JP2018048606A

JP2018048606A - ポンプシステム

Info

Publication number: JP2018048606A
Application number: JP2016185301A
Authority: JP
Inventors: 賢祐宮▲崎▼; Kensuke Miyazaki; 寛人小川; Hiroto Ogawa
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29
Also published as: CN107869485A; DE102017121635A1; US20180087514A1

Abstract

【課題】モータハウジングに樹脂材を用いつつ、このモータハウジングと流路ハウジングとを高精度で嵌合連結したポンプシステムを構成する。【解決手段】金属製の流路ハウジング１０と、この流路ハウジング１０の内部のポンプロータ２２を駆動する樹脂製のモータハウジング２０とを嵌合連結している。嵌合連結の構成として、筒状の内周面を有する第１嵌合部１６と、第１フランジ部１７とを流路ハウジング１０に形成し、円柱状の外周面を有する第２嵌合部２３をモータハウジング２０に形成し、外周面の外面に対して、第１嵌合部１６の内径より大径となる位置まで突出する複数の突出部２５を形成した。【選択図】図１

Description

本発明は、流体が流れる流路ハウジングと、流路ハウジングの内部のポンプロータを駆動するモータハウジングとを連結しているポンプシステムに関する。

車両のエンジンに冷却水を供給するポンプシステムを例に挙げると、特許文献１には、モータ部を構成するモータハウジング（文献ではモータケース）に、流路ハウジング（文献では、ポンプケース）を取り付け、流路ハウジングに複数のインペラを有するポンプロータを収容した技術が示されている。

この特許文献１では、一端がモータハウジングに支持され、他端が流路ハウジングに支持されるシャフトを備え、これにロータ部が回転自在に外嵌している。ロータ部には永久磁石を備えており、このロータ部の端部位置に複数のインペラを備えることによりポンプロータが構成されている。

更に、特許文献１は、図面から判断してモータハウジングと流路ハウジングとに形成したフランジ部を互いに当接させ、且つ、これらの外周に形成された嵌合部を嵌合させることでモータハウジングと流路ハウジングとを連結している。

特開２００８‐２５５３８号公報

特許文献１に示されるウォータポンプは、流路ハウジングが樹脂製であり、モータハウジングのうち流路ハウジングに勘合する部位が樹脂で形成されている。このように嵌合構造を備えた構成であっても、互いに樹脂材で構成されるため、嵌合精度を高く維持することが困難となる。

従って、シャフトの一端をモータハウジングに支持し、他端を流路ハウジングに支持する構成では、軸芯精度の低下を招くことも考えられる。

このような不都合を解消するためには、流路ハウジングとモータハウジングとを、金属材で形成し、特許文献１と同様に嵌合させる構成が有効となるが、絶縁性や製造コストを考えるとモータハウジングには樹脂材の使用が望まれる。

このような理由から、モータハウジングに樹脂材を用いつつ、このモータハウジングと流路ハウジングとを高精度で嵌合連結したポンプシステムが求められる。

本発明の特徴は、流体を吸入する吸入部および吸入した流体を送り出す吐出部を有した金属製の流路ハウジングと、
前記流路ハウジングに嵌合連結された状態で、前記流路ハウジングの内部にあるポンプロータを駆動する樹脂製のモータハウジングとを備えると共に、
前記流路ハウジングが、筒状の内周面を有する第１嵌合部と、前記内周面の中心となる軸芯に直交する姿勢の第１フランジ部とを備え、
前記モータハウジングが、前記第１嵌合部に嵌り込む円柱状の外周面を有する第２嵌合部と、前記第１フランジ部に連結される第２フランジ部とを備え、且つ、前記第２嵌合部の前記外周面には、前記第１嵌合部の前記内周面の内径より大径となる位置まで突出する複数の突出部を形成し、
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との間にガスケットを挟み込む状態で前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とが連結されている点にある。

これによると、流路ハウジングの第１嵌合部に対して、モータハウジングの第２嵌合部を嵌め込む操作を行った場合には、第１嵌合部が金属で形成され、第２嵌合部が樹脂で形成されているため、第２嵌合部の外周面に突出形成された複数の突出部のうち、第１嵌合部の内周面より大径の部分が、削り取られる、あるいは、押し潰される状態となり、この突出部が第１嵌合部の内周面に密着する状態に達する。つまり、第１嵌合部の内周面と第２嵌合部の外周面との間に間隙が存在しても、複数の突出部の一部が間隙を埋める状態にできる。この結果、第１フランジ部と第２フランジ部との間にガスケットを挟み込む状態で連結されたとしても、第１嵌合部と第２嵌合部との間にガタツキが抑制された状態での連結が実現する。
従って、モータハウジングに樹脂材を用いつつ、このモータハウジングと流路ハウジングとを高精度で嵌合連結したポンプシステムが構成された。

本発明は、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とが嵌合する状態で、複数の前記突出部が前記第１嵌合部の内面で圧搾された状態にあっても良い。

これによると、第１嵌合部と第２嵌合部とが嵌合する状態では、第１嵌合部の内周面と第２嵌合部の外周面との間に複数の突出部が圧搾された状態で存在することにより、この圧搾状態の突出部が間隙を埋める状態となるため、ガタツキのない良好な連結状態を実現する。

本発明は、前記第２フランジ部の連結面のうち、前記軸芯に沿う方向視で前記突出部を取り囲む領域を凹状にした凹状部が形成されても良い。

これによると、流路ハウジングの第１嵌合部に対して、モータハウジングの第２嵌合部を嵌め込む操作を行う際に、突出部の一部が第１嵌合部で削り取られて微細な樹脂片が形成された場合にも、この樹脂片を凹状部に収容することにより、第１フランジ部と第２フランジ部との当接面に樹脂片を挟み込む不都合を抑制する。

本発明は、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とをボルトにより締結する複数の締結箇所の近傍に前記突出部が配置されても良い。

これによると、第１フランジ部と第２フランジ部とを複数のボルトにより締結する際に、ボルトの締結力により、突出部に強い力を作用させて連結状態に移行できる。

ポンプシステムの一部切欠き側面図である。一部を断面にしたポンプシステムの分解側面図である。第２フランジ部、第２嵌合部および突出片等の配置を示す図である。第１フランジ部、第１嵌合部等の配置を示す図である。突出片と凹状部との形状を示す斜視図である。第１嵌合部と第２嵌合部とが嵌合した状態での突出部の状態を示す断面図である。

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に示すように、エンジン１の底壁に連結し、ラジエータ等からホース２を介して戻される冷却水（流体の一例）をエンジン１に戻す金属製の流路ハウジング１０と、流路ハウジング１０の内部のポンプ部Ｐを駆動する樹脂製で内部に電動モータＭを収容したモータハウジング２０と嵌合連結してポンプシステム１００が構成されている。

このポンプシステム１００では、エンジン１の稼動時に、モータハウジング２０の内部に収容された電動モータＭの駆動力でポンプ部Ｐのポンプロータ２２を駆動することにより、ラジエータ等からの冷却水を流路ハウジング１０に吸入し、エンジン１のウォータジャケットに戻す形態での冷却水の循環を実現する。

〔流路ハウジング〕
図１、図２に示すように、流路ハウジング１０は、冷却水を送る流路空間を内部に形成した流路ハウジング本体１１を有し、この流路ハウジング本体１１の基端側にエンジン１の底部に連結する吐出部１２を一体形成し、外端側にホース２が接続される吸入部１３を備えている。

このポンプシステム１００では、ポンプ部Ｐが遠心型に構成されるため、流路ハウジング本体１１には、軸芯Ｘを中心とする円形のポンプ室１１ａが形成され、このポンプ室１１ａの外周から吐出部１２に向けて伸びる吐出流路１１ｂが形成されている。

吐出部１２には、この流路ハウジング本体１１をエンジン１に連結する連結部１４がフランジ状に形成され、この連結部１４を連結ボルト３でエンジン１に連結することにより、吐出部１２の吐出流路１１ｂがエンジン１のウォータジャケットに連通する。

また、吸入部１３は筒状に形成され、軸芯Ｘに沿う方向で流路ハウジング本体１１に対して固定ボルト４により固定されている。これにより、吸入部１３とポンプ室１１ａとが連通する。更に、流路ハウジング本体１１の内部にはポンプロータ２２のロータ軸２１の軸端を支持する支持部１５が軸芯Ｘと同軸芯上に形成されている。尚、吸入部１３は、流路ハウジング１０に一体的に形成されても良い。

ポンプシステム１００では、ロータ軸２１がモータハウジング２０に固設され、このロータ軸２１に対してモータロータ（図示せず）と、このモータロータと一体形成されたポンプロータ２２が回転自在に支持されている。尚、この構成に代えて、電動モータＭで駆動されるロータ軸２１を備え、このロータ軸２１と一体的にポンプロータ２２が回転するようにポンプシステム１００を構成しても良い。

特に、図４に示すように、流路ハウジング本体１１は、軸芯Ｘを中心とする断面形状が円形となる筒状の内周面を有する第１嵌合部１６と、内周面の軸芯Ｘに直交する姿勢の第１連結面１７Ｓを有する第１フランジ部１７とを備えている。この第１フランジ部１７には複数（この実施形態では４つ）のネジ孔部１７ａが形成されている。

この４つのネジ孔部１７ａは、軸芯Ｘを中心にした円周を４等分する位置（軸芯Ｘを中心に３６０度を９０度毎に分割した位置）に形成されている。

更に、第１フランジ部１７の第１連結面１７Ｓには、軸芯Ｘを中心に円形となるシール溝１７Ｇが形成され、これにゴムや樹脂等の柔軟な材料で形成される環状のガスケット６が嵌め込まれている。このガスケット６は、第１連結面１７Ｓから僅かに突出するサイズのものが使用されている。

〔モータハウジング〕
図１〜図３に示すように、モータハウジング２０は、内部に電動モータＭを収容すると共に、軸芯Ｘと同軸芯に配置されるロータ軸２１を備えている。このロータ軸２１にポンプロータ２２を支持しており、ポンプロータ２２には複数のインペラ２２ａが形成されている。

モータハウジング２０には、軸芯Ｘを中心とする円柱状で、第１嵌合部１６に嵌め込み可能となるように軸芯Ｘを中心とする円柱状の外周面を有する第２嵌合部２３と、軸芯Ｘに直交する姿勢の第２連結面２４Ｓを有する第２フランジ部２４とが形成されている。この第２フランジ部２４には複数（この実施形態では４つ）のボルト挿通孔２４ａが形成されている。

また、この４つのボルト挿通孔２４ａは、４つのネジ孔部１７ａに対応して、ロータ軸２１を中心にした円周を４等分した位置に形成されている。

図３に示すように、第２嵌合部２３の外周面には、軸芯Ｘとボルト挿通孔２４ａとを結ぶ仮想直線上に、複数（４つ）の薄板状の突出片２５（突出部の一例）が形成されている。これらの突出片２５は、第１嵌合部１６の内周面の内径より大径となる位置まで突出するように形成されている。つまり、各々の突出片２５の軸芯Ｘを基準にした突出端までの突出距離Ｄが、図４に示す如く第１嵌合部１６の内周面の半径Ｒより大きい値に設定されている。

図２に示すように、第２嵌合部２３の軸芯Ｘに沿う方向での嵌合距離Ｌ（嵌合しろ）と比較すると、突出片２５の第２連結面２４Ｓからの領域長Ｎは、嵌合距離Ｌより小さい値に設定されている。また、突出片２５の軸芯Ｘを基準にした突出端までの突出距離Ｄは、図４に示す如く第１連結面１７Ｓにおいて軸芯Ｘを中心に円形となるシール溝１７Ｇの内側位置までの溝半径Ｅより充分に小さい値に設定されている。特に、第１嵌合部１６からシール溝１７Ｇの内側位置までのオフセット距離Ｑを、領域長Ｎより長くしている。

更に、図３、図５に示すように、第２フランジ部２４の第２連結面２４Ｓのうち、軸芯Ｘに沿う方向視において突出片２５を取り囲む領域に凹状部２６が形成されている。特に、突出片２５がモータハウジング２０と一体形成されているため、この突出片２５も樹脂材で形成される。

図１に示すように、第１嵌合部１６に第２嵌合部２３を嵌め込み、締結ボルト５により嵌合連結した状態では、ポンプロータ２２と、このポンプロータ２２は配置されるポンプ室１１ａとにより、ポンプ部Ｐが構成される。この嵌合連結が行われる際の詳細については後述する。

このモータハウジング２０では、第２フランジ部２４の外端部にコネクタ部２７を備えている。また、モータハウジング２０を覆うカバー体２８を備えており、このカバー体２８には、第２フランジ部２４の外面側に重なり合うフランジ状の連結体２８ａが一体的に形成され、この連結体２８ａには、第２フランジ部２４のボルト挿通孔２４ａと重なり合う位置に孔部２８ｂが形成されている。

〔嵌合連結〕
第１嵌合部１６と第２嵌合部２３とを嵌合連結する際には、モータハウジング２０にポンプロータ２２をセットし、カバー体２８を、モータハウジング２０を覆う位置に配置し、第１嵌合部１６の内周面に第２嵌合部２３の外周面を挿入する操作を行う。

この操作時には、連結体２８ａの孔部２８ｂから、第２フランジ部２４のボルト挿通孔２４ａに亘って締結ボルト５を挿通し、第１フランジ部１７のネジ孔部１７ａに螺合させて締結操作が行われる。

この締結操作が行われることにより、モータハウジング２０は、第１嵌合部１６に対し、軸芯Ｘに沿う方向に第２嵌合部２３が挿入される方向に変位する。この変位に伴い、複数（４つ）の突出片２５のうち第１嵌合部１６の開口より外方に突出する部位が、第１嵌合部１６の開口縁に接触することで、削り取られると同時に圧搾される（押し潰される）状態となり図６に示すように、突出片２５が第１嵌合部１６の内周面と、第２嵌合部２３の外周面との間隙を埋める状態に達する。

この締結操作では、４つの締結ボルト５を等しく操作することにより、第１嵌合部１６の内周面と、第２嵌合部２３の外周面との間に間隙が存在する状態でも、例えば、ロータ軸２１が、軸芯Ｘに対して傾斜する不都合や、軸芯Ｘから外れる位置関係となる不都合を解消する。これにより、ロータ軸２１の突出側の軸端が流路ハウジング１０の支持部１５に対して正確に嵌り込む状態となる。

また、このように突出片２５の形状が変化する際には、突出片２５の一部が第１嵌合部１６の開口縁で削り取られて微細な樹脂片が形成することもあり、このような微細な樹脂片を凹状部２６に収容することが可能となり、この微細な樹脂片が第１連結面１７Ｓに第２連結面２４Ｓに挟み込まれる不都合を解消できる。

前述したように、オフセット距離Ｑを領域長Ｎより長くしているため、例えば、突出片２５のうち第１嵌合部１６の開口縁で削り取られた樹脂が切断されず、長片状態のままガスケット６の方向に倒れ込んでも、この長片状態の樹脂の最大長さが領域長Ｎであるため、長片状態の樹脂がガスケット６に接触することがなく、密封性を損なうこともない。

この締結操作を継続することで、第１連結面１７Ｓに第２連結面２４Ｓが当接する状態となり、これらの間にガスケット６が挟み込まれ、シール状態となる。また、この締結操作によりカバー体２８の連結体２８ａが、第２フランジ部２４の外面側に圧接し、このカバー体２８がモータハウジング２０を覆う状態に達する。

このように、第１嵌合部１６に対して第２嵌合部２３が嵌合する状態では、第１嵌合部１６の内周面と、第２嵌合部２３の外周面との間に間隙が存在する状態にあっても、変形した突出片２５が第１嵌合部１６の内周面に確実に接触して流路ハウジング１０とモータハウジング２０とを所定の適正な位置関係に維持する。

〔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（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）突出片２５（突出部の一例）の数を、例えば、３つや、４つ以上に設定する。このような数に設定する構成として、第１フランジ部１７と第２フランジ部２４とを連結する締結ボルト５の締結箇所に対応する位置に全ての突出片２５を配置することが理想であるが、一部の突出片２５を締結位置から離間する位置に配置しても良い。

（ｂ）突出片２５（突出部の一例）の板厚を、第２連結面２４Ｓに近い位置ほど厚く設定することや、第２連結面２４Ｓに近い位置ほど、第２嵌合部２３の外周面を基準にした突出量を大きく設定する。このように突出片２５を形成することにより、一層良好な嵌合状態を作り出すことが可能となる。

本発明は、流路ハウジングにモータハウジングを連結したポンプシステムに利用することができる。

５締結ボルト（ボルト）
６ガスケット
１０流路ハウジング
１２吐出部
１３吸入部
１６第１嵌合部
１７第１フランジ部
２０モータハウジング
２２ポンプロータ
２３第２嵌合部
２４第２フランジ部
２５突出片（突出部）
２６凹状部
Ｘ軸芯

Claims

流体を吸入する吸入部および吸入した流体を送り出す吐出部を有した金属製の流路ハウジングと、
前記流路ハウジングに嵌合連結された状態で、前記流路ハウジングの内部にあるポンプロータを駆動する樹脂製のモータハウジングとを備えると共に、
前記流路ハウジングが、筒状の内周面を有する第１嵌合部と、前記内周面の中心となる軸芯に直交する姿勢の第１フランジ部とを備え、
前記モータハウジングが、前記第１嵌合部に嵌り込む円柱状の外周面を有する第２嵌合部と、前記第１フランジ部に連結される第２フランジ部とを備え、且つ、前記第２嵌合部の前記外周面には、前記第１嵌合部の前記内周面の内径より大径となる位置まで突出する複数の突出部を形成し、
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部との間にガスケットを挟み込む状態で前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とが連結されているポンプシステム。
前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とが嵌合する状態で、複数の前記突出部が前記第１嵌合部の内面で圧搾された状態にある請求項１に記載のポンプシステム。
前記第２フランジ部の連結面のうち、前記軸芯に沿う方向視で前記突出部を取り囲む領域を凹状にした凹状部が形成されている請求項１又は２に記載のポンプシステム。
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とをボルトにより締結する複数の締結箇所の近傍に前記突出部が配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプシステム。