JP6737054B2 - 電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動ポンプに関する。

従来、ロータと、ロータと一体に回転するインペラと、ロータを収容するモータハウジングと、インペラを収容するポンプハウジングとを備える電動ポンプがある（例えば、特許文献１参照）。この電動ポンプにおいて、ポンプハウジングは、モータハウジングの軸方向一方側に配置され、モータハウジングに組み付けられている。ロータの軸芯部には、円筒状の軸受が設けられており、ポンプハウジングの軸芯部には、ロータ側に突出するロータ支持部が形成されている。このロータ支持部は、平板状のワッシャを介してロータ（軸受）の軸方向一方側の面を支持している。

特開２０１６−６７１９０号公報

上記構成の電動ポンプでは、溶着によりポンプハウジングをモータハウジングに取り付けることがある。しかしながら、例えば部品精度や組付公差等の影響により、ポンプハウジングがモータハウジングに斜めに（双方の軸線が屈曲するように）組み付けられた場合、ポンプハウジングの軸芯部に形成されたロータ支持部が斜めになった状態でロータの軸方向一方側の面を支持することになる。この場合には、ロータ支持部の接触状態が面接触ではなく線接触になるため、ロータを支持する領域が偏芯し、ロータの拘束状態が損なわれることで、ロータの振動が増加する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ロータの振動が増加することを抑制できる電動ポンプを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の電動ポンプは、円筒状のロータと、前記ロータの軸方向一方側に設けられ、前記ロータと一体に回転するインペラと、前記ロータ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軸方向一方側に配置されると共に、前記モータハウジングに組み付けられ、前記インペラを収容するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに設けられて前記ロータと同軸上かつ前記ロータの軸方向一方側に位置すると共に、前記ロータ側に凸を成し、前記ロータの軸方向一方側の面を支持する凸曲面が形成された球状部と、前記球状部に装着され前記球状部とでボールジョイント構造を構成する装着部と、前記装着部に一体に形成されると共に前記ロータと同軸上に位置し前記ロータの軸方向一方側の面に重ね合わされた平板状のワッシャ部とを有するワッシャ部材と、を備える。

この電動ポンプによれば、ポンプハウジングには、ロータと同軸上かつロータの軸方向一方側に位置する凸曲面が設けられている。この凸曲面は、ロータ側に凸を成しており、ロータの軸方向一方側の面を支持している。したがって、例えば部品精度や組付公差等の影響により、ポンプハウジングがモータハウジングに斜めに（双方の軸線が屈曲するように）組み付けられた場合でも、凸曲面の取付角度が変化するだけであり、凸曲面によってロータの軸方向一方側の面が支持された状態が維持される。これにより、ロータを支持する領域が偏芯することを抑制することができ、ロータの拘束状態を維持することができるので、ロータの振動が増加することを抑制することができる。

また、この電動ポンプによれば、ワッシャ部材の装着部が球状部に装着され、装着部と球状部とでボールジョイント構造が構成されている。また、装着部に一体に形成された平板状のワッシャ部は、ロータと同軸上に位置しロータの軸方向一方側の面に重ね合わされている。したがって、ポンプハウジングがモータハウジングに斜めに組み付けられた場合でも、ボールジョイント構造を構成する球状部が装着部に対して回転することで、ワッシャ部がロータの中心軸を中心にロータの軸方向一方側の面に面接触した状態が維持される。これにより、ロータを支持する領域が偏芯することを抑制することができる。

本発明の第一実施形態に係る電動ポンプの縦断面図である。 図１に示されるロータ支持部、ワッシャ部材、及び、ロータを抜き出した図である。 図２に示されるワッシャ部材の打抜き加工後で曲げ加工前の状態を示す平面図である。 図１に示される電動ポンプにおいてポンプハウジングがモータハウジングに斜めに組み付けられた状態を模式的に示す縦断面図である。 図２に示される球状部の変形例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る電動ポンプにおいてポンプハウジングがモータハウジングに斜めに組み付けられた状態を模式的に示す縦断面図である。 図６に示されるロータ支持部、球状部材、及び、ロータを抜き出した図である。

［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本発明の第一実施形態に係る電動ポンプ１０は、モータハウジング１２と、ポンプハウジング１４と、エンドハウジング１６と、ステータ１８と、ロータ２０と、インペラ２２と、モータシャフト２４と、回路基板２６とを備えている。矢印Ａ１は、電動ポンプ１０の軸方向一方側を示し、矢印Ａ２は、電動ポンプ１０の軸方向他方側を示している。

モータハウジング１２は、いずれも有底筒状である内筒２８及び外筒３０を有する二重構造となっている。内筒２８は、モータハウジング１２の軸方向一方側に開口し、外筒３０は、モータハウジング１２の軸方向他方側に開口している。内筒２８の底壁部には、モータハウジング１２の軸方向一方側に開口する凹状のシャフト支持部３２が形成されており、このシャフト支持部３２には、電動ポンプ１０の軸方向に沿って配置されたモータシャフト２４が圧入されている。

ポンプハウジング１４は、モータハウジング１２の軸方向一方側に配置されている。このポンプハウジング１４の内側は、モータハウジング１２側に開口する凹状のポンプ室として形成されている。このポンプハウジング１４の内側のポンプ室は、内筒２８の内部空間と連通している。ポンプハウジング１４には、いずれも筒状であるインレット３４及びアウトレット３６が形成されており、このインレット３４及びアウトレット３６の内部流路は、ポンプハウジング１４の内側のポンプ室と連通している。

モータハウジング１２の軸方向一方側の端部の外周部には、フランジ３８が環状に形成されている。このフランジ３８には、モータハウジング１２の軸方向一方側に開口する凹部４０がフランジ３８の全周に亘って形成されている。一方、ポンプハウジング１４の外周部には、フランジ４２が環状に形成されている。このフランジ４２は、モータハウジング１２に形成されたフランジ３８と重ね合わされている。フランジ４２には、フランジ３８に形成された凹部４０の内側に挿入される凸部４４が形成されている。

本発明の第一実施形態では、一例として、ポンプハウジング１４及びモータハウジング１２は、樹脂製であり、ポンプハウジング１４は、溶着によりモータハウジング１２に組み付けられている。つまり、先ず、フランジ３８とフランジ４２が重ね合わされると共に、凸部４４が凹部４０の底部に突き当たった仮組付状態とされ、この状態からポンプハウジング１４に振動が加えられる。このとき、ポンプハウジング１４には、例えば、ポンプハウジング１４の軸方向視で楕円方向に振動が加えられる。ポンプハウジング１４に振動が加えられることで凸部４４が凹部４０の底部との摩擦により溶融される。そして、この凸部４４が冷却されて固化することにより、凸部４４が凹部４０の底部と一体化され、これにより、ポンプハウジング１４がモータハウジング１２に固定される。

エンドハウジング１６は、モータハウジング１２の軸方向他方側に配置されている。このエンドハウジング１６は、モータハウジング１２側に開口する凹状に形成されている。エンドハウジング１６の内側には、回路基板２６が収容されている。

モータハウジング１２の軸方向他方側の端部の外周部には、フランジ４６が環状に形成されており、エンドハウジング１６の外周部には、フランジ４８が環状に形成されている。エンドハウジング１６は、フランジ４６とフランジ４８が重ね合わされた状態でネジ止めされることにより、モータハウジング１２に固定されている。

ステータ１８は、概略円環状に形成されており、モータハウジング１２に形成された内筒２８と外筒３０との間に収容されている。ステータ１８は、巻線５０を有しており、この巻線５０は、回路基板２６と接続されている。

ロータ２０は、樹脂製のロータ本体５２と、軸受５４と、ロータマグネット５６とを有している。軸受５４は、ロータ本体５２の内周部に設けられており、ロータマグネット５６は、ロータ本体５２の外周部に設けられている。このロータ本体５２、軸受５４、及び、ロータマグネット５６を有するロータ２０の全体は、概略円筒状（軸芯部に孔を有する概略円柱状）に形成されており、内筒２８の内側に回転可能に収容されている。軸受５４の内側には、モータシャフト２４が挿入されており、これにより、ロータ２０は、モータシャフト２４に回転可能に支持されている。

インペラ２２は、ロータ２０の軸方向一方側に設けられており、ポンプハウジング１４の内側のポンプ室に回転可能に収容されている。このインペラ２２は、ロータ２０と一体に形成されており、ロータ２０と一体に回転する。インペラ２２には、放射状に延びる複数の羽根５８が形成されている。

そして、この電動ポンプ１０では、回路基板２６からステータ１８に電流が供給されると、ステータ１８によって回転磁界が形成され、これにより、ロータ２０と共にインペラ２２が回転する。また、インペラ２２が回転すると、インレット３４から流体が吸入されてポンプハウジング１４の内側のポンプ室に搬送され、このポンプ室に搬送された流体はアウトレット３６から吐出される。

続いて、本発明の第一実施形態に係る電動ポンプ１０に適用されたロータ支持構造について説明する。

本発明の第一実施形態の電動ポンプ１０は、ロータ支持構造として、ロータ支持部６０と、ワッシャ部材６２とを有している。ロータ支持部６０（図２も適宜参照）は、軸部６４と、球状部６６とを有する。

軸部６４は、インペラ２２の軸方向に沿って延びており、インペラ２２の軸芯部を貫通している。この軸部６４は、軸部６４を中心に放射状に延びる複数の連結部６８によってポンプハウジング１４の内周面に固定されている。

球状部６６は、軸部６４のロータ２０側に形成されている。球状部６６は、一例として、ロータ２０の軸方向と直交する方向を長軸方向とする楕円球状とされている。球状部６６におけるロータ２０側の曲面は、ロータ２０側に凸を成す凸曲面７０として形成されている。この凸曲面７０を含む球状部６６の全体は、ロータ２０と同軸上かつロータ２０の軸方向一方側に位置している。凸曲面７０の中央部には、ロータ２０の軸方向一方側へ凹む凹部７２が形成されており、シャフトの軸方向一方側における軸受５４から突出する部分は、凹部７２に遊挿されている。

ワッシャ部材６２は、複数の装着部７４と、ワッシャ部７６とを有する。複数の装着部７４は、それぞれ舌片状に形成されており、ワッシャ部材６２の周方向に間隔を空けて形成されると共に、ワッシャ部材６２の軸方向一方側へ延びている。この複数の装着部７４は、球状部６６と略同様の曲率に曲げ加工されており、球状部６６を抱え込むようにして球状部６６に装着されている。そして、この複数の装着部７４及び球状部６６は、ボールジョイント構造（ヒンジ構造）を構成している。このようにして複数の装着部７４が球状部６６に装着されることにより、ワッシャ部材６２は、ロータ支持部６０に取り付けられている。

ワッシャ部７６は、装着部７４に一体に形成されている。このワッシャ部７６は、平面視で円環形状の平板状に形成されており、ロータ２０と同軸上に位置し、ロータ２０の軸方向一方側の面、つまり、軸受５４の軸方向一方側の面に重ね合わされている。そして、凸曲面７０は、ワッシャ部材６２を介して軸受５４の軸方向一方側の面を支持している。

なお、図３に示されるように、ワッシャ部材６２は、平板状の素材を打抜き加工して形成される。また、複数の装着部７４は、ワッシャ部材６２の打抜き加工の後、ワッシャ部材６２の軸方向一方側へ延びるように曲げ加工される（図２参照）。

次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。

図４には、図１に示される電動ポンプ１０においてポンプハウジング１４がモータハウジング１２に斜めに組み付けられた状態が模式的に示されている。なお、図４では、ポンプハウジング１４の傾斜が誇張して示されている。

本発明の第一実施形態に係る電動ポンプ１０によれば、ワッシャ部材６２の装着部７４が球状部６６に装着され、装着部７４と球状部６６とでボールジョイント構造が構成されている。また、装着部７４に一体に形成された平板状のワッシャ部７６は、ロータ２０の軸方向一方側の面に重ね合わされている。

したがって、例えば部品精度や組付公差等の影響により、ポンプハウジング１４がモータハウジング１２に斜めに（双方の軸線が屈曲するように）組み付けられた場合でも、ボールジョイント構造を構成する球状部６６が装着部７４に対して回転することで、ワッシャ部７６がロータ２０の中心軸を中心にロータ２０（軸受５４）の軸方向一方側の面に面接触した状態が維持される。これにより、ロータ２０を支持する領域が偏芯することを抑制することができ、ロータ２０の拘束状態を維持することができるので、ロータ２０の振動が増加することを抑制することができる。

次に、本発明の第一実施形態の変形例について説明する。

本発明の第一実施形態において、インペラ２２は、ロータ２０に一体に形成されているが、ロータ２０と別体でも良い。

また、球状部６６は、楕円球状であるが、その他の形状として、円球状や、ロータ２０の軸方向と直交する方向を長軸方向とする長円球状でも良い。なお、モータハウジング１２への組付時にポンプハウジング１４に生ずる傾斜は微小であるため、球状部６６が楕円球状又は長円球状とされた場合でも、ワッシャ部７６の傾斜を抑制して、ワッシャ部７６をロータ２０（軸受５４）の軸方向一方側の面に面接触した状態を維持することが可能である。

また、本発明の第一実施形態において、ワッシャ部７６は、軸受５４の軸方向一方側の面に当接されているが、ロータ２０の軸方向一方側の面の中央部であれば、軸受５４以外の部分に当接されていても良い。

また、凸曲面７０の中央部には、ロータ２０の軸方向一方側へ凹む凹部７２が形成されており、シャフトの軸方向一方側における軸受５４から突出する部分は、凹部７２に遊挿されている。しかしながら、シャフトの軸方向一方側の端部が軸受５４から突出しない場合には、例えば、図５に示されるように、凸曲面７０の中央部からは上述の凹部７２（図２参照）が省かれても良い。

また、ワッシャ部材６２は、舌片状に形成された複数の装着部７４を有しているが、ワッシャ部材６２は、環状に形成された一つの装着部を有していても良い。そして、この一つの装着部によりワッシャ部材６２が球状部６６に取り付けられていても良い。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。本発明の第二実施形態は、参考例である。

図６には、本発明の第二実施形態に係る電動ポンプ１１０が模式的に示されている。矢印Ａ１は、電動ポンプ１１０の軸方向一方側を示し、矢印Ａ２は、電動ポンプ１１０の軸方向他方側を示している。本発明の第二実施形態に係る電動ポンプ１１０は、上述の本発明の第一実施形態に係る電動ポンプ１０に対し、次のように構造が変更されている。

すなわち、本発明の第二実施形態に電動ポンプ１１０は、ロータ支持構造として、ロータ支持部１６０と、球状部材１６６とを有している。ロータ支持部１６０（図７も適宜参照）は、軸部１６４と、複数の保持部１７４とを有する。

軸部１６４は、インペラ２２の軸方向に沿って延びており、インペラ２２の軸芯部を貫通している。この軸部１６４は、軸部１６４を中心に放射状に延びる複数の連結部１６８によってポンプハウジング１４の内周面に固定されている。軸部１６４のロータ２０側には、軸部１６４の軸方向を板厚方向とする円板部１７２が形成されている。

複数の保持部１７４は、それぞれ舌片状に形成されており、円板部１７２の外周部に形成されている。この複数の保持部１７４は、円板部１７２の周方向に間隔を空けて形成されており、この円板部１７２からロータ２０側に向けて延出されている。

球状部材１６６は、例えば金属製の円球状であり、複数の保持部１７４に抱え込まれることにより複数の保持部１７４に保持されている。球状部材１６６におけるロータ２０側の曲面は、凸曲面１７０として形成されている。この凸曲面１７０を含む球状部材１６６の全体は、ロータ２０と同軸上かつロータ２０の軸方向一方側に位置している。凸曲面１７０は、ロータ２０側に凸を成しており、ロータ２０の軸方向一方側の面の中央部に直接当接（点接触）している。

次に、本発明の第二実施形態の作用及び効果について説明する。

図６では、ポンプハウジング１４がモータハウジングに斜めに組み付けられた状態が示されている。なお、図６では、ポンプハウジング１４の傾斜が誇張して示されている。

本発明の第二実施形態に係る電動ポンプ１１０によれば、ポンプハウジング１４には、ロータ２０と同軸上かつロータ２０の軸方向一方側に位置する球状部材１６６が設けられており、この球状部材１６６には、ロータ２０側に凸を成す凸曲面１７０が形成されている。そして、この凸曲面１７０は、ロータ２０の軸方向一方側の面の中央部に直接当接することで、このロータ２０の軸方向一方側の面の中央部を支持している。

したがって、例えば部品精度や組付公差等の影響により、ポンプハウジング１４がモータハウジングに斜めに（双方の軸線が屈曲するように）組み付けられた場合でも、凸曲面１７０を含む球状部全体の取付角度が変化するだけであり、凸曲面１７０がロータ２０の軸方向一方側の面の中央部に点接触した状態が維持される。これにより、ロータ２０を支持する領域が偏芯することを抑制することができ、ロータ２０の拘束状態を維持することができるので、ロータ２０の振動の増加を抑制することができる。この結果、電動ポンプ１１０が車両に搭載された場合には、車両騒音の低減につなげることができる。

次に、本発明の第二実施形態の変形例について説明する。

本発明の第二実施形態において、球状部材１６６は、円球状であるが、その他の形状として、ロータ２０の軸方向と直交する方向を長軸方向とする楕円球状や、ロータ２０の軸方向と直交する方向を長軸方向とする長円球状でも良い。なお、モータハウジングへの組付時にポンプハウジング１４に生ずる傾斜は微小であるため、球状部材１６６が楕円球状又は長円球状とされた場合でも、凸曲面１７０をロータ２０の軸方向一方側の面の中央部に点接触した状態を維持することが可能である。

また、本発明の第二実施形態では、ポンプハウジング１４と別体である球状部材１６６に凸曲面１７０が形成されているが、凸曲面１７０がポンプハウジング１４と一体に形成されても良い。

また、ポンプハウジング１４に半球状である半球状部が形成され、この半球状部に凸曲面１７０が形成されても良い。

なお、本発明の第二実施形態において、上述の本発明の第一実施形態と同様の構成については、同様の変形例を採用することが可能である。

以上、本発明の第一及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

（第一実施形態）
１０…電動ポンプ、１２…モータハウジング、１４…ポンプハウジング、１６…エンドハウジング、１８…ステータ、２０…ロータ、２２…インペラ、２４…モータシャフト、２６…回路基板、２８…内筒、３０…外筒、３２…シャフト支持部、３４…インレット、３６…アウトレット、３８…フランジ、４０…凹部、４２…フランジ、４４…凸部、４６…フランジ、４８…フランジ、５０…巻線、５２…ロータ本体、５４…軸受、５６…ロータマグネット、５８…羽根、６０…ロータ支持部、６２…ワッシャ部材、６４…軸部、６６…球状部、６８…連結部、７０…凸曲面、７２…凹部、７４…装着部、７６…ワッシャ部
（第二実施形態）
１１０…電動ポンプ、１６０…ロータ支持部、１６４…軸部、１６６…球状部材、１６８…連結部、１７０…凸曲面、１７２…円板部、１７４…保持部

Claims (1)

1. 円筒状のロータと、
   前記ロータの軸方向一方側に設けられ、前記ロータと一体に回転するインペラと、
   前記ロータ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軸方向一方側に配置されると共に、前記モータハウジングに組み付けられ、前記インペラを収容するポンプハウジングと、
   前記ポンプハウジングに設けられて前記ロータと同軸上かつ前記ロータの軸方向一方側に位置すると共に、前記ロータ側に凸を成し、前記ロータの軸方向一方側の面を支持する凸曲面が形成された球状部と、
   前記球状部に装着され前記球状部とでボールジョイント構造を構成する装着部と、前記装着部に一体に形成されると共に前記ロータと同軸上に位置し前記ロータの軸方向一方側の面に重ね合わされた平板状のワッシャ部とを有するワッシャ部材と、
   を備える電動ポンプ。
   

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