(57)【要約】【課題】電動式液体ポンプのモータ部の対磁性異物耐久性を向上させるとともに、エネルギの消費量を減少させる。【解決手段】ポンプボデー１１により軸支される回転軸１６の両端に、ポンプ作動部１５のポンプロータ１５ａとブラシレスＤＣモータ２２のロータ２４を固定し、ブラシレスＤＣモータのステータ２３がモールドされ筒状空間２５が形成されたモータハウジング２１を、ロータ２４が筒状空間内に位置されるようにポンプボデーに固定し、ポンプ作動部の吐出室１４ａ内の作動油をポンプボデーと回転軸の間の隙間を通って筒状空間内に流入させ、またポンプボデーに形成された戻し通路１７ａを通して吸入室１３に還流させる。筒状空間に面するポンプボデーの端面に回転軸を囲む凹部１７を形成し、吐出室から回転軸を潤滑及び冷却して凹部内に流入した作動油は、凹部の底部に連通させた戻し通路１７ａにより吸入室に還流させる。【選択図】    図１
2004353524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ作動部を備え吸入室と吐出室が形成されたポンプボデーの軸受孔に回転自在に支持された回転軸の一端部に前記ポンプ作動部のポンプロータを固定し、マグネットを有するブラシレスＤＣモータのロータを前記回転軸の他端部に固定し、前記ブラシレスＤＣモータのコアとコイルよりなる環状のステータの内側に有底の筒状空間が形成されたモータハウジングを前記ロータが多少の隙間をおいて前記筒状空間内に位置されるように前記ポンプボデーに固定し、前記ポンプ作動部から前記吐出室に吐出された作動油は前記軸受孔と回転軸の間の隙間を通って前記筒状空間内に流入したのちこの筒状空間から前記ポンプボデーに形成された戻し通路を通って前記吸入室に還流するようにしてなる電動式液体ポンプにおいて、前記筒状空間に面する前記ポンプボデーの端面に前記回転軸を囲む凹部を形成して、前記軸受孔と回転軸の間の隙間を通った作動油を前記凹部内に流入させるとともに前記戻し通路は前記凹部の底部に連通させて同凹部内の作動油を前記吸入室に還流するよう構成したことを特徴とする電動式液体ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式液体ポンプにおいて、前記ポンプボデーには前記回転軸との間に多少の隙間をおいて同凹部内を前記筒状空間内から仕切る隔壁部材を設けたことを特徴とする電動式液体ポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電動式液体ポンプにおいて、前記ポンプボデーとモータハウジングの間には前記ロータを多少の隙間をおいて液密に覆って前記筒状空間内に位置する非磁性材料よりなる仕切りカバーを設けたことを特徴とする電動式液体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体ポンプを電動モータにより駆動するようにした小形でコンパクトな電動式液体ポンプ、例えば自動車における自動変速機のクラッチの作動油あるいはハイブリッド車の電気モータの冷却油などの供給源として使用するのに適したこの種の電動式液体ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような電動式液体ポンプとしては、センサレスブラシレスＤＣモータのマグネットを油圧ポンプのポンプハウジングにより回転自在に支持された回転軸の外端部に結合し、センサレスブラシレスＤＣモータのコアおよびコイルと一体にモールド成形された有底筒状の樹脂製のモータハウジングの開口端をシール部材を介在してポンプハウジングと結合してマグネットを収容する室をモータハウジングの内部に形成し、ポンプハウジング内に形成された吐出室に吐出された作動油が回転軸の外周とポンプハウジングのとの間の隙間を通って上述した室に流入しかつこの室からポンプハウジングに形成された通路を通ってポンプハウジングに形成された吸入室に還流することによりセンサレスブラシレスＤＣモータを冷却するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１の技術によれば、ポンプハウジングに対する回転軸の支持部は作動油により潤滑され、またセンサレスブラシレスＤＣモータに対する冷却効果は高いが、この作動油には油圧ポンプの作動により生じた微細な鉄粉などの磁性異物が含まれて時間の経過とともに次第に増大するので、この磁性異物がセンサレスブラシレスＤＣモータのマグネットに付着し蓄積されてモータの駆動トルクを減少させ、場合によってはモータを停止させることもある。
【０００４】
このような問題を解決する手段として、図４に示すように、ポンプボデー１に回転自在に支持された回転軸５の両端部にトロコイドポンプ４のインナロータ４ａとセンサレスブラシレスＤＣモータ８のロータ８ｂを固定し、センサレスブラシレスＤＣモータ８の環状のステータ８ａがモールドされてこのステータ８ａの内側に有底の筒状空間９が形成されたモータハウジング７を、センサレスブラシレスＤＣモータ８のロータ８ｂが多少の隙間をおいて筒状空間９内に同軸的に位置されるようにポンプボデー１に固定し、筒状空間９に面するポンプボデー１の端面に形成した凹部に回転軸５の外周面に当接してトロコイドポンプ４側と筒状空間９の間をシールするオイルシール６を設け、吐出室３から回転軸５とポンプボデー１の間の隙間を通って潤滑を行う作動油はオイルシール６を設けた凹部内の底部に流入したのちこの底部からポンプボデー１に形成された戻し通路２ａを通って吸入室２に還流させるようにすることが考えられる。このようにすれば磁性異物を含んだ吐出室３からの作動油は筒状空間９内に入らないので、マグネットに対する磁性異物の付着および蓄積は防止され、モータの駆動トルクの減少やモータの停止を防ぐことができる。なお、この図４に示す技術は比較例として示すもので公知技術ではなく、またそのような構造を記載した文献は見当たらない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３１７７７２号公報（段落〔０００５〕、図１）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す技術では、オイルシール６のリップ部が回転軸５の外周に当接されて摩擦による損失トルクを生じるので所望のポンプ出力を得るために必要なモータトルクが増大し、このためにエネルギの消費量が増大し、モータのサイズ、重量および発熱も増大するという問題が生じる。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、その作用および効果】
このために、本発明による電動式液体ポンプは、ポンプ作動部を備え吸入室と吐出室が形成されたポンプボデーの軸受孔に回転自在に支持された回転軸の一端部にポンプ作動部のポンプロータを固定し、マグネットを有するブラシレスＤＣモータのロータを回転軸の他端部に固定し、ブラシレスＤＣモータのコアとコイルよりなる環状のステータの内側に有底の筒状空間が形成されたモータハウジングをロータが多少の隙間をおいて筒状空間内に位置されるようにポンプボデーに固定し、ポンプ作動部から吐出室に吐出された作動油は軸受孔と回転軸の間の隙間を通って筒状空間内に流入したのちこの筒状空間からポンプボデーに形成された戻し通路を通って吸入室に還流するようにしてなる電動式液体ポンプにおいて、筒状空間に面するポンプボデーの端面に回転軸を囲む凹部を形成して、軸受孔と回転軸の間の隙間を通った作動油を凹部内に流入させるとともに戻し通路は凹部の底部に連通させて凹部内の作動油を吸入室に還流するよう構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
このような本発明によれば、軸受孔と回転軸の間を潤滑して凹部内に流入した吐出室からの磁性異物を含む作動油は直ちに戻し通路からポンプ作動部の吸入室内に還流されるので筒状空間内に入り込む作動油はわずかである。従って、筒状空間内の作動油中に含まれる磁性異物の量の増加速度は大きく低下するので、このような磁性異物がロータのマグネットに付着して蓄積されることによるブラシレスＤＣモータの駆動トルクの低下は減少し、また対磁性異物耐久性の向上によりモータ寿命が延びる。しかも回転軸の外周面に当接してポンプ作動部側と筒状空間の間をシールするシール部材が不要であるので、このようなシール部材が回転軸の外周に当接して摩擦による損失トルクを生じることはなく、所望のポンプ出力を得るために必要なモータトルクが減少してエネルギの消費量は減少し、モータのサイズ、重量および発熱も減少する。
【０００９】
前項に記載の電動式液体ポンプは、ポンプボデーには回転軸との間に多少の隙間をおいて同凹部内を筒状空間内から仕切る隔壁部材を設けることが好ましい。このようにすれば、凹部内から筒状空間内に入り込む磁性異物を含む作動油は一層減少するので、ロータのマグネットへの磁性異物の付着および蓄積によるブラシレスＤＣモータの駆動トルクの低下は減少し、対磁性異物耐久性を一層向上させることができる。
【００１０】
前２項に記載の電動式液体ポンプは、ポンプボデーとモータハウジングの間にはロータを多少の隙間をおいて液密に覆って筒状空間内に位置する非磁性材料よりなる仕切りカバーを設けることが好ましい。このようにすれば、ブラシレスＤＣモータのステータをモールドしたモータハウジングを通しての作動油の外部への漏れを減少させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図１および図２に示す実施の形態により、本発明による電動式液体ポンプの説明をする。この実施の形態の電動式液体ポンプは、主としてポンプ部１０と、これを回転駆動するモータ部２０と、このモータ部２０の作動を制御するドライバ部３０よりなるものである。
【００１２】
主として図１に示すように、ポンプ部１０は一側に円形の収納凹部１１ａが形成されたポンプボデー１１と、このポンプボデー１１の収納凹部１１ａが形成された側面を環状のシール部材１８ａを介して液密に覆うポンプカバー１２よりなるもので、ポンプボデー１１には収納凹部１１ａと偏心する軸受孔１１ｂが形成されている。収納凹部１１ａ内に設けられたトロコイドポンプよりなるポンプ作動部１５は、外歯のインナロータ（ポンプロータ）１５ａとこれと噛合する内歯のアウタロータ１５ｂよりなるもので、アウタロータ１５ｂは外周面が収納凹部１１ａにより回転自在に支持され、インナロータ１５ａは軸受孔１１ｂに回転自在に支持された回転軸１６の一端部に同軸的に圧入固着されている。
【００１３】
主として図１に示すように、互いに噛合する両ロータ１５ａ，１５ｂの歯部の間には、回転に伴い容積が増減する多数のポンプ作動室１５ｃが形成され、このポンプ作動室１５ｃの両側となるポンプカバー１２の内面および収納凹部１１ａの底面には、ポンプ作動室１５ｃの容積が増大する範囲に沿って吸入室１３，１３ａが形成され、またポンプ作動室１５ｃの容積が減少する範囲に沿って吐出室１４，１４ａが形成されている。ポンプカバー１２には、吸入室１３と連通される吸入ポート１３ｂ、および吐出室１４と連通される吐出ポート１４ｂが形成されている。
【００１４】
図１および図２に示すように、ポンプ作動部１５の収納凹部１１ａと反対側となるポンプボデー１１には、軸受孔１１ｂと同軸的に筒部１１ｃが形成され、一端部にインナロータ１５ａが固着された回転軸１６の他端部は、この筒部１１ｃの端面から突出されている。ポンプボデー１１の筒部１１ｃの端面には軸受孔１１ｂと同軸的に円形の凹部１７が回転軸１６を囲んで形成され、その底部はポンプボデー１１内に形成された戻し通路１７ａにより吸入室１３ａに連通されている。またポンプボデー１１には、吐出室１４ａを軸受孔１１ｂに連通する切欠き１４ｃが形成されている。さらに、この凹部１７の寸法は、例えば深さは２ｍｍ、径は回転軸１６の軸径＋２ｍｍ（回転軸１６の軸径が１０ｍｍ程度の場合）とすればよい。
【００１５】
モータ部２０のセンサレスブラシレスＤＣモータ２２は、ステータ２３とロータ２４により構成されている。ロータ２４は、図１および図２に示すように、円筒状のバックヨーク２４ａの外周にマグネット２４ｂを一体的に固着したもので、ポンプボデー１１の筒部１１ｃから突出する回転軸１６の他端に同軸的に圧入固着されている。センサレスブラシレスＤＣモータ２２のステータ２３は積層鉄板のコア２３ａとコイル２３ｂよりなる環状で、樹脂製のモータハウジング２１内に一体的にモールドされ、ステータ２３の内側となる部分には有底の筒状空間２５が形成されている。
【００１６】
この実施の形態では、ポンプボデー１１とモータハウジング２１の間に仕切りカバー１９が設けられている。この仕切りカバー１９はステンレス鋼などの非磁性材料の板材よりなるもので、多少の隙間をおいてロータ２４にかぶせられ、その開口側の半部はポンプボデー１１の筒部１１ｃに嵌合されている。この仕切りカバー１９は、モータハウジング２１の筒状空間２５内に収納され、仕切りカバー１９の開口縁から外方に延びるフランジは、互いに一体的に連結されるポンプカバー１２とモータハウジング２１の間に挟持固定されるようになっている。仕切りカバー１９のフランジとポンプボデー１１の間には、ロータ２４が収容される仕切りカバー１９の内部空間を外部からシールする環状のシール部材１８ｂが設けられている。以上により、ロータ２４は多少の隙間をおいて筒状空間２５内に同軸的に位置されるとともに、この筒状空間２５内には多少の隙間をおいてロータ２４を同軸的にかつ液密に覆う仕切りカバー１９が位置される。なお、筒状空間２５と仕切りカバー１９の間の隙間はなくてもよい。
【００１７】
筒状空間２５と反対側となるモータハウジング２１の側面には、多数の部品を基板３１に取り付けてなりモータ部２０の作動を制御するドライバ部３０を容れる収容凹部２６が形成されている。この収容凹部２６は、カバー３５により液密に覆われている。
【００１８】
ドライバ部３０により制御される電流がセンサレスブラシレスＤＣモータ２２のステータ２３のコイル２３ｂに印加されて回転磁界を生じればロータ２４が回転され、回転軸１６を介してポンプ作動部１５のインナロータ１５ａが回転駆動される。これにより吸入ポート１３ｂから吸入室１３を経てトロコイドポンプ１５のポンプ作動室１５ｃ内に吸入された作動油は、吐出室１４を経て吐出ポート１４ｂから吐出される。ポンプ作動室１５ｃから吐出される作動油の一部は切欠き１４ｃからポンプボデー１１の軸受孔１１ｂと回転軸１６の間に入り軸支部の潤滑及び冷却を行って凹部１７内に入る。凹部１７内の作動油は回転軸１６の回転に伴い渦状に回転しており、一方軸受孔１１ｂと回転軸１６の間から凹部１７内に流入する作動油は、ポンプ作動部１５の作動に伴い微細な鉄粉などの磁性異物の量が時間の経過につれて次第に増大するが、軸受孔１１ｂと回転軸１６の間の隙間は僅か（例えば直径で３０μｍ  ）であるので流入量はわずかであり勢いがないので先ず凹部１７の底部に沿って半径方向に広がり、その大部分は凹部１７全体に拡散される前に凹部１７の底部に連通された戻し通路１７ａから吸入室１３ａに還流される。従って、凹部１７内に流入する磁性異物を含む作動油が筒状空間２５の一部であるロータ２４と仕切りカバー１９の間に拡散されるには時間がかかり、仕切りカバー１９より内側の筒状空間２５内の作動油中に含まれる磁性異物の量の増加速度は大きく低下する。従って、このような磁性異物がロータ２４のマグネット２４ｂに付着し蓄積されることによるブラシレスＤＣモータ２２の駆動トルクの低下は減少し、対磁性異物耐久性が向上し、モータ寿命が延びる。
【００１９】
上述した実施の形態では、このように軸受孔１１ｂの回転軸１６の間を通る作動油を一旦凹部１７内に流入させ、それが筒状空間２５内に拡散される前にその大部分を凹部１７の底部に連通された戻し通路１７ａによりポンプ作動部１５の吸入室１３ａに還流させている。従って、磁性異物を含む作動油が仕切りカバー１９より内側の筒状空間２５内に流入することを防ぐために回転軸１６の外周面に当接してポンプ作動部１５側と筒状空間９の間をシールするシール部材は不要であり、このようなシール部材が回転軸１６の外周に当接して摩擦による損失トルクを生じることはない。従って、所望のポンプ出力を得るために必要なモータトルクが減少してエネルギの消費量は減少し、モータのサイズ、重量および発熱も減少する。
【００２０】
上述した実施の形態では、ポンプボデー１１とモータハウジング２１の間に、ロータ２４を多少の隙間をおいて同軸的にかつ液密に覆って筒状空間２５内に位置する仕切りカバー１９を設けており、このようにすれば、ステータ２３を通しての作動油の外部への漏れをなくすことができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、用途によっては、またはステータ２３を通しての作動油の漏れをなくす手段を講じるなどすれば、このような仕切りカバー１９を使用することなく実施することも可能である。そのようにすれば作動油がステータ２３に接することにより熱伝達率が向上するので、ステータ２３の冷却効率を高めることができる。
【００２１】
次に図３に示す変形例の説明をする。この変形例はポンプボデー１１に形成した凹部１７に隔壁部材１７ｂを設けた点が前述した実施の形態と異なるだけであるので、主としてこの相違点につき説明する。
【００２２】
図３に示すように、隔壁部材１７ｂはＬ形断面形状で環状の板金製品で、筒状の外周部を凹部１７の内周面に圧入固定し、外周部の上縁から内向きに突出するフランジ部の先端と回転軸１６の外周の間に多少の隙間を設けたものである。
【００２３】
前述のように、軸受孔１１ｂと回転軸１６の間から凹部１７内に流入する磁性異物を含む微量の作動油は、凹部１７の底部に沿って半径方向に広がるが、これが凹部１７内に拡散された後のロータ２４と仕切りカバー１９の間の空間への拡散は、隔壁部材１７ｂの内向きフランジ部の先端と回転軸１６の外周の間に多少の隙間を通ってなされるので、前述した実施の形態の場合よりも時間がかかり、ロータ２４と仕切りカバー１９の間の空間の作動油中に含まれる磁性異物の量の増加速度も大きく低下する。従って、このような磁性異物がロータ２４のマグネット２４ｂに付着し蓄積されることによるブラシレスＤＣモータ２２の駆動トルクの低下は一層減少し、対磁性異物耐久性を一層向上させることができる。
【００２４】
なおこの変形例では、隔壁部材１７ｂはＬ字形断面形状として凹部１７の内周面に圧入固定したが、隔壁部材１７ｂは回転軸１６との間に多少の隙間をおいて同凹部１７内を筒状空間２５内から仕切るものであればよく、例えば回転軸１６を通す穴を中央に設けた円板状として、凹部１７の外周部の上側を覆うようにポンプボデー１１の端面にねじ止めなどにより固定したものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動式液体ポンプの一実施形態の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す実施の形態の要部を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明による電動式液体ポンプの変形例の図２に相当する部分拡大断面図である。
【図４】この種の電動式液体ポンプの比較例を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１１…ポンプボデー、１１ｂ…軸受孔、１３，１３ａ…吸入室、１４，１４ａ…吐出室、１５…ポンプ作動部、１５ａ…ポンプロータ（インナロータ）、１６…回転軸、１７…凹部、１７ａ…戻し通路、１７ｂ…隔壁部材、１９…仕切りカバー、２１…モータハウジング、２２…ブラシレスＤＣモータ（センサレスブラシレスＤＣモータ）、２３…ステータ、２３ａ…コア、２３ｂ…コイル、２４…ロータ、２４ｂ…マグネット、２５…筒状空間。
【図１】
2004353524.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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