JP2009156081A - 電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】より安価に製作可能な電動ポンプを提供すること、および、よりコンパクト化し易い電動ポンプを提供すること。
【解決手段】環状のコイル部を収納するハウジング２と、ハウジング２の内部でコイル部６の磁界によって回転駆動されるアウタロータ部１０と、アウタロータ部１０に対して偏心した支持シャフト部７によって回転可能に支持され、アウタロータ部１０の内周面と係合する外周面を有するインナロータ１５とを備え、アウタロータ部１０とインナロータ１５との間に形成される空間の変位に基づいて流体を吸入／排出し、支持シャフト部７はハウジング２に支持された第１端を備え、アウタロータ部１０は、ハウジング２と支持シャフト部７の第２端９とによって軸芯方向から挟まれるように対向案内されるよう構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、環状のコイル部を収納するハウジングと、ハウジングの内部で前記コイル部の磁界に基づいて回転駆動されるアウタロータ部と、アウタロータ部に対して偏心した支持シャフト部によって回転可能に支持され、アウタロータ部の内周面と係合する外周面を有するインナロータとを備え、アウタロータ部の回転駆動による、アウタロータ部とインナロータとの間に形成される空間の変位に基づいて流体を吸入／排出する電動ポンプに関する。

この種の電動ポンプに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された電動ポンプのハウジングは、インナロータとアウタロータ部を回転可能に収納する背面ケーシングと、背面ケーシングの開放端部を液密状に閉じる正面ケーシングとを備える。これらの背面ケーシングおよび正面ケーシングは合成樹脂からなり、溶着によって互いに接合されている。インナロータを支持する支持シャフトは、インナロータを対向案内する大径状の軸受け部と、この軸受け部の両端から延びた一対の被支持部とを備えている。これらの被支持部の一方は、背面ケーシングの内面に形成された凹部に密着嵌合され、他方の被支持部は、正面ケーシングの内面に形成された凹部に密着嵌合されている。

特開２００６−３３６４６９号公報（段落番号００２６、００２７、図１）

特許文献１に記された電動ポンプでは、前述したように、ハウジングを構成する樹脂製の背面ケーシングと正面ケーシングとの双方に、支持シャフトを密着嵌合させるための凹部を設けておく必要があった。その結果、両ケーシングに密着嵌合用の凹部を高い位置精度で設け、且つ、ケーシングどうしのインロー部や溶着部をも高い精度で設計／成形する必要が生じたため電動ポンプの製作コストを削減し難かった。また、ハウジングの軸芯方向に関する外形寸法が大きくなり勝ちとなり、電動ポンプのコンパクト化を阻害する要因となっていた。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による電動ポンプの持つ欠点に鑑み、よりコンパクト化し易い電動ポンプを提供すること、および、より安価に製作することが可能な電動ポンプを提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、環状のコイル部を収納するハウジングと、
前記ハウジングの内部で前記コイル部の磁界に基づいて回転駆動されるアウタロータ部と、
前記アウタロータ部に対して偏心した支持シャフト部によって回転可能に支持され、前記アウタロータ部の内周面と係合する外周面を有するインナロータと、を備え、
前記アウタロータ部の回転駆動による、前記アウタロータ部と前記インナロータとの間に形成される空間の変位に基づいて流体を吸入／排出し、
前記支持シャフト部は前記ハウジングによって支持された第１端を備え、
前記アウタロータ部は、前記ハウジングと前記支持シャフト部の第２端とによって、軸芯方向から挟まれるように対向案内される一対の端面を備える点にある。

したがって、本発明の第１の特徴構成による電動ポンプでは、支持シャフト部が実質的に片持ち構造となっており、支持シャフト部の端部をハウジングの一対の筐体の一方にのみ嵌合させれば良いので組立て作業が簡単になる。また、支持シャフト部のための嵌合凹部を、ハウジングを構成する一対の筐体の一方側にのみ設ければ良いので、ハウジングの製造誤差の影響が生じ難く、同部材の設計、構造が簡単で済む。また、同嵌合凹部を一方の筐体にのみ設ければ良いので、ハウジングの軸芯方向に関する外形寸法を小さめにでき、電動ポンプのコンパクト化が容易になる。尚、このように支持シャフト部を実質的に片持ち構造としたことによって懸念される使用中の支持シャフト部や各ロータの振れの問題は、アウタロータ部が、前記ハウジングおよび前記支持シャフト部の第２端によって軸芯方向において対向案内される一対の端面を備えるので、支持シャフト部の第２端がアウタロータ部によって対向案内され、アウタロータ部がハウジングによって対向案内されることによって十分に抑制される。

尚、ここで、対向案内するとは互いに対向した面を備えた２つの部材どうしが、少なくとも通常の運転状態では直接触れ合うことなく、微小な厚さの油膜を間に挟んだ隣接状態を維持し、且つ、もしも一方の部材が何らかの外力などの作用によって本来の回転軸芯から振れようとした場合には他方の部材が直接的に支えることで本来の姿勢に矯正可能な関係を指す。

本発明の他の特徴構成は、前記支持シャフト部の前記第２端に、前記アウタロータ部の端面と軸芯方向で対向する端面を備えたフランジ状のサイドプレート部が設けられている点にある。

本構成であれば、アウタロータ部は一般的な概して円筒状の部材としたままで、サイドプレート部の最外周付近をアウタロータ部によって対向案内させることで、アウタロータ部の振れを効果的に抑制できる。

本発明の他の特徴構成は、前記ハウジングに、前記アウタロータ部の一部の外周面を径方向で対向案内する対向内周面が設けられている点にある。

本構成であれば、アウタロータ部は一般的な概して円筒状の部材としたままでも、その円筒状の部材の基端側外周部を、ハウジングに設けた対向内周面によって径方向で対向案内させることができる。その結果、ハウジングの軸芯に対するアウタロータ部の振れが抑制される。

本発明の他の特徴構成は、前記ハウジングに、前記アウタロータ部の一部の内周面を径方向で対向案内する対向外周面が設けられている点にある。

本構成であれば、アウタロータ部は一般的な概して円筒状の部材としたままでも、その円筒状の部材の基端側内周部を、ハウジングに設けた対向外周面によって径方向で対向案内させることができる。その結果、ハウジングの軸芯に対するアウタロータ部の振れがさらに抑制される。

本発明の他の特徴構成は、前記ハウジングは、前記支持シャフト部の前記第１端部を支持するベース筐体部と、前記コイル部を収納するように前記ベース筐体部に取り付けられた環状筐体部とを備え、前記アウタロータ部の一方の前記端面は、前記ベース筐体部に形成されている端面によって軸芯方向で対向案内される点にある。

本構成であれば、アウタロータ部を対向案内する機能は専らベース筐体部に担保させることができ、環状筐体部環状筐体部には対向案内部を設ける必要がない。したがって、ベース筐体部は耐久性のために金属製とすることが適切であっても、環状筐体部の方は安価に製作可能な樹脂製とすることができる。

以下に本発明による最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１、図３および図４に示す電動ポンプ５０は、主に、環状のコイル部６を収納したハウジング１と、ハウジング１を構成するベース筐体部２に支持された支持シャフト部７と、ハウジング１の内部で回転駆動されるロータ部とからなる。ロータ部は、コイル部６の磁界の変化に基づいて回転駆動されるアウタロータ部１０と、アウタロータ本体１１との係合によって回転駆動されるインナロータ１５とを備え、両ロータに形成されたトロコイド状の歯が協働して、流体としてオイルを吸入／排出するトロコイドポンプを構成している。

ハウジング１は、金属製のベース筐体部２と、ベース筐体部２のボス部３の外周に螺合された合成樹脂製の環状筐体部４と、環状筐体部４に溶着されたやはり合成樹脂製のカバー筐体部５とからなる。コイル部６は環状筐体部４に収納されている。以降、環状筐体部４を基準としてベース筐体部２寄りを電動ポンプにおける基端側、カバー筐体部５寄りを電動ポンプにおける先端側と呼ぶ。ベース筐体部２のボス部３には吸入空間１８と吐出空間１９とが互いに離間して貫通形成されており、ベース筐体部２の最も基端側には、各空間と連通した吸入口１８ａと吐出口１９ａとが別々に開口している。

環状筐体部４の先端側には、トロコイドポンプの領域を外部から隔絶する壁部材４ａが一体成形されている。壁部材４ａの外面には制御基板２０が取り付けられ、カバー筐体部５によって外部から隔絶されている。
支持シャフト部７は、ベース筐体部２に支持された支持シャフト８と、支持シャフト８の先端に固定されたフランジ状のサイドプレート９（サイドプレート部の一例）とを有する。

アウタロータ部１０は、トロコイド状の内歯を備えた円筒状のアウタロータ本体１１と、アウタロータ本体１１の外周に固定された鉄などの強磁性体からなるバックヨーク１２と、バックヨーク１２の外周に固定された円筒状の永久磁石１３とからなる。永久磁石１３はコイル部６の内周面に隣接した位置で回転可能となっている。バックヨーク１２はアウタロータ本体１１および永久磁石１３を超える軸芯方向の長さを有する。アウタロータ本体１１およびバックヨーク１２の基端側の端面どうしは一つの平面を共有している。他方、永久磁石１３およびバックヨーク１２の先端側の端面どうしもほぼ位置を揃えている。

支持シャフト８は鉄などの金属製であり、インナロータ１５を回転自在に支持する大径の軸受け部８ａと、軸受け部８ａの両端から延びた一対の端部８ｂ，８ｃとを備える。一対の端部８ｂ，８ｃは軸受け部８ａよりも小径となっている。一対の端部８ｂ，８ｃのうち、基端側の第１端部８ｂはベース筐体部２の支持孔２ａに圧着嵌合されている。この圧着嵌合によって、軸受け部８ａの基端側の端面がベース筐体部２の端面に密着した状態が得られる。他方、先端側の第２端部８ｃには、インナロータ１５を軸受け部８ａに装着した後で、サイドプレート９が外嵌状に圧着嵌合されている。この圧着嵌合によって、軸受け部８ａの先端側の端面がサイドプレート９の端面に密着した状態が得られる。これらの圧着嵌合の結果、ベース筐体部２と支持シャフト８とサイドプレート９の３部材は互いに相対回転不能に連結される。

支持シャフト８の一対の端部８ｂ，８ｃは電動ポンプの軸芯Ｘと共通の軸芯を備えるが、支持シャフト８の大径の軸受け部８ａは軸芯Ｘから側方に偏心した軸芯Ｙを備える。また、アウタロータ本体１１の内周面とインナロータ１５の外周面とには互いに係合するトロコイド状の歯が形成されているが、インナロータ１５の外周に形成された外歯は、アウタロータ本体１１の内周に形成された内歯に対して歯数が一つ少ない。アウタロータ本体１１の内周とインナロータ１５の外周との間には多数のポンプ空間Ｓが断続形成されている。

環状のコイル部６に磁界を軸芯Ｘ回りで矢印Ａ方向に回転させると、永久磁石１３との吸引／反発作用に基づいて、アウタロータ部１０がやはりＡ方向に回転駆動されるので、トロコイド状の歯どうしの係合に基づいてインナロータ１５もＡ方向に回転駆動される。インナロータ１５の回転軸芯（Ｙ）は軸芯Ｘから偏心されているので、両ロータ１１，１５の回転駆動によって、アウタロータ本体１１とインナロータ１５との間に形成されている各ポンプ空間Ｓが徐々にＡ方向に移動する。このポンプ空間Ｓは吸入空間１８の付近から吐出空間１９の付近に向かって移動する間に次第に容積を縮小させるので、吸入口１８ａからポンプ空間Ｓに流体が吸入され、ポンプ空間Ｓから吐出口１９ａを経て排出される。

支持シャフト部７の第２端部に取り付けられたサイドプレート９の最外周付近には、アウタロータ部１０によって対向案内される第１被案内部が設けられている。この第１被案内部は、図２に示すように、アウタロータ本体１１の先端側の端面によって案内される被案内端面９ａからなる。
他方、ベース筐体部２のボス部３には、アウタロータ部１０を対向案内する案内部が設けられている。この案内部は、図２に示すように、アウタロータ本体１１およびバックヨーク１２の基端側の端面を軸芯Ｘに沿って対向案内する対向端面３ａと、バックヨーク１２の基端側の外周面を径方向外側から対向案内する環状の案内内周面３ｂとからなる。尚、永久磁石１３はベース筐体部２や環状筐体部４と触れ合わないように構成されている。サイドプレート９の一部に吸入空間１８と連通するように貫通形成されている戻し孔９Ｈは、ハウジング１の壁部材４ａとサイドプレート９との間に形成されたモータ室Ｍの内圧上昇を制限する役目を果たす。

支持シャフト８の第２端部８ｃはサイドプレート９に固着され、アウタロータ部１０の先端側端面は、サイドプレート９の基端側の被案内端面９ａによって対向案内され、アウタロータ部１０の基端側の端面はベース筐体部２の対向端面３ａによって対向案内されている。したがって、支持シャフト８はハウジング１に対して実質的に第１端部８ｂのみで片持ち状に支持されているにも拘らず、軸芯Ｘに対するアウタロータ部１０の振れが十分に抑制される。

尚、本発明に係る電動ポンプでは、以上に説明したように、支持シャフト８が実質的に片持ち構造とされたために、ハウジング１を構成する環状筐体部４の内面が、支持シャフト８を嵌合支持する構成などの省かれた極めてシンプルな構造を備えている。そのため、ポンプ空間Ｓからアウタロータ部１０とサイドプレート９との微小な間隙を介して、ハウジング１の壁部材４ａとサイドプレート９との間のモータ室Ｍに漏れ出たオイルは、比較的自由に同モータ室Ｍ内で流動し、戻し孔９Ｈからポンプ空間Ｓに戻ることができる。このようなモータ室Ｍ内におけるオイルの自由な流動から、制御基板２０の冷却という副次的な効果が得られる。

〔別実施形態〕
〈１〉図５に示す電動ポンプ６０のように、ハウジング１のベース筐体部２に、アウタロータ部１０の一部の内周面を対向案内するための対向外周面を設けても良い。この第２の実施形態では、図６に示すように、バックヨーク１２は、アウタロータ本体１１および永久磁石１３よりも基端側に突出した突出部１２ａを備えている。このバックヨーク１２の突出部１２ａの内周面が、ベース筐体部２のボス部３に形成された補助ボス部３ｓの外周部によって回転支持されている。

〈２〉図７に示す電動ポンプ７０では、ハウジング１のベース筐体部２に、アウタロータ部１０の一部の外周面を対向案内する対向内周面、或いは、アウタロータ部１０の一部の内周面を対向案内する対向外周面を設けていない。この第３の実施形態では、図８に示すように、アウタロータ本体１１およびバックヨーク１２の基端側の端面どうしが一つの平面を共有しており、これらの端面がベース筐体部２の補助ボス部３ｔに形成された対向端面３ａによって回転支持されているだけである。アウタロータ本体１１の先端側端面はサイドプレート９の被案内端面９ａによって回転支持され、バックヨーク１２の内周面はサイドプレート９の案内外周面９ｂによって回転支持されている。

〈３〉支持シャフト部７は、支持シャフトとフランジ状のサイドプレートとが溶融金属などの一度の射出成形などに基づいて一体的に形成された部材であっても良い。

本発明による電動ポンプの縦断面図 図１の電動ポンプの要部を拡大した縦断面図 図１のIII−IIIに沿った破断正面図 図１の電動ポンプの分解斜視図 本発明の第２実施形態による電動ポンプの縦断面図 図５の電動ポンプの要部を拡大した縦断面図 本発明の第３実施形態による電動ポンプの縦断面図 図７の電動ポンプの要部を拡大した縦断面図

符号の説明

１ ハウジング
２ ベース筐体部
３ ボス部
３ａ 対向端面
３ｂ 案内内周面
３ｓ 補助ボス部
３ｔ 補助ボス部
４ 環状筐体部
５ カバー筐体部
６ コイル部
７ 支持シャフト部
８ 支持シャフト
８ａ 軸受け部
９ サイドプレート（サイドプレート部）
９ａ 被案内端面
９Ｈ 戻し孔
１０ アウタロータ部
１１ アウタロータ本体
１２ バックヨーク
１２ａ 突出部
１３ 永久磁石
１５ インナロータ
１８ 吸入空間
１８ａ 吸入口
１９ 吐出空間
１９ａ 吐出口
５０ 電動ポンプ
Ｍ モータ室
Ｓ ポンプ空間

Claims (5)

1. 環状のコイル部を収納するハウジングと、
   前記ハウジングの内部で前記コイル部の磁界に基づいて回転駆動されるアウタロータ部と、
   前記アウタロータ部に対して偏心した支持シャフト部によって回転可能に支持され、前記アウタロータ部の内周面と係合する外周面を有するインナロータと、を備え、
   前記アウタロータ部の回転駆動による、前記アウタロータ部と前記インナロータとの間に形成される空間の変位に基づいて流体を吸入／排出し、
   前記支持シャフト部は前記ハウジングによって支持された第１端を備え、
   前記アウタロータ部は、前記ハウジングと前記支持シャフト部の第２端とによって、軸芯方向から挟まれるように対向案内される一対の端面を備える電動ポンプ。
2. 前記支持シャフト部の前記第２端に、前記アウタロータ部の端面と軸芯方向で対向する端面を備えたフランジ状のサイドプレート部が設けら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。
3. 前記ハウジングに、前記アウタロータ部の一部の外周面を径方向で対向案内する対向内周面が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動ポンプ。
4. 前記ハウジングに、前記アウタロータ部の一部の内周面を径方向で対向案内する対向外周面が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動ポンプ。
5. 前記ハウジングは、前記支持シャフト部の前記第１端部を支持するベース筐体部と、前記コイル部を収納するように前記ベース筐体部に取り付けられた環状筐体部とを備え、前記アウタロータ部の一方の前記端面は、前記ベース筐体部に形成されている端面によって軸芯方向で対向案内されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動ポンプ。

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