特許 6306734 自動車用電動液ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6306734

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】自動車用電動液ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/06 20060101AFI20180326BHJP

   F04D 29/047 20060101ALI20180326BHJP

   H02K 5/128 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   F04D13/06 C

   F04D29/047 A

   H02K5/128

【請求項の数】11

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-554876(P2016-554876)

(86)(22)【出願日】2014年3月6日

(65)【公表番号】特表2017-510744(P2017-510744A)

(43)【公表日】2017年4月13日

(86)【国際出願番号】EP2014054372

(87)【国際公開番号】WO2015131948

(87)【国際公開日】20150911

【審査請求日】2016年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】515069336

【氏名又は名称】ピアーブルグ パンプ テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｐｉｅｒｂｕｒｇ Ｐｕｍｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】マルヴァシ， アレッサンドロ

(72)【発明者】

【氏名】ウルフ， アンドレアス

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３９６０４６８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３５３２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０１６８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１２３９７８（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１９９３３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５６４４１７８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公告第００４８５２２５（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ １３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプロータ（２１）及びモータロータ（３２）を備え、該モータロータ（３２）が分離缶（５０）内で回転して液を吐出する自動車用電動液ポンプ（１０）であって、
前記モータロータ（３２）が強磁性材料からなるモータロータ本体（３８）によって形成され且つ永久的に磁化され、
前記モータロータ（３２）の径方向の外面に円筒形状の軸受輪部（３４，３６）が設けられる一方、前記分離缶（５０）の径方向の内面に対応する静的軸受輪部（５４，５６）が設けられ、
ロータ側の前記軸受輪部（３４，３６）及び静的軸受輪部（５４，５６）は径方向滑り軸受（６１，６２）を形成して、該径方向滑り軸受（６１，６２）が前記モータロータ（３２）の軸線方向の範囲内に配置され、
前記軸受輪部（３４，３６）は金属からなる一方、前記静的軸受リング（54，56）はプラスチックからなり、
別個の軸方向の滑り軸受（７０）が前記モータロータ（３２）における一方の軸線方向端に設けた軸線方向の軸受輪部（７２）と、対応する静的軸受輪部（７４）とによって形成されている、自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項2】

前記径方向滑り軸受（６１，６２）での径方向の軸受ギャップＧは０．５ｍｍよりも小さい、請求項１に記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項3】

前記軸受ギャップＧは０．２５ｍｍよりも小さい、請求項２に記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項4】

前記径方向滑り軸受（６１，６２）は少なくとも２つ設けられている、請求項１〜３の何れかに記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項5】

前記モータロータ（３２）及び前記ポンプロータ（２１）を支持するロータ軸（８０）が設けられ、該ロータ軸（８０）は連続した中央冷却ボア（８２）を備えている、請求項１〜４の何れかに記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項6】

モータ電子制御機器（９０）が電子制御機器室（９２）に設けられ、前記電子制御機器室は液中で回転する前記モータロータ（３２）から単一の横断分離壁（９６）によって流体的に分離されている、請求項１〜５の何れかに記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項7】

前記モータロータ（３２）は、前記ポンプロータ（２１）と前記電子制御機器室（９２）との間にて軸線方向に配置されている、請求項６に記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項8】

前記液は冷却剤又は潤滑剤である、請求項１〜７の何れかに記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項9】

前記静的軸受輪部（５４，５６）はPTFE又はPAからなる、請求項１〜８の何れかに記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項10】

前記分離缶（５０）の径方向内面には、軸線方向でみて２つの前記静的軸受輪部（５４，５６）間に環状溝（４２）が設けられている、請求項４に記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【請求項11】

前記分離缶（５０）の径方向内面には長手方向に流路溝（４４）が設けられている、請求項１〜１０の何れかに記載の自動車用電動液ポンプ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車用で電動液ポンプ、例えば冷却剤又は潤滑剤のための電動液ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

通常の自動車用電動液ポンプはロータ軸を備え、該ロータ軸はモータロータ及びポンプロータを共回転にして支持している。ポンプロータは容量ポンプ又はフローポンプの一部である。ロータ軸は２つの別個のローラ又は滑り軸受にて回転自在に支持され、ローラ又は滑り軸受はロータ軸の一方の自由端にて、モータロータとポンプロータとの間に配置されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的はコンパクトな自動車用電動液ポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

該目的は請求項１の特徴を備えた自動車用電動液ポンプによって達成される。

【0005】

本発明に係る自動車用電動液ポンプはポンプロータ及びモータロータを備え、これら両方のロータはロータ軸に共回転にして支持されている。ポンプの電動モータは所謂、キャンドモータとして備えられている。モータロータは分離缶内にて回転して液を吐出し、該分離缶はポンプの乾いた部分から濡れたモータロータ室を流体的に分離する。特に、分離缶は電磁ステータコイルを含んだモータステータからモータロータを液体的に分離する。モータロータの径方向外面には金属からなる円筒形状の軸受輪部が設けられる一方、分離缶の径方向内面には対応し且つプラスチックからなる円筒形状の静的軸受輪部が設けられている。ロータ側の円筒形状の軸受輪部及び円筒形状の静的軸受輪部は径方向滑り軸受を形成する。径方向滑り軸受はモータロータ内での軸線方向の範囲内に配置され、モータロータの軸線方向外側に配置されているものではない。それ故、軸線方向でみてモータロータの外側に位置する１つ又は更に２つの軸受を回避でき、ポンプにおける軸線方向の全長は減少される。
更に、本発明に係る自動車用電動液ポンプは、軸線方向滑り軸受が別個に備え、該滑り軸受はモータロータにおける一方の軸線方向端での軸受輪部と、対応する静的軸受輪部とによって形成されている。静的軸受輪部はポンプフレーム又はポンプハウジングの対応した輪部によって提供することができる。また、径方向軸受の他にも軸線方向軸受は組み込みスペースを多く必要としない滑り軸受として設けられている。

【0006】

径方向滑り軸受は所謂、平軸受として設けられ、浮動支持構成として設けられているものではない。この結果、静的軸受輪部とロータ側の軸受輪部との間での径方向の軸受ギャップＧは小さく、軸受ギャップＧ内での軸受の潤滑が冷却液又は潤滑液でもって許容される。液は内燃機関又他の自動車用機器を冷却する冷却液、自動車内の液圧機器のための液圧的な液、又は、内燃機関又他の自動車用機器のための潤滑剤である。特に、液は水、燃料又はオイルである。

【0007】

好適な実施形態によれば、径方向滑り軸受での径方向の軸受ギャップＧは０．５ｍｍ、好ましくは０．２５ｍｍよりも小さい。径方向の軸受ギャップＧは、ポンプハウジングに対するポンプロータの比較的小さなギャップを保証して、ポンプにおけるポンプ部の高い液圧効率を保証するために可能な限り小さくあるべきある。他方、径方向の軸受ギャップＧは静的軸受輪部とロータ側の軸受輪部との間の軸受ギャップでの十分な潤滑を保証するために十分に大きくあるべきである。

【0008】

好ましくは、モータロータには少なくとも２つの径方向滑り軸受が別個に設けられ、一方、分離缶には対応した数の静的軸受輪部が備えられている。好ましくは、モータロータにおける軸線方向端の両方には別個の滑り軸受がそれぞれ設けられている。このような２つの径方向滑り軸受の配置は、ロータ全体の配置の傾きに対して最大の安定性及び最少の摩耗を保証する。

【0010】

好適な実施形態によれば、モータロータ及びポンプロータを支持するロータ軸には連続した中央冷却ボアが設けられている。ポンプロータによって送り込まれた液はロータ軸の一端にあるポンプロータから冷却ボアを通じてロータ軸の他端に向けて押し込まれ、該他端から径方向外側に流れ、そして、軸受ギャップを通じて軸線方向に沿いポンプ部まで還流する。液はポンプのモータ部内にて循環することができ、ロータ側の軸受輪部と静的軸受輪部との間の軸受ギャップを通じて連続した軸線方向の液の流れが実現する。

【0011】

好ましくは、モータ電子制御機器が電子制御機器室内に設けられ、該電子制御機器室は液中で回転するモータロータから単一の横断分離壁によって分離されている。ロータ軸のボアを貫通して流れる液は横断分離壁に衝突し、これにより、分離壁は軸芯から外側に向けて径方向に流れる液により絶えず冷却される。それ故、ロータ軸の冷却ボア及び径方向の軸受ギャップによって形成された２次的な液回路は二重の機能、即ち、分離壁の冷却と、軸受ギャップの潤滑とをなす機能を有する。好ましくは、電子制御機器、特に、パワー半導体は例えば熱伝導性接着剤によって分離壁に熱伝導的に接触して設けられている。

【0012】

ロータ側の軸受輪部はモータロータ自身によって形成可能であり、例えば、モータロータの研磨部である。好ましくは、静的軸受輪部はPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）又はPA（ポリアミド）からなる。一方の側の金属、好ましくは鋼と、他方の側の好適なプラスチック、例えばPTFEとの材料の組み合わせは機械的な磨滅に対して高い安定性と低摩擦とを備える滑り軸受を提供する。

【0013】

好適な実施形態によれば、分離缶の径方向内面には２つの静的軸受輪部の間に円形の環状溝が設けられている。環状溝は２つの静的軸受輪部を互いに分離する。好ましくは、環状溝の軸線方向の長さは対応する静的軸受輪部の軸線方向に沿う距離と同一である。環状溝は、狭いギャップが必要とされない区域にて非常に低い流体抵抗を提供し、これにより、モータロータの全長に亘って、軸線方向の流れに対する軸受ギャップの総抵抗を減少させる。

【0014】

好ましくは、分離缶の径方向内面には長手方向の流路溝が設けられている。該長手方向の流路溝は軸線方向に正確に方向付けされている。代替的には、長手方向の流路溝は本質的な軸線方向成分に対して螺旋的な方向付けを有する。長手方向の流路溝が無ければ、軸方向のみからとなるが、長手方向の流路溝から周方向／接線方向に液が軸受ギャップ内に流入するので、長手方向の流路溝は径方向滑り軸受の潤滑を改善する。付加的に、長手方向の流路溝は軸線方向の流れ抵抗を減少する。好ましくは、２つ又はこれ以上の長手方向の流路溝を備えることもできる。

【0015】

図面を参照して本発明の一実施形態を説明する

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】２つの径方向滑り軸受と１つの軸線方向滑り軸受を備えた自動車用電動液ポンプの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は自動車用電動液ポンプ１０を示し、該液ポンプは例えば冷却剤ポンプ又は燃料ポンプ等のフローポンプとして構成されている。また、代替的には、液ポンプ１０は例えば内燃機関の潤滑のために潤滑剤を送り込む容量ポンプとしても実現可能である。

【0018】

液ポンプ１０は軸線方向でみてポンプ部２０、モータ部２２及び制御部２４を備えている。ポンプ部２０はポンプロータ２１を備え、本実施形態のポンプロータ２１は軸線方向の入口開口を備えたインペラホイールである。代替的には、ポンプロータ２１は例えばジェロータポンプ、ベーンポンプ又は他の回転容量ポンプ等の容量ポンプの一部として構成されて備えられている。

【0019】

ポンプロータ２１は共回転のロータ軸８０によって支持され、該ロータ軸８０はモータロータ３２に共回転にして固定されている。モータロータ３２はモータロータ本体３８によって形成され、該モータロータ本体は強磁性材料からなり、永久的に磁化されている。モータロータ３２はモータステータによって磁気的に駆動され、該モータステータは多数のモータステータコイル４８によって形成されている。モータステータコイルは回転磁場を発生し、該回転磁場に対して永久的に磁化されたモータロータ３２が追従する。モータ部２２はキャンドモータとして構成され、乾いたモータステータコイル４８から濡れたモータロータ３２を分離する円筒形状の分離缶５０を備えている。分離缶５０はプラスチックからなる円筒形状の缶本体５１によって形成されている。

【0020】

制御部２４は電子制御機器９０によって形成され、該電子制御機器は電子制御機器室９２内に配置されている。電子制御機器９０は印刷回路基板９１によって形成され、該印刷回路基板はステータコイル４８を電気的に切り換えるパワー半導体９４を含む。電子制御機器室９２はモータ部２２から横断分離壁９６によって分離されている。印刷回路基板９１は分離壁９６に対して熱伝導性の接着剤９８又は糊によって固定且つ熱的に接続され、特に、接着剤９８又は糊はパワー半導体９４とは反対側の印刷回路基９１の面に塗布されている。

【0021】

モータロータ３２は２つの径方向滑り軸受６１，６２及び１つの軸線方向滑り軸受７０によって回転自在に支持されている。第１滑り軸受６１は、プラスチック製の分離缶５０における径方向内面、つまり、円筒形状の静的軸受輪部５４と、モータロータ３２の径方向外面、つまり、対応する円筒形状のロータ軸受輪部３４とによって形成されている。同様に、第２滑り軸受６２はプラスチック製の分離缶５０における径方向内面、つまり、円筒形状の静的軸受輪部５６と、モータロータ３２の径方向外面、つまり、対応した円筒形状のロータ軸受輪部３６とによって形成されている。両方の滑り軸受６１，６２において、軸受面３４，５４;３６，５６間での径方向の軸受ギャップＧは約０．１ｍｍである。

【0022】

ロータ軸受輪部３４，３６は、強磁性鋼又は他の強磁性金属からなるモータロータ本体３８の円筒形状の研磨面によって形成されている。静的軸受輪部５４，５６は、プラスチック、好ましくはPTFEからなる缶本体５１の円筒形状の内面によって形成されている。２つの径方向滑り軸受６１，６２は軸線方向に関し、周方向の環状溝４２によって分離され、該環状溝は０．５ｍｍよりも深い径方向深さを備えている。また、分離缶５０は２つの流路溝４４を長手方向に沿い且つ平行に備え、これら流路溝４４は軸線方向に関して、２つの径方向滑り軸受６１，６２とオーバラップしている。流路溝４４の径方向深さは０．５ｍｍよりも深い。

【0023】

軸線方向の軸受７０は別個のリング体７１によって形成され、該リング体７１はモータロータ本体３８に固定されている。軸線方向の軸受リング体７１はPTFEからなり、３つの径方向スリット７６を備えている。軸線方向の軸受リング体７１は軸線方向の軸受リング７２を形成し、該軸受リングは対応する静的軸受輪部７４と協働する。該静的軸受輪部７４は該モータ部２２とポンプ部２０との間の横断壁１４によって形成されている。

【0024】

横断壁１４及び分離壁９６はポンプハウジング１２の一部をなし、該ポンプハウジングは金属、好ましくはアルミニウムからなる。分離缶の缶本体５１は分離壁９６及び横断壁１４の対応した周方向溝に保持されている。

【0025】

回転軸１８には連続した中央冷却ボア８２が備えられ、該中央冷却ボア８２はポンプ部２０から分離壁９６まで液体の流れを許容し、分離壁９６にて液体は径方向外側に流れ、この後、径方向滑り軸受６１，６２での径方向ギャップＧを通じてポンプ部２０まで軸線方向に沿って戻る。

【図1】