(57)【要約】【課題】回転軸の振動を低減させ、騒音を低減させ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は、電動モータＭによって駆動される駆動軸２０に駆動ロータ２２が固定されるとともに、タイミングギアＴを介して駆動軸２０と同期回転される従動軸２１に従動ロータ２３が固定されている。電動モータＭと駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に挟まれた位置にタイミングギアＴが配設され、駆動軸２０及び従動軸２１のロータ側軸端２０ａ，２１ａが自由端とされている。駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に沿った駆動ロータ２２及び従動ロータ２３のタイミングギアＴ側には、両ロータ２２，２３の形成材料より比重の大きい材料よりなる錘６０が一体に設けられている。【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のロータが固定されるとともに、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のロータが固定され、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るとともに、前記ロータよりも前記タイミングギア側となる位置で各回転軸が軸受により支持され、各回転軸のロータ側軸端が自由端とされた電動ポンプであって、
各回転軸の軸方向における各ロータのタイミングギア側に該ロータを形成する材料より比重の大きい材料よりなる錘を各ロータと一体回転可能に設けたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
前記ロータは、複数の山歯を回転軸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の間に谷歯を有するルーツ型のロータであり、該ロータには回転軸の軸方向に貫通し、該軸方向の両側で開口する貫通孔が形成され、該貫通孔内に前記錘が固設されている請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記ルーツ型のロータは、２つの山歯を回転軸を挟んで相反する位置に備える二葉型のロータであり、前記錘は前記２つの山歯の先端側に設けられる請求項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、ロータよりもタイミングギア側となる位置で各回転軸が軸受により支持され、各回転軸のロータ側軸端が自由端とされた電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電動ポンプは、互いに平行に軸支された駆動軸（第１の回転軸）及び従動軸（第２の回転軸）がタイミングギアを介して同期回転され、駆動軸及び従動軸に固定されたロータが噛合した状態で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。このような電動ポンプとしては、駆動軸の一端側に電動モータが連結されるとともに、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ものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような電動ポンプとしては、例えば、特許文献１に開示のルーツ型圧縮機がある。図５に示すように、このルーツ型圧縮機９０の駆動軸９１は、前記タイミングギア９２と、該駆動軸９１に連結された一方のロータ９３（第１のロータ）との間に配置された軸受９４と、駆動軸９１のモータ側軸端９１ａを軸支する軸受９５によって回転可能に支持されている。前記一方のロータ９３には、駆動軸９１が貫通しており、駆動軸９１のロータ側軸端９１ｂは自由端とされている。
【０００４】
また、従動軸９６は、タイミングギア９２と、該従動軸９６に連結された他方のロータ９７（第２のロータ）との間に配置された軸受９８によって回転可能に支持されている。前記他方のロータ９７には従動軸９６が貫通しており、従動軸９６のロータ側軸端９６ａは自由端とされている。すなわち、駆動軸９１及び従動軸９６は、タイミングギア９２とロータ９３，９７との間で軸支する軸受９４，９８により片持ち状態で軸支されている。
【特許文献１】特開２００６−２１４３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示のルーツ型圧縮機９０において、一方のロータ９３には駆動軸９１が軸方向に貫通しているため、一方のロータ９３の重心Ｇ１は、駆動軸９１の軸方向に沿ったロータ９３の長さ（厚み）の中央となる位置にある。また、他方のロータ９７の重心Ｇ２は、従動軸９６の軸方向に沿ったロータ９７の長さ（厚み）の中央となる位置にある。このため、駆動軸９１及び従動軸９６は、軸受９４，９８による支持箇所よりロータ側軸端９１ｂ，９６ａ側がロータ９３，９７の重みによって撓みやすくなっている。また、駆動軸９１と軸受９４との間、及び従動軸９６と軸受９８との間にはクリアランスが存在している。このため、ルーツ型圧縮機９０の運転中には、前記撓みとクリアランスを原因として駆動軸９１及び従動軸９６が振動し、該振動に伴いロータ９３，９７同士が干渉して騒音が発生してしまう。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、回転軸の振動を低減させ、騒音を低減させ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】
【０００７】
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のロータが固定されるとともに、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のロータが固定され、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るとともに、前記ロータよりも前記タイミングギア側となる位置で各回転軸が軸受により支持され、各回転軸のロータ側軸端が自由端とされた電動ポンプであって、各回転軸の軸方向における各ロータのタイミングギア側に該ロータを形成する材料より比重の大きい材料よりなる錘を各ロータと一体回転可能に設けた。
【０００８】
この構成によれば、第１及び第２の回転軸は、軸受によって片持ち支持状態で軸支されているため、各回転軸の軸方向における各ロータの重心が軸受から離れれば離れる程、軸受による支持箇所を支点としたすりこぎ運動が発生しやすくなる。このため、各ロータにおいて、各回転軸の軸方向における重心が軸受に近付けば近付く程、言い換えると、重心がタイミングギアに近付けば近付く程、各回転軸のすりこぎ運動の振幅を抑えることができる。そして、各ロータのタイミングギア側に錘を設けることにより、各ロータの重心を、各回転軸の軸方向に沿った各ロータの長さ（厚み）の中央よりもタイミングギア側にずらし、回転軸のすりこぎ運動の振幅を抑えることができる。その結果として、各回転軸の振動を低減させることができ、該振動に伴うロータ同士の干渉を低減させて騒音を低減させることができる。
【０００９】
また、前記ロータは、複数の山歯を回転軸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の間に谷歯を有するルーツ型のロータであり、該ロータには回転軸の軸方向に貫通し、該軸方向の両側で開口する貫通孔が形成され、該貫通孔内に前記錘が固設されていてもよい。この構成によれば、各ロータは、貫通孔が形成されることで軽量化が図られる。
【００１０】
また、前記ルーツ型のロータは、２つの山歯を回転軸を挟んで相反する位置に備える二葉型のロータであり、前記錘は前記２つの山歯の先端側に設けられていてもよい。この構成によれば、ロータに錘を設けても、該錘によってロータが偏心してしまうことが無く、２つのロータを同期回転させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転軸の振動を低減させ、騒音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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）に接合固定されたギアハウジング１３と、該ギアハウジング１３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とギアハウジング１３との間にギア室１６が囲み形成されている。また、ギアハウジング１３とモータハウジング１４との間にモータ室１７が囲み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。
【００１４】
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の回転軸たる駆動軸２０の前側（第１の端部側）が連結され、この駆動軸２０はハウジングに回転可能に支持されている。すなわち、駆動軸２０は、電動モータＭを貫通した前端部（第１の端部）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、駆動軸２０は、前記前端部と後端部（第２の端部）との間の部位が、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。
【００１５】
また、ハウジングには、前記駆動軸２０に同期回転するとともに、駆動軸２０に対して平行をなす第２の回転軸たる従動軸２１が回転可能に支持されている。この従動軸２１は、前端部（第１の端部）が第１従動側軸受４１によってギアハウジング１３に回転可能に支持されるとともに、第１の端部と後端部（第２の端部）との間の部位が第２従動側軸受４２によって軸支部材１２に回転可能に支持されている。前記ギア室１６において、駆動軸２０には駆動ギア２８が固定され、従動軸２１には従動ギア２９が固定されている。そして、駆動ギア２８と従動ギア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、駆動軸２０と従動軸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。
【００１６】
前記ポンプ室１５内において、駆動軸２０の後側（第２の端部側）には、第１のロータとしてのアルミニウム製の駆動ロータ２２が固定され、該駆動ロータ２２は駆動軸２０と一体回転可能になっている。このため、前記タイミングギアＴは、駆動軸２０の軸方向において、電動モータＭと駆動ロータ２２との間に配設されている。
【００１７】
駆動ロータ２２には、駆動軸２０がその軸方向に沿って貫通している。そして、駆動ロータ２２において、駆動軸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、駆動軸２０の軸方向における他方の端面を後端面２２ｂとすると、駆動ロータ２２の後端面２２ｂは、駆動軸２０のロータ側軸端２０ａと同一平面上に位置している。よって、駆動軸２０は、駆動ロータ２２よりもタイミングギアＴ側となる位置で第２駆動側軸受３２により支持されるとともに、駆動軸２０のロータ側軸端２０ａが自由端とされている。すなわち、駆動軸２０は、第２駆動側軸受３２によって片持ち支持状態で軸支されている。
【００１８】
また、従動軸２１には、第２のロータとしてのアルミニウム製の従動ロータ２３が固定され、該従動ロータ２３は従動軸２１と一体回転可能になっている。このため、前記タイミングギアＴは、従動軸２１の軸方向において、電動モータＭと従動ロータ２３との間に配設されている。
【００１９】
従動ロータ２３には、従動軸２１がその軸方向に沿って貫通している。そして、従動ロータ２３において、従動軸２１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２３ａとし、従動軸２１の軸方向における他方の端面を後端面２３ｂとすると、従動ロータ２３の後端面２３ｂは、従動軸２１のロータ側軸端２１ａと同一平面上に位置している。よって、従動軸２１は、従動ロータ２３よりもタイミングギアＴ側となる位置で第２従動側軸受４２により支持されるとともに、従動軸２１のロータ側軸端２１ａが自由端とされている。すなわち、従動軸２１は、第２従動側軸受４２によって片持ち支持状態で軸支されている。
【００２０】
図２及び図３に示すように、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３は、駆動軸２０及び従動軸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。駆動ロータ２２には、駆動軸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、従動ロータ２３には、従動軸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、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３は、２つ（複数）の山歯２４，２６を、駆動軸２０及び従動軸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。
【００２１】
上記構成の駆動ロータ２２の山歯２４は従動ロータ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、従動ロータ２３の山歯２６は駆動ロータ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、駆動ロータ２２と従動ロータ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。
【００２２】
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の駆動によって駆動軸２０が回転することにより、駆動ギア２８と従動ギア２９との噛合連結を通じて従動軸２１が駆動軸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、駆動ロータ２２と従動ロータ２３が同期回転する。駆動ロータ２２と従動ロータ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、駆動ロータ２２と従動ロータ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。
【００２３】
次に、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３について詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３において、両山歯２４，２６の先端側には、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の軸方向に貫通し、該軸方向の両側で開口する貫通孔５０，５１が形成されている。該貫通孔５０，５１は、駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に直交する断面視が、円孔状をなすように形成されている。駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の貫通孔５０，５１内における軸支部材１２側（タイミングギアＴ）には、錘６０が固設されている。この錘６０は、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３を形成する材料（アルミニウム）より比重の大きい材料（鉄系材料）によって、円盤状に形成され、貫通孔５０，５１の内側に圧入固定されている。そして、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３は錘６０と一体回転するようになっている。
【００２４】
そして、錘６０によって駆動ロータ２２の重心Ｊ１、及び従動ロータ２３の重心Ｊ２は、駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に沿った各ロータ２２，２３の長さ（厚み）の中央よりもタイミングギアＴ側にずれている（図１参照）。なお、錘６０の長さ（重さ）を変更することにより、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の重心Ｊ１，Ｊ２の位置は任意に変更することができる。すなわち、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の重心Ｊ１，Ｊ２の位置が駆動軸２０及び従動軸２１の振動を最低限に抑えることができる位置となるように、錘６０の長さ（重さ）が調節される。
【００２５】
また、錘６０は、駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に沿った駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の長さの中間位置よりもタイミングギアＴ側に設けられる。すなわち、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の貫通孔５０，５１は、駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に沿った長さの中間位置より後側が中空状態となる。
【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）駆動ロータ２２及び従動ロータ２３のタイミングギアＴ側に錘６０を固設し、錘６０を駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に一体回転可能とした。さらに、錘６０は鉄系材料より形成され、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３を形成するアルミニウムより比重が大きい。このため、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の重心Ｊ１，Ｊ２は、駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に沿った各ロータ２２，２３の長さの中央となる位置よりもタイミングギアＴ側（前側）にずれている。この重心Ｊ１，Ｊ２のずれにより、駆動ロータ２２及び従動軸２１のすりこぎ運動の振幅を低減させることができ、結果として、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の振動を低減させることができる。よって、駆動軸２０及び従動軸２１の振動に伴う駆動ロータ２２と従動ロータ２３の干渉による騒音を低減させることができ、特に、駆動軸２０及び従動軸２１の高速回転時（高速運転時）における振動、騒音を低減させることができる。
【００２７】
（２）駆動軸２０及び従動軸２１の振動を低減させることができるため、該振動による電動モータＭの動力損失を抑えることができる。このため、電動ルーツ式ポンプ１０は、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に錘６０が設けられない場合に比して高速運転が可能となり、小型の電動モータＭを採用することができ、電動モータＭの小型化に伴って電動ルーツ式ポンプ１０の小型化、軽量化を図ることができる。
【００２８】
（３）駆動ロータ２２及び従動ロータ２３には、貫通孔５０，５１が形成され、該貫通孔５０，５１に錘６０が設けられている。このため、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に貫通孔５０，５１が形成されずに錘６０が設けられる場合に比して、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の軽量化を図ることができる。したがって、電動ルーツ式ポンプ１０に小型の電動モータＭを採用することができ、電動モータＭの小型化に伴って電動ルーツ式ポンプ１０の小型化、軽量化を図ることができる。
【００２９】
（４）錘６０は、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の両山歯２４，２６の先端側に設けられている。このため、錘６０を設けることによって、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３が偏心することを防止することができ、駆動ロータ２２と従動ロータ２３の同期を正確に取って回転させることができる。
【００３０】
（５）駆動軸２０及び従動軸２１は、ロータ側軸端２０ａ，２１ａがそれぞれ自由端となっている。このため、電動ルーツ式ポンプ１０においては、ロータ側軸端２０ａ，２１ａを軸支する軸受の数を削減することができるとともに、軸シール部材も削減される。したがって、軸シール部材による動力損失を抑えることができる。
【００３１】
（６）駆動ロータ２２及び従動ロータ２３は、駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に沿った長さが長ければ長い程、重心Ｊ１，Ｊ２は、第２駆動側軸受３２及び第２従動側軸受４２から離れ、駆動軸２０及び従動軸２１の支点（軸支箇所）から重心Ｊ１，Ｊ２までの距離が長くなる。そして、この距離が長くなれば長くなる程、駆動軸２０及び従動軸２１のすりこぎ運動による振幅が大きくなる。よって、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３のタイミングギアＴ側に錘６０を設け、重心Ｊ１，Ｊ２をタイミングギアＴ側にずらす構成は、軸方向への長さが長い駆動ロータ２２及び従動ロータ２３を備えた電動ルーツ式ポンプ１０に採用するのに特に適している。
【００３２】
（７）駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に貫通孔５０，５１を形成し、該貫通孔５０，５１に錘６０を固設するだけで駆動軸２０及び従動軸２１の振動を低減させ、騒音を低減させることができる。そして、錘６０の重さを変更するといった簡単な作業だけで、駆動軸２０及び従動軸２１の振動低減をより確実なものとすることができる。
【００３３】
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、図４（ａ）に示すように、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に貫通孔５０，５１を形成することなく、タイミングギアＴ側の端面となる前端面２２ａ，２３ａの全体に、薄板状をなす錘６１を接合し、固設してもよい。
【００３４】
○  実施形態において、図４（ｂ）に示すように、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に貫通孔５０，５１を形成せず、タイミングギアＴ側の端面となる前端面２２ａ，２３ａにおいて、山歯２４，２６側に凹部５２を凹設し、該凹部５２内に円盤状をなす錘６１を圧入又は接着し、固設してもよい。このように構成した場合、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３を型成形する際に凹部５２を成形しておくことにより、錘６１を設けるための構成を後加工する必要が無くなり、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３の生産性を向上させることができる。
【００３５】
○  実施形態において、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３を樹脂材料により形成し、錘６０を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。
【００３６】
○  実施形態において、錘６０は貫通孔５０，５１内に圧入によって駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に固設したが、錘６０は駆動ロータ２２及び従動ロータ２３に鋳込むことで固設してもよい。
【００３７】
○  実施形態において、例えば、三葉型といった複数葉型の駆動ロータ２２及び従動ロータ２３を用いた電動ルーツ式ポンプ１０としてもよい。なお、三葉以上の駆動ロータ２２及び従動ロータ２３においては、全ての山葉の先端側に錘６０が設けられる。
【００３８】
○  実施形態において、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３を駆動軸２０及び従動軸２１の軸方向に複数個、固定した多段式の電動ルーツ式ポンプとしてもよい。
○  実施形態では、電動ポンプを、駆動ロータ２２及び従動ロータ２３がルーツ型のものに具体化したが、電動ポンプを、スクリューロータをロータとした電動スクリュー式ポンプに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は別例の電動ルーツ式ポンプを示す部分平断面図。
【図５】背景技術のルーツ型圧縮機を示す平断面図。
【符号の説明】
【００４０】
Ｍ…電動モータ、Ｔ…タイミングギア、２０…第１の回転軸としての駆動軸、２０ａ…ロータ側軸端、２１…第２の回転軸としての従動軸、２１ａ…ロータ側軸端、２２…第１のロータとしての駆動ロータ、２３…第２のロータとしての従動ロータ、２４，２６…山歯、２５，２７…谷歯、３１…第１駆動側軸受、３２…第２駆動側軸受、４１…第１従動側軸受、４２…第２従動側軸受、５０，５１…貫通孔、６０，６１…錘。
【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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