JP2019011745A - 電動オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部の負担を軽減するオイルポンプを提供する。【解決手段】上記の課題を解決するオイルポンプは、モータ部２の一本のシャフト２３により回転駆動される第１ポンプ部５１と、第２ポンプ部１５１と、を備える。そして、第１ポンプ部５１の第１吸入口６１は、第２ポンプ部１５１の第２吐出口１６２と径方向において同じ側に形成されると共に、第１ポンプ部５１の第１吐出口６２は、第２ポンプ部１５１の第２吸入口１６１と径方向において同じ側に形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、電動オイルポンプに関する。

従来から、例えば、車両に適用されるオイルポンプとして、電動モータのシャフトをハウジングに形成された軸受部により回転自在に軸支し、１本のシャフトに２つのポンプ部が取り付けられるものが知られている。また、こうした電動ポンプの中には、２つのポンプ部がそれぞれの吸入口からオイルを吸入し、それぞれの吐出口からオイルを吐出するものが知られている。（特許文献１）

特開２０１２−２０７６３７号公報

一般的に、オイルポンプは、オイルを吸入して吐出する圧送過程で吸入側が低圧になり、吐出側が高圧になる。そのため、ポンプ駆動時、オイルを圧送する際に吸入側と吐出側との圧力差によって、インナロータを回転させるシャフトには、インナロータを介してポンプ効率を低下させる方向（例えば、径方向）に力が作用する。その結果、シャフトを軸支する軸受部やシャフトは、シャフトの回転によりポンプ効率を低下させる方向に力を受けるので負担がかかり、摩耗が促進されるものとなる。

上記した構成のオイルポンプでは、２つのポンプ部が軸方向に並設されて設けられているので、ポンプ駆動時には、軸受部でのポンプ効率を低下させる方向の力がより大きく寄与することとなり、より摩耗が促進される。

そこで、本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウジングのシャフトを軸支する軸受部の負担を軽減可能なオイルポンプを提供することにある。

上記の課題を解決する電動オイルポンプは、一方側にロータとステータを有するモータ部と、他方側に前記ロータと一体回転するシャフトが回転してポンプ駆動を行うポンプ部と、を有するハウジングと、前記モータ部と前記ポンプ部との間に設けられ、前記シャフトを回転自在に軸支する軸受部とを備え、前記ポンプ部は、第１ポンプ部と第２ポンプ部が並設して設けられ、前記第１ポンプ部は、前記ハウジングの第１ポンプ室にオイルを吸入する第１吸入口と前記第１ポンプ室からオイルを吐出する第１吐出口とを有すると共に、前記第２ポンプ部は、前記ハウジングの第２ポンプ室にオイルを吸入する第２吸入口と前記第２ポンプ室からオイルを吐出する第２吐出口とを有し、前記第１吸入口は前記第２吐出口と径方向において同じ側に形成されると共に、前記第１吐出口は前記第２吸入口と径方向において同じ側に形成される構成とした。

上記した構成によれば、第１吸入口が第２吐出口と径方向において同じ側に形成されると共に、第１吐出口が第２吸入口と径方向において同じ側に形成されるので、第１ポンプ部と第２ポンプ部とのオイルを圧送する方向が反対となる。そのため、第１ポンプがシャフトに作用する径方向の力の方向と、第２ポンプがシャフトに作用する径方向の力の方向と、が反対方向とすることができるので、シャフトに作用する力をお互いに打ち消しあうことができ、シャフトを軸支する軸受部の負担を効率良く軽減することができ、軸受部の摩耗を防止することができる。

上記構成において、前記ハウジングは、第１ポンプ部が配設される第１ハウジング部材と、第２ポンプ部が配設される第２ハウジング部材と、を更に有し、前記第１ハウジング部材は、第２ハウジング部材より前記モータ部の近くに配設され、前記軸受部は、前記シャフトと同じ半径の貫通孔として第１ハウジング部材に形成され、前記第２ハウジング部材には、シャフトを挿入するシャフト挿入孔が形成され、前記シャフト挿入孔は、シャフトを挿入すると所定の隙間が形成されることが好ましい。

一般的に、第２ハウジング部材のシャフト挿入孔を軸受部として機能するようシャフトの半径と同じ半径に形成すると、第１ハウジング部材と第２ハウジング部材にシャフトを挿入して組み立てるのが困難になる。

上記構成によれば、第１ハウジング部材と第２ハウジング部材を組み立ての際、第２ハウジング部材のシャフト挿入孔に所定の隙間があるので、軸受部とシャフト挿入孔にシャフトを挿入した状態での第１ハウジング部材と第２ハウジング部材の組み立てが容易になる。

上記構成において、前記第１ポンプ部は、前記第２ポンプ部より吐出量が多いことが好ましい。

上記構成によれば、シャフトに対して、第２ポンプ部より吐出量が多い第１ポンプ部が軸受部の近くに配設され、第１ポンプ部より吐出量が少ない第２ンプ部が軸受部から遠くに配設される。そのため、軸受部に軸支されたシャフトは、軸受部の近くに第２ポンプ部より大きい第１ポンプ部の径方向の力が作用し、軸受部から遠くに第１ポンプ部より小さい第２ポンプ部の力が作用するので、軸受部を支点としてシャフトに作用する第１ポンプ部の力のモーメントと、第２ポンプ部の力のモーメントと、がより打ち消しあう。

その結果、シャフトを支持している軸受部の負担を軽減することができ、軸受部の摩耗を簡単な配置により防止することができる。

本発明が適用されるオイルポンプシステムのシステム構成図である。 図１に示す電動オイルポンプの内部構成を示す断面図である。 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図３に示すＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３に示すＶ−Ｖ断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の電動オイルポンプ６が適用されるオイルポンプシステム７のシステム構成図である。

以下に示すオイルポンプシステム７は、例えば、一例として車両停止時にエンジンを停止するアイドルストップ機能を搭載した車両に適用される。

図１に示すオイルポンプシステム７は、例えば、エンジンＥ（図示しない）とトランスミッションＴＭ（図示しない）との動力の切断を油圧により行うクラッチ１と、オイルにより摩擦の低減や冷却を行うエンジンＥ等に代表される摺動部品２と、オイルが流れるための流路３と、オイルを貯留するオイルパン４と、エンジンＥにより駆動されるメカオイルポンプ５と、モータにより駆動される電動オイルポンプ６と、を備えた構成とした。

上記システムにおいて、エンジンＥが駆動している際、メカオイルポンプ５の駆動により、オイルパン４からオイルを吸入し、クラッチ１と摺動部品２とにオイルを圧送する。（矢印Ｗ１経路）
アイドルストップなどエンジンＥが停止している際には、速やかにエンジンＥを再始動するため、クラッチ１にオイルを供給し、摺動部品２にオイルを供給する必要がある。しかしながら、エンジンＥが停止しているとメカオイルポンプ５は、動力となるエンジンＥと同期して動くため、動力が止まっているので駆動することができない。そこで、本発明では、電動オイルポンプ６によりクラッチ１及び摺動部品２にオイルを圧送することができる構成にしている。（矢印Ｗ２経路、矢印Ｗ３経路）
また、上記システムにおいて流路３には、図１に示すようにオイルパン４から異物を吸入しないためのストレーナ１１と、オイルの逆流を防ぐ第１逆止弁１２と、第２逆止弁１３と、第３逆止弁１４と、第４逆止弁１５と、を備える。

ここで、第１逆止弁１２及び第２逆止弁１３により、オイルは、Ｗ１経路のとおり流れて逆流しない。そして、第３逆止弁１４によりオイルは、Ｗ２経路のとおり流れて逆流しない。さらに、第４逆止弁１５によりオイルは、Ｗ３経路のとおり流れて逆流しない構成としている。

次に、このシステムにおける電動オイルポンプ６について図２〜５を参照にして、詳しく説明する。

図２は、電動オイルポンプ６の内部構成を示す断面図である。

図２に示すように、電動オイルポンプ６は、ハウジング２５に設けられており、ハウジング２５の一方側にロータ２１とステータ３５とを有するモータ部２２と、他方側にロータ２１の回転によりシャフト２３と一体回転してポンプ駆動を行うポンプ部２４と、を有する。

ハウジング２５は、大別すると、モータ部２２を有するモータハウジング３１と、ポンプ部２４を有するポンプハウジング３２と、を有する。

モータハウジング３１には、ポンプハウジング３２と当接する側（図２の下方）にモータ部２２を配設する凹部状を呈するモータ室３３が形成される。モータ部２２は、モータ室３３の外径のモータハウジング３１内部にコイル３４が巻かれた状態で固定されるステータ３５と、ステータ３５と所定間隔を保持した状態でモータ室３３にシャフト２３を介して回転自在に保持されるロータ２１と、を備える。ロータ２１は、円板状をなす複数の磁性部材を積層して構成され、磁石挿入孔３６とシャフト孔３７が形成される。そして、磁石挿入孔３６には、永久磁石３８が挿入される。さらに、シャフト孔３７に円柱状に形成されたシャフト２３が挿入されることで、シャフト２３は、ロータ２１と一体回転可能となり、モータ部２２の回転をポンプ部２４に伝える。また、ステータ３５の内径にはロータ２１が所定間隔を保持した状態で配置されており、ステータ３５に巻回されたコイル３４に通電することで、ロータ２１を回転駆動可能に構成している。

次に、ポンプ部２４について、以下に説明する。

図２に示すように、ポンプハウジング３２は、モータハウジング３１と軸方向に連結される第１ハウジング部材４１と、第１ハウジング部材４１と軸方向に連結される第２ハウジング部材４２と、第２ハウジング部材４２と軸方向に連結されるキャップハウジング４３と、により構成される。すなわち、第１ハウジング部材４１は、第２ハウジング部材４２よりモータ部２２の近くに配設される。

第１ハウジング部材４１には、モータハウジング３１側において軸方向に突出するボス部４４と、第２ハウジング部材４２と接触する面に円柱状の凹部空間を呈する第１ポンプ室４５と、シャフト２３を回転自在に軸支する軸受部４６と、が形成される。そして、第１ハウジング部材４１は、ボス部４４をモータ室３３に挿入することでモータハウジング３１と連結されている。この場合、ボス部４４には、オイルがモータ室３３に漏洩するのを遮断するリング状のオイルシール４７が設けられている。軸受部４６は、シャフト２３が挿通されるとシャフト軸受となり、第１ハウジング部材４１のボス部４４からモータ室を回転軸方向に貫通する貫通孔で形成されており、軸受部４６の半径の大きさは、シャフト２３の半径と同じである。そして、軸受部４６は、ポンプ部２４とモータ部２２との間に配設されるものとなる。

第２ハウジング部材４２には、キャップハウジング４３と当接する面（図２の下方）に円柱状の凹部空間を呈する第２ポンプ室４８とシャフト２３が挿入されるシャフト挿入孔４９とが形成される。また、第２ポンプ室４８の軸方向の長さは、第１ポンプ室４５より短く、径方向の長さは略同じである。そして、シャフト挿入孔４９の半径は、シャフト２３の半径より大きく、シャフト挿入孔４９にシャフト２３を挿入すると所定の隙間がある。

ポンプ部２４は、第１ポンプ室４５に配設される第１ポンプ部５１と、第２ポンプ室４８に配設される第２ポンプ部１５１と、が軸方向に並設して設けられる。

第１ポンプ部５１は、第２ポンプ室４８より軸受部４６に近い第１ポンプ室４５と、シャフト２３に一体回転可能に取り付けられた第１インナロータ５２と、第１インナロータ５２の外径に配置された第１アウタロータ５３と、を備えている。

図３及び図４に示すように、第１インナロータ５２及び第１アウタロータ５３は、第１ポンプ室４５に配設され、第１インナロータ５２の外周部には、複数の外歯が形成される。また、第１アウタロータ５３の内周部には、第１インナロータ５２の外歯より多くの内歯が第１インナロータ５２の外歯と噛み合うように形成される。そして、図３に示すように、第１アウタロータ５３は、第１インナロータ５２のシャフト２３の回転軸に対して偏心配置される。これにより、外歯と内歯との間に、第１吸入作動室５４と第１吐出作動室５５が第１ポンプ室４５に複数形成される。そして、第１アウタロータ５３の外周面は、ポンプ室の内周面に回転可能に密接している。

図２に示すように、第１ポンプ部５１は、ハウジング２５の第１ハウジング部材４１に形成される第１ポンプ室４５内の第１吸入作動室５４にオイルを吸入する第１吸入口６１と第１吐出作動室５５からオイルを吐出する第１吐出口６２と、をさらに有する。

第１ハウジング部材４１には、第１吸入作動室５４に連通する第１吸入口６１ａと、第１吐出作動室５５に連通する第１吐出口６２ａとがそれぞれ形成される。そして、第２ハウジング部材４２にも、第１吸入作動室５４に連通する第１吸入口６１ｂと、第１吐出作動室５５に連通する第１吐出口６２ｂとがそれぞれ形成される。ここで、第１吸入口６１とは、第１ハウジング部材４１に形成された第１吸入口６１ａ及び第２ハウジング部材４２に形成された第１吸入口６１ｂのことであり、第１吐出口６２とは、第１ハウジング部材４１に形成された第１吐出口６２ａ及び第２ハウジング部材４２に形成された第１吐出口６２ｂのことである。

さらに、第１ハウジング部材４１には、第１吸入口６１にオイルを供給する第１吸入ポート６３と、第１吐出口６２からオイルを吐出する第１吐出ポート６４がそれぞれ連通接続するよう形成される。そして、第１吸入ポート６３は、流路３と接続されオイルパン４からオイルを吸入し、第１吐出ポート６４は、流路３と接続されクラッチ１にオイルを圧送する。

図４の矢印の如く、第１インナロータ５２及び第１アウタロータ５３が反時計回りに回転する場合、第１吸入作動室５４は、第１インナロータ５２及び第１アウタロータ５３の回転に伴って容積が増大する。これにより、負圧が生じ、その結果、オイルパン４のオイルが第１吸入ポート６３及び第１吸入口６１を通って第１吸入作動室５４に吸入される。

一方、第１吐出作動室５５は、第１インナロータ５２の回転に伴って容積が減少する。これにより、正圧が生じ第１吐出作動室５５のオイルが第１吐出口６２及び第１吐出ポート６４を通ってクラッチ１に圧送される。

このため、第１吸入口６１が第１吐出口６２より低圧になり、第１吸入口６１と第１吐出口６２の間に圧力差が生じる。

図２に示すように、第２ポンプ部１５１は、第１ポンプ部５１が配設された第１ポンプ室４５より軸受部４６から遠い第２ポンプ室４８と、シャフト２３に一体回転可能に取り付けられた第２インナロータ１５２と、第２インナロータ１５２の外径に配置された第２アウタロータ１５３と、を備えている。

図５に示すように、第２インナロータ１５２及び第２アウタロータ１５３は、第２ポンプ室４８に配設され、第２インナロータ１５２の外周部には、複数の外歯が形成される。また、第２アウタロータ１５３の内周部には、第２インナロータ１５２の外歯より多くの内歯が第２インナロータ１５２の外歯と噛み合うように形成される。そして、図３に示すように、第２アウタロータ１５３は、第２インナロータ１５２のシャフト２３の回転軸に対して、第１アウタロータ５３と反対側に偏心配置される。これにより、第２ポンプ室４８内の外歯と内歯との間に、第１吸入作動室５４の反対側に第２吸入作動室１５４が複数形成され、第１吐出作動室５５の反対側に第２吐出作動室１５５が複数形成される。

そして、第２アウタロータ１５３の外周面は、第２ポンプ室４８の内周面に回転可能に密接している。ここで、図１に示すように、第２インナロータ１５２及び第２アウタロータ１５３は、第１インナロータ５２及び第１アウタロータ５３と比べて軸方向の長さが短い。

図２に示すように、第２ポンプ部１５１は、ハウジング２５の第２ポンプ室４８内の第２吸入作動室１５４にオイルを吸入する第２吸入口１６１と第２吐出作動室１５５からオイルを吐出する第２吐出口１６２と、を有する。

第２ハウジング部材４２には、第２吸入作動室１５４に連通する第２吸入口１６１ａと、第２吐出作動室１５５に連通する第２吐出口１６２ａとがそれぞれ形成される。そして、第２吸入口１６１ａは、第１ハウジング部材４１の第１吐出口６２ａと径方向において同じ側に形成され、第２吐出口１６２ａは、第１ハウジング部材４１の第１吸入口６１ａと径方向において同じ側に形成される。

また、キャップハウジング４３にも、第２吸入作動室１５４に連通する第２吸入口１６１ｂと、第２吐出作動室１５５に連通する第２吐出口１６２ｂとがそれぞれ形成される。そして、第２吸入口１６１ｂは、第１ハウジング部材４１の第１吐出口６２ｂと径方向において同じ側に形成され、第２吐出口１６２ｂは、第１ハウジング部材４１の第１吸入口６１ｂと径方向において同じ側に形成される。

ここで、第２吸入口１６１とは、第２ハウジング部材４２に形成された第２吸入口１６１ａ及びキャップハウジング４３に形成された第２吸入口１６１ｂのことであり、第２吐出口１６２とは、第２ハウジング部材４２に形成された第２吐出口１６２ａ及びキャップハウジング４３に形成された第２吐出口１６２ｂのことである。

そのため、第２吸入口１６１は、第１吐出口６２と径方向において同じ側に形成され、第２吐出口１６２は第１吸入口６１と径方向において同じ側に形成される。言い換えると、第１吸入口６１は第２吐出口１６２と径方向において同じ側に形成され、第１吐出口６２は、第２吸入口１６１と径方向において同じ側に形成される。

さらに、第２ハウジング部材４２には、第２吸入口１６１にオイルを供給する第２吸入ポート１６３と、第２吸入口１６１からオイルを吐出する第２吐出ポート１６４がそれぞれ連通接続するよう形成される。ここで、第２吸入ポート１６３は、流路３に接続されオイルパン４からオイルを吸入し、第２吐出ポート１６４は、流路３に接続され摺動部品２にオイルを圧送する。

図５の矢印の如く、第２インナロータ１５２及び第２アウタロータ１５３が反時計回りに回転する場合、第２吸入作動室１５４は、第２インナロータ１５２及び第２アウタロータ１５３の回転に伴って容積が増大する。これにより、負圧が生じオイルパン４のオイルが第２吸入ポート１６３及び第２吸入口１６１を通って第２吸入作動室１５４に吸入される。

一方、第２吐出作動室１５５は、第２インナロータ１５２の回転に伴って容積が減少する。これにより、正圧が生じ第２吐出作動室１５５のオイルが第２吐出口１６２及び第２吐出ポート１６４を通って摺動部品２に圧送される。

このため、第２吸入口１６１が第２吐出口１６２より低圧になり、第２吸入口１６１と第２吐出口１６２の間に圧力差が生じる。

ここで、第２ポンプ部１５１が第１ポンプ部５１より軸方向の長さが短いので、第２吸入作動室１５４及び第２吐出作動室１５５の容量が少なくなり、第２ポンプ部１５１の吐出量が少なくなる。言い換えると、第１ポンプ部５１は、第２ポンプ部１５１より吐出量が多い。そのため、摺動部品２より多くオイルを圧送する必要があるクラッチ１に第１ポンプ部５１が接続され、摺動部品２に第２ポンプ部１５１が接続される。

上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）上記した構成によれば、第１吸入口６１が第２吐出口１６２と径方向において同じ側に形成されると共に、第１吐出口６２が第２吸入口１６１と径方向において同じ側に形成されるので、第１ポンプ部５１と第２ポンプ部１５１とのオイルを圧送する方向が反対となる。そのため、第１ポンプ５１がシャフト２３に作用する径方向の力の方向と、第２ポンプ１５１がシャフト２３に作用する径方向の力の方向と、が反対方向とすることができるので、シャフト２３に作用する力をお互いに打ち消しあうことができ、シャフト２３を軸支する軸受部４６の負担を効率良く軽減することができ、軸受部４６の摩耗を防止することができる。
（２）一般的に、第２ハウジング部材４２のシャフト挿入孔４９を軸受部４６として機能するようシャフト２３の半径と同じ半径に形成すると、第１ハウジング部材４１と第２ハウジング部材４２にシャフト２３を挿入して組み立てるのが困難になる。

上記構成によれば、第１ハウジング部材４１と第２ハウジング部材４２を組み立ての際、第２ハウジング部材４２のシャフト挿入孔４９に所定の隙間があるので、軸受部４６とシャフト挿入孔４９にシャフト２３を挿入した状態での第１ハウジング部材４１と第２ハウジング部材４２の組み立てが容易になる。
（３）上記構成によれば、シャフト２３に対して、第２ポンプ部１５１より吐出量が多い第１ポンプ部５１が軸受部４６の近くに配設され、第１ポンプ部５１より吐出量が少ない第２ンプ部１５１が軸受部４６から遠くに配設される。そのため、軸受部４６に軸支されたシャフト２３は、軸受部４６の近くに第２ポンプ部１５１より大きい第１ポンプ部５１の径方向の力が作用し、軸受部４６から遠くに第１ポンプ部５１より小さい第２ポンプ部１５１の力が作用するので、軸受部４６を支点としてシャフト２３に作用する第１ポンプ部５１の力のモーメントと、第２ポンプ部１５１の力のモーメントと、がより打ち消しあう。

その結果、シャフト２３を支持している軸受部４６の負担を軽減することができ、軸受部４６の摩耗を簡単な配置により防止することができる。
（４）上記構成によれば、第１ポンプ部５１と第２ポンプ部１５１は、シャフト２３を除いた部材が別々に構成してあるので、要求される２種類のオイルの吐出量に対応することができる。
（変形例）
上記した実施形態の説明では、ポンプ部を２つの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、各ポンプ部の吸入口と吐出口との圧力差を考慮して、ポンプ部の吸入口と吐出口の配置関係を決定することができる。

上記した実施形態の説明では、第１ポンプ部は、第１ポンプ部の軸方向の長さを第２ポンプ部より長くすることにより第２ポンプ部より吐出量を多くしたが、第１ポンプ部は、第２ポンプ部より径方向の長さを長くしてもよいし、第１インナロータの外歯及び第１アウタロータの内歯の数を減らしてもよい。

５ メカオイルポンプ（メカＯ／Ｐ）
６ 電動オイルポンプ（電動Ｏ／Ｐ）
２３ シャフト
２５ ハウジング
３１ モータハウジング
３２ ポンプハウジング
４１ 第１ハウジング部材
４２ 第２ハウジング部材
４６ 軸受部
５１ 第１ポンプ部
５２ 第１インナロータ
５３ 第１アウタロータ
６１ 第１吸入口
６２ 第１吐出口
１５１ 第２ポンプ部
１５２ 第２インナロータ
１５３ 第２アウタロータ
１６１ 第２吸入口
１６２ 第２吐出口

Claims (3)

1. 一方側にロータとステータを有するモータ部と、他方側に前記ロータの回転によりポンプ駆動を行うポンプ部と、を有するハウジングと、
   モータ部の回転をポンプ部に伝えるシャフトと、
   前記モータ部と前記ポンプ部との間に設けられ、前記シャフトを回転自在に軸支する軸受部と、を備え、
   前記ポンプ部は、第１ポンプ部と第２ポンプ部が並設して設けられ、
   前記第１ポンプ部は、前記ハウジングオイルを吸入する第１吸入口と前記ハウジングからオイルを吐出する第１吐出口とを有すると共に、
   前記第２ポンプ部は、前記ハウジングにオイルを吸入する第２吸入口と前記ハウジングからオイルを吐出する第２吐出口と、を有し、
   前記第１吸入口は、前記第２吐出口と径方向において同じ側に形成されると共に、前記第１吐出口は、前記第２吸入口と径方向において同じ側に形成される電動オイルポンプ。
2. 前記ハウジングは、第１ポンプ部が配設される第１ハウジング部材と、第２ポンプ部が配設される第２ハウジング部材と、を更に有し、
   前記第１ハウジング部材は、第２ハウジング部材より前記モータ部の近くに配設され、
   前記軸受部は、前記シャフトと同じ半径の貫通孔として第１ハウジング部材に形成され、
   前記第２ハウジング部材には、シャフトを挿入するシャフト挿入孔が形成され、
   前記シャフト挿入孔は、シャフトを挿入すると所定の隙間が形成される請求項１に記載の電動オイルポンプ。
3. 前記第１ポンプ部は、前記第２ポンプ部より吐出量が多い請求項２に記載の電動オイルポンプ。

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