(57)【要約】【課題】従来、モータユニットとポンプユニットを別構成して互いに組み合わせており、部品点数が多い。大型でコストも高い。【解決手段】電動モータ２の回転軸４とポンプ３の回転軸５とを単一のシャフト６により兼用する。シャフト６を第１及び第２の転がり軸受２４，２５により支持する。第２の転がり軸受２５をポンプハウジング１０の液密空間内に配置する。モータハウジング７の端壁９によりポンプハウジング１０の端壁を兼用する。ポンプ３のサイドプレート１５を１枚のみとする。【選択図】図１
2007107533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転軸およびポンプの回転軸を兼用する単一のシャフトと、
上記シャフトの軸方向に所定間隔隔てて配置されて上記シャフトを支持する一対の転がり軸受と、を備え、
上記一対の転がり軸受はポンプハウジングの液密空間内に配置される転がり軸受を含み、
モータハウジングの端壁によってポンプハウジングの端壁が兼用されていることを特徴とする電動ポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによってポンプを駆動する電動ポンプユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車における省エネの要請は顕著となっており、駆動源としてエンジンと電動モータを併用するいわゆるハイブリッドカーが出現している。このような技術の流れに伴って、補機を駆動するための油圧を発生するポンプを電動化して、必要なときに必要な出力を得るとともに、必要でないときには出力を抑えたり停止させたりして省エネを図ることが考えられている。
【０００３】
従来、この種の電動ポンプでは、ポンプユニットと、モータユニットとを別体に形成し、ポンプの回転軸とモータの回転軸とを例えばオルダムジョイント等の継ぎ手を用いて駆動伝達可能に連結している。
一方、ポンプの回転軸とモータの回転軸とを単一のシャフトで兼用する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】実願昭５８−０７７２５６号（実開昭５９−１８２６７９号）のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、各回転軸を構成する一対のシャフトが別々に形成される場合、両シャフトを互いに連結するための継ぎ手が必要であり、また、一対のシャフトにそれぞれ対応して軸受やオイルシールを設けている。したがって、部品点数が多く、その結果、装置が大型になり製造コストも高くなる。
また、従来では、ポンプユニットのハウジングと、モータユニットのハウジングとが別体で形成されており、この点からも部品点数が多くなり、装置が大型で高価になる。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は小型で安価な電動ポンプユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明はモータの回転軸およびポンプの回転軸を兼用する単一のシャフトと、上記シャフトの軸方向に所定間隔隔てて配置されて上記シャフトを支持する一対の転がり軸受と、を備え、上記一対の転がり軸受はポンプハウジングの液密空間内に配置される転がり軸受を含み、モータハウジングの端壁によってポンプハウジングの端壁が兼用されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本構成では、従来必要であった一対のシャフト間の継ぎ手を廃止することができ、部品点数の削減を通じて小型で安価な電動ポンプユニットが得られる。特に、従来は各シャフトに対応して軸受やオイルシールを設けていたが、これらを共用化することもでき、この点からも部品点数を削減することができる。
また、モータハウジングの端壁によってポンプウジングの端壁を兼用しているので、部品点数の削減を通じて小型化およびコストダウンを図ることができる。上記ポンプは互いに噛み合う一対のギヤを有するギヤポンプからなっていれば好ましい。ギヤポンプであれば、小型且つ安価で高出力が得られるので、自動車への搭載に適している。
【０００８】
また、上記一対の転がり軸受はポンプハウジングの液密空間内に配置される転がり軸受を含んでいるので、下記の利点がある。すなわち、液密空間内の転がり軸受は、摩擦による熱を作動油に放熱できるので、温度上昇を抑制できる。その結果、転がり軸受の寿命を向上でき、ひいては電動ポンプユニットの寿命を向上できる。またポンプの高回転化にも対応できる。また、液密空間内の転がり軸受はグリース密封型でないオープン型で良く、コストを安くすることができる。
【０００９】
また、一対のシャフトを用いる従来の場合には、シャフト間を連結する継ぎ手により、モータとポンプの軸心のずれを吸収しているが、本発明のようにシャフトを共用化して継ぎ手を廃止する場合には、上記シャフトとポンプのロータとの連結部は、シャフトとロータの軸方向相対移動を許容しつつ両者の相対回転を規制する規制部を含み、上記シャフトを支持する複数の軸受は、一つを除いてシャフトとの間に隙間を設けていることが好ましい。
【００１０】
というのは、シャフトとポンプのロータとの連結部はラジアル方向への実質的な遊びを設けないことがポンプの耐久性からみて好ましいという知見を得ており、このように連結部にラジアル方向の遊びを設けない場合においてシャフトとロータがこじれずにアキシャル方向にスムーズに相対移動できるようにするためには、複数の軸受のうちの一つで主にシャフトを支持し、残りはシャフトに対してルーズフィットとしてシャフトとの間の軸心のずれを吸収することが必要となるからである。
【００１１】
ここで、上記の規制部としては、シャフトの軸方向に平行で且つシャフトの回転方向と交差する少なくとも一つの平坦面の他、回転方向と交差する湾曲面であって且つその母線がシャフトの軸方向に平行である湾曲面を例示することができる。前者の規制部を含む連結部は、スプライン、セレーション、いわゆる異形断面部又はキーの何れかを含んでいる。異形断面部の断面形状は、いわゆるＤ形形状であっても良いし、四角形、六角形および八角形等の多角形形状であっても良い。
【００１２】
また、上記シャフトの連結部のモータハウジング側の端部に隣接して連結部よりも小径のくびれ部を設けてあれば好ましい。スプライン又はセレーションを形成する場合において、これらを形成するための工具としてのホブや転造用ラックがシャフトの他の部分と干渉しないようにすることができる。また、上記シャフトの軸方向に所定間隔隔てて配置される一対の転がり軸受を介してシャフトを支持していれば好ましい。本構成では、例えばギヤポンプ等の場合に用いられるサイドプレートにギヤの支軸を支持する軸受の機能を果たさせる必要がなくなり、製造コストを安くすることができる。
【００１３】
上記一対のギヤを両側から挟む一対の部材の何れか一方のみが、ポンプハウジングのキャビティ内に浮動状に収容されるサイドプレートであれば好ましい。この場合、他方のサイドプレートを、当該サイドプレートに装着されるサイドシール等と共に削減することができ、製造コストを低減することができる。上記一対のギヤはシャフトに一体回転可能に連結される駆動ギヤと、この駆動ギヤに噛み合う従動ギヤとを含み、従動ギヤはその支持孔に挿通される支軸に摺動自在に支持されていれば好ましい。この場合、支軸が従動ギヤの摺動負荷を受ける滑り軸受として機能するので、支軸の端部を支える滑り軸受の負荷を減じることができる。その結果、支軸の端部を支える滑り軸受の軸方向長さを短くすることができ、ポンプハウジングを小型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の参考形態に係る電動ポンプユニットの内部構成を示す模式的断面図である。図１を参照して、本電動ポンプユニット１は、電動モータ２とポンプ３を組み合わせて一体のユニットとして構成しており、電動モータ２の回転軸４とポンプの回転軸５とが共通のシャフト６により構成されている。
【００１５】
電動モータ２は、モータハウジング７を備えており、モータハウジング７は、回転軸４を同心に取り囲む有底円筒からなる第１ハウジング８と、この第１ハウジング８の開放部を塞ぐ端壁９とを含んでいる。図示していないが、モータハウジング７内には、回転軸４に一体回転するロータと、第１ハウジング８により支持されロータの周囲を取り囲むステータとが配置されている。一方、ポンプ３は、ポンプハウジング１０を備えており、ポンプハウジング１０は有底円筒からなる第２ハウジング１１と、上記端壁９とを含んでいる。３１は第２ハウジング１１を端壁９に固定するためのねじである。
【００１６】
ポンプハウジング１０内に区画される長円形断面を有するキャビティ１２内には、互いに噛み合うロータとしての駆動ギヤ１３および従動ギヤ１４が収容され、これらのギヤ１３，１４の側面１３ａ，１４ａと端壁９との間に、例えばアルミニウム合金製のサイドプレート１５が嵌め入れられている。
サイドプレート１５はシャフト６の後述する中径部６ｂを貫通させる挿通孔１６と、従動ギヤ１４の支軸１７を回転自在に支持する支持孔１８とを形成している。支軸１７は従動ギヤ１４と一体もしくは別体で形成されている。別体での結合方法は駆動ギヤと同様の方法、又は軸が固定され、従動ギヤが回転自在に支持される方法が用いられる。後者の例としては、従動ギヤ中空内径部に軸受を取り付けた状態で、軸に挿通して従動ギヤが回転自在に支持される。第２ハウジング１１の端壁部１１ａには、シャフト６の後述する軸端部６ｅと支軸１７とをそれぞれ対応するすべり軸受１９，２０を介して支持する支持孔２１，２２が形成されている。
【００１７】
サイドプレート１５のギヤ側側面１５ａの背面１５ｂとこれに対向する端壁９の面９ａとの間には、サイドシールとしての略３の字形形状のシール３０が介在しており、このシール３０は、キャビティ１２内を高圧エリアＨと低圧エリアＬに仕切っている（図４参照）。
シャフト６は、モータハウジング７により第１および第２の転がり軸受２４，２５を介して回転自在に支持される大径部６ａと、この大径部６ａに連続し端壁９の挿通孔２６を貫いてポンプハウジング１０に進入する中径部６ｂと、この中径部６ｂに連続するくびれ部６ｃと、スプライン、セレーション、異形断面部又はキー溝からなる連結部６ｄと、連結部６ｄに連続する軸端部６ｅとを順次に備えている。異形断面部は、Ｄ形形状であっても良いし、四角形、六角形および八角形等の多角形形状であっても良い。
【００１８】
連結部６ｄとしては、シャフト６及び駆動ギヤ１３の両者の軸方向相対移動を許容しつつ両者の相対回転を規制できる規制部を含んでいれば良い。規制部としては、シャフト６の軸方向に平行で且つシャフト６の回転方向と交差する少なくとも一つの平坦面であっても良いし、回転方向と交差する湾曲面であって且つその母線がシャフトの軸方向に平行である湾曲面であっても良い。上記の連結部６ｄとして挙げた上記のスプライン、セレーション、異形断面部又はキー溝等の例は、前者の平坦面からなる規制部を含む例である。
【００１９】
第１の転がり軸受２４は、第１ハウジング８の端壁部８ａに形成された保持部３２に保持されている。端壁９の挿通孔２６は、大径部２７と中径部２８と小径部２９とを順次に有している。大径部２７は第２の転がり軸受２５を保持する。挿通孔２６の中径部２８とシャフト６の中径部６ｂとの間には、両者間を密封するオイルシール２３が介在している。挿通孔２６の小径部２９とシャフト６の中径部６ｂとの間には、隙間が設けられている。
【００２０】
上記の連結部６ｄは駆動ギヤ１３の連結孔３８の内周面に形成された対応する規制部、例えばスプライン、セレーション、異形断面部又はキーに結合され、これにより、シャフト６に含まれる回転軸５と駆動ギヤ１３とが一体回転可能に連結される。
次いで、図１のII−II線に沿う断面図である図２には、駆動ギヤ１３およびこれに連動する従動ギヤ１４の回転方向が矢符により示してあり、両ギヤ１３，１４の噛み合い位置を挟んだ両側には、前記回転方向側に吸込室３３が、反回転方向側に吐出室３４が形成されている。これら吸込室３３および吐出室３４は、第１ハウジング１１の対応位置に開口する吸込口３５および吐出口３６を介して、ポンプハウジング１０外の図示しない吸込先および吐出先にそれぞれ接続されるようにしてある。なお、図２において断面のハッチングを一部省略してある。
【００２１】
次いで、図１のIII −III 線に沿う断面図である図３において、サイドプレート１５のギヤ側側面１５ａには、両ギヤ１３，１４の噛み合い位置から吸込室３３側へ延びる逃げ溝６３および吐出室３６側へ延びる逃げ溝６４が形成されている。これらの逃げ溝６３，６４は、両ギヤ１３，１４の噛み合い位置で流体がサイドプレート１５と各噛合ギヤ歯とで形成される閉塞領域に閉じ込められる、いわゆる閉じ込みの発生を防止するためのものである。６５は挿通孔１６および支持孔１８と吸込室３３とをそれぞれ連通する連通溝である。
【００２２】
一方、図４において、サイドプレート１５の背面（反ギヤ側側面）１５ｂには、略３の字形形状の収容溝３７に上記のシール３０を収容しており、このシール３０を境界として、互いに対向するサイドプレート１５と端壁９との間の空間が、吸込室３３側に連通する低圧エリアＬと吐出室３４側に連通する高圧エリアＨとに仕切られている。また、上記背面１５ｂには、上記低圧エリアＬにおいて挿通孔１６および支持孔１８と吸込室３３側とをそれぞれ連通する各一対の連通溝６６が形成されている。
【００２３】
本参考形態によれば、単一のシャフト６の一部分により電動モータ２の回転軸４を構成し、他の部分によりポンプ３の回転軸５を構成するので、従来必要であった継ぎ手を廃止することができ、部品点数の削減を通じて小型で安価な電動ポンプユニットを提供することができる。
また、従来は各回転軸を構成するシャフトに対応して軸受やオイルシールを設けていたが、これらを共用化することができ、この点からも部品点数を削減することができる。
【００２４】
また、スプライン等からなる連結部６ｄに関しては、ラジアル方向の遊びを設けないようにしてポンプの耐久性を向上していると共に、転がり軸受２４にて主にシャフト６を支持し、転がり軸受２５と滑り軸受１９についてはシャフト６との間に隙間を設けている。この隙間によりシャフト６と軸受１９，２５との間の軸心のずれを吸収し、シャフト６と駆動ギヤ１３がアキシャル方向にスムーズに相対移動できるようにしている。
【００２５】
また、シャフト６の連結部６ｄに隣接して小径のくびれ部６ｃを設けてあるので、連結部６ｄのスプライン又はセレーションを形成するための工具としてのホブや転造用ラックが、シャフト６の他の部分と干渉することを防止できる。
また、シャフト６を軸方向に所定間隔隔てて配置される第１および第２の転がり軸受２４，２５を介してモータハウジング７により支持するので、サイドプレート１５の挿通孔１６に、ポンプ３の回転軸５（具体的にはサイドプレート１５の挿通孔１６を貫通するシャフトの中径部６ｄ）を支持する軸受の機能を果たさせる必要がなくなる。その結果、サイドプレートを安価に製造することができる。
【００２６】
また、モータハウジング７の端壁９によってポンプウジング１０の端壁を兼用しているので、部品点数の削減を通じて小型化およびコストダウンを図ることができる。
また、通例、ギヤポンプでは、一対のギヤを両側から挟む一対のサイドプレートが用いられるが、本実施の形態では、一方のサイドプレート１５のみとするので、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
【００２７】
次いで、図５は本発明の実施の形態を示している。図５を参照して、本実施の形態が図１の参考形態と主に異なるのは、下記の１）〜４）である。
１）  端壁９に取り付けられてシャフト６を支持する転がり軸受２５と、端壁９と挿通孔２６とシャフト６との間を密封するオイルシール２３との位置関係を逆にし、転がり軸受２５をオイルシール２３よりもシャフト６の先端寄りに配置してある。これにより、転がり軸受２５がポンプハウジング１０内の液密空間に配置される。転がり軸受２５の摩擦による熱を作動油に放熱できるので、転がり軸受２５の温度上昇を抑制できる。その結果、転がり軸受２５の寿命を長くでき、ひいては電動ポンプユニットの寿命を向上できる。また、ポンプの高回転化にも十分に対応できる。また、液密空間内の転がり軸受２５としては、グリース密封型でないオープン型を用いれば良く、コストを安くすることができる。
【００２８】
２）  シャフト６の先端を支持する滑り軸受１９を廃止してある。これにより、コストを安くすることができる。
３）  従動ギヤ３９は支持孔４０を有し、この支持孔４０に挿通される支軸４１に摺動自在に支持されている。この場合、支軸４１が従動ギヤ３９の摺動負荷を受ける滑り軸受として機能するので、支軸４１の端部を支える滑り軸受２０の負荷を減じることができる。その結果、支軸４１の端部を支える滑り軸受２０の軸方向長さを短くすることができ、支軸４１の軸方向に関してポンプハウジング１０を小型化することが可能となる。
【００２９】
逆に、支軸４１の軸方向に関してポンプハウジング１０が同一サイズであっても、滑り軸受２０の軸長を短くした分だけ、従動ギヤ３９の歯幅を長くすることができ、ポンプの高出力化に対応することができる。
なお、同じ出力のポンプの場合、高吐出圧低吐出量のポンプよりも低吐出圧高吐出量のポンプのほうが、ギヤの歯幅を長くとることができ軸受負荷容量が大きくなるため、本軸受構造（従動ギヤを支軸により摺動支持する軸受構造）の効果を顕著なものとすることができる。
【００３０】
４）  従動ギヤ３９の支持孔４０の内周面と支軸４１の外周面との間には所定の隙間が設けられており、従動ギヤ３９は支軸４１の径方向に若干量移動できるようになっている。この場合、ポンプ作動時の発生圧力で、従動ギヤ３９の外径部がキャビティ１２の内面に強く押圧され、従動ギヤ３９の周方向に作動油が漏れることを防止することができるので、高いポンプ効率を得ることができる。また、支軸４１や回転軸５の中心をキャビティ１２の対応するギヤ収容孔の中心からオフセットしておいても、同様にギヤの周方向に作動油が漏れることを防止して、高いポンプ効率を得ることができる。
【００３１】
他の構成については、図１の参考形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、一対のギヤの両側にサイドプレートを用いても良いし、また、サイドプレートを一切廃止しても良い。
また、第２の転がり軸受２５を、滑り軸受２９の位置に滑り軸受２９に代えて配置することもできる。滑り軸受１９を廃止することもできる。第２の転がり軸受２５を廃止し、第１の転がり軸受２４と、サイドプレート１５とによってシャフト６を支持するようにしても良い。その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の参考形態の電動ポンプユニットの断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図であり、ハッチングを一部省略してある。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】本発明の実施の形態の電動ポンプユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…電動ポンプユニット、２…電動モータ、3 …ポンプ、４，５…回転軸、６…シャフト、７…モータハウジング、８…第１ハウジング、９…端壁、１０…ポンプハウジング、１１…第２ハウジング、１２…キャビティ、１３…駆動ギヤ、１４…従動ギヤ、１５…サイドプレート、２３…オイルシール、２４…第１の転がり軸受、２５…第２の転がり軸受、３０…略３の字形形状のシール（サイドシール）、３９…従動ギヤ、４０…支持孔、４１…支軸
【図１】
2007107533.tif 000003
【図２】
2007107533.tif 000004
【図３】
2007107533.tif 000005
【図４】
2007107533.tif 000006
【図５】
2007107533.tif 000007