれぞれで往復運動するピストン群のそれぞれに対応する開口を通じてオイルタンク６０からシリンダ内に吸入した作動油を、それら開口を通じて配管７０（シリンダバレル３２の回転方向が逆の場合には配管７１となる。）に吐出し、また、それら開口を通じて配管７１（シリンダバレル３２の回転方向が逆の場合には配管７０となる。）からシリンダ内に吸入した作動油を、それら開口を通じてオイルタンク６０に吐出することができる。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５０】
例えば、上述の実施例において、流体圧発生装置１００は、アキシャルピストンポンプ３０の斜板３１を、第一蓋部材１２の延長部１２１の端面に固定的に取り付けるが、図５で示されるように、斜板３１の、斜面の反対側にある平坦面をロータ２２に形成された空洞から露出させて第一蓋部材１２の基板部１２０に固定的に取り付けるようにしてもよい。
【００５１】
この場合、アキシャルピストンポンプ３０のシリンダバレル３２は、軸方向において斜板３１と向き合う面の反対側にある面（開口が配置される側の面）を、ロータ２２に形成された空洞内に延びるポートプレート１３２の延長部１３７の端面に向かい合わせるようにして配置される。また、ポートプレート１３２は、その内部にある第一ポート１３３、第二ポート１３４、及び第三ポート（図示せず。）のそれぞれを延長部１３７の全長にわたって延長させるようにする。
【００５２】
また、流体圧発生装置１００は、図６で示されるように、斜板３１を、ロータ２２に形成された空洞内に延びる第一蓋部材１２の延長部１２１の端面に固定的に取り付けるようにしながら、シリンダバレル３２を、ロータ２２に形成された空洞内に延びるポートプレート１３２の延長部１３７の端面に向かい合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０・・・ハウジング  １１・・・軸方向部材  １２・・・第一蓋部材  １３・・・第二蓋部材  ２０・・・電動機  ２１・・・ステータ  ２２・・・ロータ  ３０・・・アキシャルピストンポンプ  ３１・・・斜板  ３２・・・シリンダバレル  ３３、３３Ａ・・・ピストン  ３４・・・ピストンシュー  ３５、３５Ａ・・・開口  ４０・・・回転シャフト  ４１・・・軸受  ４２・・・軸受  ４３・・・オイルシール  ４４・・・シール支持部  ５０・・・回転検出部  ６０・・・オイルタンク  ７０、７１・・・配管  １００・・・流体圧発生装置  １１０・・・導線口  １２０・・・基板部  １２１・・・延長部  １２５・・・軸受  １２６・・・オイルシール  １３０・・・基板部  １３１・・・Ｏリング  １３２・・・ポートプレート  １３３・・・第一ポート  １３４・・・第二ポート  １３５・・・軸受  １３６・・・オイルシール  １３７・・・シール支持部  ２１０・・・コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011208539.tif 000008