特許 7491170 電動ポンプ

(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】

(24)【登録日】2024-05-20

(45)【発行日】2024-05-28

(54)【発明の名称】電動ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 15/00 20060101AFI20240521BHJP

   F04C 2/10 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

F04C15/00 K

F04C2/10 341F

F04C15/00 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020164684

(22)【出願日】2020-09-30

(65)【公開番号】P2022056762

(43)【公開日】2022-04-11

【審査請求日】2023-08-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000220505

【氏名又は名称】ニデックパワートレインシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100138689

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 慶

(72)【発明者】

【氏名】陳 静

(72)【発明者】

【氏名】片岡 慈裕

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１５８４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６４３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０２６４１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２１７２２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １５／００

Ｆ０４Ｃ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸回りに回転可能なロータおよび前記ロータの径方向に対向するステータを有するモータと、
前記モータの軸方向一方側に連結されるポンプ機構と、
前記モータを収容し軸方向他方側を向く開口部を有するモータハウジングと、
を備え、
前記モータは、
前記ロータのシャフトを回転可能に支持するベアリングと、
前記モータの軸方向他方側に位置して、前記ベアリングを保持し、前記モータハウジングに固定されるベアリングホルダと、
前記ステータと前記ベアリングホルダとの間に位置し、中心軸を中心として軸方向に延びる環状のバスバーユニットを有し、
前記バスバーユニットは、軸方向において前記モータハウジングと接触し、
前記ベアリングホルダは、中心軸を中心として軸方向に延びる中央筒状部と、前記中心軸と直交する板状であり、前記モータハウジングの開口部を塞ぐフランジ部を有し、
前記中央筒状部は、前記バスバーユニットの径方向内側に位置し、
前記中央筒状部と前記バスバーユニットの間には弾性部材が収容されることを特徴とする電動ポンプ。

【請求項2】

前記バスバーユニットの軸方向一方側には、前記弾性部材の軸方向一方側の端部と軸方向において接触する第１接触部を有し、
前記ベアリングホルダの前記中央筒状部には前記弾性部材の軸方向他方側の端部と軸方向において接触する第２接触部を有し、
前記弾性部材は、前記第１接触部と前記第２接触部との間に設けられる、請求項１に記載の電動ポンプ。

【請求項3】

前記第１接触部は、前記バスバーユニットの内周面から径方向内側へ突出しており、前記突出において弾性部材の一端と接する、請求項２に記載の電動ポンプ。

【請求項4】

前記中央筒状部は大径部と小径部を有し、前記第２接触部は、前記大径部から前記小径部に移行する境界部分に形成される、請求項２または３に記載の電動ポンプ。

【請求項5】

前記第１接触部は、前記バスバーユニットの内周面全周に亘って径方向内側へ突出している、請求項３または４に記載の電動ポンプ。

【請求項6】

前記弾性部材はコイルスプリングである、請求項１から６いずれか一項に記載の電動ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電動ポンプとして、ポンプボディに、モータおよびポンプ機構と、モータを
制御する制御基板と、を収容する構成が知られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５９６９３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動ポンプにおいて、ポンプボディの開口部を塞ぐ部材は、水および塵の侵入を防ぐためのシール構造を有する。そのため、ポンプボディの１つの開口部に複数の部材が配置される場合、構造が複雑化しやすい。例えば、モータを収容するモータハウジングの開口部には、バスバーユニットと、ベアリングホルダと、モータカバーとが配置される。これらの部材は、他の部材との接続またはハウジングへの固定がなされた上で、軸方向に積み重ねられる。さらに、必要箇所にはシール部材の設置が必要である。これらにより、組み立て作業が煩雑になりやすい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の１つの態様によれば、中心軸回りに回転可能なロータおよび前記ロータの径方向に対向するステータを有するモータと、前記モータの軸方向一方側に連結されるポンプ機構と、前記モータを収容し軸方向他方側を向く開口部を有するモータハウジングと、前記ロータのシャフトを回転可能に支持するベアリングと、前記モータの軸方向他方側に位置し前記ベアリングを保持するベアリングホルダと、を備える電動ポンプが提供される。前記モータは、前記ステータの軸方向他方側に位置し、中心軸を中心として軸方向に延びる環状のバスバーユニットを有し、前記バスバーユニットは、前記モータハウジングと軸方向において接触する。前記ベアリングホルダは、中心軸を中心として軸方向に延びる中央筒状部と、前記中心軸と直交する板状であり、前記モータハウジングの開口部を塞ぐフランジ部を有し、前記ベアリングホルダの円筒部は、弾性部材を介して前記バスバーユニットの径方向内側に固定される。前記弾性部材は、前記ベアリングホルダの筒状部と前記バスバーユニットの間に収容される。

【0006】

本発明は、組み立て作業性に優れる電動ポンプが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態の電動ポンプの断面図である。

【図2】図２は、実施形態の電動ポンプの断面図である。

【図3】図３は、実施形態の電動ポンプの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、電動オイルポンプの実施形態として、電動オイルポンプについて説明する。実施形態の電動オイルポンプは、車両等に搭載される機器のオイル供給に用いられる。

【0009】

以下で参照する各図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｘ軸方向は、図１に示される中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。中心軸Ｊは、後述するモータ２０のシャフト２１の中心軸線である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸と直交する方向のうち、図１の奥行き方向と平行な方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方と直交する方向であり、図１の上下方向と平行な方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のいずれにおいても、図中に示される矢印の向く側を＋側、反対側を－側とする。

【0010】

以下の説明においては、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｘ軸方向）を単に「軸方向」と称する。中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と称する。中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周り（θ方向）を単に「周方向」と称する。

【0011】

また、Ｘ軸方向の正の側（＋Ｘ側）を「フロント側」と称する場合がある。同様に、Ｘ軸方向の負の側（－Ｘ側）を「リア側」と称する場合がある。フロント側（＋Ｘ側）は、本発明における軸方向一方側に相当する。リア側（－Ｘ側）は、本発明における軸方向他方側に相当する。

【0012】

図１および図２に示すように、本実施形態の電動オイルポンプ１００は、ポンプボディ１０と、モータ２０と、ポンプ機構３０と、制御基板４０を有する基板ユニット１４０と、を備える。

【0013】

ポンプボディ１０は、モータ２０を収容するモータハウジング１１と、ポンプ機構３０を収容するポンプハウジング１２と、制御基板４０が設置される基板ハウジング１３と、を有する。本実施形態の場合、モータハウジング１１とポンプハウジング１２と基板ハウジング１３は、単一の部材の一部である。 モータハウジング１１は、ポンプボディ１０のリア側（－Ｘ側）に位置する。モータハウジング１１は、軸方向に延びる円筒状である。モータハウジング１１は、リア側に開口する凹部からなる第１収容凹部１１ａを有する。 第１収容凹部１１ａは、後述するベアリングホルダ２６によりリア側から塞がれる。

【0014】

ポンプハウジング１２は、ポンプボディ１０のフロント側（＋Ｘ側）に位置する。ポンプハウジング１２は、フロント側に開口する凹部からなる第２収容凹部１２ａを有する。電動オイルポンプ１００は、第２収容凹部１２ａをフロント側から塞ぐポンプカバー１２ｂを有する。ポンプカバー１２ｂは、軸方向から見て円形の板状部材である。ポンプカバー１２ｂは、ポンプハウジング１２にねじ止めされる。

【0015】

基板ハウジング１３は、モータハウジング１１およびポンプハウジング１２の側面に位置する。基板ハウジング１３は、モータハウジング１１およびポンプハウジング１２の図示下側（－Ｚ側）に位置する。基板ハウジング１３は、径方向外側から見て概略矩形状である。基板ハウジング１３は、ポンプボディ１０の図示下側に向かって開口する第３収容凹部１３ａを有する。基板ハウジング１３には、後述する基板ユニット１４０が図示下側から装着される。

【0016】

図２、図３に示すように、ポンプボディ１０は、内部に、第１貫通孔１０ａと、第２貫通孔１０ｂとを有する。第１貫通孔１０ａは、モータハウジング１１の第１収容凹部１１ａと、ポンプハウジング１２の第２収容凹部１２ａとを軸方向に繋ぐ。第２貫通孔１０ｂは、モータハウジング１１の第１収容凹部１１ａと、基板ハウジング１３の第３収容凹部１３ａとを径方向に繋ぐ。

【0017】

モータ２０は、シャフト２１を有するロータ２２と、ステータ２３と、バスバーユニット１２０と、ベアリングホルダ２６と、第１ベアリング２７および第２ベアリング２８と、を備える。ベアリングホルダ２６は、モータハウジング１１の開口を塞ぐ。

【0018】

シャフト２１は、中心軸Ｊに沿って延びる円柱状の部材である。ロータ２２は、図２に示すように、シャフト２１と、シャフト２１の外周面に固定されるロータコア２２ａと、ロータコア２２ａに固定される複数のロータマグネット２２ｂとを有する。ロータマグネット２２ｂは、シャフト２１を囲む円環状のマグネットであってもよい。

【0019】

シャフト２１は、第１ベアリング２７および第２ベアリング２８によって、軸回りに回転可能に支持される。第１ベアリング２７は、シャフト２１のロータコア２２ａよりもリア側の部分を支持し、後述するベアリングホルダ２６によって保持される。第２ベアリング２８は、シャフト２１のロータコア２２ａよりもフロント側の部分を支持する。シャフト２１は、第２ベアリング２８の内孔を通ってフロント側へ突出する。シャフト２１のフロント側の端部は、ポンプ機構３０に連結される。

【0020】

ステータ２３は、ロータ２２を囲む円環状のステータコア２３ａと、ステータコア２３ａのティースに装着される図示しないインシュレータと、インシュレータを介してティースに巻き回されるコイル２３ｂと、を備える。ステータコア２３ａは、円筒状のモータハウジング１１の内周面に固定される。

【0021】

バスバーユニット１２０は、ステータ２３とベアリングホルダ２６との間に位置する。バスバーユニットは、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる環状である。

【0022】

バスバーユニット１２０は、複数のバスバー２４ａ（本実施形態では少なくとも３本ある）を有する。複数バスバー２４は、バスバーホルダ２４ｂにインサート成形される。バスバー２４ａの固定方法は、ねじ止めや溶着、またはスナップフィットであってもよい。

【0023】

図２に示すように、バスバーユニット１２０は、ステータ２３のリア側に位置する。バスバーユニット１２０は、モータハウジング１１の第１収容凹部１１ａにリア側から挿入される。バスバーユニット１２０の外周フロント側端部２４ｃは、第１収容凹部１１ａの内側面に設けられたリア側を向く段差面１１ｂと軸方向に接触する。バスバー２４ａの一方の端部は鉤形である。バスバー２４ａの鉤形の端部は、コイル２３ｂからリア側へ延びるコイル線２３ｃとそれぞれ接続される。バスバー２４ａの他方の端部は、バスバーホルダ２４ｂの基板ハウジング１３側（図示下側）の端部に位置する。バスバーホルダ２４ｂの下部に位置するバスバー２４ａの端部は、後述する複数のジョイントバスバー５１（本実施形態では３本有する）にそれぞれ接続される。

【0024】

図３に示すように、ベアリングホルダ２６は、バスバーユニット１２０のリア側に位置し、モータハウジングに固定される。ベアリングホルダ２６は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる中央筒状部２６ａを有する。また、ベアリングホルダ２６は、中心軸Ｊと直交する向きに、中央筒状部２６ａのリア側端部の外周面から径方向外側に広がる板状のフランジ部２６ｂを有し、フランジ２６ｂは、モータハウジング１１のリア側の開口部を塞ぐ。

【0025】

ベアリングホルダ２６の中央筒状部２６ａは、バスバーユニット１２０のリア側から、バスバーユニット１２０の径方向内側に挿入される。中央筒状部の外周面とバスバーユニット１２０の内側面との間には弾性部材２５が収容される。

【0026】

中央筒状部２６ａがバスバーユニット１２０の径方向内側に挿入される際に、弾性部材２５がフロント側に押す反力により、バスバーユニット１２０の外周フロント側端部２４ｃがモータハウジング１１の第１収容凹部１１ａの内側面に設けられたリア側を向く段差面１１ｂに突き当てたられ、モータハウジング１１をフロント側に押すことにより、バスバーユニット１２０を支持することができる。これにより、バスバーユニット１２０を安定して固定することができる。そのため、バスバーユニット１２０をねじなどによって固定する必要がなくなり、組立て作業が良くなる。

【0027】

また、本実施形態によれば、ベアリングホルダ１２０にはフランジ２６ｂが設けられており、フランジ部２６ｂがモータハウジング１１のリア側の開口部を塞ぐことにより、モータカバーが不要となる。そのため、部品点数の削減が可能となり、軸方向への小型化も図ることができる。

【0028】

本実施形態によれば、バスバーユニット１２０のフロント側には、弾性部材２５のフロント側端部と軸方向において接触する第１接触部２５ａを有する。ベアリングホルダ２６の中央筒状部２６ａには、弾性部材２５のリア側端部と軸方向において接触する第２接触部２５ｂを有する。また。弾性部材２５は第１接触部２５ａと第２接触部２５ｂとの間に設けられる。そのため、ベアリングホルダ２６を固定するときに、弾性部材２５のフロント側端部が第１接触部２５ａに突き当てられ、弾性部材２５が圧縮されると同時に、弾性部材２５の弾性復帰力により、弾性部材２５のリア側端部が第２接触部２５ｂに突き当てられ、リア側へ押し込む方向に作用する。これにより、弾性部材２５をバスバーユニット１２０とベアリングホルダの中央筒状部２６ａとの間に安定して配置することができる。

【0029】

本実施形態において、バスバーユニット１２０のフロント側端部の内周面は径方向内側に、第２接触部２５ｂと対向する位置まで突出した１接触部２５ａを有する。第１接触部２５ａは、弾性部材２５のフロント側端部と接することで、弾性部材２５の受け部となる。これにより、弾性部材２５のフロント側への移動を規制することができる。また、バスバーユニット１２０は内周面全周に亘って、第２接触部２５ｂと対向する位置まで連続して突 出していてもよい。

【0030】

また、本実施形態において、第２接触部２５ｂは、フロント側を向く段部である。ベアリングホルダ２６の中央筒状部２６ａは、フランジ部２６ｂと繋がるリア側に大径部２６ｃを有する。また、大径部２６ｃに連続して設けられ、大径部２６ｃよりも径が小さい小径部２６ｄを有する。さらに、大径部２６ｃから小径部２６ｄに移行する境界部分には、フロント側を向く段部が形成されている。これにより、段部が、弾性部材２５の受け部となり、弾性部材の軸方向上側への移動を規制することができる。また、小径部２６ｄが弾性部材２５のガイド部となり、弾性部材２５を安定して配置することができる。

【0031】

また、本実施形態によれば、弾性部材２５は、ベアリングホルダの中央筒状部２６ａの小径部２６ｃとバスバーユニットの径方向内側に配置される。そのため、径の小さい比較的安価な弾性部材を用いることができる。

【0032】

本実施形態では、コイルスプリングからなる弾性部材２５を用いる。ベアリングホルダ２６をバスバーユニット１２０に挿入する際に、コイルスプリングの付勢力により、コイルスプリングのリア側端部が中央筒状部２６ａの段部に突き当てられ、バスバーユニット１２０の外周フロント側端部がモータハウジング１１ａ内に設けられた段差面１１ｂをフロント側に押し付け、バスバーユニット１２０を固定することができる。

【0033】

図１に示すように、中央筒状部２６ａのリア側の端部に、ブリーザ２６ｅが挿入される。すなわち、電動オイルポンプ１００では、モータカバーとして機能するベアリングホルダ２６がブリーザ２６ｅを有する。この構成によれば、ブリーザ２６ｅがモータハウジング１１に設置される構成と比較して、製造が容易になり、組み立て作業性が向上する。

【0034】

ブリーザ２６ｅは、ベアリングホルダ２６の内外に空気を流通させる。ベアリングホルダ２６の内側の空間は、中央筒状部２６ａを介して第１収容凹部１１ａの内部に繋がる。第１収容凹部１１ａは、第２収容凹部１２ａおよび第３収容凹部１３ａと繋がる。したがって、ブリーザ２６ｆは、ポンプボディ１０の内部空間と、外部空間との間で空気を流通させる。

【0035】

電動オイルポンプ１００では、モータカバーとして機能するベアリングホルダ２６が、ベアリングホルダ２６を軸方向に貫通する貫通孔を有する中央筒状部２６ａを有しており、中央筒状部円２６ａのリア側の端部にブリーザ２６ｅを保持し、中央筒状部２６ａのフロント側の端部に第１ベアリング２７を保持する。この構成によれば、ベアリングホルダ２６において、第１ベアリング２７とブリーザ２６ｅとが軸方向に並ぶので、第１収容凹部１１ａの内部において、第１ベアリング２７の周囲のスペースを有効に利用できる。電動オイルポンプ１００の大型化を抑制できる。

【0036】

第２ベアリング２８は、第１収容凹部１１ａと第２収容凹部１２ａとを接続する第１貫通孔１０ａに、リア側から挿入される。第１貫通孔１０ａの内部には、オイルシール１５と、固定リング１６と、ウェーブワッシャ１７と、第２ベアリング２８とが、フロント側から順に配置される。

【0037】

図２に示すように、第１貫通孔１０ａは、内部に複数の段差を有する段付き孔である。第１貫通孔１０ａは、内部に、いずれもリア側を向く第１段差面１０ｃおよび第２段差面１０ｄを有する。したがって、第１貫通孔１０ａの内径は、フロント側に向かうに従って、上記段差を通過するごとに小さくなる。オイルシール１５は、軸方向において第１段差面１０ｃと固定リング１６との間に位置する。固定リング１６は、第２段差面１０ｄにリア側から突き当てられる。固定リング１６は、リア側を向く面によってウェーブワッシャ１７を支持する。ウェーブワッシャ１７は、第２ベアリング２８の外輪をフロント側からリア側に向かって押す。

【0038】

シャフト２１は、第２ベアリング２８、ウェーブワッシャ１７、固定リング１６、およびオイルシール１５の内孔に通される。シャフト２１のフロント側の端部は、第１貫通孔１０ａを通り抜けて第２収容凹部１２ａ内に達する。

【0039】

ポンプ機構３０は、シャフト２１のフロント側の端部に連結されるインナーロータ３１と、インナーロータ３１を径方向外側から囲むアウターロータ３２とを有する。インナーロータ３１およびアウターロータ３２は、第２収容凹部１２ａとポンプカバー１２ｂとの間に収容される。インナーロータ３１およびアウターロータ３２は、それぞれトロコイド歯形を有する。すなわち、ポンプ機構３０は、トロコイドポンプである。

【0040】

基板ユニット１４０は、制御基板４０と、制御基板４０を径方向外側から保持する基板ホルダ１４１と、を備える。

【0041】

基板ホルダ１４１は、基板ハウジング１３側（＋Ｚ側）に向かって開口する箱形の部材である。制御基板４０は、基板ホルダ１４１の図示上側を向く開口部に固定される。基板ホルダ１４１は、本実施形態の場合、樹脂製である。基板ホルダ１４１は、図示しない複数の金属端子がインサート成形されたコネクタ１４１ｂと、ジョイントバスバー５１（本実施形態では少なくとも３つジョイントバスバーを有する）がインサート成形されたバスバー支持部１４１ｃと、を有する。

【0042】

コネクタ１４１ｂの複数の金属端子は、制御基板４０のフロント側の端部に接続される。ジョイントバスバー５１は、制御基板４０のリア側の端部に接続される。

【0043】

ジョイントバスバー５１は、モータ２０と制御基板４０とを接続する。ジョイントバスバー５１は、第３収容凹部１３ａと第１収容凹部１１ａとを繋ぐ第２貫通孔１０ｂに、径方向外側から挿入される。ジョイントバスバー５１の先端は、第１収容凹部１１ａ内に位置し、軸方向から見てバスバーユニット１２０と重なる。ジョイントバスバー５１は、バスバーユニットのバスバー２４ａにねじ止めされる。これにより、制御基板４０とモータ２０とが、ジョイントバスバー５１を介して電気的に接続される。

【0044】

基板ユニット１４０は、制御基板４０をモータ２０側に向けた状態で、ポンプボディ１０の基板ハウジング１３に固定される。本実施形態の場合、基板ユニット１４０の基板ホル１４１が、基板ハウジング１３にねじ止めされる。制御基板４０は、ポンプボディ１０と基板ホルダ１４１との間に封入される。

【0045】

本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

【符号の説明】

【0046】

１００…電動オイルポンプ、１０…ポンプボディ、１０ａ…第１貫通孔、１０ｂ…第２貫通孔、１１…モータハウジング、１１ａ…第１収容凹部、１２…ポンプハウジング、１２ａ…第２収容凹部、１２ｂ…ポンプカバー、１３…基板ハウジング、１３ａ…第３収容凹部、２０…モータ、２１…シャフト、２２…ロータ、２２ａ…ロータコア、２２ｂ…ロータマグネット、２３…ステータ、２３ａ…ステータコア、２３ｂ…コイル、２４ａ…バスバー、２４ｂ…バスバーホルダ、２５…弾性部材、２５ａ…第１接触部、２５ｂ…第２接触部、２６…ベアリングホルダ、２６ａ…中央筒状部、２６ｂ…フランジ部、２６ｃ…大径部、２６ｄ…小径部、２６ｅ…ブリーザ、２７…第１ベアリング、２８…第２ベアリング、３０…ポンプ機構、４０…制御基板、基板ユニット…１４０、ジョイントバスバー…５１、１２０…バスバーユニット

【図1】

【図2】

【図3】