JP4901661B2 - ポンプ装置及びこのポンプ装置が適用されるパワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置のアシスト用油圧パワーシリンダに油圧を供給するポンプ装置に関する。

この種の従来のポンプ装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

概略を説明すれば、作動油を吸入、吐出するオイルポンプと、該オイルポンプの一端部に対向端部が接続され、該オイルポンプを回転させる電動モータと、該電動モータの外周の所定位置に径方向へ突設され、該電動モータを制御するコントロールユニットと、前記電動モータとコントロールユニットとを車体の所定部位に取付ける取付ブラケットとから構成されている。

前記オイルポンプは、一端部の外周に外方へ突出した取付部が周方向の３箇所位置に設けられている。一方、前記電動モータは、前記オイルポンプの一端部と対向する前記電動モータの対向端部の外周に前記取付部に対応して突起部が周方向の３箇所位置に設けられている。この両者の各取付部と突起部同士は、周方向のほぼ同位置に一致するように設けられている。

そして、両者の各取付部と突起部にはボルト挿通孔とボルト雌ねじ孔が形成され、前記各ボルト挿通孔にそれぞれボルトを挿入しつつ、前記各ボルト雌ねじ孔に螺着して前記各取付部と突起部同士をボルト締結することによって、電動モータの周方向位置が予め固定的に位置決めされて前記オイルポンプに結合されている。また、前記ポンプ装置は、前記電動モータとコントロールユニットの外周側に取付ブラケットを介して車体の所定取付スペースに位置決め固定されるようになっている。
特開２００５−４７２９６号公報

しかしながら、前記従来のポンプ装置は、前記オイルポンプが前記電動モータに対して周方向位置が固定的に位置決めされて接続されている。一方、前記ポンプ装置が取付けられる車体の取付部の取付位置や取付スペースは、車種や仕様によって異なっている。

したがって、前記ポンプ装置を一部の車体に合わせて前記電動モータやコントロールユニットの位置を基準として車体の所定取付スペースに固定してしまうと、他の車体では前記オイルポンプの配管取付位置が変更されて、配管の取り回しが複雑になったり、あるいは、取り回しが不可能になってしまうおそれがある。

この結果、車種や仕様によって異なる車体の取付部の取付位置や取付スペースに応じて前記オイルポンプや電動モータなどの形状を変更することとなってしまい、取付汎用性が低下してしまうおそれがある。

本発明は、前述した従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、車種や仕様によって車体の取付部の取付位置や取付スペースが異なっても、前記オイルポンプの配管取付位置を配管側に向けて固定することによって、配管の取り回しが複雑になることを防止して、前記ポンプ装置の取付汎用性を向上させることを目的としている。

本発明は、前記従来の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１に記載の発明は、作動油を吸入、吐出するオイルポンプと、該オイルポンプの一端部に対向端部が接続され、該オイルポンプを回転駆動させる電動機と、該電動機の外周の所定位置に一体的に結合され、該電動機を制御する電動機制御手段と、前記電動機と電動機制御手段とを車体の所定部位に取付ける取付手段と、を備え、前記オイルポンプと電動機との間に、前記取付手段によって車体に位置決めされた前記電動機に対して前記オイルポンプを周方向の任意の角度位置で結合可能な結合手段を設けたことを特徴としている。

本発明では、前記オイルポンプを前記電動機に結合させる際に、予め電動機を前記取付手段を介して車体に位置決めした後に、前記電動機に対して前記オイルポンプを周方向へ回転させながら、周方向の任意の角度位置に位置決めした状態で結合手段により前記電動モータに結合する。したがって、前記オイルポンプの配管取付位置を周方向の任意の角度位置に移動させることができる。

請求項２に記載の発明にあっては、前記結合手段は、オイルポンプのポンプハウジングのほぼ軸中心側と、該軸中心とほぼ対向する電動機のモータケーシングのいずれか一方側に形成されて、軸方向へ突出した円筒状の凸部と、他方側に形成されて、前記凸部と嵌合される円筒状の凹部とによって構成されたことを特徴としている。

この発明によれば、前記オイルポンプを前記電動機に結合させる際に、前記凹凸部を対向させてわずかに嵌合させながら、前記電動機に対して前記オイルポンプを周方向へ回転させて、任意の回転角度に位置決めした状態で、前記凹部に凸部を軸方向から嵌合させる。これによって、前記電動機のモータケーシングに前記オイルポンプの配管取付位置を周方向への任意の位置に位置決めしつつ一体的に結合することができる。

請求項３に記載の発明は、前記凸部を凹部の内部に圧入することによって、ポンプハウジングとモータケーシングとを結合することを特徴としている。

この発明によれば、前記オイルポンプを前記電動機に結合させる際に、前記オイルポンプを径方向に位置ズレすることなく前記電動機に結合することができる。このため、例えば、位置決めピンなどを用いることなく前記凹部と凸部のみで前記オイルポンプと電動機との中心位置を一致させることができるため、前記オイルポンプを前記電動機に高い精度で結合させることができる。さらに、圧入により確実かつ強固に結合させることができる。

請求項４に記載の発明は、ステアリングホイールに入力軸を介して連結された操舵機構と、前記入力軸の外周側に設けられ、前記ステアリングホイールによって入力される操舵トルクを検出する操舵状態検出手段と、前記操舵機構に連繋され、内部にピストンを介して２つの圧力室が隔成されたパワーシリンダと、前記パワーシリンダの前記両圧力室に一対の油路を介して作動油を選択的に供給するオイルポンプと、該オイルポンプの一端部に対向端部が接続され、該オイルポンプを回転駆動させる電動機と、該電動機の外周の所定位置に一体に結合され、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵トルクに応じて前記電動機を制御する電動機制御手段と、前記電動機と電動機制御手段とを車体の所定部位に取付ける取付手段と、を備え、前記オイルポンプと電動機との間に、前記取付手段によって車体に位置決めされた前記電動機と電動機制御手段に対して前記オイルポンプを周方向の任意の角度位置で結合可能な結合手段を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。

以下、本発明にかかるポンプ装置を車両のパワーステアリング装置に適用した実施形態を図面に基づいて詳述する。

前記パワーステアリング装置の概略を説明すると、図５に示すように、図外のステアリングホイールに入力軸１を介して連繋された操舵機構であるラック・ピニオン機構２と、前記入力軸１の外周側に設けられ、前記ステアリングホイールによって入力される操舵トルクを検出する操舵状態検出手段であるトルクセンサ３と、前記ラック・ピニオン機構２に連繋された油圧パワーシリンダ４と、該油圧パワーシリンダ４に作動油圧を給排するポンプ装置５とから主として構成されている。

前記油圧パワーシリンダ４は、車体の幅方向へ延設された円筒状のシリンダチューブ６内に、前記ラック・ピニオン機構２に連繋されたラック軸７が収容され、該ラック軸７に前記シリンダチューブ６内を摺動する円環状のピストン８が固定されている。また、前記シリンダチューブ６内には、前記ピストン８によって左右の第１油圧室６ａと第２油圧室６ｂとが隔成されている。

前記ポンプ装置５は、図５に示すように、前記油圧パワーシリンダ４の両油圧室６ａ，６ｂに一対の配管９ａ，９ｂを介して接続され、この各配管９ａ，９ｂを介して前記両油圧室６ａ，６ｂに作動油を選択的に給排する可逆式オイルポンプ１０と、該可逆式オイルポンプ１０の下端側に接続され、この可逆式オイルポンプ１０を駆動させる電動機である電動モータ１１と、該電動モータ１１の外周の所定位置に突設する形で一体に結合された電動機制御手段であるコントロールユニット１２とから構成されている。

また、前記シリンダチューブ６側の前記各配管９ａ，９ｂの間に、接続部材１３ａ，１３ｂを介して前記各配管９ａ，９ｂ同士を連通させる分岐配管１４が設けられている。この分岐配管１４の途中には、該分岐配管１４の内部に流入した作動油の流量を調整する流量制御弁１５が設けられている。

なお、前記各配管９ａ，９ｂの途中には、フューエルセーフバルブ１６が配設されており、前記ポンプ装置５に不具合が生じた際に、前記油圧パワーシリンダ４内の油圧を給排することができるようになっている。

前記可逆式オイルポンプ１０は、図１〜図３に示すように、縦型に配置されてポンプ作用を司るトロコイド型のポンプ要素１７と、該ポンプ要素１７を収容するポンプハウジング１８と、該ポンプハウジング１８の一部を覆う形でほぼ有蓋円筒状に形成され、内部に作動油を貯留するリザーバタンク１９とから構成されている。

前記ポンプ要素１７は、図１に示すように、前記ポンプハウジング１８の内部に複数のボルトによってロケートピンによって固定され、該ポンプハウジング１８の一部を構成するカムリング２３と、該カムリング２３の内周面に摺動回転自在に保持され、内周側に複数の内歯が形成されたアウターロータ２４と、該アウターロータ２４の内側に配置され、外周側に前記各内歯に噛合する外歯を有するインナーロータ２５と、該インナーロータ２５の内部に固定されたポンプ駆動軸２６とから主として構成されている。

前記ポンプ駆動軸２６は、内部中実状に形成され、前記インナーロータ２５の内部にピン部材を介して固定された軸本体２６ａと、該軸本体２６ａの下端から軸方向へ延出された延出部２６ｂと、該延出部２６ｂの下方へ、つまり前記電動モータ１１側へ延出された先端部２６ｃとから構成されている。この先端部２６ｃは、ほぼ軸中心位置から径方向へ横長状に形成されて、ほぼ矩形板状に形成されている。

前記ポンプハウジング１８は、図１〜図４に示すように、前記アウターロータ２４やインナーロータ２５などのポンプ要素１７を内部に共同して収容した第１ハウジング２７及び第２ハウジング２８とから構成されている。この第１ハウジング２７は、外周側の所定位置から径方向へ突出形成されて、前記配管９ａ，９ｂが接続される一対の配管取付孔２９ａ，２９ｂを有する配管取付部２９が形成されている。

前記リザーバタンク１９は、前記第２ハウジング２８やインナ、アウターロータ２５，２４などの前記ポンプ要素１７全体を覆う形で前記第１ハウジング２７の上端部の外周側に形成され、前記第１ハウジング２７とボルト２０を介して固定されていると共に、筒状上端部の上端開口がキャップ３０によって閉塞されている。

前記電動モータ１１は、図１及び図２に示すように、前記可逆式オイルポンプ１０を正逆回転駆動させるモータ要素３１と、該モータ要素３１を上端側から覆う形で下端側に開口部を有するモータケーシング３２と、該モータケーシング３２の下端側の開口部を閉塞するモータカバー３３と、を有している。

前記モータ要素３１は、前記モータケーシング３２とモータカバー３３に軸受３４ａ，３４ｂを介して回転自在に支持されたモータシャフト３５と、該モータシャフト３５の外周側に固定されたほぼ円筒状のロータ３６と、該ロータ３６の外周に非接触状態に配置され、コイルが捲回された円筒状のステータ３７とから主として構成されている。

前記モータケーシング３２は、前記モータ要素３１の上端側とコントロールユニット１２とを内部に収容する第１ケーシング３８と、該第１ケーシング３８の上端を閉塞するように設けられた第２ケーシング３９とから構成されている。

前記モータシャフト３５は、内部中実状の外周面が段差形状に形成され、外周に前記ロータ３６が固定された大径部３５ａと、該大径部３５ａから前記第２ケーシング３９側に軸方向へ延出された小径部３５ｂと、該小径部３５ｂの先端側から軸方向へ延出された先端部３５ｃとから構成されている。この先端部３５ｃは、ほぼ軸中心位置から径方向へ横長状に形成されて、ほぼ矩形板状に形成されている。そして、前記ポンプ駆動軸２６の先端部２６ｃと前記モータシャフト３５の先端部３５ｃ同士はユニバーサルカップリング４０を介して連結されている。

前記ユニバーサルカップリング４０は、下端側のほぼ軸中心位置に、前記モータシャフト３５の先端部３５ｃが係入する長孔形状のモータシャフト接続溝４０ａが形成されていると共に、上端側のほぼ軸中心位置には、前記ポンプ駆動軸２６の先端部２６ｃが係入する長孔形状のポンプ駆動軸接続溝４０ｂが形成されており、このポンプ駆動軸接続溝４０ｂと、前記モータシャフト接続溝４０ａとは互いに周方向へほぼ９０°の角度位置にクロス状に形成されている。このユニバーサルカップリング４０によって、前記モータシャフト３５とポンプ駆動軸２６が軸方向から連結されている。また、各先端部３５ｃ，２６ｃと各接続溝４０ａ，４０ｂとの間には、わずかにガタが形成されて、芯ずれを吸収するようになっている。

前記第１ケーシング３８は、アルミニウム合金材によって一体に形成され、前記モータ要素３１の上端側を内部に収容する第１収容部３８ａと、該第１収容部３８ａの外周側の所定位置より外方へ突設され、前記コントロールユニット１２を内部に収容する第２収容部３８ｂとから主として構成されている。

また、この第１ケーシング３８の外周側に、図３及び図４に示すように、上端側がボルト２１，２２を介して固定され、下端側が車体の取付部に図外のボルトを介して固定される取付手段である第１ブラケット４１と、第２ブラケット４２が設けられている。

前記第１ブラケット４１は、上下方向に延出したプレート材によって形成され、上端部４１ａが前記第１ケーシング３８の第２収容部３８ｂ側の外面にボルト２１によって固定され、下端部４１ｂが車体の取付部に図外のボルトによって固定されるようになっている。

前記第２ブラケット４２は、同じくプレート材によって形成され、上端部４２ａが前記第１ケーシング３８の第１収容部３８ａ側の外面にボルト２２によって固定され、該上端部４２ａより下側にほぼＬ字状に折曲形成された下端部４２ｂが車体の取付部に図外のボルトによって固定されるようになっている。また、前記第２ブラケット４２は、前記下端部４２ｂ側の側部より前記第１ブラケット４１側へ延出した延設部４２ｃが形成され、該延設部４２ｃの先端部は、前記第１ブラケット４１のほぼ中心位置にボルト４７によって固定されている。

前記第２ケーシング３９は、アルミニウム合金材によって一体に形成され、図１〜図３に示すように、前記第１ケーシング３８の上端側を閉塞するように形成された蓋部３９ａと、該蓋部３９ａの外周から前記第１ケーシング３８の上端側へ形成された外周部３９ｂとから主として構成されている。また、前記第２ケーシング３９は、前記外周部３９ｂの下端側が前記第１ケーシング３８の上端側とボルト４８によって固定されている。

前記モータカバー３３は、鋼板をプレス成形によって前記第１ケーシング３８側に開口するほぼ有底円筒状に形成されている。このモータカバー３３の内周側には、前記モータ要素３１の下端側を収容する第３収容部３３ａが設けられている。また、前記モータカバー３３は、上端側が前記第１ケーシング３８の下端側とボルト４９によって固定されている。

そして、前記第２ケーシング３９の蓋部３９ａの前記ユニバーサルカップリング４０の周囲側の位置に、図１に示すように、軸方向へ突設されたほぼ円筒状の凸部４３が一体に形成されている。一方、前記第２ケーシング３９の蓋部３９ａと対向する前記第１ハウジング２７の下端部２７ａの前記ユニバーサルカップリング４０側の下部位置には、前記凸部４３が嵌合される円形状の凹部４４が形成されている。

前記凸部４３は、外径が前記凹部４４の内径とほぼ同径に形成されていてこの凹部４４に圧入可能になっていると共に、上端部が前記第２ケーシング３９の蓋部３９ａから前記可逆式オイルポンプ１０の第１ハウジング２７側に軸方向へ前記凹部４４の深さとほぼ同一の長さで突出形成されており、下端部が前記凸部４３の突設位置より前記第１ケーシング３８側に突設され、該突設された端縁より前記凸部４３の内方へ断面ほぼＬ字形状に突出形成された円筒部４３ａを有している。

なお、前記第２ケーシング３９の蓋部３９ａに形成された前記凸部４３の外周側に、この凸部４３を囲うように周方向にわたって溝部４５が形成され、該溝部４５の内部に円環状のシール部材４６が嵌着されている。

以下、車体への前記ポンプ装置５の取付方法について説明する。

まず、車体の取付部に前記ポンプ装置５を取付ける際には、予め前記ポンプ装置５の第１ケーシング３８の第２収容部３８ｂ側の外面に前記第１ブラケット４１の上端部４１ａを前記ボルト２１によって固定すると共に、前記第１ケーシング３８の第１収容部３８ａ側の外面に第２ブラケット４２の上端部４２ａを前記ボルト２２によって固定する。これにより、車体の取付部に対して前記電動モータ１１とコントロールユニット１２の取付位置が決定される。なお、前記モータシャフト３５の先端部３５ｃに前記ユニバーサルカップリング４０のモータシャフト接続溝４０ａを嵌合させて、予め前記ユニバーサルカップリング４０を前記モータシャフト３５の先端部３５ｃに取付けておく。

次に、前記可逆式オイルポンプ１０を前記電動モータ１１に結合させるため、前記第１ハウジング２７の凹部４４を前記第２ケーシング３９の凸部４３に上方向からわずかに嵌合させて、前記電動モータ１１に対して前記可逆式オイルポンプ１０の配管取付部２９を最適位置にするために、周方向へ回転させて位置決めを行う。このとき、前記凹凸部４４，４３は、共に円形状に形成されているため、前記可逆式オイルポンプ１０を前記電動モータ１１に対して周方向へ自由に回転させることができる。

このように、前記可逆式オイルポンプ１０の配管取付部２９の２つの配管取付孔２９ａ，２９ｂを前記電動モータ１１に対して周方向へ任意の角度位置に移動させることができるので、取付時の配管の取り回しが良好になる。

そして、前記可逆式オイルポンプ１０の配管取付孔２９ａ，２９ｂを前記配管９ａ，９ｂ側に向けて前記電動モータ１１に対して周方向の角度位置で位置決め後に、前記凹部４４の内部に前記凸部４３が圧入される形で両者を嵌合させる。これにより、前記可逆式オイルポンプ１０が前記電動モータ１１に固定される。また、前記ユニバーサルカップリング４０の両接続溝４０ａ，４０ｂの内部に前記両先端部２６ｃ，３５ｃが確実に嵌合されて、前記ポンプ駆動軸２６とモータシャフト３５とが連結される。

このとき、例えば、位置決めピンなどを用いて前記可逆式オイルポンプ１０と電動モータ１１との中心位置を合わせることなく前記凹部４４と凸部４３のみで両者を一致させることができるため、前記可逆式オイルポンプ１０を前記電動モータ１１に軸中心位置を一致させて高い精度で結合させることができる。さらに、前記凸部４３を前記凹部４４の内部に圧入することによって、前記凸部４３が前記凹部４４の内部に強固に固定されるため、前記可逆式オイルポンプ１０を前記電動モータ１１に確実かつ強固に結合させることができる。

したがって、前記ポンプ装置５は、前記電動モータ１１とコントロールユニット１２が前記第１、第２ブラケット４１，４２によって車体の取付部に対して取付位置や取付角度が固定されていても、前記電動モータ１１に前記可逆式オイルポンプ１０を結合する際に、前記可逆式オイルポンプ１０を周方向へ回転させることによって、前記配管取付孔２９ａ，２９ｂを周方向へ自由に移動させることができる。

このため、前記ポンプ装置５は、車種や仕様によって車体の取付部の取付位置や取付スペースが異なる場合でも、車体毎に異なる取付部の取付位置や取付スペースに応じて前記可逆式オイルポンプ１０の配管取付孔２９ａ，２９ｂの位置を周方向で変更させることが可能となる。

この結果、前記配管取付孔２９ａ，２９ｂに接続される前記配管９ａ，９ｂの取り回しが複雑になることや、取り回しが不可能になることが防止されるため、前記ポンプ装置５の取付汎用性が向上する。

本発明は、前実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、前記第１ハウジング２７の下端部２７ａのほぼ軸中心位置に設けられた凹部４４を、該凹部４４と対向する前記第２ケーシング３９の蓋部３９ａの前記ユニバーサルカップリング４０の周囲側に設け、前記第２ケーシング３９の蓋部３９ａの前記ユニバーサルカップリング４０の周囲側に設けられた凸部４３を前記第１ハウジング２７の下端部２７ａのほぼ軸中心位置に設けることも可能である。

また、パワーステアリング装置以外の機器類に適用することも可能である。

本発明のポンプ装置の縦断面図である。 本発明のポンプ装置の全体図を示す斜視図である。 本発明のポンプ装置を車体の取付部に固定する取付ブラケットが取付けられたポンプ装置の斜視図である。 本発明のポンプ装置を車体の取付部に固定する取付ブラケットが取付けられたポンプ装置の斜視図である。 本発明のポンプ装置が適用されたパワーステアリング装置の概略図である。

符号の説明

１０…可逆式オイルポンプ（オイルポンプ）
１１…電動モータ（電動機）
１２…コントロールユニット（電動機制御手段）
４１…第１ブラケット（取付手段）
４２…第２ブラケット（取付手段）
４３…凸部（結合手段）
４４…凹部（結合手段）

Claims (4)

1. 作動油を吸入、吐出するオイルポンプと、
   該オイルポンプの一端部に対向端部が接続され、該オイルポンプを回転駆動させる電動機と、
   該電動機の外周の所定位置に一体的に結合されて前記電動機を制御する電動機制御手段と、
   前記電動機と電動機制御手段とを車体の所定部位に取付ける取付手段と、を備え、
   前記オイルポンプと電動機との間に、前記取付手段によって車体に位置決めされた前記電動機に対して前記オイルポンプを周方向の任意の角度位置で結合可能な結合手段を設けたことを特徴とするポンプ装置。
2. 前記結合手段は、オイルポンプのポンプハウジングのほぼ軸中心側と、該軸中心とほぼ対向する電動機のモータケーシングのいずれか一方側に形成されて、軸方向へ突出した円筒状の凸部と、他方側に形成されて、前記凸部と嵌合される円筒状の凹部とによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記凸部を凹部の内部に圧入することによって、ポンプハウジングとモータケーシングを結合することを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
4. ステアリングホイールに入力軸を介して連結された操舵機構と、
   前記入力軸の外周側に設けられ、前記ステアリングホイールによって入力される操舵トルクを検出する操舵状態検出手段と、
   前記操舵機構に連繋され、内部にピストンを介して２つの圧力室が隔成されたパワーシリンダと、
   該パワーシリンダの前記両圧力室に一対の油路を介して作動油を選択的に供給するオイルポンプと、
   該オイルポンプの一端部に対向端部が接続され、該オイルポンプを回転駆動させる電動機と、
   該電動機の外周の所定位置に一体に結合されて前記操舵状態検出手段によって検出された操舵トルクに応じて前記電動機を制御する電動機制御手段と、
   前記電動機と電動機制御手段とを車体の所定部位に取付ける取付手段と、を備え、
   前記オイルポンプと電動機との間に、前記取付手段によって車体に位置決めされた前記電動機に対して前記オイルポンプを周方向の任意の角度位置で結合可能な結合手段を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。

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