JP2008057444A - 電動ポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】アウターロータの径方向の遊びが小さく押さえられ、良好な吐出性能が安定して得られるとともに耐久性にも優れたものとなる電動ポンプユニットを提供すること。
【解決手段】ポンプハウジング１１に収容され、トロコイド歯形を有するアウターロータ２１と該アウターロータ２１と噛み合わされて回転可能とされたインナーロータ２２とを有して流体を吸引・吐出するトロコイドポンプと、モータハウジング１２に収容され、インナーロータ２２を軸支するロータコア３１を介して前記トロコイドポンプを駆動する電動モータ部３と、を備えている。ポンプハウジング１１の内面に外輪２４ｂが固設されるともに内輪２４ａがアウターロータ２１と一体化された転がり軸受２４をさらに備えている。ロータコア３１のポンプ側の端部がインナーロータ２２と転がり軸受２４とを介してポンプハウジング１１に回転自在に支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして使用されるオイルポンプ等に応用され、オイル（液体）を循環させるポンプ部と、該ポンプ部を駆動する電動モータ部とがユニット化されてなる電動ポンプユニットに関する。

近年、環境への負荷の少ない所謂ハイブリッドカーが注目されており、既に実用段階に入って量産されたモデルも多く登場している。このような走行に電力を用いる自動車は、エンジンの間欠動作を行なうため、従来エンジンに掛け渡した無端状ベルトにより駆動されていたポンプ等の補機類は、その駆動源を電動モータに置き換える必要がある。

この種の電動ポンプとしては、オイル（液体）を循環させるポンプ部と、該ポンプ部を駆動する電動モータ部とがユニット化されてなる電動ポンプユニットが提案され、ポンプ部と電動モータ部の回転軸を兼用することにより、部品点数の削減、電動ポンプユニットのコンパクト化、製造コストの低減が実現されている。

このような電動ポンプユニットでは、図３に示すように、ポンプ部１０２は、ポンプハウジング１１１に収容され、トロコイド歯形を有するアウターロータ１２１と該アウターロータ１２１と噛み合わされて回転可能とされたインナーロータ１２２とを有し、オイル等の流体を吸引・吐出するように構成されている（特許文献１参照）。一方、電動モータ部１０３は、ポンプハウジング１１１に連通一体化されたモータハウジング１１２に収容され、インナーロータ１２２を軸支するとともにポンプハウジング１１１を挿通するロータコア１３１を介してポンプ部１０２を駆動するように構成されている。そして、このロータコア１３１は、ポンプ側及びモータ側にて、それぞれ転がり軸受１０５ａ，１０５ｂを介してポンプハウジング１１１及びモータハウジング１１２に回転自在に支持されている。
特開２００１−１８２６６９号公報、図１等

この電動ポンプユニットにおいて、アウターロータ１２１は、所謂滑り軸受の構造を有し、ポンプハウジング１１１の内周に対して回転可能な状態で嵌め込まれているに過ぎない。このため、該アウターロータ１２１の外周部分とポンプハウジング１１１の内周部分との接触部の嵌め合い代（遊び）が大きい。これにより、アウターロータ１２１とインナーロータ１２２の噛み合いが乱れて吐出ムラが生じたり、両ロータ１２１，１２２の摩擦抵抗から音や振動が発生し、ポンプ部１０２の耐久性が低下したりする虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、オイル（液体）を循環させるポンプ部と、該ポンプ部を駆動する電動モータ部とがユニット化されてなる電動ポンプユニットにおいて、特にポンプ部を構成するアウターロータの径方向の遊びが小さく押さえられ、良好な吐出性能が安定して得られるとともに耐久性にも優れた電動ポンプユニットを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ポンプハウジングと、該ポンプハウジングに連通一体化されたモータハウジングとを有するハウジング本体と、前記ポンプハウジングに収容され、トロコイド歯形を有するアウターロータと該アウターロータと噛み合わされて回転可能とされたインナーロータとを有して流体を吸引・吐出するポンプ部と、前記モータハウジングに収容され、前記インナーロータを軸支するロータコアを介して前記ポンプ部を駆動する電動モータ部と、を備えた電動ポンプユニットにおいて、前記アウターロータが、前記ポンプハウジングの内面に外輪が固設された転がり軸受の内輪と一体化されるとともに、該転がり軸受と前記インナーロータとを介して前記ロータコアのポンプ側の端部が前記ポンプハウジングに回転自在に支持されてなること、を要旨とする。

同構成によれば、ポンプハウジングの内面に外輪が固設された転がり軸受を備え、該転がり軸受の内輪とポンプ部を構成するアウターロータとが一体的に形成されているので、当該転がり軸受によって、アウターロータの径方向の遊びが小さく抑えられる（アウターロータの径方向のがたを小さく管理できるようになる）とともに、アウターロータとポンプハウジングの摩擦抵抗が滑り抵抗から転がり抵抗となる。このため、アウターロータとインナーロータの噛み合いが良好なものとなり、電動ポンプユニットの特性のばらつきが抑えられ、安定した吐出性能が得られるとともに、両ロータの摩擦抵抗が低減し、音や振動が抑えられて耐久性にも優れたものとなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動ポンプユニットにおいて、前記ロータコアのモータ側の端部が、前記モータハウジングの端部中央に設けられた転がり軸受を介して当該モータハウジングに回転自在に支持されていること、を要旨とする。

同構成によれば、インナーロータを軸支して電動モータ部からの駆動力を伝えるロータコアが、ポンプ室に設けられた転がり軸受と、モータハウジングの端部中央に設けられた転がり軸受とによってハウジング本体に回転自在に支持されるので、従来ポンプ部とは独立し、ロータコアをポンプハウジングに支持させていた転がり軸受が不要となり、当該転がり軸受が電動ポンプユニットの長手方向において占めていた長さが短縮され、電動ポンプユニットのコンパクト化が図れるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動ポンプユニットにおいて、前記転がり軸受の外輪が、前記ポンプハウジングの内面に圧入固定されていること、を要旨とする。

同構成によれば、ポンプ部に備えられた転がり軸受の外輪が、ポンプハウジングの内面に圧入固定されているので、当該転がり軸受のポンプハウジングに対する支持状態が安定するとともに、当該転がり軸受によって、アウターロータの径方向の遊び（径方向のがた）がさらに小さく押さえられる。この結果、電動ポンプユニットの吐出性能及び耐久性がさらに安定して確保できるようになる。

本発明の電動ポンプユニットによれば、特にポンプ部を構成するアウターロータの径方向の遊びが小さく押さえられ、良好な吐出性能が安定して得られるとともに耐久性にも優れたものとなる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
本実施形態の電動ポンプユニットは、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ものであり、図１に示すように、ハウジング本体１と、該ハウジング本体１に収容され、オイル（流体）を吸引・吐出するポンプ部２と、該ポンプ部２を駆動する電動モータ部３とを備えている。

前記ハウジング本体１は、ポンプハウジング１１と、該ポンプハウジング１１に連通一体化されたモータハウジング１２とを備えている。また、前記ポンプハウジング１１と、モータハウジング１２とは、いずれも有底筒状であって、両ハウジング１１，１２は、ポンプハウジング１１のモータ側壁部１１ａ（ポンプハウジング１１の底部）で仕切られている。

前記ポンプハウジング１１には、図１に示すように、前記したポンプ部２が収容されており、該ポンプ部２は、トロコイド歯形を有するアウターロータ２１と、該アウターロータ２１と噛み合わされて回転可能とされたインナーロータ２２とを有し、両ロータ２１，２２のポンプハウジング１１内での回転によって流体を吸引・吐出する所謂トロコイドポンプを構成している。ここで、ポンプハウジング１１においては、アウターロータ２１とインナーロータ２２とを収容する円柱状の空間がポンププレート１３によって封止され、ポンプ室２３が形成されている。そして、前記ポンププレート１３には、ポンプ室２３に通じるように、オイル（液体）の吸入口１３ａと吐出口１３ｂ（図２参照）とが形成されている。

前記モータハウジング１２には、図１に示すように、前記電動モータ部３が収容されており、該電動モータ部３は、インナーロータ２２を軸支するロータコア３１を有し、該ロータコア３１を介してポンプ部２を駆動するように構成されている。尚、図１に示すハウジング本体１では、前記モータ側壁部１１ａによって、ポンプ室２３とモータハウジング１２内で電動モータ部３を収容する空間が分画されており、該モータ側壁部１１ａの径方向略中央部には、ロータコア３１が挿通される貫通孔１１ｂが形成されている。また、該貫通孔１１ｂの電動モータ部３側の内面には、オイルシール４が取り付けられており、ポンプ室２３を通るオイルが、モータハウジング１２内で電動モータ部３を収容する空間に滲入しないようにされている。

前記電動モータ部３は、複数のティースを有するステータコア３２に、樹脂（絶縁物）製のインシュレータ３３を介してコイル３３ａが巻回されてなるモータステータ３５と、前記ロータコア３１の外周に、リング状のマグネット３４を固着してなるモータロータ３６を主な構成部材としている。このマグネット３４は、電動モータ部３のロータコア３１に形成された大径部によって支承されており、ロータコア３１のモータ側の端部は、前記モータハウジング１２の端部中央（底部）に設けられた第１転がり軸受５を介して、モータハウジング１２によって回転自在に支持されている。

本実施形態においては、さらに、モータハウジング１２の外側端面１４側から、電動モータ部３を制御するための回路基板６が図示しないねじを介して当該モータハウジング１２に取り付けられている。そして、該回路基板６は、該基板６上のコイルやコンデンサ等の電子部品６ａとともにコントローラ収容部７に収容され、それら各部材によって電動ポンプユニットのコントローラ８が構成されている。

本実施形態における電動ポンプユニットの特徴は、図１及び図２に示すように、ポンプハウジング１１の内面に外輪２４ｂが固設されるとともに内輪２４ａがアウターロータ２１と一体的に形成された第２転がり軸受２４を備えている点にある。換言すれば、第２転がり軸受２４の内輪２４ａは、トロコイドポンプのアウターロータ２１を兼ねている、或いは、該内輪２４ａの内周面にアウターロータ２１のトロコイド歯形（歯溝）２１ａ（図２参照）が形成されている。そして、電動モータ部３のロータコア３１は、そのポンプ側の端部が、インナーロータ２２と第２転がり軸受２４とを介してポンプハウジング１１に回転自在に支持されるとともに、そのモータ側の端部が前述のように第１転がり軸受５を介して、モータハウジング１２に回転自在に支持されている。尚、図１及び図２に示す電動ポンプユニットでは、第２転がり軸受２４の外輪２４ｂは、ポンプハウジング１１の内面（ポンプ室２３の円筒状壁面）に圧入固定されている。また、第１転がり軸受５には、その内輪と外輪の間に複数の転動体５ａ，…が備えられ、第２転がり軸受２４には、その内輪２４ａと外輪２４ｂの間に複数の転動体２４ｃ，…が備えられている（図２参照）。

本実施形態の電動ポンプユニットは、以上のように構成され、次のような作用を奏する。即ち、図１に示す電動モータ部３のロータコア３１の回転に伴って、図２に示すように、アウターロータ２１とインナーロータ２２がそれぞれ回転中心Ｏ，Ｏ´を中心として回転する。これにより、両ロータ２１，２２の噛み合い部は、Ｂ−Ｂより左側では、その容積が増えて負圧となり、吸入口１３ａからオイルを吸入する。この吸入されたオイルは、両ロータ２１，２２の歯溝２１ａ，２２ａの間に形成された空間２５内に封入され、吐出口１３ｂに向けて両ロータ２１，２２の回転によって運ばれる。そして、Ｂ−Ｂより右側では、両ロータ２１，２２の噛み合い部は、その容積が両ロータ２１，２２の回転とともに減少して加圧となり、吐出口１３ｂを通して外部へ排出される。

ここで、電動モータ部３のロータコア３１は、図１に示すように、そのポンプ側の端部が、インナーロータ２２と、該インナーロータ２２と噛み合うアウターロータ２１を内輪２４ａと一体化するとともに外輪２４ｂがポンプハウジング１１の内面に固設された第２転がり軸受２４と、を介してポンプハウジング１１に回転自在に支持されている。このため、該第２転がり軸受２４によって、アウターロータ２１の径方向の遊び（径方向のがた）が小さく押さえられる。即ち、従来は、図３を参照して、アウターロータ１２１は、所謂滑り軸受によって構成され、これによりロータコア１３１の振れが抑制されていても、当該アウターロータ１２１の外周面と、ポンプハウジング１１１の内面との間の滑り性を確保するため、両面の隙間を大きくとる必要があった。よって、アウターロータ１２１と、ポンプハウジング１１１は、必然的に径方向の遊びが大きい構造となり、両ロータ１２１，１２２の噛み合いが乱れていた。これに対して、本実施形態の電動ポンプユニットでは、前述したように、ポンプハウジング１１の内面に外輪２４ｂが固設されるともに内輪２４ａがトロコイドポンプ（ポンプ部２）のアウターロータ２１と一体的に形成された第２転がり軸受２４によって、アウターロータ２１の径方向の遊びが小さく抑えられる。これにより、両ロータ２１，２２の噛み合いが良好なものとなり、安定した吐出性能が得られるとともに、両ロータ２１，２２の摩擦抵抗が低減し、音や振動が抑えられて耐久性にも優れたものとなる。

以上、本実施形態の電動ポンプユニットによれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ポンプハウジング１１の内面（ポンプ室２３の円筒状壁面）に外輪２４ｂが固設された第２転がり軸受２４を備え、該第２転がり軸受２４の内輪２４ａとアウターロータ２１とが一体的に形成されている（内輪２４ａの内周面にアウターロータ２１のトロコイド歯形（歯溝）が形成されている。）。このため、該第２転がり軸受２４によって、アウターロータ２１の径方向の遊びが小さく抑えられる（アウターロータ２１の径方向のがたを小さく管理できるようになる）とともに、アウターロータ２１とポンプハウジング１１の摩擦抵抗が滑り抵抗から転がり抵抗となる。この結果、両ロータ２１，２２の噛み合いが良好なものとなり、電動ポンプユニットの特性のばらつきが抑えられ、安定した吐出性能が得られるとともに、両ロータ２１，２２の摩擦抵抗が低減し、音や振動が抑えられて耐久性にも優れたものとなる。

（２）インナーロータ２２を軸支するとともに電動モータ部３からの駆動力を該インナーロータ２２に伝えるロータコア３１が、ポンプハウジング１１の底部に設けられた第２転がり軸受２４と、モータハウジング１２の底部に設けられた第１転がり軸受５とによってハウジング本体１に回転自在に支持される。このため、従来ポンプ部２とは独立し、ポンプ側にてロータコア３１をポンプハウジング１１に支持させていた転がり軸受が不要となる。これにより、当該転がり軸受が電動ポンプユニットの長手方向において占めていた長さが短縮され、電動ポンプユニットのさらなるコンパクト化が図れるようになる。

（３）第２転がり軸受２４の外輪２４ｂが、ポンプハウジング１１の内面に圧入固定されているので、当該第２転がり軸受２４のポンプハウジング１１に対する支持状態が安定するとともに、第２転がり軸受２４によって、アウターロータ２１の径方向の遊び（径方向のがた）がさらに小さく押さえられる。この結果、電動ポンプユニットの吐出性能及び耐久性がさらに安定して確保できるようになる。

尚、上記実施形態は以下のように変形してもよい。
・上記実施形態では、電動ポンプユニットのハウジング本体１の形態を、ポンプハウジング１１と、該ポンプハウジング１１に連通一体化されたモータハウジング１２とを有するものとし、且つ、ポンプハウジング１１のポンプ室２３と、モータハウジング１２内で電動モータ部３を収容する空間とは、ポンプハウジング１１のモータ側壁部１１ａ（底部）で仕切られた構造とした。しかし、これに限られず、電動ポンプユニットのハウジング本体１の形態は、ポンプハウジング１１が無底筒状であって、ポンプハウジング１１のポンプ室２３と、モータハウジング１２内で電動モータ部３を収容する空間とが、両ハウジング１１，１２とは独立した仕切り板で仕切られた構造であってもよい。これによっても、請求項１と同等の作用効果が得られる。さらに、前記した実施形態および変形例より把握できる技術的思想について以下に記載する。

・請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動ポンプユニットにおいて、前記ポンプハウジング内に形成され、前記アウターロータ及びインナーロータを収容するポンプ室と、前記モータハウジング内に形成され、前記電動モータ部を収容する空間とは、前記ポンプハウジングのモータ側壁部（底部）で仕切られてなる電動ポンプユニット。

同構成によれば、ポンプハウジングのポンプ室と、モータハウジングの電動モータ部を収容する空間とは、ポンプハウジングのモータ側壁部（底部）で仕切られるので、ポンプハウジングとは独立した仕切り板や、該仕切り板とポンプハウジングとの隙間をシールするＯリング等を設ける必要がなくなり、部品点数の削減に寄与する。

・請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電動ポンプユニットにおいて、前記電動モータ部を制御するための回路基板が前記モータハウジングの外側端面側から取り付けられるとともに、該回路基板を収容するコントローラ収容部が設けられてなる電動ポンプユニット。

同構成によれば、従来ポンプ部とは独立し、ロータコアをポンプハウジングに支持させていた転がり軸受が不要となる。そして、当該転がり軸受が電動ポンプユニットの長手方向において占めていた長さが短縮されて生じた空間によって、コントローラ収容部が占める空間の一部が賄われる。このため、前記転がり軸受が占有していた空間がコントローラ収容部によって効率的に活用される。この結果、コントローラ収容部を有する電動ポンプユニットの全長の短縮化、サイズのコンパクト化が図れるようになる。

本発明の実施形態に係る電動ポンプユニットの軸方向の構造を示す断面図。 図１におけるＡ−Ａ方向からみた端面図。 従来例に係る電動ポンプユニットの軸方向の構造を示す断面図。

符号の説明

１…ハウジング本体、２…ポンプ部（トロコイドポンプ）、３…電動モータ部、１１，１１１…ポンプハウジング、１２…モータハウジング、２１，１２１…アウターロータ、２１ａ…トロコイド歯形、２２…インナーロータ、２４…第２転がり軸受（転がり軸受）、２４ａ…（第２転がり軸受の）内輪、２４ｂ…（第２転がり軸受の）外輪、３１，１３１…ロータコア。

Claims (3)

1. ポンプハウジングと、該ポンプハウジングに連通一体化されたモータハウジングとを有するハウジング本体と、
   前記ポンプハウジングに収容され、トロコイド歯形を有するアウターロータと該アウターロータと噛み合わされて回転可能とされたインナーロータとを有して流体を吸引・吐出するポンプ部と、
   前記モータハウジングに収容され、前記インナーロータを軸支するロータコアを介して前記ポンプ部を駆動する電動モータ部と、を備えた電動ポンプユニットにおいて、
   前記アウターロータが、前記ポンプハウジングの内面に外輪が固設された転がり軸受の内輪と一体化されるとともに、該転がり軸受と前記インナーロータとを介して前記ロータコアのポンプ側の端部が前記ポンプハウジングに回転自在に支持されてなることを特徴とする電動ポンプユニット。
2. 請求項１に記載の電動ポンプユニットにおいて、
   前記ロータコアのモータ側の端部が、前記モータハウジングの端部中央に設けられた転がり軸受を介して当該モータハウジングに回転自在に支持されている電動ポンプユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動ポンプユニットにおいて、
   前記転がり軸受の外輪が、前記ポンプハウジングの内面に圧入固定されている電動ポンプユニット。

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