JPWO2018159474A1 - ポンプ装置 - Google Patents

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孔二 樋口
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Abstract

ポンプ装置10は、シャフト41を回転させるモータ部20と、シャフト41によって駆動され、オイルを吸入しモータ部20へ送出するポンプ部30と、を有する。ポンプ装置10は、オイルをポンプカバー32に設けられた吸入口32cよりポンプ部30の負圧によってポンプ部30内へ吸入する第1流路と、オイルをポンプボディ31に設けられた送出口31cよりポンプ部30の加圧によってモータ部20内へ送出する第2流路と、ステータ50とロータ40との間に設けられた第3流路と、ステータ50とハウジング12との間に設けられた第4流路4と、モータ部20内のオイルをハウジング12に設けられた吐出口12bより吐出する第5流路と、を有する。

Description

本発明は、ポンプ装置に関する。
近年、トランスミッション等に使用する電動オイルポンプは、応答性が求められる。電動オイルポンプの応答性を実現するためには、電動オイルポンプ用のモータを高出力にする必要がある。
電動オイルポンプ用のモータを高出力にした場合、モータが有するコイルに大電流が流れ、モータが高温となり、例えばモータが有する永久磁石が減磁する。そのため、モータの温度上昇を抑えるためにモータには冷却構造を設ける必要がある。
特許文献1は、ステータとロータとの軸方向の相対的な位置関係を、ロータの回転速度に応じたオイルの油圧で変位させ、ロータをオイルで冷却するオイル供給機構を備える電動モータを開示している。
特開2008−125235号公報
しかしながら、特許文献1に開示の電動モータは、ステータとロータを同時にオイルによって冷却することができない。
本発明の目的は、ポンプ効率を低下させることなく、ステータとロータを同時に冷却し、冷却効果の高い構造を有するポンプ装置を提供することである。
本願の例示的な第1発明は、ポンプ装置であって、軸方向に延びる中心軸を中心として回転可能に支持されたシャフトを有するモータ部と、前記モータ部の軸方向一方側に位置し、前記モータ部から延びる前記シャフトによって駆動され、オイルを吸入し前記モータ部へ送出するポンプ部と、を有し、前記モータ部は、前記シャフトの周囲において回転するロータと、前記ロータと対向して配置されたステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記オイルを吐出する吐出口と、を有し、前記ポンプ部は、前記シャフトに取り付けられるポンプロータと、前記ポンプロータを収容するポンプケースと、前記ポンプケースに設けられ、前記オイルを吸入する吸入口と、前記ポンプケースに設けられ、前記オイルをモータ部へ送出する送出口と、を有し、前記吸入口と、前記送出口と、前記吐出口とは、軸方向から見て、異なる位置に配置され、前記オイルを前記ポンプ部の吸入口より前記ポンプ部の負圧によって前記ポンプ部内へ吸入する第1流路と、前記オイルを前記ポンプ部の送出口より前記ポンプ部の加圧によって前記モータ部内へ送出する第2流路と、前記ステータと前記ロータとの間に設けられた第3流路と、前記ステータと前記ハウジングとの間に設けられた第4流路と、前記モータ部内のオイルを前記吐出口より吐出する第5流路と、を有する。
本願の例示的な第1発明によれば、ポンプ効率を低下させることなく、ステータとロータを同時に冷却し、冷却効果の高い構造を有するポンプ装置を提供できる。
第1実施形態に係るポンプ装置を示す断面図である。 ポンプボディを軸方向フロント側から見た図である。 第1実施形態に係るポンプ装置の要部を模式的に表した図である。 第1実施形態におけるステータの上面図である。 第1実施形態における吐出口の変形例を示す図である。 第1実施形態における第2流路及び第5流路の変形例を示す図である。 第1実施形態における第2流路及び第5流路の変形例を示す図である。 第2実施形態に係るポンプ装置を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るポンプ装置について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、図1に示す中心軸Jの軸方向一方向と平行な方向とする。X軸方向は、図1に示すバスバーアッシー60の長さ方向と平行な方向、すなわち、図1の左右方向とする。Y軸方向は、バスバーアッシー60の幅方向と平行な方向、すなわち、X軸方向とZ軸方向との両方と直交する方向とする。
また、以下の説明においては、Z軸方向の正の側(+Z側)を「フロント側」と呼び、Z軸方向の負の側(−Z側)を「リア側」と呼ぶ。なお、リア側及びフロント側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Jに平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸Jの軸周り(θ方向)を単に「周方向」と呼ぶ。
なお、本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に軸方向(Z軸方向)に延びる場合に加えて、軸方向に対して、45°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向(Z軸方向)に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、45°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。
第1実施形態
図1は、本実施形態のポンプ装置10を示す断面図である。
本実施形態のポンプ装置10は、シャフト41と、モータ部20と、ハウジング12と、カバー13と、ポンプ部30と、を有する。シャフト41は、軸方向に延びる中心軸Jを中心として回転する。モータ部20とポンプ部30とは、軸方向に沿って並んで設けられる。
モータ部20は、図1に示すように、カバー13と、ロータ40と、ステータ50と、ベアリング42と、制御装置70と、バスバーアッシー60と、複数のOリングと、を有する。複数のOリングは、少なくとも、リア側Oリング82を含む。
ロータ40は、シャフト41の外周面に固定される。ステータ50は、ロータ40の径方向外側に位置する。すなわち、モータ部20は、インナーロータ型のモータである。ベアリング42は、シャフト41を回転可能に支持する。ベアリング42は、バスバーアッシー60に保持される。バスバーアッシー60は、外部電源に接続され、ステータ50に電流を供給する。
ハウジング12は、モータ部20とポンプ部30とを保持する。ハウジング12は、リア側(−Z側)に開口しており、ハウジング12の開口部には、バスバーアッシー60のフロント側(+Z側)の端部が挿入される。カバー13は、ハウジング12のリア側に固定される。カバー13は、モータ部20のリア側を覆う。すなわち、バスバーアッシー60のリア側(−Z側)の少なくとも一部を覆い、ハウジング12に固定される。なお、以下、カバー13を含めてハウジング12と呼ぶ場合がある。
制御装置70は、ベアリング42とカバー13との間に配置される。リア側Oリング82は、バスバーアッシー60とカバー13との間に設けられる。以下、各部品について詳細に説明する。
<ハウジング>
図1に示すように、ハウジング12は、筒状である。より詳細には、ハウジング12は、中心軸Jを中心とする両端が開口した多段の円筒形状である。ハウジング12の材質は、例えば、金属である。ハウジング12は、モータ部20とポンプ部30とを保持する。ハウジング12は、筒部14と、ハウジング側フランジ部15と、を有する。
ハウジング側フランジ部15は、筒部14のリア側の端部から径方向外側に延びる。筒部14は、中心軸Jを中心とする円筒状である。筒部14は、バスバーアッシー挿入部21aと、ステータ保持部21bと、ポンプボディ保持部21cと、を軸方向(Z軸方向)に沿って、リア側(−Z側)からフロント側(+Z側)へと、この順に有する。
バスバーアッシー挿入部21aは、バスバーアッシー60のフロント側(+Z側)の端部を中心軸Jの径方向外側から囲む。バスバーアッシー挿入部21aと、ステータ保持部21bと、ポンプボディ保持部21cとは、それぞれ同心の円筒形状であり、直径はこの順に小さくなる。
すなわち、バスバーアッシー60のフロント側の端部は、ハウジング12の内側に位置する。ステータ保持部21bの内側面には、ステータ50の外側面、すなわち、後述するコアバック部51の外側面が嵌合される。これにより、ハウジング12には、ステータ50が保持される。ポンプボディ保持部21cの内周面には、ポンプボディ31の外周面が固定される。
ハウジング12は、吐出口12bを有する。吐出口12bは、ポンプ部30からモータ部20へ送出されたオイルをポンプ装置10の外部へ吐出する。図1に示した例では、吐出口12bは、ハウジング12の側面に設けられる。詳細には、吐出口12bは、ハウジング12の筒部14であって、軸方向においてポンプ部と反対側のステータ50の一端と、ハウジング12の底部との間に位置する。ハウジング12の底部とは、ハウジング12のリア側端部であって、制御装置70及びバスバーアッシー60のフロント側端部である。
すなわち、吐出口12bは、ハウジング12の側面であって、軸方向において制御装置70及びバスバーアッシー60よりもフロント側に位置する。なお、吐出口12bの位置は、図1に示した位置に限られるものではない。吐出口12bは、ハウジング12の任意の位置に設けてもよく、例えば、ハウジング12の底部に設けてもよい。
本実施系形態では、制御装置及びバスバーアッシーがハウジング12の底部に配置されるが、制御装置及びバスバーアッシーの配置はこれに限られるものではなく、例えば、モータ部20の側面等に取り付けてもよい。この場合、カバー13の蓋部22bをハウジングの底部とし、カバー13の筒状部22aは、ハウジングの側面に含まれる。
吐出口12bの位置は、ポンプ装置10が取り付けられる外部装置内における当該ポンプ装置10の位置に応じて、最適な位置を選択できる。例えば、本実施形態では、ポンプ装置10を以下の配置でCVT(Continuously Variable Transmission、無段変速機)に取り付けた場合を考える。ポンプ装置10の軸方向を水平に配置し、シャフト41に対してX軸方向の負の側(−X側)が上側、X軸方向の正の側(+X側)が下側となるようにポンプ装置10を配置した場合、吐出口12bは、重力方向においてシャフト41より上側の位置に設けてもよい。
すなわち、重力方向が図1において+X方向で、シャフト41に対して−X側が上側、+X側が下側となるポンプ装置10を配置した場合、吐出口は、図1に示した吐出口12bの、シャフト41に関して対称な位置に設けてもよい。このように重力方向上側に吐出口12bを設けるのは、以下の理由による。モータ部20内において、ロータ40とステータ50の熱を吸収することにより温まったオイルが、重力方向の上側に、冷たいオイルが重力方向の下側に偏りやすい。このため、吐出口12bを重力方向上側に設けることにより、熱いオイルを優先的にモータ部20から吐出することができる。
本実施形態では、ポンプ部30の吸入口32cからポンプ装置10に吸入されたオイルは、送出口31cからモータ部20内に送出され、モータ部20の吐出口12bから外部装置であるCVTへ吐出される。なお、ポンプ装置10をCVTに取り付ける際に、ポンプ装置10は、例えば、トランスミッションケース(不図示)等に内蔵される。トランスミッションケースは、吐出口(不図示)を有し、ポンプ装置10の吐出口12bから吐出されたオイルは、トランスミッションケースの吐出口を介してCVTに吐出される。
吐出口12bが設けられる個数は、1つに限らず複数であってもよい。吐出口12bを複数設ける場合、それぞれの吐出口12bは、上述したようにハウジング12の側面または底部の任意の位置に設けてもよい。また、複数の吐出口12bは、ハウジング12の側面及び底部の両方に設けてもよい。吐出口12bを複数設けることにより、より効率よくモータ部20内部のオイルを吐出させることが可能となる。
<ロ―タ>
ロータ40は、ロータコア43と、ロータマグネット44と、を有する。ロータコア43は、シャフト41を軸周り(θ方向)に囲んで、シャフト41に固定される。ロータマグネット44は、ロータコア43の軸周りに沿った外側面に固定される。ロータコア43及びロータマグネット44は、シャフト41と一体となって回転する。
<ステータ>
ステータ50は、ロータ40を軸周り(θ方向)に囲み、ロータ40を中心軸J周りに回転させる。ステータ50は、コアバック部51と、ティース部52と、コイル53と、インシュレータ(ボビン)54と、を有する。コアバック部51の形状は、シャフト41と同心の円筒状である。
ティース部52は、コアバック部51の内側面からシャフト41に向かって延びている。ティース部52は、複数設けられ、コアバック部51の内側面の周方向に均等な間隔で配置される(図4)。コイル53は、導電線53aが巻き回されて構成される。コイル53は、インシュレータ(ボビン)54に設けられている。インシュレータ(ボビン)54は、各ティース部52に装着される。
<ベアリング>
ベアリング42は、ステータ50のリア側(−Z側)に配置される。ベアリング42は、後述するバスバーホルダ61が有するベアリング保持部65に保持される。ベアリング42は、シャフト41を支持する。ベアリング42の構成は、特に限定されず、いかなる公知のベアリングを用いてよい。
<制御装置>
制御装置70は、モータ部20の駆動を制御する。制御装置70は、回路基板(不図示)と、回転センサ(不図示)と、センサマグネット保持部材(不図示)と、センサマグネット73と、を有する。すなわち、モータ部20は、回路基板と、回転センサと、センサマグネット保持部材と、センサマグネット73と、を有する。
回路基板は、モータ駆動信号を出力する。センサマグネット保持部材は、中央の孔がシャフト41のリア側(−Z側)の端部の小径部分に嵌合されることで位置決めされる。センサマグネット保持部材は、シャフト41とともに回転可能である。センサマグネット73は、円環状であり周方向にN極とS極とが交互に配置される。センサマグネット73は、センサマグネット保持部材の外周面に嵌合される。
これにより、センサマグネット73は、センサマグネット保持部材に保持され、ベアリング42のリア側(−Z側)において、シャフト41の軸周り(+θ方向)にシャフト41とともに回転可能に配置される。
回転センサは、回路基板のフロント側(+Z側)の回路基板フロント面に取り付けられている。回転センサは、軸方向(Z軸方向)において、センサマグネット73と対向する位置に設けられている。回転センサは、センサマグネット73の磁束の変化を検出する。回転センサは、例えば、ホールICやMRセンサである。具体的には、ホールICを用いる場合は、3つ設けられる。
<カバー>
カバー13は、ハウジング12のリア側(−Z側)に取り付けられている。カバー13の材質は、例えば、金属である。カバー13は、筒状部22aと、蓋部22bと、カバー側フランジ部24と、を有する。筒状部22aは、フロント側(+Z側)に開口する。
筒状部22aは、バスバーアッシー60、より詳細にはバスバーホルダ61のリア側(−Z側)の端部を中心軸Jの径方向外側から囲む。筒状部22aは、ハウジング側フランジ部15及びカバー側フランジ部24を介して、ハウジング12におけるバスバーアッシー挿入部21aのリア側の端部と連結される。
蓋部22bは、筒状部22aのリア側の端部に接続される。本実施形態において蓋部22bは、平板状である。蓋部22bは、バスバーホルダ61のリア側の開口部を閉塞している。蓋部22bのフロント側の面は、リア側Oリング82の全周と接触している。これにより、カバー13は、バスバーホルダ61の開口部の周囲の一周に亘って、バスバーホルダ61のリア側の本体部リア面と、リア側Oリング82を介して間接的に接触する。
カバー側フランジ部24は、筒状部22aのフロント側の端部から径方向外側に拡がる。ハウジング12とカバー13とは、ハウジング側フランジ部15とカバー側フランジ部24とが重ね合わされて接合される。
モータ部20には、コネクタ部63を介して、外部電源が接続される。接続された外部電源は、コネクタ部63が有する電源用開口部63aの底面から突出するバスバー91及び配線部材92と電気的に接続される。これにより、バスバー91及び配線部材92を介して、ステータ50のコイル53及び回転センサに駆動電流が供給される。コイル53に供給される駆動電流は、例えば、回転センサによって計測されるロータ40の回転位置に応じて制御される。コイル53に駆動電流が供給されると、磁場が発生し、この磁場によってロータ40が回転する。このようにして、モータ部20は、回転駆動力を得る。
<ポンプ部>
ポンプ部30は、モータ部20の軸方向一方側、詳細にはフロント側(+Z軸側)に位置する。ポンプ部30は、モータ部20から延びるシャフト41によって駆動される。ポンプ部30は、ポンプケースと、ポンプロータ35とを有する。ポンプケースは、ポンプボディ31とポンプカバー32とを有する。以下、ポンプカバー32及びポンプボディ31をポンプケースと呼ぶ。
ポンプボディ31は、モータ部20のフロント側においてハウジング12内に固定される。Oリング71はポンプボディ31に取り付けられる。Oリング71は、ポンプボディ31の外周面とハウジング12の内周面との径方向の間に設けられる。これにより、ポンプボディ31の外周面とハウジング12の内周面との径方向の間がシールされる。ポンプボディ31は、軸方向一方側であるフロント側(+Z側)の面から軸方向他方側であるリア側(−Z側)に窪みポンプロータ35を収容するポンプ室33を有する。ポンプ室33の軸方向に視た形状は、円形状である。
ポンプボディ31は、軸方向両端に開口しシャフト41が通され、フロント側の開口がポンプ室33に開口する貫通孔31aを有する。貫通孔31aのリア側の開口は、モータ部20側に開口する。貫通孔31aは、シャフト41を回転可能に支持する軸受部材として機能する。
ポンプボディ31は、ハウジング12よりもフロント側に位置しハウジング12の外部に露出する露出部36を有する。露出部36は、ポンプボディ31のフロント側の端部の部分である。露出部36は、軸方向に延びる円柱状である。露出部36は、ポンプ室33と径方向に重なる。ポンプ部30は、密閉された空間(油室)の容積が拡大および縮小されることでオイルを圧送する容積型ポンプであり、本実施形態では、トロコイドポンプである。以下、図2を用いて、トロコイドポンプの詳細について説明する。
図2は、ポンプボディ31を軸方向フロント側から見た図である。
ポンプロータ35は、シャフト41に取り付けられる。より詳細には、ポンプロータ35は、シャフト41のフロント側の端部に取り付けられる。
ポンプロータ35は、シャフト41に取り付けられるインナーロータ37と、インナーロータ37の径方向外側を囲むアウターロータ38と、を有する。インナーロータ37は、円環状である。インナーロータ37は、径方向外側面に歯を有する歯車である。インナーロータ37は、シャフト41に固定される。より詳細には、インナーロータ37の内側にシャフト41のフロント側の端部が圧入される。インナーロータ37は、シャフト41と共に軸周り(θ方向)に回転する。
アウターロータ38は、インナーロータ37の径方向外側を囲む円環状である。アウターロータ38は、径方向内側面に歯を有する歯車である。アウターロータ38は、ポンプ室33内に回転自在に収容される。アウターロータ38には、インナーロータ37を収容するインナー収容室39が形成されており、インナー収容室39は、星形状に形成される。インナーロータ37は、インナー収容室39に回転自在に収容される。
アウターロータ38の内歯数は、インナーロータ37の外歯数より多く設定される。インナーロータ37とアウターロータ38とは互いに噛み合い、シャフト41によりインナーロータ37が回転すると、インナーロータ37の回転に伴いアウターロータ38が回転する。すなわち、シャフト41の回転によりポンプロータ35は回転する。言い換えると、モータ部20とポンプ部30とは同一の回転軸を有する。これにより、ポンプ装置10が軸方向に大型化することを抑制できる。
インナーロータ37とアウターロータ38とが回転することで、インナーロータ37とアウターロータ38との間に形成された空間の容積が、その回転位置に応じて変化する。ポンプロータ35は、容積変化を利用することで吸入ポート74からオイルを吸入するとともに、吸入されたオイルを加圧して吐出ポート75から吐出する。ポンプ装置10の稼働時において、容積が小さくなる領域の方が、容積が大きくなる領域、すなわちオイルが吸入される領域よりも圧力が高い。
本実施形態では、インナーロータ37とアウターロータ38との間に形成された空間において、容積が大きくなる領域を負圧領域と定義し、容積が小さくなる領域を加圧領域と定義する。容積が大きくなる領域ではオイルが吸入され、容積が小さくなる領域ではオイルが吐出される。ポンプロータ35は、容積変化を利用することで吸入口32cからオイルを吸入するとともに、吸入されたオイルを加圧して送出口31cから吐出できる。
ポンプロータ35の負圧領域の軸方向一方側には、吸入口32cが配置される。また、ポンプロータ35の加圧領域の軸方向他方側には、送出口31cが配置される。ここで、吸入口32cからポンプ室33内に吸入されるオイルは、インナーロータ37とアウターロータ38の間の容積部分に収容され、送出口31c側に送られる。その後、オイルは、送出口31cからモータ部20へ送出される。
なお、ポンプ部30は、トロコイドポンプに限られるものではなく、密閉された空間(油室)の容積が拡大および縮小されることでオイルを圧送する容積型ポンプであれば他の形式のポンプであってもよい。例えば、ポンプ部30は、ベーンポンプであってもよい。ポンプ部30がベーンポンプの場合、ポンプ室33には、シャフト41に固定された円筒形のロータ(不図示)が収容される。ロータ(不図示)は、複数のスロットとスロットに摺動可能に装着されたベーンとを有する。ロータの外周は、ポンプ室33の内周に対して偏心して配置されることにより、ポンプ室33とロータとの間に三日月形の空間が生じる。
ポンプ室33とロータとの間に生じた三日月形の空間は、ロータに装着されたスロットにより、複数の領域に区画される。ロータが回転し、スロットに装着されたベーンが進退することにより、各領域の容積は、回転位置に応じて変化する。トロコイドポンプの場合と同様に、容積変化を利用することで吸入ポート(不図示)からオイルを吸入するとともに、吸入されたオイルを加圧して吐出ポート(不図示)から吐出できる。ロータとポンプ室33の間に形成された各領域において、容積が大きくなる領域が負圧領域であり、容積が小さくなる領域が加圧領域である。
ポンプ部(図1)の説明に戻る。ポンプカバー32は、ポンプボディ31のフロント側に取り付けられる。ポンプカバー32は、ポンプカバー本体32aを有する。ポンプカバー本体32aは、径方向に拡がる円板状である。ポンプカバー本体32aは、ポンプ室33のフロント側の開口を閉塞する。
ポンプ部30は、吸入口32c及び送出口31cを有する。吸入口32cは、ポンプカバー32に設けられる。詳細には、吸入口32cは、ポンプカバー32の軸方向両端に開口し、軸方向に延びる円筒状である。吸入口32cのリア側の開口部は、ポンプ室33の負圧領域に接続する。オイルは、吸入口32cよりポンプ部30の負圧によって吸入されるため、吸入口32cが負圧領域に接続することによりオイルを効率的に吸入することができる。
なお、吸入口32cの位置は、図1に示した位置に限られるものではない。吸入口32cは、ポンプカバー32の任意の位置に設けてもよく、また、ポンプボディ31に設けてもよい。吸入口32cの位置は、ポンプ装置10が取り付けられる外部装置内の位置に応じて、最適な位置を選択できる。例えば、オイルの供給元であるオイルパン(不図示)がポンプカバー32側にある場合、図1に示した位置に吸入口32cを設けることにより、無駄な流路を設けることなく、最短距離でオイルが吸入口32cに到達できる。
また、例えば、オイルの供給元がポンプ装置10の側面にある場合、吸入口32cをポンプボディ31の側面に設けることにより、無駄な流路を設けることなく、最短距離でオイルが吸入口32cに到達できる。詳細には、吸入口32cを、ポンプボディ31であって、ポンプ室の壁部を構成する部分に設けることにより、吸入口32cを容易にポンプ室33の負圧領域に接続させることができる。なお、ポンプ室の壁部とは、ポンプボディ31において軸方向に延びる円筒状の部分である。
送出口31cは、ポンプボディ31に設けられる。詳細には、送出口31cは、ポンプボディ31の軸方向両端に開口し、軸方向に延びる円筒状である。送出口31cのフロント側開口部は、ポンプカバー32に対向するポンプボディ31の面に設けられ、ポンプ室33の加圧領域に接続する。吸入口32cからポンプ室33内に吸入されたオイルは、ポンプ部30の加圧によってモータ部20へ送出されるため、送出口31cが加圧領域に接続することによりオイルを効率的に送出することができる。
なお、送出口31cの位置は、図1に示した位置に限られるものではない。送出口31cは、ポンプ室33の加圧領域と接続できる位置であれば、ポンプボディ31の任意の位置に設けてもよい。例えば、ポンプ装置10の軸方向を水平に配置した場合、送出口31cは、重力方向においてシャフト41より下側の位置に設けてもよい。
すなわち、重力方向が図1において−X方向で、シャフト41に対して+X側が上側、−X側が下側となるポンプ装置10を配置した場合、送出口は、図1に示した送出口31cの、シャフト41に関して対称な位置に設けてもよい。このように重力方向下側に送出口31cを設けるのは、以下の理由による。モータ部20内において、ロータ40とステータ50の熱を吸収することにより温まったオイルが、重力方向の上側に、冷たいオイルが重力方向の下側に偏りやすい。このため、送出口31cを重力方向下側に設けることにより、冷たいオイルを優先的にモータ部20の下側に送出することができる。
なお、吸入口32cおよび送出口31cは、中心軸Jを基準として、周方向に異なる位置に配置される。これは、容積型ポンプにおいて、加圧領域と負圧領域が周方向において異なる位置に存在するためである。吸入口32cおよび送出口31cを、中心軸Jを基準として、周方向に異なる位置に配置することにより、吸入口32cを負圧領域側に、送出口31cを加圧領域側に配置することが可能となる。したがって、上述したようにオイルを効率的にポンプ部30に吸入し、モータ部20へ送出することが可能となる。
また、図3では、吸入口32cと、送出口31cと、吐出口12bとは、ポンプ装置10の軸方向から見て、異なる位置に配置される。さらに、送出口31cの断面積は、吐出口12bの断面積よりも小さい。送出口31cの断面積とは、送出口31cが有する軸方向に延びる開口の最も狭い箇所の開口面積のことである。吐出口12bの断面積についても同様に、吐出口12bが有する軸方向に延びる開口の最も狭い箇所の開口面積のことである。
従来のポンプ装置は、ポンプ部から吸入したオイルを加圧することによりポンプ部から吐出していた。これに対して、本実施形態のポンプ装置10では、ポンプ部30から吸入されたオイルは加圧された後、モータ部20内を経由して吐出される。ここで、モータ部20から吐出されるオイルは、従来のポンプ装置と同等の吐出圧が要求される。よって、ポンプ部30からモータ部20へ送出される際のオイルの吐出圧が支配的でなければならない。
送出口31cの断面積が吐出口12bの断面積よりも小さい場合、吐出損失は大きくなるが、これまでポンプ部で作っていた吐出圧をモータ内部からモータ外部への吐出圧で維持する事ができる。すなわち、モータ部20内からモータ部20外への吐出圧を低下させない構造を提供できる。
なお、送出口31cの断面積は、吐出口12bの断面積よりも大きくしてもよい。この場合、ポンプ部30からモータ部20内への吐出圧よりもモータ部20内からモータ部20外への吐出圧を向上させることができる。
次に、本実施形態に係るポンプ装置10が有する冷却構造について説明する。本実施形態によれば、ポンプ部30の吸入口32cからポンプ室33に供給されたオイルが、ポンプロータ35によって送出口31cからモータ部20へ送出される。オイルは、モータ部20内を循環することによりステータ50及びロータ40を同時に冷却し、モータ部20の吐出口12bを介して外部装置へ吐出される。
図3は、図1に示したポンプ装置10におけるオイルの流路をわかりやすくするためにポンプ装置10の要部を模式的に表した図である。
図3に示すように、ポンプ装置10は、オイルをポンプ部30の吸入口32cよりポンプ部30の負圧によってポンプ部30内へ吸入する第1流路1と、オイルをポンプ部30の送出口31cよりポンプ部30の加圧によってモータ部20内へ送出する第2流路2と、ステータ50とロータ40との間に設けられた第3流路3と、ステータ50とハウジング12との間に設けられた第4流路4と、モータ部20内のオイルをモータ部20の吐出口12bより吐出する第5流路5と、を有する。以下、各流路の詳細について説明する。
<第1流路>
図3における第1流路1は、ポンプカバー32に設けられ、吸入口32cからポンプ部30内へ繋がる。詳細には、吸入口32cが、ポンプカバー32のフロント側端部に第1の開口部32dを有し、ポンプ室33の負圧領域の近傍に第2の開口部32eを有する。第1流路1は、吸入口32cの第1の開口部32d、及び第2の開口部32eを介してポンプ部30内へ繋がる。
なお、第1流路1の位置は、図3に示した位置に限定されるものではなく、吸入口32cの位置に応じて決まる。吸入口32cの位置は、上述したようにポンプケースの任意の位置に設けることができる。例えば、吸入口32cが、ポンプボディ31の露出部36の外周面からポンプ室33の負圧領域の近傍へ貫通する場合、第1流路1は、ポンプボディ31に設けられることになる。
<第2流路>
図3における第2流路2は、ポンプボディ31に設けられ、送出口31cからモータ部20内へ繋がる。詳細には、送出口31cが、ポンプボディ31のフロント側端部であってポンプ室33の加圧領域の近傍に第1の開口部31dを有し、ポンプボディ31のリア側端部に第2の開口部31eを有する。
第2流路は、送出口31cの第1の開口部31d、及び第2の開口部31eを介してモータ部20内へ繋がる。第1流路からポンプ部30内の負圧領域に吸入されたオイルは、ポンプロータ35によって加圧され、ポンプ部30内の加圧領域から第2流路のフロント側の一端、すなわち送出口31cの第1の開口部31dへ流れる。
<第3流路>
図3における第3流路3は、ステータ50とロータ40の間に設けられる。図3に示した例では、第3流路3は、ステータ50の内周面とロータ40の外周面の間に位置する。第2流路2からモータ部20内へ流入したオイルは、第3流路3のフロント側の一端からリア側の一端へ流れる。
なお、第3流路3は、ステータ50の内周面とロータ40の外周面の間に限られるものではない。例えば、図4に示すように、ステータ50のコアバック部51に貫通孔51bを設け、当該貫通孔51bを第3流路3として用いてもよい。また、コアバック部51が有する、互いに離隔して配置された複数のティース部52の間(隣り合うティースの間)を第3流路3として用いてもよい。
コアバック部51の貫通孔51b、または隣り合うティース部52間をオイルの流路として用いることにより、ステータ50のコイル53をより効率よく冷却するとともに、ロータ40を冷却することができる。
ステータ50と同様に、ロータコア43に貫通孔(不図示)または切り欠き部(不図示)を設け、当該貫通孔または切り欠き部を第3流路3として用いてもよい。ロータコア43の貫通孔または切り欠き部を流路として用いることにより、より効率よくロータ40を冷却することが可能となり、ロータマグネット44の減磁を抑制することが可能となる。すなわち、第3流路3は、ステータ50とロータ40の間であれば任意の位置に設けてもよい。
<第4流路>
図3における第4流路4は、ステータ50とハウジング12との間に設けられる。詳細には、第4流路4は、ステータ50の外周面とハウジング12の内周面の間に設けられる。ポンプ装置10が、第4流路4を有することにより、より効率よくオイルをポンプ部30及びモータ部20間で循環させることができ、モータ部20を高効率に冷却することができる。
第4流路4は、リア側において第3流路3と合わさり、吐出口12bに繋がる。第2流路2を経由してモータ部20内に流入したオイルは、第3流路3に流入するオイルと第4流路4に流入するオイルに分流する。第4流路4に流入したオイルは、第4流路4のフロント側の一端からリア側の一端へ流れる。そして、リア側に流れたオイルは、第3流路3からのオイルと合流し、吐出口12bを介してポンプ装置10の外部に吐出される。
第4流路4を設けることにより、ステータ50がオイルと接触する表面積を増大させることができるため、より効率よくモータ部20内を冷却することができる。一般的に、モータにおいてはコイルが最も発熱する。コイルで発熱した熱は、コアバック部51及びティース部52に伝達される。つまり、モータ部20においてステータ50の発熱量は多い。よって、ステータ50を効率よく冷却できるということは、モータ部20を効率よく冷却できるということである。
第4流路4は、図4に示すように、コアバック部51の外周面に切り欠き部51aを有していてもよい。また、第4流路4は、ハウジング12の内周面に切り欠き部12aを有していてもよい。第4流路4は、切り欠き部51a及び切り欠き部12aの両方を有していてもよく、どちらか一方を有していてもよい。
ステータ50が切り欠き部51aを有する場合、ステータ50がオイルと接触する表面積を増大させることができるため、より効率よくモータ部20内を冷却することができる。また、ステータ50が切り欠き部51aを有するか、またはハウジング12が切り欠き部12aを有する場合、第4流路4に流入するオイルの流量を増大させることができるため、より効率よくオイルを循環させることができる。
<第5流路>
図3における第5流路5は、ハウジング12の筒部14に設けられ、吐出口12bからポンプ装置10の外部へ繋がる。なお、第5流路5は、吐出口12bの位置により異なる。吐出口12bの位置は、図1及び図3に示した位置に限定されるものではなく、上述したように、ハウジング12の側面、及びハウジングの底部(カバー13)の任意の位置に設けることができる。
吐出口12bをその他の位置に設けた例について、図5を用いて後述する。第3流路3及び第4流路4へ流入したオイルは、それぞれフロント側からリア側へ流れ、第5流路5から吐出される。本実施形態では、第5流路5からポンプ装置10の外部へ吐出されたオイルは、ポンプ装置10を内蔵するトランスミッションケース等内を通ってトランスミッションケースが有する吐出口からCVTへ吐出される。
なお、本実施形態では、ステータ50は、樹脂によりモールドされる。すなわち、ステータ50は、樹脂50aによる一体成型品である。ステータ50が樹脂による一体成型品である場合、第3流路3及び後述する第4流路4において、ステータ50がオイルと接触する表面積を増大させることができる。このため、より効率よくモータ部20内を冷却することができる。
ステータ50と同様に、ロータ40が、樹脂によりモールドされていてもよい。すなわち、ロータ40は、樹脂による一体成型品であってもよい。ロータ40をモールドすることにより第3流路3において、ロータ40がオイルと接触する表面積を増大させることができるため、ロータマグネット44の減磁を抑制することができるとともに、より効率よくモータを冷却することができる。
本実施形態によれば、ポンプ装置10は、軸方向に延びる中心軸Jを中心として回転可能に支持されたシャフト41を有するモータ部20と、モータ部20の軸方向一方側に位置し、モータ部20から延びるシャフト41によって駆動され、オイルを吸入しモータ部20へ送出するポンプ部30と、を有する。モータ部20は、シャフト41の周囲において回転するロータ40と、ロータ40と対向して配置されたステータ50と、ロータ40及びステータ50を収容するハウジング12と、ハウジング12に設けられオイルを吐出する吐出口12bと、を有する。ポンプ部30は、シャフト41に取り付けられるポンプロータ35と、ポンプロータ35を収容するポンプケースと、ポンプケースに設けられ、オイルを吸入する吸入口32cと、ポンプケースに設けられオイルをモータ部20へ送出する送出口31cと、を有する。ポンプ装置10において、吸入口32cと、送出口31cと、吐出口12bとは、軸方向から見て、異なる位置に配置される。ポンプ装置10は、オイルをポンプ部30の吸入口32cよりポンプ部30の負圧によってポンプ部30内へ吸入する第1流路1と、オイルをポンプ部30の送出口31cよりポンプ部30の加圧によってモータ部20内へ送出する第2流路2と、ステータ50とロータ40との間に設けられた第3流路3と、ステータ50とハウジング12との間に設けられた第4流路4と、モータ部20内のオイルを吐出口12bより吐出する第5流路5と、を有する。
本実施形態によれば、ポンプ部30の負圧によって吸入口32cからポンプ部30内へ吸入され、ポンプ部30の加圧によって送出口31cからモータ部20へ送出されたオイルが、モータ部20内を流れ、ステータ50及びロータ40を同時に冷却する。本実施形態では、ポンプ部30に吸入されたオイルが、外部装置へ吐出されるオイルとモータ部20を冷却するオイルとに分流することがなく、ポンプ部30に吸入されたオイルはモータ部20へ送出される。このため、ポンプ効率を低下させることなく、ステータ50とロータ40の冷却を同時に実現できる。また、本実施形態によれば、ポンプ装置10において、第3流路3及び第4流路4を有することにより、ステータ50をハウジング12側及びロータ40側の両方から冷却できる。このため、ステータ50を効率的に冷却することができる。すなわち、モータ部20の温度上昇を抑えるための冷却効果の高い構造を提供することができる。
<吐出口の変形例>
図3に示した例では、吐出口12bは、ハウジング12の筒部14すなわちハウジングの側面であって、ステータ50のリア側端部と、ハウジング12のリア側端部(底部)との間に位置する。しかし、吐出口12bの位置は、これに限定されるものではなく、ハウジング12の任意の位置に設けてもよく、また、カバー13に設けてもよい。吐出口12bの変形例として、以下、吐出口12bをハウジング12の底部に設けた場合について説明する。
図5は、吐出口12bをハウジング12の底部に設けた場合を示す図である。
図5では、制御装置70は、図1に示した例とは異なり、モータ部20の底部以外、例えば側面に取り付けられているものとする。また、図5では、カバー13の蓋部22bをハウジングの底部とし、カバー13の筒状部22aをハウジングの側面に含むものとする。
図5における第5流路5は、ハウジング12の底部にある吐出口12bからポンプ装置10の外部へ繋がる流路である。第1流路1〜第4流路4までは、図3に示した例と同様である。本変形例では、第3流路3及び第4流路4へ流入したオイルは、それぞれフロント側からリア側へ流れ、図5に示す第5流路5から吐出される。このように、吐出口12bは、ハウジング12の底部に設けることができ、第5流路5は、吐出口12bの位置に応じて決まる。なお、本変形例においても、吸入口32cと、送出口31cと、吐出口12bとは、ポンプ装置10の軸方向から見て、異なる位置に配置される。
ポンプ装置10は、その他の流路として、例えば、シャフト41の外周面とロータ40の内周面との間に設けられた流路をさらに有していてもよい。また、例えば、ロータ40に貫通孔(不図示)を設け、貫通孔を流路として用いてもよい。第1流路1〜第5流路5に加えて、その他の流路を有することで、より効率よくオイルをモータ部20内に流し、モータ部20を高効率に冷却することができる。
<第2流路の変形例>
図3に示した例では、第2流路2は、送出口31cの第1の開口部31d、及び第2の開口部31eを介してモータ部20内へ繋がる流路である。しかし、図3に示したような送出口31cが無い構成を採ることも可能である。この場合、シャフト41とポンプボディ31との軸方向間隙を送出口として用いる。
詳細には、図3に示すように、ポンプボディ31は、軸方向両端に開口しシャフト41が通され、フロント側の開口がポンプ室33に開口する貫通孔31aを有する。貫通孔31aは、シャフト41を回転可能に支持する軸受部材として機能する。ここで、ポンプボディ31に設けられた貫通孔31aであって、シャフト41とポンプボディ31との軸方向間隙を、送出口として用いる。この場合、ポンプ部30内に吸入されたオイルは、シャフト41とポンプボディ31の間を通る。すなわち、第2流路2は、シャフト41とポンプボディ31の間に位置する。
シャフト41とポンプボディ31との間を第2流路2とする場合、送出口31cを別途設ける必要がなく、加工が容易となる。また、ポンプ部30から流入するオイルを潤滑油として使用することが可能となり、オイルを効率よくモータ部20内へ送出できる。なお、シャフト41の外周面またはポンプボディ31の内周面の少なくとも一方に切り欠き部を設けてもよい。これにより、第2流路2がシャフト41とポンプボディ31の間を通る場合に、流路抵抗が小さくなり、ポンプ部30からモータ部20へより効率的にオイルを送出することができる。
なお、本実施形態では、ポンプボディ31がすべり軸受構造を有する場合について説明したが、例えば、ポンプボディ31は、軸受部材としていかなるベアリングを用いてもよい。以下、ポンプボディ31がベアリングを有する場合について図6を用いて説明する。
図6に示す例では、シャフト41は、第1のベアリング34と第2のベアリング80とによって、中心軸Jの軸周りに回転可能に支持されている。上述した場合と同様に、シャフト41とポンプボディ31との軸方向間隙を送出口として用い、ポンプ部30内に吸入されたオイルをモータ部20へ送出することが可能である。ポンプ部30内に吸入されたオイルは、シャフト41とポンプボディ31の間を通る。この場合、第2流路は、ポンプボディ31とシャフト41の間であって、第2流路2a〜第2流路2cの少なくともいずれか一部を通る。
第2流路2aは、シャフト41と第1のベアリング34との間に位置する。第2流路2bは、第1のベアリング34の内部を通る流路である。例えば、第1のベアリング34が複数のボールを有するボールベアリングである場合、第2流路2bは、隣り合うボールの間に位置する。第2流路2cは、第1のベアリング34とポンプボディ31との間に位置する。
なお、すべり軸受の場合と同様に、第2流路2a〜2cにおいて、第1のベアリング34またはポンプボディ31、シャフト41の少なくともいずれかに切り欠き部または貫通孔を設けてもよい。これにより、第2流路2a〜2cの流路抵抗が小さくなり、ポンプ部30からモータ部20へ、より効率的にオイルを送出することができる。
また、第1のベアリング34の位置は、図6に示した位置に限られるものではない。第1のベアリング34は、ポンプボディ31のフロント側端面とリア側端面との間の任意の位置に配置できる。例えば、図7に示す例では、第1のベアリング34は、軸方向において第1のベアリング34のフロント側端面(ポンプ側一端)が、ポンプボディ31のフロント側端面(ポンプ側一端)よりもリア側、すなわちモータ部側にある。
図6に示す例では、第1のベアリング34のフロント側端面が、ポンプボディ31のフロント側端面と軸方向において同じ位置にある。このため、ポンプ部30からモータ部20へ送出されるオイルは、第2流路2a、第2流路2bおよび第2流路2cから流入し、シャフト41とポンプボディ31との軸方向間隙を通る。これに対して、図7に示す例では、第2流路においてポンプ部30からモータ部20へ送出されるオイルは、第1のベアリング34に到達する前に、シャフト41とポンプボディ31との軸方向間隙を通る。
ここで、シャフト41とポンプボディ31との軸方向間隙は、ポンプボディ31がシャフト41を直接保持する保持部を有することから、図6に示したシャフト41とポンプボディ31との軸方向間隙よりも小さい。このため、ポンプ部30からモータ部20へのオイルの送出が抑制され、ポンプ効率の低下を抑制することができる。
<第5流路の変形例>
図3または図5に示した例では、第5流路5は、吐出口12bからポンプ装置10の外部へ繋がる流路である。しかし、図3または図5に示したような吐出口12bが無い構成を採ることも可能である。この場合、シャフト41とハウジング12との軸方向間隙を吐出口として用いる。
詳細には、図6に示すように、シャフト41は、第1のベアリング34と第2のベアリング80とによって、中心軸Jの軸周りに回転可能に支持されている。第2のベアリング80は、ハウジング12の底部に保持されている。シャフト41のリア側端部がハウジング12の底部を貫通し、ハウジング12の外部に突出している。ここで、ハウジング12に設けられシャフトが貫通する貫通孔であって、シャフト41とハウジング12との軸方向間隙を、吐出口として用いる。
この場合、モータ部20内のオイルは、シャフト41とハウジング12の間を通る。すなわち、第5流路は、シャフト41とハウジング12の間であって、第5流路5a〜第5流路5cの少なくともいずれか一部を通る。なお、シャフト41とハウジング12との軸方向間隙を大きくしてモータ部20内のオイルを吐出しやすくするために、例えば、図7に示すように、ハウジング12に設けられシャフト41が貫通する貫通孔12cの径を大きくしてもよい。
第5流路5aは、シャフト41と第2のベアリング80との間に位置する。第5流路5bは、第2のベアリング80の内部を通る流路である。例えば、第2のベアリング80が複数のボールを有するボールベアリングである場合、第5流路5bは、隣り合うボールの間に位置する。第5流路5cは、第2のベアリング80とハウジング12との間に位置する。
なお、第2流路の変形例である第2流路2a〜2cの場合と同様に、第5流路5a〜5cにおいて、第2のベアリング80または第2のベアリング80を保持するハウジング12の一部、シャフト41の少なくともいずれかに切り欠き部または貫通孔を設けてもよい。これにより、第5流路5a〜5cの流路抵抗が小さくなり、モータ部20部内のオイルを、より効率的に吐出することができる。また、第2のベアリング80の代わりに、モータ部20は、すべり軸受構造を有していてもよい。この場合、第5流路は、軸受部材(不図示)とシャフト41との間に位置する。
第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態に係るポンプ装置について説明する。第1実施形態では、モータ部は、ステータがロータの径方向外側に位置するインナーロータ型モータの構成を有する。これに対して、本実施形態におけるモータ部は、ステータがロータと軸方向に対向して配置されるアキシャルギャップ型モータの構成を有する。以下、第1実施形態との差異を中心に説明する。本実施形態に係るポンプ装置では、第1実施形態に係るポンプ装置と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
図8は、本実施形態のポンプ装置101を示す断面図である。
ポンプ装置101は、図8に示すように、シャフト41と、モータ部201と、ハウジング141と、ポンプ部300と、を有する。モータ部201は、軸方向に延びる中心軸Jを中心として回転可能に支持されたシャフト41を有する。モータ部201とポンプ部300とは、軸方向に沿って並んで設けられる。
モータ部201は、ロータ402と、ステータ501と、上側軸受部材421と、下側軸受部材422と、制御装置(不図示)と、バスバーアッシー(不図示)と、コネクタ(不図示)と、を有する。ロータ402は、径方向に延びる円盤状である。ロータ402は、ステータ501と対向する面(+Z側面)に周方向に配列された複数のマグネット442と、マグネット442を保持するロータヨーク432とを有する。すなわち、マグネット442は、ステータ501の軸方向のリア側端部に対向して配置される。ロータヨーク432は、シャフト41の外周面に固定される。
上側軸受部材421及び下側軸受部材422は、シャフト41を回転可能に支持する。上側軸受部材421及び下側軸受部材422は、軸受ハウジング630に固定される。ステータ501は、周方向に配列された複数の平面視扇状のコアと、それぞれのコアに設けられたコイルと、それぞれのコアのコイルから引き出されたコイル引出線とを有する。また、ステータ501は、複数のコアを一体に固着するモールド樹脂と、ステータ501の外周端に設けられた複数の引出線支持部と、を有する。
ハウジング141は、モータ部201の筐体を構成する。なお、ステータ501のリア側(−Z側)に制御装置(不図示)及びバスバーアッシー(不図示)が収容されていてもよい。ステータ501のリア側(−Z側)にロータ402が収容される。ハウジング141は、リア側が開口した有蓋円筒状の第1ハウジング121と、第1ハウジング121のリア側(−Z側)に連結された有底円筒状の第2ハウジング(カバー)131とを有する。ハウジング141の材質は、例えば金属または樹脂である。
第1ハウジング121は、円盤状の頂壁121aを有し、頂壁121aの中央部にシャフト41が通される。軸受ハウジング630は、ポンプ部300のリア側開口部に嵌合される。軸受ハウジング630は、上側軸受部材421及び下側軸受部材422を保持する。
第2ハウジング131は、円盤状の底壁131aと、底壁131aの周縁部からフロント側(+Z側)へ延びるカバー円筒部131bとを有する。なお、上側軸受部材421及び下側軸受部材422の位置は図8に示した位置に限られるものではなく変化しうる。例えば、上側軸受部材421は、モータ部201ではなく、ポンプ部300が有していてもよい。
カバー円筒部131bは、第1ハウジング121のリア側(−Z側)開口部に固定される。より詳細には、第2ハウジング131のフランジ部111及び112と、第1ハウジング121のフランジ部113及び114とを用いて、ボルト締結等の方法により第1ハウジング121と第2ハウジング131とが固定される。
第2ハウジング131に制御装置(不図示)及びバスバーアッシー(不図示)が収容される場合、第2ハウジング131の底壁131aには、軸方向に貫通する貫通孔(不図示)が設けられ、貫通孔にコネクタ(不図示)が取り付けられる。コネクタにはバスバーアッシーから底壁131aを貫通してリア側(−Z側)に延びる外部接続端子(不図示)が配置される。
ハウジング141は、吐出口131cを有する。吐出口131cは、後述するポンプ部300が吸入口321cから吸入し、送出口311cからモータ部201へ送出したオイルをポンプ装置101の外部へ吐出する。図8に示した例では、吐出口131cは、ハウジング141の底部に設けられている。詳細には、吐出口131cは、第2ハウジング131の底壁131aに設けられている。
また、本実施形態では、吐出口131cは、軸方向から見て、ステータ501の径方向外側に位置する。これは、アキシャルギャップ型モータの構成を備えるポンプ装置101において、ステータ501がシャフトに固定される場合に、吐出口131cが上述した位置にあることにより、以下のことが可能になるためである。すなわち、モータ部201において、第3流路3に流入したオイルが、無駄な流路を通ることなく最短距離で吐出されるため、モータ部201内のオイルを効率よく吐出することが可能となる。
なお、吐出口131cの位置は、図8に示した位置に限られるものではない。吐出口131cは、ハウジング141の任意の位置に設けてもよく、例えば、ハウジング141の側面に設けてもよい。例えば、吐出口131cは、第1ハウジング121の筒部121bまたは第2ハウジング131のカバー円筒部131bの、軸方向においてポンプ部300と反対側のステータ501の一端と、第2ハウジング131の底壁131aとの間に設けてもよい。
また、吐出口131cの位置は、ポンプ装置101が取り付けられる外部装置内における当該ポンプ装置101の位置に応じて、最適な位置を選択できる。例えば、第1実施形態の場合と同様に、ポンプ装置101の軸方向を水平に配置し、シャフト41に対してX軸方向の負の側(−X側)が上側、X軸方向の正の側(+X側)が下側となるようにポンプ装置101を配置した場合、吐出口131cは、重力方向においてシャフト41より上側の位置に設けてもよい。
すなわち、重力方向が図8において+X方向で、シャフト41に対して−X側が上側、+X側が下側となるポンプ装置101を配置した場合、吐出口131cは、図8に示した吐出口131cの、シャフト41に関して対称な位置に設けられる。これは、吐出口131cを重力方向上側に設けることにより、熱いオイルを優先的にモータ部201から吐出することができるためである。
また、吐出口131cが設けられる個数は、1つに限らず複数であってもよい。吐出口131cを複数設ける場合、それぞれの吐出口131cは、上述したようにハウジング141の側面または底部の任意の位置に設けてもよく、また、それぞれの吐出口131cは、ハウジング側面及び底部の両方に設けてもよい。吐出口131cを複数設けることにより、より効率よくモータ部201内部のオイルを吐出させることが可能となる。
ポンプ部300は、モータ部201の軸方向一方側、詳細にはフロント側(+Z軸側)に位置する。ポンプ部300は、モータ部201によってシャフト41によって駆動される。ポンプ部300は、ポンプボディ311と、ポンプロータ351と、ポンプカバー321と、を有する。ポンプロータ351は、インナーロータ371及びアウターロータ381を有する。
ポンプ部300は、第1実施形態と同様に、容積型ポンプであり、本実施形態ではトロコイドポンプである。なお、ポンプ部300は、トロコイドポンプに限られるものではなく、容積型ポンプであれば他の形式のポンプであってもよい。ポンプ部300が有する各部材についての説明は、第1実施形態と同様のため省略する。ポンプ部300の構造については、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
ポンプ部300は、吸入口321c及び送出口311cを有する。以下、吸入口321c及び送出口311cの詳細について説明する。吸入口321cは、ポンプカバー321に設けられる。詳細には、吸入口321cは、ポンプカバー321の軸方向両端に開口し、軸方向に延びる円筒状である。吸入口321cのリア側の開口部は、ポンプ室331の負圧領域に接続する。オイルは、吸入口321cよりポンプ部300の負圧によって吸入されるため、吸入口321cが負圧領域に接続することによりオイルを効率的に吸入することができる。
なお、吸入口321cの位置は、図8に示した位置に限られるものではない。吸入口321cは、ポンプカバー321の任意の位置に設けてもよく、また、ポンプボディ311に設けてもよい。吸入口321cの位置は、第1実施形態と同様に、ポンプ装置101が取り付けられる外部装置内の位置に応じて、最適な位置を選択できる。
例えば、オイルの供給元であるオイルパン(不図示)の位置に応じて、ポンプカバー321の側面部321aに設けてもよい。ポンプカバー321の側面部321aに吸入口321cを設ける場合、吸入口321cは、ポンプカバー321に開口するとともに、ポンプボディ311の側面に開口する。詳細には、吸入口321cは、ポンプボディ311の壁部と当該壁部に外接するポンプカバー321の側面部321aに設けることにより、吸入口321cを容易にポンプ室331の負圧領域に接続させることができる。
送出口311cは、ポンプボディ311に設けられる。詳細には、送出口311cは、ポンプボディ311の軸方向両端に開口し、軸方向に延びる円筒状である。送出口311cのフロント側開口部は、ポンプカバー321の頂壁321bに対向するポンプボディ311の面に設けられ、ポンプ室331の加圧領域に接続する。吸入口321cからポンプ室331内に吸入されたオイルは、ポンプ部300の加圧によってモータ部201へ送出されるため、送出口311cが加圧領域に接続することによりオイルを効率的に送出することができる。
なお、本実施形態では、モータ部201の第1ハウジング121が頂壁121aを有するため、第1ハウジング121の頂壁121aにおいて送出口311cのリア側の開口部と接続する部分にも開口部が設けられる。
なお、送出口311cの位置は、図8に示した位置に限られるものではない。送出口311cは、ポンプ室331の加圧領域と接続できる位置であれば、ポンプボディ311の任意の位置に設けてもよい。例えば、ポンプ装置101の軸方向を水平に配置した場合、送出口311cは、重力方向においてシャフト41より下側の位置に設けてもよい。
すなわち、重力方向が図8において−X方向で、シャフト41に対して+X側が上側、−X側が下側となるポンプ装置101を配置した場合、送出口311cは、図8に示した送出口311cの、シャフト41に関して対称な位置に設けられる。これは、送出口311cを重力方向下側に設けることにより、冷たいオイルから優先的にモータ部201に送出することができるからである。
なお、本実施形態においても、吸入口321cおよび送出口311cは、中心軸Jを基準として、周方向に異なる位置に配置される。これにより、吸入口321cを負圧領域側に、送出口311cを加圧領域側に配置することが可能となり、上述したようにオイルを効率的にポンプ部300に吸入し、モータ部201へ送出することが可能となる。
また、図8では、吸入口321cと、送出口311cと、吐出口131cとは、ポンプ装置101の軸方向から見て、異なる位置に配置される。さらに、送出口311cの断面積は、吐出口131cの断面積よりも小さい。送出口311cの断面積とは、送出口311cが有する軸方向に延びる開口の最も狭い箇所の開口面積のことである。吐出口131cの断面積についても同様に、吐出口131cが有する軸方向に延びる開口の最も狭い箇所の開口面積のことである。
なお、送出口311cの断面積は、吐出口131cの断面積よりも大きくしてもよい。この場合、ポンプ部300からモータ部201内への吐出圧よりもモータ部201内からモータ部201外への吐出圧を向上させることができる。
次に、本実施形態に係るポンプ装置101が有する冷却構造について説明する。本実施形態では、ポンプ部300の吸入口321cからポンプ室331に供給されたオイルが、ポンプロータ351によって送出口311cからモータ部201へ送出される。オイルは、モータ部201内を循環することによりステータ501及びロータ402を同時に冷却し、モータ部201の吐出口131cを介して外部装置へ吐出される。以下、ポンプ装置101におけるオイルの流路について、第1実施形態との差異を中心に説明する。
ポンプ装置101は、図8に示すように、オイルをポンプ部300の吸入口321cよりポンプ部300の負圧によってポンプ部300内へ吸入する第1流路1と、オイルをポンプ部300の送出口311cよりポンプ部300の加圧によってモータ部201内へ送出する第2流路2と、ステータ501とロータ402との間に設けられた第3流路3と、ステータ501とハウジング141との間に設けられた第4流路4と、モータ部201内のオイルをモータ部201の吐出口131cより吐出する第5流路5と、を有する。以下、各流路の詳細について説明する。
本実施形態の第1流路1、第2流路2、及び第4流路4は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。第3流路3は、ステータ501の軸方向のリア側端面と、ロータ402の軸方向のフロント側端面との間に位置する。詳細には、第2流路2を経由してモータ部201内に流入したオイルは、第3流路3に流入するオイルと第4流路4に流入するオイルに分流する。第3流路に流入するオイルは、まずステータ501の各コイルの間を通り、その後、ステータ501の軸方向のリア側端面と、ロータ402の軸方向のフロント側端面との間を流れる。
第4流路4に流入したオイルは、第4流路4のフロント側の一端からリア側の一端へ流れる。第4流路4を設けることにより、ステータ501がオイルと接触する表面積を増大させることができるため、より効率よくモータ部201内を冷却することができる。
図8における第5流路は、ハウジング141の底部に設けられ、吐出口131cからポンプ装置101の外部へ繋がる。なお、第5流路5は、吐出口131cの位置により異なる。吐出口131cの位置は、図8に示した位置に限定されるものではなく、上述したように、ハウジング141の側面、及びハウジング141の底部の任意の位置に設けることができる。
第4流路4に流入したオイルは、第3流路3からのオイルと合流し、第5流路5に流入する。本実施形態においても、第5流路5からポンプ装置101の外部へ吐出されたオイルは、ポンプ装置101を内蔵するトランスミッションケースの吐出口からCVTに吐出される。
なお、第4流路4は、第1実施形態と同様に、ステータ501の外周面またはハウジング141の内周面6に切り欠き部(不図示)を有していてもよい。ステータ501が切り欠き部を有する場合、ステータ501がオイルと接触する表面積を増大させることができるため、より効率よくモータ部201内を冷却することができる。また、ステータ501が切り欠き部を有するか、またはハウジング141が切り欠き部を有する場合、第4流路4に流入するオイルの流量を増大させることができるため、より効率よくオイルを循環させることができる。
また、ステータ501及びロータ402は、第1実施形態と同様に、樹脂による一体成型品であってもよい。ステータ501またはロータ402が樹脂による一体成型品である場合、ステータまたはロータがオイルと接触する表面積を増大する。このため、より効率よくモータ部201内を冷却することができる。
本実施形態によれば、ポンプ装置101は、軸方向に延びる中心軸Jを中心として回転可能に支持されたシャフト41を有するモータ部201と、モータ部201の軸方向一方側に位置し、モータ部201から延びるシャフト41によって駆動され、オイルを吸入しモータ部201へ送出するポンプ部300と、を有する。モータ部201は、シャフト41の周囲において回転するロータ402と、ロータ402と対向して配置されたステータ501と、ロータ402及びステータ501を収容するハウジング141と、ハウジング141に設けられ、オイルを吐出する吐出口131cと、を有する。ポンプ部300は、シャフト41に取り付けられるポンプロータ351と、ポンプロータ351を収容するポンプケースと、ポンプケースに設けられ、オイルを吸入する吸入口321cと、ポンプケースに設けられ、オイルをモータ部201へ送出する送出口311cと、を有する。ポンプ装置101において、吸入口321cと、送出口311cと、吐出口131cとは、軸方向から見て、異なる位置に配置される。ポンプ装置101は、オイルをポンプ部300の吸入口321cよりポンプ部300の負圧によってポンプ部300内へ吸入する第1流路1と、オイルをポンプ部300の送出口311cよりポンプ部300の加圧によってモータ部201内へ送出する第2流路2と、ステータ501とロータ402との間に設けられた第3流路3と、ステータ501とハウジング141との間に設けられた第4流路4と、モータ部201内のオイルを吐出口312cより吐出する第5流路5と、を有する。
本実施形態によれば、ポンプ部300の負圧によって吸入口321cからポンプ部300内へ吸入され、ポンプ部300の加圧によって送出口311cからモータ部201へ送出されたオイルが、モータ部201内を流れる。これにより、オイルは、ステータ501及びロータ402を同時に冷却する。本実施形態では、ポンプ部300に吸入されたオイルが、外部装置へ吐出されるオイルとモータ部201を冷却するオイルとに分流することがなく、ポンプ部300に吸入されたオイルはモータ部201へ送出される。このため、ポンプ効率を低下させることなく、ステータ501とロータ402の冷却を同時に実現できる。また、本実施形態によれば、ポンプ装置101において、第3流路3及び第4流路4を有することにより、ステータ501をハウジング141側及びロータ402側の両方から冷却できる。このため、ステータ501を効率的に冷却することができる。すなわち、モータ部201の温度上昇を抑えるための冷却効果の高い構造を提供することができる。
なお、本実施形態のポンプ装置101は、ステータ501が軸受ハウジング630に固定される場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ポンプ装置101のステータ501がハウジング141に固定される場合であっても、本発明は適用可能である。
また、第1実施形態の場合と同様に、送出口311cがない構成を採ることが可能であり、第2流路2は、シャフト41とポンプボディ311の間に位置する。このとき、第2流路2において、オイルは、シャフト41と上側軸受部材421との間、上側軸受部材421の中、または上側軸受部材421とポンプボディ311の間の少なくともいずれか一部を通る。
また、シャフト41が第2ハウジング131の底壁131aを貫通してリア側に突出する場合、吐出口131cがない構成を採ることが可能である。この場合、第5流路5は、シャフト41と第2ハウジング131の底壁131aの間に位置し、第5流路5において、オイルは、シャフト41と下側軸受部材422との間、下側軸受部材422の中、または下側軸受部材422と底壁131aに設けられた下側軸受保持部652の間の少なくともいずれか一部を通る。
また、本実施形態では、ポンプ装置101のモータ部201は、ロータ402のみを有する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、モータ部201は、ロータを2つ有していてもよく、例えば、2つのロータを、軸方向に所定の間隔を空けてシャフト41に取り付け、ステータ501を2つのロータの間に配置してもよい。上述した2つのロータを有する構成においても、本発明は適用可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
本出願は、2017年3月3日に出願された日本出願特願2017−040849号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
10 ポンプ装置
12 ハウジング
20 モータ部
30 ポンプ部
31 ポンプボディ
32 ポンプカバー
33 ポンプ室
41 シャフト

Claims (23)

  1. 軸方向に延びる中心軸を中心として回転可能に支持されたシャフトを有するモータ部と、
    前記モータ部の軸方向一方側に位置し、前記モータ部から延びる前記シャフトによって駆動され、オイルを吸入し前記モータ部へ送出するポンプ部と、を有し、
    前記モータ部は、
    前記シャフトの周囲において回転するロータと、
    前記ロータと対向して配置されたステータと、
    前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングと、
    前記ハウジングに設けられ、前記オイルを吐出する吐出口と、を有し、
    前記ポンプ部は、
    前記シャフトに取り付けられるポンプロータと、
    前記ポンプロータを収容するポンプケースと、
    前記ポンプケースに設けられ、前記オイルを吸入する吸入口と、
    前記ポンプケースに設けられ、前記オイルをモータ部へ送出する送出口と、を有し、
    前記吸入口と、前記送出口と、前記吐出口とは、軸方向から見て、異なる位置に配置され、
    前記オイルを前記ポンプ部の吸入口より前記ポンプ部の負圧によって前記ポンプ部内へ吸入する第1流路と、
    前記オイルを前記ポンプ部の送出口より前記ポンプ部の加圧によって前記モータ部内へ送出する第2流路と、
    前記ステータと前記ロータとの間に設けられた第3流路と、
    前記ステータと前記ハウジングとの間に設けられた第4流路と、
    前記モータ部内のオイルを前記吐出口より吐出する第5流路と、を有する、ことを特徴とするポンプ装置。
  2. 前記ポンプケースは、ポンプカバー及びポンプボディを有し、
    前記ポンプボディは、軸方向両端に開口し前記シャフトが通され、
    前記ポンプカバーは、前記ポンプボディの、軸方向において一方側の開口を閉塞し、
    前記ポンプロータは、前記シャフトの回転により回転する、ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ装置。
  3. 前記吸入口は、前記ポンプカバーに設けられる、ことを特徴とする請求項2に記載のポンプ装置。
  4. 前記吸入口は、前記ポンプボディの側面に設けられる、ことを特徴とする請求項2に記載のポンプ装置。
  5. 前記吸入口は、前記ポンプボディの、軸方向においてポンプ側に延びる壁部に設けられる、ことを特徴とする請求項2に記載のポンプ装置。
  6. 前記吸入口は、前記ポンプ部内の負圧領域に接続する、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  7. 前記送出口は、前記ポンプカバーに対向する、前記ポンプボディの面に設けられる、ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  8. 前記第2流路は、前記ポンプボディと前記シャフトとの間を通る、ことを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  9. 前記ポンプ部は、前記ポンプボディと前記シャフトとの間にベアリングを有し、
    前記ベアリングは、軸方向において前記ベアリングのポンプ側の一端が前記ポンプボディのポンプ側の一端よりもモータ部側にある、ことを特徴とする請求項8に記載のポンプ装置。
  10. 軸方向を水平に、前記ポンプ装置を配置した場合に、前記送出口は、重力方向において前記シャフトより下側に位置する、ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  11. 前記送出口は、前記ポンプ部内の加圧領域に接続する、ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  12. 前記吸入口及び前記送出口は、中心軸を基準として、周方向に異なる位置に配置される、ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  13. 軸方向を水平に、前記ポンプ装置を配置した場合に、前記吐出口は、重力方向において前記シャフトより上側に位置する、ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  14. 前記吐出口は、前記ハウジングの底部に設けられる、ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  15. 前記モータ部は、前記ハウジングの底部に保持され、前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材を有し、
    前記第5流路において、前記オイルは、前記シャフトと前記軸受部材との間を通る、ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  16. 前記吐出口は、前記ハウジングの側面に設けられる、ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  17. 前記吐出口は、軸方向において前記ポンプ部と反対側の前記ステータの一端と、前記ケーシングの底部との間に位置する、ことを特徴とする請求項16に記載のポンプ装置。
  18. 前記吐出口は、前記ハウジングに複数設けられる、ことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  19. 前記吐出口は、前記ハウジングの底部及び側面に設けられる、ことを特徴とする請求項18に記載のポンプ装置。
  20. 前記送出口の断面積は、前記吐出口の断面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  21. 前記送出口の断面積は、前記吐出口の断面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  22. 前記ポンプ部は、容積型ポンプである、ことを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項に記載のポンプ装置。
  23. 前記ポンプ部は、トロコイド型ポンプである、ことを特徴とする請求項22に記載のポンプ装置。
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