(57)【要約】【課題】ポンプロータをほぼ両持ち状態することにより、ポンプロータの振れ回りと、軸受の耐久性の低下を防止する。【解決手段】内部に形成された隔壁部２を介して内部に外側のポンプ室１ａと内側のモータ室１ｂとを隔成したハウジング１と、ポンプ室内にポンプ軸を介して回転自在に収容支持され、前端に羽根部を有する筒状のポンプロータ４と、ポンプロータの内外周面と前記ハウジングの内周面及び前記隔壁部の外周面との間に形成されて、冷却水を通流させる通路と、を備えている。ポンプロータ４の筒状本体１２の後端部１２ａ内周面に対向する隔壁部の外周面に、筒状本体の後端部の内周面が摺接して回転自在に支持する突起部１７を設けると共に、該突起部１７の外周面に前記冷却水を通流させる溝１８を形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に設けられた隔壁部を介して内部が外側のポンプ室と内側のモータ室とに隔成されたハウジングと、
前記ハウジングの内部ほぼ中央に軸方向に沿って設けられたポンプ軸と、
前記ポンプ室内に前記ポンプ軸を介して回転自在に収容支持され、軸方向の前端側に羽根部を有する筒状のポンプロータと、
該ポンプロータの内周側に固定された永久磁石と、
前記モータ室内に収容固定されて、前記永久磁石に径方向から対向するように前記隔壁部を挟んで配置されたステータと、
前記ポンプロータの内外周面と前記ハウジングの内周面及び前記隔壁部の外周面との間に形成されて、冷媒を通流させる通路と、を備え、
前記ポンプロータの後端部の内外周面にそれぞれ対向する前記隔壁部の外周面とハウジングの内周面のいずれか一方に、前記ポンプロータ後端部の内周面あるいは外周面が摺接してポンプロータを回転自在に支持する突起部を設けたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
内部に設けられた隔壁部を介して内部が外側のポンプ室と内側のモータ室とに隔成されたハウジングと、
前記ハウジングの内部ほぼ中央に軸方向に沿って設けられたポンプ軸と、
前記ポンプ室内に前記ポンプ軸を介して回転自在に収容支持され、軸方向の前端側に羽根部を有する筒状のポンプロータと、
該ポンプロータの内周側に固定された永久磁石と、
前記モータ室内に収容固定されて、前記永久磁石に径方向から対向するように前記隔壁部を挟んで配置されたステータと、
前記ポンプロータの内外周面と前記ハウジングの内周面及び前記隔壁部の外周面との間に形成されて、冷媒を通流させる通路と、を備え、
前記ポンプロータの後端部の内周面あるいは外周面のいずれか一方に、該内周面あるいは外周面がそれぞれ対向する前記隔壁部の外周面、あるいはハウジングの内周面に摺接してポンプロータを回転自在に支持する突起部を設けたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項３】
内部に設けられた隔壁部を介して内部が外側のポンプ室と内側のモータ室とに隔成されたハウジングと、
前記ハウジングの内部ほぼ中央に軸方向に沿って設けられたポンプ軸と、
前記ポンプ室内に前記ポンプ軸を介して回転自在に収容支持され、軸方向の前端側に羽根部を有する筒状のポンプロータと、
該ポンプロータの内周側に固定された永久磁石と、
前記モータ室内に収容固定されて、前記永久磁石に径方向から対向するように前記隔壁部を挟んで配置されたステータと、
前記ポンプロータの内外周面と前記ハウジングの内周面及び前記隔壁部の外周面との間に形成されて、冷媒を通流させる通路と、を備え、
前記隔壁部の前記ポンプロータの後端面に対向する底面、あるいは前記ポンプロータの後端面のいずれか一方に、それぞれ対向する後端面あるいは底面に近接配置された突起部を設けたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項４】
前記突起部の先端面あるいは該先端面に対向する面の少なくともいずれか一方に、前記通路を通った冷媒を通流あるいは保持する溝を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項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、例えば車両に搭載されて各部を冷却するために用いられる電動ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃費向上策として、第１に車両停止時にエンジンを停止させるアイドルストップ、第２に回転電機とエンジンを併用して車両駆動に用いたハイブリッド化等が挙げられ、実用化されている。
【０００３】
これらのシステムを使うためには、アイドルストップでは停止時にエンジンは停止してしまうために、新たにポンプの駆動源が必要となる。また、ハイブリッド車では、上記のアイドルストップの他に、駆動用モータ、あるいはスタータジェネレータとその制御装置を冷却するためにウォータポンプが必要であり、その駆動源として電動モータを用いた電動ポンプが多用されてくる傾向にある。
【０００４】
特許文献１には、電動モータの出力軸にてインペラを回転させて遠心力により冷却水を吐出する電動式ウォータポンプが開示されている。
【０００５】
概略を説明すれば、隔壁部を介してポンプ室とモータ室とを内部に隔成したハウジングと、前記ポンプ室内に配設された片持ち式の固定軸と、該固定軸に回転自在に支持されて、先端側に羽根車を一体に有するほぼ円筒状のポンプロータと、前記ポンプロータの円筒部の内周側に固定された永久磁石と、前記モータ室内に配設され、前記永久磁石に前記隔壁部を介して対向配置されたステータと、を備えている。
【０００６】
前記ポンプロータの円筒部における隔壁部側の端部側の角部に、部分を断面くさび状に円周方向に連続して切り欠くことによってテーパ部が形成され、このテーパ部によってポンプロータと隔壁部との接触を回避するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−３０４１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来の電動式ウォータポンプにあっては、前述のように、ポンプロータが固定軸に片持ち状態で支持されていることから、回転時におけるポンプロータの振れ回りによるポンプロータと隔壁部との接触を回避するためにくさび状のテーパ部を形成しているが、このテーパ部は単に接触を回避するだけであって、ポンプロータの回転時における振れ回り自体を規制することが不可能であり、むしろ、テーパ部の存在によってその振れ回りが大きくなってしまう。
【０００８】
この結果、ポンプロータの回転の不安定化を招くと共に、固定軸に対する軸受の耐久性が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、ポンプロータの後端部の一部を隔壁部によって支持させるようにして、回転の安定化と軸受の耐久性の向上を図り得る電動ポンプを提供することを目的している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、内部に設けられた隔壁部を介して内部が外側のポンプ室と内側のモータ室とに隔成されたハウジングと、前記ハウジングの内部ほぼ中央に軸方向に沿って設けられたポンプ軸と、前記ポンプ室内に前記ポンプ軸を介して回転自在に収容支持され、軸方向の前端側に羽根部を有する筒状のポンプロータと、該ポンプロータの内周側に固定された永久磁石と、前記モータ室内に収容固定されて、前記永久磁石に径方向から対向するように前記隔壁部を挟んで配置されたステータと、前記ポンプロータの内外周面と前記ハウジングの内周面及び前記隔壁部の外周面との間に形成されて、冷媒を通流させる通路と、を備え、前記ポンプロータの後端部の内外周面にそれぞれ対向する前記隔壁部の外周面とハウジングの内周面のいずれか一方に、前記ポンプロータ後端部の内周面あるいは外周面が摺接してポンプロータを回転自在に支持する突起部を設けたことを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、ポンプロータは、ポンプ軸側と共に後端部側が突起部を介して隔壁部あるいはハウジングによって両持ち状態で回転支持されるため、振れ回りが十分に防止される。このため、ポンプロータの常時の安定した回転が得られると共に、ポンプ軸側の負荷が小さくなるので、かかる部位での軸受の耐久性が向上する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、基本構造は請求項の発明と同様であって、異なるところは、ポンプロータの後端部の内周面あるいは外周面のいずれか一方に、該内周面あるいは外周面がそれぞれ対向する前記隔壁部の外周面、あるいはハウジングの内周面に摺接してポンプロータを回転自在に支持する突起部を設けたことを特徴としている。
【００１３】
したがって、この請求項２の発明も請求項１の発明と同様な作用効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、基本構造は請求項１の発明と同様であって、異なるところは、例えば、前記隔壁部の前記ポンプロータの軸方向の後端面に対向する底面に、ポンプロータの後端面に近接配置された突起部を設けたことを特徴としている。
【００１５】
したがって、この発明では、突起部の上面が僅かに傾いたポンプロータの後端面が摺接することによってそれ以上の傾きを規制した状態で支持することから、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記突起部の先端面、あるいは該先端面に対向する面の少なくともいずれか一方に前記通路を通った冷媒を通流あるいは保持する溝を形成したことを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、溝内に保持された冷媒によってポンプロータと隔壁部との摺接箇所がフローティング状態、つまり冷媒膜で潤滑されることから、前記ポンプロータの後端側が隔壁部に対して常時円滑に回転支持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明にかかる電動ポンプを、例えばハイブリット車に搭載された電動ウォータポンプに適用した各実施例を図面に基づいて説明する。
［第１実施例］
図１及び図２は請求項１に対応する第１の実施例の電動ウォータポンプ１を示し、これは、例えばＶ型内燃機関のシリンダブロックやシリンダヘッドなどを冷却する水冷式冷却装置に用いられるものであって、シリンダブロックの前端側に配置されている。
【００１９】
そして、この電動ウォータポンプ１は、主としてシリンダヘッドのウオータジャケットから排出管を介してラジエータ内に流入して熱交換された冷媒としての冷却水を、吸入管を介して吸入して再度シリンダブロックのウオータジャケットに循環させるようになっている。なお、前記冷却水は、エチレングリコールを加えて凍りづらい液体（不凍液）としており、防錆効果も高められている。
【００２０】
具体的に説明すれば、電動ウォータポンプは、図１に示すように、シリンダブロックの前端部に取り付けられたほぼ円筒状のポンプハウジング１と、該ポンプハウジング１の内部に一体に設けられて、ポンプハウジング１の内部を外側のポンプ室１ａと内側のモータ室１ｂとを隔成するほぼ円筒状の隔壁部２と、前記ポンプハウジング１の内部ほぼ中央位置に軸方向に沿って設けられたポンプ軸３と、前記ポンプ室１ａ内に軸方向の前端部４ａ側が前記ポンプ軸３介して回転自在に収容支持された筒状のポンプロータ４と、該ポンプロータ４の内周側に固定された円筒状の永久磁石５と、前記モータ室１ｂ内に収容固定されて、前記永久磁石５に径方向から対向するように前記隔壁部２を挟んで配置されたステータ６と、前記ポンプロータ４の内外周面とポンプハウジング１の内周面及び隔壁部２の外周面との間に形成されて、冷却水を通流させる冷却水通路７と、を備えている。
【００２１】
前記ポンプハウジング１は、非磁性材である合成樹脂材によって形成され、有底円筒状に形成されたハウジング本体８と、該ハウジング本体８の前端部にボルトなどによって結合された筒状コネクタ９とを備えている。
【００２２】
前記筒状コネクタ９は、前端部から軸方向へ突出して前記吸入管の端部が接続されるニップル状の吸入接続部９ａと、下端部からほぼ垂直下方へ突出して図外の吐出管の端部が接続されるニップル状の吐出接続部９ｂとを有し、内部中央に作動室９ｃが形成されている。
【００２３】
前記隔壁部２は、ポンプハウジング１と同じ非磁性材である合成樹脂材によって縦断面ほぼ有底円筒状に形成され、中央の軸方向に前記ポンプ軸３を内部に挿通保持する円柱状の支持軸２ａを一体に有していると共に、後端側のフランジ状の底壁２ｂの外周縁がハウジング本体８の内周面８ａに一体に結合されている。
【００２４】
前記ポンプ軸３は、金属材によって形成されて、前記ポンプロータ４の後述する支持部１３の軸受孔１３ｂを貫通して前記支持軸２ａ内にモールディングによって一体に固定されていると共に、先端部の外周に円筒状の軸受部１０が軸方向から螺着したビス１１によって固定されている。
【００２５】
前記ポンプロータ４は、前記ハウジング本体８と隔壁部２との間に配置された筒状本体１２と、該筒状本体１２の前端側に有する円盤状の支持部１３と、該支持部１３の前端面に一体に固定された羽根部１４とを備えている。
【００２６】
前記筒状本体１２は、前記ハウジング本体８と隔壁部２との間に軸方向に沿って延設されていると共に、内周側に形成された円筒状溝内に円筒状の前記永久磁石５が一体的に固定されている。
【００２７】
前記支持部１３は、円錐状に形成された内周部１３ａの内部中央に貫通形成された軸受孔１３ｂを介して前記軸受部１０の外周に回転自在に支持されている。
【００２８】
前記羽根部１４は、ポンプ室１ａの前端側に配置されて、ポンプロータ４と共に回転して前記吸入接続部９ａ内に流入した冷却水を吐出接続部９ｂ側に吐出するようになっている。
【００２９】
前記ステータ６は、外周面が前記隔壁部２の内周面に固定されていると共に、外周に電磁コイル１５が巻回されている。この電磁コイル１５は、前記モータ室１ｂの後端部に配置固定された基板１６に有する駆動回路１６ａａに接続されている。
【００３０】
前記冷却水通路７は、羽根部１４の回転に伴って吐出された冷却水の一部が図１の矢印で示すように、前記隔壁部２の外周側に回り込むように案内して、ステータ６や電磁コイル１５を冷却するようになっている。
【００３１】
そして、図２に示すように、前記ポンプロータ４の筒状本体１２の後端部１２ａの内周面と対向する隔壁部２の底壁２ｂ近傍の外周面に突起部１７が一体に設けられている。
【００３２】
この突起部１７は、図２及び図３に示すように、円周方向全体に渡ってほぼ波形円弧状に複数形成されていると共に、各先端縁１７ａが前記筒状本体１２の内周面に摺接可能になっている。また、各突起部１７の間の谷部に前記冷却水を通流する溝１８が形成されている。
【００３３】
したがって、この実施例によれば、駆動回路１６ａから電磁コイル１５に通電されることによってステータ６が励磁されると永久磁石５を介して軸受部１０を中心にポンプロータ４が一方向へ回転駆動する。
【００３４】
そして、この実施例では、ポンプロータ４は、前端側が軸受部１０によって回転自在に支持され、後端側が前記各突起部１７によって回転自在に支持されて前後がほぼ両持ち状態に軸受された形になる。
【００３５】
このため、回転駆動時におけるポンプロータ４の振れ回りの発生を十分に抑制することができる。このため、ポンプロータ４の常時の安定した回転が得られると共に、軸受部１０の負荷が小さくなるので、該軸受の耐久性が向上する
しかも、各溝１８内を通流する冷却水によってポンプロータ４と隔壁部２との摺接箇所、つまりポンプロータ４の内周面と各突起部１７との間が、冷却水膜によってフローティング状態になると共に潤滑されることから、前記筒状本体１２の後端部１２ａが隔壁部２に対して常時円滑に回転支持される。したがって、ポンプロータ４は、常時円滑に回転駆動することが可能になる。
【００３６】
図４は第２の実施例を示し、波形状の前記各突起部１７と溝１８とを隔壁部２側に代えて筒状本体１２の後端部１２ａ外周面と対向するハウジング本体８の内周面８ａに形成したものである。したがって、この実施例でも第１実施例と同様な作用効果が得られる。
【００３７】
図５は請求項２に記載された発明に対応する実施例を示し、波形状の前記各突起部１７と溝１８とを隔壁部２側に代えて筒状本体１２の後端部１２ａの内周面に形成したものである。したがって、この実施例でも先の実施例と同様な作用効果が得られる。
【００３８】
図６及び図７は請求項３に記載した発明に対応した実施例を示し、ポンプロータ４の筒状本体１２の後端面１２ｂに対向する隔壁部２の底壁２ｂの内底面に、前記ポンプロータ４の筒状本体１２の円環状の突起部１９が一体に形成されていると共に、該突起部１９の平坦な上面１９ａに前記冷却水を保持する複数の保持溝２０が形成されている。
【００３９】
前記突起部１９は、底壁２ｂの内底面に沿って円環帯状に形成されて、前記後端面１２ｂに十分に近接配置されている一方、前記保持溝２０は、図７Ａ、Ｂに示すように、外側から内側に掛けてポンプロータ４の回転方向（矢印方向）とほぼ同方向へ内側に入り込むように円弧状に形成されている共に、その断面形状がほぼコ字形状に形成されている。
【００４０】
したがって、この実施例によれば、ポンプロータ４は、前端側が軸受部１０によって回転自在に支持されている一方、後端面１２ｂ側が前記各突起部１９によって軸方向から支持されて前後がほぼ両持ち状態に軸受されている。つまり、回転中のポンプロータ４が僅かに傾くと、後端面１２ｂが突起部１９の平坦な上面１９ａに当接して、それ以上の傾きが規制されることになる。
【００４１】
このため、回転駆動時におけるポンプロータ４の振れ回りの発生を十分に抑制することができる。このため、ポンプロータ４の常時の安定した回転が得られると共に、軸受部１０の負荷が小さくなるので、該軸受の耐久性が向上する
しかも、各保持溝２０内に保持された冷却水によってポンプロータ４の後端面１２ｂと突起部１９の上面１９ａとの間が、効果的に潤滑されることから、前記ポンプロータ４の後端部１２ａが隔壁部２に対して常時円滑に回転支持される。このため、ポンプロータ４全体の常時円滑な回転作用が得られる。
【００４２】
特に、この各保持溝２０は、ポンプロータ４の回転方向にほぼ沿って円弧状に形成されていることから、ポンプロータ４の回転に伴って各保持溝２０内の冷却水が連れ回り状態に流動するので、潤滑効果が大きくなる。
【００４３】
図８〜図１１は前記突起部１９の上面１９ａに形成された保持溝２０の他例を示し、まず、図８Ａ、Ｂに示す保持溝２０は、ポンプロータ４の回転方向を先端向きにしたほぼＶ字形状、つまり回転方向に向かった矢印形に連続して形成されていると共に、その断面形状もほぼＶ字形状に形成されている。
【００４４】
したがって、図７に示す実施例と同様な作用効果が得られると共に、保持溝２０の形状がＶ字形状に形成されてポンプロータ４の回転方向に向かった配置になっているため冷却水の保持性が良好になり、潤滑性能が向上する。
【００４５】
図９Ａ，Ｂに示す保持溝２０は、図７に示す構造と近似し、外側から内側に向かって内方へ直線傾斜状に形成され、内外周端側が開口されていると共に、断面形状がほぼ円弧状に形成されている。
【００４６】
したがって、ポンプロータ４の回転に伴って保持溝２０内の冷却水が通流し易くなり、潤滑性が良好になる。
【００４７】
図１０に示す保持溝２０は、図７の円弧形状を変形したもので、内外周端側が開口形成されている。したがって、冷却水の通流性が良好になる。
【００４８】
図１１に示す保持溝２０は、図８のＶ字形状を変形したもので、内外周端側が開口形成されている。したがって、この場合も冷却水の通流性が良好になる。
【００４９】
図１２〜図１６は前記突起部２１がポンプロータ４の筒状本体１２の後端面１２ｂ側に設けられ、この突起部２１の平坦な上面２１ａに複数の保持溝２２が形成されている。
【００５０】
図１２に示す保持溝２２は、図７に示す円弧形状の向きを反対方向としたもので、図１３に示す保持溝２２は図８に示すＶ字形状の向きを同じく反対方向としたものである。
【００５１】
したがって、ポンプロータ４の回転に伴う各保持溝２２内での冷却水の保持性が良好になる。
【００５２】
また、図１４に示す保持溝２２は、図９に示す直線傾斜形状の向きを反対方向とし、図１５に示す保持溝２２は、図１０に示す円弧形状の向きを反対方向としたものであり、さらに図１６に示す保持溝２２は、図１１に示すＶ字形状の向きを反対方向にしたものである。
【００５３】
したがって、このポンプロータ４の回転に伴う各保持溝２２内における冷却水の通流性が良好になる。
【００５４】
以下、前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
（イ）  前記溝を複数形成したことを特徴とする電動ポンプ。
（ロ）  前記溝を、ポンプロータの外周側から内周側に渡って形成されていることを特徴とする電動ポンプ。
（ハ）  前記溝を、径方向に向かってほぼＶ字形状に形成したことを特徴とする電動ポンプ。
【００５５】
本発明は、ウォータポンプに限定されるものではなく、他のポンプにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】請求項１の発明に対応する第１の実施例の電動ウォータポンプの縦断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】第２の実施例を示す要部拡大断面図である。
【図５】請求項２の発明に対応する実施例の要部断面図である。
【図６】請求項３の発明に対応した実施例の要部断面図である。
【図７】Ａは図６のＣ矢視図、ＢはＡのＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】Ａは保持溝の他例を示す図６のＣ矢視図、ＢはＡのＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】Ａは保持溝の他例を示す図６のＣ矢視図、ＢはＡのＦ−Ｆ線断面図である。
【図１０】保持溝の他例を示す図６のＣ矢視図である。
【図１１】保持溝の他例を示す図６のＣ矢視図である。
【図１２】ポンプロータ側に形成された保持溝の他例を示す要部拡大図である。
【図１３】ポンプロータ側に形成された保持溝の他例を示す要部拡大図である。
【図１４】ポンプロータ側に形成された保持溝の他例を示す要部拡大図である。
【図１５】ポンプロータ側に形成された保持溝の他例を示す要部拡大図である。
【図１６】ポンプロータ側に形成された保持溝の他例を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…ポンプハウジング
２…隔壁部
３…ポンプ軸
４…ポンプロータ
５…永久磁石
６…ステータ
７…冷却水通路（通路）
１０…軸受部
１４…羽根車
１７・１９・２１…突起部
１８…溝
２０・２２…保持溝（溝）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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