JP5644356B2

JP5644356B2 - 電動ポンプユニット

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Publication number: JP5644356B2
Application number: JP2010234192A
Authority: JP
Inventors: 本橋　信綱; 信綱本橋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: JP2012087661A

Description

この発明は、たとえば自動車のトランスミッション（変速機）などに油圧を供給する油圧ポンプとして使用される電動ポンプユニットに関する。

自動車のトランスミッションには油圧ポンプにより油圧が供給されるが、省エネルギなどの観点から停車時にエンジンを停止するいわゆるアイドルストップ（アイドリングストップ）を行う自動車では、アイドルストップ時にもトランスミッションへの油圧供給を確保するために、電動油圧ポンプが使用されるようになっている。

自動車のトランスミッション用電動油圧ポンプは、車体の限られたスペースに搭載されるため、コンパクト化が要求され、また、軽量化およびコスト低減も要求される。このような要求に応えるため、ポンプを構成するポンプハウジングに、ポンプ駆動用電動モータおよびそのコントローラを内蔵したモータハウジングの一端が連結され、モータハウジングの他端開口が蓋で密閉された電動ポンプユニットが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

このような従来の電動ポンプユニットでは、モータハウジングおよび蓋はアルミニウム合金などの金属製で、蓋はねじによりモータハウジングに固定されている。また、ポンプハウジングと反対側のモータの端面にコントローラの基板が固定され、基板には、コントローラを構成するコンデンサ、ＦＥＴなどの複数の電装部品（電気部品および電子部品）が取り付けられる。

特開２０１０−１１６９１４号公報

自動車用電動ポンプユニットは自動車のエンジンルーム内に配置され、モータのステータコイルの発熱やコントローラの基板上の部品の自己発熱により、部品の温度が上昇するため、部品の放熱が必要となる。さらに、耐水性を確保するため、モータハウジングを確実に密封する必要がある。

近年、電動ポンプユニットの軽量化、コスト低減を図るため、モータハウジングおよび蓋を合成樹脂製にすることが提案されているが、そうすると、放熱効果が低下するという問題がある。モータハウジングおよび蓋を合成樹脂製にした場合、従来のねじ止めに代えて、超音波溶着やスピン溶着を採用することが考えられるが、密封性が加工条件などによって左右されやすいという問題がある。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、軽量化およびコンパクト化を図るとともに、放熱効果および密封効果の高い電動ポンプユニットを提供することにある。

この発明による電動ポンプユニットは、油の吸入および吐出を行うポンプのポンプハウジングに、ポンプ駆動用電動モータを内蔵したモータハウジングの一端が連結され、モータハウジングの他端開口が、モータハウジングと別に作られた蓋で密閉されている電動ポンプユニットにおいて、蓋が、金属製で、軸方向にのびてモータハウジングの前記他端開口の内側に入る円筒部と、円筒部より径方向外側に張り出してモータハウジングの前記他端面に対向する鍔部とを有し、蓋の円筒部外周面および鍔部のモータハウジング側の面にゴム製シール部材が一体に形成され、蓋の円筒部のシール部材がモータハウジングの前記他端内周に圧入されて、蓋がモータハウジングに固定され、蓋の鍔部のシール部材がモータハウジングの前記他端面に圧接させられていることを特徴とするものである。

この電動ポンプユニットでは、蓋の円筒部のシール部材をモータハウジングの他端内周に圧入するだけで、蓋をモータハウジングに簡単にかつ確実に固定することができる。そして、このシール部材がモータハウジングの内周に圧接することと、蓋の鍔部のシール部材がモータハウジングの端面に圧接することとにより、高い密封性が得られる。

蓋が金属製であるから、高い放熱性が得られる。このため、モータハウジングを合成樹脂製にしても、全体として放熱性が高い。蓋を構成する金属は、たとえばステンレス鋼など、耐食性の高いものが好ましい。

モータハウジングを合成樹脂製にする場合、モータステータをモータハウジングに一体状に設けることができる。モータステータは、コアに組み込まれた合成樹脂製インシュレータにコイルが巻かれたものである。モータハウジングとインシュレータを、コアを組み込んだ形で、合成樹脂により一体に成型することができる。このように一体に成型されたインシュレータの部分にコイルを巻くことにより、モータステータがモータハウジングに一体状に設けられる。モータハウジングとインシュレータが一体に成型されていると、これらの組立作業が不要になり、モータハウジングの寸法管理も容易になる。

たとえば、電動モータのコントローラもモータハウジング内に設けられる。コントローラを内蔵するモータハウジングを合成樹脂製にして、インシュレータと一体に成型した場合、モータハウジングにコネクタを一体に成型することができる。このとき、コネクタのピンおよびピンをコントローラに接続するための導電部材も、コネクタの部分などに埋め込まれた形で一体に成型することができる。そうすると、モータハウジングに対するコネクタの組立作業が不要で、ピンや導電部材の接続作業も不要になる。さらに、インシュレータの一端にモータコントローラの基板が固定されるようになされており、コネクタのピンに電気的に接続されてインシュレータの部分から突出したコネクタ用導電部材の一端が基板に電気的に接続され、インシュレータの部分にコイル用導電部材が埋設され、コイル用導電部材の一端がインシュレータの端部に露出して基板に電気的に接続され、同他端がコイルに接続されているようにすることができる。そうすると、インシュレータの部分に巻かれたコイルをコイル用導電部材に接続するとともに、基板をインシュレータの一端に固定するだけで、コイルと基板が電気的に接続され、配線作業が容易である。

この発明において、たとえば、モータハウジングの前記他端面の外周より径方向内側の部分に軸方向に突出した環状突起が一体に形成され、蓋の鍔部のシール部材に軸方向に突出した環状リップが一体に形成されており、モータハウジングの環状突起が蓋の鍔部のシール部材の環状リップより径方向内側の部分に食い込み、環状リップが環状突起より径方向外側のモータハウジングの端面に圧接させられている。

この場合、モータハウジングの環状突起がシール部材に食い込むことと、シール部材の環状リップがモータハウジングの端面に圧接することとにより、密封性がより高くなる。

この発明の電動モータユニットによれば、上記のように、軽量化およびコンパクト化を図るとともに、放熱効果および密封効果を高めることができる。

図１は、この発明の実施形態を示す電動ポンプユニットの縦断面図である。図２は、図１の樹脂成型体の一部を取り除いて示す斜視図である。図３は、図２のIII−III線に沿う断面図である。図４は、図１の一部を拡大した示す縦断面図である。図５は、蓋の一部を拡大した示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、この発明を自動車のトランスミッション用電動ポンプユニットに適用した実施形態について説明する。

図１は電動ポンプユニットの縦断面図であり、図２〜図５は、その要部を示す図面である。なお、以下の説明において、図１の左側を前、同右側を後とする。

電動ポンプユニットは、ユニットハウジング(1)内にポンプ(2)およびポンプ駆動用電動モータ(3)が一体に組み込まれたものである。モータ(3)のコントローラ(4)も、ハウジング(1)内に組み込まれている。この例では、ポンプ(2)は内接歯車ポンプ、モータ(3)は３相巻線を有するセンサレス制御ＤＣブラシレスモータである。

ユニットハウジング(1)は、ポンプ(2)を構成するポンプハウジング(5)、モータ(3)およびコントローラ(4)を内蔵したモータハウジング(6)、ならびに蓋(7)よりなる。

ポンプハウジング(5)は、前側半体（ポンププレート）(8)と後側半体（ポンプハウジング）(9)からなる。後側半体(9)は、前後方向と直交する方向に広がりを持つ厚肉円筒状のものであり、その中心に前部が開口したポンプ室(10)が形成されている。後側半体(9)の前面に、前側半体(8)がＯリング(11)を介して固定され、ポンプ室(10)の前面が塞がれている。ポンプ室(10)内に、ポンプ(2)を構成するアウタギヤ(12)が回転自在に収容され、アウタギヤ(12)の内側に、これとかみ合うインナギヤ(13)が配置されている。図示は省略したが、前側半体(8)には、油吸入口と油吐出口が設けられている。

モータハウジング(6)は、円筒状をなし、その前端が、シール(14)を介して後側半体(9)の後面に固定されている。前後の半体(8)(9)モータハウジング(6)は、それらの外周から径方向外側に突出するように一体に形成された複数の連結部(8a)(9a)(6a)の部分において、ボルト(15)により互いに固定されている。モータハウジング(6)の後端開口が、蓋(7)により密閉されている。

後側半体(9)の後端面の中心に、モータハウジング(6)内に突出した円筒部(9b)が一体に形成され、円筒部(9b)内の後部に設けられた軸受装置(16)により、前後方向にのびるポンプ駆動モータ軸(17)が片持ち支持されている。この例では、軸受装置(16)は、前後に隣接する２個の転がり軸受である玉軸受(18)よりなり、各軸受(18)の内輪(18a)がモータ軸(17)に固定され、外輪(18b)が円筒部(9b)に固定されている。モータ軸(17)の前部は、後側半体(9)の後壁に形成された穴(19)の部分を貫通してポンプ室(10)内に進入し、その前端がインナギヤ(13)に連結されている。円筒部(9b)内の軸受装置(16)より前側の部分とモータ軸(17)の間に、オイルシール(20)が設けられている。

円筒部(9b)より後方に突出したモータ軸(17)の後端部に、モータ(3)を構成するモータロータ(21)が固定されている。ロータ(21)は、モータ軸(17)の後端から半径方向にのびかつ軸受装置(16)の外周を囲む円筒状のロータ本体(22)の外周に合成樹脂製の永久磁石保持部材(23)が固定状に設けられ、保持部材(23)を周方向に等分する複数箇所にセグメント形状の永久磁石(24)が保持されたものである。モータ軸(17)、ロータ(21)およびポンプ(2)のインナギヤ(13)を含む回転部分の重心の軸方向位置が、軸受装置(16)の軸方向範囲内にある。この例では、上記重心の軸方向位置が、軸受装置(16)を構成する２個の玉軸受(18)の間にある。

ロータ(21)に対向するモータハウジング(6)の内周に、モータ(3)を構成するモータステータ(25)が固定状に設けられている。ステータ(25)は、積層鋼板よりなるコア(26)にインシュレータ（合成樹脂製絶縁体）(27)が組み込まれ、インシュレータ(27)の部分にステータコイル(28)が巻きつけられたものである。

インシュレータ(27)の後端に、コントローラ(4)の基板(29)がねじ(30)によって固定され、基板(29)に、コントローラ(4)を構成する部品(31)が取り付けられている。部品は基板(29)の前面および後面の少なくとも一方の所定位置に配置されるが、図面には、基板(29)の前面に取り付けられた部品(31)が１個示されている。

モータハウジング(6)には、複数（この例では４本）のピン(32)を備えたコネクタ(33)が設けられている。

上記の電動ポンプユニットでは、モータハウジング(6)とインシュレータ(27)が、コア(26)を組み込んだ形で、合成樹脂により一体に成型されている。この例では、コネクタ(33)も、ピン(32)を組み込んだ形で、モータハウジング(6)およびインシュレータ(27)と一体に成型されている。

図２および図３は、このようなモータハウジング(6)とインシュレータ(27)とが一体となった樹脂成型体(34)の１例を示している。

図２および図３に詳細に示すように、コア(26)は、環状体の内周を周方向に等分する６箇所に径方向内側に突出した極部(26a)が一体に形成されたものである。各極部(26a)の先端部は周方向両側にのび、その内周面は１つの円筒面を形成している。インシュレータ(27)は、コア(25)の円環状の部分を覆うとともに、極部(26a)の内周面を除く部分を覆うように、モータハウジング(6)と一体に形成されている。そして、成型体(34)の成型後に、各極部(26a)のインシュレータ(27)の部分にコイル(28)が巻かれる。

インシュレータ(27)の後端面を円周方向に等分する６箇所に、後方突出部(27a)が一体に形成されており、これらの突出部(27a)の後端面が１つの平坦面を形成して、基板(29)の取付面となっている。各突出部(27a)の後端面に、基板取付用のめねじ(35)が形成されている。

成型体(34)のインシュレータ(27)の部分に、コイル用導電部材を構成する３つの第１バスバー(36)の一部が埋め込まれている。各バスバー(36)の一端部（コイル側端部）(36a)は突出部(27a)ではないインシュレータ(27)の後面から後方に突出し、他端部（基板側端部）(36b)は突出部(27a)の後端面のめねじ(35)の周囲に露出している。詳細な図示は省略したが、インシュレータ(27)の部分には、３つの第２バスバー(37)が埋め込まれている。これらのバスバー(37)の一端部はインシュレータ(27)の内部で互いに電気的に接続され、他端部（コイル側端部）(37a)は突出部(27a)ではないインシュレータ(27)の後面から後方に突出している。

コネクタ(33)の各ピン(32)には、針状のコネクタ用導電部材(38)が電気的に接続されている。これらの導電部材(38)は、インシュレータ(27)の１つの突出部(27a)の後端面から後方に突出している。

インシュレータ(27)に巻かれた３相のコイル(28)の一端部が、それぞれ、対応する第２のバスバー(37)のコイル側端部(37a)にＴＩＧ溶接により接続され、これにより、３相のコイル(28)の一端部同士が接続される。また、３相のコイル(28)の他端部が、それぞれ、対応する第１のバスバー(36)のコイル側端部(36a)にＴＩＧ溶接により接続される。

基板(29)は、インシュレータ(27)の突出部(27a)の後端面に押し当てられ、めねじ(35)にねじはめられたねじ(30)により、インシュレータ(27)に固定される。これにより、３つの第１バスバー(36)の基板側端部(36b)が基板(29)の回路の所定部分に接続され、その結果、３相のコイル(28)が基板(29)の回路の所定部分に接続される。

上記のように基板(29)がインシュレータ(27)の突出部(27a)に固定されると、コネクタ用導電部材(38)が基板(29)に形成された穴（図示略）にはまるようになっている。そして、このような状態で、導電部材(38)を基板(29)にはんだ付けすることにより、コネクタ(33)のピン(32)が基板(29)の回路の所定部分に接続される。

蓋(7)には、モータハウジング(6)の後端開口を密閉するゴム製シール部材(39)が設けられている。

図４はモータハウジング(6)に固定された蓋(7)およびシール部材(39)の部分を拡大して示す縦断面図、図５はモータハウジング(6)に取り付けられる前の蓋(7)およびシール部材(39)の部分を拡大して示す縦断面図である。なお、図５には、モータハウジング(6)の後端部縦断面の外径を鎖線で示している。

図４および図５に詳細に示すように、蓋(7)には、軸方向前側にのびる円筒部(7a)と、円筒部(7a)より径方向外側に張り出した鍔部(7b)とが一体に形成されている。

蓋(7)は、金属製、好ましくは耐食性を有する金属製であり、この例では、ステンレス鋼であるＪＩＳＳＵＳ３０４製で、プレス加工により成型されている。さらに詳しくは、円板の外周部が折り返されて重ねられることにより、二重になった鍔部(7b)が形成され、鍔部(7b)の折り返し部分の内周に円筒部(7a)が形成されている。円筒部(7a)の外径はモータハウジング(6)の後端部内径より小さく、鍔部(7b)の外径はモータハウジング(6)の後端部外径とほぼ等しい。

シール部材(39)は、たとえば、Ｈ−ＮＢＲ（水素化アルリロニトリル・ブタジエンゴム）製で、蓋(7)の円筒部(7a)外周面および鍔部(7b)の前面を覆うように、加硫成型により、蓋(7)に一体に成型されている。シール部材(39)は、円筒部(7a)に形成された円筒状部(39a)と、鍔部(7b)に形成された鍔状部(39b)とからなり、鍔状部(39b)の外周寄りの部分に、軸方向前側に突出した環状リップ(39c)が一体に形成されている。円筒状部(39a)の外径は、モータハウジング(6)の後端部内径より少し大きい。

モータハウジング(6)の後端面(6b)の外周寄り径方向内側の部分、この例では、内周寄りの部分に、軸方向後側に突出した環状突起(40)が一体に形成されている。

蓋(7)の円筒部(7a)がモータハウジング(6)の後端開口の内側に入れられて、シール部材(39)の円筒部(39a)が該開口に圧入され、これにより、蓋(7)がモータハウジング(6)に固定されている。そして、モータハウジング(6)の突起(40)がシール部材(39)のリップ(39c)より径方向内側の鍔状部(39b)に食い込み、リップ(39c)がモータハウジング(6)の後端面(6b)に圧接している。

上記の電動ポンプユニットでは、蓋(7)に一体に形成されたシール部材(39)の円筒状部(39a)をモータハウジング(6)の後端内周に圧入するだけで、蓋(7)をモータハウジング(6)に簡単にかつ確実に固定することができる。そして、このシール部材(39)の円筒状部(39a)がモータハウジング(6)の内周に圧接することと、モータハウジング(6)の環状突起(40)がシール部材(39)の鍔状部(39b)に食い込むことと、シール部材(39)の環状リップ(39c)がモータハウジング(6)の後端面(6b)に圧接することとにより、高い密封性が得られる。さらに、リップ(39c)により、異物の侵入が阻止される。

蓋(7)が金属製であるから、高い放熱性が得られる。このため、モータハウジング(6)を合成樹脂製にしても、全体として放熱性が高い。このため、上記のように、モータハウジング(6)とインシュレータ(27)を一体に成型することができる。さらに、飛び石などが蓋(7)に当たっても、損傷のおそれが少ない。

上記の電動ポンプユニットでは、モータハウジング(6)とインシュレータ(27)が一体に成型されているので、これらの組立作業が不要であり、モータハウジング(6)の寸法管理も容易である。

コネクタ(33)もモータハウジング(6)と一体に成型され、コネクタ(33)のピン(32)およびそれを基板(29)に接続するための導電部材(38)もコネクタ(33)およびインシュレータ(27)の部分に埋め込まれた形で一体に成型されているので、コネクタの組立作業や配線作業が不要である。さらに、インシュレータ(27)の突出部(27a)に基板(29)を固定して、導電部材(38)を基板(29)にはんだ付けするだけで、コネクタ(33)のピン(32)を基板(29)の回路に簡単に接続することができる。

インシュレータ(27)に巻かれたコイル(28)をバスバー(36)(37)に接続して、インシュレータ(27)の突出部(27a)に基板(29)を固定するだけで、コイル(29)を基板(29)の回路に簡単に接続することができる。

電動ポンプユニットの全体構成および各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。

また、この発明は、自動車用電動ポンプユニット以外の電動ポンプユニットにも適用できる。

(2) ポンプ
(3) 電動モータ
(5) ポンプハウジング
(6) モータハウジング
(6b) 後端面
(7) 蓋
(7a) 円筒部
(7b) 鍔部
(39) シール部材
(39a) 円筒状部
(39b) 鍔状部
(39c) 環状リップ
(40) 環状突起

Claims

油の吸入および吐出を行うポンプのポンプハウジングに、ポンプ駆動用電動モータを内蔵したモータハウジングの一端が連結され、モータハウジングの他端開口が、モータハウジングと別に作られた蓋で密閉されている電動ポンプユニットにおいて、
蓋が、金属製で、軸方向にのびてモータハウジングの前記他端開口の内側に入る円筒部と、円筒部より径方向外側に張り出してモータハウジングの前記他端面に対向する鍔部とを有し、蓋の円筒部外周面および鍔部のモータハウジング側の面にゴム製シール部材が一体に形成され、蓋の円筒部のシール部材がモータハウジングの前記他端内周に圧入されて、蓋がモータハウジングに固定され、蓋の鍔部のシール部材がモータハウジングの前記他端面に圧接させられていることを特徴とする電動ポンプユニット。
モータハウジングの前記他端面の外周より径方向内側の部分に軸方向に突出した環状突起が一体に形成され、蓋の鍔部のシール部材に軸方向に突出した環状リップが一体に形成されており、モータハウジングの環状突起が蓋の鍔部のシール部材の環状リップより径方向内側の部分に食い込み、環状リップが環状突起より径方向外側のモータハウジングの端面に圧接させられていることを特徴とする請求項１の電動ポンプユニット。