JP4490318B2 - ヨークハウジング及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、ヨークハウジング及びモータに関するものである。

従来、モータとしては、略有底筒状に形成されたヨークハウジング内に周方向に複数のマグネットが配置されてステータが形成され、このステータ内をロータ（回転子）が回転可能に収容されたものがある。このようなモータがポンプ装置等に固定される場合、特許文献１に開示されるように、例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように、シール部材を介在させた状態で、ヨークハウジング１０１とポンプハウジング１０２とが固定される。

ここでは、ヨークハウジング１０１の開口部にフランジ部１０３が形成され、このフランジ部１０３に周方向複数箇所に形成された固定部１０４がポンプハウジング１０２に締結固定されることで、ヨークハウジング１０１がポンプハウジング１０２に固定されている。そして、ヨークハウジング１０１の開口部の内周側端部に形成された略三角形状凹部１０１ａにＯリングＲ（シール部材）が収容された状態で、フランジ部１０３の平面部１０３ａとポンプハウジング１０２の平面部１０２ａとが当接している。この構成により、ヨークハウジング１０１とポンプハウジング１０２との間のシール性が確保され、外部からの異物の侵入を阻止することができる。
特開平５−２８８１４３号公報

しかしながら、上記従来の構成であると、三角形状凹部に収容されたＯリングに好適なシール性を発揮させるためには、Ｏリングをヨークハウジング及びポンプハウジングに圧接させる必要があり、前記三角形状凹部を高精度で形成する必要がある。例えば、Ｏリングに対して三角形状凹部が大きく形成されると、Ｏリングは三角形状凹部内部で遊動してしまい、Ｏリングとヨークハウジング及びポンプハウジングとの間に隙間が形成されてしまい、シール性が損なわれる。

また、Ｏリングがヨークハウジングやポンプハウジングに十分に圧接された状態で三角形状凹部に収容されていなければ、Ｏリングとヨークハウジング及びポンプハウジングとの間に隙間が形成されてしまう場合があるため、Ｏリングは必要なシール性を確保するように、圧縮された状態で三角形状凹部に収容されている。すると、フランジ部の平面部は、周方向において固定部ではポンプハウジングに確実に当接するが、固定部間ではシール部材の反圧縮力によりポンプハウジングから多少浮き上がる場合がある。このため、モータに振動荷重やピストン荷重による繰り返し荷重が加わると、この部分のシール部材の弾性が失われて、フランジ部がポンプハウジング側に変形する虞があった。更には、その場合、固定部においてねじの緩みが発生する虞もあった。また、モータに大きな振動が加わると、固定部間のフランジ部が浮き上がり、シール性が低下する虞があった。これらの問題を解消するためには、固定箇所を増やして固定部間の浮き上がりを防止することが考えられるが、そうすると部品点数や製造工程の増加を招く。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成で、信頼性の高いシール構造を実現することができるヨークハウジング及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、略筒状に形成され、その開口部に径方向外側に延びるように形成されたフランジ部が、環状のシール部材を介在させてハウジングに固定されたヨークハウジングであって、前記フランジ部は、前記シール部材が配置された平面部と、前記平面部よりも径方向外側に突出すると共に軸方向に前記ハウジング側に突出して形成され、前記ハウジングに締結固定される固定部を有する第１着座部と、周方向において第１着座部間に形成され、前記平面部よりも径方向外側に突出すると共に軸方向に前記ハウジング側に前記第１着座部よりも突出して形成され、前記固定部を有していない第２着座部と、を備え、前記フランジ部は、前記第１着座部間の前記第２着座部においては前記ハウジングに締結固定されることなく、前記第１着座部の前記固定部において前記ハウジングに締結固定されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヨークハウジングにおいて、前記第１着座部は周方向において１８０°離れた位置に形成され、前記第２着座部は周方向において前記第１着座部間の中央位置にそれぞれ１つ形成されている。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のヨークハウジングにおいて、前記シール部材は液状パッキンである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヨークハウジングと、コアに巻線が巻装された電機子とコンミテータとが回転軸に固定されてなり、前記ヨークハウジング内に回転可能に収容されたロータと、前記回転軸が貫通される貫通孔が形成されており、前記ヨークハウジングの開口部を閉止するベースプレートと、を備えたモータであって、前記回転軸は、その基端側の端部が基端側軸受を介して前記ヨークハウジングに支持され、先端側が前記貫通孔の内周面に保持される先端側軸受を介して前記ベースプレートに支持されており、径方向に偏心運動する偏心運動部を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のモータにおいて、前記ロータは、コアに巻装された巻線の軸方向のコイルエンドの間に、前記基端側軸受又は前記コンミテータの少なくとも一方が配置されている。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ハウジングに締結固定される固定部を有する第１着座部よりも、周方向に第１着座部の間に形成された第２着座部の方が、軸方向にハウジング側に突出して形成されている。このため、第１着座部がハウジングに固定されることで、第２着座部が軸方向に僅かに反ハウジング側に変形した状態でヨークハウジングがハウジングに固定されている。つまり、第１着座部がハウジングに当接するとともに、第２着座部がハウジングに圧接する状態とされており、第２着座部は締結固定されていなくてもハウジングに対して軸方向に加圧された状態とされている。このように、フランジ部に締結固定される部分を増やさなくても、周方向に第１着座部間に、ヨークハウジングとハウジングとが確実に固定される部分を増やすことができる。この結果、振動荷重等が加わることにより、フランジ部の周方向固定部間の部分が変形するのを防止することができ、この部分のシール部材の劣化を抑制することができる。また、第２着座部は、軸方向にハウジングに対して加圧された状態とされているため、シール部材の反圧縮力によりこの部分のフランジ部が変形することが防止されるため、例えば周方向に形成された締結固定される部分のみでハウジングに固定される場合と比較して、シール性を周方向に均一化できるとともに、必要なシール性を確保することができる。従って、簡易な構成で、信頼性の高いシール構造を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第２着座部は周方向に第１着座部間に１つのみ形成されているため、ヨークハウジングに形成される複数の第２着座部のハウジング側への突出高さを高精度で均等としなくても、確実にハウジングに圧接される。このように、簡易な構成で、シール部材のシール性を確保することができる。

請求項３に記載の発明によれば、シール部材は液状パッキンであるため、シール部材はヨークハウジングとハウジングとの間の隙間に対応した形状とされる。このため、シール部材に軸方向に加わる圧縮力は周方向に一様とされるとともに、必要なシール性を確保することができる。

請求項４に記載の発明によれば、偏心運動部が偏心運動することで回転軸に偏心荷重が加わると、回転軸の先端側を支持しているベースプレート、及びベースプレートを嵌合しているヨークハウジングの開口部に偏心荷重が加わる。すると、ヨークハウジングとハウジングとの間に偏荷重が加わるが、この荷重はこの荷重は第１着座部及び第２着座部で受け止められるため、シール部材に偏荷重が加わることが防止される。このため、シール部材のシール性の耐久性を向上することができる。

請求項５に記載の発明によれば、コアに巻装された巻線の軸方向のコイルエンドの間に、基端側軸受又はコンミテータの少なくとも何れか一方が配置されているため、基端側軸受と電機子、又はコンミテータと電機子とが軸方向に重ねられ、モータを軸方向に小型化することができる。この場合、回転軸に加わる偏心荷重による反力は大きくなるが、この荷重は第１着座部及び第２着座部で受け止められるため、シール部材に偏荷重が加わることが防止される。

本発明によれば、簡易な構成で、信頼性の高いシール構造を実現することができる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）は、本発明にかかるモータをポンプ装置に用いた一例を示す概略断面図である。ポンプ装置１は、モータ部２と、モータの回転により流体を圧送するポンプ部３とを備えている。

モータ部２は、略筒状であって底部を有するヨークハウジング４と、ヨークハウジング４に収容されたロータ５と、ヨークハウジング４の開口部４ａに設けられたブラシホルダ装置６とを備えている。

ヨークハウジング４の内周側には磁石７が固定されており、該磁石７に対向してロータ５が回転可能に収容されている。ロータ５は、コア８に巻線９が巻装された電機子１０とコンミテータ１１とが回転軸１２に固定されて構成されている。コンミテータ１１の外周面は、ブラシホルダ装置６のロータ５側に設けられたブラシ１３に摺接されており、電機子１０はこのブラシ１３からの給電により回転する。

回転軸１２は、電機子１０側の端部（基端部）に組み付けた基端側軸受としてのボールベアリング１４と、ややポンプ部３側の部分に組み付けた先端側軸受としてのボールベアリング１５とにより回転可能に支持されている。ボールベアリング１４はヨークハウジング４の底部中央に形成された収容部４ｄに皿バネ１６を挟んだ状態で収容保持されており、ボールベアリング１５はブラシホルダ装置６の略中央部に形成された貫通孔６ａ（図２参照）の内周面に保持されている。

また、ブラシホルダ装置６の貫通孔６ａが形成された部分の厚みは、ボールベアリング１５の軸方向の厚みより小さいものとされており、ボールベアリング１５のポンプ部３側の端部はブラシホルダ装置６から露出するように設けられている。

回転軸１２は、ブラシホルダ装置６を貫通してポンプ部３側に突出しており、回転軸１２のポンプ部３側に突出した部分には、回転軸１２と共に回転する偏心運動部としての偏心ベアリング１７が固定されている。この偏心ベアリング１７は、ボール軸受１８とその内輪に圧入された偏心ブッシュ１９とを備えており、回転軸１２が偏心ブッシュ１９の軸芯部に圧入されて固定されている。このため、回転軸１２が回転すると、偏心ベアリング１７は偏心運動する。

ブラシホルダ装置６は、樹脂製のベースプレート２０を備え、該ベースプレート２０はヨークハウジング４の開口部４ａに圧入固定されて該開口部４ａを閉止している。このベースプレート２０は、ヨークハウジング４の開口部４ａ付近に形成された段差部４ｂに挿入方向（軸方向）に移動を規制されてヨークハウジング４に固定されている。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ヨークハウジング４は、シール部材Ｓを介してポンプハウジング２７に固定されている。図２に示すように、ヨークハウジング４の開口部４ａには径方向外側に延びるフランジ部４ｃが形成されている。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、フランジ部４ｃは、シール部材Ｓが環状に配置される平面部４１と、第１着座部４２と、第２着座部４３とを備えている。平面部４１は、開口部４ａに沿ってフランジ部４ｃのポンプハウジング２７側の面に周方向に形成されている。第１着座部４２は、平面部４１よりも径方向外側に突出すると共に軸方向にポンプハウジング２７側にＺＬ１だけ突出して形成されており、ポンプハウジング２７にボルト２１により締結固定されるボルト穴４４が形成されている。第２着座部４３は、平面部４１よりも径方向外側に突出すると共に軸方向にポンプハウジング２７側に第１着座部４２よりも突出して形成されており、平面部４１よりもＺＬ２（ＺＬ２＞ＺＬ１）だけ突出して形成されている。また、第２着座部４３は、周方向に第１着座部４２間に１つ形成されている。なお、本実施の形態では、シール部材Ｓは液状パッキンとされており、ヨークハウジング４とポンプハウジング２７とを組み付ける際に、液状パッキンをフランジ部４ｃに塗布することにより、シール部材Ｓが環状に設けられている。

図１（ａ）に示すように、ヨークハウジング４のボルト穴４４にボルト２１が固定されることで、ヨークハウジング４がポンプハウジング２７に固定されており、この状態でブラシホルダ装置６はポンプ装置１において位置を固定されている。

また、ベースプレート２０は、ロータ５側の面には前記ブラシ１３をコンミテータ１１の径方向に移動可能に保持するためのホルダ本体２２が設けられ、反ロータ５側の面には回転軸１２を支持するボールベアリング１５を保持するための保持部２３が設けられている。ブラシホルダ装置６は樹脂製とされており、ベースプレート２０、ホルダ本体２２及び保持部２３は、一体成型によって形成されている。ブラシ１３はホルダ本体２２内でバネ２４により径方向外側から内側に向けて付勢され、その先端面がコンミテータ１１に摺接するように設けられている。また、保持部２３は反ロータ５側に突出形成されており、その中央部に前記貫通孔６ａが形成されている。

なお、図４に示すように、モータ部２がポンプハウジング２７に固定された状態で、ボールベアリング１５はポンプハウジング２７に形成された大径部２８ａに収容され、保持部２３は同じくポンプハウジング２７に形成された環状凹部２８ｂに収容されている。

また、図４に示すように、コンミテータ１１は、略円筒形状の絶縁体２５と、該絶縁体２５の外周面に周方向に配設された複数の金属製のセグメント２６とを備えている。コンミテータ１１は、その絶縁体２５の外径が、ボールベアリング１５の外径ＢＤよりも大きくなるように設定されている。

なお、図５に示すように、電機子１０はコア８に巻線９が軸方向に巻装されて形成されている。この巻線９においてコア８の軸方向両端面よりも軸方向に突出した部分をコイルエンド９ａとすると、モータ部２において前記ボールベアリング１４とコンミテータ１１とは、軸方向に巻線９のコイルエンド９ａの間に配設されている。

なお、ボールベアリング１４はコア８のボールベアリング１４側に形成された収容凹部８ａに収容されることで、巻線９のコイルエンド９ａ間に配設されている。また、コンミテータ１１は、その電機子１０側の端部が、コア８の径方向外側部に巻装された巻線９のコイルエンド９ａの内周側に収容されることで、軸方向にコイルエンド９ａ間に配設されている。

一方、ポンプ部３は、ポンプハウジング２７を備え、ポンプハウジング２７には、上記偏心ベアリング１７が挿入される収容部２８が形成されている。偏心ベアリング１７の外周面一部には、ポンプハウジング２７内に配置されたプランジャ２９が当接している。このため、回転軸１２の回転により、ポンプハウジング２７に形成された吸入孔３０から吸入されたオイルが吐出孔３１から吐出される。

また、ポンプハウジング２７は、図１（ａ）図示状態で偏心ベアリング１７よりも若干下側に、回転軸１２の軸方向に貫通孔３２が形成されており、この貫通孔３２内にはブラシホルダ装置６に形成された保持部３３が収容されている。保持部３３には、配線兼用プレート３４が埋設されており、保持部３３は貫通孔３２を貫通して配線兼用プレート３４の一端側をポンプハウジング２７から露出させている。そして、この配線兼用プレート３４の他端側はブラシ１３に電気的に接続されている。

上記の構成のポンプ装置１において、配線兼用プレート３４を介してブラシ１３に給電されると、ロータ５が回転し、偏心ベアリング１７が偏心運動する。すると、偏心ベアリング１７の周面の一部に当接しているプランジャ２９が往復運動する。これにより、チェックボールが規則的に開放状態と閉塞状態とを繰り返し、吸入孔３０から吸入されたオイルが吐出孔３１から吐出される。

次に、本実施形態におけるポンプ装置１の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ポンプハウジング２７に締結固定される固定部を有する第１着座部４２よりも、周方向に第１着座部４２の間に形成された第２着座部４３の方が、軸方向にポンプハウジング２７側に突出して形成されている。このため、ボルト穴４４にボルト２１が締結固定されることで、ヨークハウジング４がポンプハウジング２７に固定されると、第２着座部４３が軸方向に僅かに反ポンプハウジング２７側に変形した状態とされる。つまり、第１着座部４２がポンプハウジング２７に当接するとともに、第２着座部４３がポンプハウジング２７に圧接する状態とされており、第２着座部４３はボルト穴がなくても（締結固定されなくても）ポンプハウジング２７に対して軸方向に加圧された状態とされている。このように、フランジ部４ｃに締結固定する部分を増やさなくても、周方向に第１着座部４２（ボルト穴４４）間に、ヨークハウジング４とポンプハウジング２７とが確実に固定される部分を増やすことができる。この結果、振動荷重等が加わることにより、フランジ部４ｃの周方向第１着座部４２間の部分が変形するのを防止することができ、この部分のシール部材Ｓの劣化を抑制することができる。また、第２着座部４３は、軸方向にポンプハウジング２７に対して加圧された状態とされているため、シール部材Ｓの反圧縮力によりこの部分のフランジ部４ｃが変形することが防止される。このため、例えば周方向に形成されたボルト穴４４（締結固定する部分）のみでポンプハウジングに固定される場合と比較して、シール性を周方向に均一化できるとともに、必要なシール性を確保することができる。従って、簡易な構成で、信頼性の高いシール構造を実現することができる。

（２）第２着座部４３は周方向に第１着座部４２間に１つのみ形成されているため、ヨークハウジング４に形成される複数の第２着座部４３のポンプハウジング２７側への突出高さを高精度で均等としなくても、確実にポンプハウジング２７に圧接される。このように、簡易な構成でシール部材Ｓのシール性を確保することができる。

（３）シール部材Ｓは液状パッキンであるため、シール部材Ｓはヨークハウジング４とポンプハウジング２７との間の隙間に対応した形状とされる。このため、シール部材Ｓに軸方向に加わる圧縮力は周方向に一様とされるとともに、必要なシール性を確保することができる。

（４）偏心ベアリング１７が偏心運動することで回転軸１２に偏心荷重が加わると、回転軸１２の先端側を支持しているベースプレート２０、及びベースプレート２０を嵌合しているヨークハウジング４の開口部４ａに偏心荷重が加わる。すると、ヨークハウジング４とポンプハウジング２７との間に偏荷重が加わるが、この荷重はこの荷重は第１着座部４２及び第２着座部４３で受け止められるため、シール部材Ｓに偏荷重が加わることが防止される。このため、シール部材Ｓのシール性の耐久性を向上することができる。

（５）コア８に巻装された巻線９の軸方向のコイルエンド９ａの間に、ボールベアリング１４及びコンミテータ１１が配置されているため、ボールベアリング１４と電機子１０、及び、コンミテータ１１と電機子１０とが軸方向に重ねられ、モータ部２を軸方向に小型化することができる。この場合、回転軸１２に加わる偏心荷重による反力は大きくなるが、この荷重は第１着座部４２及び第２着座部４３で受け止められるため、シール部材Ｓに偏荷重が加わることが防止される。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、ヨークハウジング４のフランジ部４ｃは、第２着座部４３は周方向に第１着座部４２間に１つ形成されているものとしたが、第２着座部を周方向に第１着座部間に複数形成してもよい。その場合、シール部材のシール性を確保するように、各第２着座部の高さを設定すればよい。また、上記実施の形態では各第１着座部４２間に第２着座部４３が形成されるものとしたが、ヨークハウジング４が確実にポンプハウジング２７に固定されるのであれば、第１着座部４２間の少なくとも１箇所に第２着座部４３が形成されていればよい。

・上記実施の形態では、シール部材Ｓを液状パッキンとしたが、シール部材Ｓは液状パッキンに限定されない。シール性を確保できるのであれば、シール部材をどのように形成してもよい。

・モータ部２をポンプ装置１以外の装置に適用してもよく、ヨークハウジングをポンプハウジング以外のハウジングに固定してもよい。
上記各実施の形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。

（イ）請求項４又は５に記載のモータにおいて、前記コンミテータは、略円筒形状の絶縁体と該絶縁体の外周面に周方向に配設された複数の金属製セグメントとを備え、前記絶縁体の外径は前記先端側軸受の外径よりも大きくなるように形成されていることを特徴とするモータ。

（ロ）請求項４，５又は上記（イ）に記載のモータにおいて、前記先端側軸受の反ロータ側の端部は前記ベースプレートから露出するように設けられていることを特徴とするモータ。

（ａ）はポンプ装置の概略断面図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）の部分拡大図。 ヨークハウジングの平面図。 （ａ）は図２に示すヨークハウジングのＡ−Ａ線断面図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）の部分拡大図。 モータを説明するための図１の部分拡大図。 モータを説明するための図１の部分拡大図。 （ａ）は従来のモータの断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図。

符号の説明

１…モータとしてのポンプ装置、２…モータ部、３…ポンプ部、４…ヨークハウジング、４ａ…開口部、４ｃ…フランジ部、５…ロータ、６ａ…貫通孔、８…コア、９…巻線、９ａ…コイルエンド、１０…電機子、１１…コンミテータ、１２…回転軸、１４…基端側軸受としてのボールベアリング、１５…先端側軸受としてのボールベアリング、２０…ベースプレート、２６…セグメント、２７…ハウジングとしてのポンプハウジング、４１…平面部、４２…第１着座部、４３…第２着座部、Ｓ…シール部材。

Claims (5)

1. 略筒状に形成され、その開口部に径方向外側に延びるように形成されたフランジ部が、環状のシール部材を介在させてハウジングに固定されたヨークハウジングであって、
   前記フランジ部は、
   前記シール部材が配置された平面部と、
   前記平面部よりも径方向外側に突出すると共に軸方向に前記ハウジング側に突出して形成され、前記ハウジングに締結固定される固定部を有する第１着座部と、
   周方向において第１着座部間に形成され、前記平面部よりも径方向外側に突出すると共に軸方向に前記ハウジング側に前記第１着座部よりも突出して形成され、前記固定部を有していない第２着座部と、
   を備え、
   前記フランジ部は、前記第１着座部間の前記第２着座部においては前記ハウジングに締結固定されることなく、前記第１着座部の前記固定部において前記ハウジングに締結固定されることを特徴とするヨークハウジング。
2. 請求項１に記載のヨークハウジングにおいて、
   前記第１着座部は周方向において１８０°離れた位置に形成され、前記第２着座部は周方向において前記第１着座部間の中央位置にそれぞれ１つ形成されていることを特徴とするヨークハウジング。
3. 請求項１又は２に記載のヨークハウジングにおいて、
   前記シール部材は液状パッキンであることを特徴とするヨークハウジング。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヨークハウジングと、
   コアに巻線が巻装された電機子とコンミテータとが回転軸に固定されてなり、前記ヨークハウジング内に回転可能に収容されたロータと、
   前記回転軸が貫通される貫通孔が形成されており、前記ヨークハウジングの開口部を閉止するベースプレートと、
   を備えたモータであって、
   前記回転軸は、その基端側の端部が基端側軸受を介して前記ヨークハウジングに支持され、先端側が前記貫通孔の内周面に保持される先端側軸受を介して前記ベースプレートに支持されており、径方向に偏心運動する偏心運動部を備えたことを特徴とするモータ。
5. 請求項４に記載のモータにおいて、
   前記ロータは、コアに巻装された巻線の軸方向のコイルエンドの間に、前記基端側軸受又は前記コンミテータの少なくとも一方が配置されていることを特徴とするモータ。

Images