(57)【要約】【課題】体格を変えることなく軽量化を図ることができる電動ポンプを提供すること。【解決手段】電動ルーツ式ポンプ１０において、各ロータ２２，２３は各回転軸２０，２１を形成する材料よりも比重の小さい材料により形成されるとともに、各ロータ２２，２３においてタイミングギアＴ側の前端面２２ａ，２３ａに凹設された凹部３５，３６に各回転軸２０，２１の第２端部２０ｂ，２１ｂが圧入されている。各ロータ２２，２３において後端面２２ｂ，２３ｂには、各回転軸２０，２１を形成する材料よりも比重の小さい材料よりなるとともに各ロータ２２，２３に連結された回転軸２０，２１と同軸に位置する軸部３７，３８が突設されている。軸部３７，３８は軸受３３，４２により回転可能に支持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによって駆動される第１の回転軸に第１のロータが一体回転可能に連結されるとともに、タイミングギアを介して前記第１の回転軸と同期回転される第２の回転軸に第２のロータが一体回転可能に連結され、各回転軸の軸方向において、前記電動モータと各ロータとの間に前記タイミングギアが配設された電動ポンプであって、
各ロータが各回転軸を形成する材料よりも比重の小さい材料により形成されるとともに、各ロータにおいて、前記回転軸の軸方向における前記タイミングギア側の一方の端面に凹設された凹部に各回転軸のロータ側が圧入されることでロータと回転軸とが連結され、さらに、各ロータにおいて、前記回転軸の軸方向における他方の端面に、各回転軸を形成する材料よりも比重の小さい材料よりなるとともに各ロータに連結された回転軸と同軸に位置する軸部が突設され、該軸部が軸受により回転可能に支持されている電動ポンプ。
【請求項２】
前記回転軸の軸方向に沿った前記凹部の深さは、該軸方向に沿ったロータの長さの半分より短くなっている請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記軸部は前記ロータを形成する材料により形成される請求項１又は請求項２に記載の電動ポンプ。
【請求項４】
前記軸部はロータに一体成形されている請求項３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、回転軸の軸方向において、電動モータと各ロータとの間にタイミングギアが配設された電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動ポンプとしての特許文献１に開示の流体機械（スクリューポンプ）は、互いに平行に軸支されたロータ軸がタイミングギアを介して同期回転され、各ロータ軸に固定されたスクリューロータが互いに異なる方向へ回転されることにより、流体の吸入及び吐出を行うようになっている。この流体機械は、一方のロータ軸の一端側に電動モータが連結されるとともに、スクリューロータと電動モータの間に前記タイミングギアが配設されている。また、流体機械において、一対のロータ軸はそれぞれその軸方向に沿ってスクリューロータを貫通している。
【特許文献１】特開２００２−５４５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示の流体機械をはじめ電動ポンプは軽量化が望まれている。特許文献１の流体機械において、スクリューロータ及びロータ軸をその軸方向への長さを短くすることで流体機械の体格を小さくし、軽量化を図ることは可能である。しかし、スクリューロータ及びロータ軸をその軸方向への長さを短くすることは、スクリューロータによる流体の移送量が低下してしまい、流体機械の性能が低下して好ましくない。
【０００４】
本発明は、体格を変えることなく軽量化を図ることができる電動ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電動モータによって駆動される第１の回転軸に第１のロータが一体回転可能に連結されるとともに、タイミングギアを介して前記第１の回転軸と同期回転される第２の回転軸に第２のロータが一体回転可能に連結され、各回転軸の軸方向において、前記電動モータと各ロータとの間に前記タイミングギアが配設された電動ポンプであって、各ロータが各回転軸を形成する材料よりも比重の小さい材料により形成されるとともに、各ロータにおいて、前記回転軸の軸方向における前記タイミングギア側の一方の端面に凹設された凹部に各回転軸のロータ側が圧入されることでロータと回転軸とが連結され、さらに、各ロータにおいて、前記回転軸の軸方向における他方の端面に、各回転軸を形成する材料よりも比重の小さい材料よりなるとともに各ロータに連結された回転軸と同軸に位置する軸部が突設され、該軸部が軸受により回転可能に支持されている。
【０００６】
この構成によれば、各回転軸において、電動モータの駆動力は各ロータの凹部に圧入された部位を以て各回転軸から各ロータへ伝達される。そして、各回転軸から各ロータへの伝達トルクは、回転軸の軸方向において電動モータ（タイミングギア）に近い程大きく、電動モータ（タイミングギア）から遠ざかる程小さくなる。このため、電動モータ（タイミングギア）から最も遠くなるロータの他方の端面側に掛かる伝達トルクは僅かになる。よって、軸部を支持する軸受が受承する荷重は、前記僅かな伝達トルクとロータ（軸部）からのラジアル荷重となる。したがって、大きな伝達トルクが作用する回転軸の電動モータ（タイミングギア）側のような剛性を軸部に確保する必要が無く、該軸部を回転軸と同じ材料で形成する必要が無くなる。このため、軸部を回転軸を形成する材料より比重の小さい材料で形成することが可能となる。よって、各ロータの他方の端面に軸部を突設するため、各回転軸を各ロータを貫通させる必要が無くなり、回転軸の軸方向への長さを短くすることができる。そして、軸部を形成する材料は、回転軸を形成する材料より比重が小さいため、軸部を設けたとしてもロータの重量が嵩むことを抑えることができる。よって、回転軸を短くするだけで、ロータの体格を変えることなく重量を減らすことができ、電動ポンプの体格を変えることなく軽量化を図ることができる。
【０００７】
また、前記回転軸の軸方向に沿った前記凹部の深さは、該軸方向に沿ったロータの長さの半分より短くなっていてもよい。この構成によれば、凹部の深さが浅くなれば浅くなる程、言い換えると、凹部に圧入される回転軸の長さが短くなれば短くなるほど回転軸を形成する材料の使用量を減らすことができ、電動ポンプの軽量化に寄与することができる。
【０００８】
また、前記軸部は前記ロータを形成する材料により形成されていてもよい。この構成によれば、軸部とロータとを同じ材料で形成することができ、例えば、軸部とロータとを別々の材料で形成する場合に比して、電動ポンプの製造コストを抑えることができる。
【０００９】
また、前記軸部はロータに一体成形されていてもよい。この構成によれば、各回転軸を各ロータを貫通させて軸部をロータに突設する場合に比して各軸部の偏心精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、体格を変えることなく軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の電動ポンプを電動ルーツ式ポンプに具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。なお、以下の説明において、電動ルーツ式ポンプの「前」及び「後」は図１の前後方向に延びる矢印Ｙにおける前後に対応している。
【００１２】
図１に示すように、電動ルーツ式ポンプ１０のハウジングは、ロータハウジング１１と、該ロータハウジング１１の前端（先端）に接合固定された軸支部材１２と、該軸支部材１２の前端（先端）に接合固定されたモータハウジング１４とから形成されている。前記ロータハウジング１１と軸支部材１２との間にポンプ室１５が囲み形成されるとともに、軸支部材１２とモータハウジング１４との間にギア室１６が囲み形成されている。また、モータハウジング１４内にはモータ室１７が形成されるとともに、該モータ室１７には電動モータＭが収容されている。
【００１３】
前記電動モータＭには、該電動モータＭによって駆動される第１の回転軸としての第１回転軸２０の前側（第１の端部側）が連結されるとともに、第１回転軸２０は前記ハウジングに回転可能に支持されている。なお、第１回転軸２０は鉄系材料よりなる。そして、第１回転軸２０は、電動モータＭを貫通した前端部たる第１端部２０ａが第１駆動側軸受３１によってモータハウジング１４に回転可能に支持されている。また、第１回転軸２０は、後端部たる第２端部２０ｂ側が第２駆動側軸受３２によって軸支部材１２に回転可能に支持されている。また、ハウジングには、前記第１回転軸２０と同期回転するとともに、第１回転軸２０対して平行をなす第２の回転軸たる第２回転軸２１が回転可能に支持されている。なお、第２回転軸２１は鉄系材料よりなる。そして、第２回転軸２１は、前端部たる第１端部２１ａ側が第１従動側軸受４１によって軸支部材１２に回転可能に支持されている。
【００１４】
第１回転軸２０において、前記ギア室１６内に位置する部位には第１ギア２８が固定され、第２回転軸２１において、ギア室１６内に位置する部位には第２ギア２９が固定されている。そして、ギア室１６内で第１ギア２８と第２ギア２９とは噛合連結され、タイミングギアＴを構成している。よって、第１回転軸２０と第２回転軸２１とはタイミングギアＴを介して連結され、該タイミングギアＴによって互いに異なる方向へ同期回転するようになっている。
【００１５】
前記ポンプ室１５内において、第１回転軸２０の第２端部２０ｂには、第１のロータとしてのアルミニウム製の第１ロータ２２が連結され、該第１ロータ２２は第１回転軸２０と一体回転可能になっている。また、第２回転軸２１の後端部たる第２端部２１ｂには、第２のロータとしてのアルミニウム製の第２ロータ２３が固定され、該第２ロータ２３は第２回転軸２１と一体回転可能になっている。なお、第１及び第２ロータ２２，２３を形成するアルミニウムは、第１及び第２回転軸２０，２１を形成する鉄系材料より比重が小さいものである。また、第１回転軸２０及び第２回転軸２１の軸方向において、前記第１ロータ２２及び第２ロータ２３と前記電動モータＭとの間に前記タイミングギアＴが配設されている。
【００１６】
図２及び図３に示すように、各ロータ２２，２３は、各回転軸２０，２１の軸方向に直交する断面視が、双葉状（瓢箪状）に形成されたルーツ型のロータである。第１ロータ２２には、第１回転軸２０を挟んで相反する方向へ延びるように山歯２４が形成され、隣り合う山歯２４の間には谷歯２５が形成されている。また、第２ロータ２３には、第２回転軸２１を挟んで相反する方向へ延びるように山歯２６が形成され、隣り合う山歯２６の間には谷歯２７が形成されている。すなわち、第１ロータ２２及び第２ロータ２３は、２つ（複数）の山歯２４，２６を、第１回転軸２０及び第２回転軸２１の周方向へ等間隔をおいて有するとともに隣り合う山歯２４，２６の間に谷歯２５，２７を有する。
【００１７】
上記構成の第１ロータ２２の山歯２４は第２ロータ２３の谷歯２７に僅かなクリアランスを保って係合するようになっており、第２ロータ２３の山歯２６は第１ロータ２２の谷歯２５に僅かなクリアランスを保って係合するようになっている。そして、ポンプ室１５内において、第１ロータ２２と第２ロータ２３とは、山歯２４と谷歯２７、及び谷歯２５と山歯２６とが僅かなクリアランスを保って互いに係合可能に収容されている。また、図３に示すように、ロータハウジング１１には、流体をポンプ室１５に吸引する吸入口１８と、該吸入口１８の対向位置にポンプ室１５で圧縮された流体を吐出する吐出口１９が形成されている。
【００１８】
このように構成された電動ルーツ式ポンプ１０では、電動モータＭの駆動力によって第１回転軸２０が回転することにより、第１ギア２８と第２ギア２９との噛合連結を通じて第２回転軸２１が第１回転軸２０とは異なる方向へ同期回転する。すると、ポンプ室１５内では、第１回転軸２０及び第２回転軸２１からの伝達トルクによって第１ロータ２２と第２ロータ２３が同期回転する。第１ロータ２２と第２ロータ２３の同期回転に伴い、流体が吸入口１８からポンプ室１５内へ吸入される。その後、第１ロータ２２と第２ロータ２３の外面と、ポンプ室１５の内面とが協働することにより、ポンプ室１５内に吸引された流体が吐出口１９へ向けて移送され、該吐出口１９からポンプ室１５外へ吐出される。
【００１９】
次に、第１回転軸２０と第１ロータ２２、及び第２回転軸２１と第２ロータ２３について詳細に説明する。なお、図１に示すように、第１ロータ２２において、第１回転軸２０の軸方向における前記タイミングギアＴ側の一方の端面を前端面２２ａとし、第１ロータ２２において、第１回転軸２０の軸方向における他方の端面を後端面２２ｂとする。また、第２ロータ２３において、第２回転軸２１の軸方向におけるタイミングギアＴ側の一方の端面を前端面２３ａとし、第２ロータ２３において、第２回転軸２１の軸方向における他方の端面を後端面２３ｂとする。
【００２０】
さて、第１ロータ２２の前端面２２ａには、円穴状の凹部３５が凹設され、この凹部３５はその中心軸Ｍ１が第１回転軸２０の中心軸Ｌ１と同軸に位置するように形成されている。前記凹部３５において、第１回転軸２０の軸方向に沿った深さは、該軸方向に沿った第１ロータ２２の長さ（厚み）の半分より短くなっている。凹部３５には、第１回転軸２０の第２端部２０ｂが圧入固定され、第１回転軸２０に第１ロータ２２が一体回転可能に連結されている。そして、第２端部２０ｂの周面及び端面が凹部３５の周面及び内底面に圧接した圧入部により、第１回転軸２０の回転トルクが第１ロータ２２に伝達される。すなわち、第１回転軸２０からの伝達トルクによって第１ロータ２２が回転する。よって、第１回転軸２０は第１ロータ２２を中心軸Ｍ１に沿った軸方向へ貫通しておらず、貫通した場合に比して第１回転軸２０の軸方向への長さが短くなっている。
【００２１】
また、凹部３５の深さ、すなわち、凹部３５の深さに合致する第２端部２０ｂの軸方向への長さは、第１回転軸２０（第２端部２０ｂ）を形成する鉄系材料の強度以下の圧入でありながら、前記伝達トルクを第２端部２０ｂから第１ロータ２２に伝達可能とする長さに設定されている。そして、凹部３５の深さ、及び凹部３５への第２端部２０ｂ（圧入部位）の軸方向に沿った長さは、第２端部２０ｂから第１ロータ２２への伝達トルクに安全率を乗じた値と、凹部３５と第２端部２０ｂとの圧入部における締結力とが等しくなる深さ、及び長さに設定されている。このため、第２端部２０ｂの軸方向への長さ（凹部３５の深さ）は、第１回転軸２０が第１ロータ２２を軸方向へ貫通している状態で、伝達トルクを第２端部２０ｂによって伝達可能とするとともに、第２端部２０ｂが凹部３５内で空周りしないような値に設定されている。
【００２２】
一方、第２ロータ２３の前端面２３ａには、円穴状の凹部３６が凹設され、この凹部３６はその中心軸Ｍ２が第２回転軸２１の中心軸Ｌ２と同軸に位置するように形成されている。前記凹部３６において、第２回転軸２１の軸方向に沿った深さは、該軸方向に沿った第２ロータ２３の長さ（厚み）の半分より短くなっている。凹部３６には、第２回転軸２１の第２端部２１ｂが圧入固定され、第２回転軸２１に第２ロータ２３が一体回転可能に連結されている。そして、第２端部２１ｂの周面及び端面が凹部３６の周面及び内底面に圧接した圧入部により、第２回転軸２１の回転トルクが第２ロータ２３に伝達される。すなわち、第２回転軸２１からの伝達トルクによって第２ロータ２３が回転する。よって、第２回転軸２１は第２ロータ２３を中心軸Ｍ２に沿った軸方向へ貫通しておらず、貫通した場合に比して第２回転軸２１の軸方向への長さが短くなっている。
【００２３】
また、凹部３６の深さに合致する第２端部２１ｂの軸方向への長さは、第２回転軸２１（第２端部２１ｂ）を形成する鉄系材料の強度以下の圧入でありながら、伝達トルクを第２端部２１ｂから第２ロータ２３に伝達可能とする長さに設定されている。そして、凹部３６の深さ、及び凹部３６への第２端部２１ｂ（圧入部位）の軸方向に沿った長さは、第２端部２１ｂから第２ロータ２３への伝達トルクに安全率を乗じた値と、凹部３６と第２端部２１ｂとの圧入部における締結力とが等しくなる深さ、及び長さに設定されている。このため、第２端部２１ｂの軸方向への長さ（凹部３６の深さ）は、第２回転軸２１が第２ロータ２３を軸方向へ貫通している状態で、伝達トルクを第２端部２１ｂによって伝達可能とするとともに、第２端部２１ｂが凹部３６内で空周りしないような値に設定されている。
【００２４】
一方、第１ロータ２２の後端面２２ｂには円柱状の軸部３７が突設され、この軸部３７はその中心軸Ｎ１が第１回転軸２０の中心軸Ｌ１及び凹部３５の中心軸Ｍ１と同軸に位置するように形成されている。軸部３７は第１ロータ２２を型を用いて成形する際に該第１ロータ２２に一体成形されるため、アルミニウムによって形成されている。そして、軸部３７は、第３駆動側軸受３３によってロータハウジング１１に回転可能に支持され、第３駆動側軸受３３は第１ロータ２２のラジアル荷重及び僅かな伝達トルクを受承している。よって、第１ロータ２２は、前端面２２ａ側が第２駆動側軸受３２によって支持され、後端面２２ｂ側が第３駆動側軸受３３によって支持され、両持ち支持状態となっている。
【００２５】
第２ロータ２３の後端面２３ｂには円柱状の軸部３８が突設され、この軸部３８はその中心軸Ｎ２が第２回転軸２１の中心軸Ｌ２及び凹部３６の中心軸Ｍ２と同軸に位置するように形成されている。この軸部３８は第２ロータ２３を型を用いて成形する際に該第２ロータ２３に一体成形されるため、アルミニウムによって形成されている。そして、軸部３８は、第２従動側軸受４２によってロータハウジング１１に回転可能に支持され、第２従動側軸受４２は第２ロータ２３のラジアル荷重及び僅かな伝達トルクを受承している。よって、第２ロータ２３は前端面２３ａ側が第１従動側軸受４１によって支持され、後端面２３ｂ側が第２従動側軸受４２によって支持され、両持ち支持状態となっている。
【００２６】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）各回転軸２０，２１は、それぞれ連結された各ロータ２２，２３を軸方向へ貫通しておらず、貫通する場合に比して軸方向への長さが短くなっている。また、軸部３７，３８は各ロータ２２，２３と同じ材料（アルミニウム）で形成されている。このため、各ロータ２２，２３に各回転軸２０，２１を貫通させて軸部３７，３８を突設する場合に比して、各ロータ２２，２３の体格を同じとしながらも軽量化を図ることができる。その結果として、電動ルーツ式ポンプ１０の体格を変えることなく、該電動ルーツ式ポンプ１０の軽量化を図ることができる。
【００２７】
（２）各軸部３７，３８は各ロータ２２，２３の成形時に一体成形される。このため、各ロータ２２，２３に各回転軸２０，２１を貫通させて軸部３７，３８を突設する場合に比して、各ロータ２２，２３に対する軸部３７，３８の偏心精度を向上させることができ、該偏心に起因した各回転軸２０，２１の振動を低減させることができる。
【００２８】
（３）また、各軸部３７，３８と各ロータ２２，２３がアルミニウムによって同時に成形される。このため、軸部３７，３８とロータ２２，２３とが異なる材料で別々に製造され、さらに、それらを一体化して各ロータ２２，２３に軸部３７，３８を設ける場合に比して、電動ルーツ式ポンプ１０の製造コストを抑え、さらに、生産性を向上させることができる。
【００２９】
（４）各凹部３５，３６の深さ及び該凹部３５，３６に圧入される各第２端部２０ｂ，２１ｂの長さは、各回転軸２０，２１の軸方向に沿ったロータ２２，２３の長さ（厚み）の半分以下となっている。そして、各第２端部２０ｂ，２１ｂの長さが短くなればなるほど鉄系材料を減らすことができ、電動ルーツ式ポンプ１０の軽量化に寄与することができる。
【００３０】
（５）各ロータ２２，２３の成形と同時に、各凹部３５，３６及び各軸部３７，３８が形成される。このため、各回転軸２０，２１を各ロータ２２，２３に貫通させて連結する場合のように、該ロータ２２，２３を軸方向に貫通する貫通孔を加工する必要が無くなる。よって、各ロータ２２，２３の加工時間を短縮することができ、結果として電動ルーツ式ポンプ１０の生産性を向上させることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、凹部３５，３６の深さ、及び凹部３５，３６に圧入される第２端部２０ｂ，２１ｂの長さは任意に変更してもよい。
【００３２】
○  各ロータ２２，２３と同じ材料（アルミニウム）よりなる軸部３７，３８を、各ロータ２２，２３とは別体形成し、該軸部３７，３８を各ロータ２２，２３に圧入等によって一体に設けてもよい。
【００３３】
○  軸部３７，３８を各回転軸２０，２１より比重の小さい材料（例えば、チタン、合成樹脂）によって形成し、その軸部３７，３８を各ロータ２２，２３に圧入等によって一体に設けてもよい。
【００３４】
○  実施形態において、第１ロータ２２及び第２ロータ２３を合成樹脂材料により形成し、第１回転軸２０及び第２回転軸２１を合成樹脂材料より比重の大きい金属材料（例えば、鉄系材料）により形成してもよい。
【００３５】
○  実施形態において、例えば、三葉型といった複数葉型の第１ロータ２２及び第２ロータ２３を用いた電動ルーツ式ポンプ１０としてもよい。
○  実施形態では、第１及び第２のロータをルーツ型に具体化した電動ルーツ式ポンプとしたが、第１及び第２のロータを、スクリュー型に具体化した電動スクリュー式ポンプとしてもよい。
【００３６】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記回転軸における前記凹部への圧入部位の軸方向に沿った長さは、該圧入部位からロータへの伝達トルクに安全率を乗じた値と、凹部と圧入部位における締結力とが等しくなる長さに設定されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電動ポンプ。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態の電動ルーツ式ポンプを示す平断面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図１の３−３線断面図。
【符号の説明】
【００３８】
Ｍ…電動モータ、Ｔ…タイミングギア、２０…第１の回転軸としての第１回転軸、２１…第２の回転軸としての第２回転軸、２２…第１のロータとしての第１ロータ、２２ａ，２３ａ…一方の端面としての前端面、２２ｂ，２３ｂ…他方の端面としての後端面、２３…第２のロータとしての第２ロータ、３５，３６…凹部、３７，３８…軸部、３３…第３駆動側軸受、４２…第２従動側軸受。
【図１】
2008115748.tif 000003
【図２】
2008115748.tif 000004
【図３】
2008115748.tif 000005