(57)【要約】【課題】モータハウジング内に侵入した静電気による制御基板の誤動作および制御基板に搭載された電子部品の破損を防止できる電動オイルポンプ装置を提供する。【解決手段】回転駆動軸７の後端面に、軸線方向に延在させた金属製の誘電部材２４が同軸上に圧入固定されている。誘電部材２４は、制御基板４に設けられた貫通孔２６を非接触に貫通し、その端面がカバー２０の内部と外部を連通する呼吸孔２３の近傍まで延在して呼吸孔２３に対向して回転駆動軸７に同行回転する。ここで、誘電部材２４は、制御基板４の貫通孔２６を非接触に貫通する部分の径が貫通孔２６の径より小さく、呼吸孔２３に軸線方向に対向する後端部の径が回転駆動軸７側の前端部の径より小さく、誘電部材２４は軸線方向にテーパ形状を有して形成されている。【選択図】図２
2013217237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンププレートとポンプハウジングとの間に形成されたポンプ室にポンプロータが回転軸線回りに回転可能に支承された金属製のオイルポンプと、
前記オイルポンプに前記回転軸線方向に隣接して設けられ、前記ポンプロータを回転駆動する電動モータと、
前記ポンプハウジングに回転可能に軸承され前記ポンプロータと前記電動モータのロータとを連結する金属製の回転軸と、
前記電動モータのハウジングに前記オイルポンプの反対側に形成された制御室に収納され、前記電動モータを駆動制御する制御基板と、
前記制御室の開口部を覆うとともに、前記制御室を外部と連通する呼吸孔が前記回転軸線上に形成された蓋と、
前記回転軸に前記蓋の前記呼吸孔近傍まで延在するように同軸線上に一体的に設けられた導電性の誘電部材と、
前記誘電部材を非接触で貫通させるために前記制御基板に形成された貫通孔と、を備えたことを特徴とする電動オイルポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、
前記回転軸は、導電性軸受によって前記ポンプハウジングに軸承されていることを特徴とする電動オイルポンプ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電動オイルポンプ装置において、
前記誘電部材は、前記呼吸孔と対向する一端側の径が前記回転軸と一体的に連結される他端側の径より小さいことを特徴とする電動オイルポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動オイルポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動オイルポンプ装置の具体的一例には、流体（油）を循環させるオイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとを組み合わせたものがある。また、この電動オイルポンプ装置には、電動モータのハウジングにオイルポンプの反対側に形成された制御室にモータ制御用の制御基板を収納するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この制御基板は、モータハウジングに設けられた制御室内に収容され蓋で覆われて、防水性が確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような電動オイルポンプ装置では、電動モータを駆動する電子部品が実装された制御基板を収容するモータハウジングと、そのモータハウジングの開口部を覆う蓋との樹脂部材同士は溶着により接着される。使用環境において電動モータの発熱による急激な温度変化に対応するため、蓋にモータハウジングの内部と外部とを貫通する呼吸孔を設け、この呼吸孔を通して空気を流通さて放熱し、電動モータの内部と外部とを同じ圧力または温度に保持する必要がある。しかしながら、この呼吸孔を通して外部から静電気がモータハウジング内に侵入する場合がある。このため、制御基板上に搭載された電子部品までの呼吸孔からの距離が短いと、侵入した静電気が制御基板上の電子部品へ到達し、制御基板が誤動作、あるいは制御基板上の電子部品が破損する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータハウジング内に侵入した静電気による制御基板の誤動作および制御基板に搭載された電子部品の破損を防止できる電動オイルポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ポンププレートとポンプハウジングとの間に形成されたポンプ室にポンプロータが回転軸線回りに回転可能に支承された金属製のオイルポンプと、前記オイルポンプに前記回転軸線方向に隣接して設けられ、前記ポンプロータを回転駆動する電動モータと、前記ポンプハウジングに回転可能に軸承され前記ポンプロータと前記電動モータのロータとを連結する金属製の回転軸と、前記電動モータのハウジングに前記オイルポンプの反対側に形成された制御室に収納され、前記電動モータを駆動制御する制御基板と、前記制御室の開口部を覆うとともに、前記制御室を外部と連通する呼吸孔が前記回転軸線上に形成された蓋と、前記回転軸に前記蓋の前記呼吸孔近傍まで延在するように同軸線上に一体的に設けられた導電性の誘電部材と、前記誘電部材を非接触で貫通させるために前記制御基板に形成された貫通孔とを備えたことを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、前記回転軸は、導電性軸受によって前記ポンプハウジングに軸承されていることを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電動オイルポンプ装置において、前記誘電部材は、前記呼吸孔と対向する一端側の径が前記回転軸と一体的に連結される他端側の径より小さいことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、回転軸に同軸線上に一体的に導電性の誘電部材を連結し、制御基板に設けた貫通孔を非接触で貫通させ、蓋の内部と外部を連通する呼吸孔の近傍まで延在するように配設したので、静電気が呼吸孔から侵入しても、静電気は誘電部材を経て金属製の回転軸を通してオイルポンプから外部のシャーシへ放電する。このため、静電気が制御基板に実装された電子部品まで到達することが抑制され、電気的に電子部品を保護することが可能となる。この結果、制御基板上に搭載された電子部品に対する耐静電気性能を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、回転軸は、導電性軸受によってポンプハウジングに軸承されているので、静電気は回転軸を通して導電性軸受から直接ポンプハウジングへ流れ、オイルポンプから離れた経路で放電する。このため、油中の放電を抑制しポンププレートの電食を防止することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明によれば、誘電部材は、呼吸孔と対向する側の径が回転軸と一体的に連結される側の径より小さいので、誘電部材の軽量化を図ることができるとともに、回転軸の剛性を保ち、回転時に誘電部材の芯振れを防止し、誘電部材が制御基板に接触しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置の縦断面図。
【図２】図１における制御基板部分の概略断面図。
【図３】本実施形態に係る静電気の放電経路を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置１の縦断面図である。図１に示すように、電動オイルポンプ装置１は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられ、オイルポンプ（例えば、内接ギヤポンプ）２とオイルポンプ２を回転駆動する電動モータ３とがハウジング内に一体化されている。また、制御基板（コントローラ）４もハウジング内に組み込まれている。なお、図１に示す電動モータ（以下、ブラシレスモータという）３は、３相巻線を有するブラシレスセンサレスモータである。電動オイルポンプ装置１は、ポンププレート１４の端面に突出した複数のフランジ部を介して図示しないトランスミッションやエンジンケースに、取付け穴を通して軸線中心に対して周方向に配置されたボルトで締結して固定されている。なお、以下の説明において、図面の左側を前、同右側を後とする。
【００１４】
オイルポンプ２は、ここではトロコイド曲線型ポンプを用いていて、トロコイド歯形を有する内歯を備えたポンプ用アウタロータ（以下、アウタロータという）１１の内周側に、外歯を備えたポンプ用インナロータ（以下、インナロータという）１２を噛み合わせ、ポンプハウジング１５内にこれらのアウタロータ１１およびインナロータ１２からなるポンプロータを偏心して回転自在に配置したものである。
【００１５】
インナロータ１２は、回転駆動軸（回転軸）７におけるロータ６を形成した部分より前方に寄った部分に外嵌固着されて、この回転駆動軸７とともに回転するようになっている。アウタロータ１１は、このインナロータ１２の外歯よりも１歯多い内歯を備え、回転駆動軸７に対して偏心した位置を中心にポンプハウジング１５内で回転自在となるように配置されている。また、インナロータ１２は、外歯がこのアウタロータ１１の内歯に全周の一部で噛み合うとともに、各外歯がこのアウタロータ１１の内面に全周の各所でそれぞれほぼ内接しながら回転するようになっている。
【００１６】
したがって、ブラシレスモータ３により回転駆動軸７が回転駆動されると、このオイルポンプ２のアウタロータ１１およびインナロータ１２の間隙の容積がこの回転駆動軸７の１回転の間に拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じるポンププレート１４に設けられた図示しないインポートからアウトポートに向けて油を送り出すポンプ動作が行われることになる。
【００１７】
オイルポンプ２のハウジングを構成するポンププレート１４、ポンプハウジング１５は、金属製の非磁性材料（例えば、アルミダイカスト）により形成される。ブラシレスモータ３を収容するモータハウジング１７およびカバー（蓋）２０は、熱可塑性樹脂材料（例えば、ナイロン樹脂）により形成される。電動オイルポンプ装置１のハウジング本体は、上記ポンププレート１４，ポンプハウジング１５、モータハウジング１７、およびカバー２０により構成されている。ここで、モータハウジング１７およびカバー２０は、防水ハウジングを形成している。
【００１８】
モータハウジング１７は、円筒形状をなし、その前端が、オイルシール２７を介してポンプハウジング１５の後面外周寄りの部分に固定されている。モータハウジング１７の後端開口部が、カバー２０により塞がれている。
【００１９】
ポンプハウジング１５は、径方向に広がりを持つ厚肉板状のものであり、その中心に、前部が開口したポンプ室１３が形成されている。ポンプハウジング１５の前面に、ポンププレート１４がＯリング１６を介して固定され、ポンプ室１３の前面が塞がれている。ポンプ室１３内に、オイルポンプ２を構成するアウタロータ１１が回転自在に収容され、アウタロータ１１の内側に、これと噛み合うインナロータ１２が配置されている。ポンププレート１４には、軸線方向に貫通する吸入口および吐出口が設けられている。
【００２０】
次に、ブラシレスモータ３は、回転するモータ用ロータ（以下、ロータという）６と、このロータ６の外周面の外側に固定されたモータ用ステータ（以下、ステータという）５とで構成される。ロータ６は、回転駆動軸７の外周面に、例えば、複数個の永久磁石８を周方向に沿って並べて配置して形成したものである。回転駆動軸７は、ブラシレスモータ３とオイルポンプ２とで共用する回転軸である。
【００２１】
ポンプハウジング１５の後端面の中心に、モータハウジング１７より小径の円筒部が一体に形成され、円筒部内の後部に設けられた軸受２８，２９により、前後方向に延びる回転駆動軸７が片持ち支持されている。この例では、軸受２８，２９は、前後に隣接する２個の転がり軸受である玉軸受よりなり、各軸受２８，２９の内輪が回転駆動軸７に固定され、外輪が円筒部に固定されている。回転駆動軸７の前部は、ポンプハウジング１５の後壁に形成された穴の部分を貫通してポンプ室１３内に進入し、その前端がインナロータ１２に連結されている。円筒部内周の軸受２８，２９より前側の部分と回転駆動軸７との間に、オイルシール２７が設けられている。
【００２２】
円筒部より後方に突出した回転駆動軸７の後端部に、ブラシレスモータ３を構成するロータ６が固定されている。ロータ６は、回転駆動軸７の後端から半径方向に延び、かつ軸受２８，２９の外周を囲む円筒状に形成され、その外周に永久磁石８が設けられている。さらに詳しくは、ロータ６は、ロータコア１０の穴開き円板部と、その外周に一体に形成された円筒部とからなり、円板部の内周が回転駆動軸７に固定され、円筒部の外周に永久磁石８が設けられている。回転駆動軸７、ロータ６およびオイルポンプ２のインナロータ１２を含む回転部分の重心の軸線方向位置が、軸受２８，２９の軸線方向範囲内にある。本実施形態では、上記重心の軸線方向位置が、軸受２８，２９を構成する２個の玉軸受の間にある。
【００２３】
ステータ５は、ロータ６の外周面の外側にわずかなエアギャップを介してステータコア９の内向きの突極(ティース)を複数配置している。このステータコア９の各ティースには、それぞれコイル１９が巻回されている。ここで、コイル１９をステータコア９から絶縁するために、ステータコア９の軸線方向両端側からインシュレータ１８が装着されている。
【００２４】
また、本実施形態の電動オイルポンプ装置１には、ブラシレスモータ３を制御するためのコントローラとして制御基板４がモータハウジング１７後端に形成された制御室２１に収容されモータハウジング１７に取り付けられている。制御基板４には、直流電源を交流に変換してブラシレスモータ３の各コイル１９に駆動電流を供給するインバータ回路と、ホール素子等のセンサが検出したアウタロータ１１の回転位置の情報に基づいて、このインバータ回路を制御する制御回路が実装されている。制御基板４の両面には、制御基板４を構成する上記回路のマイコンやＩＣ、コンデンサ、コイル等の電子部品２２が搭載されている。
【００２５】
そして、上記構成により、制御基板４によって制御された駆動電流がブラシレスモータ３の各コイル１９に供給されるようになっている。これにより、コイル１９に回転磁界が発生し、永久磁石８にトルクが生じてロータ６が回転駆動される。このようにして、インナロータ１２が回転駆動されると、アウタロータ１１がこれに従動して回転し、これらのアウタロータ１１の内歯と，インナロータ１２の外歯の間隙が拡縮を繰り返すので、インポートおよびアウトポートを通じて油を吸入・吐出するポンプ動作が行われる。
【００２６】
モータハウジング１７とカバー２０とは、固定したモータハウジング１７に対し、カバー２０を回転させながら当接し、回転による摩擦熱により両者を溶着する、例えば、スピン溶着により接合される。ここで、カバー２０の中央部には、使用環境においてブラシレスモータ３の急激な温度変化によるモータハウジング１７内外の気圧差を調整するため、モータハウジング１７の外部と内部の空間を連通し、オイルポンプ２の軸線方向に一方の面から反対側の面に抜ける呼吸孔２３が設けられている。さらに、カバー２０の内面に呼吸孔２３を覆うシール２５が固着されており、このシール２５は水を遮断して空気を通過させる。
【００２７】
また、回転駆動軸７の後端面に、軸線方向に延在させた金属製の誘電部材２４が同軸上に圧入され連結されている。この誘電部材２４は、制御基板４に設けられた貫通孔２６を非接触に貫通し、カバー２０の内部と外部を連通する呼吸孔２３の近傍まで延在し、回転駆動軸７に同行回転する。
【００２８】
次に、図２は、図１における制御基板４部分の概略断面図である。なお、以下の説明において、図面の下側を前、同上側を後とする。図２に示すように、モータハウジング１７は、円柱形状をしており、カバー２０との溶着面には全周にわたり凹部が形成されている。モータハウジング１７の開口部を覆うカバー２０の前面側には、円環状の溶着用リブが形成されている。モータハウジング１７およびカバー２０は、ともに樹脂材料により形成されており、蓋１８を回転させながら溶着用リブを加熱溶融させ、固定した相手部品のモータハウジング１７の凹部に押し付けることで溶着される。ここでは、この接合方法としてスピン溶着が用いられる。
【００２９】
カバー２０には、溶着後の使用環境でのブラシレスモータ３の急激な温度変化によるモータハウジング１７内外の気圧差を調整するために、モータハウジング１７の外部と内部を連通する呼吸孔２３が設けられている。例えば、本実施形態では、呼吸孔２３は段付きの貫通孔である。また、電子部品２２が搭載された制御基板４をモータハウジング１７内の制御室２１に気密を保って収容するため、カバー２０の前面（内面）側には呼吸孔２３を塞ぐ防水・防塵用の樹脂製のシール（例えば、防水透湿性素材）２５が貼り付けて固着されている。このシール２５は、気体（空気）は通過させるので、吸気孔２３およびシール２５を通して空気が流通し、ブラシレスモータ３の温度が急激に変化しても、モータハウジング１７内外が同じ圧力に保たれる。
【００３０】
回転駆動軸７の後端面に、軸線方向に延在させた金属製の誘電部材２４が同軸上に圧入固定されている。誘電部材２４は、制御基板４に設けられた貫通孔２６を非接触に貫通し、その端面が呼吸孔２３の近傍まで延在してカバー２０の前面に対向して回転駆動軸７に同行回転する。ここで、誘電部材２４は、制御基板４の貫通孔２６を貫通する部分の径が貫通孔２６の内面に非接触で貫通孔２６の径より小さく、呼吸孔２３に軸線方向に対向する後端部の径が回転駆動軸７に一体的に連結された前端部の径より小さく形成されている。例えば、本実施形態では、誘電部材２４は軸線方向にカバー２０側の先端部が細くなるテーパ形状を有している。
【００３１】
図３は、本実施形態に係る静電気の放電経路を示す概略図である。図３に示すように、呼吸孔２３から侵入した静電気は、金属製の誘電部材２４および回転駆動軸７を経てポンププレート１４から外部のアース（接地）された金属部分へ流れる（図３、矢印破線ａ参照）。また、軸受２８，２９に導電性軸受を使用した場合、呼吸孔２３から侵入した静電気は導電性の軸受２８，２９を経て油配管からはより離れた位置を通ってポンプハウジング１５から外部へ流れる（図３、矢印破線ｂ参照）。
【００３２】
次に、上記のように構成された本実施形態である電動オイルポンプ装置１の作用および効果について説明する。
【００３３】
上記構成によれば、オイルポンプ２の回転軸線方向にオイルポンプ２、電動モータ３および制御基板４が並んで配置された電動オイルポンプ装置１において、コントローラの回路部品である電子部品２２が実装された制御基板４はモータハウジング１７内の後端部の制御室２１に収容され、カバー２０がモータハウジング１７の開口部を覆っている。モータハウジング１７およびカバー２０は、樹脂材料により形成されており、例えば、スピン溶着により接合されている。このとき、使用環境においてブラシレスモータ３の急激な温度変化により発生するモータハウジング１７内外の気圧差を調整するために、呼吸孔２３がカバー２０の中央部に設けられている。
【００３４】
また、回転駆動軸（回転軸）７の後端面に、軸線方向に延在させた金属製の誘電部材２４が圧入固定されている。誘電部材２４は、制御基板４に設けられた貫通孔２６を非接触に貫通し、カバー２０の内部と外部を連通する呼吸孔２３に対向し呼吸孔２３の近傍まで延在して、回転駆動軸７に同行回転する。誘電部材２４は、制御基板４の貫通孔２６を非接触に貫通する部分の径が貫通孔２６の径より小さく、呼吸孔２３に軸線方向に対向する後端面の径が回転駆動軸７側の前端部の径より小さく形成されている。また、回転駆動軸７は、導電性軸受である軸受２８，２９によってポンプハウジング１５に軸承されることが可能である。
【００３５】
これにより、静電気が呼吸孔２３から侵入しても、静電気は誘電部材２４を経て回転駆動軸７を通してポンププレート１４から外部のシャーシへ放電する。このため、静電気が制御基板４上の電子部品２２へ到達することが抑制され、電気的に電子部品２２を保護することが可能となる。この結果、制御基板４上に搭載された電子部品２２に対する耐静電気性能を向上させることができる。また、静電気は回転駆動軸７を通して導電性の軸受２８，２９からポンプハウジング１５へ流れ、オイルポンプ２から離れた経路で放電する。このため、油中の放電を抑制しオイルポンプ２のポンププレート１４の電食を防止することができる。さらに、誘電部材２４の軽量化を図ることができるとともに、回転駆動軸７の剛性を保ちつつ、回転時に誘電部材２４の芯振れを防止し、誘電部材２４が制御基板４に接触しないようにできる。また、静電気対策として、モータハウジング１７およびカバー２０のサイズ変更や別部品（例えば、絶縁シートなど）を新たに設ける必要がなく、コストアップを抑えることができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、モータハウジング内に侵入した静電気による制御基板の誤動作および制御基板に搭載された電子部品の破損を防止できる電動オイルポンプ装置を提供できる。
【００３７】
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００３８】
上記実施形態では、誘電部材２４はテーパ形状を有した例を示したが、これに限定されるものでなく、回転駆動軸７後端部の大径側から軸線方向に小径側の段差が形成されたものでもよい。
【００３９】
上記実施形態では、樹脂材料同士の接着方法として、スピン溶着による場合を示したが、これに限定されるものでなく、熱板溶着、超音波溶着、振動溶着、赤外線溶着など、または、接着剤による接着であってもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、オイルポンプ２として内接ギヤ式ポンプを用いる場合を示したが、これに限定されるものでなく、ベーン駆動や外接ギヤなどを用いた回転ポンプであってもよい。さらに、内接ギヤポンプとして、アウタロータ１１の内周側に内歯を設け、外歯を備えたインナロータ１２と噛み合わせながら偏心して回転させることにより、アウタロータ１１とインナロータ１２との間の内接する部分で仕切られた間隙の容積が拡縮変化を繰り返す内接ギヤポンプであれば、必ずしも上述のようなトロコイド曲線型ポンプには限定されない。また、アウタロータ１１の内歯やインナロータ１２の外歯は、必ずしも明確ないわゆる歯形に形成されたものに限らず、突出部、突起部または係合部であってもよい。
【００４１】
さらに、上記実施形態では、ブラシレスモータ３のロータ６として、回転駆動軸７の外周部に複数個の永久磁石８を配置し固着する場合を示したが、これに限定されるものでなく、リング形状の永久磁石を固着したものを用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１：電動オイルポンプ装置、２：オイルポンプ、３：ブラシレスモータ（電動モータ）、４：制御基板、５：モータ用ステータ、６：モータ用ロータ、７：回転駆動軸（回転軸）、８：永久磁石、９：ステータコア、１０：ロータコア、１１：ポンプ用アウタロータ、１２：ポンプ用インナロータ、１３：ポンプ室、１４：ポンププレート、１５：ポンプハウジング、１６：Ｏリング、１７：モータハウジング、１８：インシュレータ、１９：モータコイル、２０：カバー（蓋）、２１：制御室、２２：電子部品、２３：呼吸孔、２４：誘電部材、２５：シール、２６：貫通孔、２７：オイルシール、２８，２９：軸受
【図１】
2013217237.tif 000003
【図２】
2013217237.tif 000004
【図３】
2013217237.tif 000005