JP6950229B2

JP6950229B2 - 防水カバー

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Publication number: JP6950229B2
Application number: JP2017062863A
Authority: JP
Inventors: 健太郎望月; 服部　修二; 修二服部
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: US10962026B2; US20180283405A1; JP2018166153A; DE102018107138A1; CN208040720U

Description

本発明は、内面と外面とを連通させる通気孔を有する蓋部と、空気の流通を許容しつつ液体の流通を遮断するフィルタと、を備えた防水カバーに関する。

電動ポンプの駆動用の基板を収容する空間を閉塞する防水カバーは、空間内部の急激な温度変化によって空気の膨張，収縮応力が蓋部に作用して損傷するおそれがあり、損傷部位からの水（液体）の浸入が懸念される。

そこで、従来の防水カバーとして、基板を覆う蓋部（文献ではカバー）の外面から内面に向かってストレート形状の通気孔（文献では呼吸孔）を設け、該通気孔の内側開口端部と対向する状態で蓋部の内面にフィルタを固着した技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。該フィルタは、空気の流通を許容しつつ液体の流通を遮断する特性を有している。これによって、蓋部の内部と外部とを同圧に保つことで蓋部の損傷を防止し、蓋部の内部に液体が浸入することを遮断するものである。

特開２０１７−３４８８０号公報

ところで、車両に搭載される電動ポンプ用防水カバーは外部に露出した状態で配置されることが多く、路面から跳ね上げられた液体が蓋部に直撃することがある。このとき、特許文献１の防水カバーのようにストレート形状の通気孔を設ける構造では、跳ね上げられた液体が通気孔に直接浸入してフィルタに大きな水圧を作用させることがあり、該水圧によりフィルタが破損するおそれがある。その結果、蓋部の内部に位置する基板上の電子部品に液体が接触して、電動ポンプの故障を招いてしまう。

一方、蓋部の外面側に通気孔を覆う別部品を組付けて、該別部品で液体の浸入を防ぐことも考えられるが、製造コストが増大すると共に、電動ポンプの大型化を招いてしまう。

そこで、簡便な構成でフィルタの損傷を確実に防止できる防水カバーが望まれている。

防水カバーの特徴構成は、内面と外面とを連通させる通気孔を複数有し、電子部品を覆う蓋部と、前記通気孔の内側開口端部に対向した状態で前記蓋部の前記内面に固定され、空気の流通を許容しつつ液体の流通を遮断するフィルタと、を備え、前記蓋部の前記外面には、複数の前記通気孔の外側開口端部が露出している面を含む面領域が形成されており、前記面領域には、複数の前記通気孔と隣り合う位置に前記面と高さの異なる部位が形成されており、前記高さの異なる部位は、前記面の一部を曲面状に窪ませた凹部で構成され、前記凹部の中央部分に突出部が形成され、複数の前記通気孔は、前記凹部の外周方向に沿って配置されている点にある。

本構成では、蓋部の外面に形成された面領域のうち通気孔と隣り合う位置に、通気孔の外側開口端部を有する面と高さの異なる部位を設けている。これにより、液体が蓋部に直撃した場合、高さの異なる部位で液体の一部が反射され、この反射された液体が通気孔に直接浸入しようとする液体と衝突する。その結果、通気孔に直接浸入しようとする液体の圧力が相殺され、通気孔に浸入してフィルタに直撃する液体の圧力及び液量が低減される。よって、液体の直撃によるフィルタの損傷を防止することができる。

また、本構成のように、面領域に高さの異なる部位を設けるといった簡便な構成であれば、通気孔を覆う別部品を組付ける必要がないので、製造コストが低減されると共に装置の大型化を抑制することができる。しかも、蓋部の外面側で液圧を減少させる構成であるので、通気孔を複雑な形状に構成して液圧を低減させる必要がなく、蓋部を上下割りの簡易な金型で製作することができる。

このように、簡便な構成で、フィルタの損傷を確実に防止できる防水カバーを提供できた。

また、本構成のように、高さの異なる部位を面の一部を窪ませた凹部で構成すれば、加工が容易である。また、凹部は外部に突出していないので、装置が大型化しない。しかも、凹部を曲面状に形成すれば該曲面を反射面として凹部に直撃した液体が斜めに反射されるので、この斜めに反射された液体が通気孔に直接浸入しようとする液体に衝突する確率が高まる。よって、フィルタに直撃する液体の圧力及び液量を確実に低減することができる。

本構成では、通気孔が複数形成されているので、通気性が良好なものとなる。また、本構成のように曲面状の凹部の中央部分に突出部を設ければ、凹部の外周近傍の曲面から斜めに反射された液体に加え、突出部近傍の曲面から斜めに反射された液体も、通気孔に直接浸入しようとする液体に衝突させることができる。その結果、曲面から斜めに反射された液体が通気孔に浸入しようとする液体と衝突する確率がさらに高まり、フィルタに直撃する液体の圧力及び液量をさらに低減することができる。

他の構成は、前記蓋部は、天板部を備え、前記天板部の一部に外側に向かって突出する柱状部が形成され、前記面領域は、前記柱状部の天面部分に形成されている点にある。

他の構成は、前記通気孔の前記外側開口端部は、前記柱状部の前記天面部分の外縁に近接した位置に形成されている点にある。

他の構成は、前記通気孔は、複数配置されており、夫々の前記通気孔の前記内側開口端部は、前記フィルタとの間に形成された空間により互いに連通している点にある。

本構成のように、夫々の通気孔の内側開口端部をフィルタとの間に形成された空間により互いに連通させれば、液体に混入した異物が何れかの通気孔に浸入した場合でも、該空間を介して他の通気孔から異物を排出させることができる。よって、異物がフィルタに付着して通気性能が低下するといった不都合を防止することができる。

ウォータポンプの断面図である。第一実施形態に係る防水カバーの斜視図である。第一実施形態に係る防水カバーの拡大断面図である。防水カバーに液体を直撃させた状態を示す概念図である。第二実施形態に係る防水カバーの斜視図である。別実施形態１に係る面領域の拡大断面図である。別実施形態２に係る面領域の拡大断面図である。別実施形態３に係る面領域の拡大断面図である。別実施形態４に係る面領域の拡大断面図である。

以下に、本発明に係る防水カバーの実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、ウォータポンプで構成される電動ポンプＰの回路基板６を覆う蓋ケース１ｂ（蓋部の一例）を備えた防水カバーの一例を説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

[基本構成]
図１に示すように、電動ポンプＰは、ケーシング１と、ケーシング１に一端２ａが支持された軸部材２と、軸部材２の外周側で回転軸芯Ｘを中心として回転するロータ３と、ロータ３のフランジ状の先端部３４に固定されたインペラ４と、インペラ４を収容するインペラハウジング５と、を備えている。軸部材２の他端は、インペラハウジング５により支持されている。この電動ポンプＰは、電動モータＭの駆動力によってロータ３が回転することでインペラ４が冷却水を吸入，吐出するように構成されており、例えば、インバータに冷却水を循環させたり、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させたりする。本実施形態における電動モータＭは、回転軸芯Ｘ周りに回転するロータ３と、ロータ３に対して磁束を発生させるステータ７と、を備えた３相ブラシレスモータで構成されている。

ケーシング１は、ロータ３を回転自在に収容するロータ室３ａを形成する樹脂製のモータハウジング１ａと、電動モータＭを駆動させる回路基板６（電子部品の一例）を収容するドライバ室６ａを形成する樹脂製の蓋ケース１ｂ（蓋部の一例）と、を備えている。モータハウジング１ａには、ロータ室３ａとドライバ室６ａとを区画する隔壁１ｃが一体形成されている。この隔壁１ｃに軸部材２の一端２ａがインサート成形された状態で固定されている。また、ロータ３の径方向外側を取り囲んで配置されるステータ７は、モータハウジング１ａにインサート成形されている。

ロータ３は、複数の磁性鋼板を積層して形成される円環状のロータコア３１と、ロータコア３１に埋設された複数の永久磁石３１ａとを備え、ロータコア３１と永久磁石３１ａとが樹脂によりインサート成形され、一体化されている。本実施形態では、永久磁石３ｂは６極で構成されており、６極３相９スロットの電動モータＭとしている。また、ロータ３の先端部３４には周方向に傾斜した複数の傾斜溝（不図示）が形成されており、この傾斜溝にインペラ４が振動溶着等で固定されている。

本実施形態では、図示しない車両のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）によって、回路基板６を介してステータ７に巻回されたコイルＣへの電流制御が実行されることで、永久磁石３１ａが交番磁界を受けてロータ３が回転する。ロータ３が回転すると、ロータ３の先端部３４に固定されたインペラ４も回転する。このインペラ４は、樹脂製のインペラハウジング５で覆われている。

ところで、電動ポンプＰが車両に搭載される場合、蓋ケース１ｂが外部に露出した状態で配置されることが多く、蓋ケース１ｂは水（液体の一例）の直撃を受けることがある。
そこで、蓋ケース１ｂは、回路基板６を覆った状態でモータハウジング１ａに密封状に固定されている。蓋ケース１ｂとモータハウジング１ａとの固定方法は特に限定されず、シール部材を介在させた螺子固定、熱溶着や振動溶着等といった防水性を有する固定方法が用いられている。一方、防水性を確保するためにドライバ室６ａを密封状態にすると、例えば回路基板６の急激な温度変化によって空気の膨張，収縮応力が蓋ケース１ｂに作用して、蓋ケース１ｂが損傷するおそれがある。これを防止するため、蓋ケース１ｂに複数の通気孔１０を設け、ドライバ室６ａ（蓋ケース１ｂの内部）を大気圧に維持している。

また、防水カバーは、通気孔１０の内側開口端部１０ａ（ドライバ室６ａ側の端部）に対向した状態で蓋ケース１ｂの内面に固定されたフィルタＦを備えている。このフィルタＦは、空気の流通を許容しつつ水の流通を遮断する、例えばベントフィルタで構成されている。これによって、通気孔１０から水がドライバ室６ａに浸入することが防止される。
本実施形態では、フィルタＦの外周部を蓋ケース１ｂの内面に熱溶着することによって、フィルタＦが蓋ケース１ｂに固定されている。

[第一実施形態]
図２〜図４を用いて、第一実施形態に係る防水カバーを説明する。図２〜図３に示すように、蓋ケース１ｂは、モータハウジング１ａに固定されるフランジ部１１と、フランジ部１１から垂直に立設した環状の立設部１２と、立設部１２から内側に延出した平面視矩形状の天板部１３とを備えている。天板部１３には、外側に向かって円柱状に突出した柱状部１４が形成されており、この柱状部１４には裏面まで貫通した複数の通気孔１０（本実施形態では周方向に等間隔に４箇所）が形成されている。この通気孔１０は、蓋ケース１ｂ（柱状部１４）の外面と内面とを連通させる。

また、柱状部１４の最外面に通気孔１０の外側開口端部１０ｂ（外部側の端部）が露出している面１４ａ（外側開口端部１０ｂと同一平面）を含む面領域１５が形成されている。ここで、面１４ａとは、通気孔１０の外側開口端部１０ｂに連なる平面を指すが、この平面には若干の曲面等が含まれていても良い。また、柱状部１４の裏面には、内側に突出させた凸部１４ｂが形成されている（図３参照）。なお、外側に向かって円柱状に突出した柱状部１４は、多角柱状に突出させても良いし、突出させずに天板部１３と同一平面で構成しても良い。また、天板部１３は平面視矩形状に限定されず、平面視円形状等どのような形状であっても良い。

面領域１５には、通気孔１０の外側開口端部１０ｂと隣り合う位置に面１４ａと高さの異なる部位が形成されている。本実施形態では、この高さの異なる部位が、面１４ａの一部を曲面状に窪ませた凹部１６で構成されている。この凹部１６は、複数の通気孔１０の外側開口端部１０ｂに囲まれる中央領域１５ａに配置されており、凹部１６の中央部分には、外側に突出した円弧面を有する突出部１６ａが形成されている。換言すると、複数の通気孔１０は、凹部１６の外周に沿って配置されている。なお、凹部１６を曲面状に形成せずに、断面コの字状に形成しても良いし、突出部１６ａを省略しても良い。

通気孔１０は、内側開口端部１０ａの側に形成されたストレート形状の第一通気孔１０Ａと、外側開口端部１０ｂの側に形成されたストレート形状の第二通気孔１０Ｂとで構成されている。第一通気孔１０Ａと第二通気孔１０Ｂとは、径方向に位置をずらした状態で配置されている。つまり、第一通気孔１０Ａの外周上端面と第二通気孔１０Ｂの内周下端面とを接続させて、断面視において屈曲した通気孔１０を形成している。これによって、フィルタＦに水圧が直接作用し難いラビリンス構造となっている。なお、通気孔１０を屈曲させずにストレート形状で構成しても良い。

夫々の第一通気孔１０Ａは、柱状部１４の裏面に形成された凸部１４ｂによって区画されている。また、夫々の第一通気孔１０Ａの内側開口端部１０ａを互いに連通させる連通空間１０Ｃ（空間の一例）が形成されている。この連通空間１０Ｃは、凸部１４ｂとフィルタＦとの間に形成されており、フィルタＦで覆われている。これによって、異物が混入した水が何れかの通気孔１０に浸入した場合でも、連通空間１０Ｃを介して他の通気孔１０から該異物を排出させることができる。よって、異物がフィルタＦに付着して通気性能が低下するといった不都合を防止することができる。また、第一通気孔１０Ａおよび連通空間１０Ｃを成形する下金型と第二通気孔１０Ｂを成形する上金型とを用いることで通気孔１０を有する蓋ケース１ｂを製造することができるので、ラビリンス構造を有する通気孔１０を形成するために複雑な抜き構造が必要となる特殊な金型を用いる必要がない。

図４に示すように、蓋ケース１ｂの天板部１３（面領域１５）に水が直撃した場合、凹部１６の曲面に沿って水が斜めに反射される。その結果、凹部１６で斜めに反射された水は、通気孔１０に浸入しようとする水に衝突して、通気孔１０に直接浸入する水圧が相殺されると共に水量が減少する。よって、フィルタＦに直撃する水圧及び水量が低減され、フィルタＦの損傷を防止することができる。特に、本実施形態のように、曲面状の凹部１６の中央部分に突出部１６ａを設ければ、凹部１６の外周面から斜めに反射された水に加え、突出部１６ａで反射された水も形成される。その結果、凹部１６に直撃した水が様々な角度で反射されるので、通気孔１０に浸入しようとする水との衝突確率をさらに高めることができる。

実際に、ＩＳＯ２０６５３ＩＰＸ６ＫやＩＰＸ９Ｋに準拠した高圧水噴射試験を実施したところ、本実施形態における防水カバーはフィルタＦの損傷が無かった。一方、面領域１５に凹部１６を設けない場合、フィルタＦの損傷が見受けられた。また、本実施形態における防水カバーは所定の通気検査にも合格した。この通気検査を実施する際、凹部１６が面領域１５よりも外側に突出していないので、空気供給部（不図示）を面領域に当接させた状態で実施することが可能となり、通気試験の作業効率を高めることができる。また、本実施形態では、蓋ケース１ｂが簡易な上下金型を用いて製作され、この蓋ケース１ｂの内面にフィルタＦを熱溶着すれば良いので、通気孔１０を覆う別部品を組付ける必要がなく、製造コストが低減されると共に装置のコンパクト化を図ることができる。

[第二実施形態]
図５を用いて、第二実施形態に係る防水カバーを説明する。基本構成は、上述した実施形態と同様であるため、異なる構成についてのみ図面を用いて説明する。なお、図面の理解を容易にするため、上述した実施形態と同じ部材名称および符号を用いて説明する。

面領域１５に形成された面１４ａと高さの異なる部位は、複数の通気孔１０の外側開口端部１０ｂに囲まれる中央領域１５ａに配置され、面１４ａの一部を突出させた第一壁部１７ａと、夫々の通気孔１０の外側開口端部１０ｂの径方向外側、且つ、第一壁部１７ａの周囲に設けられ、面１４ａの一部を突出させた複数の第二壁部１７ｂ（本実施形態では４箇所）とで構成されている。第一壁部１７ａおよび第二壁部１７ｂは、面１４ａから外側に突出した四角柱状に形成されている。また、夫々の第二壁部１７ｂの端部は互いに離間しており複数の空隙（本実施形態では４箇所）を有している。換言すると、通気孔１０は第一壁部１７ａと夫々の第二壁部１７ｂとの間に各別に配置され、第一壁部１７ａと第二壁部１７ｂとの間に水が流通可能な矩形状の連通路１８が形成されており、この連通路１８と空隙とが繋がっている。これにより、連通路１８に存在する水は空隙を通って径方向外側に排出される。なお、第一壁部１７ａおよび第二壁部１７ｂの何れか一方を省略しても良いし、第二壁部１７ｂを１つで構成しても良く、特に限定されない。

本実施形態のように、面１４ａと高さの異なる部位を、第一壁部１７ａと第二壁部１７ｂとで構成すれば、異なる位置に複数の壁部１７ａ，１７ｂが存在するので、第一壁部１７ａおよび第二壁部１７ｂに直撃した水は様々な角度で反射される。その結果、第一壁部１７ａおよび第二壁部１７ｂで反射された水と通気孔１０に浸入しようとする水との衝突確率を高めることができる。しかも、夫々の第二壁部１７ｂの端部が互いに離間しているので、第一壁部１７ａや第二壁部１７ｂから反射された水や、この反射水と衝突した通気孔１０に浸入しようとする水を、連通路１８を介して空隙から外部に逃がすことが可能となる。よって、フィルタＦに直撃する水圧及び液量を低減することができる。しかも、連通路１８に流通する水は空隙から速やかに排出されるので、通気孔１０の周囲に水が溜まることも無い。

実際に、ＩＳＯ２０６５３ＩＰＸ６ＫやＩＰＸ９Ｋに準拠した高圧水噴射試験を実施したところ、本実施形態における防水カバーはフィルタＦの損傷が無かった。その他の作用効果は上述した実施形態と同様であるので、説明を省略する。

［その他の実施形態］
以下に、図６〜図１０を用いてその他の実施形態について説明する。基本構成は、上述した実施形態と同様であるため、異なる構成についてのみ図面を用いて説明する。なお、図面の理解を容易にするため、上述した実施形態と同じ部材名称および符号を用いて説明する。

（１）第一実施形態の凹部１６に代えて、図６に示すように、面１４ａと高さの異なる部位を、面１４ａの一部を曲面状に突出させた曲面凸部２０で構成しても良い。また、曲面凸部２０を曲面で構成せずに、複数のエッジを持たせた断面多角形状に構成しても良い。
（２）図７に示すように、曲面凸部２０の中央部分を窪ませた窪み部２０ａを設けても良い。

（３）第二実施形態の変形例として、図８に示すように、第一壁部１７ａの先端に、通気孔１０に近付くほど高さが減少する第一傾斜面１７ａ１を形成しても良い。また、第二壁部１７ｂの先端に、通気孔１０に近付くほど高さが減少する第二傾斜面１７ｂ１を形成しても良い。
（４）図９に示すように、第一壁部１７ａの先端に、通気孔１０に近付くほど高さが増大する第三傾斜面１７ａ２を形成しても良い。また、第二壁部１７ｂの先端に円弧面１７ｂ２を形成しても良い。なお、面１４ａと高さの異なる部位は、上述した実施形態に係る形状を適宜組み合わせても良く、特に限定されない。

（５）本実施形態に係る防水カバーは、電動ポンプＰに用いられるものに限定されず、オイルポンプやトランスミッション等の電子部品を覆うものであれば好適に使用することができる。

本発明は、様々な機器の電子部品を密封する防水カバーに利用可能である。

１ｂ蓋ケース（蓋部）
６回路基板（電子部品）
１０通気孔
１０ａ内側開口端部
１０ｂ外側開口端部
１０Ｃ連通空間（通気孔の内側開口端部とフィルタとの間に形成された空間）
１４ａ面
１５面領域
１６凹部
１６ａ突出部
１７ａ第一壁部
１７ｂ第二壁部
Ｆフィルタ

Claims

内面と外面とを連通させる通気孔を複数有し、電子部品を覆う蓋部と、
前記通気孔の内側開口端部に対向した状態で前記蓋部の前記内面に固定され、空気の流通を許容しつつ液体の流通を遮断するフィルタと、を備え、
前記蓋部の前記外面には、複数の前記通気孔の外側開口端部が露出している面を含む面領域が形成されており、
前記面領域には、複数の前記通気孔と隣り合う位置に前記面と高さの異なる部位が形成されており、
前記高さの異なる部位は、前記面の一部を曲面状に窪ませた凹部で構成され、前記凹部の中央部分に突出部が形成され、
複数の前記通気孔は、前記凹部の外周方向に沿って配置されている防水カバー。
前記蓋部は、天板部を備え、
前記天板部の一部に外側に向かって突出する柱状部が形成され、
前記面領域は、前記柱状部の天面部分に形成されている請求項１に記載の防水カバー。
前記通気孔の前記外側開口端部は、前記柱状部の前記天面部分の外縁に近接した位置に形成されている請求項２に記載の防水カバー。
複数の前記通気孔における夫々の前記内側開口端部は、前記フィルタとの間に形成された空間により互いに連通している請求項１〜３の何れか一項に記載の防水カバー。