JP5478416B2 - 電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、インナーロータ及びアウターロータを備え、インナーロータ及びアウターロータの回転に伴って、流体をポンプ室に吸引するとともに、該ポンプ室から流体を吐出するように構成された電動ポンプに関する。

従来より、例えば特許文献１に開示されている電動ポンプは、所謂、内接式歯車ポンプであり、複数の外歯が外周に形成され、シャフトに回転可能に支持された平歯車状のインナーロータと、内周に内歯が上記インナーロータの歯数より多く形成され、該内歯と上記インナーロータとの間に容積可変のポンプ室を有するようにインナーロータとの回転軸心がずれた状態で噛み合う環状のアウターロータと、該アウターロータの外周に固定された円筒形の回転子と、該回転子の外周に沿って等間隔に配設された複数のコイルからなる固定子と、電装部品が上記回転子側に突出するように実装されたプリント基板と、内部が隔壁により２つの収容空間に区画されたケースとを備えている。そして、上記ケースの一方の収容空間には、上記インナーロータ、アウターロータ、回転子及び固定子が収容され、他方の収容空間には、プリント基板が収容されていて、上記固定子の磁界により回転子及びアウターロータを回転させてインナーロータを回転させることにより、上記ポンプ室の吸入ポート側の容積を拡大させて流体をポンプ室に吸引するとともに、吐出ポート側の容積を縮小させて当該ポンプ室から流体を吐出するようになっている。

特開２００９−１５６０８１号公報（段落００２５欄、図１）

ところで、特許文献１の電動ポンプでは、回転子に永久磁石が設けられているので、当該回転子周辺が鉄等の磁性体の金属で形成されていると、上記永久磁石により金属が磁性を帯びてしまい、これら磁性を帯びた金属が上記ポンプ室内を流れる流体中の金属の加工切粉屑等を引き寄せてポンプ室内の側面に付着させてしまい、ひいては、これら付着異物がポンプ室内の流体の流れを妨げてしまう。

また、近年、この手の電動ポンプを設置する自動車等においては、高性能化を達成するために部品点数が増えたことに伴って内部構造が複雑になり、当該電動ポンプにおいても他部品との干渉を回避可能となるようにコンパクトなものが求められている。しかし、これを達成するために、プリント基板を回転子側に寄せてケースを回転軸方向にコンパクトにしようとすると、回転子の永久磁石にプリント基板が近づくこととなり、永久磁石の強い磁場によりプリント基板が誤動作してしまうおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コンパクトで、且つ、流体の吸引・吐出を適切に行い、さらには、誤動作のない電動ポンプを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、回転子周辺を非磁性体の金属にて形成したことを特徴とする。

具体的には、本発明は、複数の外歯が外周に形成され、シャフトに回転可能に支持された平歯車状のインナーロータと、内周に内歯が上記インナーロータの歯数より多く形成され、該内歯と上記インナーロータの外歯との間に容積可変のポンプ室を有するようにインナーロータと回転軸心がずれた状態で噛み合う環状のアウターロータと、該アウターロータの外周に固定された回転子と、該回転子の外周に沿って等間隔に配設された複数のコイルからなる固定子と、電装部品が上記回転子に対応するように、且つ、該回転子側に突出するように実装されたプリント基板と、内部が隔壁により２つの収容空間に区画されたケースとを備え、該ケースの一方の収容空間には、上記インナーロータ、アウターロータ、回転子及び固定子が収容されるとともに、他方の収容空間には、上記プリント基板が収容され、上記固定子の磁界により上記回転子及びアウターロータを回転させてインナーロータを回転させることにより、流体をポンプ室に吸引するとともに、該ポンプ室から流体を吐出するように構成された電動ポンプを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、少なくとも上記インナーロータ、アウターロータ及び隔壁が非磁性体の金属で形成されていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、少なくとも上記インナーロータ、アウターロータ及び隔壁がアルミニウム合金材で形成されていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記回転子は、回転軸方向一端側に延出し、且つ、当該延出部分内側に延出端側に開放する凹状空間を有し、上記隔壁には、上記他方の収容空間に開放し上記電装部品を収容する収容凹部が形成された円筒形の突出部が上記回転子の凹状空間に挿入位置するように突設されていることを特徴とする。

第４の発明では、第３の発明において、上記突出部の突出端面は、上記ケースの回転軸方向他端側の内面とで、上記インナーロータ及びアウターロータを摺動可能に回転軸方向両端側から挟み込んで上記シャフトの回転軸方向両端を軸支していることを特徴とする。

第５の発明では、第３又は第４の発明において、上記突出部の外周面は、上記回転子の凹状空間内周面と摺接するようになっていることを特徴とする。

第１の発明では、インナーロータ、アウターロータ及び隔壁が非磁性体で磁性を帯びないので、流体中に含まれる金属の加工切粉屑等がインナーロータ、アウターロータ及び隔壁に引き寄せられず、加工切粉等がポンプ室内の側壁に付着しなくなる。したがって、ポンプ室内の付着異物の蓄積を防止し、上記ポンプ室内の流体の流れを滑らかにすることができる。また、隔壁を非磁性体にすることで他方の収容空間の磁場が弱くなるので、プリント基板の誤動作をなくすとともにプリント基板を回転子側に寄せることができ、ケースの回転軸方向の長さが短くなって電動ポンプ全体をコンパクトにできる。

第２の発明では、アルミニウム合金材でインナーロータ、アウターロータ及び隔壁を形成することによって、電動ポンプ全体を軽量化することができる。

第３の発明では、プリント基板から回転子側に突出する電装部品をケースの隔壁に形成された収容凹部に収容することで、上記電装部品が回転子内方の凹状空間に位置するようになる。これにより、ケース内でプリント基板を回転子側にさらに寄せることができるようになり、ケースの回転軸方向の長さが短くなって電動ポンプ全体をコンパクトにできる。

第４の発明では、インナーロータ及びアウターロータが、ケースの隔壁に形成した突出部の突出端面と、ケースの回転軸方向他端側の内面とに摺接しながら回転するので、インナーロータ及びアウターロータの回転が安定し、流体の吸引・吐出を適切に行うことができる。

第５の発明では、上記回転子の凹状空間内周面が突出部の外周面と摺接しながら回転するので、上記回転子の回転が安定し、流体の吸引・吐出をさらに安定させながら行うことができる。

本発明の実施形態に係る電動ポンプの断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、本発明の実施形態に係る電動ポンプ１を示している。該電動ポンプ１は、例えば、自動車のパワーステアリング装置のアシスト用油圧パワーシリンダへの油圧の供給に用いられるものであり、被締結体Ｆに締結されている。上記電動ポンプ１は、略円筒形状のアルミニウム合金材で形成されたケース２を備えている。該ケース２は、被締結体Ｆ表面に沿って延びる板状ベース部材２１と、一端が開放する第１凹部２２ａが形成された有底のケース本体２２とを備えている。上記ケース２は、上記ベース部材２１と上記ケース本体２２とを締結ボルトＢで被締結体Ｆに共締めすることにより、被締結体Ｆに固定されるようになっている。上記ケース本体２２の第１凹部２２開放側には、ケース本体２２側に開放する第２凹部２３ａを有する略短筒状の蓋部材２３が配設されていて、上記ケース本体２２と上記蓋部材２３との間に隔壁２４を配設し、該隔壁２４を介在させて上記ケース本体２２及び蓋部材２３を共締めすることにより上記蓋部材２３がケース本体２２に取り付けられるようになっている。これにより、上記隔壁２４と上記ケース本体２２との間に収容空間Ｓ１が、上記隔壁２４と上記蓋部材２３との間に収容空間Ｓ２がそれぞれ区画形成されるようになっている。

上記収容空間Ｓ１には、ポンプとして機能するインナーロータ３及びアウターロータ４と、電動機として機能する回転子５及び固定子６とが収容されている。

上記インナーロータ３は、アルミニウム合金材を加工形成したものであり、図２に示すように、５つの外歯３ａが外周に等間隔に形成され、シャフトＳｈに回転可能に支持された平歯車状をなしている。

一方、上記アウターロータ４は、上記インナーロータ３と同様に、アルミニウム合金材を加工形成したものであり、図２に示すように、６つの内歯４ａが内周に形成された環状をなし、その外周面には、回転中心を挟んで１８０°反対側に一対の嵌合凹部４ｂが形成されている。上記アウターロータ４は、上記内歯４ａとインナーロータ３の外歯３ａとの間に容積可変のポンプ室Ｐｒを有するように上記インナーロータ３と回転軸心がずれた状態で噛み合っている。

上記回転子５は、図１及び図２に示すように、内側に位置する強磁性体の鉄製バックヨーク５ａと外側に位置する永久磁石５ｂとが一体となった２層構造の円筒形状をなしている。上記回転子５は、上記アウターロータ４の外周に回転軸方向一端側に延出するように固定され、延出部分内側に延出端側に開放する凹状空間Ｓ３が形成されている。上記回転子５の内周面には、上記アウターロータ４の各嵌合凹部４ｂに対応する一対の嵌合凹部５ｃが形成されていて、上記嵌合凹部４ｂ及び嵌合凹部５ｃにピンＰを嵌合することにより、上記アウターロータ４に対して上記回転子５が回転軸周りに回転しないようになっている。

上記固定子６は、上記回転子５の外周に沿うとともに上記ケース本体２２の内周に沿うように等間隔に配設された複数のコイル６ａから構成されている。上記複数のコイル６ａを用いてインナーロータ３及びアウターロータ４の回転軸心を中心に一方側（図２に示すＸ側）に回転するように磁界をかけると、その磁界の回転と上記永久磁石５ｂとの吸引・反発作用に基づいてアウターロータ４が一方側に回転し、それに伴ってインナーロータ３もシャフトＳｈを中心に一方側に回転するようになっている。

上記隔壁２４には、図１に示すように、上記収容空間Ｓ２側に開放する収容凹部２４ｂが形成された円筒形の突出部２４ａが上記回転子５の凹状空間Ｓ３に挿入位置するように突設されていて、上記突出部２４ａの突出端面には、収容凹部２４ｂ側に窪む嵌合部２４ｃが形成されている。そして、上記シャフトＳｈの回転軸方向一端を上記嵌合部２４ｃに圧着嵌合するとともに上記シャフトＳｈの回転軸方向他端をケース本体２２に圧着嵌合することにより、上記突出部２４ａの突出端面は、上記ケース２の回転軸方向他端側の内面とで、上記インナーロータ３及びアウターロータ４を摺動可能に回転軸方向両端側から挟み込んで上記シャフトＳｈの回転軸方向両端を軸支するようになっている。そして、上記回転子５が回転することにより、上記突出部２４ａの外周面が、上記回転子５の凹状空間Ｓ３内周面と摺接するようになっている。

上記収容空間Ｓ２には、図１に示すように、プリント基板７が収容されている。該プリント基板７は、上記蓋部材２３の回転軸方向一端側の内面に沿うように配設された板状基材７１と、上記回転子５に対応するように、且つ、該回転子５側に上記基材７１から突出するように実装された複数の電装部品７２とを備えていて、該複数の電装部品７２の一部は、上記収容凹部２４ｂに収容されている。したがって、プリント基板７から回転子５側に突出する電装部品７２をケース２の隔壁２４に形成された収容凹部２４ｂに収容することで、上記電装部品７２が回転子５内方の凹状空間Ｓ３に位置するようになる。これにより、ケース２内でプリント基板７を回転子５側に寄せることができるようになり、ケース２の回転軸方向の長さが短くなって電動ポンプ１全体をコンパクトにできる。また、隔壁２４に形成された収容凹部２４ｂに電装部品７２を収容しても、非磁性体である隔壁２４により収容凹部２４ｂ内の磁場が弱くなるので、プリント基板７の誤動作をなくすことができる。

尚、本実施形態では、図１に示すように、複数の電装部品７２のうち、最も回転子５側に突出している１つの電装部品７２を収容凹部２４ｂに収容するようにしているが、ケース２が回転軸方向にコンパクトになるのであればこの構成に限らず、例えば、複数の電装部品７２が収容凹部２４ｂに収容されるような構成であってもよい。

上記ケース２の被締結体Ｆ側には、上記ポンプ室Ｐｒの容積が次第に大きくなる部分に連通し、外部からポンプ室Ｐｒまで流体としてのオイルが流入する吸入孔２５と、上記ポンプ室Ｐｒの容積が次第に小さくなる部分に連通し、上記ポンプ室Ｐｒから外部までオイルが流出する吐出孔２６とがケース２中央寄りに並設されている。上記吸入孔２５のポンプ室Ｐｒ側には、図２に示すように、該ポンプ室Ｐｒ側に開口するとともに上記アウターロータ４の内周に沿って延びる吸入ポート２５ａが形成されている。また、吐出孔２６のポンプ室Ｐｒ側には、ケース２の中心を挟んで上記吸入ポート２５ａに対応するように、ポンプ室Ｐｒ側に開口するとともに上記アウターロータ４の内周に沿って延びる吐出ポート２６ａが形成されている。そして、上記電動ポンプ１は、上記アウターロータ４を回転させて上記インナーロータ３を回転させることにより、上記ポンプ室Ｐｒの上記吸入ポート２５ａ側の容積を拡大させてオイルをポンプ室Ｐｒに上記吸入ポート２５ａから吸入するとともに、上記吐出ポート２６ａ側の容積を縮小させてオイルを上記ポンプ室Ｐｒから上記吐出ポート２６ａへと吐出するように構成されている。

尚、ベース部材２１の吸入孔２５及び吐出孔２６の周辺には、ベース部材２１と被締結体Ｆとの間及びベース部材２１とケース本体２２との間のオイル漏れを防ぐために複数のＯリング２１ａが取り付けられている。

次に、上記電動ポンプ１の作動について説明する。

まず、上記固定子６の複数のコイル６ａに電流を流して磁界を発生させ、その磁界をインナーロータ３及びアウターロータ４の回転軸心を中心に一方側に回転させる。すると、その発生した磁界の回転と永久磁石５ｂとの吸引・反発作用により、アウターロータ４が一方側に回転する。該アウターロータ４が一方側に回転すると、当該アウターロータ４と噛み合うインナーロータ３がシャフトＳｈを中心に回転する。

そして、アウターロータ４とインナーロータ３とが噛み合いながら回転すると、アウターロータ４とインナーロータ３との間のポンプ室Ｐｒの吸入ポート２５ａ側の容積が拡大して、吸入ポート２５ａからオイルが吸入され、吐出ポート２６ａ側の容積が縮小してオイルが吐出ポート２６ａから吐出される。このとき、ケース２、インナーロータ３及びアウターロータ４が非磁性体であるアルミニウム合金材で形成されていて、上記ケース２、インナーロータ３及びアウターロータ４が上記永久磁石５ｂにより磁性を帯びないので、オイル中に含まれる金属の加工切粉屑等が上記ケース２、インナーロータ３及びアウターロータ４に引き寄せられず、加工切粉等がポンプ室Ｐｒ内の側壁に付着しなくなる。したがって、ポンプ室Ｐｒ内の付着異物の蓄積を防止し、上記ポンプ室Ｐｒ内のオイルの流れを滑らかにすることができる。

また、隔壁２４を非磁性体にすることで収容空間Ｓ２の磁場が弱くなるので、プリント基板７の誤動作をなくすとともにプリント基板７を回転子５側に寄せることができ、ケース２の回転軸方向の長さが短くなって電動ポンプ１全体をコンパクトにできる。

また、インナーロータ３及びアウターロータ４は、ケース２の隔壁２４に形成した突出部２４ａの突出端面と、ケース２の回転軸方向他端側の内面とに摺接しながら回転するので、インナーロータ３及びアウターロータ４の回転が安定し、オイルの吸引・吐出を適切に行うことができる。

さらに、上記回転子５の凹状空間Ｓ３内周面が突出部２４ａの外周面と摺接しながら回転するので、上記回転子５の回転が安定し、オイルの吸引・吐出をさらに安定させながら行うことができる。

それに加えて、上記ケース２はアルミニウム合金材にて形成されているので、上記電動ポンプ１全体を軽量化することができる。

尚、本発明の実施形態では、オイルを電動ポンプ１で汲み上げる場合を説明したが、当該電動ポンプ１で扱う流体はオイルに限らず、例えば、水や空気等であってもよい。

また、本発明の実施形態では、ケース２全てをアルミニウム合金材にて形成しているが、ポンプ室Ｐｒに面するとともに上記回転子５と電装部品７２とを区画する隔壁２４と、ポンプ室Ｐを有するインナーロータ３及びアウターロータ４とを少なくともアルミニウム合金材にて形成すればよい。

さらに、本発明の実施形態では、インナーロータ３の外歯３ａを５つとし、アウターロータ４の内歯４ａを６つとしたが、インナーロータ３の歯数よりアウターロータ４の歯数の方が多く形成されていればよく、上記数量に限らない。

それに加えて、上記アウターロータ４に対して上記回転子５が回転軸周りに回転しないように２つのピンＰを用いているが、これに限らず、例えば、回転止めのために周方向に複数のピンＰを用意してもよい。また、アウターロータ４に対する回転子５の回転止めを互いに接合することにより実現してもよい。

また、本発明の実施形態では、非磁性体の金属としてアルミニウム合金材を用いたが、これに限らず、その他の非磁性体の金属を用いてもよい。

本発明は、例えば、自動車のパワーステアリング装置のアシスト用油圧パワーシリンダへの油圧の供給に用いられる電動ポンプに適している。

１ 電動ポンプ
２ ケース
３ インナーロータ
３ａ 外歯
４ アウターロータ
４ａ 内歯
５ 回転子
６ 固定子
６ａ コイル
７ プリント基板
２４ 隔壁
２４ａ 突出部
２４ｂ 収容凹部
７２ 電装部品
Ｓ１、Ｓ２ 収容空間
Ｓ３ 凹状空間
Ｐｒ ポンプ室
Ｆ 被締結体

Claims (5)

1. 複数の外歯が外周に形成され、シャフトに回転可能に支持された平歯車状のインナーロータと、
   内周に内歯が上記インナーロータの歯数より多く形成され、該内歯と上記インナーロータの外歯との間に容積可変のポンプ室を有するようにインナーロータと回転軸心がずれた状態で噛み合う環状のアウターロータと、
   該アウターロータの外周に固定された回転子と、
   該回転子の外周に沿って等間隔に配設された複数のコイルからなる固定子と、
   電装部品が上記回転子に対応するように、且つ、該回転子側に突出するように実装されたプリント基板と、
   内部が隔壁により２つの収容空間に区画されたケースとを備え、
   該ケースの一方の収容空間には、上記インナーロータ、アウターロータ、回転子及び固定子が収容されるとともに、他方の収容空間には、上記プリント基板が収容され、
   上記固定子の磁界により上記回転子及びアウターロータを回転させてインナーロータを回転させることにより、流体をポンプ室に吸引するとともに、該ポンプ室から流体を吐出するように構成された電動ポンプであって、
   少なくとも上記インナーロータ、アウターロータ及び隔壁が非磁性体の金属で形成されていることを特徴とする電動ポンプ。
2. 請求項１に記載の電動ポンプであって、
   少なくとも上記インナーロータ、アウターロータ及び隔壁がアルミニウム合金材で形成されていることを特徴とする電動ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の電動ポンプであって、
   上記回転子は、回転軸方向一端側に延出し、且つ、当該延出部分内側に延出端側に開放する凹状空間を有し、
   上記隔壁には、上記他方の収容空間に開放し上記電装部品を収容する収容凹部が形成された円筒形の突出部が上記回転子の凹状空間に挿入位置するように突設されていることを特徴とする電動ポンプ。
4. 請求項３に記載の電動ポンプであって、
   上記突出部の突出端面は、上記ケースの回転軸方向他端側の内面とで、上記インナーロータ及びアウターロータを摺動可能に回転軸方向両端側から挟み込んで上記シャフトの回転軸方向両端を軸支していることを特徴とする電動ポンプ。
5. 請求項３又は４に記載の電動ポンプであって、
   上記突出部の外周面は、上記回転子の凹状空間内周面と摺接するようになっていることを特徴とする電動ポンプ。

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