JP7559643B2 - 電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動ポンプに関する。

従来、モータ部とポンプ部とをボルトなどで締結固定した電動ポンプが知られている。

例えば特許文献１には、ポンプハウジングとモータハウジングの間に軸受板が配設され、それらがボルトにて一体的に組み付けられた構造が示される。また、ポンプハウジングと一体的に、油圧機器等への取付板がポンプハウジングの側方に形成される。

特開２００３－２６９３４５号公報

しかし、特許文献１の構造では、ポンプハウジングにおけるボルトで締結される箇所が外側に大きく張り出し、ポンプハウジングの大型化を招く。

これに対し、ボルトの向きを逆向きにして、ポンプハウジング側からモータハウジング側に通したボルトで締結することでポンプハウジングの大型化を抑制することが考えられる。しかし、取付板の箇所にはポンプハウジング側からボルトを通すことが困難であるため、固定の強度が低下して剛性が低下し、振動の増加などが懸念される。
そこで、本発明は、ポンプハウジングの大型化を抑制しつつ、剛性向上を図ることを目的とする。

本発明に係る電動ポンプの一態様は、モータハウジングによって回転自在に支持された駆動軸を有し、当該駆動軸を回転駆動させるモータ部と、上記モータ部に対し、上記駆動軸に沿った軸方向の一方側に位置し、流体を吸入して吐出するポンプ部と、を備え、上記ポンプ部が、上記駆動軸の駆動力によって回転することで上記流体を吸入側から吐出側へと送るポンプロータと、上記ポンプロータの回転の周回方向に当該ポンプロータを囲ったポンプボディと、上記軸方向に広がって被取付体に接触する取付面を有して上記一方側へと板状に突き出した取付板部を有し、上記ポンプロータの上記一方側を覆ったポンプカバーと、上記ポンプカバーを、上記一方側に対する他方側に位置する他の部材と結合し、当該一方側から当該他方側へと通った第１結合部材と、上記ポンプカバーを、上記軸方向に見て上記取付板部と重なった箇所で、上記他方側に位置する他の部材と結合し、上記他方側から上記一方側へと通った第２結合部材と、を備える。

本発明によれば、ポンプハウジングの大型化が抑制されるとともに剛性向上も図られる。

図１は、オイルポンプの構造を概念的に示す図である。 図２は、軸方向一方側から見たオイルポンプの外観を示す図である。 図３は、取付面側から見たオイルポンプの外観を示す図である。 図４は、軸方向一方側から見たポンプカバーを示す図である。 図５は、軸方向に垂直で取付面に平行な方向から見たポンプカバーを示す図である。 図６は、軸方向と取付面との双方に垂直な方向から見たポンプカバーを示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本開示のモータおよび電動ポンプの実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。
図１は、オイルポンプの構造を概念的に示す図である。
オイルポンプ１００は、本発明の電動ポンプの一実施形態に相当する。
オイルポンプ１００は、モータ部１１０と、センサ部１２０と、ポンプ部１３０とを備える。
モータ部１１０は、電力の供給を受けて回転駆動力を生む。
センサ部１２０は、モータ部１１０の回転を検知する。
ポンプ部１３０は、モータ部１１０によって駆動され、オイルの吸入吐出を行う。
モータ部１１０は、モータハウジング１１１と、駆動軸１１２と、ロータ１１３と、ステータ１１４と、軸受１１５とを備える。

駆動軸１１２は、モータ部１１０の回転駆動力を伝達する部材であり、軸受１１５を介してモータハウジング１１１に回転自在に支持される。つまり、モータ部１１０は、モータハウジング１１１によって回転自在に支持された駆動軸１１２を有し、当該駆動軸１１２を回転駆動させる

以下の説明では、方向の基準として駆動軸１１２を用い、駆動軸１１２に沿う方向を軸方向と称する場合がある。また、以下の説明では、図示の方向に関わらず、図１における下方側を軸方向一方側と称し、図１における上方側を軸方向他方側と称する場合がある。更に、以下の説明では、駆動軸１１２の回転中心線に対して垂直に近接乖離する方向を径方向と称し、駆動軸１１２に近い方を径方向内側と称し、駆動軸１１２から遠い方を径方向外側と称する場合がある。

モータハウジング１１１は、モータ部１１０およびオイルポンプ１００の全体を支える構造体であり、例えば板金のプレス加工によって形成される。モータハウジング１１１は、軸方向に筒状に延びた筒部１１１ａと、筒部１１１ａの軸方向一方側の端部から外側に広がったフランジ部１１１ｂとを有し、モータハウジング１１１は、フランジ部１１１ｂの外縁で最大外形となる。モータハウジング１１１は、内部にロータ１１３およびステータ１１４を収容する。
ロータ１１３は、駆動軸１１２に固定され、例えば永久磁石が組み込まれ、回転磁場の作用によって駆動軸１１２と共に回転する。

ステータ１１４は、ロータ１１３に対向してモータハウジング１１１内に収容され回転磁場を発生する。なお、本実施形態では、ステータ１１４がロータ１１３の径方向外側に配置されたインナーロータ型の構造が示されるが、本発明のモータは、ステータ１１４がロータ１１３の径方向内側に配置されたアウターロータ型の構造を有してもよい。

軸受１１５は、例えばボール軸受けであり、駆動軸１１２を回転自在に支持する。軸受１１５はローラ軸受けや滑り軸受けなどであってもよい。軸受１１５は、ロータ１１３を挟んで軸方向一方側と軸方向他方側に配置され、軸方向他方側の軸受１１５は、ハウジング１１１に固定され、軸方向一方側の軸受１１５は、例えばポンプ部１３０に保持される。

センサ部１２０は、基板ケース１２１を備え、基板ケース１２１には、ステータ１１４が有するコイルから引き出された導線の端部が導かれる。本実施形態では、基板ケース１２１が、モータ部１１０に対する配線の引き出しスペースとして用いられる。また、基板ケース１２１は、例えば内部にセンサ基板１２２を収容して保持する。センサ基板１２２は磁気センサを有し、例えば駆動軸１１２の回転位置や回転速度を検出する。基板ケース１２１は、センサ基板１２２と共に、あるいはセンサ基板１２２に代えて、制御基板やインバータ基板を収容してもよい。なお、本発明の電動ポンプはセンサ部１２０を有さないものでもよい。

ポンプ部１３０は、本発明にいうポンプ部の一例に相当し、ポンプロータ１３１とポンプボディ１３２とポンプカバー１３３とを有する。ポンプ部１３０はモータハウジング１１１の軸方向一方側に配置される。言い換えると、ポンプ部１３０は、モータ部１１０に対し、駆動軸１１２に沿った軸方向の一方側に位置し、流体（一例としてオイル）を吸入して吐出する。本実施形態では流体がオイルであるものとして説明するが、以下の説明は一般的な流体について成立する。
ポンプロータ１３１は、駆動軸１１２の駆動力によって回転することでオイルを吸入側から吐出側へと送る。

ポンプボディ１３２は、ポンプロータ１３１の周囲を駆動軸１１２の回転方向に取り囲む。言い換えるとポンプボディ１３２は、ポンプロータ１３１の回転の周回方向に当該ポンプロータ１３１を囲う。

ポンプボディ１３２はポンプロータ１３１を収容してモータハウジング１１１に固定される。本実施形態では、ポンプボディ１３２がポンプロータ１３１の収容空間を有し、ポンプカバー１３３が収容空間およびポンプロータ１３１の軸方向一方側を覆う。

ポンプカバー１３３は、例えば自動車のオイルパンなど、オイルポンプ１００が取り付けられる被取付体にオイルポンプ１００を取り付けるための板状の取付板部１３４を有する。取付板部１３４は軸方向に広がった取付面１３４ａを有し、オイルポンプ１００は、取付面１３４ａが被取付体に接触した状態で固定部材によって被取付体に固定される。つまり、ポンプカバー１３３は、軸方向に広がって被取付体に接触する取付面１３４ａを有て軸方向一方側へと板状に突き出した取付板部１３４を備える。固定部材としては例えばボルト、圧入ピン、リベットなどが用いられ得るが、本実施形態では分解容易性などが考慮されてボルトが固定部材として採用される。
図２は、軸方向一方側から見たオイルポンプ１００の外観を示す図であり、図３は、取付面１３４ａ側から見たオイルポンプ１００の外観を示す図である。

ポンプカバー１３３は、ポンプボディ１３２に複数のボルト１８１でねじ止めされることでポンプボディ１３２と結合する。複数のボルト１８１は本発明にいう第１結合部材の一例に相当する。なお、本発明にいう第１結合部材としては、ボルトの他に圧入ピン、リベットなどが用いられ得るが、本実施形態では分解容易性などが考慮されてボルトが第１結合部材として採用される。

第１結合部材であるボルト１８１は、ポンプカバー１３３側からポンプボディ１３２側へと通されてポンプカバー１３３とポンプボディ１３２とを締結する。言い換えると、第１結合部材であるボルト１８１は、ポンプカバー１３３を、軸方向他方側に位置する他の部材（本実施形態では一例としてポンプボディ１３２）と結合し、軸方向一方側から軸方向他方側へとポンプカバー１３３を通る。なお、第１結合部材であるボルト１８１は、ポンプボディ１３２を貫通して、ポンプカバー１３３をモータハウジング１１１と結合するものであってもよい。

ポンプカバー１３３は、例えば１本のボルト１８２でねじ止めされることでモータハウジング１１１と結合する。１本のボルト１８２は本発明にいう第２結合部材の一例に相当する。なお、本発明にいう第２結合部材としては、ボルトの他に圧入ピン、リベットなどが用いられ得るが、本実施形態では分解容易性などが考慮されてボルトが第２結合部材として採用される。

第２結合部材であるボルト１８２は、モータハウジング１１１側からポンプカバー１３３側へと通されてポンプカバー１３３とモータハウジング１１１とを締結する。また、第２結合部材であるボルト１８２は、図２に示すように、軸方向から見て取付板部１３４の範囲内に位置する。言い換えると、第２結合部材であるボルト１８２は、ポンプカバー１３３を、軸方向に見て取付板部１３４と重なった箇所で、軸方向他方側に位置する他の部材（本実施形態では一例としてモータハウジング１１１）と結合し、軸方向他方側から軸方向一方側へと通る。なお、第２結合部材であるボルト１８２は、ポンプカバー１３３をポンプボディ１３２と結合するものであってもよい。

軸方向一方側から軸方向他方側へと通った第１結合部材が用いられることでポンプカバー１３３の大型化が抑制されるとともに、取付板部１３４の箇所が第２結合部材で結合されるので剛性向上も図られる。また、剛性の向上によってオイルポンプ１００の振動が抑制されると共に、振動に対する耐性も向上して破損などが抑制される。

図３に示すように、第２結合部材であるボルト１８２の先端１８２ａは取付面１３４ａの範囲内に届く。つまり、第２結合部材であるボルト１８２は、取付面１３４ａ側から見て当該取付面１３４ａと重なる位置まで達する。第２結合部材が取付面に達したことで取付板部が強固に結合され、剛性が向上する。

ポンプボディ１３２は、モータハウジング１１１のフランジ部１１１ｂに複数のボルト１８３でねじ止めされることでモータハウジング１１１と結合する。つまり、ポンプ部１３０が、ポンプボディ１３２をモータハウジング１１１と結合した第３結合部材を備え、複数のボルト１８３は本発明にいう第３結合部材の一例に相当する。なお、本発明にいう第３結合部材としては、ボルトの他に圧入ピン、リベットなどが用いられ得るが、本実施形態では分解容易性などが考慮されてボルトが第３結合部材として採用される。

図２に示すように、フランジ部１１１ｂはポンプカバー１３３よりも外側に張り出し、第３結合部材であるボルト１８３が結合する箇所は、軸方向に見て、第１結合部材であるボルト１８１が結合する箇所とは異なる箇所である。言い換えると、第１結合部材であるボルト１８１は、第３結合部材であるボルト１８３の結合箇所とは軸方向に見て異なる結合箇所に位置する。詳細には、第１結合部材であるボルト１８１が結合する箇所の方が、第３結合部材であるボルト１８３が結合する箇所に較べて径方向内側にある。第３結合部材が用いられることで電動ポンプ全体としての剛性が向上する。

また、第３結合部材であるボルト１８３は、モータハウジング１１１側からポンプボディ１３２側へと通されてポンプボディ１３２とモータハウジング１１１とを締結する。即ち、第３結合部材であるボルト１８３が軸方向他方側から軸方向一方側へと通る。第１結合部材と第３結合部材とが逆向きのため頭同士が干渉せず、結合箇所が近接可能なので大型化が抑制される。

また、図２に示すように、取付面１３４ａは、取付面１３４ａに垂直な方向の位置に関してモータハウジング１１１およびポンプボディ１３２の外形よりも駆動軸１１２の回転中心線側に位置する。つまり取付面１３４ａは、取付面１３４ａに垂直な方向の位置に関してモータハウジング１１１およびポンプボディ１３２の外形よりも外側に位置していない。取付面１３４ａを延長した面は、モータハウジング１１１およびポンプボディ１３２と軸方向一方側から見て重なる。この構成によって、取付面１３４ａがモータハウジング１１１およびポンプボディ１３２の外形よりも外側に位置する場合と比較し、取付面１３４ａに垂直な方向に被取付体からモータ部１１０およびポンプ部１３０が突き出す距離が短かくなる。モータ部１１０およびポンプ部１３０の突き出す距離が短いため、突き出す距離と、オイルポンプ１００の重量とにかかわるモーメントが小さく、オイルポンプ１００が動作する時の振動や騒音が低減される。

ポンプカバー１３３は、オイルが内部を流れる流路を内部に有し、吸入側の流路の開口である吸入口１４１と、吐出側の流路の開口である吐出口１５１を取付面１３４ａ上に有する。

取付面１３４ａ上には、固定部材の一例であるボルトによって被取付体に固定される固定箇所１６１，１６２，１６３，１６４が複数箇所（例えば４箇所）設けられる。４つの固定箇所１６１，……，１６４のうち第１の固定箇所１６１は、図２の奥側から手前側に（即ちオイルポンプ１００側から被取付体側に）ボルトが貫通する貫通孔であり、第２から第４の固定箇所１６２，１６３，１６４は、取付面１３４ａ側から凹んで底を有した有底穴である。４つの固定箇所１６１，……，１６４のうち第２の固定箇所１６２は、図２の手前側から奥側に（即ち被取付体側からオイルポンプ１００側に）ボルトが捻り入れられる雌ねじ穴である。４つの固定箇所１６１，……，１６４のうち第３および第４の固定箇所１６３，１６４は、開口側が広くて奥側が狭い段付き孔であり、奥側の狭い部分１６３ｂ，１６４ｂは雌ねじ穴である。

第３および第４の固定箇所１６３，１６４における開口側の広い部分１６３ａ，１６４ａは、内壁が、被取付体に設けられるリング状の位置決め突起と接触することで位置決めに用いられる。従って、位置決めと固定が１つの固定箇所に集約されるので取付板部１３４の大型化が更に抑制される。

上述したように本実施形態ではポンプカバー１３３の大型化が抑制されるとともに振動も抑制されるが、ポンプカバー１３３の有する取付板部１３４は軸方向一方側へと板状に突き出した構造であるため、モータ部１１０およびポンプ部１３０の駆動に伴う振動に対して、騒音や破損を抑制する更なる構造を有することが望ましい。

図４は、軸方向一方側から見たポンプカバー１３３を示す図であり、図５は、軸方向に垂直で取付面１３４ａに平行な方向から見たポンプカバー１３３を示す図であり、図６は、軸方向と取付面１３４ａとの双方に垂直な方向から見たポンプカバー１３３を示す図である。

ポンプカバー１３３の軸方向一方側には、複数種類のリブが組み合わされて形成され、これらのリブによってポンプカバー１３３の剛性が高められる。各リブは、軸方向一方側へと板状に突き出すとともに、図４の紙面に沿って延びる。具体的には、取付面１３４ａと垂直に延びた直交リブ１７１，１７２と、取付面１３４ａに平行に延びた平行リブ１７３，１７４，１７５と、取付面１３４ａに対して斜めに延びる斜行リブ１７６と、弧状に延びる弧状リブ１７７，１７８が設けられる。

言い換えると、ポンプカバー１３３は、軸方向一方側へと板状に突き出して取付面１３４ａに交わる方向（一例として直交方向）へと延びた直交リブ１７１，１７２を備える。直交リブ１７１，１７２によってポンプハウジングの剛性が向上して振動が抑制される。

また、ポンプカバー１３３は、軸方向一方側へと板状に突き出して取付面１３４ａに沿う方向（一例として平行方向）へと延びた平行リブ１７３，１７４，１７５を備える。平行リブによってもポンプカバー１３３の剛性が向上して振動が抑制される。

また、ポンプカバー１３３は、軸方向一方側へと板状に突き出して、第１結合部材であるボルト１８１と固定箇所１６１とを繋ぐ方向に延びた斜行リブ１７６を備える。斜行リブによってポンプカバー１３３の剛性が向上して振動が抑制される。また第１結合部材であるボルト１８１も作用的にリブの一部（延長）として利用することができる。

更に、ポンプカバー１３３は、軸方向一方側へと板状に突き出し、駆動軸１１２を巡る周方向、かつ、第１結合部材であるボルト１８１同士を繋ぐ方向に延びた弧状リブ１７７，１７８を備える。弧状リブによってポンプハウジングの剛性が向上して振動が抑制される。また第１結合部材であるボルト１８１も作用的にリブの一部（延長）として利用することができる。

ポンプカバー１３３は、上述した直交リブ１７１，１７２と、平行リブ１７３，１７４，１７５と、斜行リブ１７６と、弧状リブ１７７，１７８とのうち、複数種類のリブを併せ持つと剛性が相乗的に向上するので望ましい。

第１の直交リブ１７１は取付板部１３４から延びており、取付板部１３４を直接支えてポンプカバー１３３の剛性を高める。また、第２の直交リブ１７２は、軸方向一方側へと板状に突き出して、第１結合部材であるボルト１８１同士を繋ぐ方向に延びる。第２の直交リブ１７２によってポンプカバー１３３の剛性が向上して振動が抑制される。また第１結合部材であるボルト１８１も作用的にリブの一部（延長）として利用することができる。

各直交リブ１７１，１７２は、図５に示すように稜線が斜めに傾き、各直交リブ１７１，１７２の高さは、取付板部１３４側（図５の右側）の方が反対側よりも高い。これにより、剛性向上を図りながら大型化抑制も図ることができる。また、平行リブ１７３，１７４，１７５同士で高さを較べると、取付板部１３４側（図５の右側）の方が反対側（図５の左側）よりも高い。これによっても剛性向上を図りながら大型化抑制を図ることができる。

第１の平行リブ１７３は、取付面１３４ａに沿う方向へと取付板部１３４から延びる。第１の平行リブ１７３により、ポンプカバー１３３の剛性が増して振動が抑制される。また、第１の平行リブ１７３は第１結合部材であるボルト１８１に向かって延び、第１の平行リブ１７３の一部がボルト１８１を囲う。これにより、ボルト１８１が作用的にリブの一部（延長）として利用されてポンプカバー１３３の剛性が更に増す。

平行リブ１７３，１７４，１７５は、図６に示すように稜線が斜めに傾き、取付板部１３４側（図６の左側）の方が反対側よりも高い。これにより、剛性向上を図りながら大型化抑制も図ることができる。

なお、ここでは、本発明の電動ポンプにおける使用方法の一例としてオイルポンプが挙げられるが、本発明の電動ポンプの使用方法は上記に限定されない。本発明の電動ポンプは、水や空気などを吸入吐出するポンプに使用可能である。

上述した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ ：オイルポンプ
１１０ ：モータ部
１１１ ：モータケース
１１２ ：駆動軸
１１３ ：ロータ
１１４ ：ステータ
１１５ ：軸受
１２０ ：センサ部
１２１ ：基板ケース
１２２ ：センサ基板
１３０ ：ポンプ部
１３１ ：ポンプロータ
１３２ ：ポンプボディ
１３３ ：ポンプカバー
１３４ ：取付板部
１３４ａ ：取付面
１４１ ：吸入口
１５１ ：吐出口
１６１，１６２，１６３，１６４ ：固定箇所
１７１，１７２ ：直交リブ
１７３，１７４，１７５ ：平行リブ
１７６ ：斜行リブ
１７７，１７８ ：弧状リブ
１８１ ：第１結合部材であるボルト
１８２ ：第２結合部材であるボルト
１８３ ：第３結合部材であるボルト

Claims (11)

1. モータハウジングによって回転自在に支持された駆動軸を有し、当該駆動軸を回転駆動させるモータ部と、
   前記モータ部に対し、前記駆動軸に沿った軸方向の一方側に位置し、流体を吸入して吐出するポンプ部と、を備え、
   前記ポンプ部が、
   前記駆動軸の駆動力によって回転することで前記流体を吸入側から吐出側へと送るポンプロータと、
   前記ポンプロータの回転の周回方向に当該ポンプロータを囲ったポンプボディと、
   前記軸方向に広がって被取付体に接触する取付面を有して前記一方側へと板状に突き出した取付板部を有し、前記ポンプロータの前記一方側を覆ったポンプカバーと、
   前記ポンプカバーを、前記一方側に対する他方側に位置する他の部材と結合し、当該一方側から当該他方側へと通った第１結合部材と、
   前記ポンプカバーを、前記軸方向に見て前記取付板部と重なった箇所で、前記他方側に位置する他の部材と結合し、前記他方側から前記一方側へと通った第２結合部材と、
   を有する電動ポンプ。
2. 前記ポンプ部が、更に、前記ポンプボディを前記モータハウジングと結合した第３結合部材を備え、
   前記第１結合部材は、前記第３結合部材の結合箇所とは前記軸方向に見て異なる結合箇所に位置した請求項１に記載の電動ポンプ。
3. 前記第３結合部材が前記他方側から前記一方側へと通った請求項２に記載の電動ポンプ。
4. 前記第２結合部材は、前記取付面側から見て当該取付面と重なる位置まで達した請求項１から３のいずれか１項に記載の電動ポンプ。
5. 前記ポンプカバーが更に、前記一方側へと板状に突き出して前記取付面に交わる方向へと延びた第１リブを備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の電動ポンプ。
6. 前記第１リブの高さは、前記取付板部側の方が、逆側よりも高い請求項５に記載の電動ポンプ。
7. 前記ポンプカバーが更に、前記一方側へと板状に突き出して前記取付面に沿う方向へと延びた第２リブを備えた請求項１から６のいずれか１項に記載の電動ポンプ。
8. 前記取付板部は、固定部材によって前記被取付体に固定される固定箇所を有し、
   前記ポンプカバーが更に、前記一方側へと板状に突き出して、前記第１結合部材と前記固定箇所とを繋ぐ方向に延びた第３リブを備えた請求項１から７のいずれか１項に記載の電動ポンプ。
9. 前記ポンプ部が前記第１結合部材を複数備え、
   前記ポンプカバーが更に、前記一方側へと板状に突き出して、前記第１結合部材同士を繋ぐ方向に延びた第４リブを備えた請求項１から８のいずれか１項に記載の電動ポンプ。
10. 前記ポンプ部が前記第１結合部材を複数備え、
    前記ポンプカバーが更に、前記一方側へと板状に突き出して、前記駆動軸を巡る周方向、かつ、前記第１結合部材同士を繋ぐ方向に延びた第５リブを備えた請求項１から９のいずれか１項に記載の電動ポンプ。
11. 前記ポンプカバーが更に、前記一方側へと板状に突き出して前記取付面に沿う方向へと前記取付板部から延びた第６リブを備えた請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動ポンプ。

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