JP2014009676A - 電動オイルポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータとコントローラとが一体に形成され、電動モータのハウジングが金属製であってもコントローラの防水性を確保し、電動モータの組み立てが容易にできる電動オイルポンプ装置を提供する。
【解決手段】コネクタシェル２０が樹脂製のカバー１５と一体に成形され、カバー１５の内側端面から軸線方向に延在した嵌合部２５がポンプハウジング１３の円筒部に延在した保持部１６と嵌合する。カバー１５の嵌合部２５に形成された周方向に環状のシール溝２６にゴム製の円環状のシール部材２７が嵌め込まれ、ポンプハウジング１３の保持部１６の内周面に当接しポンプハウジング１３とカバー１５との間をシールしている。カバー１５の内側端面から軸線方向に突出する固定部２８を、インシュレータ２１のリア側と当接させ、両者を振動溶着により接合される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動オイルポンプ装置に関するものである。

従来、電動オイルポンプ装置には、流体（油）を循環させるオイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとを組み合わせたものがある。また、電動モータとオイルポンプとが回転軸を共用し、オイルポンプの中心軸方向に並んで配置され、モータハウジングをポンプハウジングに一体に結合して小型、軽量とした電動オイルポンプ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の技術によれば、オイルポンプを構成するポンプ本体に樹脂製のモータハウジングが連結され、モータハウジング内に形成された密閉状のモータ室に電動モータおよびコントローラが内蔵されている。モータハウジングのオイルポンプと反対側の端面に形成された空間にコントローラの基板を収容してカバーにより覆って、コントローラをオイルポンプおよび電動モータと一体化するようになっている。

特開２００４−３５３５３６号公報

このような従来の電動ポンプユニットでは、例えば、外部の電源を接続するコネクタは、モータハウジングと一体に成形されて組立工数が削減され、コントローラは、樹脂製のカバーとモータハウジングとが溶着されて防水性が確保されている。ここで、電動モータの出力を大きくすると、電動モータのステータのコイルの発熱などにより、ステータの温度が上昇する。このため、モータの温度上昇を抑える必要があり、アルミ等の金属製のモータハウジングを使用しモータの放熱性を向上させる場合がある。しかしながら、モータハウジングが金属製であるとモータハウジングと樹脂製のコネクタとを一体成形できないので、モータハウジングにグロメットやパッキンを装着し、さらにねじ締結してコネクタを取り付ける必要がある。その結果、電動モータの構造が複雑になり、組立性が悪化する場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動モータとコントローラとが一体に形成され、金属製のモータハウジングであってもコントローラの防水性を確保し、電動モータの組み立てが容易にできる電動オイルポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の電動オイルポンプ装置は、オイルポンプと、前記オイルポンプと回転軸を共用する電動モータと、前記電動モータに隣接して設けられ、前記電動モータを駆動制御するコントローラと、を備え、前記電動モータの前記回転軸に設けられたロータと、ステータコアにインシュレータが装着され、前記インシュレータにコイルが巻回された複数のステータサブアッシーを環状に固定して前記ロータの外周面の外側に固定されたステータと、前記インシュレータに一体成形で固着され、前記コイルと接続されるバスバーと、軸線方向に前記オイルポンプと反対側に円筒状の外周部を延在した保持部を有し、前記ステータが内側に固定された金属製のポンプハウジングと、前記ポンプハウジングの前記オイルポンプと反対側端部に形成された制御室に収容された前記コントローラの制御基板と、コネクタと一体に形成され、前記制御室の開口端を覆う樹脂製の蓋と、前記蓋に設けられた周方向に環状のシール溝に装着され、前記ポンプハウジングとの間をシールする円環状のシール部材と、前記蓋の円筒状の外周部が軸線方向に前記オイルポンプ側に延在して前記バスバーと前記ポンプハウジングとの間を絶縁し、前記ポンプハウジングの保持部と嵌合する嵌合部と、前記蓋の内側から軸線方向に前記オイルポンプ側に突出する固定部と、を備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、本請求項の電動オイルポンプ装置は、金属製のポンプハウジングの円筒状の外周端部を延在した保持部を電動モータのハウジングと共用し、コネクタと一体成形した樹脂製の蓋の嵌合部と嵌め合わせたので、インシュレータにモールドされたバスバーとポンプハウジングとの接触を防止することができる。また、蓋に設けられた周方向に環状のシール溝に円環状のシール部材を装着して蓋をポンプハウジングと嵌合したので、ポンプハウジングの電動モータ側端部の制御室に収容された制御基板の防水性を確保できる。これにより、電動モータをポンプハウジング内に容易に組み立てるとともに、電動モータの放熱性を向上させることができる。

請求項２の電動オイルポンプ装置は、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、前記固定部は、前記インシュレータのリア側に溶着固定されることを要旨とする。上記構成によれば、本請求項の電動オイルポンプ装置は、樹脂製の蓋の内側から軸線方向に突出した固定部は、電動モータのステータのインシュレータリア側に溶着により固定されるので、蓋を電動モータの金属製のハウジングに確実に固定するとともに、電動モータの制御室内の制御基板の防水性を確保できる。

本発明によれば、電動モータとコントローラとが一体に形成され、電動モータのハウジングが金属製であってもコントローラの防水性を確保し、電動モータの組み立てが容易にできる電動オイルポンプ装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置の概略構成を示す縦断面図。 図１の電動モータのハウジング要部を拡大した縦断面図。

次に、本発明の実施形態の一例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置１の縦断面図、図２は、図１の電動モータのハウジング要部を拡大した縦断面図である。図１に示すように、電動オイルポンプ装置１は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられ、オイルポンプ（例えば、内接ギヤポンプ）２とオイルポンプ２を回転駆動する電動モータ３とがハウジング内に一体化されている。また、コントローラ４の制御基板（以下、基板という）２４もハウジング内に組み込まれている。なお、図１に示す電動モータ（以下、ブラシレスモータという）３は、３相巻線を有するブラシレスセンサレスモータである。電動オイルポンプ装置１は、ポンププレート１４の端面に突出した複数のフランジ部を介して図示しないトランスミッションやエンジンケースに、取付け穴を通して軸線中心に対して周方向に配置されたボルトで締結して固定されている。なお、以下の説明において、図面の左側を前、同右側を後とする。

オイルポンプ２は、ここではトロコイド曲線型ポンプを用いていて、トロコイド歯形を有する内歯を備えたポンプ用アウタロータ（以下、アウタロータという）１１の内周側に、外歯を備えたポンプ用インナロータ（以下、インナロータという）１２を噛み合わせ、ポンプハウジング１５内にこれらのアウタロータ１１およびインナロータ１２からなるポンプロータを偏心して回転自在に配置したものである。

インナロータ１２は、回転軸７におけるロータ６を形成した部分より前方に寄った部分に外嵌固着されて、この回転軸７とともに回転するようになっている。アウタロータ１１は、このインナロータ１２の外歯よりも１歯多い内歯を備え、回転軸７に対して偏心した位置を中心にポンプハウジング１３内で回転自在となるように配置されている。また、インナロータ１２は、外歯がこのアウタロータ１１の内歯に全周の一部で噛み合うとともに、各外歯がこのアウタロータ１１の内面に全周の各所でそれぞれほぼ内接しながら回転するようになっている。

したがって、ブラシレスモータ３により回転軸７が回転駆動されると、このオイルポンプ２のアウタロータ１１およびインナロータ１２の間隙の容積がこの回転軸７の１回転の間に拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じるポンププレート１４およびポンプハウジング１３に設けられたインポートからアウトポートに向けて油を送り出すポンプ動作が行われることになる。

オイルポンプ２のハウジングを構成するポンププレート１４、ポンプハウジング１３は、金属製の非磁性材料（例えば、アルミダイカスト）により形成される。ポンプハウジング１３とともにブラシレスモータ３を収容するカバー（蓋）１５は、熱可塑性樹脂材料（例えば、ナイロン樹脂）により形成される。電動オイルポンプ装置１のハウジング本体は、上記ポンププレート１４，ポンプハウジング１３、およびカバー１５により構成されている。ここで、ポンプハウジング１３およびカバー１５は、防水ハウジングを形成している。

ポンプハウジング１３は、軸線方向と直交する径方向に広がりを持つ厚肉板状のものであり、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。ポンプハウジング１３の前面に、ポンププレート１４がＯリングを介して固定され、ポンプ室１０の前面が塞がれている。ポンプ室１０内に、オイルポンプ２を構成するアウタロータ１１が回転自在に収容され、アウタロータ１１の内側に、これと噛み合うインナロータ１２が配置されている。ポンププレート１４には、軸線方向に貫通する吸入口および吐出口が設けられている。ポンプハウジング１３の円筒形状をなした後端開口部は、カバー１５により塞がれている。

次に、ブラシレスモータ３は、回転するモータ用ロータ（以下、ロータという）６と、このロータ６の外周面の外側に固定されたモータ用ステータ（以下、ステータという）５とで構成される。ロータ６は、回転軸７の外周面に、例えば、複数個の永久磁石８を周方向に沿って並べて配置して形成したものである。本実施形態では、永久磁石８が接着剤で固定することなくロータ６本体の外周部に設けられた保持部材に保持されている。回転軸７は、ブラシレスモータ３とオイルポンプ２とで共用する回転軸である。

ポンプハウジング１３の後端面の中心に、カバー１５より小径の円筒部が一体に形成され、円筒部内の後部に設けられた軸受３１，３２により、前後方向に延びる回転軸７が片持ち支持されている。この例では、軸受３１，３２は、前後に隣接する２個の転がり軸受である玉軸受よりなり、各軸受３１，３２の内輪が回転軸７に固定され、外輪が円筒部に固定されている。回転軸７の前部は、ポンプハウジング１３の後壁に形成された穴の部分を貫通してポンプ室１０内に進入し、その前端がインナロータ１２に連結されている。円筒部内周の軸受３１，３２より前側の部分と回転軸７との間に、オイルポンプ２側の油をシールするオイルシール３３が設けられている。

円筒部より後方に突出した回転軸７の後端部に、ブラシレスモータ３を構成するロータ６が固定されている。ロータ６は、回転軸７の後端から半径方向に延び、かつ軸受３１，３２の外周を囲む円筒状に形成され、その外周に永久磁石８が設けられている。さらに詳しくは、ロータ６は、ロータコアの穴開き円板部と、その外周に一体に形成された円筒部とからなり、円板部の内周が回転軸７に固定され、円筒部の外周に永久磁石８が設けられている。回転軸７、ロータ６およびオイルポンプ２のインナロータ１２を含む回転部分の重心の軸線方向位置が、軸受３１，３２の軸線方向範囲内にある。本実施形態では、上記重心の軸線方向位置が、軸受３１，３２を構成する２個の玉軸受の間にある。

ステータ５は、ロータ６の外周面の外側にわずかなエアギャップを介してステータコア９の内向きの突極(ティース)を複数配置している。このステータコア９の各ティースには、それぞれコイル１７が巻回されている。ここで、コイル１７をステータコア９から絶縁するために、ステータコア９の軸線方向両端側からインシュレータ２１が装着されている。

コイル１７の一端部は、インシュレータ２１にモールドされたバスバー１９と接続されている。ここで、コイル接続部は、ヒュージング加工により抵抗溶接されている。また、ブラシレスモータ３の駆動出力端子となる３相のバスバー１９は、インシュレータ２１の右端部から軸線方向に平行に延びている。

また、本実施形態の電動オイルポンプ装置１には、ブラシレスモータ３を制御するためのコントローラ４の基板２４がポンプハウジング１３の後端に形成された制御室２２に収容され、制御室２２の開口端をカバー１５により覆っている。基板２４には、直流電源を交流に変換してブラシレスモータ３の各コイル１７に駆動電流を供給するインバータ回路と、ホール素子等のセンサが検出したアウタロータ１１の回転位置の情報に基づいて、このインバータ回路を制御する制御回路が実装されている。基板２４の両面には、基板２４を構成する上記制御回路部２９のマイコンやＩＣ、コンデンサ、コイル等の電子部品が搭載されている。

各コイル１７と接続され、インシュレータ２１に絶縁支持されたブラシレスモータ３の各相出力端子であるバスバー１９は、基板２４に挿通され、基板２４上の制御回路部２９に接続されている。また、カバー１５の円筒状の側面にはコネクタシェル（コネクタ）２０がカバー１５と一体に設けられ、その内部のコネクタピン（ターミナル）が基板２４に設けられたスルーホールに挿入されてはんだ付けにより基板２４上の制御回路部２９と電気的に接続されている。なお、このコネクタシェル２０には、別体の電源が接続された図示しないハーネスのコネクタが装着されるようになっている。

そして、上記構成により、制御回路部２９によって制御された駆動電流がブラシレスモータ３の各コイル１７に供給される。これにより、コイル１７に回転磁界が発生し、永久磁石８にトルクが生じてロータ６が回転駆動される。このようにして、インナロータ１２が回転駆動されると、アウタロータ１１がこれに従動して回転し、これらのアウタロータ１１の内歯と，インナロータ１２の外歯の間隙が拡縮を繰り返すので、インポートおよびアウトポートを通じてオイルを吸入・吐出するポンプ動作が行われる。

ここで、カバー１５の中央部には、使用環境においてブラシレスモータ３の急激な温度変化によるポンプハウジング１３内外の気圧差を調整するため、ポンプハウジング１３の外部と内部の空間を連通し、オイルポンプ２の軸線方向に一方の面から反対側の面に抜ける呼吸孔が設けられている。さらに、カバー１５の内面に呼吸孔を覆うシールが固着されており、このシールは水を遮断して空気を通過させる。

次に、図２に示すように、ブラシレスモータ３の樹脂製のカバー１５の円筒状の側面にはコネクタシェル２０が一体に成形され、カバー１５の内側端面から軸線方向前方に延在した円筒状の嵌合部２５がポンプハウジング１３の円筒部が軸線方向後方に延在した保持部１６と嵌合している。この樹脂製の嵌合部２５により金属製のポンプハウジング１３の保持部１６と、ステータ５のインシュレータ２１に一体にモールドされたバスバー１９とが絶縁されている。また、カバー１５の嵌合部２５に形成された周方向に環状のシール溝２６には、ゴム製の円環状のシール部材（例えば、Ｏリング）２７が嵌め込まれ、ポンプハウジング１３の保持部１６の内周面に当接し、ポンプハウジング１３の保持部１６とカバー１５の嵌合部２５との間をシールしている。さらに、カバー１５の内側端面から軸線方向前方に突出する円筒状の固定部２８は、インシュレータ２１のリア側（後方）端面と当接し、両者は溶着により固定されている。本実施形態では、樹脂部材に圧力とともに振動を加え加熱する振動溶着により接合されている。

次に、上記のように構成された本実施形態である電動オイルポンプ装置１の作用および効果について説明する。

上記構成によれば、オイルポンプ２の金属製のポンプハウジング１３の外周端部を軸線方向に延在させ、ブラシレスモータ３のハウジングと共用したこのポンプハウジング１３の円筒部内周にステータ５が圧入固定されている。コネクタシェル２０がブラシレスモータ３の樹脂製のカバー１５側面に一体に成形され、カバー１５の内側端面から軸線方向モータ側に延在した円筒状の嵌合部２５は、ポンプハウジング１３の円筒部が軸線方向反モータ側に延在した保持部１６と嵌合している。また、カバー１５の嵌合部２５に設けられた周方向に環状のシール溝２６に円環状のシール部材２７が嵌め込まれ、ポンプハウジング１３の保持部１６の内周面に当接して、ポンプハウジング１３の保持部１６とカバー１５の嵌合部２５との間をシールしている。さらに、カバー１５の内側端面から軸線方向モータ側に突出する円筒状の固定部２８がインシュレータ２１のリア側端面に溶着固定されている。

これにより、モータハウジング部がポンプハウジング１３と共用した金属部材により形成される場合でも、コネクタシェル２０を樹脂製のカバー１５に一体成形したので、ポンピハウジング１３のモータ側端部の制御室２２に収容されたコントローラ４の基板２４の防水性を確保するとともに、バスバー１９とポンプハウジング１３の保持部１６とは、樹脂製のカバー１５の嵌合部２５により絶縁されて接触を防止することができる。この結果、ブラシレスモータ３を金属製のモータハウジング部内に容易に組み立てができ、かつ、モータハウジング部を金属製にすることによりブラシレスモータ３の放熱性を向上させることができる。

また、カバー１５の内側端面からモータ側に突出した円筒状の固定部２８は、ブラシレスモータ３のステータ５のインシュレータ２１のリア側端面に溶着により固定されるので、カバー１５をブラシレスモータ３のステータ５に確実に固定することができる。上述のようにモータハウジング部が金属製のポンプハウジング１３と一体に形成されているため、ポンプハウジング１３とモータハウジング部のボルト締結が必要でなく、樹脂製ハウジングの場合に発生しやすい振動による樹脂の変形（例えば、クリープ変形）がなくなる。さらに、ポンプハウジング１３の内面にステータ５がインロー嵌合により圧入固定されるので、ステータ５の内径とロータ６の回転軸７の芯出しが容易にできる。

以上のように、本実施形態によれば、ブラシレスモータとコントローラの基板とが一体に形成され、ブラシレスモータのハウジングが金属で形成される場合であっても、コントローラの防水性を確保し、ブラシレスモータの組み立てが容易にできる電動オイルポンプ装置を提供できる。

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。

上記実施形態では、オイルポンプ２として内接ギヤポンプを用いる場合を示したが、これに限定されるものでなく、ベーン駆動や外接ギアなどを用いた回転型ポンプであってもよい。
また、上記実施形態では、ブラシレスモータ３を電動オイルポンプ装置１に適用する場合を示したが、これに限定されるものでなく、同様のブラシレスモータ３を用いた他の装置に適用してもよい。さらに、ブラシ付モータも適用が可能である。

上記実施形態では、インシュレータ２１とカバー３１との樹脂材料同士の接合方法として、振動溶着による場合を示したが、これに限定されるものでなく、熱板溶着、超音波溶着、赤外線溶着など、または、接着剤による接着であってもよい。

１：電動オイルポンプ装置、２：オイルポンプ、３：ブラシレスモータ（電動モータ）、
４：コントローラ、５：モータ用ステータ、６：モータ用ロータ、７：回転軸、
８：永久磁石、９：ステータコア、１０：ポンプ室、１１：ポンプ用アウタロータ、
１２：ポンプ用インナロータ、１３：ポンプハウジング、１４：ポンププレート、
１５：カバー（蓋）、１６：保持部：、１７：コイル、１９：バスバー、
２０：コネクタシェル、２１：インシュレータ、２２：制御室、２４：基板、
２５：嵌合部、２６：シール溝、２７：シール部材、２８：固定部、２９：制御回路部、
３１，３２：軸受、３３：オイルシール

Claims (2)

1. オイルポンプと、
   前記オイルポンプと回転軸を共用する電動モータと、
   前記電動モータに隣接して設けられ、前記電動モータを駆動制御するコントローラと、を備え、
   前記電動モータの前記回転軸に設けられたロータと、
   ステータコアにインシュレータが装着され、前記インシュレータにコイルが巻回された複数のステータサブアッシーを環状に固定して前記ロータの外周面の外側に固定されたステータと、
   前記インシュレータに一体成形で固着され、前記コイルと接続されるバスバーと、
   軸線方向に前記オイルポンプと反対側に円筒状の外周部を延在した保持部を有し、前記ステータが内側に固定された金属製のポンプハウジングと、
   前記ポンプハウジングの前記オイルポンプと反対側端部に形成された制御室に収容された前記コントローラの制御基板と、
   コネクタと一体に形成され、前記制御室の開口端を覆う樹脂製の蓋と、
   前記蓋に設けられた周方向に環状のシール溝に装着され、前記ポンプハウジングとの間をシールする円環状のシール部材と、
   前記蓋の円筒状の外周部が軸線方向に前記オイルポンプ側に延在して前記バスバーと前記ポンプハウジングとの間を絶縁し、前記ポンプハウジングの前記保持部と嵌合する嵌合部と、
   前記蓋の内側から軸線方向に前記オイルポンプ側に突出する固定部と、を備えたことを特徴とする電動オイルポンプ装置。
2. 請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、
   前記固定部は、前記インシュレータのリア側に溶着固定されることを特徴とする電動オイルポンプ装置。

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