JP2013238157A

JP2013238157A - 電動オイルポンプ装置

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Publication number: JP2013238157A
Application number: JP2012111255A
Authority: JP
Inventors: Naotake Kanda; 尚武神田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: JP6019733B2

Abstract

【課題】製造工数を削減でき製造コストの低減が可能な電動オイルポンプ装置を提供する。
【解決手段】モータハウジング１５のオイルポンプと反対側の底部筒状の空間には、外周内側に等間隔で基板２８を取り付ける複数の基板固定部２５が形成されている。基板固定部２５には、基板２８をねじ締結するための金属製のインサートナット２６がインサート成形により埋設されている。インサートナット２６は、基板固定部２５よりわずかに基板２８方向に突出して装着されている。また、基板固定部２５の軸方向高さは、モータハウジング１５の外周端面より低く形成されている。そして、基板２８の貫通孔を通して挿入された締結ねじ２７を基板固定部２５に埋設されたインサートナット２６に螺合することにより、基板２８が固定されている。このとき、基板２８は、インサートナット２６の端面に当接しモータハウジング１５の外周端面より外側に固定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動オイルポンプ装置に関するものである。

従来、電動オイルポンプ装置の具体的一例には、流体（油）を循環させるオイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとを組み合わせたものがある。また、ポンプハウジングに隣接して電動モータを設け、オイルポンプに対して中心軸方向に電動モータに隣接してモータ制御用のコントローラを配置した電動オイルポンプ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動オイルポンプ装置では、オイルポンプ、電動モータおよびコントローラがオイルポンプの中心軸方向に並んで配置され、電子部品を搭載したコントローラの制御基板は、電動モータを収容したモータハウジング内に取り付けられている。

特開２０１０−１１２３０２号公報

上記のような電動オイルポンプ装置では、コントローラの制御基板と外部の電源側とを接続させるコネクタを備え、コネクタ内に収納されたコネクタ端子を制御基板のスルーホールに挿入し接続しているので、コネクタ端子に対して制御基板を精度よく位置決めする必要がある。しかしながら、制御基板が電動モータのステータを形成する樹脂製のインシュレータに一体に固定されていると、コネクタ端子と制御基板とが他の構成部品を介して位置決めされるので、コネクタ端子と制御基板との間に位置ずれが生じ、制御基板の組み付け不良が発生する場合がある。したがって、制御基板を精度良く組み付けるために各構成部品の加工精度を確保する必要があり、このため、製造工数および設備費等の製造コストが増大する場合がある。また、制御基板が電動モータの回転軸のオイルポンプと反対側の軸受を支持する保持器に取り付けられている場合も、同様である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、一体化した電動モータとコントローラの製造工数を削減でき製造コストの低減が可能な電動オイルポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ポンププレートとポンプハウジングとの間に形成されたポンプ室に、ポンプロータが回転軸線回りに回転可能に支承された金属製のオイルポンプと、前記オイルポンプに前記回転軸線方向に隣接して設けられ、前記ポンプロータを回転駆動する電動モータと、前記ポンプハウジングに回転可能に軸承され、前記ポンプロータと前記電動モータのロータとを連結する金属製の回転軸と、前記電動モータに隣接して設けられ、前記電動モータを駆動制御するコントローラの制御基板と、を備え、前記電動モータを収容する前記回転軸線方向に前記制御基板に向かって開口する有底筒状の樹脂製のモータハウジングと、前記モータハウジングの開口部を覆う蓋と、前記モータハウジングの底部外側に前記蓋とで形成され、前記制御基板を収容する制御室と、前記モータハウジングに一体的に設けられ、前記制御基板と外部の電源とを接続させるコネクタのコネクタシェルと、前記コネクタシェルの内部に収納され、前記制御基板に穿設された貫通孔を貫通して接続される端子部と、前記モータハウジングに形成され、前記制御基板を取り付ける複数の基板取付部と、前記基板取付部にインサート成形され、前記制御基板をねじ締結して固定する金属製の締結部材と、を備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、コントローラの制御基板をモータハウジングにねじ締結するためモータハウジングの底部外側に形成された複数の基板取付部に金属製の締結部材が埋設される。モータハウジングに一体成形されたコネクタシェル内部のコネクタ端子部と締結部材とは、コネクタ端子部に対して締結部材の位置精度を確保して同時にモータハウジングにインサート成形される。これにより、コネクタ端子部に対して制御基板を精度よく組み付けることができる。その結果、一体化した電動モータと制御基板の製造工数を削減でき製造コストの増大を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、前記締結部材は、前記モータハウジングの前記基板取付部の端面より前記回転軸線方向の前記制御基板側に突出して設けられ、前記制御基板が複数の前記締結部材の端面に当接していることを要旨とする。

上記構成によれば、制御基板は、モータハウジングに設けられた基板取付部の端面から軸線方向の制御基板側に突出して埋設された複数の金属製の締結部材の座面に当接して取り付けられるので、ねじの安定的な締結力で平行度を保って制御基板をモータハウジングに固定することができる。

本発明によれば、一体化した電動モータとコントローラの製造工数を削減でき製造コストの低減が可能な電動オイルポンプ装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置の概略構成を示す縦断面図。図１をＸ−Ｘ方向から見た電動モータのハウジング構造を示す断面図。制御基板の取付け構造を示す詳細断面図。

次に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置の概略構成を示す縦断面図である。図１に示すように、電動オイルポンプ装置１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、オイルポンプ（例えば、内接ギヤポンプ）２とオイルポンプ２を回転駆動する電動モータ（以下、ブラシレスモータという）３とが隣接してユニット化（一体化）されている。また、コントローラ４もモータハウジング１５内に組み込まれている。なお、図１に示すブラシレスモータ３は、ダブルスター結線された３相巻線を有するセンサレスブラシレスモータである。

オイルポンプ２は、ここではトロコイド曲線型ポンプを用いていて、トロコイド歯形を有する内歯を備えたポンプ用アウタロータ（以下、アウタロータという）１０の内周側に、外歯を備えたポンプ用インナロータ（以下、インナロータという）１１を噛み合わせ、ポンププレート１４とポンプハウジング１３との間に形成されたポンプ室１２内にこれらのアウタロータ１０およびインナロータ１１を偏心して回転自在に配置したポンプ部（ポンプロータ）を構成したものである。

インナロータ１１は、回転駆動軸（回転軸）７におけるロータ６を形成した部分より一方に寄った部分（図１左側）に外嵌固着されて、この回転駆動軸７とともに回転するようになっている。アウタロータ１０は、このインナロータ１１の外歯よりも１歯多い内歯を備え、回転駆動軸７に対して偏心した位置を中心にポンプ室１２内で回転自在となるように配置されている。また、インナロータ１１は、外歯がこのアウタロータ１０の内歯に全周の一部で噛み合うとともに、各外歯がこのアウタロータ１０の内面に全周の各所でそれぞれほぼ内接しながら回転するようになっている。

したがって、ブラシレスモータ３により回転駆動軸７が回転駆動されると、このオイルポンプ２のアウタロータ１０およびインナロータ１１の間隙の容積がこの回転駆動軸７の１回転の間に拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じるポンププレート１４に設けられたインポートからアウトポートに向けて油を送り出すポンプ動作が行われることになる。

ブラシレスモータ３は、回転するモータ用ロータ（以下、ロータという）６と、このロータ６の外周面の外側に固定されたモータ用ステータ（以下、ステータという）５とで構成される。ロータ６は、回転駆動軸７の外周面に、例えば、複数個の永久磁石８を周方向に沿って並べて配置して形成したものである。回転駆動軸７は、ブラシレスモータ３とオイルポンプ２とで共用する回転軸であり、両端部をポンプハウジング１３とロータ保持部材２３の内部に配置された軸受（例えば、転がり軸受）３１，３２によって回転自在に軸支されている。

ステータ５は、ロータ６の外周面の外側にわずかなエアギャップを介して分割されたステータコア９の内向きの図示しないティースを複数個配置している。このステータコア９の各ティースには、コイル１７をステータコア９から絶縁するための樹脂製（例えば、ＰＰＳ）のインシュレータ２１が軸線方向両端から装着されそれぞれ３相のコイル１７が巻回されてステータサブアッシーを形成している。また、ステータ５は、上記複数のステータサブアッシーから構成され、各ステータサブアッシーは、周囲を円筒状薄肉の金属製（例えば、鉄）のカラー２２によって、締め付け固定されている。

コイル１７の端部は、バスバー１８と電気的に接続されている。インシュレータ２１は、ブラシレスモータ３の駆動端子となる３本のバスバー１８と一体にモールドされている。各バスバー１８は、インシュレータ２１の右端部から中心軸線に平行に延びている。

上記ステータ５、ロータ保持部材２３、およびバスバー１８は、モータハウジング１５と一体にモールドされ、モータハウジング１５とバスバー１８との間はシール部材によりシールされている。モータハウジング１５は、円筒形状で反モータ側に底部を有し、回転軸線方向外側（図１右側）に向かって開口している。この開口部は、カバー（蓋）３０で覆われている。

また、ステータコア９に装着されたインシュレータ２１には、複数個の金属製（例えば、鉄、銅等）の図示しないナットが、回転中心に対し周方向に配置されインサート成形により埋設されている。そして、ポンププレート１４からポンプハウジング１３を通して挿入された図示しないボルトをインシュレータ２１に埋設されたナットにねじ止めすることにより、ブラシレスモータ３のステータ５が固定されている。

オイルポンプ２のハウジングを構成するポンププレート１４およびポンプハウジング１３は、非磁性材料（例えば、アルミダイカスト）により形成される。ブラシレスモータ３およびコントローラ４を収容するモータハウジング１５およびカバー３０は、樹脂材料（例えば、熱可塑性樹脂）により形成される。電動オイルポンプ装置１のハウジング本体は、上記ポンププレート１４，ポンプハウジング１３、カラー２２、モータハウジング１５、およびカバー３０により構成されている。ここで、モータハウジング１５およびカバー３０は、防水カバーを形成している。ポンプハウジング１３、カラー２２、および保持部材２３は、中心軸の方向に相互に組み合わせられてブラシレスモータ３のステータ５およびロータ６を固定している。

また、本実施形態の電動オイルポンプ装置１には、モータハウジング１５の底部外側（反モータ側）の開口部と開口部を覆うカバー３０とで制御室２４が形成されている。ブラシレスモータ３を制御するためのコントローラ４の制御基板（以下、基板という）２８がこの制御室２４に収容され、モータハウジング１５底部に設けられた複数の基板固定部２５の端面にねじ止めで取り付けられている。基板２８には、直流電源を交流に変換してブラシレスモータ３の各コイル１７に駆動電流を供給するインバータ回路、およびホール素子等のセンサが検出したアウタロータ１０の回転位置の情報に基づいて、このインバータ回路を制御する制御回路からなる制御回路部２９が搭載されている。コントローラ４の制御回路部２９を構成する上記インバータ回路および制御回路のマイコンやコイル、コンデンサ等の電子部品が基板２８の両面に実装されている。

各コイル１７と接続されインシュレータ２１に絶縁支持されたブラシレスモータ３の相出力端子であるバスバー１８は、基板２８に設けられたスルーホール（貫通孔）挿通され、はんだ付けにより基板２８上の制御回路部２９に接続されている。また、モータハウジング１５の側面にはコネクタシェル１９がモータハウジング１５と一体に設けられ、その内部のコネクタピン（端子部）２０が基板２８に設けられたスルーホールに挿入されてはんだ付けにより基板２８上の制御回路部２９と電気的に接続されている。なお、このコネクタシェル１９には、別体の電源が接続された図示しないハーネスのコネクタが装着されるようになっている。

ともに樹脂材料により形成されたモータハウジング１５とカバー３０とは、ここでは、スピン溶着を用いて接合されている。モータハウジング１５の開口部を覆うカバー３０の裏面側には、円環状の溶着用リブが形成されており、カバー３０を回転させながら溶着用リブを加熱溶融させ、固定した相手部品のモータハウジング１５の凹状部に押し付けることで溶着されている。さらに、ロータ６をモータハウジング１５の中心部に挿入し、ポンプハウジング１３およびポンププレート１４を取り付けステータ５に固定して電動オイルポンプ装置１が組み付けられている。

そして、上記構成により、制御回路部２９によって制御された駆動電流がブラシレスモータ３の各コイル１７に供給される。これにより、コイル１７に回転磁界が発生し、永久磁石８にトルクが生じてロータ６が回転駆動される。このようにして、インナロータ１１が回転駆動されると、アウタロータ１０がこれに従動して回転し、これらのアウタロータ１０の内歯と，インナロータ１１の外歯の間隙が拡縮を繰り返すので、インポートおよびアウトポートを通じて油を吸入・吐出するポンプ動作が行われる。

次に、図２は、図１をＸ−Ｘ方向から見たブラシレスモータ３のハウジング構造を示す断面図、図３は、基板２８の取付け構造を示す詳細断面図である。ここで、図３はモータハウジング１５等の基板２８の固定部分のみを示し、カバー３０および内部構造は省略している。

図２に示すように、モータハウジング１５のオイルポンプ２と反対側の底部の筒状空間（図１参照）には、外周内側に等間隔で基板２８を取り付ける複数（例えば、本実施形態では２個、１８０°ピッチ）の基板固定部２５が形成されている。基板固定部２５には、基板２８をねじ止めするための金属製（例えば、鉄、銅等）のインサートナット２６がインサート成形により埋設されている。また、モータハウジング１５の外周壁面には、コネクタピン２０が収納されたコネクタシェル１９が一体に形成されている。コネクタピン２０は、モータハウジング１５に一体的にモールドされ、インサートナット２６に対し周方向に９０°の位置に配設されて先端部がモータハウジング１５の底部の筒状空間に軸方向に突出している。ここで、図２中矢印で示すインサートナット２６とコネクタピン２０との間の位置精度を確保した状態でモータハウジング１５が一体成形される。コネクタピン２０の先端部は、基板２８のスルーホールに挿入されはんだ付けにより電気的に接続される。

図３に示すように、インサートナット２６は、基板固定部２５よりわずかに基板２８方向（図３上側、軸方向）に突出して装着されている。また、基板固定部２５の軸方向高さは、モータハウジング１５の外周端面より高く形成されている。そして、基板２８の貫通孔を通して挿入された締結ねじ２７を基板固定部２５に埋設されたインサートナット２６に螺合することにより、基板２８が固定されている。このとき、基板２８は、インサートナット２６の座面に当接しモータハウジング１５の外周端面より軸方向上側に固定されている。

次に、上記のように構成された本実施形態である電動オイルポンプ装置１の作用および効果について説明する。

上記構成によれば、電動オイルポンプ装置１は、オイルポンプ２に隣接して、ブラシレスモータ３およびコントローラ４の基板２８がオイルポンプ２に対して回転駆動軸７の軸線方向に並んで配置されて構成されている。基板２８は、モータハウジング１５の底部外側に形成される制御室２４に収容されている。モータハウジング１５の外周側面にはコネクタピン２０が収納されたコネクタシェル１９が一体成形されている。また、基板２８をねじ締結するためにモータハウジング１５底部に設けられた複数の基板取付部２５に金属製のインサートナット２６がインサート成形されている。コネクタピン２０とインサートナット２６は、位置精度を確保して同時にモータハウジング１５にインサート成形されている。ここで、インサートナット２６は、モータハウジング１５の基板取付部２５の端面から基板２８方向（軸線方向外側）にわずかに突出して埋設されており、基板２８は、インサートナット２６の座面に当接して締結ねじ２７により固定されている。

これにより、コネクタピン２０とインサートナット２６とが直接位置決めされ、基板２８がコネクタピン２０に対してインサートナット２６に精度よく位置決めされるので、コネクタピン２０が基板２８のスルーホールに挿入され易く、容易に基板２８をモータハウジング１５に組み付けることができる。その結果、基板組み付けの工数を削減できるとともに、製造コストの増大を抑制することができる。さらに、基板２８との接触による基板固定部２５の樹脂の変形がないので、基板２８を安定的な締結力で平行度を保ってモータハウジング１５に固定することができる。また、基板２８がモータハウジング１５の外周端面より軸方向外側に配置されているので、コネクタピン２０の基板２８裏面におけるはんだ状態（フィレット）を容易に確認できる。これにより、基板２８のはんだ付け不良を低減することができる。

以上のように、本実施形態によれば、一体化したブラシレスモータと基板の製造工数を削減でき製造コストの低減が可能な電動オイルポンプ装置を提供できる。

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。

上記実施形態では、モータハウジング１５の底部に２個のインサートナット２６を回転中心に対し周方向に１８０°の間隔で配置して、基板２８を締結ねじ２７で締結するようにしたが、これに限定されるものでなく、インサートナット２６の個数、配置は、基板２８の平行度が確保され均等に締結ねじ２７の締結力が規制されるものであればよい。

また、上記実施形態では、オイルポンプ２として内接ギヤ式ポンプを用いる場合を示したが、これに限定されるものでなく、ベーン駆動や外接ギヤなどを用いた回転ポンプであってもよい。

さらに、上記実施形態では、ブラシレスモータ３を電動オイルポンプ装置１に適用する場合を示したが、これに限定されるものでなく、同様のブラシレスモータ３を用いた他の装置に適用してもよい。さらに、ブラシ付モータも適用が可能である。

１：電動オイルポンプ装置、２：オイルポンプ、３：ブラシレスモータ（電動モータ）、４：コントローラ、５：モータ用ステータ、６：モータ用ロータ、７：回転駆動軸（回転軸）、８：永久磁石、９：ステータコア、１０：ポンプ用アウタロータ、１１：ポンプ用インナロータ、１２：ポンプ室、１３：ポンプハウジング、１４：ポンププレート、
１５：モータハウジング、１７：モータコイル、１８：バスバー、１９：コネクタシェル、２０：コネクタピン（端子部）、２１：インシュレータ、２２：カラー、２３：ロータ保持部材、２４：制御室、２５：基板固定部、２６：インサートナット、２７：締結ねじ、２８：基板（制御基板）、２９：制御回路部、３０：カバー（蓋）、３１，３２：軸受

Claims

ポンププレートとポンプハウジングとの間に形成されたポンプ室に、ポンプロータが回転軸線回りに回転可能に支承された金属製のオイルポンプと、
前記オイルポンプに前記回転軸線方向に隣接して設けられ、前記ポンプロータを回転駆動する電動モータと、
前記ポンプハウジングに回転可能に軸承され、前記ポンプロータと前記電動モータのロータとを連結する金属製の回転軸と、
前記電動モータに隣接して設けられ、前記電動モータを駆動制御するコントローラの制御基板と、を備え、
前記電動モータを収容する前記回転軸線方向に前記制御基板に向かって開口する有底筒状の樹脂製のモータハウジングと、
前記モータハウジングの開口部を覆う蓋と、
前記モータハウジングの底部外側に前記蓋とで形成され、前記制御基板を収容する制御室と、
前記モータハウジングに一体的に設けられ、前記制御基板と外部の電源とを接続させるコネクタのコネクタシェルと、
前記コネクタシェルの内部に収納され、前記制御基板に穿設された貫通孔を貫通して接続される端子部と、
前記モータハウジングに形成され、前記制御基板を取り付ける複数の基板取付部と、
前記基板取付部にインサート成形され、前記制御基板をねじ締結して固定する金属製の締結部材と、を備えたことを特徴とする電動オイルポンプ装置。
請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、
前記締結部材は、前記モータハウジングの前記基板取付部の端面より前記回転軸線方向の前記制御基板側に突出して設けられ、前記制御基板が複数の前記締結部材の端面に当接していることを特徴とする電動オイルポンプ装置。