JP4821401B2 - 電動ギヤポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車のトランスミッションの作動油を圧送するためのポンプ等に用いられる電動ギヤポンプに関する。

従来、自動車などのトランスミッション内の作動油を圧送するためのポンプとしては、トロコイドポンプ等の内接ギヤポンプをモータで回転駆動する電動ギヤポンプが使用されている。このような電動ギヤポンプは、外歯を有するインナロータと、前記外歯に噛み合う内歯を有するアウタロータと、を備えており、アウタロータもしくはインナロータのいずれか一方をモータによって回転駆動するように構成されている。
このような電動ギヤポンプは、通常、両ロータからなるポンプ部と、これらを駆動するモータ部とを軸方向に並列に配置しており、その軸方向寸法が比較的大きくなる場合があった。
これに対して、回転子にアウタロータを組み込むことで、アウタロータを駆動するとともに、モータの内方側でギヤポンプを構成し、その軸方向の小型化を図ったものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１２９９６６号公報（図１）

上記従来例の回転子は、固定子の内周面に形成された樹脂膜と、当該回転子の外周面とで滑り軸受を構成することで、回転自在に支持されている。滑り軸受の回転側と固定側の間には、通常、僅かな隙間が設けられているため、上記従来例の電動ギヤポンプでは、回転子の回転軸に僅かな軸ぶれが生じ、回転子と固定子とが互いに吸着する恐れがあった。回転子と固定子とが吸着すると、安定した回転駆動力が得られず、安定したポンプ性能が得られない。
また、上記従来例に用いられている滑り軸受は、停止状態では固定側と回転側との周面が互いに接触状態にあるため、停止状態から回転を開始するときに過度の摩擦が生じる場合がある。さらに、回転時においても、回転速度が適度に上昇しないと固定側と回転側との間に充分な油膜が形成されないため、ポンプの運転、停止を頻繁に繰り返すような使用を行った場合、上述の回転子の軸ぶれも加わることで、互いの周面に異常摩耗等が生じ、電動ギヤポンプとしての寿命が著しく低下するおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転子にアウタロータを備えることでコンパクト化を図ったとしても、安定したポンプ性能を得るとともに、高い耐久性を維持できる電動ギヤポンプを提供することを目的とする。

本発明の電動ギヤポンプは、モータの固定子と、前記固定子の内方に配置されるとともに、内歯を有するアウタロータを備えた前記モータの回転子と、前記内歯に噛み合う外歯を有するとともに、前記アウタロータの回転によって前記回転子の中心に対して偏心した状態で従動回転するインナロータと、前記回転子及び前記インナロータの両側側方に配置されてこれらを保持する一対のハウジングと、前記一対のハウジングの内の少なくとも一方側のハウジングと、前記回転子との間に配設され、前記回転子を支持する転がり軸受と、を有し、前記インナロータには、その回転軸と軸中心が一致した貫通孔が形成され、前記インナロータの両側面から突出して前記貫通孔に挿通されるとともに、その両端部が前記一対のハウジングに固定されて前記インナロータを回転自在に支持する軸部材をさらに有し、
前記軸部材は、その両端に形成され前記一対のハウジングに圧入固定された一対の小径部と、前記小径部より大径に形成され前記インナロータを支持している大径部とを有し、前記小径部と前記大径部との間には、前記一対のハウジングに当接して前記一対のハウジングの間隔を規定する側壁部が前記大径部の両側に一対形成され、前記インナロータの貫通孔内周面には、前記大径部の外周面とともに滑り軸受を構成する筒状のブシュが圧入されていることを特徴としている。

上記のように構成された電動ギヤポンプによれば、アウターロータを備えた回転子を転がり軸受によって支持しているので、回転子の回転軸に生じる軸ぶれを抑制することができる。よって、回転子と固定子とが磁力によって互いに吸着するのを防止でき、安定した回転駆動力を得ることができ、その結果、安定したポンプ性能を確保することができる。
また、上記の電動ギヤポンプによれば、回転子を上記従来例のように滑り軸受で支持するのではなく転がり軸受で支持しているので、運転、停止を頻繁に繰り返したとしても回転子の回転部分における摩耗を防止でき、高い耐久性を維持できる。

また、上記電動ギヤポンプは、前記インナロータには、その回転軸中心に一致した貫通孔が形成され、前記インナロータの両側面から突出して前記貫通孔に挿通されるとともに、その両端部が前記一対のハウジングに固定されて前記インナロータを回転自在に支持する軸部材をさらに有していることにより、例えば、軸部材をインナロータと一体回転可能とし一対のハウジングに対してインナロータとともに軸部材を回転自在に支持する場合と比較して、一対のハウジングに固定された軸部材に対してインナロータのみを回転自在に支持するので、その構造を簡略化でき、製造コストを低減できる。

また、上記電動ギヤポンプは、前記軸部材に、前記一対のハウジングにそれぞれ当接して前記一対のハウジングの間隔を規定する一対の側壁部が形成されているので、一対の側壁部によって、一対のハウジングの間隔を所定の寸法に規定することで、一対のハウジングの間に配置されるインナロータ及びアウタロータと、当該ハウジングとのクリアランスを適正な寸法に設定し、維持することができる。これによって、ハウジングと両ロータとの摩擦摩耗を抑制するとともに、当該電動ギヤポンプによって給排される液体がポンプ内部から漏洩するのを防止できる。

本発明の電動ギヤポンプによれば、回転子にアウタロータを備えることでコンパクト化を図ったとしても、安定したポンプ性能を得ることができるとともに、高い耐久性を維持できる。

次に、参考例について添付図面を参照しながら説明する。図１は、参考例である電動ギヤポンプの構成を示す断面図である。この電動ギヤポンプ１は、比較的低い吐出圧力しか要求されない自動車などのトランスミッション内の作動油を圧送するためのポンプとして用いられるものであり、内接ギヤポンプの一種であるトロコイドポンプを構成している。

この電動ギヤポンプ１は、筒状のケース２の内部に収容された、モータＭを構成する固定子３及び回転子４を備えるとともに、この回転子４には、後述するインナロータ１０とともに内接ギヤポンプを構成するアウタロータ５が組み込まれており、モータＭの内方側で内接ギヤポンプを構成している。
固定子３は、積層された電磁鋼板からなるコアに銅線を巻線してなるものであり、ケース２の内周面２ａに固定されている。回転子４は、固定子３に対して僅かな隙間を空けて対向するように固定子３の内周側に配置されている。
回転子４は、ほぼ円筒状に形成されたアウタロータ５と、このアウタロータ５の外周面に固定されて固定子３に対向する円筒状の磁石６とを備えている。

図２は、図１中、ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。図１及び図２を参照して、アウタロータ５は、内周方向に突出する内歯５ａ２が形成された内側面５ａ１を有するロータ部５ａと、このロータ部５ａの外周端部から軸方向両側に延びる一対の筒状部５ｂと、を備えている。筒状部５ｂの内周面と、後述する第１及び第２のハウジング８，９との間には一対の玉軸受７が配設されており、回転子４は、第１及び第２のハウジング８，９に対して回転自在に支持されている。
また、アウタロータ５の内側面５ａ１側には、内歯５ａ２に噛み合う外歯１０ａを有するインナロータ１０が配置されている。インナロータ１０には、その回転軸と軸中心が一致した貫通孔１０ｂが形成されており、この貫通孔１０ｂには、インナロータ１０の両側面から突出した軸部材１１が一体回転可能に圧入されている。

これら回転子４及びインナロータ１０の両側側方には、第１及び第２のハウジング８，９が、これらを挟むように配置されており、回転子４及びインナロータ１０を保持している。両ハウジング８，９は、例えばアルミニウム合金を用いて形成されており、回転子４及びインナロータ１０を保持するほぼ円柱状の保持部８ａ，９ａと、これら保持部８ａ，９ａの軸方向外側端縁から径外方向に延びる鍔部８ｂ，９ｂを有している。これら両鍔部８ｂ，９ｂの外周端部内側には、ケース２が介在しており、ケース２の両端部と、鍔部８ｂ，９ｂの外周端部とがそれぞれ連結されている。このように、ケース２と両ハウジング８，９とを連結することによって、固定子３及び回転子４が収容される空間Ｋを構成している。

両ハウジング８，９の保持部８ａ，９ａの外周面には、上述したように、一対の玉軸受７が外嵌されている。この玉軸受７は、その外輪７ａがアウタロータ５の筒状部５ｂの内周面に内嵌されるとともに、内輪７ｂが保持部８ａ，９ａの外周面に外嵌されており、回転子４が保持部８ａ，９ａの軸線Ａを回転中心として支持されている。これら一対の玉軸受７は、各々アウタロータ５のロータ部５ａの両側面に当接して挟持するように配置されており、これら一対の玉軸受７の軸方向間隔を規定している。玉軸受７の外方側には、それぞれ、筒状部５ｂと保持部８ａ，９ａ外周面との開口を閉塞するシール部材１２，１３が配設されている。
また、保持部８ａの内側面８ａ１、及び保持部９ａの内側面９ａ１には、それぞれインナロータ１０に圧入された軸部材１１が挿入された孔部８ａ２，９ａ２が、軸線Ａに対して上方に位置する軸線Ｂを中心軸として形成されている。この孔部８ａ２，９ａ２の内周面には、それぞれ、軸部材１１の外周面との間に介在することで滑り軸受を構成するブッシュ１４，１５が圧入されており、インナロータ１０を両ハウジング８，９に対して回転自在に支持している。

第１のハウジング８の外側面８ｃには、固定子３に供給される電力を制御するためのコントローラ１６が配置されるとともに、このコントローラ１６をカバーするカバー部材１７が固定されている。

上記構成の電動ギヤポンプ１は、コントローラ１６によって固定子３に電力が供給されることで、固定子３とともにモータＭを構成する回転子４が軸線Ａを中心に回転する。回転子４が回転すると、アウタロータ５も一体に回転する。回転子４の回転によってアウタロータ５が回転すると、アウタロータ５の内歯５ａ２に噛み合う外歯１０ａを有するインナロータ１０は、軸線Ｂを中心として従動回転する。すなわち、インナロータ１０は、アウタロータ５の回転中心である軸線Ａに対して偏心した状態で従動回転する。このとき、外歯１０ａ及び内歯５ａ２によって形成される空間の容積変化によってポンプ作用が生じる。なお、第２のハウジング９の保持部９ａには、内側面９ａ１と外部とを連通して作動油を吸入する吸入口１８と、内側面９ａ１と外部とを連通して作動油を吐出する吐出口１９が設けられている。
なお、上記のように回転子４にアウタロータ５を備えることで、アウタロータ５を駆動する構成とすることで、内接ギヤポンプとこれを駆動するモータとを並列配置した場合と比較して、当該電動ギヤポンプ１の軸方向寸法を小さくでき、当該電動ギヤポンプ１をよりコンパクトなものにできる。

上記のように構成された参考例の電動ギヤポンプ１によれば、アウターロータ５を備えた回転子４を玉軸受７によって支持しているので、回転子の回転軸に生じる軸ぶれを抑制することができる。よって、回転子４と固定子３とが磁力によって互いに吸着するのを防止でき、安定した回転駆動力を得ることができ、その結果、安定したポンプ性能を確保することができる。また、回転子４を上記従来例のように滑り軸受で支持するのではなく玉軸受７で支持しているので、運転、停止を頻繁に繰り返したとしても回転子４の回転部分における摩耗を防止でき、高い耐久性を維持できる。
以上のように、参考例の電動ギヤポンプ１によれば、回転子４にアウタロータ５を備えることでコンパクト化を図ったとしても、安定したポンプ性能を得ることができるとともに、高い耐久性を維持できる。

図３は、本発明の実施形態である電動ギヤポンプ１を示した一部断面図である。本実施形態と上記参考例との主な相違点は、軸部材１１が、両ハウジング８，９に圧入固定され、インナロータ１０が軸部材１１に対して回転自在である点と、両ハウジング８，９に当接しこれら両ハウジング８，９の軸方向間隔を規定する一対の側壁部が軸部材１１の外周面に形成されている点である。その他の点については、上記参考例と同様なので説明を省略する。また、図３では、図の理解を容易とするため、ロータ部５ａ及びインナロータ１０と、両ハウジング８，９との間の隙間を誇張して示している。

図３中、軸部材１１は、その両端に形成され両ハウジング８，９の孔部８ａ２，９ａ２に圧入固定された小径部１１ａと、小径部１１ａより大径に形成されインナロータ１０を支持している大径部１１ｂとを有している。小径部１１ａと大径部１１ｂとの間には、軸方向直交面に平行にかつ軸方向外側に向く側壁部１１ｃが、大径部１１ｂの両側に一対形成されている。

また、インナロータ１０の貫通孔１０ｂの内周面には、軸部材１１の大径部１１ｂの外周面とともに滑り軸受を構成する筒状のブシュ２０が圧入されており、インナロータ１０は、軸部材１１に対して回転自在である。
すなわち、軸部材１１は、小径部１１ａをインナロータ１０の両側側面から突出した状態で、ブシュ２０を介して貫通孔１０ｂに挿通されるとともに、小径部１１ａが両ハウジング８，９の孔部８ａ２，９ａ２に圧入固定されて、インナロータ１０を回転自在に支持している。
これに対して、例えば、軸部材１１をインナロータ１０と一体回転可能とした場合、両ハウジング８，９に対してインナロータ１０とともに軸部材１１軸部材１１を回転自在に支持することとなり、軸部材１１の両端２箇所それぞれにブシュ等の滑り軸受を設ける必要性が生じる。
一方、本実施形態では、両ハウジング８，９に圧入固定された軸部材１１に対してインナロータ１０のみを回転自在に支持するため、このインナロータ１０に対して、滑り軸受を構成するブシュ２０を一箇所設ければよく、その構造を簡略化でき、製造コストを低減できる。

また、軸部材１１の側壁部１１ｃは、両ハウジング８，９の内側面８ａ１，９ａ１に当接しており、軸部材１１は、両ハウジング８，９によって挟持されている。このように、両ハウジング８，９の間に、両側の側壁部１１ｃを当接させた状態で軸部材１１の大径面１１ｂを介在させることによって、両ハウジング８，９の軸方向の間隔を所定の寸法に規定している。なお、両ハウジング８，９間の間隔Ｃは、例えば、ロータ部５ａ及びインナロータ１０の軸方向の厚み寸法Ｄに対して、２０〜１００μｍ程度大きくなるように設定され、ロータ部５ａ及びインナロータ１０の両側に１０〜５０μｍ程度のクリアランスが確保できるように設定されている。

本実施形態では、軸部材１１に形成された一対の側壁部１１ｃによって、両ハウジング８，９の間隔を上記のように所定の寸法に規定することで、両ハウジング８，９の間に配置されるインナロータ１０及びロータ部５ａと、両ハウジング８，９とのクリアランスを適正な寸法に設定し、維持することができる。これによって、両ハウジング８，９とインナロータ１０及びロータ部５ａとの摩擦摩耗を抑制するとともに、当該電動ギヤポンプ１によって給排される作動油がポンプ内部から漏洩するのを防止できる。

なお、本発明の電動ギヤポンプは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、内接ギヤポンプとしてトロコイドポンプを適用した場合を例示したが、例えば、インボリュート、パラコイド、ハイポサイクロイド等、他の内歯式のギヤポンプを適用することもできる。
また、上記各実施形態では、回転子４を玉軸受７によって支持したが、例えば、ころ軸受や、円錐ころ軸受等、他の転がり軸受を適用することもできる。さらに、上記各実施形態では、一対の玉軸受７で回転子４を支持したが、一方を玉軸受７等の転がり軸受、他方を滑り軸受で支持する構成としてもよい。

参考例である電動ギヤポンプの構成を示す断面図である。 図１中、ＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 本発明の実施形態である電動ギヤポンプ１を示した一部断面図である。

符号の説明

１ 電動ギヤポンプ
３ 固定子
４ 回転子
５ アウタロータ
５ａ２ 内歯
７ 玉軸受（転がり軸受）
８ 第１のハウジング
９ 第２のハウジング
１０ インナロータ
１０ａ 外歯
１０ｂ 貫通孔
１１ 軸部材
１１ｃ 側壁部
Ｍ モータ

Claims (1)

1. モータの固定子と、
   前記固定子の内方に配置されるとともに、内歯を有するアウタロータを備えた前記モータの回転子と、
   前記内歯に噛み合う外歯を有するとともに、前記アウタロータの回転によって前記回転子の中心に対して偏心した状態で従動回転するインナロータと、
   前記回転子及び前記インナロータの両側側方に配置されてこれらを保持する一対のハウジングと、
   前記一対のハウジングの内の少なくとも一方側のハウジングと、前記回転子との間に配設され、前記回転子を支持する転がり軸受と、を有し、
   前記インナロータには、その回転軸と軸中心が一致した貫通孔が形成され、
   前記インナロータの両側面から突出して前記貫通孔に挿通されるとともに、その両端部が前記一対のハウジングに固定されて前記インナロータを回転自在に支持する軸部材をさらに有し、
   前記軸部材は、その両端に形成され前記一対のハウジングに圧入固定された一対の小径部と、前記小径部より大径に形成され前記インナロータを支持している大径部とを有し、
   前記小径部と前記大径部との間には、前記一対のハウジングに当接して前記一対のハウジングの間隔を規定する側壁部が前記大径部の両側に一対形成され、
   前記インナロータの貫通孔内周面には、前記大径部の外周面とともに滑り軸受を構成する筒状のブシュが圧入されていることを特徴とする電動ギヤポンプ。

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