(57)【要約】  第１の軸に実装されている内側ギアと、第２の軸に実装されている外側ギアであって、中心がずれた状態で前記内側ギアと内側で噛合する外側ギアと、ロータおよびステータを有し、両者間に径方向に径方向間隙を持つ電気モータとを備えるジェロータポンプを開示する。当該ポンプはさらに、径方向間隙を維持しやすくなるよう外側ギアに固定結合されているスピンドルを備える。スピンドルは、第２の軸を中心に回転するよう回転可能に結合されている。スピンドルにより、ジェロータポンプの動作中に径方向間隙を一定に維持しやすくなる。内側ギアは、両ギアを駆動するための駆動シャフトに結合されているとしてよい。ジェロータポンプは、電気駆動装置または機械的駆動装置によって駆動されるとしてよい。さらに、ジェロータギアに隣接して位置する圧力板をハウジング内に設けるとしてよい。スピンドルおよび圧力板は、ポンプ部品を軸方向および径方向の両方向において固定するためのものである。
2021513624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェロータポンプであって、
流体源から流体を受け取る吸込口と、
加圧流体をシステムへと供給する吐出口と、
回転するべく第１の軸に実装されている内側ギアと、
第２の軸に関連付けて実装されており、中心がずれた状態で前記内側ギアと内側で噛合する外側ギアと、
前記加圧流体として出力するべく、受け取った前記流体を加圧することを目的として、前記第１の軸を中心に前記内側ギアを駆動するよう前記内側ギアに結合されている駆動シャフトと、
ロータおよびステータを有し、両者間に径方向に径方向間隙を持つ電気モータであって、前記ロータは前記外側ギアの外面に配置されている、電気モータと、
前記径方向において前記ロータと前記ステータとの間に前記径方向間隙を実質的に維持しやすくなるよう前記外側ギアに固定結合されているスピンドルであって、前記第２の軸を中心として回転するよう構成されているスピンドルと
を備えるジェロータポンプ。
【請求項２】
前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータ、および前記スピンドルはハウジング内に収められている、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項３】
前記ハウジングにおいて前記内側ギアおよび前記外側ギアの下方に配置されている圧力板をさらに備える、請求項２に記載のジェロータポンプ。
【請求項４】
前記ハウジングは、コントローラおよび中間セパレータが内部に設けられており、前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータおよび前記スピンドルが前記中間セパレータよりも下方に配置されており、前記コントローラが前記中間セパレータの上方に配置されている、請求項２に記載のジェロータポンプ。
【請求項５】
前記スピンドルと前記中間セパレータとの間にはベアリングが設けられており、前記中間セパレータは環状ポケットおよびベアリング支持部を有しており、前記環状ポケットは前記中間セパレータの第１の側に設けられており、前記ベアリング支持部は、前記中間セパレータの第２の側に設けられており、前記ベアリングを受け入れるよう構成されている、請求項４に記載のジェロータポンプ。
【請求項６】
前記環状部は前記コントローラを受け入れるよう構成されている、請求項５に記載のジェロータポンプ。
【請求項７】
前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータ、および前記スピンドルは、前記中間セパレータおよび前記ハウジングの下方に収容されている流体と接触する、請求項４に記載のジェロータポンプ。
【請求項８】
前記スピンドルはピンを用いて前記外側ギアに固定結合されている、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項９】
前記スピンドルはさらにフランジ部を有し、前記フランジ部は前記外側ギアの一部を把持するよう構成されている、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項１０】
前記駆動シャフトは、前記圧力板を貫通して前記ハウジングの内部へと延在している、請求項３に記載のジェロータポンプ。
【請求項１１】
前記システムはトランスミッションまたはエンジンである、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項１２】
システムであって、
エンジンまたはトランスミッションと、
ジェロータポンプと
を備え、前記ジェロータポンプは、
流体源から流体を受け取る吸込口と、
前記エンジンまたは前記トランスミッションへと加圧流体を供給する吐出口と、
第１の軸に実装されている内側ギアと、
前記第１の軸からずれている第２の軸に実装されている外側ギアであって、中心がずれた状態で前記内側ギアと内側で噛合する外側ギアと、
前記加圧流体として出力するべく、受け取った前記流体を加圧することを目的として、前記第１の軸を中心に前記内側ギアを駆動するよう前記内側ギアに結合されている駆動シャフトと、
ロータおよびステータを有し、両者間に径方向に径方向間隙を持つ電気モータであって、前記ロータは前記外側ギアの外面に配置されている、電気モータと、
前記径方向において前記ロータと前記ステータとの間に前記径方向間隙を実質的に維持しやすくなるよう前記外側ギアに固定結合されているスピンドルであって、前記第２の軸を中心として回転するよう構成されているスピンドルと
を有する、システム。
【請求項１３】
前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータ、および前記スピンドルはハウジング内に収められている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ハウジングにおいて前記内側ギアおよび前記外側ギアの下方に配置されている圧力板をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ハウジングは、内部にコントローラおよび中間セパレータが設けられており、前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータおよび前記スピンドルが、前記中間セパレータよりも下方に配置されており、前記コントローラは前記中間セパレータの上方に配置されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記スピンドルと前記中間セパレータとの間にはベアリングが設けられており、前記中間セパレータは環状ポケットおよびベアリング支持部を有しており、前記環状ポケットは前記中間セパレータの第１の側に設けられており、前記ベアリング支持部は、前記中間セパレータの第２の側に設けられており、前記ベアリングを受け入れるよう構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記スピンドルはピンを用いて前記外側ギアに固定結合されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記スピンドルはさらにフランジ部を有し、前記フランジ部は前記外側ギアの一部を把持するよう構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記駆動シャフトは、前記圧力板を貫通して前記ハウジングの内部へと延在している、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、米国特許仮出願第６２／６３０，５２３号（２０１８年２月１４日出願）に基づく優先権を主張するものであり、この米国特許仮出願の主題は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示は概して、ジェロータポンプに関する。本開示は具体的には、ジェロータのギア部にスピンドルが結合されているジェロータポンプに関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ジェロータポンプは、容積式ポンプとして用いられることがある。ジェロータは通常、外側ギア（ロータ）と噛合する内側ギア（またはロータ）を備える。外側ギアは、内側ギアよりも歯の数が多い。内側ギアの軸は、外側ギアの軸とはずれており、両方のギアはそれぞれの軸を中心として回転する。このようにずれていることによって、両者間に容量が可変の空間が形成される。流体は、回転サイクル中、ジェロータの吸込側に流入し、この容量可変空間によって加圧され、加圧された流体はジェロータの吐出口で吐出されるとしてよい。このようなジェロータは、機械損失および摩擦損失がある程度あることがあり、かさばる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の一側面によると、回転するべく第１の軸に実装されている内側ギアと、第２の軸と関連づけて、中心がずれた状態で前記内側ギアと内側で噛合する外側ギアと、内側ギアに結合されており、第１の軸を中心に内側ギアを駆動して、加圧流体として出力するべく受け取った流体を加圧する駆動シャフトと、間に径方向に径方向間隙を持つロータおよびステータを有する電動モータと、を備えるジェロータポンプが提供される。ロータは、外側ギアの外面に配置されている。当該ジェロータポンプはさらに、ロータとステータとの間に径方向に径方向間隙を維持しやすいよう、外側ギアに固定結合されているスピンドルを備える。スピンドルは、第２の軸を中心に回転するよう構成されている。
【０００５】
本開示の別の態様では、上述のジェロータポンプと、エンジンまたはトランスミッションとを備えるシステムを含む。
【０００６】
本開示の他の側面および特徴が、以下の詳細な説明、添付した図面および添付した特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付図面は、本明細書に組み込まれ本明細書の一部分を構成するものであり、一または複数の実施形態を示し、明細書とともに参照することで一または複数の実施形態を説明するものである。添付図面は必ずしも実寸に即したものではない。添付したグラフおよび図面に示されている値や寸法は、例示を目的としたものに過ぎず、実際の値または寸法、好ましい値や寸法を示す場合もあればそうでない場合もある。基本的な特徴を説明しやすくするべく、一部またはすべての特徴の図示を省略している場合がある。各図面は以下の通りである。
【０００８】
【図１Ａ】本開示の一実施形態に係るジェロータポンプの第１の斜視図である。
【０００９】
【図１Ｂ】本開示の一実施形態に係るジェロータポンプの第２の斜視図である。
【００１０】
【図２】本開示の一実施形態に係るジェロータポンプの分解図である。
【００１１】
【図３Ａ】本開示の一実施形態に係る、第１の向きにおけるジェロータポンプの構成要素を示す、ジェロータポンプの別の分解図である。
【００１２】
【図３Ｂ】本開示の一実施形態に係る、第２の向きにおけるジェロータポンプの構成要素を示す、ジェロータポンプの別の分解図である。
【００１３】
【図４】本開示の一実施形態に係る、ジェロータポンプの構成要素の一部を示す、ジェロータポンプの別の分解図である。
【００１４】
【図５】本開示の一実施形態に係る、ジェロータポンプの構成要素の別の一部を示す、ジェロータポンプの別の分解図である。
【００１５】
【図６】本開示の一実施形態に係る、中間カバーまたはセパレータを含むジェロータポンプの構成要素のサブアセンブリを示す底面斜視図である。
【００１６】
【図７】本開示の一実施形態に係る、スピンドルを含むジェロータポンプの構成要素の別のサブアセンブリを示す側方斜視図である。
【００１７】
【図８Ａ】本開示の一実施形態に係るジェロータポンプの第１の断面図である。
【００１８】
【図８Ｂ】本開示の一実施形態に係るジェロータポンプの第２の断面図である。
【００１９】
【図９】本開示の一実施形態に係るジェロータポンプの構成要素の一部を備えるジェロータポンプの第３の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付図面を参照しつつ以下に記載する説明は、開示する主題のさまざまな実施形態を説明することを目的としたものであり、必ずしも以下の実施形態のみを代表することを意図したものではない。例を挙げると、以下の説明では開示している実施形態の理解を深めることを目的として具体的かつ詳細な内容を記載する。ただし、開示する実施形態は、これらの具体的かつ詳細な内容を採用することなく実施されてもよいことが当業者には明らかであろう。他の例において、周知の構造および構成要素は、開示する主題の内容をあいまいにすることを避ける目的でブロック図の形式で示される場合がある。
【００２１】
本明細書で「一実施形態」または「実施形態」という場合、当該実施形態に関連して記述される特定の特徴、構造または特性が、開示している主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じて何度も「一実施形態において」または「ある実施形態において」と言及するが、必ずしも全て同じ実施形態を指しているわけではない。また、そのような特定の特徴、構造または特性は、一または複数の実施形態において任意の適切な態様で組み合わせ可能である。また、開示した主題の実施形態は、変形例および変更例を含むことを意図する。
【００２２】
「上」、「下」、「側方」、「高さ」、「上方」、「下方」、「内側」、「外側」、「内部」、「外部」等の用語は、本明細書で用いる場合、単に参照のために言及しているにすぎず、本開示の実施形態を特定の配向または構成に必ずしも限定するものではないと理解されたい。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は単に、本明細書で開示している複数の部分、構成要素、ステップ、処理、機能および／または基準点のうち１つを特定しているに過ぎず、本開示の実施形態を特定の構成あるいは配向に、または、それぞれの数字が持つ要件に必ずしも限定するものではない。
【００２３】
また、本開示において「流体」及び「潤滑剤」という用語は同義語として使用され、決して本開示を限定することを意図するものではない。一部の実施形態では、流体または潤滑剤は、オイル、例えば、エンジンオイルを意味するとしてよい。他の実施形態では、流体または潤滑剤は、トランスミッション液を意味するとしてよい。
【００２４】
図１Ａおよび図１Ｂは、一実施形態によるジェロータポンプ１０の複数の異なる斜視図を示す。ジェロータポンプ１０は、上部カバー１００を備える。上部カバー１００は、下部筐体６００に取り付けられ、ハウジングアセンブリ１５０（本明細書ではハウジング１５０またはジェロータハウジング１５０とも呼ぶ）を形成する。ジェロータポンプ１０はさらに、ハウジング１５０に封入されているジェロータギアセット４００（例えば、図３Ａに示す内側ギア４０１および外側ギア４０２）を備える。下部筐体６００は、流体（例えば、オイルまたは潤滑剤）が供給源からハウジングアセンブリ１５０に流入する吸込口（入口）６０１と、加圧流体をシステムへと供給させるために吐出する吐出口または出口６０３とを有する。動作について説明すると、ジェロータギア４００は、吸込口６０１において吸込を行って、流体をハウジングアセンブリ１５０に流入させ、ジェロータギアは回転することで流体を圧縮または加圧して、加圧流体を吐出口または出口６０３から吐出または流出させる。ポンプ吐出口６０３は、加圧された流体または潤滑剤を、例えばトランスミッションまたはエンジン等のシステムへと吐出または供給するのに使用される。
【００２５】
実施形態において、ジェロータポンプ１０は、電気的または機械的に駆動するとしてよい。例えば、電気的に駆動するジェロータポンプは、ジェロータギアのうち一つ（例えば、外側ギア４０２）を回転させるよう構成されている電気コイルセットを備えるとしてよい。電力源は、上部カバー１００の排出口１０１を通る電線によって供給されるとしてよい。以下では、ジェロータポンプ１０の概念および仕組みを説明する上で電気的駆動を説明するが、本開示の範囲を限定するものではない。ジェロータポンプ１０は、当業者であれば想到するであろうが、変形例で機械的駆動としてもよい。例えば、機械的に駆動されるジェロータの場合、入力シャフト（不図示）が、ジェロータポンプ１０を駆動するべく、ハウジングの下部筐体６００を介してジェロータギアのうち１つ（例えば、内側ギア４０１）に結合されているとしてよい。
【００２６】
図２は、電気的に駆動されるジェロータポンプ１０の一部である電気回路基板２００を持つコントローラを示す、ジェロータポンプ１０の分解図である。電気回路基板２００は、排出口１０１を通過する電線を介して電力信号またはその他の通信／制御信号を受信するとしてよい。電気回路基板は、抵抗器、キャパシタ（例えば、２０１、２０２、２０４）、電力回路２０３および／または、例えば、電流および電圧を制御してジェロータポンプ１０を動作させるよう構成されているその他の電気部品等の電気部品を複数含むとしてよい。実施形態では、電気回路基板２００は、ジェロータのギア（例えば、外側ギア４０２）を駆動するべく用いられる磁界を生成する電気コイル（後述する）を流れる電流または電圧を制御するよう構成されているとしてよい。電気回路基板２００は、当業者であれば理解し得るであろうが、本明細書ではプリント配線基板（ＰＣＢ）またはコントローラと呼ぶ場合がある。ＰＣＢ２００またはコントローラは、一実施形態に応じて、バスバーとして設けられるとしてもよい。
【００２７】
図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、第１の向きおよび第２の向きにおいてジェロータポンプの構成要素を図示している、ジェロータポンプ１０の分解図である。ジェロータポンプ１０は、上部カバー１００、ＰＣＢ２００、中間カバーまたはセパレータ３００、ジェロータギアセット４００（内側ギア４０１および外側ギア４０２を含む）、スピンドル４０５、ベアリング４０７、ピン４１０、モータステータ５００および下部筐体６００を備える。これに代えて、または、これに加えて、圧力板６１０が、例えば、ハウジング１５０の下部筐体６００内に含まれており、ジェロータポンプユニットの軸方向の誤差を補償する。ジェロータポンプ１０の構成要素は、ハウジング内で小型のアセンブリを形成するよう互いに結合されているとしてよい。
【００２８】
実施形態において、中間セパレータ３００は、第１の側で（つまり、上部カバー１００とセパレータ３００の上面との間で、例えば図８Ａを参照のこと）ＰＣＢ／コントローラ２００を支持しているとしてよく、第２の側の下側で（つまり、下部筐体６００とセパレータ３００の下面との間で、例えば、図８Ａに図示している）ジェロータギア４００（４０１および４０２）およびモータステータ５００を覆うと共に封止しているとしてよい。実施形態において、セパレータ３００は、第１の側がいかなる流体も含まず、第２の側が流体を含むように構成されているとしてよい。このため、セパレータ３００は第２の側から第１の側へと流体が流れ込まないようにしている壁として機能する。つまり、ＰＣＢ／コントローラ２００が設けられている側は乾燥していて流体が存在せず、ポンプ素子が設けられている側には流体が存在する。このため、セパレータ３００は両面で構成要素を支持するとともに、流体妨害部または区切り部として機能するという、２つの機能を兼ねることになるとしてよい。
【００２９】
ある実施形態によると、セパレータ３００の第１の側（例えば、上側）では、ＰＣＢ２００が支持されているか、または、取り外し可能な方法でセパレータ３００に結合されているとしてよい。図３Ｂおよび図８Ａを参照すると、セパレータ３００は、環状ポケット３０２、フランジ３０５およびベアリング支持部３０７を第１の側に有する。ベアリング支持部３０７は、セパレータ３００の中心に配置されている中空の棒状部分であってよい。セパレータ３００の上側から見た場合、棒状部分が第１の側に向かって（つまり、上部カバー１００に向かって）上向きに軸方向に沿って突出しており、セパレータ３００の下側から見た場合（図８Ａおよび図９を参照のこと）、中空部分が形成されており下側から到達可能であるとしてよい。ベアリング支持部３０７の中空部分は、ベアリング４０７を支持するよう、または、受け入れるように構成されているとしてよい（セパレータ３００の第２の側に関連付けてさらに後述する）。
【００３０】
棒状部分の周囲には、ＰＣＢ２００およびその構成要素（例えば、電気部品２０１、２０２、２０３、２０４等）を収容するよう環状ポケット３０２が形成されているとしてよい。このため、セパレータ３００の第１の側では小型のサブアセンブリが形成されている。さらに、セパレータ３００は、ジェロータポンプ１０を組み立てた後、および、ジェロータポンプ１０の動作中、ＰＣＢ２００が、ポンプ素子が配置されている反対側に存在する流体と接触しないようにしている。電気部品は、キャパシタ、抵抗器、および、その他のセパレータ３００と直接接触する発熱素子を含むことが好ましい。セパレータ３００は熱伝導材料を原料とする。このため、伝導特性によって反対側に存在する流体に熱を伝達させることができる（つまり、セパレータ３００の壁を通って伝達する）ので、コントローラ２００およびその構成要素を効率よく冷却することができる。
【００３１】
フランジ３０５は、中間セパレータ３００の外縁部を取り囲むように形成されているとしてよく、一方の側で上部カバー１００に接続し他方の側で下部筐体６００に接続するべく用いられるとしてよい。フランジ３０５の形状は、ジェロータポンプ１０を継ぎ目なく組み立てるべく、例えば、下部筐体６００および上側カバー１００の外縁部の形状に対応した形状であるとしてよい。図示している実施形態例によると、上部カバー１００、セパレータ３００および下部筐体６００のそれぞれに設けられている突出部を除き、上部カバー１００、セパレータ３００および下部筐体６００の縁部は、（突出部間で）実質的に丸くなっているか、および／または、実質的に円形であってよい。この構成に限定するものではないが、フランジ３０５／セパレータ３００、上部カバー１００および下部筐体６００の外縁部／外面の形状は、位置合わせして結合させることでハウジング１５０を形成するように、互いに対応するものであると理解されたい。さらに、実施形態において、突出部は、上部カバー１００、セパレータ３００および下部筐体６００を互いに固定するべく位置合わせするように、上部カバー１００、セパレータ３００および下部筐体６００のそれぞれに設けられている。一実施形態において、これらの構成要素のそれぞれに設けられている突出部は、互いに位置合わせされるよう構成されている（例えば、図１Ｂおよび図８Ａを参照のこと）受け入れ用開口部を含む。ポンプのハウジング部品を互いに固定してハウジングアセンブリ１５０を形成するべく、上部カバー１００、セパレータ３００および下部筐体６００を重ね合わせ、位置合わせした受け入れ用開口部が固定具（例えば、ボルト）（不図示）を受け入れる。
【００３２】
セパレータ３００の第２の側（例えば、下側）に、ベアリング４０７を収容するよう設けられる中空の棒状部分が設けられているとしてよい。例えば、図８Ａを参照されたい。実施形態において、ベアリング４０７はボールベアリング、ジャーナルベアリングまたはその他の種類のベアリングであってよい。ベアリングの種類に応じて、ベアリング支持部３０７の中空部分はベアリング４０７と軸方向に嵌合するように構成されているとしてよい。ベアリング４０７は、スピンドル４０５とセパレータ３００との間に（または、より具体的には、スピンドル４０５とセパレータ３００の中空棒状部分との間に）配置されるとしてよい。さらに、スピンドル４０５のスピンドルシャフト４０６は、軸方向にベアリング４０７内に入るとしてよく、一実施形態において、スピンドルシャフト４０６はさらに、ベアリング４０７を貫通してベアリング支持部３０７に接触するとしてもよい。このため、スピンドル４０５は動作中、ベアリング４０７および中間セパレータ３００と相対的に回転するとしてよい。一方セパレータ３００は静止している。また、ベアリング４０７内でスピンドル４０５が上記のように配置されることで、スピンドル４０５を、回転可能に／ハウジングの内部で回転させるために、当該領域で径方向に余分な遊びを設けることなく、取り付けることができるようになる。先行技術に係る解決方法では通常、これらの部品を可動とするためには径方向に余分な遊びを設ける必要があるか、または、設けることが多く、ステータ５００の固定ステータコイルと、ジェロータの外側ギア４０２（後述する）に設けられているロータコイル４０３との間のモータ空隙を狭く維持し難くなったり、または、動作中あるいはジェロータポンプ１０の組み立て中に位置がずれたりする結果となり、または、両方の事態が発生する場合もある。しかし本明細書で開示されている構成は、スピンドル４０５／ベアリング４０７の領域において径方向に余分な遊びを必要としないか、または、残さない。これに代えて、磁気ロータの径方向の位置は固定されている（つまり、モータ空隙または径方向の間隙８１０を狭くする）か、または、ほぼ固定されている。このため、モータ性能の偏心の影響が除去されるか、または、ほぼ除去される。したがって、スピンドル４０５によって、ロータコイル４０３、ジェロータギア４００、および、モータステータ５００の間の径方向間隙８１０（図８Ａを参照のこと）は、ポンプ動作中、厳密な誤差で維持されるとしてよい。これによって、特に磁束ギャップが安定し、ジェロータポンプ１０のノイズ性能および振動性能が改善する。これに加えて、中間セパレータ３００の上記のような構成によって、ジェロータポンプ１０のアセンブリを小型化することが可能となる。例えば、中間セパレータ３００の第２の側でジェロータポンプ１０の構成要素を組み立てると、チャンバ６０２（図９を参照のこと）が中間セパレータ３００と下部筐体６００との間に形成されるとしてよい。チャンバ６０２は、アセンブリを小型化するべくジェロータギア４００およびモータステータ５００を収容するよう構成されているとしてよい。
【００３３】
スピンドル４０５は、ジェロータギア４００の径方向の移動をモータステータ５００に対して制御または確保するようにジェロータギアセット４００を保持するよう構成されているものであれば、どのような構成要素であってもよい。実施形態において、スピンドル４０５はスピンドルシャフト４０６、フランジ部４１５、上面４１７（図４を参照のこと）および上面４１７に形成されている貫通孔４１２（図４を参照のこと）と一体的に形成されているとしてよい。実施形態において、スピンドル４０５は実質的に円形、または、実質的に丸く形成されていてよく、スピンドルシャフト４０６が上面４１７の中央に設けられており、上面４１７から第１の側（つまり、上部カバー１００が配置されている側）に向かって、または、上向きに軸方向に突出しているとしてよい。フランジ部分４１５は、上面４１７の外縁部に形成されているとしてよく、第２の側（つまり、下部筐体６００が配置されている側）に向かって、または、下向きに突出しているとしてよい。フランジ部分４１５は、ジェロータギア４００のうち外側ギア４０２の外面４２５の一部分を把持するよう構成されているとしてよい。さらに、スピンドル４０５は、（スピンドル４０５および一連のギアを積み重ねた場合、例えば、図８Ｂを参照のこと）孔４１２および４１３を貫通するピン４１０を介して外側ギア４０２に固定結合されているとしてよい。孔４１２および４１３は、図８Ｂに図示しているように、互いに軸方向に位置合わせされており、ピン４１０が貫通する。このため、スピンドル４０５と、ジェロータギア４００のうち外側ギア４０２とが相対的に回転しないようにしている。実施形態において、孔４１２および４１３は、スピンドル４０５の回転軸（軸４０５ａ）からずれて、または、離れて形成されているとしてよい。例えば、孔４１２および４１３は、フランジ部分４１５、外側ギア４０２（例えば、外面４２５）、スピンドルシャフト４０６の外縁部同士の間に形成されているとしてよい。例えば、孔４１３はスピンドルシャフト４０６とフランジ４１５との間のほぼ中間地点に形成されているとしてよい。同様に、孔４１２は外側ギア４０２の本体に、孔４１３に対応する距離で、形成されているとしてよい。実施形態において、孔４１２は、回転軸４０５ａからずれて、外面４２５と外側ギア４０２の内歯との間に、位置しているとしてよい。本開示は、寸法、孔の数、または、孔４１３の位置（外側ギア４０２に設けられる対応する孔４１２）について限定されない。実施形態において、孔４１２および４１３の直径は、ピン４１０と、孔４１２および４１３との間の相互作用を限定（または抑制）するべく、ピン４１０より小さく、または、ピン４１０とほぼ等しくするとしてよい。
【００３４】
このため、スピンドル４０５は、外側ギア４０２に（例えば、ピン４１０を介して）固定されて、ベアリング４０７内部で第１の軸４０５ａを中心に、一緒に回転するよう構成されているとしてよい。実施形態によると、スピンドル４０５および外側ギア４０２（従来技術ではジェロータとして公知のもの）が軸４０５ａを中心にして回転する一方、内側ギア４０１は第２の軸４０１ａを中心にして回転するとしてよい。第１の軸４０５ａおよび第２の軸４０１ａが互いにずれていることによって、内側ギア４０１が外側ギア４０２に対して偏心した状態で回転できるようになる。
【００３５】
実施形態において、上述したように、ジェロータギアセット４００には、内側ギア４０１および外側ギア４０２が含まれる。内側ギア４０１は、外側ギア４０２と噛合する（図３Ｂ、図４、図５、図８Ａ、図８Ｂおよび図９にも図示している）。実施形態において、内側ギア４０１は、外側ギア４０２の内部中空部分の内部に、ずれた状態で結合されるとしてよい。例えば、内側ギア４０１は、軸４０１ａを中心に回転する下部筐体６００を貫通して延伸するシャフト６０５（つまり、図８Ａに図示しているような駆動シャフト）に取り付けられるとしてよい。軸４０１ａはスピンドル４０５（および外側ギア４０２）の回転軸４０５ａとはずれている。ギア４０１および４０２をずれた状態で配置することで、流体の流出入を可能にする内側ギア４０１と外側ギア４０２との間に容量が可変の空間が形成される。実施形態によると、内側ギア４０１はシャフト６０５の軸（つまり第２の軸４０１ａ）を中心に回転するとしてよく、外側ギア４０２はスピンドル４０５（つまり、第１の軸４０５ａ）を中心に回転するとしてよい。実施形態によると、シャフト６０５は、内側ギア４０１を回転させるよう機械的に駆動される入力シャフトであってよい（つまり、シャフト６０５が内側ギア４０１を駆動する）。内側ギア４０１の回転によって外側ギア４０２が駆動され、ポンプ作用が生じる。駆動シャフト６０５は、軸（４０１ａ）を中心に回転してジェロータポンプ１０を駆動するよう、駆動装置（不図示）によって駆動されるように構成されているとしてよい。このような駆動装置は、例えば、駆動プーリー、駆動シャフト、エンジンクランク、ギアまたは電気モータを含み得る。一または複数の支持ベアリングを使用して駆動シャフトを支持してもよい。
【００３６】
内側ギア４０１は、外側ギア４０２の内歯（つまり、図３Ｂに示すように外側ギア４０２の内側に形成されているもの）と噛合する外歯（つまり、例えば、図３Ｂに示すように内側ギア４０１の外側に形成されているもの）がある。内側ギア４０１が外側ギア４０２と共に回転／噛合すると、ギア４０１および４０２の歯の間に三日月状形状が形成されるとしてよい。この形状の内部で、両ギアが回転することで（流入した）流体が圧縮または加圧される。さらに、一実施形態において、外側ギア４０２は内側ギア４０１よりも歯の数が多いので、内側ギア４０１は外側ギア４０２よりも低速で回転するとしてよい。例えば、外側ギア４０２の内歯は６本で、内側ギア４０１の外歯は５本であってよい。実施形態において、ジェロータポンプ１０は三日月形のインターナルポンプであってよく、例えば、インボリュート歯車が設けられており、内側ギアの歯の数は外側ギアの歯の数とは異なり、その差は２以上である。実施形態において、ジェロータポンプ１０は、回転中、内側ギア４０１と外側ギア４０２との間に三日月状形状が形成されないとしてもよい。ギア同士の間に形成される領域または形状は、回転中に流体が流入して加圧される箇所であるが、これらに限定されない。内側ギア４０１、外側ギア４０２、ギア自体および使用される部品の歯の種類、数および形状も、上記に限定されることは意図していない。
【００３７】
図３Ａおよび図３Ｂはさらに、下部筐体６００（図８Ａも参照のこと）内に設けられる（任意の）圧力板６１０を図示している。内側ギア４０１は、内側ギア４０１と吸込口および吐出口との間に存在する遊びを補償するべく、圧力板６１０に当接させるとしてよい。実施形態によると、駆動シャフト６０５は、圧力板６１０を貫通して、ハウジングアセンブリ１５０内へと延在するとしてよい。さらに、圧力板６１０には、一部分が径方向に延在し、互いに離間している２つの径方向スロットがあるとしてよい。実施形態において、一方の径方向スロットは吸込口６０１からジェロータギア４００への流路を形成するとしてよく、他方の径方向スロットはジェロータギア４００から吐出口６０３への流路を形成しているとしてよい。
【００３８】
実施形態によると、上述したように、一連のジェロータギア４００は、外側ギア４０２を介して電磁駆動されるとしてよい。外側ギア４０２は、モータステータ５００と磁気的に結合される一連の磁石を含むとしてよい。この結合によって、電磁モータを構成するとしてよい。このような構成によると、ロータ４０３はモータロータと呼ばれ、モータステータ５００はステータと呼ばれるとしてよい。または、ギア４００とモータステータ５００との相対的な回転に応じて、その逆であってもよい。ロータ４０３は、図示されているように、外側ギア４０２の外面に配置されているとしてよい。実施形態において、ロータ（つまり、外側ギア４０２）は、ステータ（つまり、モータステータ５００）上の同数の極に対応する４極ロータ、６極ロータ、８極ロータ等であってよい。例えば、ロータコイル４０３は、少なくとも２つの磁極（Ｎ極およびＳ極）を形成するよう構成されているとしてよい。この時、第１の極および第２の極は正反対の位置にあるとしてよい。実施形態において、ロータ４０３はモータステータ５００に対応する極を持つ永久磁石であってよい。実施形態において、モータ構成は、リラクタンスモータ等他の種類のモータに対応するとしてよい。例えば、強磁性ロータ上に非永久磁極が設けられているリラクタンスモータ構成が、外側ギア４０２に形成されているとしてよい。
【００３９】
実施形態において、外側ギア４０２はモータステータ５００の内側に配置されるとしてよく、径方向において径方向間隙８１０（図８Ａおよび図８Ｂに図示）が両者間に設けられている。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、径方向間隙８１０は、磁石とモータステータ５００の極との間に形成されているとしてよい。径方向間隙８１０は、小さいことが望ましく（例えば、約０．５ｍｍ未満）、サイズ／寸法がポンプ動作中に相対的にほぼ一定となるように、維持または実質的に維持する必要がある。これは、ジェロータポンプ１０を円滑かつ高効率で動作させるべく、バラつきを最小限に抑えつつモータステータ５００と外側ギア４０２との間に比較的多量の磁束を維持するためである。例えば、開示したポンプにおいて、選択した間隙または所望の間隙（８１０）については＋−２％の誤差またはバラつきが維持されるとしてよい。間隙８１０が大きくなると、磁束が指数的に減少するので、ジェロータポンプ１０の効率が下がるとしてよい。実施形態によると、このような径方向間隙８１０は、外側ギア４０２とスピンドル４０５との間の結合によって、厳密に維持または制御されているとしてよい。例えば、上述したように、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５、図８Ａ、図８Ｂおよび図９に示すように、実施形態において、外側ギア４０２はピン４１０を介してスピンドル４０５に固定結合されているとしてよい。別の実施形態において複数のピンを用いるとしてもよい。
【００４０】
モータステータ５００は、筐体６００内に実装されており、ジェロータギア４００と相対的に回転するよう構成されている。モータステータ５００は、ＰＣＢ２００に結合されているとしてよい。ＰＣＢ２００は、モータステータ５００を起動して、外側ギア４０２を回転させるよう構成されているとしてよい。実施形態において、モータステータ５００は、筐体６００内に支持または実装されているオーバーモールドステータとして製造されているとしてよく、ステータは筐体６００に配置されている巻線を持つコアを有する。または、別の種類のステータが筐体６００内に配置されている。オーバーモールドモータステータ５００は、例えば、オーバーモールド樹脂によってまとめられた積層体を含むとしてよい。オーバーモールドモータステータ５００は、ジェロータ動作中の振動を抑制するとしてもよい。
【００４１】
ある実施形態によると、動作中、モータステータ５００は起動されると、外側ギア４０２（およびスピンドル４０５）を軸４０５ａを中心として回転させる。外側ギア４０２が回転することでさらに、内側ギア４０１が偏心した状態で軸４０１ａを中心に回転する。また、三日月状形状がギア４０１とギア４０２との間に形成され、ギアの歯の係合が外れた場合に、例えば、ハウジングの吸込端部６０１において吸込力を発生させ、ギアの歯が係合した場合にハウジングの吐出端部６０３において圧縮力を発生させる。
【００４２】
実施形態において、ジェロータの１または複数の構成要素は、ジェロータ動作中の摩擦損失を抑制するべく粉末材料から製造されているとしてよい。このため、ジェロータの効率が改善される。
【００４３】
本開示に係るジェロータポンプ１０のいくつかの利点は非限定的であり、その一部は上述している。例えば、間隙（例えば、径方向間隙８１０）はジェロータポンプの組み立て中および動作中においてほぼ一定に維持され得るので、径方向間隙８１０全体にわたって比較的一定の磁束が得られ、動作効率および動作速度が改善される。実施形態によると、径方向に余分な遊びを設けることなくスピンドル４０５およびベアリング４０７を利用することによって（および／または間隙８１０を効果的に維持しつつ、径方向の遊び／または移動を限定することで）、重要度は下がるが、ギアの歯の先端部同士の間の径方向の遊びの問題について、内側ギアの孔と、その中に挿入するシャフト６０５との間の誤差によって、対処することができる。さらに、スピンドル４０５およびベアリング４０７の構成は、例えば、外側ギア４０２と内側ギア４０１との間の振動を低減し得るので、モータステータ５００と外側ギア４０２の電気コイルとの間の間隙が厳密に維持される。また、振動が低減されることで、間隙８１０を一定に維持することができ、ジェロータギア４００の回転速度を高めることができる。スピンドル４０５によって、組み立て時およびジェロータ動作時において、自動で位置合わせができる。スピンドル４０５（およびベアリング４０７）およびピン４１０による一連のギア同士の接続で、内側ギア４０１と外側ギア４０２との間における（例えば、係合しているギア歯同士の間の）ギアの先端の誤差に対する高度な正確性要件が緩和される。
【００４４】
さらに、磁界配向制御（ＦＯＣ）の複雑性が（例えば、振動が低減されるので）緩和され得るので、ポンプを高速で駆動することが可能になる。
【００４５】
圧力板６１０をスピンドル４０５と組み合わせて利用することでさらに、ポンプユニットの誤差に関して補償することが可能となり、一体化に関する問題が解決される。回転する部材同士が摩擦によって衝撃を発生させるが、ブッシングの利用に比べて、例えば、ベアリング４０７を利用することで、大幅に抑制される。
【００４６】
コントローラは、ハウジングアセンブリにおける流体およびセパレータ３００の構造によって、能動的に冷却されるとしてよい。このため、コントローラ（例えば、ＰＣＢ２００）の熱計測および熱制御を改善することができる。また、実施形態において、従来のバスバーに代えてＰＣＢバスバーを利用することで、ポンプに係るコストがさらに削減されるとしてよい。
【００４７】
オーバーモールドモータステータ５００を用いて封止に関する問題を解決するとしてよい。実施形態によれば、ステータは粉末金属を用いて形成するとしてよい。さらに、実施形態において、オーバーモールドロータを、例えば、粉末金属を用いて、形成するとしてよい。実施形態において、ステータおよびロータの両方をオーバーモールドとするとしてよい。一実施形態において、シートマウンティングコンパウンド（またはコンポジット）プロセス（ＳＭＣ）を利用して、例えば、ステータから積層体をなくすと共に、ロータコイル４０３を持つ外側ギア４０２を製造するとしてよい。これによって、製造コストが削減される。
【００４８】
さらに、ジェロータポンプ１０は、空隙および対応する磁束が一定しているので、モータ（またはポンプ）効率が全体的に改善している。また、回転する部品同士の間の摩擦が少なくなっているので、ポンプの機械効率が改善している。実施形態によると、従来の部品同士の摩擦は、本明細書で開示している設計によると先行技術に係る解決方法に比べて、最大５０％削除されているとしてよい。さらに、実施形態によると、外側ロータ（例えば、ロータコイル４０３）および磁石についてシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）材料を利用することで、モータ一体化を実現しているとしてよい。電動オイルポンプ組み立てプロセスのロバスト性が高まるとしてよい。中間リングを用いてスピンドルとベアリングとの間の流体潤滑性を改善するとしてよい。
【００４９】
上述したように、本開示の実施形態において、ジェロータポンプ１０はシステムに対応づけられているとしてよい。当該システムは、例えば、車両または車両の一部であってよい。このようなシステムは、加圧された潤滑剤をポンプ１０から受け取る自動車のエンジン（例えば、内燃機関）および／またはトランスミッションなどの機械システムを含むとしてよい。ポンプ１０は、潤滑剤源から（ポンプ吸込口を通って流入する）流体／潤滑剤（例えば、オイル）を受け取り、加圧してエンジンまたはトランスミッションへと供給する（吐出口を通って流出させる）。サンプまたはタンクが、ポンプ１０へ注入する潤滑剤源であってもよい。ポンプ１０に含まれるコントローラは、システムおよび／またはポンプ１０の駆動を実現するように設計されてもよい。
【００５０】
上記の例示的な実施形態において本開示の原理が明確にされたが、本開示の実施に使用される構造、配置、比率、要素、材料および構成要素に対して様々な変形を加えることが可能であることは当業者であれば理解できる。
【００５１】
従って、そのような変形例であっても本開示の特徴は完全におよび有効に達成されるだろう。しかし、上記に示した望ましい具体的な実施形態は、本開示の機能的及び構造的な原理を例示することを目的として説明および図示されたものであり、本開示の原理の範囲内において変更可能であるものと認められたい。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲の意図および範囲に含まれる全ての変形例を包含する。
【図１Ａ】
2021513624.tif 000003
【図１Ｂ】
2021513624.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月12日(2019.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェロータポンプであって、
流体源から流体を受け取る吸込口と、
加圧流体をシステムへと供給する吐出口と、
回転するべく第１の軸に実装されている内側ギアと、
第２の軸に関連付けて実装されており、中心がずれた状態で前記内側ギアと内側で噛合する外側ギアと、
駆動装置によって駆動されるよう構成されている駆動シャフトであって、前記加圧流体として出力するべく、受け取った前記流体を加圧することを目的として、前記第１の軸を中心に前記内側ギアを機械的に駆動するよう前記内側ギアに結合されている駆動シャフトと、
ロータおよびステータを有し、両者間に径方向に径方向間隙を持つ電気モータであって、前記ロータは前記外側ギアの外面に配置されており、前記外側ギアを電磁的に駆動して回転させることで、前記第１の軸を中心として前記内側ギアを偏心した状態でさらに回転させるよう構成されている電気モータと、
前記径方向において前記ロータと前記ステータとの間に前記径方向間隙を実質的に維持しやすくなるよう前記外側ギアに固定結合されているスピンドルであって、前記第２の軸を中心として回転するよう構成されているスピンドルと
を備えるジェロータポンプ。
【請求項２】
前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータ、および前記スピンドルはハウジング内に収められている、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項３】
前記ハウジングにおいて前記内側ギアおよび前記外側ギアの下方に配置されている圧力板をさらに備える、請求項２に記載のジェロータポンプ。
【請求項４】
前記ハウジングは、コントローラおよび中間セパレータが内部に設けられており、前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータおよび前記スピンドルが前記中間セパレータよりも下方に配置されており、前記コントローラが前記中間セパレータの上方に配置されている、請求項２に記載のジェロータポンプ。
【請求項５】
前記スピンドルと前記中間セパレータとの間にはベアリングが設けられており、前記中間セパレータは環状ポケットおよびベアリング支持部を有しており、前記環状ポケットは前記中間セパレータの第１の側に設けられており、前記ベアリング支持部は、前記中間セパレータの第２の側に設けられており、前記ベアリングを受け入れるよう構成されている、請求項４に記載のジェロータポンプ。
【請求項６】
前記環状部は前記コントローラを受け入れるよう構成されている、請求項５に記載のジェロータポンプ。
【請求項７】
前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータ、および前記スピンドルは、前記中間セパレータおよび前記ハウジングの下方に収容されている流体と接触する、請求項４に記載のジェロータポンプ。
【請求項８】
前記スピンドルはピンを用いて前記外側ギアに固定結合されている、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項９】
前記スピンドルはさらにフランジ部を有し、前記フランジ部は前記外側ギアの一部を把持するよう構成されている、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項１０】
前記駆動シャフトは、前記圧力板を貫通して前記ハウジングの内部へと延在している、請求項３に記載のジェロータポンプ。
【請求項１１】
前記システムはトランスミッションまたはエンジンである、請求項１に記載のジェロータポンプ。
【請求項１２】
システムであって、
エンジンまたはトランスミッションと、
ジェロータポンプと
を備え、前記ジェロータポンプは、
流体源から流体を受け取る吸込口と、
前記エンジンまたは前記トランスミッションへと加圧流体を供給する吐出口と、
第１の軸に実装されている内側ギアと、
前記第１の軸からずれている第２の軸に実装されている外側ギアであって、中心がずれた状態で前記内側ギアと内側で噛合する外側ギアと、
駆動装置によって駆動されるよう構成されている駆動シャフトであって、前記加圧流体として出力するべく、受け取った前記流体を加圧することを目的として、前記第１の軸を中心に前記内側ギアを駆動するよう前記内側ギアに結合されている駆動シャフトと、
ロータおよびステータを有し、両者間に径方向に径方向間隙を持つ電気モータであって、前記ロータは前記外側ギアの外面に配置されており、前記外側ギアを電磁的に駆動して回転させることで、前記第１の軸を中心として前記内側ギアを偏心した状態でさらに回転させるよう構成されている電気モータと、
前記径方向において前記ロータと前記ステータとの間に前記径方向間隙を実質的に維持しやすくなるよう前記外側ギアに固定結合されているスピンドルであって、前記第２の軸を中心として回転するよう構成されているスピンドルと
を有する、システム。
【請求項１３】
前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータ、および前記スピンドルはハウジング内に収められている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ハウジングにおいて前記内側ギアおよび前記外側ギアの下方に配置されている圧力板をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ハウジングは、内部にコントローラおよび中間セパレータが設けられており、前記内側ギア、前記外側ギア、前記電気モータおよび前記スピンドルが、前記中間セパレータよりも下方に配置されており、前記コントローラは前記中間セパレータの上方に配置されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記スピンドルと前記中間セパレータとの間にはベアリングが設けられており、前記中間セパレータは環状ポケットおよびベアリング支持部を有しており、前記環状ポケットは前記中間セパレータの第１の側に設けられており、前記ベアリング支持部は、前記中間セパレータの第２の側に設けられており、前記ベアリングを受け入れるよう構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記スピンドルはピンを用いて前記外側ギアに固定結合されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記スピンドルはさらにフランジ部を有し、前記フランジ部は前記外側ギアの一部を把持するよう構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記駆動シャフトは、前記圧力板を貫通して前記ハウジングの内部へと延在している、請求項１４に記載のシステム。
【国際調査報告】
2021513624.tif 000015
2021513624.tif 000016