JP5704388B2

JP5704388B2 - 流体ポンプ

Info

Publication number: JP5704388B2
Application number: JP2010240750A
Authority: JP
Inventors: 服部　修二; 修二服部
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: JP2012092743A

Description

本発明は、例えば、インペラの回転駆動によって生じる流体の遠心力を利用したポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータ部と、少なくとも前記モータ部を収容するモータハウジングと、前記モータハウジングの内周部に固定されたステータと、前記ステータの内周側で前記モータ部の回転駆動軸に備えられたロータと、前記ステータと前記ロータとの間を遮断する合成樹脂製の筒状隔壁部と、前記ポンプ部を流通する流体の一部を冷却用として前記筒状隔壁部の内空部に迂回させる迂回路とを備えた流体ポンプに関する。

従来、この種の流体ポンプとしては、ステータは、合成樹脂によって形成された有底筒状の筒部材の中に封入され、ロータは、筒部材の内空部で筒軸芯周りに回転自在に配置されたものがあり（例えば、特許文献１参照）、前記ステータとロータとは、前記筒部材の筒状隔壁部と底部とで密閉状態に遮られていた。
従って、ロータの周囲の前記迂回路に流通している流体は、合成樹脂製の前記筒部材によって遮られ、ステータ側へ漏出することが防止されている。

特開２０１０−１４４６９３号公報（図１）

上述した従来の流体ポンプによれば、ステータとロータとの間の遮水性は確保されているものの、筒部材が合成樹脂製であるから放熱性に劣り、モータ部の回転制御を行う制御部での発熱をうまく放熱し難い問題点がある。
一般的には、筒部材の放熱性のみを考慮するならば、合成樹脂に替えてアルミニウム等の金属によって構成する方が好ましいが、前記ステータの絶縁性を確保する必要があることから少なくともステータの周囲部分は合成樹脂によって構成することが好ましい。
そこで、放熱性の向上と絶縁性の確保との双方を満たすものとして、ステータとロータとの間を遮断する筒状隔壁部を合成樹脂によって構成する一方、隣接する底部は、金属製のモータハウジングの一部として構成するものが考えられる。また、筒状隔壁部と底部とを嵌合構造として、互いの嵌合面の間にシールリングを備えることも防水性維持の観点から必要となる。
しかし、筒状隔壁部と底部との嵌合面には、互いにシールリングの弾性復元力が作用し続けるが、高温環境下においては、合成樹脂製の筒状隔壁部にはクリープ変形が発生してシールリングに対する抗力が低下する可能性があり、その結果、シールリングによる防水性が低下し、流体の漏れを起こしやすくなる新たな問題が考えられる。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、モータ部での放熱性の向上と、流体漏れの防止とを叶えられる流体ポンプを提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、ポンプ部と、固定されたステータとその内周側に回転自在に配設されたロータとを備えて前記ポンプ部を駆動するモータ部と、少なくとも前記モータ部を収容するモータハウジングと、前記ステータをインサート成形する合成樹脂材で構成され、前記モータハウジングに嵌合して前記ステータと前記ロータとの間を遮断する筒状隔壁部と、前記ポンプ部を流通する流体の一部を冷却用として前記筒状隔壁部の内空部に迂回させる迂回路と、前記筒状隔壁部と前記モータハウジングとの嵌合面の間に設けられたシールリングとを備え、前記モータハウジングは、前記筒状隔壁部より耐熱性の高い材料で構成してあり、前記シールリングを設置した前記モータハウジングと前記筒状隔壁部との筒状嵌合部において、前記筒状隔壁部に外嵌状態に備えた金属製のバンド部材で構成し、前記シールリングの当接力による前記筒状隔壁部のクリープ変形を抑制するところにある。

本発明の特徴構成によれば、モータ部での発熱をモータハウジングを介して放熱することができ、モータ部の放熱性の向上を図ることができる。
更には、変形抑制機構を設けてあるから、熱環境下においてシールリングの当接力を受ける筒状隔壁部のクリープ変形を抑制することができる。その結果、モータハウジングと筒状隔壁部との嵌合面におけるシールリングへの抗力を維持でき、シールリングによる防水性を確保し、モータ部からの流体漏れを防止できる。

また、筒状嵌合部において、モータハウジングに外嵌する筒状隔壁部の外周側から、前記バンド部材によって筒状隔壁部が拡径方向に変形するのを抑制でき、簡単な構造でありながら、筒状嵌合部における筒状隔壁部のクリープ変形を確実に抑制することができる。

流体ポンプの回転軸芯に直交する方向視での断面図別実施形態の流体ポンプの回転軸芯に直交する方向視での断面図別実施形態の流体ポンプの回転軸芯に直交する方向視での断面図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る流体ポンプ１は、ポンプ部２とポンプ部２を駆動するモータ部３と、モータ部３を制御するドライバ部４とを備えて構成してある。この流体ポンプ１は、ポンプ部２の側が不図示の車両用エンジンに取り付けられ、エンジン冷却水を循環させるためのウォータポンプとして機能する。

ポンプ部２を収容しているポンプハウジング２１は導電性の材料で構成してあり、筒状の吸入口２１ａと吐出口２１ｂとが形成されている。この吸入口２１ａ及び吐出口２１ｂは、ポンプハウジング２１の内部に形成されたインペラ室２１ｃとそれぞれ連通している。インペラ室２１ｃにはインペラ２２が収容されており、インペラ２２が回転すると、吸入口２１ａからインペラ室２１ｃに流体が吸入されると共に、インペラ室２１ｃから吐出口２１ｂに流体が吐出される。

モータ部３を収容しているモータハウジング３１は、アルミ材で構成されている。アルミ材は導電性を有するので、ドライバ部４の基板４２を設置するために利用することが可能となる。また、アルミ材は熱伝導性も高く有するので、モータ部３で発生した熱を、モータハウジング３１を介して放熱し易くなる。但し、一定の導電性及び熱伝導性を有する材料であれば、モータハウジング３１を他の材料で構成することも可能である。

モータハウジング３１の内部には、ステータ３２、ステータ３２の径方向内側に配設されるロータ３６、及び、ロータ３６の回転支軸である支軸３８が設けられている。ステータ３２にはコイル３３が設けられ、ステータ３２とコイル３３とは合成樹脂で構成されるステータハウジング３５によって鋳ぐるまれている。

前記ステータハウジング３５のうち、特に、ロータ３６側に面する部分を、筒状隔壁部３５ｂといい、ステータ３２とロータ３６との間を遮断している。
前記ステータハウジング３５は、ポンプ部２の側に形成したフランジ部３５ａと、筒状隔壁部３５ｂの一端部３５ｃとをモータハウジング３１に固定されている。
前記フランジ部３５ａは、ポンプハウジング２１とモータハウジング３１とで挟んだ状態でボルト締めされている。
前記一端部３５ｃは、前記モータハウジング３１の端面３１ａの裏面側（ポンプ部側）に形成された筒状の突出部３１ｄに外嵌する状態で固定されている。

前記筒状隔壁部３５ｂの一端部３５ｃは、ステータ３２よりドライバ部４側に筒状のまま延出させてあり、この一端部３５ｃと、モータハウジング３１の突出部３１ｄとによって筒状嵌合部Ｋが構成されている。
筒状嵌合部Ｋにおける前記一端部３５ｃと突出部３１ｄとの嵌合面の間には、全周にわたって弾性体で構成されたシールリングＳが設けてあり、このシールリングＳの弾性復元力によって筒状嵌合部Ｋの止水を図っている。当該実施形態においては、嵌合面でのモータハウジング３１側に形成した周溝内に、前記シールリングＳが納められている。
尚、同様のシールリングＳは、例えば、前記フランジ部３５ａに対する、モータハウジング３１やポンプハウジング２１の各合わせ面間、及び、後述する台座４３に対する、モータハウジング３１やカバー４１の各合わせ目間にも設置されている。

また、筒状隔壁部３５ｂの前記一端部３５ｃの外周側には、金属製のバンド部材Ｂ１を全周にわたって外嵌させてある。
このバンド部材Ｂ１は、合成樹脂製の前記一端部３５ｃのクリープ変形防止を図っている。即ち、合成樹脂製の前記一端部３５ｃにおいては、前記シールリングＳの弾性復元力が常に拡径方向に作用し続けているから、モータ部３やドライバ部４からの発熱で環境温度が高温となると、前記一端部３５ｃが拡径方向にクリープ変形しやすくなる。従って、前記バンド部材Ｂ１によって前記一端部３５ｃを外方から拘束することで、前記一端部３５ｃの拡径方向のクリープ変形を抑制することができ、シールリングＳによる止水効果を維持することができる。
前記バンド部材Ｂ１によって変形抑制機構Ｂが構成されている。

前記筒状隔壁部３５ｂの内空部には、前記ロータ３６との間に、前記ポンプ部２を流通する流体の一部を冷却用として迂回させる迂回路３９が形成してあり、迂回路３９を流通する流体によってモータ部３やドライバ部４の冷却が図られている。

モータハウジング３１の端面３１ａに形成された開口部３１ｂからは、コイル３３とドライバ部４の基板４２との電気的な接続を行うためのターミナル３４がドライバ部４の側に突出している。
また、モータハウジング３１の端面の内側に形成された前記突出部３１ｄの内径側には、前記迂回路３９の一部を構成する溝状の放熱部３１ｃが形成されている。よって、ドライバ部４にて発生した熱は、モータハウジング３１を経由して放熱部３１ｃにおいて流体に回収されるので、ドライバ部４の温度上昇を抑制することができる。

前記ロータ３６は合成樹脂で成形された回転部材３７の一端部と一体的に構成されており、コイル３３に電流が流れてステータ３２に回転磁界が発生すると、ロータ３６及び回転部材３７が支軸３８を回転支軸として一体回転する。回転部材３７が回転すると、回転部材３７の他端部に形成されたインペラ２２が回転してポンプ部２が作動する。

前記ドライバ部４は、モータハウジング３１の端面３１ａとカバー４１とによって画定される空間内に、基板４２と合成樹脂製の台座４３とからなるドライバＡＳＳＹ４８を備えて構成されている。前記台座４３にはコネクタ部４３ａが形成されており、コネクタ部４３ａには不図示の電源と基板４２とを電気的に接続するコネクタ端子４６が設けられている。このコネクタ端子４６のうち、台座４３から突出した端子部４６ａが基板４２と接続されている。また、基板４２は、接続部材４４を介してモータハウジング３１と電気的に接続されている。
ドライバＡＳＳＹ４８には電子素子が配設されており、前記ターミナル３４を介してモータ部３の回転制御を行えるように構成されている。

前記ポンプハウジング２１とモータハウジング３１とは、間に合成樹脂製のステータハウジング３５のフランジ部３５ａを挟んだ状態で、導電性のボルト５１によって共締めされている。この構成により、ポンプハウジング２１とモータハウジング３１との間に非導電性のステータハウジング３５が存在しても、基板４２を、接続部材４４、モータハウジング３１、ボルト５１、ポンプハウジング２１、及び、不図示のエンジン等を介して接地できる。

本実施形態の流体ポンプ１によれば、モータ部３やドライバ部４での発熱をモータハウジング３１を介して放熱することができ、モータ部３の放熱性の向上を図ることができる。
更には、熱環境下においてシールリングＳの当接力を受ける筒状隔壁部３５ｂのクリープ変形をバンド部材Ｂ１で抑制することができ、シールリングＳによる防水性を確保し、モータ部３からの流体漏れを防止できる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉前記流体ポンプ１は、先の実施形態で説明したエンジン冷却水を循環させるためのウォータポンプに限るものではなく、例えば、車両用以外の用途に用いることも可能である。従って、流体も、冷却水に限るものではない。
また、ポンプ部２やモータ部３やドライバ部４の構造の変更も可能である。
〈２〉前記変形抑制機構Ｂは、先の実施形態で説明したバンド部材Ｂ１に限るものではなく、例えば、図２に示すように、前記シールリングＳを設置した前記モータハウジング３１と前記筒状隔壁部３５ｂとの筒状嵌合部Ｋにおいて、前記モータハウジング３１から前記筒状隔壁部３５ｂの外周面に突出状態に設けられた筒状部Ｂ２で構成してあってもよい。
この実施形態によれば、筒状嵌合部Ｋにおいて、モータハウジング３１に外嵌する筒状隔壁部３５ｂの外周側から、前記モータハウジング３１の筒状部Ｂ２によって筒状隔壁部３５ｂが拡径方向に変形するのを抑制でき、簡単な構造でありながら、筒状嵌合部Ｋにおける筒状隔壁部３５ｂのクリープ変形を確実に抑制することができる。また、別部材を使用せずに、モータハウジング３１の筒状部Ｂ２のみで筒状隔壁部２５ｂのクリープ変形を抑制できるから、部品点数が少なくなり、部品管理や筒状嵌合部Ｋでの嵌合操作の手間を軽減できると共に、材料コストの低減を図ることが可能となる。
〈３〉前記変形抑制機構Ｂは、先の実施形態で説明したステータハウジング３５の前記一端部３５ｃの外周側に配置するものに限らず、例えば、図３に示すように、ステータハウジング３５のフランジ部３５ａの外周側に配置するものであってもよい。この実施形態においては、フランジ部３５ａの一方側のモータハウジング３１との間にシールリングＳが配置してあり、フランジ部３５ａの他方側は、インペラ室２１ｃに面しており、前記変形抑制機構Ｂは、フランジ部３５ａの他方側の面に接着されたリング状の鉄板Ｂ３で構成されている。この鉄板Ｂ３によってフランジ部３５ａのクリープ変形（曲げ変形）を抑制している。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

２ポンプ部
３モータ部
３１モータハウジング
３２ステータ
３５ｂ筒状隔壁部
３６ロータ
３９迂回路
Ｂ変形抑制機構
Ｂ１バンド部材
Ｂ２筒状部
Ｋ筒状嵌合部
Ｓシールリング

Claims

ポンプ部と、
固定されたステータとその内周側に回転自在に配設されたロータとを備えて前記ポンプ部を駆動するモータ部と、
少なくとも前記モータ部を収容するモータハウジングと、
前記ステータをインサート成形する合成樹脂材で構成され、前記モータハウジングに嵌合して前記ステータと前記ロータとの間を遮断する筒状隔壁部と、
前記ポンプ部を流通する流体の一部を冷却用として前記筒状隔壁部の内空部に迂回させる迂回路と、
前記筒状隔壁部と前記モータハウジングとの嵌合面の間に設けられたシールリングとを備え、
前記モータハウジングは、前記筒状隔壁部より耐熱性の高い材料で構成してあり、
前記シールリングを設置した前記モータハウジングと前記筒状隔壁部との筒状嵌合部において、前記筒状隔壁部に外嵌状態に備えた金属製のバンド部材で構成し、前記シールリングの当接力による前記筒状隔壁部のクリープ変形を抑制する流体ポンプ。