(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ハウジングに形成されたポンプ収納部に収納されたポンプロータとアウタロータとから構成されるポンプ部と、永久磁石を備えるロータ部と鉄心と巻線を備えるステータ部から構成される電動機部と、前記ポンプロータと前記ロータ部を結合する駆動回転軸と、前記ポンプ部と連通された吐出ポートと吸入ポートを備え前記ポンプ部を覆うように前記ハウジングに固定されたポンプカバーより構成され、前記ロータ部を回転させて前記ポンプ部を駆動する電動オイルポンプにおいて、
前記ポンプロータと前記ロータ部の間の前記駆動回転軸を前記ハウジングに設けたすべり軸受よりなる第1の軸受部で軸支すると共に、前記第1の軸受部に作動オイルを供給する第1の作動オイル導入通路と、
前記駆動回転軸の前記ポンプロータが固定された部分より先端側の前記駆動回転軸の先端部を前記ポンプカバーに設けたすべり軸受よりなる第2の軸受部で軸支すると共に、前記第2の軸受部に作動オイルを供給する第2の作動オイル導入通路とを設けたことを特徴とする電動オイルポンプ。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【0014】
以下、本発明になる電動オイルポンプの実施形態を図面に基づいて説明する。電動オイルポンプは、例えば、アイドルストップ機能を備えた車両の自動変速機用に搭載されるポンプである。この自動変速機はベルト式無段変速機であり、エンジンにより駆動される機械式ポンプを別途備えている。
【0015】
そして、アイドルストップ制御によるエンジンの停止時には、機械式ポンプによる油圧が確保できず、また、ベルト式無段変速機内の摩擦締結要素やプーリからのリーク等によって油圧が低下すると、再発進時に必要な油圧を確保するまでに時間がかかるため運転性の低下を招く。そこで、機械式ポンプとは別に、エンジンの作動状態にかかわらず油圧を吐出可能な電動オイルポンプを備え、摩擦締結要素やプーリからのリーク分の油圧を確保することで、エンジン再始動および再発進時の運転性を向上している。
【0016】
図1は電動オイルポンプの全体構成を示す斜視図であり、
図2はこの電動オイルポンプを分解した斜視図である。電動オイルポンプ10は電動機部10Aと、この電動機部10Aに隣接して固定された駆動制御部10Bと、電動機部10Aによって駆動されるポンプ部10Cとより構成されている。
【0017】
図2にあるように、電動機部10Aは少なくともロータ部16とステータ部18とより構成されている。この電動機部10Aは例えば、アルミ合金等で作られた金属製のハウジング20の一方に設けた電動機部収納部24に収納されている。
【0018】
また、このハウジング20の他方にはポンプ部10Cを収納するポンプ部収納部22が形成されている。ポンプ部10Cは少なくとも外歯歯車を有するポンプロータ12と内歯歯車を有するアウタロータ14とから構成されている。このポンプロータ12とアウタロータ14はハウジング20の他方に設けたポンプ収納部22に収納されている。駆動制御部10Bは少なくとも筺体44と、この筺体44に収納された制御基板46と、この制御基板46を収納するように筺体44に固定されるカバー48より構成されている。
【0019】
電動オイルポンプ10の更に詳細な構造について
図3を用いて説明する。電動オイルポンプ10は、外歯歯車を有するポンプロータ12と内歯歯車を有するアウタロータ14とから構成されるポンプ部10Cと、ポンプロータ12に結合されたロータ部16とステータ部18とから構成される電動機部10Aとを有する。ステータ部18には巻線18Aが巻回されており、この巻線は駆動制御回路42内に引き込まれている。
【0020】
これらポンプ部10C及び電動機部10Aはハウジング20の一端面に設けたポンプ部収納部22と、他端面に設けた電動機部収納部24に収容されている。つまり、ハウジング20は一端面側の内部にアウタロータ14を回転可能に収納するポンプ部収容部22が形成され、他端面側の開口の内周側においてステータ部18を固定支持すると共に内部にロータ部16等を収容する電動機部収納部24が形成され、更に電動機部収納部24よりも軸方向外側には、自動変速機に取り付けるためのブラケット26が形成されている。
【0021】
また、ハウジング20内部には、ポンプロータ12とロータ部16を連結する駆動回転軸28を回転可能に支持する第1の軸受部30が設けられている。この第1の軸受部30は自身の内周面で駆動回転軸28の中間部の外周面を軸支する構成とされている。ここで、中間部とはポンプロータ12とロータ部16の間のことを意味しており、駆動回転軸28の中央に限定されないものである。
【0022】
そして、第1の軸受部30はポンプ部収容部22と電動機部収納部24との間を隔離する隔壁31に形成されている。この第1の軸受部30はすべり軸受であり、第1の軸受部30の内周面と駆動回転軸28の外周面の間には所定長さの第1の隙間が形成されており、この第1の隙間には第1のオイル導入通路33を介して圧力が高い吐出側の作動オイルが導入されるようになっている。更に、駆動回転軸28と軸受部30の上側には駆動回転軸28をシールするシール部材32が設けられている。
【0023】
ポンプカバー34は、ポンプ部10Cの吐出口と連通する円筒状に延在された吐出ポート36と、ポンプ部10Cの吸入口と連通する吸入ポート38とを有している。吐出ポート36の先端外周には、シールリング40が取り付けられている。
【0024】
ポンプカバー34の吐出ポート36と吸入ポート38を区切るランド部39には、ポンプロータ12が固定された固定部分より先端に位置する駆動回転軸28の先端部29を軸支する第2の軸受部41が形成されている。この第2の軸受部41は袋孔状の円形孔であり、この内部に駆動回転軸28の先端部29が収納、配置されている。この第2の軸受部41はすべり軸受であり、第2の軸受部41の内周面と駆動回転軸28の外周面の間には所定長さの第2の隙間が形成されており、この第2の隙間には第2のオイル導入通路(図示せず)を介して吸入側の作動オイルが導入されるようになっている。尚、楕円形の破線で囲んだA部は本実施例の主要部であり、この部分については
図4を用いて更に詳細に説明する。
【0025】
ハウジング20の電動機部収納部24側には駆動制御部42を構成する筺体44が電動機部収納部24を密閉するようにして固定されている。ここで
図1、
図2では駆動制御部10Bと表記しているが、
図3で示す駆動制御部42と同じものである。駆動制御部42はハウジング20に固定される合成樹脂からなる筺体44と、この筺体44に収納される制御基板46と、筺体44に固定され制御基板46を覆う合成樹脂からなるカバー48とから構成されている。制御基板46には電動機部10Aのステータ部18に巻かれた巻線18Aに制御された電流を供給するインバータ回路が搭載されている。筺体44とカバー48の間にはコネクタ端子50が取り付けられ、制御基板46に電力を供給している。
【0026】
このような電動オイルポンプ10において、電動機部10Aを構成するステータ部18に巻かれた巻線18Aの巻き始め端部、及び巻き終わり端部は、電動機部収納部24に隣接して固定された駆動制御部42の筺体44に設けた挿通孔(図示せず)を通して筺体44に設けた入力端子(図示せず)と中性端子(図示せず)に接続されている。したがって、インバータ回路で制御された駆動信号が巻線18Aに供給されて電動機部10Aのロータ部16を回転させ、最終的にポンプロータ12を回転させてポンプ作用を行っているものである。
【0027】
さて、次に
図3に示すA部の詳細な構造とその作用について
図4に基づき説明する。
図3に示しているように、ハウジング20の隔壁31の一部に第1の軸受部30が形成されている。この第1の軸受部30はポンプロータ12と電動機部10Aを構成するロータ部16の間に位置しており、ポンプロータ12とロータ部16を結合する駆動回転軸28をこの位置で軸支している。第1の軸受部30はすべり軸受であり、その内周面と駆動回転軸28の外周面とは第1の隙間G1を介して摺動する構成となっている。そして、吐出ポート36と連通された第1のオイル導入通路33から作動オイルが第1の隙間G1に供給される。第1の軸受部30(すべり軸受)の内周面には、駆動回転軸28に沿って油溝30Aが形成されており、この油溝30Aに第1のオイル導入通路33から作動オイルが供給されている。これによって、第1の隙間G1には油膜が形成されてすべり軸受の機能を果たすことになるものである。
【0028】
また、ポンプカバー34の吐出ポート36と吸入ポート38を区切るランド部39には、駆動回転軸28の先端部29を軸支する第2の軸受部41が形成されている。この第2の軸受部41は袋孔状の円形孔であり、この内部に駆動回転軸28の先端部29が挿入、配置されている。この第2の軸受部41はすべり軸受であり、第2の軸受部41の内周面と駆動回転軸28の外周面の間には所定長さの第2の隙間G2が形成されており、この第2の隙間G2には第2のオイル導入通路43を介して吸入ポート側の作動オイルが導入されるようになっている。第2の軸受部41(すべり軸受)の内周面には、駆動回転軸28に沿って油溝41Aが形成されており、この油溝41Aに第2のオイル導入通路43から作動オイルが供給されている。これによって、第2の隙間G2には油膜が形成されてすべり軸受の機能を果たすことになるものである。
【0029】
更に、駆動回転軸28の先端部29の先端面と第2の軸受部41の円形孔の側端面の間には第3の隙間G3が形成されており、この隙間にも吸入ポート側の作動オイルが導入されるようになっている。
【0030】
このように、本実施例においては駆動回転軸28の中間部とその先端部29の2箇所をすべり軸受よりなる軸受部30、41で軸支する構成とされている。このため、駆動回転軸28が第1の軸受部30付近を中心として傾いた場合、駆動回転軸28の先端部29が第2の軸受部41の内周面に当接することで、駆動回転軸28の傾きが規制されることになる。これによって、ステータ部18とロータ部16の間に隙間(エアギャップ)の変動(エアギャップの不均一化)を従来のものより小さくでき、径方向の電磁加振力の増加を小さくして騒音の発生を抑制できるようになる。
【0031】
加えて、2個のすべり軸受よりなる軸受部30、41を形成するだけなので、構成を簡単にすることができるものである。ボールベアリング等の軸受を使用する場合に比べて部品点数や部品コストの増加を抑えることができるので、構成の簡略化と共に製品単価を抑えることができるようになる。
【0032】
次に、特許文献1に記載されている電動オイルポンプと本実施例になる電動オイルポンプの駆動回転軸28の傾きの差について
図5及び
図6を用いて説明する。尚、この比較において、ポンプロータ12とロータ16の間のすべり軸受の内周径d1と軸受長L1、駆動軸28の外周径ds、ロータ16部の外周径dm、ステータ部18の内周径dcは同じ長さとしている。また、本実施例の第2に軸受部41を構成するすべり軸受では、内周径d2と軸受長L2としている。ここで、両すべり軸受の内周径は同じ長さ(d1=d2)に決められている。また、両すべり軸受の間の長さ(ポンプロータが配置される部分)をL3としている。
【0033】
図5は特許文献1にある電動オイルポンプの場合を示している。回転駆動軸28の傾きθ1は以下の(1)式によって、
θ1=tan-1(C/L1)……(1)
となる。ここで、Cは駆動回転軸28とすべり軸受の間の隙間長さであり、C=d1-d2である。
【0034】
これに対して、
図6は本実施例になる電動オイルポンプの場合を示している。回転駆動軸28の傾きθ2は以下の(2)式によって、
θ2=tan−1(C/(L1+L2+L3))……(2)
となる。
【0035】
これからわかるように、本実施例では2個のすべり軸受を使用しているので、見掛け上の軸受長が(L1+L2+L3)となり、
図5に示す従来の軸受長L1より長くなっている。このため、駆動回転軸28の傾きはθ2<θ1となり、本実施例の方が傾きを小さく規制できることがわかる。
【0036】
また、この傾きθ1、θ2によってステータ部18とロータ部16の間のエアギャップの最小値AGminは以下のようになる。
【0037】
図5に示す電動オイルポンプの場合では、エアギャップの最小値AG1minは以下の(3)式によって、
AG1min=(dc−dm)/2+C−(CLs/L1−dm(1−cosθ1))……(3)
となる。
【0038】
一方、
図6に示す電動オイルポンプの場合では、エアギャップの最小値AG2minは以下の(4)式によって、
AG2min=(dc−dm)/2+C−(CLs/(L1+L2+l3)−dm(1−cosθ2))……(4)
となる。
【0039】
そして、ここで
δ1=CLs/L1−dm(1−cosθ1)
δ2=CLs/(L1+L2+L3)−dm(1−cosθ2)
とすると、δ1>δ2のときにAG1min<AG2minとなり、本実施例の方がエアギャップの変動が小さくなることがわかる。したがって、作動音の原因となるエアギャップの不均一化を抑制できるので、これに基づく作動音を小さくすることができるようになる。
【0040】
尚、
図5に示してあるすべり軸受の軸受長を長くして駆動回転軸28の傾きを小さくする方法も考えられるが、このようにすると、ロータ部18とポンプロータ12の間の長さが長くなって電動オイルポンプ全体の軸方向形状が大きくなる不具合が新たに発生する。これは、設置空間が制限されたエンジンルーム内に電動オイルポンプを収納することを考えると得策ではない。
【0041】
本実施例では、駆動回転軸28のポンプロータ12が固定される部分L3を見掛け上の軸受長として利用することで、電動オイルポンプ全体の形状を大きくすることなく、軸受長を長くできるものである。したがって、
図6に示すように駆動回転軸28の傾きを小さくすることができ、結果的にロータ部16とステータ部18の間のエアギャップの変動を小さくできるようになる。
【0042】
このように、本実施例においては駆動回転軸28の中間部と、ポンプロータ12を挟んでその先端部29の2箇所をすべり軸受よりなる軸受部30、41で軸支する構成として、軸受長を見掛け上大きくする構成としている。このため、駆動回転軸28が第1の軸受部30付近を中心として傾いた場合、駆動回転軸28の先端部29が第2の軸受部41の内周面に当接することで、駆動回転軸28の傾きが小さく規制されることになる。これによって、ステータ部18とロータ部16の間の隙間(エアギャップ)の変動(エアギャップの不均一化)を従来のものより小さくでき、径方向の電磁加振力の増加を小さくして騒音の発生を抑制できるようになる。
【0043】
次に、ステータ部18とロータ部16の間のエアギャップの変動に基づく電磁力の変化を説明する。
図7はスタータ部18とロータ部16の横断面を示しており、ロータ部16が偏心している状態を示している。
【0044】
ステータ部18を構成する鉄心18Bは、積層されたケイ素鋼板等から構成されたもので、内周側に向けて放射状に延びた9個の突極部18Cを有している。突極部の周囲には絶縁性の合成樹脂からなるボビン部が設けられ、このボビン部は自身の周囲に巻回される巻線18Aと突極部18Cとの絶縁を確保するための機能を有している。
【0045】
突極部18Cを覆うボビン部は各相の巻線18Aが巻回されるもので、通常はU相、V相、W相の順番で配置されている。本実施例では各相の巻線を3個に分けて巻き込むため、9個の突極部18Cが鉄心18Bに形成され、これらの9個の突極部18Cは互いに隣り合うように配置されている。
【0046】
そして、突極部18Cの内周にはロータ部16が配置されており、バックヨーク16Aに内部に永久磁石16Bが配置されている。この
図7は、駆動回転軸28が傾くことで、ロータ部16のバックヨーク16Aがステータ部18の突極部18Dとの間でX方向に偏心してエアギャップの不均一化が生じている状態を示している。
【0047】
このような状態において、ロータ部16が回転するとX方向とY方向の電磁力は回転角(機械角)によって変動するようになる。
【0048】
図8はロータ部16の1回転の間でのX方向の電磁力の変化を示しており、偏心量=0の場合に比べて、
図5に示す従来の構成では大きく電磁力が変動しているのに対し、
図6に示す本実施例の構成では電磁力の変動は少なくなっている。このX方向の電磁力の変動は回転1次振動となって音が大きくなるものである。
【0049】
図9はロータ部16の1回転の間でのY方向の電磁力の変化を示しており、偏心量=0の場合に比べて、
図5に示す従来の構成では大きく電磁力が変動しているのに対し、
図6に示す本実施例の構成では電磁力の変動は少なくなっている。このY方向の電磁力の変動は回転2次振動となって音が大きくなるものである。このように、ロータ部16の偏心量を小さくできれば電磁力の変動も小さくでき、結果として作動音を抑制できるようになるものである。
【0050】
以上述べたように、本実施例においては駆動回転軸28の中間部と、その先端部29の2箇所をすべり軸受よりなる軸受部30、41で軸支する構成とされている。このため、駆動回転軸28が第1の軸受部30付近を中心として傾いた場合、駆動回転軸28の先端部29が第2の軸受部41の内周面に当接することで、駆動回転軸28の傾きが規制されることになる。これによって、ステータ部18とロータ部16の間に隙間(エアギャップ)の変動(エアギャップの不均一化)を従来のものより小さくでき、径方向の電磁加振力の増加を小さくして騒音の発生を抑制できるようになる。
【0051】
また、本実施例では、
図6にあるように駆動回転軸28のポンプロータ12が固定される部分L3を見掛け上の軸受長として利用することで、電動オイルポンプ全体の形状を大きくすることなく、軸受長を長くできるものである。
【0052】
加えて、2個のすべり軸受よりなる軸受部30、41を形成するだけなので、構成を簡単にすることができるものである。ボールベアリング等の軸受を使用する場合に比べて部品点数や部品コストの増加を抑えることができるので、構成の簡略化と共に製品単価を低く抑えることができるようになる。
【0053】
ここで、本実施例では、ポンプカバー34のランド部39に形成した第2の軸受部41の内周径とハウジング20の隔壁31に形成した第1の軸受部30の内周径を同じとしたが、第2の軸受部41の内周径を小さくすれば、隙間G2の距離が短くなるので、駆動回転軸28の傾きを更に小さくすることができる。
【0054】
更に、第2の軸受部41を袋孔状の円形孔としたので作動オイルの温度が上昇し易くなる。これによって、作動オイルの粘度を下げることができるので、狭い通路であっても作動オイルが流れ易くなる。この場合、第2の軸受部41の内周径を小さくして隙間G2の距離を短くする時には有利な構成となる。
【0055】
更に、第1の軸受30と第2の軸受41によって駆動回転軸28を軸支しているので、軸受への負荷を低減できるようになっている。これは軸受長さを延長した効果であるが、これによって硬度の低い廉価な金属材料を使用することが可能となり、材料選択の自由度を広げることができるものである。これによって、電動オイルポンプの製品単価を低く抑えることも期待できるようになる。
【0056】
次に、ポンプカバー34とハウジング20を位置決めする構成について説明する。本実施例ではハウジング20に第1の軸受部30を形成し、ポンプカバー34に第2の軸受部41を形成する構成としている。このため、第1の軸受部30と第2の軸受部41の間で位置がずれると、駆動回転軸28が傾いた状態で組み付けられる恐れがある。このように駆動回転軸28が傾くと上述したように作動音が増大する現象が発生する。したがって、ポンプカバー34とハウジング20とを正規の状態で組み付けることが重要であり、以下ではこの位置決め機構について説明する。
【0057】
図10は、ポンプカバー34のハウジング20と接触する面に、円弧状の突起として形成された位置決め突起部51を設けた実施例である。この円弧状の位置決め突起部51は、ハウジング20のアウタロータ14が収納されているポンプ収納部22に形成した円弧状の位置決め孔52の壁面と当接してインロー係合され、ポンプカバー34とハウジング20とを位置決めする位置決め機構である。このような構成によれば、第1の軸受部30と第2の軸受部41の間で位置がずれることが防止され、駆動回転軸28が傾いた状態で組み付けられることを防ぐことができる。
【0058】
図11は、ポンプカバー34のハウジング20と接触する面に、少なくとも2本の位置決めピン53を設けた実施例である。この位置決めピン53は、ハウジング20のポンプカバー34と接触する面に形成した2個の位置決め孔54の内部に挿入されてポンプカバー34とハウジング20とを位置決めする位置決め機構である。このような構成によれば、第1の軸受部30と第2の軸受部41の間で位置がずれることが防止され、駆動回転軸28が傾いた状態で組み付けられることを防ぐことができる。更に、
図10に示す実施例ではインロー係合されているので、この分だけポンプ収納部22を軸方向に長くする必要があるが、
図11の実施例によればポンプ収納部22の軸方向長さを変更しなくて良いので、電動オイルポンプの軸方向長さを変更しなくて済むようになる。
【0059】
図12は、ポンプカバー34のハウジング20と接触する面に、少なくとも2個の位置決め孔55を設けた実施例である。この位置決め孔55は、ハウジング20のポンプカバー34と接触する面に形成した2個の位置決めピン56が挿入されてポンプカバー34とハウジング20とを位置決めする位置決め機構である。このような構成によれば、第1の軸受部30と第2の軸受部41の間で位置がずれることが防止され、駆動回転軸28が傾いた状態で組み付けられることを防ぐことができる。更に、
図11の実施例と同様にポンプ収納部22の軸方向長さを変更しなくて良いので、電動オイルポンプの軸方向長さを変更しなくて済むようになる。
【0060】
本発明を総括すると、本発明の特徴は、ロータ部とポンプロータの間の駆動回転軸を第1のすべり軸受によって軸支し、駆動回転軸のポンプロータ固定部より先端側の駆動回転軸を第2の滑り軸受で軸支すると共に、第1のすべり軸受と第2のすべり軸受に作動オイルを供給するようにしたものである。
【0061】
これによれば、駆動回転部の先端側を第2のすべり軸受で軸支するようにしたので、駆動回転軸の傾きが第2のすべり軸受の内周面で規制され、これによって騒音の発生を少なくすることができるようになるものである。更に、すべり軸受をハウジングとポンプカバーに形成するだけであるので構成が簡単となるものである。