(57)【要約】  少なくとも２つの流体ドライバを有するポンプ及びその少なくとも２つの流体ドライバを使用してポンプの入口からポンプの出口まで流体を搬送する方法を提供する。流体ドライバの各々は原動機及び流体置換部材を含む。原動機は流体置換部材を駆動して流体を移動させる。流体ドライバは独立して動作される。しかし、流体ドライバは、流体ドライバ間の接触が同期されるように動作される。即ち、流体ドライバの動作は、各流体ドライバの流体置換部材が他の流体置換部材と接触するように同期される。接触は少なくとも１つの接触点、接触線又は接触領域を含み得る。【選択図】図１
2017506721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプであって、
内部域を画定し、前記内部域と流体連通する第１のポートと、前記内部域と流体連通する第２のポートを含むケーシングと、
前記内部域内に配置され、第１のギヤ本体と複数の第１のギヤ歯を有する第１のギヤと、
前記内部域内に配置され、第２のギヤ本体及び前記第２のギヤ本体から径方向外側に突出する複数の第２のギヤ歯を有し、前記複数の第２のギヤ歯の少なくとも１つの歯の第２の面が前記複数の第１のギヤ歯の少なくとも１つの歯の第１の面と整列するように配置される第２のギヤと、
前記第１のギヤを前記第１のギヤの第１の軸方向中央線の周りで第１の方向に回転させ、流体を第１の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる第１のモータと、
前記第２のギヤを前記第１のモータから独立して、前記第２のギヤの第２の軸方向中央線の周りで第２の方向に回転させ、前記第２の面を前記第１の面に接触させて前記流体を第２の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる第２のモータとを備えるポンプ。
【請求項２】
前記第１のギヤ本体は前記第１のモータを収容するための前記第１の軸方向中央線に沿った第１の円筒形の開口を含み、
前記第１のモータはアウターロータ型モータであって前記第１の円筒形の開口内に配置され、前記第１のモータは第１の回転子を備え、
前記第１の回転子は前記第１のギヤと結合され、前記第１のギヤを前記第１の軸方向中央線の周りで前記第１の方向に回転させる、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記第１のモータは、第１のモータシャフトが第１の回転子と共に回転するように前記第１のモータシャフトに結合される前記第１の回転子を備えるインナーロータ型モータであり、
前記第１のモータシャフトは前記第１のギヤと結合されて前記第１のギヤを前記第１の軸方向中央線の周りで前記第１の方向に回転させる、請求項１に記載のポンプ。
【請求項４】
前記第２のギヤ本体は前記第２のモータを収容するための前記第２の軸方向中央線に沿った第２の円筒形の開口を含み、前記第２のモータはアウターロータ型モータであって前記第２の円筒形の開口内に配置され、前記第２のモータは第２の回転子を備え、
前記第２の回転子は前記第２のギヤと結合され、前記第２のギヤを前記第２の軸方向中央線の周りで前記第２の方向に回転させる、請求項２に記載のポンプ。
【請求項５】
前記第２のモータは、モータシャフトが第２の回転子と共に回転するように前記モータシャフトに結合される前記第２の回転子を備えるインナーロータ型モータであり、
前記モータシャフトは前記第２のギヤと結合されて前記第２のギヤを前記第２の軸方向中央線の周りで前記第２の方向に回転させる、請求項２に記載のポンプ。
【請求項６】
前記第２のモータは前記内部域内に配置される、請求項５に記載のポンプ。
【請求項７】
前記第２のモータは前記ケーシングの外側に配置される、請求項５に記載のポンプ。
【請求項８】
前記第２のモータは、第２のモータシャフトが第２の回転子と共に回転するように前記第２のモータシャフトに結合される前記第２の回転子を備えるインナーロータ型モータであり、
前記第２のモータシャフトは前記第２のギヤと結合されて前記第２のギヤを前記第２の軸方向中央線の周りで前記第２の方向に回転させる、請求項３に記載のポンプ。
【請求項９】
前記第１のモータ及び前記第２のモータは前記内部域内に配置される、請求項８に記載のポンプ。
【請求項１０】
前記第１のモータは前記内部域内に配置され、前記第２のモータは前記ケーシングの外側に配置される、請求項８に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記第１のモータ及び前記第２のモータは前記ケーシングの外側に配置される、請求項８に記載のポンプ。
【請求項１２】
前記第２の方向は前記第１の方向と反対である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１３】
前記第２の方向は前記第１の方向と同じである、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１４】
前記第１の流路及び前記第２の流路は同じ流路である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１５】
前記第１の流路及び前記第２の流路は異なる流路である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１６】
前記接触は前記第２のポートと前記第１のポートとの間の流体路を実質的に封止する、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１７】
前記流体は液圧流体である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１８】
前記流体は水である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１９】
前記ポンプは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの範囲で動作する、請求項１７に記載のポンプ。
【請求項２０】
前記ポンプは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの範囲で動作する、請求項１８に記載のポンプ。
【請求項２１】
前記第１のモータ及び前記第２のモータは双方向である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項２２】
前記第１のモータ及び前記第２のモータは可変速度のモータである、請求項１に記載のポンプ。
【請求項２３】
前記第１のモータ及び前記第２のモータは互いに異なる速度で動作され得る、請求項１に記載のポンプ。
【請求項２４】
前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの少なくとも１つは金属材料で作製される、請求項１に記載のポンプ。
【請求項２５】
前記第１のギヤ及び前記第２のギヤの少なくとも１つは非金属材料で作製される、請求項１に記載のポンプ。
【請求項２６】
前記金属材料は、鋼鉄、ステンレス鋼、陽極酸化アルミ、アルミニウム、チタン、マグネシウム、真ちゅう及びそれら各々の合金の少なくとも１つを備える、請求項２４に記載のポンプ。
【請求項２７】
前記非金属材料は、セラミック、プラスチック、複合材料、炭素繊維、ナノ複合材料、ゴム及びエラストマーの少なくとも１つを備える、請求項２５に記載のポンプ。
【請求項２８】
流体をポンプの第１のポートから第２のポートへ移動させる方法であって、前記ポンプは中に内部域を画定するポンプケーシングを含み、更に第１のモータ、第２のモータ、複数の第１のギヤ歯を有する第１のギヤ、複数の第２のギヤ歯を有する第２のギヤを含み、前記方法は、
前記第１のモータを回転させ、前記第１のギヤを前記第１のギヤの第１の軸方向中央線の周りで第１の方向に回転させて、流体を第１の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる、前記第１のモータを回転させるステップと、
前記第２のモータを、前記第１のモータから独立して回転させ、前記第２のギヤを前記第２のギヤの第２の軸方向中央線の周りで第２の方向に回転させて、前記流体を第２の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる、前記第２のモータを回転させるステップと、
前記第２のギヤの速度を前記第１のギヤの速度の９９％から１００％の範囲で同期させるステップと、
前記複数の第２のギヤ歯の少なくとも１つの歯の面と前記複数の第１のギヤ歯の少なくとも１つの歯の面との間を同期接触させるステップと、を備える方法。
【請求項２９】
前記第１のギヤのギヤ本体の前記第１の軸方向中央線に沿って第１の円筒形の開口を設けるステップと、
前記第１のモータを前記第１の円筒形の開口内に配置するステップと、
前記第１のモータの第１の回転子を前記第１のギヤに結合させるステップと、
前記第１のギヤを前記第１の軸方向中央線の周りで前記第１の方向に回転させるステップとを更に備え、
前記第１のモータはアウターロータ型モータである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のモータの第１のモータシャフトを前記第１のギヤに結合させるステップと、
前記第１のギヤを前記第１の軸方向中央線の周りで前記第１の方向に回転させるステップとを更に備え、
前記第１のモータはインナーロータ型モータである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２のギヤのギヤ本体の前記第２の軸方向中央線に沿って第２の円筒形の開口を設けるステップと、
前記第２のモータを前記第２の円筒形の開口内に配置するステップと、
前記第２のモータの第２の回転子を前記第２のギヤに結合させるステップと、
前記第２のギヤを前記第２の軸方向中央線の周りで前記第１の方向に回転させるステップとを更に備え、
前記第２のモータはアウターロータ型モータである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２のモータの第２のモータシャフトを前記第２のギヤに結合させるステップと、
前記第２のギヤを前記第２の軸方向中央線の周りで前記第２の方向に回転させるステップとを更に備え、
前記第２のモータはインナーロータ型モータである、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記第２のモータを前記内部域内に配置するステップを更に備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２のモータを前記ケーシングの外側に配置するステップを更に備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２のモータの第２のモータシャフトを前記第２のギヤに結合させるステップと、
前記第２のギヤを前記第２の軸方向中央線の周りで前記第２の方向に回転させるステップとを更に備え、
前記第２のモータはインナーロータ型モータである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のモータ及び前記第２のモータを前記内部域内に配置するステップを更に備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１のモータを前記内部域内に配置するステップと、
前記第２のモータを前記ケーシングの外側に配置するステップとを更に備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１のモータ及び前記第２のモータを前記ケーシングの外側に配置するステップを更に備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記接触は前記第２のポートと前記第１のポートとの間の流体路を実質的に封止する、請求項２８に記載の方法。
【請求項４０】
液圧流体をポンピングするステップを更に備える、請求項２８に記載の方法。
【請求項４１】
水をポンピングするステップを更に備える、請求項２８に記載の方法。
【請求項４２】
前記ポンピングは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの動作範囲でなされる、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記ポンピングは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの動作範囲でなされる、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記第２の方向は前記第１の方向と反対である、請求項２８に記載の方法。
【請求項４５】
前記第２の方向は前記第１の方向と同じである、請求項２８に記載の方法。
【請求項４６】
前記第１の流路及び前記第２の流路は同じ流路である、請求項２８に記載の方法。
【請求項４７】
前記第１の流路及び前記第２の流路は異なる流路である、請求項２８に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１のモータ及び前記第２のモータはどちらかの方向に回転され得る、請求項２８に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１のモータ及び前記第２のモータは可変速度である、請求項２８に記載の方法。
【請求項５０】
ポンプであって、
内部域を画定し、前記内部域と流体連通する第１のポートと、前記内部域と流体連通する第２のポートとを含むケーシングと、
第１の流体ドライバとを備え、前記第１の流体ドライバは、
前記内部域内に配置され、複数の第１の突出部を有する第１の流体置換部材と、
前記第１の流体置換部材を前記第１の流体置換部材の第１の軸方向中央線の周りで第１の方向に回転させて、流体を第１の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる第１の原動機とを含み、
前記ポンプは更に、
第２の流体ドライバを備え、前記第２の流体ドライバは、
前記内部域内に配置され、複数の第２の突出部及び複数の窪みの少なくとも１つを有する第２の流体置換部材であって、前記複数の第１の突出部の少なくとも１つの第１の表面が前記複数の第２の突出部の少なくとも１つの第２の表面又は前記複数の窪みの少なくとも１つの第３の表面と整列するように配置される第２の流体置換部材と、
前記第２の流体置換部材を、前記第１の原動機から独立して、前記第２の流体置換部材の第２の軸方向中央線の周りで第２の方向に回転させ、前記第１の表面を前記対応する第２の表面又は第３の表面に接触させて前記流体を第２の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる第２の原動機を含む、ポンプ。
【請求項５１】
前記第２の方向は前記第１の方向と反対である、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項５２】
前記第２の方向は前記第１の方向と同じである、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項５３】
前記第１の流路及び前記第２の流路は同じ流路である、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項５４】
前記第１の流路及び前記第２の流路は異なる流路である、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項５５】
前記接触は前記第２のポートと前記第１のポートとの間の流体路を実質的に封止する、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項５６】
前記流体は液圧流体である、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項５７】
前記流体は水である、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項５８】
前記ポンプは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの範囲で動作する、請求項５６に記載のポンプ。
【請求項５９】
前記ポンプは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの範囲で動作する、請求項５７に記載のポンプ。
【請求項６０】
前記第１の原動機及び前記第２の原動機は双方向である、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項６１】
前記第１の原動機及び前記第２の原動機は可変速度である、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項６２】
前記第１の原動機及び前記第２の原動機は互いに異なる速度で動作され得る、請求項５０に記載のポンプ。
【請求項６３】
流体をポンプの第１のポートから第２のポートへ移動させる方法であって、前記ポンプは中に内部域を画定するポンプケーシングを含み、更に第１の原動機、第２の原動機、複数の第１の突出部を有する第１の流体置換部材及び複数の第２の突出部及び複数の窪みの少なくとも１つを有する第２の流体置換部材を含み、前記方法は、
前記第１の原動機を回転させて、前記第１の流体置換部材を第１の方向に回転させて流体を第１の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる、第１の原動機を回転させるステップと、
前記第２の原動機を前記第１の原動機から独立して回転させて、前記第２の流体置換部材を第２の方向に回転させて前記流体を第２の流路に沿って前記第１のポートから前記第２のポートへ移動させる、第２の原動機を回転させるステップと、
前記第２の流体置換部材の速度を前記第１の流体置換部材の速度の９９％から１００％の範囲に同期させるステップと、
前記複数の第１の突出部の少なくとも１つの表面が前記複数の第２の突出部の少なくとも１つの表面又は前記複数の窪みの少なくとも１つの表面と接触するように、前記第１の置換部材と前記第２の置換部材との間を同期接触させるステップとを備える方法。
【請求項６４】
前記接触は前記第２のポートと前記第１のポートとの間の流体路を実質的に封止する、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
液圧流体をポンピングするステップを更に備える、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
水をポンピングするステップを更に備える、請求項６３に記載の方法。
【請求項６７】
前記ポンピングは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの動作範囲でなされる、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記ポンピングは１ｒｐｍから５０００ｒｐｍの動作範囲でなされる、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記第２の方向は前記第１の方向と反対である、請求項６３に記載の方法。
【請求項７０】
前記第２の方向は前記第１の方向と同じである、請求項６３に記載の方法。
【請求項７１】
前記第１の流路及び前記第２の流路は同じ流路である、請求項６３に記載の方法。
【請求項７２】
前記第１の流路及び前記第２の流路は異なる流路である、請求項６３に記載の方法。
【請求項７３】
前記第１の原動機及び前記第２の原動機はどちらかの方向に回転され得る、請求項６３に記載の方法。
【請求項７４】
前記第１の原動機及び前記第２の原動機は可変速度である、請求項６３に記載の方法。
【請求項７５】
流体ドライバであって、
サポートシャフトと、
前記サポートシャフトに固定して連結される固定子と、
前記固定子の径方向外側から前記固定子を囲む回転子と、
前記回転子の径方向外側に配置され、前記回転子により支持される外部支持部材と、
前記外部支持部材から径方向外側に突出する複数のギヤ歯を有し、前記外部支持により支持されるギヤとを備える流体ドライバ。
【請求項７６】
流体ドライバであって、
サポートシャフトと、
前記サポートシャフトに固定して連結される固定子と、
前記固定子の径方向外側から前記固定子を囲む回転子と、
前記回転子から径方向外側に突出する複数のギヤ歯を有し、前記回転子により支持されるギヤとを備える流体ドライバ。
【請求項７７】
流体をポンプの入口から出口まで搬送する方法であって、前記ポンプは中に内部域を画定するケーシングと、第１の流体ドライバ及び第２の流体ドライバとを有し、前記方法は、
前記第１の流体ドライバを第１の方向に回転可能に駆動するステップと、
前記第２の流体ドライバを前記第１の流体ドライバから独立して第２の方向に回転可能に同時に駆動するステップとを備える方法。
【請求項７８】
前記第１の流体ドライバと前記第２の流体ドライバとの間を同期接触させるステップを更に備える、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記第２の方向は前記第１の方向と反対である、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記第２の方向は前記第１の方向と同じである、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
流体をポンプの入口から出口まで搬送する方法であって、前記ポンプは中に内部域を画定するケーシングと、第１の流体ドライバ及び第２の流体ドライバとを有し、前記方法は、
前記第１の流体ドライバ及び前記第２の流体ドライバを互いに反対方向に回転させるステップと、
前記第１の流体ドライバと前記第２の流体ドライバとの間を同期接触させるステップを備える方法。
【請求項８２】
前記同期接触は前記第２の流体ドライバの速度を前記第１の流体ドライバの速度の９９％から１００％の範囲に同期させるステップを備える、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
流体をポンプの入口から出口まで搬送する方法であって、前記ポンプは中に内部域を画定するケーシングと、第１の流体ドライバ及び第２の流体ドライバとを有し、前記方法は、
前記第１の流体ドライバ及び前記第２の流体ドライバを互いに同じ方向に回転させるステップと、
前記第１の流体ドライバと前記第２の流体ドライバとの間を同期接触させるステップを備える方法。
【請求項８４】
前記同期接触は前記第２の流体ドライバの速度を前記第１の流体ドライバの速度の９９％から１００％の範囲に同期させるステップを備える、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
流体をポンプの入口から出口まで搬送する方法であって、前記ポンプは中に内部域を画定するケーシングと、第１の流体置換部材及び第２の流体置換部材とを有し、前記方法は、
前記第１の流体置換部材及び前記第２の流体置換部材を互いに反対方向に回転させるステップと、
前記第１の流体置換部材と前記第２の流体置換部材との間を同期接触させるステップを備える方法。
【請求項８６】
前記同期接触は前記第２の流体置換部材の速度を前記第１の流体置換部材の速度の９９％から１００％の範囲に同期させるステップを備える、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
流体をポンプの入口から出口まで搬送する方法であって、前記ポンプは中に内部域を画定するケーシングと、第１の流体置換部材及び第２の流体置換部材とを有し、前記方法は、
前記第１の流体置換部材及び前記第２の流体置換部材を互いに同じ方向に回転させるステップと、
前記第１の流体置換部材と前記第２の流体置換部材との間を同期接触させるステップを備える方法。
【請求項８８】
前記同期接触は前記第２の流体置換部材の速度を前記第１の流体置換部材の速度の９９％から１００％の範囲に同期させるステップを備える、請求項８７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
[0001]本願は、その全体が参照として本明細書に援用される、２０１５年２月２８日付で出願された米国特許仮出願第６１／９４６，３７４号、第６１／９４６，３８４号、第６１／９４６，３９５号、第６１／９４６，４０５号、第６１／９４６，４２２号、第６１／９４６，４３３号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
[0002]本発明は一般にポンプ及びそのポンピング方法に関し、特にそれぞれが独立駆動される原動機と一体化される２つの流体ドライバを使用するポンプに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]流体をポンピングするポンプは様々な構成で提供され得る。例えば、ギヤポンプは容積型ポンプ（つまり固定した排水量）であり、即ち回転毎に一定量の流体をポンピングし且つ例えば原油のような高粘度の流体をポンピングするのに特に適する。ギヤポンプは通常一対のギヤが配置された空洞を有するケーシング（又はハウジング）を備え、ギヤの一方は例えばエンジンや電気モータのような外部のドライバに取り付けられたドライブシャフトにより駆動される駆動歯車として知られ、他方は駆動歯車と係合する被動歯車（又は遊び歯車）として知られる。一方のギヤが外側に歯を有し他方が内側に歯を有するギヤポンプは内接ギヤポンプと呼ばれる。内側に歯を有するギヤ又は外側に歯を有するギヤの何れかは駆動歯車又は被動歯車である。通常、内接ギヤポンプのギヤの回転軸はオフセットされ、外側に歯を有するギヤは内側に歯を有するギヤより直径が小さい。
【０００４】
或いは、両方のギヤが外側に歯を有するギヤポンプは外接ギヤポンプと呼ばれる。外接ギヤポンプは通常、意図する用途に応じて平歯車、はすば歯車又はへリングボーン歯車を使用する。従来の外接ギヤポンプは１つの駆動歯車と１つの被動歯車を備える。ロータに取り付けられた駆動歯車がエンジン又は電気モータにより回転可能に駆動されると、駆動歯車は被動歯車と係合し回転させる。この駆動歯車と被動歯車の回転動作はポンプの入口からポンプの出口まで流体を運ぶ。上記の従来のポンプにおいて、流体ドライバはエンジン又は電気モータ及び一対のギヤから成る。
【０００５】
[0004]しかし、駆動歯車が被動歯車を回転させるために流体ドライバのギヤ歯が互いに連動するため、ギヤ歯は互いに擦り合わされ、オープンな又は閉じられた流体システムのどちらかにおいて、擦られたギヤからの剥ぎ取られた材料及び／又は他のソースからの汚染によりシステムに汚染問題が生じ得る。これらの剥ぎ取られた材料は例えばギヤポンプが動作する液圧システムのようなシステムの機能性に有害であるとして知られる。剥ぎ取られた材料は流体中に分散し、システムを通って移動し、例えばＯリングや軸受のような極めて重要な動作要素に損害を与え得る。大多数のポンプは例えば液圧システムにおける汚染問題のために機能しなくなると考えられる。駆動歯車又はドライブシャフトが汚染問題のため機能しなくなれば、例えば全体の液圧システムのような全体のシステムが機能しなくなる恐れがある。よって、上記のように流体をポンピングするために機能する知られたドライバ−ドリブンギヤポンプ構成は汚染問題のため望ましくない難点を有する。
【０００６】
[0005]従来の、伝統的な及び提案された方法の更なる限定及び欠点は、図面を参照して本開示の残りの部分に述べられた本発明の実施形態をその様な方法と比較することにより当業者により明らかになるであろう。
【発明の概要】
【０００７】
[0006]本発明の例示的な実施形態は少なくとも２つの流体ドライバを有するポンプ及びその少なくとも２つの流体ドライバを使用してポンプの入口からポンプの出口まで流体を搬送する方法に関する。流体ドライバの各々は原動機及び流体置換部材を含む。原動機は流体置換部材を駆動し、例えば電気モータ、液圧モータ又は他の流体駆動モータ、内燃機関、ガス又は他の種類のエンジン又は流体置換部材を駆動可能な他の同様の装置であり得る。流体置換部材は原動機により駆動されると流体を移動させる。流体置換部材は独立して駆動され、よってドライブ−ドライブ構成を有する。ドライブ−ドライブ構成は知られたドライバ−ドリブン構成の汚染問題を除去又は減少させる。
【０００８】
[0007]流体置換部材は、流体を移動させる時、例えばポンプ壁、半月体又は他の同様の要素のような固定要素、及び／又は例えば他の流体置換部材のような可動要素と組み合わせて動作し得る。流体置換部材は、例えばギヤ歯を有する内歯車又は外歯車、突出部（例えば凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）を有するハブ（例えばディスク、シリンダ又は他の同様の要素）、窪み（例えば空洞、陥没、空隙又は他の同様の構造）を有するハブ（例えばディスク、シリンダ又は他の同様の要素）、ローブを有するギヤ本体、又は駆動時に流体を置換可能な他の同様の構造であり得る。ポンプにおける流体ドライバの構成は同じである必要はない。例えば、一つの流体ドライバが外接ギヤ型流体ドライバとして構成されても良く、もう一つの流体ドライバが内接ギヤ型流体ドライバとして構成されても良い。流体ドライバは例えば電気モータ、液圧モータ又は他の流体駆動モータ、内燃機関、ガス又は他の種類のエンジン又は流体置換部材を独立して動作可能な他の同様の装置により独立して動作される。しかし、流体ドライバは、例えば流体をポンピングする及び／又は逆の流路を封止するために、流体ドライバの接触が同期されるように動作される。即ち、流体ドライバの動作は、各流体ドライバの流体置換部材が他の流体置換部材と接触するように同期される。接触は少なくとも１つの接触点、接触線又は接触領域を含み得る。
【０００９】
[0008]流体ドライバのある例示的な実施形態では、流体ドライバは固定子及び回転子を有するモータを含み得る。固定子はサポートシャフトに固定して取り付けられ、回転子は固定子を囲み得る。流体ドライバはまた回転子から径方向外側に突出する複数のギヤ歯を有し、回転子により支持されるギヤを含み得る。ある実施形態では、支持部材は回転子とギヤの間に配置されてギヤを支持し得る。
【００１０】
[0009]例示的な実施形態において、ポンプ及びポンピングの方法はポンプのコンパクトなデザインを提供する。例示的な実施形態において、ポンプは一対の流体ドライバを含む。一対の流体ドライバのそれぞれにおいて、流体置換部材は原動機と一体化される。一対の流体ドライバのそれぞれは互いに独立して回転可能に駆動される。例えば外接ギヤ型ポンプのようなある例示的な実施形態では、流体ドライバの流体置換部材は反対の方向に回転される。例えば内接ギヤ型ポンプのような他の例示的な実施形態では、流体ドライバの流体置換部材は同じ方向に回転される。どちらの回転の構想においても、回転は同期されて流体ドライバ間の接触を提供する。ある実施形態では、同期接触は一方の流体ドライバの表面が他方の流体ドライバの表面に接触するように一対の流体ドライバの一方を他方よりも速い速度で回転可能に駆動することを含む。
【００１１】
[0010]他の例示的な実施形態において、ポンプは内部域を画定するケーシングを含む。ケーシングは内部域と流体連通する第１のポート及び内部域と流体連通する第２のポートを含む。第１の流体ドライバの第１の流体置換部材は内部域内に配置される。第２の流体ドライバの第２の流体置換部材もまた内部域内に配置される。第２の流体置換部材は第２の流体置換部材が第１の置換部材と接触するように配置される。第１のモータは第１の流体置換部材を第１の方向に回転させて流体を第１の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる。第２のモータは第２の流体置換部材を第１のモータから独立して第２の方向に回転させ、流体を第２の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる。第１の置換部材と第２の置換部材との間の接触は第１と第２のモータの回転を同期させることにより同期される。ある実施形態では第１のモータ及び第２のモータは異なる毎分回転数（ｒｐｍ）で回転される。ある実施形態では、同期接触はポンプの出口と入口の間の反対の流路（又は逆流路）を封止する。ある実施形態では、同期接触は第１の流体置換部材の少なくとも１つの突出部（凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）の表面と第２の流体置換部材の少なくとも１つの突出部（凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）又は窪み（空洞、陥没、空隙又は他の同様の構造）の表面との間になされ得る。ある実施形態では、同期接触はポンプの入口から出口まで流体をポンピングする助けとなる。ある実施形態では、同期接触は反対の流路（又は逆流路）を封止し、流体をポンピングする助けとなることの両方を行う。ある実施形態では、第１の方向及び第２の方向は同じである。他の実施形態では、第１の方向は第２の方向の反対である。ある実施形態では、第１の流路の少なくとも一部と第２の流路は同じである。他の実施形態では、第１の流路の少なくとも一部と第２の流路は異なる。
【００１２】
[0011]他の例示的な実施形態では、ポンプは内部域を画定するケーシングを含み、ケーシングは内部域と流体連通する第１のポートと内部域と流体連通する第２のポートを含む。ポンプはまた第１の流体ドライバを含み、第１の流体ドライバは内部域内に配置されて複数の第１の突出部（又は少なくとも１つの第１の突出部）を有する第１の流体置換部材と、第１の流体置換部材を第１の流体置換部材の第１の軸方向中央線の周りで第１の方向に回転させて流体を第１の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる第１の原動機とを含む。ある実施形態では第１の流体置換部材は複数の第１の窪み（又は少なくとも１つの第１の窪み）を含む。ポンプはまた第２の流体ドライバを含み、第２の流体ドライバは内部域内に配置された第２の流体置換部材を含む。第２の流体置換部材は複数の第２の突出部（又は少なくとも１つの第２の突出部）及び複数の第２の窪み（又は少なくとも１つの第２の窪み）の少なくとも１つを有し、第２のギヤは、複数の第１の突出部の少なくとも１つ（又はその少なくとも１つの第１の突出部）の第１の表面が、複数の第２の突出部の少なくとも１つ（又はその少なくとも１つの第２の突出部）の第２の表面又は複数の第２の窪みの少なくとも１つ（又はその少なくとも１つの第２の窪み）の第３の表面と整列するように配置される。ポンプはまた、第２の流体置換部材を、第１の原動機から独立して、第２のギヤの第２の軸方向中央線の周りを第２の方向へ回転させ、第１の表面を対応する第２の表面又は第３の表面と接触させて流体を第２の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる第２の原動機を含む。
【００１３】
[0012]他の例示的な実施形態では、ポンプは内部域を画定するケーシングを含む。ケーシングは内部域と流体連通する第１のポートと、内部域と流体連通する第２のポートとを含む。第１のギヤが内部域内に配置され、第１のギヤは複数の第１のギヤ歯を有する。第２のギヤも内部域内に配置され、第２のギヤは複数の第２のギヤ歯を有する。第２のギヤは複数の第２のギヤ歯の少なくとも１つの歯の表面が複数の第１のギヤ歯の少なくとも１つの歯の表面と接触するように配置される。第１のモータは第１のギヤを第１のギヤの第１の軸方向中央線の周りで回転させる。第１のギヤは第１の方向に回転されて流体を第１の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる。第２のモータは、第２のギヤを、第１のモータから独立して、第２のギヤの第２の軸方向中央線の周りで第２の方向に回転させ、流体を第２の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる。複数の第１のギヤ歯の少なくとも１つの歯の表面と複数の第２のギヤ歯の少なくとも１つの歯の表面との接触は第１と第２のモータの回転を同期させることにより同期される。ある実施形態では第１のモータと第２のモータは異なるｒｐｍで回転される。ある実施形態では、第２の方向は第１の方向と反対であり同期接触はポンプの入口と出口の間の反対の流路を封止する。ある実施形態において、第２の方向は第１の方向と同じであり、同期接触はポンプの入口と出口の間の反対の流路を封止することと、流体をポンピングすることを助けることの少なくとも１つを行う。
【００１４】
[0013]他の例示的な実施形態は流体をポンプの入口から出口まで搬送する方法に関し、ポンプは中に内部域を画定するケーシングと、第１の流体ドライバ及び第２の流体ドライバとを有する。その方法は第１の流体ドライバを第１の方向に回転可能に駆動するステップと、第２の流体ドライバを第１の流体ドライバから独立して第２の方向に同時に回転可能に駆動するステップとを含む。ある実施形態では、その方法は第１の流体ドライバと第２の流体ドライバとの間を同期接触させるステップも含む。
【００１５】
[0014]他の例示的な実施形態は流体をポンプの入口から出口まで搬送する方法に関し、ポンプは中に内部域を画定するケーシングと、第１の流体置換部材及び第２の流体置換部材とを有する。その方法は第１の流体置換部材を回転させるステップと第２の流体置換部材を回転させるステップとを含む。その方法は第１の流体置換部材と第２の流体置換部材との間を同期接触させるステップも含む。ある実施形態では、第１の及び第２の流体置換部材は同じ方向に回転され、他の実施形態では、第１及び第２の流体置換部材は反対方向に回転される。
【００１６】
[0015]他の例示的な実施形態は流体をポンプの第１のポートから第２のポートへ移動させる方法に関し、ポンプは中に内部域を画定するポンプケーシングを含み、ポンプは更に第１の原動機、第２の原動機、複数の第１の突出部（又は少なくとも１つの第１の突出部）を有する第１の流体置換部材、及び複数の第２の突出部（又は少なくとも１つの第２の突出部）と複数の第２の窪み（又は少なくとも１つの第２の窪み）の少なくとも１つを有する第２の流体置換部材とを含む。ある実施形態では、第１の流体置換部材は複数の第１の窪み（又は少なくとも１つの第１の窪み）を有し得る。その方法は第１の原動機を回転させ、第１の流体置換部材を第１の方向に回転させて流体を第１の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させるステップと、第２の原動機を第１の原動機から独立して回転させ、第２の流体置換部材を第２の方向に回転させて流体を第２の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させるステップを含む。その方法はまた、第２の流体置換部材の速度を第１の流体置換部材の速度の９９％から１００％の範囲で同期させるステップと、複数の第１の突出部の少なくとも１つ（又は少なくとも１つの第１の突出部）の表面が、複数の第２の突出部の少なくとも１つ（又は少なくとも１つの第２の突出部）の表面又は複数の窪みの少なくとも１つ（又は少なくとも１つの第２の窪み）の表面と接触するように、第１の置換部材と第２の置換部材との間を同期接触させるステップとを含む。ある実施形態では、第２の方向は第１の方向と反対であり、同期接触はポンプの入口と出口との間の反対の流路を封止する。ある実施形態では、第２の方向は第１の方向と同じであり、同期接触はポンプの入口と出口との間の反対の流路を封止することと、流体をポンピングする助けとなることの少なくとも１つを行う。
【００１７】
[0016]他の例示的な実施形態は流体をポンプの第１のポートから第２のポートへ移動させる方法に関し、ポンプは内部域を画定するポンプケーシングを含む。ポンプは更に第１のモータ、第２のモータ、複数の第１のギヤ歯を有する第１のギヤ及び複数の第２のギヤ歯を有する第２のギヤを含む。その方法は第１のモータを回転させ、第１のギヤを第１のギヤの第１の軸方向中央線の周りで第１の方向に回転させるステップを含む。第１のギヤの回転は流体を第１の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる。その方法はまた、第２のモータを第１のモータから独立して回転させ、第２のギヤを第２のギヤの第２の軸方向中央線の周りで第２の方向へ回転させるステップも含む。第２のギヤの回転は流体を第２の流路に沿って第１のポートから第２のポートへ移動させる。ある実施形態では、その方法は更に複数の第２のギヤ歯の少なくとも１つの歯の表面と複数の第１のギヤ歯の少なくとも１つの歯の表面との間を同期接触させるステップを含む。ある実施形態では、同期接触は第１及び第２のモータを異なるｒｐｍで回転させることを含む。ある実施形態では、第２の方向は第１の方向と反対であり、同期接触はポンプの入口と出口との間の反対の流路を封止する。ある実施形態では、第２の方向は第１の方向と同じであり、同期接触はポンプの入口と出口との間の反対の流路を封止することと、流体のポンピングの助けとなることの少なくとも１つを行う。
【００１８】
[0017]発明の概要は本発明のある実施形態の一般的な導入として提供され、特定のドライブ−ドライブ構成又はドライブ−ドライブ型システムに制限されることを意図しない。発明の概要に記載された様々な特徴及び特徴の構成は任意の適切な方法で組み合わされ、本発明の任意の数の実施形態を形成し得ることが理解されるべきである。変形及び代替の構成を含むいくつかの追加の例としての実施形態は本明細書内で提示される。
【００１９】
[0018]本明細書に援用されその一部を構成する添付の図面は本発明の例示的な実施形態を示し、上記に示す大まかな記載と以下に示す詳細な記載と共に、本発明の特徴を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】[0019]本発明による外接ギヤポンプの実施形態の分解図である。
【図２】[0020]図１の外接ギヤポンプの上面断面図である。
【図２Ａ】[0021]外接ギヤポンプの図２におけるＡ−Ａ線に沿った側面断面図である。
【図２Ｂ】[0022]外接ギヤポンプの図２におけるＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。
【図３】[0023]図３は図１の外接ギヤポンプによりポンピングされた流体の例示的な流路を示す図である。[0024]図３Ａは図３の外接ギヤポンプ内の接触領域における２つのギヤ間の片側の接触を示す断面図である。
【図４】[0025]本発明による外接ギヤポンプの様々な実施形態の側面断面図である。
【図５】本発明による外接ギヤポンプの様々な実施形態の側面断面図である。
【図６】本発明による外接ギヤポンプの様々な実施形態の側面断面図である。
【図７】本発明による外接ギヤポンプの様々な実施形態の側面断面図である。
【図８】本発明による外接ギヤポンプの様々な実施形態の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[0026]本発明の例示的な実施形態は独立駆動される流体ドライバを有するポンプに関する。以下に更に詳細に論じる通り、様々な例示的な実施形態は少なくとも１つの原動機が流体置換部材の中に配置されるポンプ構成を含む。他の例示的な実施形態において、少なくとも１つの原動機が流体置換部材の外ではあるがポンプケーシングの中に配置され、更に例示的な実施形態では、少なくとも１つの原動機がポンプケーシングの外に配置される。これらの例示的な実施形態は、ポンプが２つの原動機を有する外接ギヤポンプであり、原動機がモータであり、流体置換部材がギヤ歯を有する外部の平歯車である実施形態を使用して記載されるであろう。しかし、２つの流体ドライバを有するモータで駆動される外接ギヤポンプに関する以下に記載する概念、機能及び特徴は、他のギヤデザイン（はすば歯車、ヘリングボーン歯車又は流体を駆動するようになされ得る他のギヤ歯のデザイン）の外接ギヤポンプ及び様々なギヤデザインを有する内接ギヤポンプや、２つ以上の流体ドライバを有するポンプや、例えば液圧モータ又は他の流体駆動のモータのような電気モータ以外の原動機、内燃機関、ガス又は他の種類のエンジン又は流体置換部材を駆動可能な他の同様の装置や、例えばギヤ歯を有する内歯車、突出部（例えば凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）を有するハブ（例えばディスク、シリンダ又は他の同様の要素）、窪み（例えば空洞、陥没、空隙又は同様の構造）を有するハブ（例えばディスク、シリンダ又は他の同様の要素）、ローブを有するギヤ本体、又は駆動時に流体を置換可能な他の同様の構造のようなギヤ歯を有する外歯車以外の流体置換部材に容易に適用され得ると当業者は容易に認識するであろう。
【００２２】
[0027]図１は本開示によるポンプ１０の実施形態の分解図である。ポンプ１０は２つの流体ドライバ４０、７０を含み、それらはそれぞれモータ４１、６１（原動機）及びギヤ５０、７０（流体置換部材）を含む。この実施形態において、両方のポンプモータ４１、６１はポンプギヤ５０、７０の内部に配置される。図１に見られるように、ポンプ１０は容積型（又は固定した排水量の）ギヤポンプを表す。ポンプ１０は端部プレート８０、８２及びポンプ本体８３を含むケーシング２０を有する。これら２つのプレート８０、８２及びポンプ本体８３は複数の貫通ボルト１１３及びナット１１５により連結され得、内面２６は内部域９８を画定する。漏れを防止するため、Ｏリング又は他の同様の装置が端部プレート８０、８２とポンプ本体８３の間に配置され得る。ケーシング２０は内部域９８と流体連通するポート２２及びポート２４（図２も参照のこと）を有する。動作の間及び流れ方向に基づき、ポート２２、２４の一方はポンプ入口ポートであり他方はポンプ出口ポートである。例示的な実施形態において、ケーシング２０のポート２２、２４はケーシング２０の対向する側壁における丸い貫通孔である。しかし、その形状は制限的なものではなく、貫通孔は他の形状を有し得る。加えて、ポート２２、４４の一方又は両方はケーシングの上部又は下部の何れかに配置され得る。もちろん、ポート２２、２４は１つのポートがポンプの入口側に、１つのポートがポンプの出口側にあるように配置されなければならない。
【００２３】
[0028]図１に見られるように、一対のギヤ５０、７０が内部域９８の中に配置される。ギヤ５０、７０のそれぞれはそれぞれのギヤ本体から径方向外側に延伸する複数のギヤ歯５２、７２を有する。ギヤ歯５２、７２は、例えば電気モータ４１、６１により回転されると、流体を入口から出口まで移動させる。ある実施形態では、ポンプ１０は双方向である。よって、ギヤ５０、７０の回転方向に応じて、ポート２２、２４の何れかは入口ポートとなり得、他方のポートは出口ポートとなる。ギヤ５０、７０はそれぞれのギヤ本体の軸方向中央線に沿って円筒形の開口５１、７１を有する。円筒形の開口５１、７１はギヤ本体を部分的に、又はその全体の長さを貫通して延伸し得る。円筒形の開口は一対のモータ４１、６１を収容するような大きさである。各モータ４１、６１は、シャフト４２、６２、固定子４４、６４及び回転子４６、６６をそれぞれ含む。
【００２４】
[0029]図２は図１の外接ギヤポンプ１０の上面断面図である。図２Ａは外接ギヤポンプ１０の図２におけるＡ−Ａ線に沿った側面断面図であり、図２は外接ギヤポンプ１０の図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である。図２から２Ｂに見られるように、流体ドライバ４０、６０はケーシング２０内に配置される。流体ドライバ４０、６０のサポートシャフト４２、６２はケーシング２０のポート２２とポート２４の間に配置され、一方の端部８４において上部プレート８０により支持され、他方の端部８６において下部プレート８２により支持される。しかし、シャフト４２、６２ひいては流体ドライバ４０、６０を支持する手段はこの設計に限定されず、シャフトを支持する他の設計も使用され得る。例えば、シャフト４２、６２はケーシング２０により直接ではなく、ケーシング２０に取り付けられたブロックにより支持され得る。流体ドライバ４０のサポートシャフト４２は流体ドライバ６０のサポートシャフト６２と平行に配置され、それぞれのギヤ５０、７０のギヤ歯５２、７２が回転時に互いに接触するように、２つのシャフトは適切な距離で離間する。
【００２５】
[0030]モータ４１、６１の固定子４４、６４はそれぞれのサポートシャフト４２、６２と回転子４６、６６との間で径方向に配置される。固定子４４、６４はケーシング２０に固定して連結されたそれぞれのサポートシャフト４２、６２に固定して連結される。回転子４６、６６は固定子４４、６４の径方向外側に配置され、それぞれの固定子４４、６４を囲む。よって、本実施形態のモータ４１、６１はアウターロータ型モータデザイン（又は外部ロータ型モータデザイン）であり、それはモータの外側が回転しモータの中央が固定されることを意味する。反対に、インナーロータ型モータデザインにおいて、回転子は回転する中央シャフトに取り付けられる。例示的な実施形態において、電気モータ４１、６１は多方向のモータである。即ち、動作の必要性に応じて何れかのモータが動作し、時計回り又は反時計回りに回転動作を生成し得る。更に、例示的な実施形態において、モータ４１、６１は回転子ひいては取り付けられたギヤの速度が変化して様々な体積流量及びポンプ圧力を生成し得る可変速度のモータである。
【００２６】
[0031]上記に論じたように、ギヤ本体はモータ４１、６１を収容する円筒形の開口５１、７１を含み得る。例示的な実施形態において、流体ドライバ４０、６０はそれぞれ、モータ４１、６１をギヤ５０、７０に結合させる時、及びギヤ５０、７０をモータ４１、６１で支持する時の助けになる外部支持部材４８、６８（図２を参照のこと）を含み得る。支持部材４８、６８のそれぞれは例えば最初にモータ４１、６１の外側ケーシング又は円筒形の開口５１、７１の内面に取り付けられるスリーブであり得る。スリーブは締まりばめ、圧入、接着剤、ねじ、ボルト、溶接又ははんだ付け方法、又は支持部材を円筒形の開口に取り付け得る他の手段を使用することにより取り付けられ得る。同様に、支持部材４８、６８を使用したモータ４１、６１とギヤ５０、７０との最終結合は締まりばめ、圧入、ねじ、ボルト、接着剤、溶接又ははんだ付け方法、又はモータを支持部材に取り付ける他の手段を使用することによりなされ得る。スリーブは例えば異なる物理的大きさのモータ４１、６１をギヤ５０、７０に取り付けるのを容易にするため、又はその逆のため、異なる厚さであっても良い。加えて、モータケーシング及びギヤが例えば化学的又は他の点において互換性の無い材料から作製される場合、スリーブはギヤの組成及びモータケーシングの組成の両方に互換性のある材料で作製され得る。ある実施形態では、支持部材４８、６８は犠牲要素として設計され得る。即ち、支持部材４８、６８はギヤ５０、７０及びモータ４１、６１に比べて、例えば過度の圧迫、温度、又は他の故障の要因のため最初に故障するように設計される。これにより故障の際のポンプ１０のより経済的な修理が可能になる。ある実施形態では、外部支持部材４８、６８は離れた要素ではなくモータ４１、６１のケーシングの一体的部分又はギヤ５０、７０の円筒形の開口５１、７１の内面の一部である。他の実施形態において、モータ４１、６１は外部支持部材４８、６８を必要とせずにギヤ５０、７０（及び複数の第１のギヤ歯５２、７２）をそれらの外面で支持し得る。例えば、モータケーシングは締まりばめ、圧入、ねじ、ボルト、接着剤、溶接又ははんだ付け方法、又はモータケーシングを円筒形の開口に取り付ける他の手段を使用することによりギヤ５０、７０の円筒形の開口５１、７１の内面に直接結合され得る。ある実施形態では、モータ４１、６１の外側ケーシングは、例えば機械加工され、鋳造され、又は外側ケーシングを形作りギヤ歯５２、７２を成形する他の手段であり得る。さらに他の実施形態では、ギヤとロータの各組合せが１つの回転体を形成するように複数のギヤ歯５２、７２がそれぞれのロータ４６、６６と一体化され得る。
【００２７】
[0032]上記に論じた例示的な実施形態において、電気モータ４１、６１及びギヤ５０、７０を含む両方の流体ドライバ４０、６０は単一のポンプケーシング２０内に一体化される。本開示の外接ギヤポンプ１０のこの新規な構成はコンパクトなデザインを可能にし、様々な利点を提供する。第一に、従来のギヤポンプに比べて、上記に論じたギヤポンプの実施形態により占められた空間又は設置面積が、必要な要素を単一のポンプケーシング内に一体化することにより著しく減る。更に、上記の実施形態によるポンプシステムの総重量も、例えばモータをポンプに接続するシャフト及びモータ／ギヤドライバの別個の取り付け部品のような不要な部品を取り除くことにより減少される。更に、本開示のポンプ１０はコンパクトなモジュール型のデザインであり、従来のギヤポンプが設置できなかった場所にも容易に設置可能であり、容易に交換できる。ポンピングの詳細な説明は次に述べる。
【００２８】
[0033]図３は外接ギヤポンプ１０の例示的な実施形態の例示的な流体流路を示す。ポート２２、２４、及び複数の第１のギヤ歯５２と複数のギヤ歯７２との間の接触領域７８は単一の真っ直ぐな流路に沿ってほぼ並んでいる。しかし、ポートの整列はこの例示的な実施形態に制限されず、他の整列も可能である。説明の目的で、ギヤ５０はモータ４１により時計回りに回転可能に駆動され７４、ギヤ７０はモータ６１により反時計回りに回転可能に駆動される７６。この回転構成で、ポート２２はギヤポンプ１０の入口側にあり、ポート２４はギヤポンプ１０の出口側にある。ある例示的な実施形態では、両方のギヤ５０、７０のそれぞれが別個に設けられたモータ４１、６１により独立して駆動される。
【００２９】
[0034]図３に見られるように、ポンピングされる流体は矢印９２により示されるようにポート２２においてケーシング２０に引き込まれ、矢印９６により示されるようにポート２４を経由してポンプ１０から出される。流体のポンピングはギヤ歯５２、７２により達成される。ギヤ歯５２、７２が回転すると、接触領域７８から出て回転するギヤ歯は各ギヤの隣接する歯の間に拡大する歯間域を形成する。これらの歯間域が拡大すると、各ギヤの隣接する歯間の空間は、この例示的な実施形態ではポート２２である入口ポートからの流体で満たされる。その後流体は矢印９４及び９４’により示されるようにケーシング２０の内壁９０に沿って各ギヤと共に強制的に移動させられる。即ち、ギヤ５０の歯５２は流体を流路９４に沿って強制的に流し、ギヤ７０の歯７２は流路９４’に沿って流体を強制的に流す。各ギヤのギヤ歯５２、７２の先端間の大変小さい隙間及び対応するケーシング２０の内壁９０は歯間域内の流体を捕らえ、それは流体が漏れて入口ポートに戻ることを防止する。ギヤ歯５２、７２が回転し接触領域１２８に戻ると、他のギヤの対応する歯が隣接する歯間の空間に入るため、縮小する歯間域が各ギヤの隣接する歯の間で生じる。縮小する歯間域は、流体を隣接する歯間の空間から強制的に出して矢印９６で示すようにポート２４を通ってポンプ１０から流れ出るようにする。ある実施形態では、モータ４１、６１は双方向でありモータ４１、６１の回転は逆にされ、ポンプ１０を通る流体の流れの方向を逆にする、即ち、流体がポート２４からポート２２に流れるようにし得る。
【００３０】
[0035]逆流、即ち出口側から入口側へ接触領域７８を通して流体が漏れるのを防ぐため、接触領域７８内の第１のギヤ５０の歯と第２のギヤ７０の歯の間の接触は逆流に対する封止を提供する。接触力は実質的な封止を提供するほど十分に大きいが、従来のシステムと異なり、接触力は他のギヤを著しく駆動するほど大きくはない。従来のドライバ−ドリブンシステムにおいて、駆動歯車により付与された力は被動歯車を回転させる。即ち、駆動歯車は被動歯車と係合（又は連動）し、被動歯車を機械的に駆動する。駆動歯車からの力は２つの歯間のインターフェース点で封止を提供するが、この力は被動歯車を機械的に駆動し、流体を望ましい流れ及び圧力で移動させるのに十分でなければならないため、封止に必要な力よりはるかに高い。この大きな力が従来のポンプにおいて材料が歯から剥ぎ取られる原因になる。これらの剥ぎ取られた材料は流体内に分散し、液圧システムを移動し、例えばＯリングや軸受のような非常に重要な動作要素に損害を与え得る。その結果、全体のポンプシステムが故障しポンプの動作を中断する可能性がある。この故障及びポンプの動作の中断がポンプを修理する重大な動作不能時間につながり得る。
【００３１】
[0036]しかし、ポンプ１０の例示的な実施形態において、ポンプ１０のギヤ５０、７０は歯５２、７２が接触領域７８内に封止を形成する時に任意の著しい程度まで他のギヤを機械的に駆動しない。代わりに、ギヤ５０、７０はギヤ歯５２、７２が互いに擦れないように独立して回転可能に駆動される。即ち、ギヤ５０、７０は同期的に駆動されて接触を提供するが、互いに擦れることはない。具体的に、ギヤ５０、７０の回転は適切な回転速度で同期し、その結果ギヤ５０の歯は第２のギヤ７０の歯と接触領域１２８内で十分な力で接触し、実質的な封止を提供する、即ち接触領域１２８を通って出口ポート側から入口ポート側への流体の漏れが実質的に省かれる。しかし、上記に論じたドライバ−ドリブン構成と異なり、２つのギヤの接触力は一方のギヤが機械的に他方のギヤを任意の著しい程度まで駆動するほど十分ではない。モータ４１、６１の精密制御は、ギヤの位置が動作の間互いに同期したままであることを確実にする。よって、従来のギヤポンプの剥ぎ取られた材料により生ずる上記の問題は効果的に回避される。
【００３２】
[0037]ある実施形態において、ギヤ５０、７０の回転は、１００％の同期がギヤ５０、７０の両方が同じｒｐｍ（毎分回転数）で回転することを意味する場合に少なくとも９９％同期する。しかし、同期の割合は２つのギヤ５０、７０のギヤ歯の接触を介して実質的な封止が提供される限り変化し得る。例示的な実施形態において、同期の割合はギヤ歯５２とギヤ歯７２の間の隙間関係に基づき９５．０％から１００％の範囲になり得る。他の例示的な実施形態では、同期の割合はギヤ歯５２とギヤ歯７２の間の隙間関係に基づき９９．０％から１００％の範囲であり、更に他の例示的な実施形態では、同期の割合はギヤ歯５２とギヤ歯７２の間の隙間関係に基づき９９．５％から１００％の範囲である。繰り返すが、モータ４１、６１の精密制御はギヤの位置が動作の間互いに同期したままであることを確実にする。ギヤ５０、７０を適切に同期させることにより、ギヤ歯５２、７２は、例えば逆流又はすべり係数を有する漏水率が５％以下の範囲である実質的な封止を提供し得る。例えば、摂氏約４８．９度（華氏約１２０度）の通常の液圧流体（hydraulic fluid）に対し、２０．６８ＭＰａ（３０００ｐｓｉ（毎平方インチ当たりポンド））から３４．４７ＭＰａ（５０００ｐｓｉ）の範囲のポンプ圧力に対するすべり係数は５％以下になり得、１３．７８ＭＰａ（２０００ｐｓｉ）から２０．６８ＭＰａ（３０００ｐｓｉ）の範囲のポンプ圧力に対するすべり係数は３％以下になり得、６．８９４ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）から１３．７８ＭＰａ（２０００ｐｓｉ）の範囲のポンプ圧力に対するすべり係数は２％以下になり得、１０００ｐｓｉまでの範囲のポンプ圧力に対するすべり係数は１％以下になり得る。もちろん、ポンプの種類に応じて、同期接触は流体のポンピングの助けとなり得る。例えば、ある内接ギヤジェロータデザインでは、２つの流体ドライバ間の同期接触も対向するギヤの歯間に捕らえられる流体のポンピングを助ける。ある例示的な実施形態では、ギヤ５０、７０はモータ４１、６１を適切に同期させることにより同期する。複数のモータの同期は従来技術で知られており、よって詳細な説明は本明細書では省く。
【００３３】
[0038]例示的な実施形態において、ギヤ５０、７０の同期はギヤ５０の歯とギヤ７０の歯の間の片側の接触を提供する。図３Ａは接触領域７８における２つのギヤ５０、７０の間のこの片側の接触を例示する断面図である。例示の目的で、ギヤ５０は時計回り７４に回転可能に駆動され、ギヤ７０はギヤ５０から独立して反時計回り７６に回転可能に駆動される。更に、ギヤ７０はギヤ５０よりほんの一瞬だけ、例えば０．０１秒／回転だけ速く回転可能に駆動される。ギヤ５０とギヤ７０のこの回転速度の差が２つのギヤ５０、７０間の片側の接触を提供可能とし、それは２つのギヤ５０、７０のギヤ歯間の実質的な封止を提供して上述のように入口ポートと出口ポートの間を封止する。よって、図４に示すように、ギヤ７０の歯１４２は接触点１５２でギヤ５０の歯１４４と接触する。回転方向７４、７６において前方に向くギヤ歯の面を前方（Ｆ）と規定すると、歯１４２の前方（Ｆ）は接触点１５２で歯１４４の後方（Ｒ）と接触する。しかし、ギヤ歯の寸法は歯１４４の前方（Ｆ）が、ギヤ７０の歯１４２に隣接する歯である歯１４６の後方（Ｒ）に接触しない（即ち、離間する）ようになっている。よって、ギヤ歯５２、７２は、ギヤ５０、７０が駆動されると接触領域７８に片側の接触が生じるように設計されている。ギヤ５０、７０が回転すると歯１４２と歯１４４が接触領域７８から離れるため、歯１４２と歯１４４の間に形成された片側の接触は徐々に消える。２つのギヤ５０、７０の間の回転速度の差が存在する限り、この片側の接触はギヤ５０の歯とギヤ７０の歯の間で間欠的に形成される。しかし、ギヤ５０、７０が回転すると、それぞれのギヤの次に続く２つの歯が次の片側の接触を形成するため、常に接触が存在し接触領域７８の逆流路は実質的に封止されたままである。即ち、片側の接触はポート２２とポート２４の間の封止を提供し、その結果ポンプ入口からポンプ出口まで運ばれた流体が接触領域７８を通ってポンプ入口まで逆流することが防止（又はほぼ防止）される。
【００３４】
[0039]図３Ａにおいて、歯１４２と歯１４４の間の片側の接触は特定の点、即ち接触点１５２において存在すると示される。しかし、例示的な実施形態におけるギヤ歯間の片側の接触は特定の点における接触に制限されない。例えば、片側の接触は複数の点又は歯１４２と歯１４４の間の接触線に沿って発生し得る。もう一つの例では、片側の接触は２つのギヤ歯の表面領域間で発生し得る。よって、封止領域は片側の接触の間に歯１４２の表面の領域が歯１４４の表面の領域と接触する時に形成され得る。各ギヤ５０、７０のギヤ歯５２、７２は２つのギヤ歯間に片側の接触を達成するために歯の外形（又は曲面）を有するように構成され得る。このように、本開示の片側の接触は一点若しくは複数の点において、線に沿って、又は表面領域の上に発生し得る。従って、上記に論じた接触点１５２は接触の場所（又は複数の場所）の一部として提供され得、単一の接触点に限定されない。
【００３５】
[0040]ある例示的な実施形態では、それぞれのギヤ５０、７０の歯は 接触領域１２８内の歯間に過度の流体圧力を捕らえないように設計される。図３Ａに例示されるように、流体１６０は歯１４２、１４４、１４６の間で捕らえられ得る。捕らえられた流体１６０はポンプ入口とポンプ出口の間に封止効果を提供するが、過度の圧力が、ギヤ５０、７０が回転するにつれて蓄積し得る。好ましい実施形態では、ギヤ歯の外形は圧縮された流体を解放するためにギヤ歯１４４、１４６の間に小さな隙間（又は間隙）１５４が提供されるような形状である。そのようなデザインは過度の圧力が構築されないことを確実にしつつ封止効果を保持する。もちろん、接触の点、線又は領域は他方の歯面の側に接触する一方の歯面の側に制限されない。流体置換部材の種類に応じて、同期接触が、第１の流体置換部材の少なくとも１つの突出部の任意の表面（例えば凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）と第２の流体置換部材の少なくとも１つの突出部の任意の表面（例えば凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）又は窪み（例えば空洞、陥没、空隙又は他の同様の構造）との間でなされ得る。ある実施形態では、少なくとも１つの流体置換部材は例えばゴム、エラストマー材料や他の弾力材のような弾力材からなるか、それを含み得、その結果接触力はより確実な封止領域を提供する。
【００３６】
[0041]上記に論じた実施形態では、原動機は流体置換部材の内側に配置される、即ち両方のモータ４１、６１は円筒形の開口５１、７１の内側に配置される。しかし、新規のポンプデザインの有利な特徴は両方の原動機が流体置換部材の本体の内側に配置される構成に限定されない。他のドライブ−ドライブ構成も本開示の範囲内である。例えば、図４は外接ギヤポンプ１０１０の他の例示的な実施形態の側面断面図である。図４に示すポンプ１０１０の実施形態は、本実施形態の２つのモータのうちの１つが対応するギヤ本体の外にあるが、なおポンプケーシングの中にある点でポンプ１０（図１）と異なる。ポンプ１０１０はケーシング１０２０、流体ドライバ１０４０及び流体ドライバ１０６０を含む。ケーシング１０２０の内面はモータキャビティ１０８４とギヤキャビティ１０８６とを含む内部域を画定する。ケーシング１０２０は端部プレート１０８０、１０８２を含み得る。これら２つのプレート１０８０、１０８２は複数のボルト（図示せず）によって連結され得る。
【００３７】
[0042]流体ドライバ１０４０はモータ１０４１及びギヤ１０５０を含む。モータ１０４１はアウターロータ型モータデザインであり、ギヤキャビティ１０８６内に配置されるギヤ１０５０の本体内に配置される。モータ１０４１は回転子１０４４及び固定子１０４６を含む。ギヤ１０５０はギヤ本体から径方向外側に延伸する複数のギヤ歯１０５２を含む。当業者は流体ドライバ１０４０が流体ドライバ４０と類似し、上記に論じた流体ドライバ４０の構成及び機能が流体ドライバ１０４０に組み込まれ得ることを認識するであろうことが理解されるべきである。従って、簡潔にするため、流体ドライバ１０４０は本実施形態を記載するのに必要な分を除いて詳細に論じられない。
【００３８】
[0043]流体ドライバ１０６０はモータ１０６１及びギヤ１０７０を含む。流体ドライバ１０６０は流体ドライバ１０４０の隣に配置され、その結果それぞれのギヤ歯１０７２、１０５２がポンプ１０について上記に論じた接触領域７８におけるギヤ歯５２、７２の接触と同じ方法で互いに接触する。本実施形態では、モータ１０６１はインナーロータ型モータデザインであり、モータキャビティ１０８４に配置される。本実施形態では、モータ１０６１及びギヤ１０７０は共通のシャフト１０６２を有する。モータ１０６１の回転子１０６４はシャフト１０６２と固定子１０６６との間に径方向に配置される。固定子１０６６は回転子１０６４の径方向外側に配置され、回転子１０６４を囲む。インナーロータ型デザインは回転子１０６４に連結されたシャフト１０６２が回転し、一方固定子１０６６はケーシング１０２０に固定して連結されることを意味する。加えて、ギヤ１０７０もシャフト１０６２に連結される。シャフト１０６２は、例えば一端部１０８８でプレート１０８０内の軸受により支持され、且つ他端部１０９０でプレート１０８２内の軸受により支持される。他の実施形態では、シャフト１０６２はケーシング１０２０内の軸受により直接ではなく、ケーシング１０２０に固定して連結された軸受ブロックにより支持され得る。更に、共通のシャフト１０６２ではなく、モータ１０６１及びギヤ１０７０は知られた手段により共に結合されたそれら自身のシャフトを含んでも良い。
【００３９】
[0044]図４に示すように、ギヤ１０７０はケーシング１０２０内でモータ１０６１に近接して配置される。即ち、モータ１０４１と異なり、モータ１０６１はギヤ１０７０のギヤ本体内に配置されない。ギヤ１０７０はモータ１０６１からシャフト１０６２上で軸方向に離間する。回転子１０６４はシャフト１０６２の一方の側１０８８においてシャフト１０６２と固定して連結され、ギヤ１０７０はシャフト１０６２の他方の側１０９０においてシャフト１０６２と固定して連結され、その結果モータ１０６１により生成されるトルクがシャフト１０６２を介してギヤ１０７０に伝達される。
【００４０】
[0045]モータ１０６１は自身のキャビティにモータケーシングとポンプケーシング１０２０との間に十分な許容差を有して嵌まるよう設計され、その結果動作の間に流体がキャビティに入ることが防止（又はほぼ防止）される。加えて、ギヤ１０７０が自由に回転するために十分な隙間がモータケーシングとギヤ１０７０との間に存在するが、その隙間は流体がなお効率的にポンピングされ得るものである。よって、本実施形態において、流体に関して、モータケーシングは図１の実施形態のポンプケーシング壁の適切な部分の機能を果たすように設計される。ある実施形態において、モータ１０６１の外径はギヤ歯１０７２の根元部分の直径より小さい。よって、これらの実施形態では、ギヤ歯１０７２のモータ側でも歯が回転する時ポンプケーシング１０２０の壁に隣接するであろう。ある実施形態では、軸受１０９５はギヤ１０７０とモータ１０６１との間に挿入され得る。例えばワッシャ型の軸受であり得る軸受１０９５はギヤ１０７０が回転する時ギヤ１０７０とモータ１０６１との間の摩擦を減らす。ポンピングされる流体及び用途の種類に応じて、軸受は金属製、非金属製又は複合材料製であり得る。金属材料は、これに制限されないが、鋼鉄、ステンレス鋼、陽極酸化アルミ、アルミニウム、チタン、マグネシウム、真ちゅう及びそれら各々の合金を含み得る。非金属材料は、これに制限されないが、セラミック、プラスチック、複合材料、炭素繊維及びナノ複合材料を含み得る。加えて、軸受１０９５は、モータキャビティ１０８４のギヤキャビティ１０８６からの封止を助けるために開口するモータキャビティ１０８４に嵌まる大きさであり得、ギヤ１０５２、１０７２は流体をより効率的にポンピング出来るであろう。当業者は、動作時に流体ドライバ１０４０及び流体ドライバ１０６０がポンプ１０について上記に開示したのと同じ方法で動作するであろうと認識することを理解すべきである。従って、簡潔にするため、ポンプ１０１０の動作の詳細はこれ以上論じない。
【００４１】
[0046]上記の例示的な実施形態では、ギヤ１０７０はモータ１０６１からシャフト１０６２の軸方向に沿って離間するとして示される。しかし、他の構成も本開示の範囲内である。例えば、ギヤ１０７０及びモータ１０６１は互いに完全に離間（例えば共通のシャフト無しに）、互いに部分的に重複、隣り合って並ぶ、上下に並ぶ又は互いにずれることがあっても良い。よって、本開示は上記で論じた位置的関係の全て及びケーシング１０２０内のギヤとモータの間の比較的近接した位置的関係の如何なる他の変形をもカバーする。更に、ある例示的な実施形態では、モータ１０６１はギヤ１０７０を回転させるよう適切に構成されたアウターロータ型モータデザインであり得る。
【００４２】
[0047]更に、上記の例示的な実施形態では、モータ１０６１のトルクはシャフト１０６２を介してギヤ１０７０に伝達される。しかし、モータからギヤへトルク（又は力）を伝達する手段は、例えば上記に記載した例示的な実施形態におけるシャフト１０６２のようなシャフトに制限されない。代わりに、例えばシャフト、サブシャフト、ベルト、チェーン、継手、ギヤ、連結ロッド、カム又は他の動力伝達装置のような動力伝達装置の如何なる組合せも本開示の精神から逸脱せずに使用され得る。
【００４３】
[0048]図５は外接ギヤポンプ１１１０の他の例示的な実施形態の側面断面図である。図５に示すポンプ１１１０の実施形態は、本実施形態の２つのモータのそれぞれがギヤ本体の外にあるが、なおポンプケーシングの中に配置されているという点でポンプ１０と異なる。ポンプ１１１０はケーシング１１２０、流体ドライバ１１４０及び流体ドライバ１１６０を含む。ケーシング１１２０の内面はモータキャビティ１１８４及び１１８４’及びギヤキャビティ１１８６を含む内部域を画定する。ケーシング１１２０は端部プレート１１８０、１１８２を含み得る。これら２つのプレート１１８０、１１８２は複数のボルト（図示せず）により連結され得る。
【００４４】
[0049]流体ドライバ１１４０、１１６０はそれぞれモータ１１４１、１１６１及びギヤ１１５０、１１７０を含む。モータ１１４１、１１６１はインナーロータ型デザインでありそれぞれモータキャビティ１１８４、１１８４’内に配置される。流体ドライバ１１４０のモータ１１４１及びギヤ１１５０は共通のシャフト１１４２を有し、流体ドライバ１１６０のモータ１１６１及びギヤ１１７０は共通のシャフト１１６２を有する。モータ１１４１、１１６１はそれぞれ、回転子１１４４、１１６４及び固定子１１４６、１１６６を含み、ギヤ１１５０、１１７０はそれぞれ、ギヤ本体から径方向外側に延伸する複数のギヤ歯１１５２、１１７２を含む。流体ドライバ１１４０は流体ドライバ１１６０の隣に配置され、その結果それぞれのギヤ歯１１５２、１１７２がポンプ１０について上記に論じた接触領域７８におけるギヤ歯５２、７２の接触と同じ方法で互いに接触する。軸受１１９５、１１９５’がモータ１１４１、１１６１とギヤ１１５０、１１７０との間にそれぞれ配置され得る。軸受１１９５、１１９５’は上記に論じた軸受１０９５とデザイン及び機能において同様である。当業者は流体ドライバ１１４０、１１６０が流体ドライバ１０６０と同様であり、上記に論じた流体ドライバ１０６０の構成及び機能がポンプ１１１０内の流体ドライバ１１４０、１１６０に組み込まれ得ることを認識するであろうことが理解されるべきである。よって、簡潔さのため、流体ドライバ１１４０、１１６０は詳細に論じない。同様に、ポンプ１１１０の動作はポンプ１０の動作と同様であり、よって、簡潔さのため、更に論じることはない。加えて、流体ドライバ１０６０と同様に、モータからギヤへトルク（又は力）を伝達する手段はシャフトに限定されない。代わりに、例えばシャフト、サブシャフト、ベルト、チェーン、継手、ギヤ、連結ロッド、カム又は他の動力伝達装置のような動力伝達装置の如何なる組合せも本開示の精神から逸脱せずに使用され得る。更に、ある例示的な実施形態では、モータ１１４１、１１６１はそれぞれギヤ１１５０、１１７０を回転させるよう適切に構成されたアウターロータ型モータデザインであり得る。
【００４５】
[0050]図６は外接ギヤポンプ１２１０の他の例示的な実施形態の側面断面図である。図６に示すポンプ１２１０の実施形態は２つのモータのうちの１つがポンプケーシングの外に配置されるという点でポンプ１０と異なる。ポンプ１２１０はケーシング１２２０、流体ドライバ１２４０及び流体ドライバ１２６０を含む。ケーシング１２２０の内面は内部域を画定する。ケーシング１２２０は端部プレート１２８０、１２８２を含み得る。これら２つのプレート１２８０、１２８２は複数のボルトにより連結され得る。
【００４６】
[0051]流体ドライバ１２４０はモータ１２４１及びギヤ１２５０を含む。モータ１２４１はアウターロータ型モータデザインであり内部域に配置されたギヤ１２５０の本体内に配置される。モータ１２４１は回転子１２４４及び固定子１２４６を含む。ギヤ１２５０はギヤ本体から径方向外側に延伸する複数のギヤ歯１２５２を含む。当業者は流体ドライバ１２４０が流体ドライバ４０と同様であり、上記に論じた流体ドライバ４０の構成及び機能が流体ドライバ１２４０に組み込まれ得ることを認識するであろうことが理解されるべきである。よって、簡潔さのため、流体ドライバ１２４０は本実施形態を記載するのに必要な分を除いて詳細に論じない。
【００４７】
[0052]流体ドライバ１２６０はモータ１２６１及びギヤ１２７０を含む。流体ドライバ１２６０は流体ドライバ１２４０の隣に配置され、その結果それぞれのギヤ歯１２７２、１２５２がポンプ１０について上記に論じた接触領域７８におけるギヤ歯５２、７２の接触と同じ方法で互いに接触する。本実施形態では、モータ１２６１はインナーロータ型モータデザインであり、図６に見られるように、モータ１２６１はケーシング１２２０の外側に配置される。モータ１２６１の回転子１２６４はモータシャフト１２６２’と固定子１２６６との間に径方向に配置される。固定子１２６６は回転子１２６４の径方向外側に配置され、回転子１２６４を囲む。インナーロータ型デザインは回転子１２６４に連結されたシャフト１２６２’が回転し、一方固定子１２６６は、例えばモータハウジング１２８７を介して直接的又は間接的にポンプケーシング１２２０に固定して連結されることを意味する。ギヤ１２７０は、一端部１２９０でプレート１２８２により支持され、且つ他端部１２９１でプレート１２８０により支持され得るシャフト１２６２を含む。ケーシング１２２０の外側へ延伸するギヤシャフト１２６２はシャフトハブのような継手１２８５等を介してモータシャフト１２６２’に連結され得、点１２９０から点１２８８へ延伸するシャフトを形成する。１つ又は複数のシール１２９３が流体の必要な封止を提供するため配置され得る。シャフト１２６２、１２６２’のデザイン及びモータ１２６１をギヤ１２７０へ結合する手段は本発明の精神から逸脱せずに変化され得る。
【００４８】
[0053]図６に示すように、ギヤ１２７０はモータ１２６１に近接して配置される。即ち、モータ１２４１と異なり、モータ１２６１はギヤ１２７０のギヤ本体内に配置されない。代わりに、ギヤ１２７０はケーシング１２２０内に配置され一方モータ１２６１はギヤ１２７０に近接するがケーシング１２２０の外側に配置される。図６の例示的な実施形態では、ギヤ１２７０はシャフト１２６２及び１２６２’に沿って軸方向にモータ１２６１から離間する。回転子１２６６はシャフト１２６２に連結されたシャフト１２６２’に固定して連結され、その結果モータ１２６１により生成されるトルクがシャフト１２６２を介してギヤ１２７０に伝達される。シャフト１２６２及び１２６２’は１つ又は複数の場所で軸受により支持され得る。当業者は流体ドライバ１２４０、１２６０を含むポンプ１２１０の動作がポンプ１０の動作と同様であることを認識するであろうことが理解されるべきであり、よって、簡潔さのため、更に論じない。
【００４９】
[0054]上記の実施形態では、ギヤ１２７０はモータ１２６１からシャフト１２６２及び１２６２’の軸方向に沿って離間するとして示される（即ち、離間するが軸方向に整列する）。しかし、他の構成も本開示の範囲内である。例えば、ギヤ１２７０及びモータ１２６１は隣り合って並ぶ、上下に並ぶ又は互いにずれて位置決めされ得る。よって、本開示は上記で論じた位置的関係の全て及びギヤとケーシング１２２０の外側のモータとの間の比較的近接した位置的関係の如何なる他の変形をもカバーする。更に、ある例示的な実施形態では、モータ１２６１はギヤ１２７０を回転させるよう適切に構成されたアウターロータ型モータデザインであり得る。
【００５０】
[0055]更に、上記の例示的な実施形態では、モータ１２６１のトルクはシャフト１２６２、１２６２’を介してギヤ１２７０に伝達される。しかし、モータからギヤへトルク（又は力）を伝達する手段はシャフトに制限されない。代わりに、例えばシャフト、サブシャフト、ベルト、チェーン、継手、ギヤ、連結ロッド、カム又は他の動力伝達装置のような動力伝達装置の如何なる組合せも本開示の精神から逸脱せずに使用され得る。更に、モータハウジング１２８７はケーシング１２２０とモータハウジング１２８７との間に振動絶縁装置（図示せず）を含み得る。更に、モータハウジング１２８７の取り付けは図６に示されたものに制限されず、モータハウジングはケーシング１２２０の任意の適切な場所に取り付けられても良いし、又はケーシング１２２０から離間していても良い。
【００５１】
[0056]図７は外接ギヤポンプ１３１０の他の例示的な実施形態の側面断面図である。図７に示すポンプ１３１０の実施形態は、２つのモータがギヤ本体の外側に配置され、一方のモータはなおポンプケーシングの内側に配置され、他方のモータはポンプケーシングの外側に配置される点でポンプ１０と異なる。ポンプ１３１０はケーシング１３２０、流体ドライバ１３４０及び流体ドライバ１３６０を含む。ケーシング１３２０の内面はモータキャビティ１３８４及びギヤキャビティ１３８６を有する内部域を画定する。ケーシング１３２０は端部プレート１３８０、１３８２を含み得る。これら２つのプレート１３８０、１３８２は複数のボルトによりケーシング１３２０の本体に連結され得る。
【００５２】
[0057]流体ドライバ１３４０はモータ１３４１及びギヤ１３５０を含む。本実施形態では、モータ１３４１はインナーロータ型モータデザインであり、図７に見られるように、モータ１３４１はケーシング１３２０の外側に配置される。モータ１３４１の回転子１３４４はモータシャフト１３４２’と固定子１３４６との間に径方向に配置される。固定子１３４６は回転子１３４４の径方向外側に配置され、回転子１３４４を囲む。インナーロータ型デザインは回転子１３４４に連結されたシャフト１３４２’が回転し、一方固定子１３４６は、例えばモータハウジング１３８７を介して直接的又は間接的にポンプケーシング１３２０に固定して連結されることを意味する。ギヤ１３５０は、一端部１３９０で下部プレート１３８２により支持され、且つ他端部１３９１で上部プレート１３８０により支持され得るシャフト１３４２を含む。ケーシング１３２０の外側へ延伸するギヤシャフト１３４２はシャフトハブのような継手１３８５等を介してモータシャフト１３４２’に連結され得、点１３８４から点１３８６へ延伸するシャフトを形成する。１つ又は複数のシール１３９３が流体の必要な封止を提供するため配置され得る。シャフト１３４２、１３４２’のデザイン及びモータ１３４１をギヤ１３５０へ結合する手段は本発明の精神から逸脱せずに変化され得る。当業者は流体ドライバ１３４０が流体ドライバ１２６０と同様であり、上記に論じた流体ドライバ１２６０の構成及び機能が流体ドライバ１３４０に組み込まれ得ることを認識するであろうことが理解されるべきである。よって、簡潔さのため、流体ドライバ１３４０は本実施形態を記載するのに必要な分を除いて詳細に論じない。
【００５３】
[0058]更に、ギヤ１３５０及びモータ１３４１は隣り合って並ぶ、上下に並ぶ又は互いにずれて位置決めされ得る。よって、本開示は上記で論じた位置的関係の全て及びギヤとケーシング１３２０の外側のモータとの間の比較的近接した位置的関係の如何なる他の変形をもカバーする。また、ある例示的な実施形態では、モータ１３４１はギヤ１３５０を回転させるよう適切に構成されたアウターロータ型モータデザインであり得る。更に、モータからギヤへトルク（又は力）を伝達する手段はシャフトに制限されない。代わりに、例えばシャフト、サブシャフト、ベルト、チェーン、継手、ギヤ、連結ロッド、カム又は他の動力伝達装置のような動力伝達装置の如何なる組合せも本開示の精神から逸脱せずに使用され得る。加えて、モータハウジング１３８７はケーシング１３２０とモータハウジング１３８７との間に振動絶縁装置（図示せず）を含み得る。更に、モータハウジング１３８７の取り付けは図７に示されたものに制限されず、モータハウジングはケーシング１３２０の任意の適切な場所に取り付けられても良いし、又はケーシング１３２０から離間していても良い。
【００５４】
[0059]流体ドライバ１３６０はモータ１３６１及びギヤ１３７０を含む。流体ドライバ１３６０は流体ドライバ１３４０の隣に配置され、その結果それぞれのギヤ歯１３７２、１３５２がポンプ１０について上記に論じた接触領域１２８におけるギヤ歯５２、７２の接触と同じ方法で互いに接触する。本実施形態では、モータ１３６１はインナーロータ型モータデザインでありモータキャビティ１３８４内に配置される。本実施形態では、モータ１３６１及びギヤ１３７０は共通のシャフト１３６２を有する。モータ１３６１の回転子１３６４はシャフト１３６２と固定子１３６６との間に径方向に配置される。固定子１３６６は回転子１３６４の径方向外側に配置され、回転子１３６４を囲む。軸受１３９５がモータ１３６１とギヤ１３７０との間に配置され得る。軸受１３９５は上記に論じた軸受１０９５とデザイン及び機能において同様である。インナーロータ型デザインは回転子１３６４に連結されたシャフト１３６２が回転し、一方固定子１３６６はケーシング１３２０に固定して連結されることを意味する。更に、ギヤ１３７０もシャフト１３６２に連結される。当業者は流体ドライバ１３６０が流体ドライバ１０６０と同様であり、上記に論じた流体ドライバ１０６０の構成及び機能が流体ドライバ１３６０に組み込まれ得ることを認識するであろうことが理解されるべきである。よって、簡潔さのため、流体ドライバ１３６０は本実施形態を記載するのに必要な分を除いて詳細に論じない。また、ある例示的な実施形態では、モータ１３６１はギヤ１３７０を回転させるよう適切に構成されたアウターロータ型モータデザインであり得る。更に、当業者は流体ドライバ１３４０、１３６０を含むポンプ１３１０の動作がポンプ１０の動作と同様であると認識するであろうことが理解されるべきであり、よって、簡潔さのため、更に論じない。加えて、モータからギヤへトルク（又は力）を伝達する手段はシャフトに限定されない。代わりに、例えばシャフト、サブシャフト、ベルト、チェーン、継手、ギヤ、連結ロッド、カム又は他の動力伝達装置のような動力伝達装置の如何なる組合せも本開示の精神から逸脱せずに使用され得る。
【００５５】
[0060]図８は外接ギヤポンプ１５１０の他の例示的な実施形態の側面断面図である。図８に示すポンプ１５１０の実施形態は両方のモータがポンプケーシングの外側に配置される点でポンプ１０と異なる。ポンプ１５１０はケーシング１５２０、流体ドライバ１５４０及び流体ドライバ１５６０を含む。ケーシング１５２０の内面は内部域を画定する。ケーシング１５２０は端部プレート１５８０、１５８２を含み得る。これら２つのプレート１５８０、１５８２は複数のボルトによりケーシング１５２０の本体に連結され得る。
【００５６】
[0061]流体ドライバ１５４０、１５６０はそれぞれモータ１５４１、１５６１及びギヤ１５５０、１５７０を含む。流体ドライバ１５４０は流体ドライバ１５６０の隣に配置され、その結果それぞれのギヤ歯１５５２、１５７２がポンプ１０について上記に論じた接触領域７８におけるギヤ歯５２、７２の接触と同じ方法で互いに接触する。本実施形態では、モータ１５４１、１５６１はインナーロータ型モータデザインであり、図８に見られるように、モータ１５４１、１５６１はケーシング１５２０の外側に配置される。モータ１５４１、１５６１の各回転子１５４４、１５６４は、それぞれモータシャフト１５４２’、１５６２’と固定子１５４６、１５６６との間に径方向に配置される。固定子１５４６、１５６６はそれぞれ回転子１５４４、１５６４の径方向外側に配置され、回転子１５４４、１５６４を囲む。インナーロータ型デザインは回転子１５４４、１５６４にそれぞれ連結されたシャフト１５４２’、１５６２’が回転し、一方固定子１５４６、１５６６は、例えばモータハウジング１５８７を介して直接的又は間接的にポンプケーシング１２２０に固定して連結されることを意味する。ギヤ１５５０、１５７０はそれぞれ、端部１５８６、１５９０でプレート１５８２により支持され、且つ端部１５９１、１５９７でプレート１５８０により支持され得るシャフト１５４２、１５６２を含む。ケーシング１５２０の外側へ延伸するギヤシャフト１５４２、１５６２はシャフトハブのような継手１５８５、１５９５等を介してモータシャフト１５４２’、１５６２’にそれぞれ連結され得、点１５９１、１５９０から点１５８４、１５８８へ延伸するシャフトをそれぞれ形成する。１つ又は複数のシール１５９３が流体の必要な封止を提供するため配置され得る。シャフト１５４２、１５４２’、１５６２、１５６２’のデザイン及びモータ１５４１、１５６１をそれぞれのギヤ１５５０、１５７０へ結合する手段は本開示の精神から逸脱せずに変化され得る。当業者は流体ドライバ１５４０、１５６０が流体ドライバ１２６０と同様であり、上記に論じた流体ドライバ１２６０の構成及び機能が流体ドライバ１５４０、１５６０に組み込まれ得ることを認識するであろうことが理解されるべきである。よって、簡潔さのため、流体ドライバ１５４０、１５６０は本実施形態を記載するのに必要な分を除いて詳細に論じない。更に、当業者は流体ドライバ１５４０、１５６０を含むポンプ１５１０の動作もポンプ１０の動作と同様であると認識するであろうことが理解されるべきであり、よって、簡潔さのため、更に論じない。加えて、モータからギヤへトルク（又は力）を伝達する手段はシャフトに限定されない。代わりに、例えばシャフト、サブシャフト、ベルト、チェーン、継手、ギヤ、連結ロッド、カム又は他の動力伝達装置のような動力伝達装置の如何なる組合せも本開示の精神から逸脱せずに使用され得る。また、ある例示的な実施形態では、モータ１５４１、１５６１はギヤ１５５０、１５７０をそれぞれ回転させるよう適切に構成されたアウターロータ型モータデザインであり得る。
【００５７】
[0062]例示的な実施形態では、モータハウジング１５８７はプレート１５８０とモータハウジング１５８７との間に振動絶縁装置（図示せず）を含み得る。上記の例示的な実施形態では、モータ１５４１とモータ１５６１は同じモータハウジング１５８７内に配置され得る。しかし、他の実施形態では、モータ１５４１及びモータ１５６１は別個のハウジングに配置されても良い。更に、モータハウジング１５８７の取り付け及びモータの場所は図８に示されたものに制限されず、モータ及び１つ又は複数のモータハウジングはケーシング１５２０の任意の適切な場所に取付けられても良いし、又はケーシング１５２０から離間していても良い。
【００５８】
[0063]上述の実施形態はギヤ歯を有する平歯車を含む外接ギヤポンプデザインに関して記載されたが、以下に記載する概念、機能及び特徴は、他のギヤデザイン（はすば歯車、ヘリングボーン歯車又は流体を駆動するようになされ得る他のギヤ歯のデザイン）の外接ギヤポンプ及び様々なギヤデザインを有する内接ギヤポンプや、２つ以上の原動機を有するポンプや、例えば液圧モータ又は他の流体駆動のモータのような電気モータ以外の原動機、内燃機関、ガス又は他の種類のエンジン又は流体置換部材を駆動可能な他の同様の装置や、例えばギヤ歯を有する内歯車、突出部（例えば凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）を有するハブ（例えばディスク、シリンダ又は他の同様の要素）、窪み（例えば空洞、陥没、空隙又は他の同様の構造）を有するハブ（例えばディスク、シリンダ又は他の同様の要素）、ローブを有するギヤ本体、又は駆動時に流体を置換可能な他の同様の構造のようなギヤ歯を有する外歯車以外の流体置換部材に容易に適用され得ると当業者が容易に認識するであろうことが理解されるべきである。よって、簡潔さのため、様々なポンプデザインの詳細な記載は省かれる。加えて当業者は、ポンプの種類に応じて、同期接触は反対の流路を封止することの代わりに又はそれに加えて流体のポンピングの助けとなり得ることを認識するであろう。例えば、ある内接ギヤジェロータデザインでは、２つの流体ドライバ間の同期接触も対向するギヤの歯間に捕らえられる流体のポンピングを助ける。更に、上記の実施形態は外歯車デザインを有する流体置換部材を有するが、当業者は、流体置換部材の種類に応じて、同期接触は側面と側面の接触に限定されず、１つの流体置換部材の少なくとも１つの突出部（例えば凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）の任意の表面ともう一つの流体置換部材の少なくとも１つの突出部（例えば凸部、延長部、膨らみ、突起、他の同様の構造又はそれらの組合せ）又は窪み（例えば空洞、陥没、空隙又は他の同様の構造）の任意の表面との間でなされ得ることを認識するであろう。更に、上記の実施形態では２つの原動機が使用されて２つの流体置換部材をそれぞれ且つ独立して駆動するが、当業者は上記の実施形態のいくつかの利点（例えばドライバ−ドリブン構成に比べて汚染が減少する）は単一の原動機を使用して２つの流体置換部材を独立して駆動することにより達成され得ることを認識するであろうことが理解されるべきである。ある実施形態では、単一の原動機が、例えばタイミングギヤ、タイミングチェーン、又は２つの流体置換部材を独立して駆動し且つ動作の間互いの同期を維持する装置若しくは装置の組合せを使用することにより２つの流体置換部材を独立して駆動し得る。
【００５９】
[0064]例えば上記の実施形態におけるギヤのような流体置換部材は、全体に金属材料又は非金属材料の何れか１つにより作製され得る。金属材料は、これに制限されないが、鋼鉄、ステンレス鋼、陽極酸化アルミ、アルミニウム、チタン、マグネシウム、真ちゅう及びそれら各々の合金を含み得る。非金属材料は、これに制限されないが、セラミック、プラスチック、複合材料、炭素繊維及びナノ複合材料を含み得る。金属材料は例えば高圧に耐えるため頑健性を要するポンプに使用され得る。しかし、低圧の用途に使用されるポンプには、非金属材料が使用され得る。ある実施形態では、流体置換部材は例えばゴム、エラストマー材料のような弾力材からなり得、例えば封止領域をより強化する。
【００６０】
[0065]或いは、例えば上記の実施形態におけるギヤのような流体置換部材は、異なる材料の組合せにより作製され得る。例えば、本体はアルミニウムで作製され得、例えば上記の例示的な実施形態でのギヤ歯のようなもう一つの流体置換部材と接触する部分は、用途の種類に基づき、高圧に耐えるため頑健性を要するポンプのための鋼鉄、低圧の用途のポンプのためのプラスチック、エラストマー材料、又は他の適切な材料から作製されても良い。
【００６１】
[0066]上記の例示的な実施形態によるポンプは様々な流体をポンピング可能である。例えば、ポンプは、液圧流体、エンジンオイル、原油、血液、液剤（シロップ）、塗料、インク、樹脂、接着剤、溶融熱可塑性物質、瀝青、ピッチ、糖蜜、溶融チョコレート、水、アセトン、ベンゼン、メタノール又は他の流体をポンピングするように設計されても良い。ポンピングされる流体の種類により分かるように、ポンプの例示的な実施形態は、重工業の産業用機械、化学工業、食品工業、医療産業、商業的応用、住宅応用又はポンプを使用する他の産業のような様々な用途で使用可能である。流体の粘性、その用途のための望ましい圧力及び流量、流体置換部材のデザイン、モータの大きさ及び力、物理的な空間の検討、ポンプの重量、又はポンプのデザインに影響する他の要因といった要因はポンプのデザインにおいて役割を果たすであろう。用途の種類に応じて、上記に論じた実施形態によるポンプは、例えば１から５０００ｒｐｍの一般的な範囲内の動作範囲を有し得ることが考えられる。もちろん、この範囲は制限的なものではなく他の範囲も可能である。
【００６２】
[0067]ポンプの動作速度は、流体の粘性、原動機の容量（例えば電気モータ、液圧モータ又は他の流体駆動のモータの容量、内燃機関、ガス又は他の種類のエンジン又は流体置換部材を駆動可能な他の同様の装置）、流体置換部材の寸法（例えばギヤ、突出部を有するハブ、窪みを有するハブ又は駆動時に流体を置換可能な他の同様の構造の寸法）、望ましい流量、望ましい動作圧力及びポンプの耐荷重性のような要因を考慮して決定され得る。例えば通常の産業液圧システムの用途に関する用途のような例示的な実施形態では、ポンプの動作速度は例えば３００ｒｐｍから９００ｒｐｍの範囲内であり得る。加えて、動作範囲もポンプの意図された目的に応じて選択され得る。例えば、上記の液圧ポンプの例では、１から３００ｒｐｍの範囲内で動作するよう設計されたポンプが液圧システムに必要な補足の流量を提供する予備のポンプとして選択され得る。３００から６００ｒｐｍの範囲で動作するよう設計されたポンプは液圧システム内で継続した動作のために選択され得、一方６００から９００ｒｐｍの範囲で動作するよう設計されたポンプは最大流量動作のために選択され得る。もちろん、単一の一般的なポンプが３つの種類の動作全てを提供するように設計されても良い。
【００６３】
[0068]更に、流体置換部材の寸法はポンプの用途に応じて変化し得る。例えば、ギヤが流体置換部材として使用される時、ギヤの円ピッチは工業用途において１ｍｍ未満（例えばナイロンのナノ複合材料）から数メートルの幅の範囲に亘っても良い。ギヤの厚さは用途のための望ましい圧力及び流量によって決定されるであろう。
【００６４】
[0069]ある実施形態では、例えば一対のギヤのような流体置換部材を回転させる例えばモータのような原動機の速度は、ポンプからの流量を制御するため変化され得る。更に、ある実施形態では、例えばモータのような原動機のトルクはポンプの出力圧力を制御するために変化され得る。
【００６５】
[0070]本発明は特定の実施形態を参照して開示されたが、添付の請求項で規定する通り、記載された実施形態への多数の修正、変形及び変化が本発明の領域及び範囲から逸脱せずに可能である。従って、本発明は記載された実施形態に限定されないが、以下の請求項及びその均等物の文言により規定された全範囲を有することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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