(57)【要約】【課題】吸入口から流体が効率よく吸入される電動ポンプを提供する。【解決手段】シャフト５０と、シャフト５０の径方向外側に設けられてシャフト５０に対して回転するロータ３４と、ロータ３４に固定されるインペラ２５と、シャフト５０のインペラ２５の側の先端部５２に取付けられる筒状のキャップ６３と、を備え、ポンプハウジング２１は、シャフト５０の延伸方向に設けられた吸入口と、インペラ２５の側方であってシャフト５０の延伸方向に直交する方向に設けられた吐出口とを有し、シャフト５０は先端部５２のうちキャップ６３が取付けられた部位より先端側に露出部５７を有し、キャップ６３は、シャフト５０に保持されてロータ３４がシャフト５０の先端側に向けて移動するのを阻止するとともに、外周部分にシャフト５０の先端側に向かうほど縮径された第１テーパ部６６を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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基端部が固定されるシャフトと、
前記モータハウジングに収容され、前記シャフトの径方向外側に設けられて前記シャフトに対して回転するロータと、
前記ポンプハウジングに収容され、前記シャフトの先端部の側で前記ロータに固定されるインペラと、前記シャフトの前記先端部に取付けられる筒状のキャップと、を備え、
前記ポンプハウジングは、前記シャフトの延伸方向に設けられた吸入口と、前記インペラの側方であって前記シャフトの延伸方向に交差する方向に設けられた吐出口とを有し、
前記シャフトは、前記先端部のうち前記キャップが取付けられた部位より先端側に露出部を有し、
前記キャップは、前記シャフトに保持されて前記ロータが前記シャフトの先端側に向けて移動するのを阻止するとともに、外周部分に前記シャフトの先端側に向かうほど縮径された第１テーパ部を有する電動ポンプ。
【請求項２】
前記シャフトの前記露出部は当該シャフトの先端に向かうほど縮径された第２テーパ部を有する請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記インペラが、前記シャフトの外周側の前記キャップに隣接する部位に前記シャフトの先端側に向かうほど縮径される第３テーパ部を有しており、
前記キャップの前記第１テーパ部、前記シャフトの前記第２テーパ部、及び、前記インペラの前記第３テーパ部は、前記シャフトの延伸方向に直交する仮想面に対する勾配が全て同じであるか、または、前記シャフトの前記先端部の先端から前記インペラに向かうにつれて前記勾配が緩やかになるように形成されている請求項２に記載の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハウジングに軸支されたシャフトと、シャフトに支持されて回転するインペラと、インペラに固定された永久磁石とを備える電動ウォータポンプが開示されている。特許文献１の電動ウォータポンプでは、ハウジングに流体の吸入口が突出形成され、当該吸入口にシャフト一端を圧入して支持する円筒状の支持部が設けられている。
【０００３】
特許文献２には、ハウジングに軸支されたシャフトと、シャフトに支持されて回転するロータと、ロータに一体的に設けられたインペラとを備える電動ポンプが開示されている。特許文献２の電動ポンプでは、インペラを収容するポンプハウジングに軸止部が形成されており、シャフトの一端が当該軸支部によって支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２９９９９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電動ウォータポンプでは、ハウジングに形成される吸入口にシャフトとシャフトの支持部とが存在する。このため、シャフト及び支持部が吸入口から吸入される流体の流れを阻害する。また、特許文献２の電動ポンプにおいては、ポンプハウジングの吸入口に、ハウジングの内面からシャフトの端部に向けて設けられる軸支部が存在する。このため、この軸支部が吸入口から吸入される流体の流れを阻害する。
【０００６】
上記実情に鑑み、吸入口から流体が効率よく吸入される電動ポンプが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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基端部が固定されるシャフトと、前記モータハウジングに収容され、前記シャフトの径方向外側に設けられて前記シャフトに対して回転するロータと、前記ポンプハウジングに収容され、前記シャフトの先端部の側で前記ロータに固定されるインペラと、前記シャフトの前記先端部に取付けられる筒状のキャップと、を備え、前記ポンプハウジングは、前記シャフトの延伸方向に設けられた吸入口と、前記インペラの側方であって前記シャフトの延伸方向に交差する方向に設けられた吐出口とを有し、前記シャフトは、前記先端部のうち前記キャップが取付けられた部位より先端側に露出部を有し、前記キャップは、前記シャフトに保持されて前記ロータが前記シャフトの先端側に向けて移動するのを阻止するとともに、外周部分に前記シャフトの先端側に向かうほど縮径された第１テーパ部を有する点にある。
【０００８】
本構成によれば、電動ポンプにおいて、ロータを回転可能に保持するシャフトは、モータハウジングに基端部が固定され、先端部に筒状のキャップが取付けられる。当該キャップは、シャフトに保持されてロータがシャフトの先端側に向けて移動するのを阻止するので、キャップによってシャフトにおけるロータの位置決めを行うことができる。
【０００９】
また、シャフトは、先端部のうちキャップが取付けられた部位より先端側に露出部を有する。すなわち、シャフトの先端部は、キャップが取付けられた部位とそれより先端側の露出部とによって構成される。このため、吸入口からシャフトの先端部に向かう流路には、例えばポンプハウジングからシャフトに向けて延設される軸支部等は存在しない。したがって、吸入口から吸入された流体を、軸支部等に阻害されることなく、インペラに向けて効率よく流入させることができる。
さらに、キャップは、外周部分に前記シャフトの先端側に向かうほど縮径された第１テーパ部を有するので、吸入口の流体が第１テーパ部によってインペラに向けて案内されることになるため、キャップを介してインペラに向かう流体の流れをスムーズにすることができる。その結果、電動ポンプのポンプ効率を高めることができる。
【００１０】
他の特徴構成は、前記シャフトの前記露出部は当該シャフトの先端に向かうほど縮径された第２テーパ部を有する点にある。
【００１１】
本構成によれば、キャップが有する第１テーパ部に加え、キャップよりも吸入口の側に位置する、シャフトの露出部がシャフトの先端に向かうほど縮径された第２テーパ部を有する。これにより、吸入口からシャフトの先端部に向かう流体がシャフトの第２テーパ部によってインペラに向けて案内されるようになる。その結果、吸入口からシャフトの先端部を介してインペラに向かう流体の流れをよりスムーズにすることができる。
【００１２】
他の特徴構成は、前記インペラが、前記シャフトの外周側の前記キャップに隣接する部位に前記シャフトの先端側に向かうほど縮径される第３テーパ部を有しており、前記キャップの前記第１テーパ部、前記シャフトの前記第２テーパ部、及び、前記インペラの前記第３テーパ部は、前記シャフトの延伸方向に直交する仮想面に対する勾配が全て同じであるか、または、前記シャフトの前記先端部の先端から前記インペラに向かうにつれて前記勾配が緩やかになるように形成されている点にある。
【００１３】
本構成によれば、キャップの第１テーパ部、シャフトの第２テーパ部に加えて、インペラが、シャフトの外周側のキャップに隣接する部位にシャフトの先端側に向かうほど縮径される第３テーパ部を有する。これにより、吸入口からインペラに向けて流れた流体が第３テーパ部によって吐出口に案内されることになる。その結果、吸入口からインペラを介して吐出口に向かう流体の流れをスムーズにすることができる。
ここで、第１テーパ部、第２テーパ部、及び、第３テーパ部において、シャフトの延伸方向に直交する仮想面に対する勾配が全て同じであると、シャフトの先端側からキャップ及びインペラに向かう流体は、同じ勾配のテーパ部によって案内されて流れ易くなる。
また、第１テーパ部、第２テーパ部、及び、第３テーパ部において、シャフトの先端側からインペラに向かうにつれて勾配が緩やかになるように形成されていると、シャフトの先端側から導入された流体を、徐々に緩やかになる勾配によって吐出口に向かい易くなる。これにより、吸入口からインペラを介して吐出口に向かう流体の流れをよりスムーズにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の全体構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の要部断面図である。
【図３】第１実施形態の要部分解斜視図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示す要部断面図である。
【図５】他の実施形態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、本実施形態の電動ポンプ１は、ポンプ部２と、ポンプ部２を駆動するモータ部３と、モータ部３を制御するドライバ室４と、を備えて構成される。電動ポンプ１は、ポンプ部２を収容する樹脂製のポンプハウジング２１と、ポンプハウジング２１に隣接し、モータ部３を収容する樹脂製のモータハウジング３１とを有する。
【００１７】
モータ部３は、断面円筒形状のシャフト５０（軸部材）と、筒状のブッシュ３３（軸受部）と、ロータ３４と、を備える。シャフト５０は基端部５１がモータハウジング３１の底部３１ａに固定されている。ブッシュ３３はシャフト５０の径方向外側に挿入され、ブッシュ３３の径方向外側にロータ３４が一体となるように配置されている。こうして、シャフト５０に対してブッシュ３３及びロータ３４が回転自在に配置される。すなわち、シャフト５０を支軸としてブッシュ３３及びロータ３４が一体回転する。ロータ３４の外周にはマグネット３６が配設されており、モータハウジング３１の内面にはマグネット３６に対向する位置にステータ３７が配設されている。ステータ３７には、インシュレータを介して、一連の導線が巻き付けられたコイル部３８を備える。
【００１８】
ポンプ部２は、ロータ３４の一端のフランジ部３５にインペラ２５を備えて構成されている。ポンプハウジング２１には筒状の吸入口２２及び筒状の吐出口２３が形成されている。ポンプハウジング２１において、吸入口２２は、シャフト５０の延伸方向（軸芯Ｘ方向）に設けられており、吐出口２３は、インペラ２５の側方であってシャフト５０の延伸方向（軸芯Ｘ方向）に交差（本実施形態では直交）する方向に設けられている。吸入口２２及び吐出口２３は、ポンプハウジング２１の内部に形成されたインペラ室２４とそれぞれ連通している。インペラ室２４にはインペラ２５が収容されており、ロータ３４と一体となってインペラ２５が回転することで、吸入口２２からインペラ室２４に流体（例えば冷却水）が吸入されるとともに、インペラ室２４から吐出口２３に流体が吐出される。
【００１９】
電動ポンプ１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、ドライバ４３を介しステータ３７に巻回されたコイル部３８のコイルへの電流制御が実行されることで、ロータ３４のマグネット３６が交番磁界を受けて、ブッシュ３３及びロータ３４が一体回転し、インペラ２５がロータ３４とともに回転する。
【００２０】
ドライバ室４は、モータハウジング３１と一体的に形成されたドライバケース４１と、ドライバケース４１に溶着固定されるカバー体４２とによって構成されており、その内部にドライバ４３を収容する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、インペラ２５は、フランジ部３５からシャフト５０の先端側に向けて延設されるベース部２６と、シュラウド２７とを有し、シュラウド２７の内側に湾曲した複数の羽根部材２８を有する。インペラ２５は樹脂製のポンプハウジング２１で覆われている。これら羽根部材２８は、ベース部２６に例えば振動溶着により固定されている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、シャフト５０のうち基端部５１とは反対側にある先端部５２には、主軸部５３の端部５４から先端に向けて第一軸部５５が設けられている。第一軸部５５は、主軸部５３と同軸芯且つ主軸部５３（端部５４）よりも小径である。主軸部５３の端部５４と第一軸部５５との境界には段部５６が形成されている。第一軸部５５には軸芯Ｘ方向の移動を許容するワッシャ６１が組付けられる。ワッシャ６１は、内孔６２が円形状であって、内孔６２の直径が第一軸部５５の直径よりも大きく主軸部５３（端部５４）の直径よりも小さい。ワッシャ６１は、段部５６とブッシュ３３とに当接するように配置される。ワッシャ６１がブッシュ３３と後述するキャップ６３との間に介在することにより、ブッシュ３３がキャップ６３に摺接してキャップ６３が摩耗することを防止している。なお、ワッシャ６１は、シャフト５０に対して回転可能及び回転不能のいずれであってもよい。
【００２３】
さらに、第一軸部５５には、筒状のキャップ６３及び止めリング６４が取付けられている。キャップ６３はワッシャ６１に当接するように配置されている。止めリング６４は、キャップ６３が第一軸部５５から抜け出ないように第一軸部５５においてキャップ６３よりも先端側に組付けられている。第一軸部５５には、外周部分に止めリング６４を組付けるための溝部５５ａが形成されている。止めリング６４は例えばＣ型リングによって構成されている。止めリング６４は、例えばステンレス等の金属材料で形成されており、第一軸部５５に対して縮径方向に付勢力を有する。
【００２４】
こうして、シャフト５０のポンプハウジング側の先端部５２において、ワッシャ６１、キャップ６３、止めリング６４が先端側に向けてこの順に組付けられる。これにより、ロータ３４がシャフト５０の先端部５２の先端側に向けて移動するのを阻止する。その結果、ロータ３４をシャフト５０の軸芯Ｘ方向における適正な位置に保持することができる。
【００２５】
また、シャフト５０の第一軸部５５は、キャップ６３が取付けられた部位より先端側に露出部５７を有する。すなわち、シャフト５０の先端部５２は、第一軸部５５において、ワッシャ６１及びキャップ６３が取付けられた部位と先端側の露出部５７とを含んで構成される。このため、吸入口２２からシャフト５０の先端部５２に向かう流路には、例えばポンプハウジング２１からシャフト５０に向けて延設される軸支部等は存在しない。したがって、吸入口２２から吸入された流体は、軸支部等に阻害されることなく、インペラ２５に向けて効率よく流入することができる。
【００２６】
キャップ６３は、外周部分６５にシャフト５０の先端側に向かうほど縮径された第１テーパ部６６を有する。第１テーパ部６６が存在することで、吸入口２２の流体が第１テーパ部６６によってインペラ２５に向けて案内されるため、吸入口２２からインペラ２５への流体の流れをよりスムーズにすることができる。これにより、電動ポンプ１のポンプ効率を高めることができる。
【００２７】
キャップ６３よりも吸入口２２の側に位置する、シャフト５０の露出部５７は、シャフト５０の先端部５２の先端に向かうほど縮径された第２テーパ部５８を有する。これにより、ポンプ部２は、キャップ６３の上流側である、シャフト５０の露出部５７においても、吸入口２２から吸入される流体を更にインペラ２５に向けてスムーズに流すことができる。
【００２８】
図２に示すように、インペラ２５のベース部２６は、シャフト５０の外周側においてキャップ６３に隣接する部位にシャフト５０の先端部５２の先端側に向かうほど縮径された第３テーパ部２９を有する。インペラ２５が第３テーパ部２９を有することで、吸入口２２からインペラ２５に吸入された流体が第３テーパ部２９に案内されるため、流体が吐出口２３に向けて流れ易くなる。これにより、電動ポンプ１のポンプ効率をより一層高めることができる。
【００２９】
ここで、本実施形態では、第１テーパ部６６、第２テーパ部５８、及び、第３テーパ部２９において、シャフト５０の延伸方向に直交する仮想面ＶＦに対する勾配が全て同じである。すなわち、仮想面ＶＦに対する、第１テーパ部６６、第２テーパ部５８、及び第３テーパ部２９の勾配を、それぞれ、θ１、θ２、θ３とした場合に、「θ１＝θ２＝θ３」の関係になるように構成されている。こうすることで、シャフト５０の先端側からキャップ６３及びインペラ２５に向けて流体を流れ易くすることができる。
【００３０】
〔第１実施形態の変形例〕
図４に示す、本変形例では、第１テーパ部６６、第２テーパ部５８、及び、第３テーパ部２９において、シャフト５０の延伸方向に直交する仮想面ＶＦに対する勾配が、シャフト５０の先端部５２の先端側からインペラ２５のベース部２６に向けうにつれて緩やかになるように形成されている。すなわち、仮想面ＶＦに対する、第１テーパ部６６、第２テーパ部５８、及び第３テーパ部２９の勾配θ１〜θ３は、「θ２＞θ１＞θ３」の関係になるように構成されている。こうすることで、第２テーパ部５８のテーパ面が吸入口２２から流入する流体の流通方向に近づくため、シャフト５０の先端部５２の先端側からキャップ６３及びインペラ２５を介して吐出口２３に向けて流体をより流れ易くすることができる。
【００３１】
〔他の実施形態〕
（１）上記実施形態では、ワッシャ６１、キャップ６３、及び、止めリング６４によってロータ３４及びブッシュ３３の抜け止めを構成する例を示したが、図５に示すように、ワッシャ６１及び止めリング６４を用いずに金属製のキャップ６３のみをシャフト５０の先端部５２に取付けて構成してもよい。この場合には、例えば、シャフト５０の先端部５２の外周部分５２ａに雄ネジ部を設け、キャップ６３の内周部分６３ａに雌ネジ部を設けることで、シャフト５０の先端部５２にキャップ６３をネジ止めすることができる。
【００３２】
（２）キャップ６３をシャフト５０に対して圧入してもよい。この場合、ワッシャ６１と止めリング６４の使用は任意である。例えば、キャップ６３と止めリング６４とによってロータ３４及びブッシュ３３の抜け止めを構成してもよく、止めリング６４を用いずに、キャップ６３とワッシャ６１とによってロータ３４及びブッシュ３３の抜け止めを構成してもよい。その他、キャップ６３はシャフト５０の先端部５２に接着させて固定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、各種流体を循環させるための電動ポンプに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１      ：電動ポンプ
２１    ：ポンプハウジング
２２    ：吸入口
２３    ：吐出口
２５    ：インペラ
２６    ：ベース部
２９    ：第３テーパ部
３１    ：モータハウジング
３３    ：ブッシュ
３４    ：ロータ
３５    ：フランジ部
５０    ：シャフト
５１    ：基端部
５２    ：先端部
５２ａ  ：外周部分
５３    ：主軸部
５４    ：端部
５５    ：第一軸部
５７    ：露出部
５８    ：第２テーパ部
６１    ：ワッシャ
６３    ：キャップ
６４    ：止めリング
６５    ：外周部分
６６    ：第１テーパ部
ＶＦ    ：仮想面
Ｘ      ：軸芯
θ１〜θ３  ：勾配
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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