(57)【要約】【課題】  軽量化およびコンパクト化を図るとともに、コントローラの基板上の部品の昇温を防止できる電動ポンプユニットを提供する。【解決手段】  電動ポンプユニットは、油の吸入および吐出を行うポンプ1のポンプハウジング2、ポンプ駆動用電動モータ3を内蔵したモータハウジング4および電動モータ3を制御するコントローラ5が一体状に設けられたものである。コントローラ5の環状基板31がポンプハウジング2とモータハウジング4の間に配置され、基板31に取り付けられる部品32の少なくとも一部がポンプハウジング2側に取り付けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油の吸入および吐出を行うポンプのポンプハウジング、ポンプ駆動用電動モータを内蔵したモータハウジングおよび電動モータを制御するコントローラが一体状に設けられた電動ポンプユニットにおいて、
コントローラの環状基板がポンプハウジングとモータハウジングの間に配置され、基板に取り付けられる部品の少なくとも一部がポンプハウジング側に取り付けられていることを特徴とする電動ポンプユニット。
【請求項２】
基板に取り付けられた少なくとも一部の部品が、直接または伝熱部材を介してポンプハウジングに接触させられていることを特徴とする請求項１の電動ポンプユニット。
【請求項３】
基板に取り付けられた少なくとも一部の部品が、基板に面するポンプハウジングの端面に形成された凹部内に入れられていることを特徴とする請求項１または２の電動ポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば自動車のトランスミッション（変速機）などに油圧を供給する油圧ポンプとして使用される電動ポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッションには油圧ポンプにより油圧が供給されるが、省エネルギなどの観点から停車時にエンジンを停止するいわゆるアイドルストップ（アイドリングストップ）を行う自動車では、アイドルストップ時にもトランスミッションへの油圧供給を確保するために、電動油圧ポンプが使用されるようになっている。
【０００３】
自動車のトランスミッション用電動油圧ポンプは、車体の限られたスペースに搭載されるため、コンパクト化が要求され、また、軽量化およびコスト低減も要求される。このような要求に応えるため、ポンプ、ポンプ駆動用電動モータおよび電動モータのコントローラが共通のユニットハウジング内に組み込まれた電動ポンプユニットが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
このような従来の電動ポンプユニットでは、ポンプを構成するポンプハウジングと電動モータを内蔵したモータハウジングが互いに連結され、ポンプハウジングと反対側のモータの端面にコントローラの基板が固定される。そして、基板には、コントローラを構成するコンデンサ、ＦＥＴなどの複数の電装部品（電気部品および電子部品）が取り付けられる。モータハウジングは、通常、アルミニウム合金などの金属製で、モータを収容する周壁部と、その端部を閉鎖する蓋（端壁部）とが別に作られ、周壁部内にモータおよび基板が収容された後に、蓋が周壁部の端部に固定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車用電動ポンプユニットは自動車のエンジンルーム内に配置され、モータのステータコイルの発熱やコントローラの基板上の部品の自己発熱により、部品の温度が上昇するため、部品の放熱が必要となる。
【０００７】
近年、電動ポンプユニットの軽量化、コスト低減を図るため、モータハウジングを合成樹脂製にすることが提案されているが、そうすると、放熱効果が低下するという問題がある。なお、モータハウジングを合成樹脂製にしても、上記と同じ理由で、それを構成する周壁部と蓋を別体にして、これらを後で固定または接合する必要がある。また、基板が高熱になるモータ側に配置されているため、部品がモータからの熱を受けて昇温し、放熱しにくいことにより、部品の耐熱限度を超えることがある。とくに、コンデンサは背が高く、コンパクト化を図るために、基板のモータ側に配置されるが、そうすると、モータからの輻射熱を受け、放熱しにくいため、非常に高温になることがある。
【０００８】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、軽量化およびコンパクト化を図るとともに、コントローラの基板上の部品の昇温を防止できる電動ポンプユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による電動ポンプユニットは、油の吸入および吐出を行うポンプのポンプハウジング、ポンプ駆動用電動モータを内蔵したモータハウジングおよび電動モータを制御するコントローラが一体状に設けられた電動ポンプユニットにおいて、コントローラの環状基板がポンプハウジングとモータハウジングの間に配置され、基板に取り付けられる部品の少なくとも一部がポンプハウジング側に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
ポンプハウジングは、通常、アルミニウム合金などの金属製で熱容量が大きく、表面積が大きいため、放熱効果が高い。しかも、ポンプハウジング内を一定温度（たとえば１１０℃）以下の油が流れるため、温度上昇が小さい。コントローラの環状基板がポンプハウジングとモータハウジングの間に配置され、基板に取り付けられる少なくとも一部の部品がポンプハウジングに面しているため、この部品の熱が効果的に放熱され、昇温が防止される。
【００１１】
たとえば、基板はポンプハウジングまたはモータハウジングに固定される。たとえば、ポンプハウジングに固定された基板がモータハウジングに接触させられ、あるいは、モータハウジングに固定された基板がポンプハウジングに接触させられる。
【００１２】
ポンプハウジングとモータハウジングが一体化される場合、モータハウジングに収容された電動モータのモータ軸が、ポンプハウジング内に入り込んでポンプに連結される。コントローラの基板が環状であるから、モータ軸やそれを支持するための構成などを基板の内側に位置させることができる。
【００１３】
ポンプハウジング側に配置される部品は、たとえば、耐熱性の低いものである。たとえば、コンデンサ、ＦＥＴなどが基板のポンプハウジング側に取り付けられる。
【００１４】
たとえば、基板に取り付けられた少なくとも一部の部品が、直接または伝熱部材を介してポンプハウジングに接触させられている。
【００１５】
このようにすれば、より放熱効果を高めることができる。
【００１６】
伝熱部材としては、たとえば、シリコーンゴムなど、熱伝導率の高い熱硬化性粘弾性樹脂、放熱シートなどが使用される。熱硬化性粘弾性樹脂を使用する場合、たとえば、ポンプハウジングに樹脂を塗布した後、部品が樹脂に圧接するように、基板をポンプハウジングに組み付け、樹脂を硬化させる。このようにすれば、樹脂をポンプハウジングと部品の間隔より少し厚めに塗布すればよく、寸法管理が容易である。
【００１７】
たとえば、基板に取り付けられた少なくとも一部の部品が、基板に面するポンプハウジングの端面に形成された凹部内に入れられている。
【００１８】
凹部内に入れられる部品は、たとえば、コンデンサなど、背の高い部品である。
【００１９】
このようにすれば、部品に対向するポンプハウジングの表面積が大きくなり、より放熱効果が高くなる。また、凹所の分だけ基板とポンプハウジングの間隔を小さくすることができ、コンパクト化が可能である。
【００２０】
この場合も、部品を直接または伝熱部材を介してポンプハウジングに接触させるのが好ましい。たとえば、上記のような熱硬化性粘弾性樹脂を凹部内に塗布した後、部品を樹脂に圧接するように凹部内に入れ、基板をポンプハウジングに組み付ける。
【００２１】
このように、部品の放熱効果が高いため、モータハウジングを合成樹脂製にすることができる。さらに、コントローラの基板がモータのポンプハウジング側に配置されるため、モータハウジングの周壁部と端壁部を一体に形成することができる。また、モータを構成するステータを合成樹脂製のモータハウジングの周壁部と一体にモールドすることもできる。このようにすることにより、全体の軽量化およびコンパクト化が可能である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の電動ポンプユニットによれば、上記のように、コントローラの基板上の部品を効果的に放熱することができ、軽量化およびコンパクト化を図るとともに、部品の昇温を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、この発明の実施形態を示すトランスミッション用電動ポンプユニットの主要部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、この発明を自動車のトランスミッション用電動ポンプユニットに適用した実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、この発明の実施形態を示すトランスミッション用電動ポンプユニットの主要部の縦断面図である。以下の説明において、図１の左側を前、右側を後とし、前から見たときの左右を左右とする。
【００２６】
電動ポンプユニットは、油の吸入および吐出を行うポンプ(1)のポンプハウジング(2)、ポンプ駆動用電動モータ(3)を内蔵したモータハウジング(4)および電動モータ(3)を制御するコントローラ(5)が一体状に設けられたものである。この例では、ポンプ(1)は内歯歯車ポンプ、モータ(3)は３相巻線を有するセンサレス制御ブラシレスＤＣモータである。
【００２７】
ポンプハウジング(2)は、前側半体（ポンププレート）(6)と後側半体(7)（ポンプハウジング）からなる。前側半体(6)は、板状をなす。後側半体(7)は、周壁部(7a)の後端に後壁部(7b)が一体に形成されて前部が開口した厚肉短円筒状をなす。後側半体(7)の周壁部(7a)の前端面が前側半体(6)の後端面にＯリング(8)を介して固定されている。モータハウジング(4)は周壁部(4a)の後端に後端壁部(4b)が一体に形成されて前部が開口した厚肉円筒状をなし、周壁部(4a)の前端面が後側半体(7)の後端面にシール部材(9)を介して固定されている。この例では、ポンプハウジング(2)の両半体(6)(7)およびモータハウジング(4)の周壁部(4a)が複数のボルト(10)により互いに固定されている。ポンプハウジング(2)の両半体(6)(7)は、アルミニウム合金などの金属製である。モータハウジング(4)は、合成樹脂製である。
【００２８】
ポンプハウジング(2)内の後側半体(7)の前面に、横断面円形のポンプ室(11)が形成されている。ポンプ室(11)内にアウタギヤ（アウタロータ）(12)が回転自在に収容され、アウタギヤ(12)の内側に、これとかみ合うインナギヤ（インナロータ）(13)が回転自在に配置されている。ポンプハウジング(2)の前側半体(6)には、ポンプ室(11)に連通する油吸入口(14)および油吐出口(15)が形成されている。ポンプハウジング(2)の後側半体(7)の後壁部(7b)の中心部に、ポンプ室(11)に連通する円形穴(16)が形成され、その周囲に、後方に突出した支持円筒部(17)が一体に形成されている。
【００２９】
モータハウジング(4)の周壁部(4a)の前部外周面に、コネクタ(18)が一体に形成されている。
【００３０】
モータ(3)は、前後方向にのびるポンプ駆動モータ軸(19)と、モータ軸(19)の後部に固定されたモータロータ(20)と、モータロータ(20)の周囲に配置されたモータステータ(21)とを備えている。
【００３１】
ステータ(21)は、積層鋼板よりなるコア(22)にインシュレータ（合成樹脂製絶縁体）(23)が組み込まれ、インシュレータ(23)の部分にステータコイル(24)が巻きつけられたものである。ステータ(21)はモータハウジング(4)の周壁部(4a)と一体にモールドされ、コア(22)の内周面が周壁部(4a)の内周に露出している。図示は省略したが、コイル(24)はコネクタに接続されている。
【００３２】
モータ軸(19)の後端寄りの部分が、後側半体(7)の支持円筒部(17)に設けられた軸受装置(25)により回転自在に片持ち支持されている。この例では、軸受装置(25)は、前後に隣接する２個の転がり軸受である玉軸受(26)よりなり、各軸受(26)の内輪(26a)がモータ軸(19)に固定され、外輪(26b)が支持円筒部(17)に固定されている。モータ軸(19)の前部は、後側半体(7)の穴(16)の部分を貫通してポンプ室(11)内に進入し、その前端部がインナギヤ(13)に連結されている。支持円筒部(17)内の軸受装置(25)より前側の部分とモータ軸(19)の間に、シール(27)が設けられている。
【００３３】
モータロータ(20)は、円筒状のロータ本体（バックヨーク）(28)の外周に合成樹脂製の永久磁石保持部材(29)が固定状に設けられ、保持部材(29)を周方向に等分する複数箇所にセグメント形状の永久磁石(30)が保持されたものである。ロータ本体(28)は、たとえば金属の焼結体で、モータ軸(19)の後端部に固定されたフランジ部(28a)と、フランジ部(28a)の外周縁に一体に形成されてモータ軸(19)を囲むようにステータ(21)の内側を前方にのびた円筒部(28b)とからなる。モータ軸(19)の後端に形成された小径部(19a)が、ロータ本体(28)のフランジ部(28a)の中心に形成された穴(37)に圧入されている。
【００３４】
モータ軸(19)、ロータ(20)およびポンプ(1)のインナギヤ(13)を含む回転部分の重心の軸方向位置が、軸受装置(25)の軸方向範囲内にある。この例では、上記重心の軸方向位置が、軸受装置(25)を構成する２個の玉軸受(26)の間にある。
【００３５】
コントローラ(5)の基板(31)は穴あき円板状の環状基板であり、ポンプハウジング(2)とモータハウジング(4)の間に配置されている。基板(31)は後側半体(7)の支持円筒部(17)の周囲に配置され、図示しないねじなどによりモータハウジング(4)の周壁部(4a)の前向きの面に固定されており、モータ軸(19)が基板(31)の内側を通っている。また、基板(31)は、後側半体(7)の後壁部(7b)の後向きの面に接触している。基板(31)には、コントローラ(5)を構成する電装部品(32)が装着されている。図面には、部品(32)として、基板(31)の前面に取り付けられたコンデンサが１つだけ示されているが、基板(31)の前面の適宜な箇所に複数の部品が装着される。部品は、基板(31)の後面にも装着されてもよい。部品(32)に対応するポンプハウジング(2)の前側半体(6)の後面に円形凹部(33)が形成され、後側半体(7)の前面に形成された円形凸部(34)がこの凹部(33)に密にはめ合わされている。凸部(34)に対応する後側半体(7)の後面に、凸部(34)の内側に達するテーパ穴状の凹部(35)が形成されている。そして、基板(31)上の部品(32)が、凹部(35)内に入り込んでいる。両半体(6)(7)間のＯリング(8)はポンプ室(11)の中心に対して偏心しており、ポンプ室(11)ならびに両半体(6)(7)の凹部(33)および凸部(34)は、Ｏリング(8)の内側に位置している。
【００３６】
モータハウジング(4)の後端壁部(4b)の中心に円形穴(38)が形成され、この穴(38)を塞ぐように、ベントフィルタ(39)が後端壁部(4b)の後面に固定されている。穴(38)の内径は、ロータ本体(28)の穴(37)の内径より大きい。
【００３７】
ポンプハウジング(2)は金属製で、熱容量が大きく、表面積が大きいため、放熱効果が高い。しかも、ポンプハウジング(2)内を一定温度以下の油が流れるため、温度上昇が小さい。コントローラ(5)の基板(31)がポンプハウジング(2)とモータハウジング(4)の間に配置され、基板(31)上の部品(32)がポンプハウジング(2)に面しているため、部品(32)の熱が効果的に放熱され、昇温が防止される。ポンプハウジング(2)に凹部(35)が形成されて、その表面積が大きくなっているため、放熱効果がさらに高い。部品(32)がポンプハウジング(2)に形成された凹部(35)内に入り込んで、広い面積でポンプハウジング(2)と対向しているため、さらに効果的に放熱が行われる。また、凹部(35)により背の高い部品(32)の軸方向の長さが吸収され、基板(31)をポンプハウジング(2)とモータハウジング(4)の間に配置しても、ユニット全体の軸方向の寸法が大きくなることがない。
【００３８】
好ましくは、部品(32)の一部がポンプハウジング(2)と直接接触している。また、部品(32)の一部が伝熱部材を介してポンプハウジング(2)に間接的に接触していてもよい。このようにすれば、より放熱効果を高めることができる。伝熱部材としては、たとえば、シリコーンゴムなど、熱伝導率の高い熱硬化性粘弾性樹脂、放熱シートなどが使用される。熱硬化性粘弾性樹脂を使用する場合、図面に想像線（鎖線）で示すように、凹部(35)内に伝熱部材(36)が充填される。たとえば、凹部(35)内に適量の伝熱部材(36)を塗布した後に、基板(31)をポンプハウジング(2)に固定して、部品(32)を凹部(35)に入れるとともに、伝熱部材(36)に圧接させ、その状態で伝熱部材(36)を硬化させることにより、伝熱部材(36)を凹部(35)内に充填する。ポンプハウジング(2)の表面に凹凸を形成することなどにより、その表面積を増大させて、放熱効果をより高めるようにしてもよい。
【００３９】
ポンプハウジング(2)には、上記のような凹部(35)でなく、両半体(6)(7)を前後に貫通する穴を形成し、この穴に基板(31)上の部品を入り込ませるようにしてもよい。その場合、Ｏリング(8)は、上記貫通穴より内側に位置させられる。
【００４０】
基板(31)の前面には、コンデンサだけでなく、たとえばＦＥＴなど、耐熱性の低い部品が装着されるが、背の高くない部品などについては、ポンプハウジング(2)に凹部を形成せずに、部品をポンプハウジング(2)の端面に対向させるようにしてもよい。その場合も、好ましくは、部品を直接または伝熱部材を介して間接的にポンプハウジング(2)に接触させる。
【００４１】
上記の電動ポンプユニットは、たとえば、次のようにして組み立てられる。
【００４２】
まず、ベントフィルタ(39)が取り付けられていない状態のモータハウジング(4)の後端壁部(4b)に、位置決め治具を固定する。位置決め治具には、貫通状のガイド穴を有するガイド筒部が設けられおり、ガイド筒部が後端壁部(4b)の穴(38)を通って前方にのびている。このガイド筒部のガイド穴に、ガイドピンを前後に移動するように挿入する。ガイドピンはばねなどの弾性部材で前向きに付勢されており、ガイド筒部の前端より前方に突出している。次に、永久磁石保持部材(29)および永久磁石(30)が取り付けられたロータ本体(28)の穴(37)にガイドピンを挿入し、ガイドピンを案内にして、モータロータ(20)をガイド筒部の前端に当たるまで後方に移動させ、モータステータ(21)の内側に組み込む。次に、軸受装置(25)が取り付けられたモータ軸(19)の小径部(19a)を、ガイド筒部により後方への移動が阻止されているロータ本体(28)の穴(37)に挿入し、ガイドピンを後方に押し出すようにしながら、穴(37)に圧入する。次に、基板(31)をモータハウジング(4)の周壁部(4a)に固定し、必要箇所のはんだ付けを行う。次に、シール(27)が取り付けられた後側半体(7)の支持円筒部(17)を、モータ軸(19)上の軸受装置(25)の外側にはめ合わせる。このとき、必要があれば、後側半体(7)の後壁(7b)の後面や凹部(35)内に熱硬化性粘弾性樹脂などの伝熱部材を塗布しておく。次に、モータ軸(19)の前端部にインナギヤ(13)を固定するとともに、アウタギヤ(12)を組み付け、後側半体(7)に前側半体(6)を組み合わせ、両半体(6)(7)をモータハウジング(4)と固定する。このようにして、ポンプ(1)、モータ(3)および基板(31)の組み付けが終わったならば、治具を取り外し、ベントフィルタ(39)の外周部をモータハウジング(4)の後端壁部(4b)後面の(38)の周囲に熱溶着により固定する。
【００４３】
車両の走行中は、モータ(3)は停止し、したがって、ポンプ(1)も停止している。
【００４４】
車両停止中に、モータ(3)が動作し、これによりポンプ(1)も動作する。ポンプ(1)が動作すると、図示しない油吸入管などを通して、油が油吸入口(14)からポンプ室(11)内に吸入され、油吐出口(15)から吐出され、図示しない油吐出管などを通してトランスミッションの所要箇所に供給される。
【００４５】
上記の電動ポンプユニットでは、モータ軸(19)の軸方向１箇所が軸受装置(25)により片持ち支持され、その軸受装置(25)の外周を取り囲むようにモータロータ(20)が設けられている構造であるから、モータ軸(19)の長さが短くてすみ、さらなるコンパクト化が可能である。また、モータ軸(19)、モータロータ(20)およびポンプ(1)のインナギヤ(13)を含む回転部分の重心の軸方向位置が、軸受装置(25)の軸方向範囲内にあるから、回転部分を安定良く回転支持することができる。さらに、上記重心位置が、軸受装置(25)を構成する２個の玉軸受(26)の間にあるから、回転部分をより安定良く回転支持することができる。また、ポンプハウジング(2)に一体に形成された円筒部(17)だけで軸受装置(25)を支持することができ、他に軸受装置が不要である。このため、さらなる部品点数の低減が可能であり、さらなる軽量化およびコンパクト化が可能である。
【００４６】
上記の電動ポンプユニットでは、基板(31)がポンプハウジング(2)とモータハウジング(4)の間に配置されているため、モータハウジング(4)の周壁部(4a)と後端壁部(4b)を一体に形成することができる。このため、ユニットをさらにコンパクト化することができる。モータ(3)のステータ(21)がモータハウジング(4)と一体にモールドされているので、さらにコンパクトにすることができる。また、このようなモータハウジング(4)が合成樹脂製であるから、さらに軽量化が可能である。しかし、モータハウジング(4)の周壁部(4a)と後端壁部(4b)は一体に形成されたものでなくてもよく、モータ(3)のステータ(21)はモータハウジング(4)と一体にモールドされたものでなくてもよい。
【００４７】
上記の実施形態では、モータロータ(20)が、円筒状のロータ本体(28)の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製の永久磁石保持部材(29)に、複数の永久磁石(30)が保持されているものであるから、永久磁石(30)をロータ本体(29)に接着剤で固定する必要がなく、剥がれのおそれがない。
【００４８】
電動ポンプユニットの全体構成および各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【００４９】
また、この発明は、トランスミッション用電動ポンプユニット以外の電動ポンプユニットにも適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
(1)    ポンプ
(2)    ポンプハウジング
(3)    電動モータ
(4)    モータハウジング
(5)    コントローラ
(31)    基板
(32)    部品
(35)    凹部
(36)    伝熱部材
【図１】
2012026309.tif 000003