JP2013241836A

JP2013241836A - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP2013241836A
Application number: JP2012113736A
Authority: JP
Inventors: Takuya Osawa; 拓也大澤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2013-12-05

Abstract

【課題】小型化が可能で容易に製造できる電動ポンプを構成する。
【解決手段】ハウジング本体１と、このハウジング本体１の開口部１Ａに嵌め込まれることで位置決め状態で取り付けられる蓋体２とを備えてポンプハウジングＨを構成し、ハウジング本体１にポンプ収容空間Ｓｐを形成し、このポンプ収容空間Ｓｐの開放部に連なる位置に、この開放部より大径のモータ収容空間Ｓｍを形成した。ポンプ収容空間ＳｐにポンプユニットＰを収容し、モータ収容空間Ｓｍの外周位置に励磁部１２を備え、開放部を閉じる位置にモータロータ１１を配置して電動ポンプを構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプユニットと、このポンプユニットを駆動するモータユニットとをハウジングに収容している電動ポンプの小型化を実現する技術に関する。

上記のように構成された電動ポンプとして特許文献１の第１の実施形態には、アウタロータとインナロータとステータとを、ハウジングとカバーとで挟み込んで連結する構成が示されている。この構成では、アウタロータとインナロータとで内接型（トロコイド型）のポンプを構成しており、アウタロータの外周に備えたバックヨークの外周には永久磁石を配置し、この永久磁石に磁力を作用させるコアとコイルとがステータに埋設状態で備えられている。

この特許文献１では、インナロータのシャフトの一端をハウジングの軸挿通孔に嵌め込み、シャフトの他端をカバーの軸挿通孔に嵌め込むことにより、シャフトが回転自在に支持され、このシャフトに対してインナロータが回転自在に支持されている。

特開２００５‐２７３６４８号公報

自動車等の車両に備える電動ポンプは、配置スペースや重量の軽減のために小型化が求められており、しかも、容易に製造できる構成が求められている。

特許文献１に示されるように、アウタロータを駆動回転するためにアウタロータの外周にヨークと永久磁石とを備える構成では、製造時にアウタロータにヨークと永久磁石とを備える工程を必要とするだけではなく、これらをバランス良く円滑に回転させるために高い加工精度が要求されることになり改善の余地がある。

このような不都合を解消するためには、アウタロータの外周に永久磁石等を備えず、単純に回転自在に支持すると共に、モータユニットの回転力が伝えられるシャフトによってインナロータを回転する構成が考えられる。

また、インナロータとアウタロータとを備えたポンプユニットを機能させるためには、インナロータとアウタロータとの隙間からの流体の流出を抑制するために、これらを軸芯方向から挟み込む位置に壁状の部材を配置することも考えられる。

具体的な構成として、第１の部材にポンプユニットを収容するポンプ収容空間を凹状に形成し、このポンプ収容空間を閉塞する位置に第２の部材を配置し、第１の部材又は第２の部材の外部にモータユニットを配置し、このモータユニットを収容する第３の部材を備えてハウジングを構成することが考えられる。

このように３つの部材を用いてハウジングを構成する構成では、部品点数が増大するだけではなく、シャフトによってインナロータを駆動する構成を採用すると、モータユニットの駆動力をモータユニットに伝えるシャフトの挿通孔を第１の部材又は第２の部材に形成する必要から構成の複雑化を招き製造に手間が掛かることになる。

本発明の目的は、小型化が可能で容易に製造できる電動ポンプを合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、流体を吸引して排出するポンプユニットと、このポンプユニットを駆動するモータユニットとがポンプハウジングに収容されると共に、前記ポンプユニットが、インナロータと、このインナロータを取り囲む位置に配置され前記インナロータの回転軸芯と偏心する位置に配置されるアウタロータとを備えて内接型に構成され、前記モータユニットが、励磁部と、この励磁部の磁界の作用により回転するモータロータと、このモータロータと一体回転するシャフトとを備えて構成され、前記ポンプハウジングを構成するハウジング本体の内面に対して前記ポンプユニットが嵌め込まれるポンプ収容空間を、前記回転軸芯に沿う方向に窪む形態で形成し、このポンプ収容空間の開放部に連なる位置に前記ポンプ収容空間の前記開放部を覆う状態で前記モータロータが収容されるモータ収容空間を形成している点にある。

この構成によると、モータ収容空間の開放部を覆うサイズのモータロータを用い、このモータロータをモータ収容空間に収容することにより、ポンプ収容空間の開放部をモータロータで閉じる状態となる。また、モータロータのシャフトをポンプユニットのインナロータに連結することによりモータユニットの駆動力でモータユニットの駆動が可能となる。更に、この構成ではハウジング本体、又は、このハウジング本体に連結する部材に対してモータ収容空間を形成することが可能であるため、ハウジング本体と、これに連結する部材との２つの部材でポンプハウジングを構成することも可能となり、構成が極めて簡単になる。
従って、小型化が可能で容易に製造できる電動ポンプが構成された。特に、この構成ではモータユニットとポンプユニットとを隣接配置するのでシャフトの軸長を短縮して電動ポンプ全体の小型化も実現する。

本発明は、前記モータロータと前記ポンプユニットとの間に、前記開放部を覆うサイズとなるシールプレートを配置しても良い。

これによると、モータ収容空間からのオイルの漏出をシールプレートで抑制することが可能となる。また、この構成では、インナロータとアウタロータとに対してモータロータが直接的に接触しないので、例えば、モータロータが摩耗しやすい素材で形成されるものでも、モータロータの摩耗をシールプレートが抑制する。

本発明は、前記ポンプハウジングが、前記ハウジング本体と、このハウジング本体の開口部を閉じる蓋体とで構成され、前記ハウジング本体と前記蓋体とで形成される内部空間が、前記ポンプ収容空間と前記モータ収容空間とで構成され、前記モータ収容空間で、前記モータロータを取り囲む領域に前記励磁部が配置されても良い。

これによると、ハウジング本体のポンプ収容空間にポンプユニットを収容し、モータ収容空間にモータロータを配置し、このモータロータ取り囲む領域に励磁部を配置し、ハウジング本体の開口部を蓋体で閉じることにより電動ポンプが完成する。この構成では、励磁部がモータロータの外側に配置される構成であるため、シャフトの軸芯方向での小型化が実現する。

本発明は、前記蓋体が、前記ハウジング本体の開口部に嵌め込まれることで位置決め状態で取り付けられる構成であり、前記ハウジング本体で前記蓋体と対向する位置の底壁部に前記ポンプ収容空間が形成され、このポンプ収容空間の内部に前記モータユニットのシャフトの一端を回転自在に支持する凹状の本体側支持部が形成され、前記蓋体に前記シャフトの他端を回転自在に支持する凹状の蓋体側支持部が形成されても良い。

これによると、ハウジング本体の開口部に対して蓋体の全てを回転軸芯に沿う方向に移動させて嵌め込むことになるので、ハウジング本体と蓋体とが回転軸芯と直交する方向へ変位することがなく、本体側支持部と蓋体側支持部との相対的な位置関係を高い精度で維持できる。

電動ポンプの縦断側面図である。図１のII−II線断面図である。電動ポンプの分解斜視図である。別実施形態（ａ）の電動ポンプの縦断側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１〜図３に示すように、流体としてのオイルを吸引して排出するポンプユニットＰと、このポンプユニットＰを駆動するモータユニットＭとをポンプハウジングＨの内部空間Ｓに収容して電動ポンプが構成されている。

この電動ポンプは、自動車のエンジン等の潤滑用のオイルを供給するために使用されるものであり、少ない部品点数で小型に構成されている。尚、この電動ポンプはオイル以外の流体の供給に使用するものでも良い。

〔ハウジング〕
ポンプハウジングＨは、樹脂製のハウジング本体１と、このハウジング本体１の開口部１Ａに嵌め込まれることで位置決め状態で取り付けられる樹脂製の蓋体２とで構成され、ハウジング本体１に対して超音波溶着の技術や、接着の技術により蓋体２を固着して内部空間Ｓが密閉されている。ハウジング１本体は、底壁部１Ｂと、この底壁部１Ｂを取り囲む領域において底壁部１Ｂから立ち上がる姿勢の縦壁部１Ｃとを有し、この縦壁部１Ｃの突出端位置で開放する開口部１Ａを形成した椀状に成形されている。

蓋体２は、開口部１Ａの内周面と密接するように寸法を設定した外周面２Ａを形成しており、図１に示すシャフト１０の回転軸芯Ｙに沿う方向への相対移動により、開口部１Ａへの蓋体２の全てが嵌め込まれている。このように嵌め込んだ状態では、ハウジング本体１の開口部１Ａと蓋体２の外周面２Ａとが密接するため、ハウジング本体１と蓋体２との回転軸芯Ｙと直交する方向への相対移動が阻止され位置決め状態に達する。

ハウジング本体１の底壁部１ＢにはポンプユニットＰが嵌め込まれる凹状のポンプ収容空間Ｓｐが形成され、ハウジング本体１でポンプ収容空間Ｓｐの開放部に連なる位置にモータユニットＭが嵌め込まれるモータ収容空間Ｓｍが形成されている。ポンプ収容空間Ｓｐは回転軸芯Ｙに沿う方向に窪む形態で形成され、モータ収容空間Ｓｍは、ポンプ収容空間Ｓｐの開放部より充分に大径でモータロータ１１と励磁部１２との嵌め込みが可能に形成されている。

ポンプ収容空間Ｓｐの底部には、ポンプ収容空間Ｓｐに連通する吸引ポート４と吐出ポート５とが形成されている。また、ポンプ収容空間Ｓｐの底部には、モータユニットＭのシャフト１０の一端を回転自在に支持する凹状の本体側支持部１Ｓが形成されている。

蓋体２の内面側の内壁部２Ｂにはシャフト１０の他端を回転自在に支持する凹状の蓋体側支持部２Ｓが形成されている。この本体側支持部１Ｓと蓋体側支持部２Ｓとはシャフト１０の回転軸芯Ｙと同軸芯でシャフト１０の外径より僅かに大径となるシリンダ状に形成されている。また、蓋体２の内壁部２Ｂには回転軸芯Ｙを中心とする円形の溝が形成され、この溝にシールリング６が嵌め込まれている。

〔ポンプユニット〕
ポンプユニットＰは、シャフト１０が嵌合する嵌合孔７Ａを有したインナロータ７と、このインナロータ７の外周の歯部７Ｇに対し、その内周の歯部８Ｇが咬合するアウタロータ８とを備えて内接型のポンプとしてのトロコイド型に構成されている。

このポンプユニットＰは、回転軸芯Ｙと同軸芯上にインナロータ７の軸芯が配置されると共に、この回転軸芯Ｙと偏位する位置にアウタロータ８の軸芯が配置される。そして、シャフト１０が駆動回転した場合にはインナロータ７が回転し、この回転に伴ってアウタロータ８が回転し、吸引ポート４からオイルを吸引し、吐出ポート５からオイルを吐出する。

〔モータユニット〕
モータユニットＭは、シャフト１０に連結する円盤状のモータロータ１１と、このモータロータ１１を取り囲む位置に配置された励磁部１２とを備えてブラシレス型に構成されている。モータロータ１１とポンプユニットＰとの境界位置には円盤状の樹脂シートで成るシールプレート１３が備えられている。モータロータ１１は外周にＮ極とＳ極とが交互に現れる永久磁石として構成され、外面が滑らかに仕上げられている。励磁部１２は、積層磁性鋼板製の複数のコア１２Ａに導体で成るコイル１２Ｂを巻回すると共に、これらをインサート成形等の技術により絶縁性の樹脂１２Ｃに封入することでリング状となる構成を有している。

励磁部１２は、ハウジング本体１に収容した状態で外周が縦壁部１Ｃの内面に接触する外径寸法（回転軸芯Ｙを中心にする半径方向の寸法）に設定され、この収容状態で蓋体２をハウジング本体１の開口部１Ａに嵌め込んだ状態では、ハウジング本体１の底壁部１Ｂと蓋体２の内壁部２Ｂに接触するように厚さの寸法（回転軸芯Ｙに沿う方向の寸法）が設定されている。

このモータユニットＭは、モータロータ１１の外径を、ポンプ収容空間Ｓｐの開放部の開口径より大きいサイズ（外径寸法）に設定することにより、このポンプ収容空間Ｓｐの開放部をモータロータ１１で閉塞できるように構成されている。また、前述したシールプレート１３を備えているため、このシールプレート１３がポンプ収容空間Ｓｐの開放部を閉塞することになり、ポンプ収容空間Ｓｐからモータロータ１１の方向への圧油の漏出を抑制する。また、シールプレート１３はモータロータ１１とポンプユニットＰとの直接的な接触を阻止するためモータロータ１１あるいはアウタロータ８等の摩耗を抑制する。

尚、モータロータ１１として円盤状のヨークの外周に永久磁石を取り付けた構成であっても良い。また、シールプレート１３として金属板を用いることが可能であり、シールプレート１３を備えずにモータロータ１１で直接的にポンプ収容空間Ｓｐの開放部を閉塞するように構成しても良い。

〔電動ポンプの組み立て〕
電動ポンプを組み立てる場合には、ハウジング本体１の開口部１Ａを上方に向けた状態でポンプ収容空間Ｓｐにインナロータ７とアウタロータ８とを嵌め込み、インナロータの７の嵌合孔７Ａにモータロータ１１のシャフト１０を挿通する。この挿通によりシャフト１０の一端をインナロータ７に嵌合させると同時に、本体側支持部１Ｓに嵌め込むことが可能となる。この状態ではシールプレート１３がポンプ収容空間Ｓｐの開放部を覆う位置に配置され、シャフト１０の他端が上方に突出する状態となる。

次に、ハウジング本体１の縦壁部１Ｃに沿って励磁部１２を挿入することで、この励磁部１２がモータロータ１１を取り囲む位置に配置される。この後に、ハウジング本体１の開口部１Ａに蓋体２を嵌め込むことにより、この蓋体２の蓋体側支持部２Ｓにシャフト１０の他端が嵌め込まれる状態に達する。この状態で蓋体２をハウジング本体１に対して溶着や接着により固定することで電動ポンプの組み立てが完了する。

このように完成した電動ポンプは、シャフト１０の一方の端部がハウジング本体１の本体側支持部１Ｓに回転自在に支持され、シャフト１０の他方の端部が蓋体２の蓋体側支持部２Ｓに回転自在に支持される。また、励磁部１２の樹脂１２Ｃの部分をハウジング本体１の底壁部１Ｂと蓋体２の内壁部２Ｂに挟み込むことにより、励磁部１２の位置を安定させ、この励磁部１２にシールリング６が接触することにより、この励磁部１２の樹脂１２Ｃと、シールリング６とで良好なシール性を現出する。

図面には示していないが、この電動ポンプは、モータロータ１１の回転位相を検出する検出手段を有し、励磁部１２の複数のコイル１２Ｂに選択的に電力を供給する電力制御部を有したモータ制御回路が外部に備えられている。このモータ制御回路から励磁部１２のコイル１２Ｂに電力を供給することで、励磁部１２からモータロータ１１に磁界を作用させモータロータ１１を回転させる。この回転によりインナロータ７の歯部７Ｇに咬合する歯部８Ｇを有するアウタロータ８が回転する結果、吸引ポート４からオイルを吸引し、吐出ポート５からオイルを吐出する作動が実現する。

この電動ポンプでは、本体側支持部１Ｓに対してはポンプ収容空間Ｓｐからオイルが供給される。また、内部空間Ｓに対してオイルが満たされる構成であるため、蓋体側支持部２Ｓに対してもオイルが供給され、このオイルの潤滑作用によりシャフト１０が円滑に回転するように支持できる。

〔実施形態の作用・効果〕
この電動ポンプでは、ハウジング本体１のポンプ収容空間Ｓｐにインナロータ７とアウタロータ８とを嵌め込み、ハウジング本体１の内部空間Ｓにモータロータ１１と、励磁部１２とを嵌め込み、ハウジング本体１の開口部１Ａに蓋体２を嵌め込んで固着する程度の簡単な工程での作業により組み立てが完了する。

このように組み立てた状態では、シャフト１０の一端がインナロータ７の嵌合孔７Ａから本体側支持部１Ｓに挿入され、シャフト１０の他端が蓋体側支持部２Ｓに挿入されるため、高い精度でモータロータ１１の支持が可能となる。また、励磁部１２がハウジング本体１の縦壁部１Ｃの内周面に嵌め込まれると共に、ハウジング本体１の底壁部１Ｂと蓋体２の内壁部２Ｂに挟み込まれるので、この励磁部１２をシール部材に兼用して内部空間Ｓのオイルの漏出を抑制できる。

ポンプ収容空間Ｓｐの開放部を閉じる位置にモータロータ１１が配置されるため、ポンプユニットＰの作動時にポンプ収容空間Ｓｐからモータロータ１１の方向へのオイルの流れをモータロータ１１で制限できる。この構成では、モータロータ１１とポンプユニットＰとの間にシールプレート１３が配置されるので、このシールプレート１３がポンプ収容空間Ｓｐの開放部からのオイルの漏出を一層良好に制限する。特に、モータロータ１１に対してポンプユニットＰのアウタロータ８が相対回転する構成であるが、シールプレート１３が、モータロータ１１に対するアウタロータ８の直接的な接触を阻止するためモータロータ１１やアウタロータ８の摩耗を抑制する。

また、この電動ポンプでは、ポンプ収容空間Ｓｐのオイルが本体側支持部１Ｓと蓋体側支持部２Ｓとに供給可能か構成であるので、シャフト１０の円滑な回転を実現する。特に、シャフト１０の外面に摺接するオイルシール等を備えないので、例えば、オイルシールを備えた構成のようにオイルシールのリップ部がシャフトに接触することに起因する摩擦を解消して軽快な回転を実現する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。

（ａ）図４に示すように、蓋体２の外端部に挿通するボルト３によって蓋体２をハウジング本体１に連結することで内部空間Ｓを密閉ように構成しても良い。この構成ではハウジング本体の縦壁部１Ｃの開口部１Ａに、蓋体２の一部を嵌め込むことで位置決め状態で蓋体２を取り付けており、このような構成のため、蓋体２の着脱にも手間が掛からず、メンテナンスも容易に行える。

（ｂ）プレート状の蓋体２に対してポンプ収容空間Ｓｐを形成し、かつ、この蓋体２に蓋体側支持部２Ｓを形成する。これに対して椀状となるハウジング本体１にはモータユニットＭを収容する内部空間Ｓと本体側支持部１Ｓとを形成する。このように電動ポンプを構成したものでも電動ポンプの小型化が実現する。尚、本発明ではポンプハウジングＨを２部材で構成し、一方の部材にポンプ収容空間Ｓｐを形成し、他方の部材にモータ収容空間Ｓｍを形成しても良い。

（ｃ）蓋体２と励磁部１２とを一体的に形成する。このように構成することにより励磁部１２を有する蓋体２をハウジング本体１の開口部１Ａに挿入する構成となり、励磁部１２の位置を安定させることも可能となる。

（ｄ）ポンプユニットＰを、外周に複数のベーンを出退自在に備えたインナロータと、この外周で偏芯する位置でベーンが内面周面に接触する円筒状のアウタロータとを備えたベーンポンプ型に構成する。この構成でもトロコイド型と同様に流体を吸引して送り出すことが可能となる。

（ｅ）本体側支持部１Ｓと蓋体側支持部２Ｓとの少なくとも一方に軸受用のボールベアリングやブッシュ等の軸受手段を備える。このように構成することにより、モータロータ１１の一層円滑な回転を実現する。

本発明は、モータユニットとポンプユニットとをポンプハウジングの内部空間に収容した構成の電動ポンプに利用することができる。

１ハウジング本体
１Ａ開口部
１Ｂ底壁部
１Ｓ本体側支持部
２蓋体
２Ｓ蓋体側支持部
７インナロータ
８アウタロータ
１０シャフト
１１モータロータ
１２励磁部
Ｈポンプハウジング
Ｍモータユニット
Ｐポンプユニット
Ｓ内部空間
Ｓｐポンプ収容空間
Ｓｍモータ収容空間
Ｙ回転軸芯

Claims

流体を吸引して排出するポンプユニットと、このポンプユニットを駆動するモータユニットとがポンプハウジングに収容されると共に、
前記ポンプユニットが、インナロータと、このインナロータを取り囲む位置に配置され前記インナロータの回転軸芯と偏心する位置に配置されるアウタロータとを備えて内接型に構成され、
前記モータユニットが、励磁部と、この励磁部の磁界の作用により回転するモータロータと、このモータロータと一体回転するシャフトとを備えて構成され、
前記ポンプハウジングを構成するハウジング本体の内面に対して前記ポンプユニットが嵌め込まれるポンプ収容空間を、前記回転軸芯に沿う方向に窪む形態で形成し、このポンプ収容空間の開放部に連なる位置に前記ポンプ収容空間の前記開放部を覆う状態で前記モータロータが収容されるモータ収容空間を形成している電動ポンプ。
前記モータロータと前記ポンプユニットとの間に、前記開放部を覆うサイズとなるシールプレートを配置している請求項１記載の電動ポンプ。
前記ポンプハウジングが、前記ハウジング本体と、このハウジング本体の開口部を閉じる蓋体とで構成され、
前記ハウジング本体と前記蓋体とで形成される内部空間が、前記ポンプ収容空間と前記モータ収容空間とで構成され、
前記モータ収容空間で、前記モータロータを取り囲む領域に前記励磁部が配置されている請求項１又は２記載の電動ポンプ。
前記蓋体が、前記ハウジング本体の開口部に嵌め込まれることで位置決め状態で取り付けられる構成であり、前記ハウジング本体で前記蓋体と対向する位置の底壁部に前記ポンプ収容空間が形成され、このポンプ収容空間の内部に前記モータユニットのシャフトの一端を回転自在に支持する凹状の本体側支持部が形成され、前記蓋体に前記シャフトの他端を回転自在に支持する凹状の蓋体側支持部が形成されている請求項３記載の電動ポンプ。