JP2016053310A - 電動オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ部が振動の影響を受けて振られてしまうという現象を抑制することができる新規な電動オイルポンプを提供することにある。
【解決手段】電動機収納部の開口端面を越えて外側にステータ部の端面が突出する位置でステータ部を電動機収納部に固定し、電動機部の重心を電動機収納部の開口端面に近づけた構成とした。これによれば、電動機部の重心を電動機収納部の開口端面に近づけたことによってロータ部が振動の影響を受け難くなり、ロータ部が振動の影響を受けて振られてしまうという現象を抑制することができる
【選択図】図１

Description

本発明は電動オイルポンプに係り、特に自動車の自動変速機と組み合わされる電動オイルポンプに関するものである。

近年、自動車の低燃費化への要求が高まるにつれ、アイドルストップ機能付きの自動車やハイブリッド車の実用化が進んでいる。これらの車両は、内燃機関の停止時に内燃機関によって駆動される各種ポンプも停止するため、内燃機関以外のポンプ駆動源が必要となる。特に、アイドルストップ機能付きの自動車やハイブリッド車等においては、自動変速機を制御する油圧機構の油圧を確保するためのオイルポンプが必要とされている。このような背景から、電動機を使用してポンプロータに回転力を付与してポンプ作用を行う電動オイルポンプの使用が増加する傾向にある。

従来、自動車の自動変速機などに搭載される電動オイルポンプとしては、トロコイド式の内接歯車ポンプが多く採用されている。内接歯車ポンプは、電動機によって駆動される駆動回転軸によってポンプロータが回転し、ポンプロータの外歯と噛み合う内歯を有するアウタロータが回転することで、アウタロータの内歯とポンプロータの外歯との間に形成される複数の容積室の容積を連続的に変化させ、作動オイルを吸入、吐出するものである。このような電動オイルポンプは、例えば特開２０１２−２０７６３８号公報（特許文献１）に記載されている。

このような電動オイルポンプでは、電動機への通電を制御する駆動制御部と、駆動制御部からの通電によって起磁力を発生させる巻線と鉄芯を有するステータ部と、ステータ部の内周側空間で永久磁石を有して起磁力により回転するロータ部と、このロータ部へ圧入等の手段で固定されて一体回転する駆動回転軸と、この駆動回転軸に圧入等の手段で固定され駆動回転軸と一体回転するポンプロータ部とを有している。ここで、ステータ部とロータ部は電動機を構成するものである。

特開２０１２−２０７６３８号公報

ところで、特許文献１に記載されている電動オイルポンプにおいては、ポンプハウジングに形成した電動機収納部の開口端面から内側に電動機部を構成するステータ部が収納、配置されており、これに伴って電動機部を構成するロータ部も電動機収納部の開口端面から更に内側に配置されるものである。したがって、電動機の全体の重心は電動機収納部の奥側に存在している。

そして、この電動オイルポンプは自動変速機の筐体に形成したポンプ収納部に収納されているが、この場合の電動オイルポンプと自動変速機の筐体との固定は、電動オイルポンプのポンプハウジングに形成された取り付けブラケットを介して自動変速機の筐体にボルト固定されている。すなわち、ポンプハウジングの電動機収納部の開口端面から半径方向外側に延びた取り付けブラケットに固定ボルトが挿通する開口を形成し、この開口を通して固定ボルトを自動変速機の筐体にねじ込むことで、電動オイルポンプを自動変速機の筐体に強固に固定するようにしている。このように電動オイルポンプ固定部は電動機収納部の開口端面と実質的に同一平面上に位置している。

このような構成において、上述したようにポンプハウジングの電動機収納部の奥側に電動機の重心が存在していると、ポンプハウジングに形成した取り付けブラケットと筐体の固定部の延長平面と、これに直交する線上の電動機の重心の間の距離が長くなる。したがって、自動車のように走行振動やエンジン振動が頻繁に発生する環境では、電動機の重心が固定部（＝開口端面）から離れていると振動の影響を受け易く、特にロータ部が振動によって振られてしまうという現象が発生する。このようにロータ部が振られると、例えばロータ部とポンプロータを連結している駆動回転軸の軸受が異常摩耗するといった悪影響を受け、結果的に駆動回転軸が傾いて騒音の発生等を生じることになる。

本発明の目的は、振動の影響を受けてロータ部が振られるという現象を抑制することができる新規な電動オイルポンプを提供することにある。

本発明の特徴は、ステータ部の端面が電動機収納部の開口端面を越えて外側に突出する位置で、ステータ部を電動機収納部に固定して電動機部の重心を電動機収納部の開口端面に近づけた、ところにある。

本発明によれば、電動機部の重心を電動機収納部の開口端面に近づけたことによってロータ部が振動の影響を受け難くなり、ロータ部が振動の影響を受けて振られてしまうという現象を抑制することができる

本発明が適用される電動オイルポンプの縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

以下、本発明になる自動変速機と組み合わされる電動オイルポンプの実施形態を図面に基づいて説明する。電動オイルオイルポンプは、例えば、アイドルストップ機能を備えた車両の自動変速機用に搭載されるオイルポンプである。この自動変速機はベルト式無段変速機であり、エンジンにより駆動される機械式ポンプを別途備えている。ここで、上述したように電動オイルポンプは種々のポンプ固定機器に固定することが可能であるが、本実施例では電動オイルポンプが自動変速機の油圧供給源として使用されるので自動変速機の筺体に固定されている。

そして、アイドルストップ制御によるエンジンの停止時には、機械式ポンプによる油圧が確保できず、また、ベルト式無段変速機内の摩擦締結要素やプーリからのリーク等によって油圧が低下すると、再発進時に必要な油圧を確保するまでに時間がかかるため運転性の低下を招く。そこで、機械式ポンプとは別に、エンジンの作動状態にかかわらず油圧を吐出可能な電動オイルポンプを備え、摩擦締結要素やプーリからのリーク分の油圧を確保することで、エンジン再始動および再発進時の運転性を向上している。尚、自動変速機はベルト式無段変速機以外の有段式変速機であっても良いものである。

次に、電動オイルポンプ１０を自動変速機の筐体に固定した状態での電動オイルポンプ１０の詳細な構造について図１を用いて説明する。

電動オイルポンプ１０は電動機部１０Ａと、この電動機部１０Ａに隣接して固定された端子ケース部１０Ｂと、電動機部１０Ａによって駆動されるポンプ部１０Ｃとにより構成されている。電動機部１０Ａは少なくともロータ部１６とステータ部１８とにより構成されている。この電動機部１０Ａは例えば、アルミ合金等で作られた金属製のポンプハウジング２０の一方に設けた電動機部収納部２４に収納されている。

また、このポンプハウジング２０の他方にはポンプ部１０Ｃを収納するポンプ部収納部２２が形成されている。ポンプ部１０Ｃは少なくとも外歯歯車を有するポンプロータ１２と内歯歯車を有するアウタロータ１４とから構成されている。このポンプロータ１２とアウタロータ１４はポンプハウジング２０の他方に設けたポンプ収納部２２に収納されている。端子ケース部１０Ｂはポンプハウジング２０に固定される合成樹脂からなる端子ケース４６と、この端子ケース４６内に一体的にモールドされて収納される端子形成体（図示せず）を覆う合成樹脂製の端子カバー４８とから構成されている。

電動オイルポンプ１０は自動変速機の筐体２６に固定されている。自動変速機の筐体２６にはポンプ収納部２６Ａが形成されており、このポンプ収納部２６Ａには作動オイルの流入通路２６Ｂと流出通路２６Ｃとが設けられている。電動オイルポンプ１０はポンプ収納部２６Ａに収納され、固定ボルト等によって筐体２６に固定されている。そして、電動オイルポンプ１０の作動によって流入通路２６Ｂから作動オイルが吸入され、流出通路２６Ｃから吐出されるものである。

ここで、ポンプ収納部２６Ａの内周面と電動オイルポンプ１０のポンプハウジング２０の外周面とで形成される空間には作動オイルが充満されており、この作動オイルは電動オイルポンプ１０によって吸入されて流出通路２６Ｃに吐出されるものである。したがって、作動オイルは電動オイルポンプ１０のポンプハウジング２０の外周面と熱的に接触し、ポンプハウジング２０の外周面から熱を奪い取って電動オイルポンプ１０を冷却することができる。

電動オイルポンプ１０は、外歯歯車を有するポンプロータ１２と内歯歯車を有するアウタロータ１４とから構成されるポンプ部１０Ｃと、ポンプロータ１２に結合されたロータ部１６とステータ部１８とから構成される電動機部１０Ａとを有する。ステータ部１８はボビン１８Ａに巻回された巻線１８Ｂと、この巻線１８Ｂによって磁気回路を形成する鉄心１８Ｃとにより構成されている。この巻線１８Ｂは電動機部１０Ａから端子ケース部１０Ｂ内に引き込まれている。

これらポンプ部１０Ｃ及び電動機部１０Ａはポンプハウジング２０の一端面に設けたポンプ部収納部２２と、他端面に設けた電動機部収納部２４に収容されている。つまり、ポンプハウジング２０の一端面側の内部にアウタロータ１４を回転可能に収納するポンプ部収容部２２が形成され、他端面側の開口の内周側においてステータ部１８を固定支持すると共に、内部にロータ部１６等を収容する電動機部収納部２４が形成されている。

更に、電動機収納部２４の開口端面から半径方向外側に延びるポンプハウジング２０と一体に形成された取り付けブラケット５１が形成されている。この取り付けブラケット５１は電動オイルポンプを自動変速機の筺体２６に取り付けるための機能を備えている。また、電動機収納部２４の開口端面は取り付けブラケット５１の外側端表面ＯＳと同一平面上で開口される構成とされている。

ポンプハウジング２０の電動機収納部２４の開口端面側に形成された取り付けブラケット５１には、固定ボルト挿通用の開口が形成されており、図示しない固定ボルトによって自動変速機の筺体２６に固定されるものである。図示していないが、同じような構成の取り付けブラケット５１がもう２ヶ所だけ形成されており、同様の構成で電動オイルポンプ１０を筺体２６に固定するようにしている。

ポンプハウジング２０の内部には、ポンプロータ１２とロータ部１６を連結する駆動回転軸２８を回転可能に支持するすべり軸受部３０が設けられている。このすべり軸受部３０は自身の内周面で駆動回転軸２８の中間部の外周面を軸支する構成とされている。

そして、すべり軸受部３０はポンプ部収容部２２と電動機部収納部２４との間を隔離する隔壁３２に形成されている。このすべり軸受部３０の内周面と駆動回転軸２８の外周面の間には所定長さの隙間が形成されており、この隙間にはオイル導入通路３４を介して圧力が高い吐出側のオイルが導入されるようになっている。更に、駆動回転軸２８とすべり軸受部３０の上側には駆動回転軸２８をシールするシール部材３６が設けられている。

ポンプカバー３８は、ポンプ部１０Ｃの吐出口と連通する円筒状に延在された吐出ポート４０と、ポンプ部１０Ｃの吸入口と連通する吸入ポート４２とを有している。吐出ポート４０の先端外周には、シールリング４４が取り付けられている。このポンプカバー３８も図示しない固定ボルトによってポンプ部収納部２２を覆うようにポンプハウジング２０に固定されている。

ポンプハウジング２０の電動機部収納部２４側には端子ケース部１０Ｂを構成する端子ケース４６が固定されており、この端子ケース４６を密閉するように端子カバー４８が固定されている。この端子ケース部１０Ｂはポンプハウジング２０に固定される合成樹脂からなる端子ケース４６と、この端子ケース４６内に一体的にモールドされて収納される端子形成体（図示せず）を覆う合成樹脂製の端子カバー４８とからとから構成されている。

端子ケース４６と端子カバー４８とで形成される空間には、入力端子形成体及び中性端子形成体と電動機部１０Ａのステータ部１８に巻かれた巻線１８Ａの端部とがヒュージング加工によって接続されている。端子ケース４６にはコネクタ部５０が一体的に形成されており、このコネクタ部５０に端子形成体の一部が露出して外部の制御装置（図示せず）に接続される構成となっている。

電動オイルポンプ１０においては、電動機部１０Ａを構成するステータ部１８に巻かれた巻線１８Ｂの巻き始め端部及び巻き終わり端部は、電動機部収納部２４に隣接して固定された端子ケース４６に設けた挿通孔を通して、端子ケース４６に埋設された入力端子形成体と中性端子形成体に接続されている。したがって、図示しない制御装置からの駆動制御信号が入力端子形成体を介して巻線１８Ｂに供給されて電動機部１０Ａのロータ部１６を回転させ、最終的にポンプロータ１２を回転させてポンプ作用を行っているものである。

このような自動変速機に組み合わされる電動オイルポンプ１０において、上述したように従来の電動オイルポンプでは、ポンプハウジング２０に形成した電動機収納部２４の開口端面から内側に電動機部を構成するステータ部１８が収納、配置されており、これに伴って電動機部１０Ａを構成するロータ部１６も電動機収納部２４の開口端面から更に内側に配置され、電動機部１０Ａの全体の重心は電動機収納部２４の奥側に存在することになる。

このようにポンプハウジング２０の電動機収納部２４の奥側に電動機部１０Ａの重心が存在していると、ポンプハウジング２０に形成した取り付けブラケット５１の外側端表面ＯＳの延長面と、これに直交する線上の電動機部１０Ａの重心の間の距離が長くなる。このため、自動車のように走行振動やエンジン振動が頻繁に発生する環境では、電動機の重心が固定部（＝開口端面）から離れていると振動の影響を受け易く、特にロータ部が振られてしまうという現象が発生する。このようにロータ部が振られると、例えば、ロータ部とポンプロータを連結している駆動回転軸２８のすべり軸受部３０が異常摩耗するといった不具合が発生することになる。

そして、このようなロータ部１６が振動によって振られるのを抑制するため、本実施例では次のような構成を採用したことを特徴とするものである。

図１にある通り、本実施例では電動機収納部２４の開口端面である取り付けブラケット５１の外側端表面ＯＳの位置を越えて外側に所定距離Ｌ１だけステータ部１８の端面ＣＳが突出する位置で、ステータ部１８を電動機収納部２４に固定し、電動機部１０Ａの重心を電動機収納部２４の開口端面に近づける構成としている。このように、ステータ部１８を電動機収納部２４の軸方向外側にできるだけ移動させることにより、ロータ部１６もこれに伴って移動し、これによって電動機部１０Ａの重心も移動することになる。したがってポンプハウジング２０に形成した取り付けブラケット５１の外側端表面ＯＳの延長面と、これに直交する線上の電動機部１０Ａの重心の間の距離が短くなり、振動の影響を受ける割合が少なくなる。

ここで、ステータ部１８は鉄心１８Ｃの周囲にボビン１８Ａを樹脂モールドにより覆っているため、ステータ部１８の端面ＣＳとは少なくともボビン１８Ａの外周面を意味している。図１にある通り、ボビン１８Ａの外周面はステータ部１８の端面ＣＳとなり、この端面ＣＳは電動機収納部２４の開口端面である取り付けブラケット５１の外側端表面ＯＳの位置を越えて外側に突出している。

尚、ステータ部１８を電動機収納部２４の開口端面より更に外側に配置すれば、電動機部１０Ａの重心が移動できるので振動の影響を更に低減できるが、このようにすると端子ケース部１０Ｂも外側に移動させねばならなくなる。実際にはエンジンルーム内の他の制御機器との干渉もあるので、自動変速機の筐体２６の表面と端子ケース部１０Ｂの先端までの距離Ｌ２を変えない範囲で電動機部１０Ａの重心を移動するように、ステータ部１８を電動機収納部２４に固定することが必要である。

更に、ステータ部１８を移動させたことにより、以下に述べるような新たな構成、作用、効果を得ることが可能となる。

例えば、図１において、ステータ部１８を右側に移動させることによってロータ部１６も右側に移動することができるので、この分だけすべり軸受部３０の長さを長くすることができる。したがって、すべり軸受部３０を長くすることによって駆動回転軸２８が振られるのを更に少なくすることが可能となる。また、特許文献１のような従来の電動ポンプはロータ部１６を含めた回転機構部分の重心がすべり軸受部３０の外側にあったが、すべり軸受部３０を長くすることによって回転機構部分の重心をすべり軸受部３０の範囲に収めることができ、駆動回転軸２８が振られるのを更に抑制することが可能となる。

ちなみに、駆動回転軸２８の振れによる傾きは次のような不具合を生じる。すなわち、アイドルストップ機能付きの自動車やハイブリッド車においては、内燃機関が停止されている状態で電動オイルポンプ１０が作動している。したがって、内燃機関の作動音がないため、この時の電動オイルポンプ１０の作動音は車室内の搭乗者に対して耳障りな音になる。このため、電動オイルポンプ１０の作動音をできるだけ低減することが要望されている。

この電動オイルポンプ１０の作動音の発生要因の一つは駆動回転軸２８の振れによる傾きによって生じている。駆動回転軸２８は片持ちのすべり軸受３０で軸支されており、すべり軸受３０の内周面と駆動回転軸２８の外周面との間の隙間で駆動回転軸２８が傾き、ステータ部とロータ部の間で隙間（エアギャップ）の不均一化が生じ、これによって空間磁束波形に乱れを生じて高調波成分が発生するようになる。この高調波成分は、特に径方向の電磁加振力を増加させて振動の要因となり、結果として騒音が発生することになる。

本実施例によれば、電動機収納部２４の開口端面を越えて外側にステータ部１８の端面ＣＳが突出する位置でステータ部１８を電動機収納部２４に固定し、電動機部１０Ａの重心を電動機収納部２４の開口端面に近づける構成としている。このため、電動機部１０Ａの重心を電動機収納部２４の開口端面に近づけたことによってロータ部１６が振動の影響を受け難くなり、ロータ部１６が振動の影響を受けて振られて傾くことによる騒音を少なくできる効果も期待できるものである。

以上述べた通り、本発明によれば、電動機収納部の開口端面を越えて外側にステータ部の端面が突出する位置でステータ部を電動機収納部に固定し、電動機部の重心を電動機収納部の開口端面に近づけたことを特徴としている。これによれば、電動機部の重心を電動機収納部の開口端面に近づけたことによってロータ部が振動の影響を受け難くなり、ロータ部が振動の影響を受けて振られてしまうという現象を抑制することができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…電動オイルポンプ、１０Ａ…電動機部、１０Ｂ…端子ケース部、１０Ｃ…ポンプ部、１２…ポンプロータ、１４…アウタロータ、１６…ロータ部、１８…ステータ部、２０…ポンプハウジング、２２…ポンプ収容部、２４…電動機部収容部、２６…自動変速機の筐体、２６Ａ…ポンプ収納部、２６Ｂ…作動オイルの流入通路、２６Ｃ…作動オイルの流出通路、２８…駆動回転軸、３０…軸受部、３３…隔壁、３４…オイル導入通路、３６…シール部材、３８…ポンプカバー、４０…吐出ポート、４２…吸入ポート、４４…シールリング、４６…端子ケース、４８…端子カバー、５０…外部接続コネクタ、５１…取り付けブラケット、ＯＳ…取り付けブラケットの外側端面、ＣＳ…ステータ樹脂モールド部端面。

Claims (4)

1. 金属製のポンプハウジングに形成されたポンプ部収納部に収納されたポンプロータとアウタロータとから構成されるポンプ部と、前記ポンプハウジングに形成された電動機収納部に収納された永久磁石を備えるロータ部と鉄心と巻線を備えるステータ部から構成される電動機部と、前記電動機収納部の開口端面から半径方向外側に延びる前記ポンプハウジングと一体に形成された取り付けブラケットと、前記ポンプロータと前記ロータ部を結合する駆動回転軸と、前記ポンプ部と連通された吐出ポートと吸入ポートを備え前記ポンプ部を覆うように前記ポンプハウジングに固定されたポンプカバーとにより構成され、前記ロータ部を回転させて前記ポンプ部を駆動する電動オイルポンプにおいて、
   前記ステータ部の端面が前記電動機収納部の開口端面を越えて突出する位置で、前記ステータ部を前記電動機収納部に固定することによって前記電動機部の重心を前記電動機収納部の開口端面に近づけたことを特徴とする電動オイルポンプ。
2. 請求項１に記載の電動オイルポンプにおいて、
   前記ステータ部は鉄心の周囲に樹脂がモールドされており、前記モールド部の外周面が前記電動機収納部の開口端面を越えて突出する位置で、前記ステータ部を前記電動機収納部に固定することを特徴とする電動オイルポンプ。
3. 請求項１に記載の電動オイルポンプにおいて、
   前記電動機収納部の前記開口端面は前記取り付けブラケットの外側端面と同一平面上で開口されていることを特徴とする電動オイルポンプ。
4. 請求項１に記載の電動オイルポンプにおいて、
   前記電動オイルポンプは自動変速機の筐体に形成したポンプ収納部に収納され、前記取り付けブラケットの形成した開口を通して固定ボルトによって前記筺体に固定されていることを特徴とする電動オイルポンプ。

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