JP2011032980A

JP2011032980A - トランスミッション用電動ポンプユニット

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Publication number: JP2011032980A
Application number: JP2009182060A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kono; 晶彦河野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】トランスミッションハウジングに組み込む電動ポンプユニットであって、ポンプハウジングに対する吐出管の配管が不要で、構造および組み込み作業の簡単なものを提供する。
【解決手段】油吸入口26および油吐出口27が設けられたポンプハウジング7を有するポンプ1と、ポンプ駆動用電動モータ2とを具備し、蓋5とトランスミッションハウジング3の間およびポンプハウジング7とトランスミッションハウジング3の間がそれぞれシールされて、凹所4内が、電動モータ2を含む開口側の低圧空間部24と底側の高圧空間部25に区画されており、ポンプハウジング7に、低圧空間部24に臨む油吸入口26と、高圧空間部25に臨む油吐出口27とが設けられ、トランスミッションハウジング3に、低圧空間部24に油0を導入するための油吸入穴36と、高圧空間部25から油0を吐出するための油吐出穴37とが形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車のトランスミッション（変速機）用電動ポンプユニットに関する。

自動車のトランスミッションには油圧ポンプにより油圧が供給されるが、省エネルギなどの観点から停車時にエンジンを停止するいわゆるアイドルストップ（アイドリングストップ）を行う自動車では、アイドルストップ時にもトランスミッションへの油圧供給を確保するために、電動油圧ポンプが使用されるようになっている。

自動車のトランスミッション用電動油圧ポンプは、車体の限られたスペースに搭載されるため、コンパクト化が要求され、また、軽量化およびコスト低減も要求される。このような要求に応えるため、ポンプ、ポンプ駆動用電動モータおよび電動モータのコントローラが共通のユニットハウジング内に組み込まれたトランスミッション用電動ポンプユニットが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特開２００８−２１５０８８号公報

上記の従来の電動ポンプユニットは、トランスミッションの外側にねじなどで固定され、配管によってトランスミッションと接続される。

このため、ユニットハウジングはシールによって防水され、また、ユニットハウジング内部にも、電動モータやコントローラの電装品の防水のためのシールが必要である。

また、ポンプ駆動用電動モータのモータステータを構成するコイルなどで発生する熱を放熱する必要があり、そのために電動ポンプユニットの体格が大型化するという問題がある。

電動ポンプユニットのさらなる小型化を図るために、ポンプを構成するポンプハウジングとポンプ駆動用電動モータをトランスミッションハウジングに形成された凹所内に組み込み、油冷による電動モータの小型化およびシールの廃止を目的として、凹所内に油を導入し、油の中で電動モータを駆動する構造を採用することが考えられる。

そうした場合、ポンプハウジングへの油の吸入については、凹所内に臨むように形成された油吸入口から吸入するようにできるが、油の吐出については、ポンプハウジングの油吐出口にトランスミッションハウジングを通して吐出管を接続する必要がある。そのため、ポンプハウジングを凹所内に組み込む際に、吐出管と位相を合わせる必要があり、たとえば、位置決めピンによる両者の位相合わせ作業が必要で、ポンプハウジングの組み込み作業が面倒である。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、トランスミッションハウジングに組み込まれたポンプと電動モータを有するトランスミッション用電動ポンプユニットであって、ポンプハウジングに対する吐出管の配管が不要で、構造および組み込み作業の簡単なものを提供することにある。

この発明によるトランスミッション用電動ポンプユニットは、トランスミッションに油圧を供給するトランスミッション用電動ポンプユニットであって、油吸入口および油吐出口が設けられたポンプハウジングを有するポンプと、ポンプ駆動用電動モータとを具備し、トランスミッションのトランスミッションハウジングに形成された凹所の開口を密閉する蓋と一体化されて、凹所内に収容され、電動モータがポンプより蓋側に位置しており、蓋とトランスミッションハウジングの間およびポンプハウジングとトランスミッションハウジングの間がそれぞれシールされて、凹所内が、電動モータを含む開口側の低圧空間部と底側の高圧空間部に区画されており、ポンプハウジングに、低圧空間部に臨む油吸入口と、高圧空間部に臨む油吐出口とが設けられ、トランスミッションハウジングに、低圧空間部に油を導入するための油吸入穴と、高圧空間部から油を吐出するための油吐出穴とが形成されていることを特徴とするものである。

ポンプおよびポンプ駆動用電動モータがトランスミッションハウジングに形成された凹所内に収容されているので、従来の電動ポンプユニットのユニットハウジングは不要であり、したがって、電動ポンプの部分のさらなる小型化が可能である。

上記２箇所のシールには、たとえば、Ｏリングが用いられる。

２箇所の比較的簡単なシールにより、凹所内を油吸入側の低圧空間部と油吐出側の高圧空間部に区画することができる。

油は、トランスミッションハウジングに形成された油吸入穴から低圧空間部内に導入されて、油吸入口からポンプハウジング内に吸入され、油吐出口から高圧空間部およびトランスミッションハウジングに形成された油吐出穴を通して吐出される。このように、凹所内が油吸入側の低圧空間部と油吐出側の高圧空間部に区画されているため、ポンプハウジングに対する油吐出管の配管が不要であり、構造およびポンプハウジングの組み込み作業が簡単である。

電動モータは、たとえば、ポンプに連結されたモータ軸、モータ軸に固定状に設けられたモータロータおよびモータロータの周囲に配置されたモータロータを備えている。そして、モータステータが蓋に固定され、ポンプハウジングがモータステータに固定される。好ましくは、モータステータの一部がポンプハウジングおよび／または蓋に接触している。このようにすれば、モータステータで発生した熱が、熱容量の大きいトランスミッションハウジングに効率良く放熱され、電動モータのさらなる小型化が可能である。

好ましくは、モータロータが、円筒状のロータ本体の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製の永久磁石保持部材に、複数の永久磁石が保持されているものである。

このようにすれば、永久磁石をロータ本体に接着剤で固定する必要がなく、剥がれのおそれがない。

たとえば、ロータ本体の外周面が円筒面で、ロータ本体の両端部において外周部の周方向複数箇所に、回り止め凹部が形成されており、永久磁石保持部材が、ロータ本体の両端面外周部に密着する円環部と、ロータ本体の外周面において両円環部を連結するとともに永久磁石を保持する連結部とからなり、永久磁石保持部材に、ロータ本体の回り止め凹部にはまる複数の回り止め凸部が一体に形成されている。

このようにすれば、ロータ本体の回り止め凹部に永久磁石保持部材の回り止め凸部がはまり合っているため、ロータ本体の外周面が円筒面であっても、回転によりロータ本体に対して永久磁石保持部材が円周方向に滑ることがなく、永久磁石保持部材の固定が確実である。ロータ本体の外周面が円筒面であるから、その加工が容易で、安価に製作できる。

ロータ本体に形成される回り止め凹部は、たとえば、ロータ本体の端面外周部から外周面端部にわたる切欠き状のものである。この場合、永久磁石保持部材の回り止め凸部は、両円環部の互いに対向する面に形成される。回り止め凹部は、ロータ本体の端面および外周面の一方の複数箇所または両者の複数箇所に形成された有底穴状のものでもよい。いずれの場合も、永久磁石保持部材の回り止め凸部は、ロータ本体の回り止め凹部に対応する位置に設けられる。

たとえば、永久磁石保持部材の連結部が、軸方向にのびて両円環部を連結する複数の棒状部からなり、各棒状部の円環部より径方向外側にのびた部分に、周方向両側に張り出した永久磁石保持用爪部が一体に形成され、隣接する棒状部の爪部の間に永久磁石が保持されるようになされている。

このようにすれば、永久磁石保持部材を軽量化し、かつ、爪部によって永久磁石を確実に保持することができる。

電動モータのコントローラは、トランスミッションハウジングの外に設けられる。

この発明のトランスミッション用電動ポンプユニットによれば、上記のように、トランスミッションハウジングにポンプと電動モータが組み込まれたトランスミッションにおいて、ポンプハウジングに対する油吐出管の配管を不要にして、構造および組み込み作業を簡単にすることができる。

図１は、この発明の実施形態を示すトランスミッション用電動ポンプユニットの主要部の縦断面図である。図２は、図１のII−II線に沿う拡大矢視図である。図３は、図２のIII−III線に沿う拡大断面図である。図４は、モータロータの仮想的な分解斜視図である。

(1) ポンプ
(2) 電動モータ
(3) トランスミッションハウジング
(4) 凹所
(5) 蓋
(6) 電動ポンプユニット
(7) ポンプハウジング
(16) Ｏリング
(23) Ｏリング
(24) 低圧空間部
(25) 高圧空間部
(26) 油吸入口
(27) 油吐出口
(36) 油吸入穴
(37) 油吐出穴
(29) 油吸入穴
(0) 油

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。

図１は、自動車のトランスミッションのアイドルストップ用電動ポンプユニット(6)のポンプ(1)およびポンプ駆動用電動モータ(2)の部分を示す縦断面図である。なお、以下の説明において、図１の左側を前、右側を後とする。

本実施形態のトランスミッション用電動ポンプユニット(6)は、自動車のトランスミッションにおいて、アイドルストップ時に低下する油圧を補助供給するために用いられるものであり、図１に示すように、自動車のトランスミッションのトランスミッションハウジング(3)を構成する鉛直状の縦壁(3a)の後面（外面）に形成された、後部が開口した有底円形穴よりなる凹所(4)内に配置されている。凹所(4)の後端部において、周壁(4a)が取り除かれて、拡径部(4b)が形成されている。ポンプ(1)およびモータ(2)は蓋(5)と一体化され、これらによりトランスミッション用電動ポンプユニット(6)が構成されている。蓋(5)の前面にモータ(2)が配置され、モータ(2)の前にポンプ(1)が配置されている。ポンプ(1)およびモータ(2)が凹所(4)内にはめられ、蓋(5)が穴(4)の後部開口を密閉している。この例では、ポンプ(1)は内接歯車ポンプ、モータ(2)は３相巻線を有するＤＣブラシレスセンサレスモータである。

ポンプ(1)は短円柱状のポンプハウジング(7)を備えており、ハウジング(7)内に形成されたポンプ室(8)内にアウタギヤ（アウタロータ）(10)が回転自在に収容され、アウタギヤ(10)の内側に、これとかみ合うインナギヤ（インナロータ）(11)が配置されている。

モータ(2)は、水平に配置されたポンプ駆動モータ軸(12)と、モータ軸(12)の後部に固定されたモータロータ(13)と、モータロータ(13)の周囲に配置されたモータステータ(14)とを備えている。

蓋(5)は円板状をなし、凹所(4)の周囲において、図示しないボルトなどの適宜な手段により縦壁(3a)の後面に固定されている。蓋(5)の前面（内面）に、凹所(4)と同心の小径短円筒部(5a)および大径短円筒部(5b)が一体に形成され、蓋(5)の後面（外面）にコネクタ(15)が形成されている。大径短円筒部(5b)は凹所(4)の拡径部(4b)にはまり、短円筒部(5b)の内周面が凹所(4)の周壁(4a)を延長した形になっている。短円筒部(5b)の外周と拡径部(4b)の内周との間にシールを構成するＯリング(16)が設けられている。

ステータ(14)は、積層鋼板よりなるコア(17)にインシュレータ（合成樹脂製絶縁体）(18)が組み込まれ、インシュレータ(18)の部分にコイル(19)が巻きつけられたものである。インシュレータ(18)の後部の外径が大きくなった部分の後端面および外周面が、接着などの適宜な手段により、蓋(5)の前面および大径短円筒部(5b)の内周面に固定されている。図示は省略したが、コイル(19)はコネクタ(15)に接続されている。ポンプハウジング(7)の後端面が、接着などの適宜な手段によりインシュレータ(18)の前端面に固定されている。モータ軸(12)の後端部が、蓋(5)の小径短円筒部(5a)内に設けられた軸受装置(20)に回転自在に支持されている。この例では、軸受装置(20)は、１個の転がり軸受である玉軸受よりなる。モータ軸(12)の前部は、ポンプハウジング(7)の後壁(7a)に形成された穴(21)の部分を貫通してポンプ室(8)内に進入し、その前端部がポンプ(1)のインナギヤ(11)に連結されている。モータ軸(12)と穴(21)の周壁との間にはブシュ(38)が介在しており、この部分にシールは設けられていない。ブシュ(38)は穴(21)に内嵌しており、ブシュ(38)の内周面とモータ軸(12)の外周面とで摺動し、すべり軸受を構成する。ロータ(13)は、モータ軸(12)の後部から半径方向外側にのびかつステータ(14)の内側においてモータ軸(12)を囲む円筒状のものであり、その外周に永久磁石(22)が設けられている。

ポンプハウジング(7)は凹所(4)内にほぼ密にはまり、ポンプハウジング(7)の外周と凹所(4)の周壁(4a)との間がＯリング(23)によってシールされている。そして、２つのＯリング(16)(23)により、凹所(4)内が、ポンプハウジング(7)の後側（開口側）のモータ(2)を含む比較的大きい低圧空間部(24)と、ポンプハウジング(7)の前側（底側）の比較的小さい高圧空間部(25)とに区画されている。ポンプハウジング(7)の後壁(7a)の下部に、低圧空間部(24)に臨む油吸入口(26)が形成されている。油吸入口(26)は、後壁(7a)に形成されている弧状の吸入ポートを、後壁(7a)を貫通する形に延長したものである。このため、吸入ポートと別に油吸入口を加工する必要がない。ポンプハウジング(7)の前壁(7b)の適当箇所に、高圧空間部(25)に臨む油吐出口(27)が形成されている。

図２〜図４は、ロータ(13)の詳細を示している。図２は図１のII−II線に沿う拡大矢視図、図３は図２のIII−III線に沿う拡大断面図、図４はロータ(13)の仮想的な分解斜視図である。

ロータ(13)は、円筒状のロータ本体（バックヨーク）(28)の外周に合成樹脂製の永久磁石保持部材(29)が固定状に設けられ、保持部材(29)を周方向に等分する複数箇所（この例では８箇所）にセグメント形状の永久磁石(22)が保持されたものである。

ロータ本体(28)は、たとえば焼結により形成されたものであり、モータ軸(12)に固定されたフランジ部(28a)と、フランジ部(28a)の外周端に一体に形成されてモータ軸(12)を囲むように前方にのびた円筒部(28b)とからなる。円筒部(28b)の外周面全体が円筒面で、外周面の横断面形状は円形である。円筒部(28b)の両端部の外周部において、周方向に等分する複数箇所（この例では８箇所）に、回り止め凹部(30)が形成されている。この例では、凹部(30)は、円筒部(28b)の両端面の最外周部に形成されて、円筒部(28b)の端面外周部から外周面端部にわたる切欠き状のものである。

保持部材(29)は、型を用いて合成樹脂を円筒部(28b)の外周部にモールドすることにより、円筒部(28b)と一体化されている。保持部材(29)は、円筒部(28b)の両端面外周部に密着する円環部(31)と、円筒部(28b)の外周面において両円環部(31)を連結するとともに永久磁石(21)を保持する連結部(32)とからなる。両円環部(31)の互いに対向する面に、円筒部(28b)の凹部(30)にはまる複数の回り止め凸部(33)が一体に形成されている。連結部(32)は、軸方向にのびて両円環部(31)を連結する複数の棒状部(34)からなる。棒状部(34)は、円環部(31)を周方向に等分する複数箇所（この例では８箇所）で、凸部(33)と同じ周方向位置に形成されている。棒状部(34)は円環部(31)より径方向外側にのびた横断面Ｖ状の部分を有し、この部分の両側先端部に、周方向両側に張り出した永久磁石保持用爪部(35)が一体に形成されている。そして、隣接する棒状部(34)の爪部(35)の間に永久磁石(21)が軸方向から挿入されて保持されている。

なお、保持部材(29)はロータ本体(28)に一体に成形されたものであるから、両者は分離されることはないが、両者の構成を理解しやすくするために、図４では両者を分離した分解斜視図として示している。

ロータ本体(28)の円筒部(28b)に形成される回り止め凹部は、上記のような円筒部(28b)の端面から外周面にわたる切欠き状の凹部(30)ではなく、円筒部(28b)の端面および外周面の一方の複数箇所または両者の複数箇所に形成された有底穴でもよい。その場合、保持部材(29)の回り止め凸部は、有底穴である凹部に対応する位置に設けられる。ロータ本体が焼結体である場合、穴の加工は困難であるから、上記のような切欠き状の凹部(30)が好ましい。

ハウジング縦壁(3a)の凹所(4)の周壁(4a)の下部に、図示しないオイルパンと連通する油吸入穴(36)が形成され、この穴(36)を通して、低圧空間部(24)内に油(0)が入るようになっている。そして、電動ポンプユニット(6)をオイルパンの油面より低い位置に配置することで、ポンプハウジング(7)の油吸入口(26)より上側の部分まで油(0)に浸漬させられている。この例では、モータ軸(12)の中心(12a)より上側まで油(0)が導入されるようになっている。

ハウジング縦壁(3a)の底壁(3b)に、高圧空間部(25)と連なる油吐出穴(37)が形成されている。油吐出穴(37)は、必要があれば図示しない配管を介して、トランスミッションの所要箇所に接続されている。

モータ(2)のコントローラ（図示略）は、トランスミッションの外に配置され、蓋(5)のコネクタ(15)を介してモータ(2)に接続されている。

車両の走行中は、モータ(2)は停止し、したがって、ポンプ(1)も停止している。

車両停止中に、モータ(2)が動作し、これによりポンプ(1)も動作する。ポンプ(2)が動作すると、低圧空間部(24)内の油(0)が吸入口(26)から吸入されて、吐出口(27)から高圧空間部(25)および吐出穴(37)を通して吐出され、トランスミッションの所要箇所に供給される。

上記のトランスミッション用電動ポンプユニット(6)では、ポンプ(1)およびポンプ駆動用電動モータ(2)がトランスミッションハウジング(3)内に設けられているので、従来の電動ポンプユニットのユニットハウジングは不要である。したがって、電動ポンプの部分のコンパクト化ならびに重量およびコストの低減が可能である。なお、電動ポンプ(2)は車両停止中に動作するため、作動油(0)の油量管理のみで油面(0a)の高さの管理が可能である。

２箇所のＯリング(16)(23)により、凹所(4)内が油吸入側の低圧空間部(24)と油吐出側の高圧空間部(25)に区画されているため、ポンプハウジング(7)の油吐出口(27)に対する油吐出管の配管が不要であり、構造およびポンプハウジング(7)の組み込み作業が簡単である。

モータ軸(12)の中心(12a)より下側の部分が油(0)に浸漬させられているので、モータ軸(12)を支持する軸受装置(20)の玉軸受が油(0)に浸漬し、油(0)によって潤滑される。このため、玉軸受に潤滑のためのグリースやそのシールが不要になる。

モータステータ(14)の一部が、蓋(5)を介して、熱容量の大きいトランスミッションハウジング(3)に接触しているので、ステータ(14)で発生した熱を効率良く放熱され、電動モータ(2)のさらなる小型化が可能である。

トランスミッション用電動ポンプユニット(6)の各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。

Claims

トランスミッションに油圧を供給するトランスミッション用電動ポンプユニットであって、
油吸入口および油吐出口が設けられたポンプハウジングを有するポンプと、ポンプ駆動用電動モータとを具備し、トランスミッションのトランスミッションハウジングに形成された凹所の開口を密閉する蓋と一体化されて、凹所内に収容され、電動モータがポンプより蓋側に位置しており、
蓋とトランスミッションハウジングの間およびポンプハウジングとトランスミッションハウジングの間がそれぞれシールされて、凹所内が、電動モータを含む開口側の低圧空間部と底側の高圧空間部に区画されており、
ポンプハウジングに、低圧空間部に臨む油吸入口と、高圧空間部に臨む油吐出口とが設けられ、トランスミッションハウジングに、低圧空間部に油を導入するための油吸入穴と、高圧空間部から油を吐出するための油吐出穴とが形成されていることを特徴とするトランスミッション用電動ポンプユニット。