JP7240352B2 - 電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、流体を吸込んで吐出する電動ポンプの構造に関する。

車両、特に四輪自動車に搭載される内燃機関は、一般に水冷式になっている。従って、内燃機関の冷却水を吸込み吐出して循環させる冷却水ポンプが、当該内燃機関に付帯している。

既知の電動の冷却水ポンプ（例えば、下記特許文献を参照）は、流体即ち冷却水の吸込口及び吐出口が連通するポンプ室（渦室）を包有するポンプハウジングと、ポンプ室内に配置するインペラを回転軸に固定してなるロータと、ロータを囲繞するステータとを備える。そして、ロータとステータとのうち一方に設けた永久磁石と、他方に設けたコイルとの間で発生させる電磁力により、ロータひいてはインペラを回転駆動し、吸込口から冷却水を吸込み、その冷却水を圧送して吐出口から吐出させる。

特開２０２０－０１６１８２号公報

従来の電動ポンプでは、ポンプハウジングにおける吸込口がロータの回転軸の軸心方向を向いて開口し、吐出口が軸心方向と直交する径方向を向いて開口している。また、ロータとステータとは、機械的に連結していない。ロータを回転させると、吸込口側がより低圧、吐出口側がより高圧となる。その帰結として、ロータが軸心方向に沿って吸込口側に引き込まれ、ステータから迫り出してくる状態となる。

ポンプハウジングに、吸込口側からインペラに当接してロータの迫り出しを抑止するボスを一体成形することも考えられる。しかしながら、そのような形状のポンプハウジングを作製しようとすると、加工工数が増加してコストの高騰を招くきらいがある。

本発明は、電動ポンプの運転中にロータが迫り出すことを適切に抑止し得る構造を、できるだけ低コストで実現しようとするものである。

本発明では、流体の吸込口及び吐出口が連通するポンプ室を包有するポンプハウジングと、前記ポンプ室内に配置するインペラを回転軸に固定してなるロータと、前記ロータを囲繞するステータと、前記吸込口側から前記回転軸の軸心方向に沿って前記インペラに当接する当たり面を有している、前記ポンプハウジングとは別体をなす押さえ部材とを具備し、前記押さえ部材が、内に軸孔を有するボスを備え、前記軸孔に、前記ロータの回転軸の前記吸込口側の一端を挿入してこれを軸受させるとともに、前記ボスにおける、前記回転軸の軸心方向に沿って前記インペラの方を向く面を、前記当たり面としており、前記押さえ部材は、前記回転軸の軸心回りに環状に形成した外郭を備え、その外郭と前記ポンプハウジングの吸込口の周縁部に密着するシール面を有するシール体との間にラビリンスシールを設けた電動ポンプを構成した。

本発明によれば、電動ポンプの運転中にロータが迫り出すことを適切に抑止し得る構造を低コストで実現できる。

本発明の一実施形態の電動ポンプの構造を示す断面図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の電動ポンプ１は、水冷式内燃機関の冷却水を吸込み吐出して循環させるためのものである。図１に示すように、本実施形態の電動ポンプ１は、流体たる冷却水の吸込口２１及び吐出口（図示せず）が連通するポンプ室（渦室）を包有するポンプハウジング２と、ポンプ室内に配置するインペラ３２を回転軸３１に固定してなるロータ３と、ロータ３を囲繞するステータ４と、ロータ３及びステータ４を内在させるモータ室を包有するモータハウジング５と、ポンプハウジング２とは別体をなしポンプハウジング２とインペラ３２との間に介在するシール体６及びブッシュ７とを具備する。

ポンプハウジング２において、冷却水の吸込口２１は、ロータ３の回転軸３１の軸心Ａ方向を向いて開口している。これに対し、冷却水の吐出口は、ロータ３の回転軸３１の軸心Ａ方向と直交する径方向、即ち図１の紙面と直交する方向に沿った奥方に開口しており、図１中に表れない。

ロータ３は、回転軸３１における吸込口２１に臨む一端側に固定して設けたインペラ３２と、吸込口２１から離反する他端側に固定して設けた永久磁石３３とを備える。ロータ３の回転軸３１の一端は、ブッシュ７の中心部に形成した軸孔７４に挿入して軸受させる。回転軸３１の他端は、モータハウジング５の中心部に形成した軸穴５１に挿入して軸受させる。回転軸３１と、軸孔７４及び軸穴５１の各々との間には、適宜ベアリングを介設してよい。

ステータ４は、磁性鋼板を積層したコアに導線を巻き回して構成したコイル４１を備える。

シール体６は、ポンプハウジング２から別個独立した（即ち、ポンプハウジング２に対して脱着可能な）部材であり、後付けでポンプハウジング２内に挿入し、吸込口２１近傍の部位に配置する。シール体６は、回転軸３１の軸心Ａ回りに一周連続した環状体であり、ポンプハウジング２の内周面に当接または極近接する外周面６１と、回転軸３１の軸心Ａ方向を向きポンプハウジング２の吸込口２１の周縁部に密着するシール面６２とを有している。

ブッシュ７もまた、ポンプハウジング２及びシール体６から別個独立した（即ち、ポンプハウジング２及びシール体６に対して脱着可能な）部材であり、後付けでポンプハウジング２及びシール体６の内に挿入して、吸込口２１近傍の部位に配置する。ブッシュ７は、回転軸３１の軸心Ａ回りに一周連続した環状の外郭７１と、外郭７１の内側にあって回転軸３１の軸心Ａ回りに一周連続した環状のボス７２と、ボス７２の外周面から外郭７１の内周面に向かって放射状に延びて双方に連接している複数の支持腕７３とを備える。上記の軸孔７４は、ボス７２の中央に位置する。ブッシュ７の外郭７１の外周面と、これを収めるシール体６の内周面との間には、ラビリンスシール７５を設ける。

ポンプハウジング２とブッシュ７とは、キー結合（または、スプライン結合）している。即ち、ブッシュ７の外郭７１の外周面には、径方向に沿って外側方に突出し軸心Ａ方向に沿って延伸したキーを形成する。翻って、これを収めるポンプハウジング２の内周面には、径方向に沿って外側方に凹み軸心Ａ方向に沿って延伸した凹溝（図示せず）を形成する。ブッシュ７をポンプハウジング２内に挿入したとき、前者のキーが後者の凹溝に係合し、ブッシュ７がポンプハウジング２に対して相対的に軸心Ａ回りに回動することを防ぐ。

しかして、ブッシュ７のボス７２における、回転軸３１の軸心Ａ方向に沿ってロータ３の方を向く面を、インペラ３２に当接する当たり面としている。その当たり面とインペラ３２との間には、ワッシャ７６を介設する。

既知の電動ポンプと同様、本実施形態の電動ポンプ１でも、コイル４１に通電してロータ３とステータ４の間で電磁力を発生させ、ロータ３ひいてはインペラ３２を回転させる。さすれば、図１中に矢印で表しているように、冷却水が、ポンプハウジング２の吸込口２１からポンプ室内へと流入し、シール体６及びブッシュ７の内空、特に外郭７１とボス７２との間の領域を通過してインペラ３２の周辺に至り、インペラ３２により圧送されて吐出口からポンプ室外に流出することとなる。

ロータ３とステータ４とは、機械的に連結していない。従って、ロータ３を回転させて電動ポンプ１を運転するとき、吸込口２１側の圧力と吐出口側の圧力との差圧により、インペラ３２を含むロータ３が軸心Ａ方向に沿って吸込口２１側に引き込まれる。だが、本実施形態では、インペラ３２がブッシュ７のボス７２の当たり面、より具体的にはワッシャ７６に当接することで、インペラ３２がワッシャ７６に対し摺動して回転しながら、インペラ３２を含むロータ３が吸込口２１側に変位してステータ４から迫り出すことが抑制される。

既に述べた通り、ブッシュ７の外郭７１の外周面とシール体６の内周面との間には、ラビリンスシール７５を設けている。このラビリンスシール７５の存在により、冷却水がブッシュ７の外郭７１の外周とシール体６の内周との間を通じて吐出口側から吸込口２１側に漏洩（または、逆流）することが抑制される。さらに、シール体６のシール面６２がポンプハウジング２の吸込口２１の周縁部に密着することから、冷却水がシール体６の外周とポンプハウジング２の内周との間を通じて吐出口側から吸込口２１側に漏洩することも抑制される。総じて、本電動ポンプ１の効率を高く維持することができる。

本実施形態では、流体の吸込口２１及び吐出口が連通するポンプ室を包有するポンプハウジング２と、前記ポンプ室内に配置するインペラ３２を回転軸３１に固定してなるロータ３と、前記ロータ３を囲繞するステータ４と、前記吸込口２１側から前記回転軸３１の軸心Ａ方向に沿って前記インペラ３２に当接する当たり面（ワッシャ７６）を有している、前記ポンプハウジング２とは別体をなす押さえ部材（ブッシュ７）とを具備する電動ポンプ１を構成した。

本実施形態によれば、電動ポンプ１の運転中にロータ３が迫り出すことを適切に抑止し得る。しかも、ポンプハウジング２の形状が徒に複雑化せず、ポンプハウジング２を成形するための金型の設計及び型抜き等が容易であり、ポンプハウジング２を作製する際の加工工数が増加せず、コストの高騰を招かずに済む。

ラビリンスシール７５の部分は、軸心Ａ方向と直交する径方向に沿った公差の管理、寸法精度を徹底すればよい。即ち、ブッシュ７とシール体６との間、及びブッシュ７とポンプハウジング２との間について、軸心Ａ方向に沿った寸法精度を極端に高める必要がない。これは、シール体６が有するシール面６２とポンプハウジング２の吸込口２１の周縁部との間で緊密なシールがなされることによる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、本発明に係る電動ポンプが吸込み吐出する流体は、内燃機関の冷却水には限定されない。

その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…電動ポンプ
２…ポンプハウジング
２１…吸込口
３…ロータ
３１…回転軸
３２…インペラ
４…ステータ
７…押さえ部材（ブッシュ）
７６…当たり面（ワッシャ）
Ａ…回転軸の軸心

Claims (1)

1. 流体の吸込口及び吐出口が連通するポンプ室を包有するポンプハウジングと、
   前記ポンプ室内に配置するインペラを回転軸に固定してなるロータと、
   前記ロータを囲繞するステータと、
   前記吸込口側から前記回転軸の軸心方向に沿って前記インペラに当接する当たり面を有している、前記ポンプハウジングとは別体をなす押さえ部材とを具備し、
   前記押さえ部材は、内に軸孔を有するボスを備え、
   前記軸孔に、前記ロータの回転軸の前記吸込口側の一端を挿入してこれを軸受させるとともに、
   前記ボスにおける、前記回転軸の軸心方向に沿って前記インペラの方を向く面を、前記当たり面としており、
   前記押さえ部材は、前記回転軸の軸心回りに環状に形成した外郭を備え、その外郭と前記ポンプハウジングの吸込口の周縁部に密着するシール面を有するシール体との間にラビリンスシールを設けた電動ポンプ。

Images