JP2005188393A

JP2005188393A - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP2005188393A
Application number: JP2003430837A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takahashi; 高橋　　毅
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP4355922B2

Abstract

【課題】
部品点数が少なく、かつ、小型で安価な電動ポンプを提供する。
【解決手段】
ポンプ部３とモータ部とを分画する仕切り部材（ハウジング基体１１）の貫通孔１１ａ部位に、Ｏリング６を介してスリーブ５を配置するとともに、このスリーブ５を、軸方向の押圧手段（ワッシャ７）によって、主軸４に形成された大径部４ａに押し付ける。以上の構成によって、このスリーブ５は、主軸４の回転を支持するすべり軸受であると同時に、ポンプ部３側の作動流体がモータ部２側に浸入するのを防止するメカニカルシールを構成する。従って、本発明の電動ポンプは、軸受とシール部材とを軸方向の異なる位置に別々に配置していた従来品に比べ、部品点数の削減と小型・軽量化を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車載用のウォーターポンプやオイルポンプ等、液体を循環させるポンプ室と空気環境下の電動モータ室とが隣接して配置されたコンパクトな電動ポンプに関する。

近年、環境への負荷の少ない電気自動車や、排出ガスの少ないいわゆるハイブリッドカーが注目されており、実用段階に入ったものも登場している。これら走行に電動モータを用いる自動車は、エンジンが無いかあるいは間欠動作を行なうため、従来エンジンに掛け渡した無限ベルトにより駆動されていたポンプ等の補機類は、その駆動源をモータに置き換える必要がある。

従来、この種の電動ポンプは、ポンプユニットとモータユニットとを別体に形成し、ポンプの回転軸とモータの回転軸との間を、例えばオルダムジョイント等の継ぎ手を用いて駆動伝達可能に連結していた。しかしながら、このような構成の場合、一対のシャフトにそれぞれ対応して軸受やオイルシールを設けているため、部品点数が多く、装置も大型で製造コストも高くなってしまう。そこで、本出願人らは、モータの回転軸とポンプの回転軸を単一のシャフトで兼用することにより、小型で安価な電動ポンプユニットを提案している（特許文献１を参照）。

図４は、従来の電動ポンプの構成を示す模式的断面図であり、図５は図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。

この例は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられるギヤポンプを示したものであり、ハウジング１の内部には、電動モータ室（モータ部２）とポンプ室（ポンプ部３）とが形成されている。ハウジング１内には、モータ部２により回転駆動される駆動軸であると同時にポンプ部３の回転軸ともなる主軸４が設けられており、玉軸受８および９によって回転自在に支持されている。なお、図中の符号２０はモータのロータ部、２１はマグネット、２２はモータのステータ部、３１はギヤポンプの駆動ギヤ、３２はギヤポンプの従動ギヤ、３３は従動ギヤの回転を支持する支軸、３４はサイドプレートを、それぞれ示す。また、説明が煩雑になるのを防ぐため、モータ部２およびポンプ部３を構成する各部材の動作や機能に関する説明は省略する。

ハウジング１は、例えばアルミ合金製であり、主にモータ部２が収納されるモータハウジング１２と、主にポンプ部３が収納されるポンプハウジング１３と、これらを分画する仕切り部材としてのハウジング基体１１とを連結して構成されている。また、このハウジング基体１１には、主軸４を挿通する貫通孔１１ａが設けられており、この貫通孔１１ａに配設されたシール部材（オイルシール）１０によって、ポンプ部３側の液体（作動流体）がモータ部２側に浸入することが防止されている。

モータハウジング１２は、円筒部１２ａと、軸方向一方側（ポンプ部３と反対側）に形成された底部１２ｂとからなり、軸方向他方側の面が開口した有底カップ状に形成されている。また、モータハウジング１２の底部１２ｂの径方向中央には、前記主軸４の一端を支持するための玉軸受８が配設されている。

この主軸４のモータ部２側（図中右側）には、マグネット２１を支持する大径部４ａが形成されており、これら大径部４ａとマグネット２１とによってモータのロータ部２０を構成している。なお、モータによっては、大径部４ａを主軸４と一体に形成する代わりに、略円柱状のシャフトの外周に、電磁鋼板を多数枚積層した部材を嵌め入れ、この大径部４ａを形成しているものもある。

また、ポンプハウジング１３のキャビティ１３ａ内には、互いに噛み合う駆動ギヤ３１および従動ギヤ３２が収容され、これらのギヤ３１，３２の側面とハウジング基体１１との間には、例えばアルミニウム合金製のサイドプレート３４が嵌め入れられている。サイドプレート３４には、主軸４を貫通させる挿通孔３４ａと、従動ギヤ３２の支軸３３を回転自在に支持する支持孔（図示省略）とが形成されている。

この構成によれば、単一のシャフト（主軸４）の一端側に電動モータ部２の回転軸を構成し、他端側にポンプ部３の回転軸を構成するので、従来必要であった継ぎ手を廃止することができ、部品点数の削減を通じて小型で安価な電動ポンプを提供することができる。

特開２００２−３１０６５号公報

ところで、以上のような電動ポンプにおいては、回転軸を支持するための軸受と、この回転軸周りからの流体の漏れを防ぐためのシール部材とを、軸方向の異なる位置に別々に配置するため、どうしてもポンプ全体としての軸方向寸法が大きくなってしまうという問題があった。

また、自動車に搭載する補機類は、省エネ（燃費向上）のための小型・軽量化と、競争力を向上させるためのコストダウンが常に求められており、以上のような電動ポンプにおいても、従来と同等の機能と信頼性を有しながらも、更にコンパクトで低コストの製品が要望されている。

本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、部品点数が少なく、かつ、小型で安価な電動ポンプを提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングを分画する仕切り部材に設けた貫通孔を挿通して配設された回転軸の両側に、流体を吸引・吐出するポンプ部とこのポンプを駆動するモータ部とが配置されてなる電動ポンプにおいて、前記回転軸の回転を支持するスリーブを、前記仕切り部材の貫通孔部位にＯリングを介して嵌め入れ、このスリーブを固定側シールリングとするとともに、この固定側シールリングよりモータ側の前記回転軸の外周に回転側シールリングを嵌め入れ、これら固定側シールリングと回転側シールリングのいずれか一方のリングを、軸方向の押圧手段によって他方のリングに押し当て、前記貫通孔を軸封したことを特徴とする。

本発明は、一本の回転軸の両側にポンプ部とモータ部を形成した電動ポンプにおいて、回転軸を支持する軸受に、この回転軸を挿通する開口を軸封するシールを兼用させることによって、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、ポンプ室とモータ室を分画する部材（仕切り部材）の貫通孔部位に、回転軸を支持する軸受スリーブ（固定側シールリングを兼用）を嵌め入れ、この軸受スリーブの端面を密封端面としたメカニカルシールを形成することによって、従来別々に配置されていた軸受とシール部材とが一体となり、電動ポンプの部品点数の削減と組み込み作業の簡略化を図ることができる。

また、軸受部とシール部を軸方向の同じ位置に配置できることから、電動ポンプを設計する上での自由度が向上するとともに、軸方向の寸法を短縮することが可能になる。従って、電動ポンプの小型化および軽量化を実現することができる。

次に、請求項２に記載の発明は、前記回転側シールリングが、前記回転軸のロータ部として形成されていることを特徴とする。

すなわち、モータ側の回転軸の外周に回転側シールリングを新たに配設する代わりに、前記回転軸に大径部を設け、この大径部の端面を、回転側の密封端面として利用することにより、電動ポンプの更なる小型・軽量化とコストの低減を進めることができる。

なお、本発明におけるポンプの形式は、特に限定されるものではなく、ギアポンプの他、ベーンポンプやインペラを用いたポンプ等、シャフトの一端側に取り付けた部材の回転によって流体を圧送する機構を有するポンプに、広く適用可能である。また、電動モータの形式も特に限定されるものではない。

以上のように、本発明によれば、電動ポンプの軸方向の寸法を短縮することができ、その小型化および軽量化が可能になる。また、構成する部品点数が削減されるとともに、その組み込み作業も簡素化されることから、電動ポンプのコストを低減することができる。

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における電動ポンプの構造を示す模式的断面図であり、図２は図１のＰ部拡大図である。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記して詳細な説明を省略する。

この例も、従来例と同じくギヤポンプを示したものであり、ハウジング１内に配設された主軸４の一端側（図示左側）にはポンプ部３が、他端側（図示右側）にはモータ部２が形成されている。また、ハウジング１は、主にモータ部２が収納されるモータハウジング１２と、主にポンプ部３が収納されるポンプハウジング１３と、これらを分画するハウジング基体１１（仕切り部材）とを連結して構成されており、このハウジング基体１１には、主軸４を挿通する貫通孔１１ａが形成されている。

なお、主軸４のモータ部２側（図中右側）には、従来例と同様にモータのマグネット２１を支持する大径部４ａが形成されているとともに、これら大径部４ａとマグネット２１によってモータのロータ部２０が形成されている。また、主軸４は、モータハウジング１２の底部１２ｂに配設された玉軸受８と、後述する軸受スリーブ５とによって、回転自在に支持されている。

本実施形態における電動ポンプの特徴は、主軸４の回転を支持するために配設されたスリーブ５が、ハウジング基体１１の貫通孔１１ａを軸封するメカニカルシールの一部品（固定側シールリング）として構成されている点である。このスリーブ５は、図２のように、Ｏリング６を介してハウジング基体１１の貫通孔１１ａの内周に嵌め入れられており、軸方向の押圧手段（ワッシャ７）によって、その端部に設けられた凸部５ａが、主軸４に形成されたロータ部２０（大径部４ａの端面４ｂ）に押し付けられている。

以上の構成によって、このスリーブ５は、主軸４の回転を支持するすべり軸受を構成すると同時に、ポンプ部３側の作動流体がモータ部２側に浸入するのを防止している。従って、本実施形態の電動ポンプは、回転軸を支持するための軸受とこの回転軸周りからの流体の漏れを防ぐためのシール部材とを、軸方向の異なる位置に別々に配置していた従来の電動ポンプに比べ、ポンプ全体の軸方向寸法を短縮することができる。

また、このスリーブ５がメカニカルシールの固定側シールリングを兼用し、主軸４の大径部４ａがメカニカルシールの回転側シールリングを兼ねることにより、電動ポンプの部品点数の削減と組み込み作業の簡略化を図ることができる。従って、本発明の電動ポンプは、小型・軽量化が可能になるとともに、そのコストを低減することができる。

なお、本実施形態においては、スリーブ５の凸部５ａを、ロータ部２０を構成する主軸４の大径部４ａに押し付けて密封部を形成したが、この大径部４ａを、電磁鋼板を多数枚積層した部材を嵌め入れて形成しているモータの場合は、凸部５ａをこの電磁鋼板の端面に押し付ければ良い。

また、これらスリーブ５と大径部４ａとの間に、回転側シールリングとなるリング状部材を別途配設しても良い。しかしながら、この構成は部品点数の増加を招くため、コスト的に不利となることは言うまでもない。

更に、本発明における軸封部（スリーブ５の凸部５ａ）の形状は、この実施形態における例に限定されるものではなく、従来公知のメカニカルシールのように、どのような形状であっても良い。また、本実施形態においては、スリーブ５を軸方向に押圧する手段としてワッシャ７を用いたが、これに代えて、軸方向に伸縮するように折り曲げた金属板やバネなどの弾性体等を配置しても良い。

また更に、図３の断面図に示すように、モータハウジング１２の底部１２ｂに、モータ部２側の玉軸受８を軸方向に押圧する弾性体１４を配置し、主軸４の大径部４ａをスリーブ５に押し付けても良い。この構成は、部品点数を増加させることなく、玉軸受の予圧も行なうことができて好適である。

本発明の実施形態における電動ポンプの構造を示す模式的断面図である。図１のＰ部拡大図である。本発明の実施形態における電動ポンプの別の構造を示す模式的断面図である。従来の電動ポンプの構成を示す模式的断面図である。図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。

符号の説明

１ハウジング
２モータ部
３ポンプ部
４主軸
４ａ大径部（回転側シールリング）
５スリーブ（固定側シールリング）
５ａ凸部
６Ｏリング
７ワッシャ
８玉軸受
９玉軸受
１０シール部材
１１ハウジング基体（仕切り部材）
１１ａ貫通孔
１２モータハウジング
１３ポンプハウジング
１４弾性体
２０ロータ部
２１マグネット
２２ステータ部
３１駆動ギヤ
３２従動ギヤ
３３支軸
３４サイドプレート

Claims

ハウジングを分画する仕切り部材に設けた貫通孔を挿通して配設された回転軸の両側に、流体を吸引・吐出するポンプ部とこのポンプを駆動するモータ部とが配置されてなる電動ポンプにおいて、
前記回転軸の回転を支持するスリーブを、前記仕切り部材の貫通孔部位にＯリングを介して嵌め入れ、このスリーブを固定側シールリングとするとともに、この固定側シールリングよりモータ側の前記回転軸の外周に回転側シールリングを嵌め入れ、これら固定側シールリングと回転側シールリングのいずれか一方のリングを、軸方向の押圧手段によって他方のリングに押し当て、前記貫通孔を軸封したことを特徴とする電動ポンプ。
前記回転側シールリングが、前記回転軸のロータ部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。