(57)【要約】【課題】簡便な構成でありながら、モータ電流の増加を抑制できる電動ポンプを提供する。【解決手段】ポンプ本体に設けられた吸引ポート４から吸引した流体を吐出ポート５から吐出すべく、ポンプ本体に収容したポンプロータ７，８と、ポンプロータ７，８を駆動させる駆動部１１，１２とを有する電動ポンプであって、吐出ポート５の流体圧を受けて引退する受圧面２１を有する受圧体２０と、受圧面２１の下流側に設けられ、当該受圧面２１の所定量の後退により開口し流体の一部を外部に排出する開口部２２と、を備え、受圧面２１が吐出ポート５の流体の流れの軸線Ｚ上に位置し、且つ受圧面２１が吐出ポート５の流体の流れの軸線Ｚ方向に移動するよう構成してある。【選択図】図１
2013241837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体に設けられた吸引ポートから吸引した流体を吐出ポートから吐出すべく、前記ポンプ本体に収容したポンプロータと、前記ポンプロータを駆動させる駆動部とを有する電動ポンプであって、
前記吐出ポートの流体圧を受けて引退する受圧面を有する受圧体と、
前記受圧面の下流側に設けられ、当該受圧面の所定量の後退により開口し流体の一部を外部に排出する開口部と、を備え、
前記受圧面が前記吐出ポートの流体の流れの軸線上に位置し、且つ前記受圧面が前記吐出ポートの流体の流れの軸線方向に移動するよう構成してある電動ポンプ。
【請求項２】
前記受圧体が、前記受圧面を前記吐出ポートの流体圧に抗う方向に付勢する付勢部材を備える請求項１記載の電動ポンプ。
【請求項３】
上流側の前記吐出ポートからの流路と下流側の流体の吐出口に連通する吐出路とが曲り部を介して接続され、前記曲り部における上流側の流路の流体の流れの軸線上に位置する壁面に開口が設けられるとともに、当該開口に前記受圧面を臨ませて配置してある請求項１又は２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、ポンプ本体に設けた吸引ポートから吸引した流体を吐出ポートから吐出すべく、ポンプ本体に収容したポンプロータと、ポンプロータを駆動させる駆動部とを有する電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動ポンプは、例えば車両のＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速装置）や、パワーステアリング装置等の油圧駆動部に作動オイルを供給するため等に用いられる。
【０００３】
こうした電動ポンプは、エンジンに付設され高温、かつ雨水等の水分が付着する過酷な湿潤環境において用いられ、熱によるモータブラシの磨耗や耐水性の問題がある。このため、電動ポンプのモータとして例えばブラシレスモータが採用されている。
【０００４】
ブラシレスモータにおいては、回転子の角度位置を検出するセンサが必要であるが、センサの耐久性の問題もあることから、特許文献１の電動ポンプのように、センサレスブラシレスモータを用いるものがある。
【０００５】
また、特許文献１の電動ポンプでは、方形波の電圧制御よりも正弦波の電流制御の方がよりモータの効率がよいことから、モータ電流を増減することでポンプロータの回転駆動が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、電動ポンプのモータ電圧を大きくすると、ポンプロータの回転速度も大きくなりオイルの吐出量が増すこととなる。そうなると、吐出ポート側の油圧も増加し、吐出しきれないオイルが抵抗となり、ポンプロータが吐出ポートからの抵抗を受ける。このため、ポンプロータの回転速度は低下することとなり、低下したポンプロータの回転速度を上昇させるには、モータ電流を増加させる必要がある。しかしながら、モータ電流を増加させるとモータの発熱も増すこととなる。モータの発熱が増すと、モータに近接して配設されるドライバ素子等の温度も上昇し、これら電子部品の故障の原因となる。
【０００８】
本発明は、簡便な構成でありながら、モータ電流の増加を抑制できる電動ポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動ポンプの第１特徴構成は、ポンプ本体に設けられた吸引ポートから吸引した流体を吐出ポートから吐出すべく、前記ポンプ本体に収容したポンプロータと、前記ポンプロータを駆動させる駆動部とを有する電動ポンプであって、
前記吐出ポートの流体圧を受けて引退する受圧面を有する受圧体と、
前記受圧面の下流側に設けられ、当該受圧面の所定量の後退により開口し流体の一部を外部に排出する開口部と、を備え、
前記受圧面が前記吐出ポートの流体の流れの軸線上に位置し、且つ前記受圧面が前記吐出ポートの流体の流れの軸線方向に移動するよう構成してある点にある。
【００１０】
本構成により、電動ポンプにおいて吐出ポートにおける吐出量が増し、吐出ポートの流体圧が上昇すると、吐出ポートの流体圧を受けて受圧体の受圧面が引退する。この受圧面の後退が所定量になると、受圧面の下流側に設けられた開口部と吐出ポートとが連通し、吐出ポートの流体が開口部から排出される。これにより、吐出ポートの流体圧は、上限値の低い所定の範囲に設定することができ、モータ電流の増加が抑制される。その結果、モータの発熱が抑制されドライバ素子等、モータに近接配置される電子部品の温度上昇を抑制することができる。
【００１１】
本発明の電動ポンプの第２特徴構成は、前記受圧体が、前記受圧面を前記吐出ポートの流体圧に抗う方向に付勢する付勢部材を備える点にある。
【００１２】
本構成の如く、受圧面を吐出ポートの流体圧に抗う方向に付勢する付勢部材を備えることで、受圧面を付勢する付勢力を容易に調整することができ、吐出ポートの流体圧の調整も容易となり、適用範囲の広い電動ポンプを提供することができる。
【００１３】
本発明の電動ポンプの第３特徴構成は、上流側の前記吐出ポートからの流路と下流側の流体の吐出口に連通する吐出路とが曲り部を介して接続され、前記曲り部における上流側の流路の流体の流れの軸線上に位置する壁面に開口が設けられるとともに、当該開口に前記受圧面を臨ませて配置してある点にある。
【００１４】
本構成の如く、吐出ポートからの流路における曲り部の上流側の流路の流体の流れの軸線上に位置する壁面に開口が設けられるとともに、当該開口に受圧面を臨ませて配置することで、吐出ポートの流体の流れの軸線上に位置に受圧面を容易に配置することができる。また、吐出ポートの流体の流れの軸線上に受圧面が位置することで、流体の流れによる流体圧を受圧面で適正に受けることができる。その結果、開口部からの流体の排出が確実に行われ、吐出ポートの流体圧の急激な上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電動ポンプの縦断側面図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】受圧面が後退し開口部が開放された状態を示す図である。
【図４】本発明に係る電動ポンプの動作特性を示すグラフである。
【図５】第２実施形態における電動ポンプを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の電動ポンプは、ポンプ本体に設けた吸引ポートから吸引した流体を吐出ポートから吐出すべく、ポンプ本体に収容したポンプロータと、ポンプロータを駆動させる駆動部とを有する。
以下、本発明に係る電動ポンプを図面に基づいて説明する。
【００１７】
〔基本構成〕
図１〜図３に示すように、流体としてのオイルを吸引して排出するポンプユニットＰと、このポンプユニットＰを駆動するモータユニットＭとをポンプハウジングＨの内部空間Ｓに収容して電動ポンプが構成されている。
【００１８】
この電動ポンプは、自動車のエンジン等の潤滑用のオイルを供給するために使用されるものである。尚、この電動ポンプはオイル以外の流体の供給に使用するものでも良い。
【００１９】
〔ハウジング〕
ポンプハウジングＨは、樹脂製のハウジング本体１と、このハウジング本体１の開口部１Ａに嵌め込まれることで位置決め状態で取り付けられる樹脂製の蓋体２とで構成され、ハウジング本体１に対して超音波溶着の技術や、接着の技術により蓋体２を固着して内部空間Ｓが密閉されている。ハウジング本体１は、底壁部１Ｂと、この底壁部１Ｂを取り囲む領域において底壁部１Ｂから立ち上がる姿勢の縦壁部１Ｃとを有し、この縦壁部１Ｃの突出端位置で開放する開口部１Ａを形成した椀状に成形されている。
【００２０】
蓋体２は、開口部１Ａの内周面と密接するように寸法を設定した外周面２Ａを形成しており、図１に示すシャフト１０の回転軸芯Ｙに沿う方向への相対移動により、開口部１Ａへの蓋体２の嵌め込みが可能となる。このように嵌め込んだ状態では、ハウジング本体１の開口部１Ａと蓋体２の外周面２Ａとが密接するため、ハウジング本体１と蓋体２との回転軸芯Ｙと直交する方向への相対移動が阻止され位置決め状態に達する。
【００２１】
ハウジング本体１の底壁部１ＢにはポンプユニットＰが嵌め込まれる凹状のポンプ収容空間Ｓｐが形成され、このポンプ収容空間Ｓｐの底部には、ポンプ収容空間Ｓｐに連通する吸引ポート４と吐出ポート５とが形成されている。また、ポンプ収容空間Ｓｐの底部には、モータユニットＭのシャフト１０の一端を回転自在に支持する凹状の本体側支持部１Ｓが形成されている。
【００２２】
蓋体２の内面側の内壁部２Ｂにはシャフト１０の他端を回転自在に支持する凹状の蓋体側支持部２Ｓが形成されている。この本体側支持部１Ｓと蓋体側支持部２Ｓとはシャフト１０の回転軸芯Ｙと同軸芯で形成されている。また、蓋体２の内壁部２Ｂには回転軸芯Ｙを中心とする円形の溝が形成され、この溝にシールリング６が嵌め込まれている。
【００２３】
〔ポンプユニット〕
ポンプユニットＰは、シャフト１０が嵌合する嵌合孔７Ａを有したインナロータ７と、このインナロータ７の外周の歯部７Ｇに対し、その内周の歯部８Ｇが咬合するアウタロータ８とを備えて内接型のポンプとしてのトロコイド型に構成されている。
【００２４】
図２に示すように、このポンプユニットＰは、回転軸芯（第２回転軸芯）Ｙと同軸芯上にインナロータ７の軸芯が配置されると共に、この回転軸芯Ｙと偏位する位置にアウタロータ８の回転軸芯（第１回転軸芯）Ｘが配置される。そして、シャフト１０が駆動回転した場合にはインナロータ７が回転し、この回転に伴ってアウタロータ８が回転し、吸引ポート４からオイルを吸引し、吐出ポート５からオイルを吐出する。
【００２５】
〔モータユニット〕
モータユニットＭは、シャフト１０に連結する円盤状のモータロータ１１と、このモータロータ１１を取り囲む位置に配置された励磁部１２とを備えてブラシレス型に構成されている。モータロータ１１とポンプユニットＰとの境界位置には円盤状の樹脂シートで成るシールプレート１３が備えられている。モータロータ１１は外周にＮ極とＳ極とが交互に現れる永久磁石として構成され、外面が滑らかに仕上げられている。励磁部１２は、積層磁性鋼板製の複数のコア１２Ａに導体で成るコイル１２Ｂを巻回すると共に、これらをインサート成形等の技術により絶縁性の樹脂１２Ｃに封入することでリング状に形成した構成を有している。
【００２６】
励磁部１２は、ハウジング本体１に収容した状態で外周が縦壁部１Ｃの内面に接触する外径寸法（回転軸芯Ｙを中心にする半径方向の寸法）に設定され、この収容状態で蓋体２をハウジング本体１の開口部１Ａに嵌め込んだ状態では、ハウジング本体１の底壁部１Ｂと蓋体２の内壁部２Ｂに接触するように厚さの寸法（回転軸芯Ｙに沿う方向の寸法）が設定されている。
【００２７】
このモータユニットＭは、モータロータ１１の外径を、ポンプ収容空間Ｓｐの開口径より大きい寸法に設定することにより、このポンプ収容空間Ｓｐの開口をモータロータ１１で閉塞できるように構成されている。また、前述したシールプレート１３を備えているため、このシールプレート１３がポンプ収容空間Ｓｐの開口を閉塞することになり、ポンプ収容空間Ｓｐからモータロータ１１の方向への圧油の漏出を抑制する。
【００２８】
尚、モータロータ１１は円盤状のヨークの外周に永久磁石を取り付けた構成であっても良い。また、シールプレート１３として金属板を用いることが可能であり、シールプレート１３を備えずにモータロータ１１で直接的にポンプ収容空間Ｓｐの開口を閉塞するように構成しても良い。
【００２９】
図面には示していないが、この電動ポンプは、モータロータ１１の回転位相を検出する検出手段を有し、励磁部１２の複数のコイル１２Ｂに選択的に電力を供給する電力制御部を有したモータ制御回路が外部に備えられている。このモータ制御回路から励磁部１２のコイル１２Ｂに電力を供給することで、励磁部１２からモータロータ１１に磁力を作用させモータロータ１１を回転させる。この回転によりインナロータ７の歯部７Ｇが回転し、歯部７Ｇに咬合する歯部８Ｇを有するアウタロータ８が従動回転する結果、吸引ポート４からオイルを吸引し、吐出ポート５からオイルを吐出する作動が実現する。
【００３０】
ハウジング本体１には、吐出ポート５に面する位置に受圧面２１を有する受圧体２０を備える。受圧面２１は吐出ポート５の油圧を受けて引退する。受圧体２０の下流側には、受圧面２１の所定量の後退により開口する開口部２２を備える。開口部２２が開口すると、吐出ポート５と開口部２２が連通し、吐出ポート５の流体の一部を開口部２２から外部に排出することができる。
【００３１】
上流側の吐出ポート５からの流路５ａと下流側の流体の吐出口３０に連通する吐出路３０ａとが曲り部４０を介して接続されている。曲り部４０における上流側の流路５ａの流体の流れの軸線Ｚ上に位置する壁面に開口５ｂが設けられ、当該開口５ｂに受圧体２０の受圧面２１を臨ませて配置してある。本実施形態では曲り部４０は略直角に形成されている。
【００３２】
受圧面２１は、吐出ポート５の流体の流れの軸線Ｚ上に位置する。また、受圧体２０は、受圧面２１は吐出ポート５の流体の流れの軸線Ｚ方向に移動するよう構成してある。さらに、受圧体２０は、受圧面２１を吐出ポート５の油圧に抗う方向に付勢する付勢部材としてコイルスプリング２３を備える。
【００３３】
受圧面２１は、コイルスプリング（付勢部材）２３によって吐出ポート５の側に常に付勢される。吐出ポート５の油圧が低い常時においては、受圧面２１は開口５ｂに当接している（図１）。吐出ポート５の油圧が上昇すると、受圧面２１は、コイルスプリング２３の付勢力に抗って開口５ｂとは反対側に押し込まれる。この結果、流路５ａと開口部２２とが連通する（図３）。吐出ポート５の内部の流体は開口部２２から排出され、吐出ポート５の油圧が減少する。吐出ポート５の油圧が低下する結果、ポンプロータ７，８の回転を妨げる抵抗が減り、ポンプロータ７，８の回転が適切に維持される。
【００３４】
図４に、電動ポンプにおいて電流制御によってモータを運転した場合の吐出量と吐出ポートの油圧との関係を示す。モータ電圧を例えば１０Ｖ（低電圧）から１４Ｖ（高電圧）にすると、電動ポンプの吐出量は増大し、通油抵抗も大きくなる。図４のＡ線で示すように、油圧の増大に伴って吐出量は徐々に低下する。つまり、吐出ポート５における油圧が増大することは、即ち流体を吐出する際の抵抗が増大することであるから、必然的に吐出量が低下する。当該モータは、吐出ポート５の油圧の増大に伴ってモータロータ１１の回転速度が低下すると、制御手段は、モータロータ１１の回転速度を高めるべくコイルに印加する電流値を増加する。この結果、通常の電動ポンプでは、吐出ポート５の油圧がＰｃに達するまでモータロータ１１が回転し続けることとなる。
【００３５】
一方、本構成の電動ポンプでは、受圧体２０及び開口部２２を設けたので、運転中に吐出ポート５の油圧が上昇した場合、油圧がＰａ近くになった時点で油圧を受けて受圧面２１が押し込まれる。これにより、油圧がＰａになった時点で作動点はＢ線に沿って下降する。つまり、吐出ポート５の開口５ｂと開口部２２とが連通したときの油圧がＰａである。吐出圧がＰａを越えた後も更に上昇する場合には、受圧面２１も更に押し込まれる。この結果、油圧がＢ線で示すように緩やかに上昇し、Ｐｂに達したとき流体流量がゼロになる。油圧のＰｂは、例えば必要な吐出量（例えばモータ電圧が１０Ｖの時の吐出量）を越える範囲において予め設定される。具体的には、受圧面２１の断面積や、コイルスプリング２３の付勢力等に基いて決定される。例えば、各種の弾性係数を有するコイルスプリング２３を交換することで、油圧Ｐｂは所定の値に設定することができる。
【００３６】
このように、吐出ポート５の油圧を受けて受圧体２０の受圧面２１が引退し、受圧面２１の下流側に設けられた開口部２２と吐出ポート５とが連通して吐出ポート５の流体が開口部２２から排出されることで、吐出ポート５の油圧を上限値の低い所定の範囲に設定することができ、モータ電流の増加を抑制することができる。その結果、モータの発熱が抑制され、モータに近接配置されるドライバ素子等の電子部品の温度上昇を抑制することができる。
【００３７】
また、受圧面２１を吐出ポート５の油圧に抗う方向に付勢する付勢部材２３を備えることで、受圧面２１を付勢する付勢力を容易に調整することができ、吐出ポート５の油圧の調整も容易となり、適用範囲の広い電動ポンプを提供することができる。
【００３８】
〔別実施形態〕
（１）上記の実施形態では、曲り部４０を略直角に屈曲して形成した例を示したが、図５に示すように、曲り部４０は略直角に湾曲する形状に形成されていてもよい。
【００３９】
（２）上記の実施形態では、受圧面２１全体が軸線方向に沿って移動する例を示したが、受圧面２１は、揺動する弁体や、ボールタイプのチェック弁等、各種のリリーフ機構を備えた機構を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の流体ポンプは、オイルポンプの他、液体を圧送する各種ポンプに適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１            ハウジング本体
４            吸引ポート
５            吐出ポート
５ａ          流路
５ｂ          開口
７            インナロータ（ポンプロータ）
８            アウタロータ（ポンプロータ）
１０          回転軸
１１          モータロータ（駆動部）
１２          励磁部（駆動部）
２０          受圧体
２１          受圧面
２２          開口部
２３          付勢部材
３０          吐出口
３０ａ        吐出路
Ｈ            ポンプハウジング（ポンプ本体）
Ｚ            流体の流れの軸線
【図１】
2013241837.tif 000003
【図２】
2013241837.tif 000004
【図３】
2013241837.tif 000005
【図４】
2013241837.tif 000006
【図５】
2013241837.tif 000007