JP7081298B2 - 電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動ポンプに関する。

電動ポンプは、例えば、車両に搭載されるトランスミッション等の油圧装置に作動油を供給するために用いられる。こうした電動ポンプでは、モータ部の冷却効率を高めるために、電動ポンプから吐出される作動油の一部をモータ部のロータに流通させる場合がある。ただし、モータ部のステータに作動油が流入するとモータ部の動作に支障をきたすことになる。このため、作動油がステータに流入するのを防止するために、モータ部にはステータと回転軸に支持されたロータとの間にキャンが配置されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５－２１８６５０号公報

電動ポンプは、ステータとロータとの間の距離が小さいほどモータ効率を高めることができる。このため、ステータとロータとの間に配置されるキャンは可能な限り肉厚が薄い方が望ましい。キャンは、ロータに流入した作動油がステータに向けて流出しないようにその内部はポンプ部以外の外部とは遮断される密閉空間として構成されている。このため、ポンプ部からキャンの内部に作動油が流入することでキャンの内部において油圧が上昇する。キャンが薄い肉厚で構成されている場合には、キャンは内部の油圧上昇の影響を受けて変形する虞があり、変形量が増大することでキャンが破損する虞もある。そうなると、電動ポンプにおいてモータ部の機能が大きく損なわれる。

上記実情に鑑み、キャンの変形を容易に抑制することができる電動ポンプが望まれている。

本発明に係る電動ポンプの特徴構成は、モータハウジングと、前記モータハウジングに隣接するポンプハウジングと、前記モータハウジングに収容され、回転軸によって軸支されるロータと、前記ロータの径方向外側に配置され、前記モータハウジングに固定されるステータと、前記ポンプハウジングに収容され、前記ロータの回転によって流体を吸入及び吐出するポンプ部と、前記ロータと前記ステータとの間に設けられ、前記ポンプ部の流体が前記ステータに流入することを防止するカップ状のキャンと、を備え、前記キャンは、開口側の端部に、前記モータハウジングと前記ポンプハウジングとの間を径方向外側に向かって延出するフランジを有し、前記モータハウジングと前記フランジとの間に弾性変形可能なシール部材が配置され、前記キャンの前記フランジは、前記モータハウジングと間に間隙を有する状態で前記シール部材に当接するように構成され、前記キャンの内部の流体圧が上昇すると、前記シール部材が弾性変形して前記間隙が狭くなることにより、前記フランジと前記ポンプハウジングの端面との間であって、前記シール部材よりも前記キャンの開口側に、前記キャンの前記内部と前記キャンの外部とを連通させる連通路が形成され、前記キャンの前記内部に流入した流体が前記連通路を介して前記外部に排出可能に構成されている点にある。

本構成によると、ポンプ部の流体は、キャンと、キャンとモータハウジングとの間に配置されたシール部材とによって、ポンプ部の流体がモータ部のロータに流入した場合でも、ステータに流入することが防止される。ここで、モータ部では、キャンの内部（ロータ）に流体が流入した場合、キャンの内部は流体量が増すことで流体圧が高くなることがある。そこで、本構成では、キャンの開口側にキャンの内部側とキャンの外部側とを連通させる連通路が形成されている。この連通路によって、キャンの内部に流入した流体をキャンの外部に容易に流出させることができる。これにより、キャンの内部は流体が流入しても流体圧の上昇が抑制されるため、キャンの肉厚が薄い場合であっても、キャンの変形を効果的に抑制することができる。その結果、電動ポンプは、キャンの肉厚を薄くしてモータ効率を高めることができる。

また、本構成によれば、キャンのフランジは、シール部材に当接し、モータハウジングとは離間している。ここで、キャンの内部が流体量の増加によって流体圧が上昇すると、流体圧がキャンのフランジに作用してフランジがシール部材を押圧する。このとき、シール部材が弾性変形することで、フランジはモータハウジングに近接する。すなわち、フランジとモータハウジングとの間隙が狭くなり、フランジとポンプハウジングの端面との間にはキャンの内部とキャンの外部とを連通させる連通路が形成される。これにより、キャンの内部に流体が流入しても連通路から流体が排出可能になるため、キャンの内部において流体圧の上昇が抑制される。その結果、キャンが肉厚の薄い形状である場合でも、キャンの変形を効果的に抑制することができる。
また、キャンは、フランジがポンプハウジングの端面に当接した状態で配置されることで、キャンの内部を密閉空間として構成することができる。このように構成することで、キャンの外部からの内部への異物の混入を防止することもできる。

本発明に係る電動ポンプの断面図である。 電動ポンプの要部断面図である。 電動ポンプの要部断面図である。 キャンの斜視図である。 別実施形態の電動ポンプの要部断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、電動ポンプ１は、ポンプ部１０とモータ部３０とドライバ部５０から構成されている。電動ポンプ１は、例えば車両のトランスミッション等に作動油を供給するオイルポンプとして用いられる。尚、電動ポンプ１は作動油以外の流体の供給に使用しても良い。

ポンプ部１０は、一端面に円形の収納凹部１８が形成されたポンプハウジング１２と、ポンプハウジング１２の収納凹部１８が形成された端面を覆うポンプカバー１１より構成されている。ポンプハウジング１２とポンプカバー１１とは共にアルミ合金製である。ポンプハウジング１２には収納凹部１８の中心から偏心した軸受孔１９が形成されている。軸受孔１９には回転軸１５が挿入され、軸受孔１９によって回転軸１５が回転自在に支持されている。

収納凹部１８内に設けられたポンプ１４は、外歯を成すインナロータ２２と、これと噛合する内歯を成すアウタロータ２３から構成されている。アウタロータ２３は外周面が収納凹部１８に支持され、回転自在になっている。インナロータ２２は回転軸１５と同軸芯となるように回転軸１５の一方の端部に圧入固着されている。回転軸１５のインナロータ２２が固着された側と反対側の端部は、ポンプハウジング１２からモータ部３０に向けて突出している。

互いに噛合するインナロータ２２、アウタロータ２３の歯部の間には、回転に伴い容積が増減するポンプ室２４が形成されている。ポンプカバー１１には、ポンプ室２４の作動油が吐出される吐出路２５及び作動油が吸入される吸入路２６が貫通形成されている。

モータ部３０は、モータハウジング３２に、環状のステータ３３と、ステータ３３の内周面から所定の隙間をおいてその径方向内側に位置する円筒状のロータ３４とを収容して構成されている。ロータ３４は回転軸１５に軸支されている。モータハウジング３２はポンプハウジング１２に隣接して設けられる。ステータ３３及びロータ３４は、いずれも回転軸１５の軸芯と同軸である。ロータ３４は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されるロータコア３５と、ロータコア３５を貫通する複数のスロットに収容される永久磁石３６とを備えている。ロータ３４は、モータハウジング３２に固定されたステータ３３と対向するように、ステータ３３の径方向内側に配設される。

ステータ３３は、電磁鋼板を積層したステータコア３９と絶縁体からなるコイル支持枠４１に巻回されたコイル４０から構成されている。ステータ３３の内周側には、ロータ３４との間に円筒空間３７が形成されている。

モータ部３０に対して、ポンプ部１０とは反対の側にドライバ部５０が設けられている。ドライバ部５０は、モータハウジング３２とカバー部５１とを組み合わせることで形成されるドライバ収容部５２に、電子部品が実装されたプリント基板５３が配置されて構成される。ドライバ部５０はステータ３３のコイル４０に通電して交番磁界を発生させ、ロータ３４を回転させる。ロータ３４の回転により回転軸１５を介してインナロータ２２が回転し、それに伴いアウタロータ２３が連れ回りする。これにより、吸入路２６を流通する作動油はポンプ室２４に吸入され、吐出路２５から吐出される。

ロータ３４は円筒空間３７には、図４に示される、カップ状のキャン６０が配置されている。キャン６０は、非磁性体（例えば、ステンレス）等の板材によって構成され、有底筒状に形成されている。キャン６０は、円筒空間３７の内径とほぼ同じ外周径を有し、その側面はステータ３３とロータ３４との間に設けられる。すなわち、キャン６０の内部にロータ３４が収容されている。キャン６０は、ポンプ部１０の側に開口６１を有し、開口６１の側にフランジ６２を備える。フランジ６２はモータハウジング３２とポンプハウジング１２との間を径方向外側に向かって延出している。フランジ６２と、モータハウジング３２のポンプ部１０の側の端面４２との間にシール部材６５が配置されている。シール部材６５は、例えば弾性変形可能なＯリングで構成されており、端面４２に形成された円形の溝部４３にその一部が収容される。キャン６０のフランジ６２とフランジ６２に対向する端面４２との間には間隙７３が形成されている。キャン６０は、シール部材６５にフランジ６２が当接した状態で、フランジ６２がシール部材６５の弾性力によりポンプハウジング１２のモータ部３０の側の端面２７に押し付けられて保持される（図２参照）。

ポンプ１４が回転し作動油がポンプ室２４に吸入されると、ポンプ室２４内の作動油の一部は軸受孔１９と回転軸１５の隙間を流通し、キャン６０の内部に流入する。キャン６０の内部への作動油の流入量が少なく、キャン６０の内部の油圧が低圧状態のときは、図２に示すように、キャン６０のフランジ６２は、シール部材６５によってポンプハウジング１２のモータ部３０の側の端面２７に押し付けられる。これにより、キャン６０の内部はポンプ部１０以外の外部に対して密閉状態が維持される。

一方、電動ポンプ１の作動中に、キャン６０の内部に作動油が流入してキャン６０の内部の油圧が上昇して高圧状態になると、図３に示すように、フランジ６２に作動油の油圧が作用して、フランジ６２はシール部材６５をモータハウジング３２の端面４２に向けて押し上げる。このとき、シール部材６５は圧縮され弾性変形して、フランジ６２はモータハウジング３２の端面４２に近接する。すなわち、フランジ６２とモータハウジング３２の端面４２との間隙７３が狭くなり、フランジ６２とポンプハウジング１２の端面２７との間にはキャン６０の内部側（ロータ３４が収容された側）とキャン６０の外部側とを連通させる連通間隙７０（連通路の一例）が形成される。こうして、フランジ６２と、ポンプハウジング１２のモータ部３０の側の端面２７との間に連通路としての連通間隙７０が形成される。これにより、キャン６０の内部に作動油が流入して高圧状態になっても連通間隙７０からキャン６０の外部側に向けて作動油が排出されるため、キャン６０の内部においてそれ以上の油圧の上昇が抑制される。その結果、キャン６０が肉厚の薄い形状である場合でも、キャン６０の変形を効果的に抑制することができる。

図２、図３に示すように、モータハウジング３２とポンプハウジング１２とは、モータハウジング３２の厚さより厚いカラー８０により端面４２と端面２７との間に間隙７２を有した状態で、ボルト８１により締結され固定されている。したがって、連通間隙７０を流通してキャン６０の外部に到達したキャン６０の内部の作動油は、更に間隙７２を流通して電動ポンプ１の外部に排出される。作動油が電動ポンプ１の外部に排出されても、電動ポンプ１が例えば油槽の中に配置される場合には、電動ポンプ１の外部に排出された作動油は油槽に排出されるため何ら問題はない。電動ポンプ１が例えば油槽の外側に取付けられる場合には、電動ポンプ１の外部に排出された作動油を、不図示の油路を介してオイルパン（不図示）や吸入路２６に戻すように構成してもよい。

図２に示す状態において、シール部材６５における、フランジ６２に対して垂直となる方向の長さを高さＨとし、モータハウジング３２の端面４２とキャン６０のフランジ６２との間の間隙７３の大きさを幅Ｔとした場合、シール部材６５の高さＨに対して、「幅Ｔ／高さＨ」が５～５０％になるように幅Ｔが構成される。「幅Ｔ／高さＨ」が５％未満であると、間隙７３が小さすぎて、間隙７３が狭くなっても連通間隙７０の大きさを十分に確保できないため、キャン６０の内部から作動油を適正に排出することができない。一方、「幅Ｔ／高さＨ」が５０％超であると、シール部材６５が端面４２の溝部４３からはみ出やすくなり、シール部材６５によるシール機能が損なわれるおそれがある。

〔第２実施形態〕
図５に示すように、第２実施形態では、ポンプハウジング１２の端面２７に、フランジ６２の延出方向に沿って溝部２８が形成され、溝部２８はキャン６０の内部側とキャン６０の外部側とを連通させる連通路７１を構成している。連通路７１は、モータハウジング３２の端面４２とポンプハウジング１２の端面２７との間に形成された間隙７２に連通している。連通路７１によりキャン６０の内部の油圧に関係なく、キャン６０の内部側とキャン６０の外部側とが常時連通している。これにより、キャン６０の内部に流入した作動油は、連通路７１および間隙７２を介して電動ポンプ１の外部に排出することができる。連通路７１（溝部２８）は、１つだけ形成されていてもいいし、複数形成されていてもよい。

本実施形態では、キャン６０の内部に流入された作動油の量が少なく油圧が低圧状態のときであっても、連通路７１によって作動油をキャン６０の外部に排出可能である。このため、キャン６０の内部は、作動油の流入量が増加しても連通路７１から作動油が排出されることで油圧の上昇が抑制されるため、低圧状態の維持が可能になる。これにより、キャン６０の肉厚が第１実施形態と比較して薄い場合であっても、キャン６０の変形を効果的に抑制することができる。その結果、電動ポンプ１は、キャン６０の肉厚を薄くしてモータ効率を高めることができる。

なお、本実施形態では、連通路７１の存在により、キャン６０の内部側と外部側とが常時連通した状態であるため、電動ポンプ１の外部から連通路７１を介して異物が侵入したりエアが流入したりする可能性がある。このため、異物の侵入を防止しエアの流入をできるだけ抑制する上で、連通路７１（溝２８部）の深さは可能な限り浅いことが好ましい。また、電動ポンプ１の外部からの異物の侵入を防止するために、電動ポンプ１の連通路７１に連続する通路の所定箇所に異物捕集用のフィルタを配置してもよい。

〔別実施形態〕
（１）上記の第２実施形態では、連通路７１を形成するためにポンプハウジング１２の端面２７に溝部２８を形成する例を示したが、キャン６０のフランジ６２に溝部を形成して連通路としてもよく、端面２７及びフランジ６２の両方に溝部を形成して連通路７１を構成してもよい。

（２）上記の実施形態では、キャン６０がフランジ６２を有する形状の例を示したが、キャン６０はフランジ６２を有さずに構成してもよい。この場合は、キャン６０の開口６１の端部の少なくとも一部とポンプハウジング１２の端面２７との間に、キャン６０の内部側とキャン６０の外部側とを連通させる連通路が形成される。当該連通路は、キャン６０の開口６１の端部に例えば切欠きを設けて形成してもよく、ポンプハウジング１２の端面２７に溝部を設けて形成してもよい。また、当該連通路は、キャン６０の切欠きとポンプハウジング１２の端面２７の溝部との両方によって形成される構成でもよい。

（３）モータハウジング３２とポンプハウジング１２との間は、対向する端面４２，２７の一方または双方に溝部を形成することで、電動ポンプ１の外部と連通路とが連通する構成でもよい。この場合、間隙７２は不要となる。

本発明は、キャンを備える電動ポンプに広く利用することができる。

１ ：電動ポンプ
１０ ：ポンプ部
１２ ：ポンプハウジング
１５ ：回転軸
２７ ：端面
２８ ：溝部
３０ ：モータ部
３２ ：モータハウジング
３３ ：ステータ
３４ ：ロータ
４２ ：端面
４３ ：溝部
６０ ：キャン
６１ ：開口
６２ ：フランジ
６５ ：シール部材
７０ ：連通間隙（連通路）
７１ ：連通路
Ｈ ：高さ
Ｔ ：幅

Claims (1)

1. モータハウジングと、前記モータハウジングに隣接するポンプハウジングと、
   前記モータハウジングに収容され、回転軸によって軸支されるロータと、
   前記ロータの径方向外側に配置され、前記モータハウジングに固定されるステータと、
   前記ポンプハウジングに収容され、前記ロータの回転によって流体を吸入及び吐出するポンプ部と、
   前記ロータと前記ステータとの間に設けられ、前記ポンプ部の流体が前記ステータに流入することを防止するカップ状のキャンと、を備え、
   前記キャンは、開口側の端部に、前記モータハウジングと前記ポンプハウジングとの間を径方向外側に向かって延出するフランジを有し、
   前記モータハウジングと前記フランジとの間に弾性変形可能なシール部材が配置され、
   前記キャンの前記フランジは、前記モータハウジングと間に間隙を有する状態で前記シール部材に当接するように構成され、
   前記キャンの内部の流体圧が上昇すると、前記シール部材が弾性変形して前記間隙が狭くなることにより、前記フランジと前記ポンプハウジングの端面との間であって、前記シール部材よりも前記キャンの開口側に、前記キャンの前記内部と前記キャンの外部とを連通させる連通路が形成され、前記キャンの前記内部に流入した流体が前記連通路を介して前記外部に排出可能に構成されている電動ポンプ。

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