JP6876323B2

JP6876323B2 - モーター付きポンプ

Info

Publication number: JP6876323B2
Application number: JP2017018442A
Authority: JP
Inventors: 井上　晃; 晃井上
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2037-02-03
Also published as: EP3358182B1; CN108386347B; JP2018123809A; US10641261B2; CN207879571U; CN108386347A; US20180223824A1; EP3358182A1

Description

本発明は、ポンプハウジングとモーターハウジングとがかしめによって結合されたモーター付きポンプに関する。

従来、モーターを小型ポンプなどの従動側機器に簡単に取付けることが可能な結合構造としては、例えば特許文献１に開示されているような「かしめ」による結合構造がある。特許文献１に開示された結合構造は、モーターハウジングに突設された複数の連結片と、従動側機器の被取付体に形成された複数の貫通孔とによって構成されている。

モーターハウジングは、従動側機器に取付けられる底部を有する有底円筒状に形成されている。このモーターハウジングの底部の中心部分には、円筒体からなる軸受収容部が絞り加工によって設けられている。軸受収容部は、モーターの回転軸を回転自在に支持する軸受を収容するためのものである。連結片は、底部における軸受収容部より径方向の外側の部位をプレス加工により切り起こすことによって形成されている。また、連結片は、底部を周方向に２等分する位置にそれぞれ設けられている。

従動側機器の被取付体は、モーターハウジングの底部と重なる底部を有する有底円筒状に形成されている。この被取付体の底部には、上述した軸受収容部が挿入される中心孔と、連結片が挿通される複数の貫通孔とが形成されている。
この被取付体をモーターハウジングに取付けるためには、先ず、モーターハウジングの連結片を被取付体の貫通孔に挿入する。そして、モーターハウジングの軸受収容部を被取付体の中心孔に挿入し、モーターハウジングの底部と被取付体の底部とを互いに重ね合わせる。しかる後、連結片の先端部を折り曲げてかしめることにより、被取付体がモーターハウジングに固定される。

実開平６−５７０６３号公報

特許文献１に開示された結合構造においては、後述する２つの問題があった。
第１の問題は、モーターハウジングに作用する回転方向の反力を連結片のみで受けることである。このため、連結片を強固に形成しなければならず、連結片をかしめるときの加工性が低くなる。

第２の問題は、モーターハウジングの製造コストが高くなることである。この理由は、モーターハウジングに２種類の加圧成形を施さなければならないからである。２種類の加圧成形とは、連結片を切り起こすためのプレス加工と、軸受収容部を成形するための絞り加工である。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、連結片のかしめ加工を容易に行うことができるとともに、モーターハウジングのコストダウンを図ることが可能なモーター付きポンプを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係るモーター付きポンプは、プラスチック材料によって形成されたポンプハウジングと、金属材料によって形成され、モーターのステータおよびローターを収容するとともに前記ローターの回転軸の一端部を回転自在に支持するモーターハウジングと、前記ポンプハウジングにモーターハウジングを結合する結合構造とを備え、前記結合構造は、前記ポンプハウジングの端部に設けられたモーター結合部と、前記モーターハウジングの端部に設けられたポンプ結合部とからなり、前記モーター結合部は、前記回転軸の他端部を回転自在に支持する軸受と、前記回転軸の軸線方向に延びる複数の貫通孔と、前記回転軸の軸線と平行に前記モーターハウジング側に突出する突起とを有し、前記ポンプ結合部は、前記軸受が嵌合する第１の穴と、前記貫通孔に挿通されて前記モーター結合部にかしめられた複数の連結片と、前記突起が嵌合する第２の穴とを有し、前記貫通孔は、前記回転軸の径方向において前記突起と並んでいるとともに、前記突起の一側面が孔壁面の一部になる状態で前記軸受と前記突起との間に設けられているものである。

本発明に係るモーター付きポンプは、プラスチック材料によって形成されたポンプハウジングと、金属材料によって形成され、モーターのステータおよびローターを収容するとともに前記ローターの回転軸の一端部を回転自在に支持するモーターハウジングと、前記ポンプハウジングにモーターハウジングを結合する結合構造とを備え、前記結合構造は、前記ポンプハウジングの端部に設けられたモーター結合部と、前記モーターハウジングの端部に設けられたポンプ結合部とからなり、前記モーター結合部は、前記回転軸の他端部を回転自在に支持する軸受と、前記回転軸の軸線方向に延びる複数の貫通孔と、前記回転軸の軸線と平行に前記モーターハウジング側に突出する突起とを有し、前記ポンプ結合部は、前記軸受が嵌合する第１の穴と、前記貫通孔に挿通されて前記モーター結合部にかしめられた複数の連結片と、前記突起が嵌合する第２の穴とを有し、前記連結片は、前記モーターハウジングの一部を切り起こして形成されたものであり、前記第２の穴は、前記モーターハウジングから前記連結片が切り起こされることにより生じた穴であることを特徴とするものである。

本発明は、請求項１記載のモーター付きポンプにおいて、前記連結片は、前記モーターハウジングの一部を切り起こして形成されたものであり、前記第２の穴は、前記モーターハウジングから前記連結片が切り起こされることにより生じた穴であってもよい。

本発明に係るモーター付きポンプにおいては、モーターの回転とともに生じる回転方向の反力を連結片と突起とが受ける。このため、連結片のみで反力を受ける従来の構造と較べると、連結片の負荷が減るから、連結片を従来より剛性が低く、かしめ加工を容易に行うことが可能な大きさ、形状に形成することができる。

また、ポンプハウジングに軸受が設けられているから、モーターハウジングに設ける加圧成形部は、連結片を形成するプレス加工部のみとなる。
したがって、本発明によれば、連結片のかしめ加工を容易に行うことができるとともに、モーターハウジングのコストダウンを図ることが可能なモーター付きポンプを提供することができる。

本発明に係るモーター付きポンプの断面図である。要部を拡大して示す断面図である。モーターハウジングの一部とポンプハウジングの一部の結合前の状態を示す断面図である。

以下、本発明に係るモーター付きポンプの一実施の形態を図１ないし図３によって詳細に説明する。
図１に示すモーター付きポンプ１は、図１において最も下に位置するモーター部２と、図１においてこのモーター部２の上に位置するポンプ部３と、モーター部２にポンプ部３を結合する結合構造４とを備えている。

モーター部２は、モーターハウジング５の中にステーター６とローター７とが収容された構造のものである。この実施の形態によるモーターハウジング５は、金属材料によって形成された有底円筒状の本体８と、この本体８の開口部分を閉塞する蓋部材９とによって形成されている。本体８の底部８ａは、後述する結合構造４の一部になるポンプ結合部１１を構成している。

この底部８ａの軸心部分には第１の穴１２が形成されている。第１の穴１２の開口形状は円形である。また、底部８ａの外周部分には、後述する複数の第２の穴１３が形成されている。
蓋部材９は、円板状に形成されている。この蓋部材９の軸心部分にはローター用の軸受１４が設けられている。

ステーター６は、円筒状に形成されており、本体８の内周部に固定されている。
ローター７は、図１において上下方向に延びる回転軸１５と、この回転軸１５に固定されたローターコア１６と、このローターコア１６に設けられたコイル１７などを備えている。回転軸１５の軸線Ｃは、モーターハウジング５と同一軸線上に位置している。回転軸１５の一端部（図１においては下側の端部）は、蓋部材９の軸受１４に回転自在に支持されている。回転軸１５の他端部は、モーターハウジング５から第１の穴１２を通ってポンプ部３内に挿入されており、後述するポンプハウジング２１に回転自在に支持されている。

ポンプ部３は、上述したモーター部２によって駆動されることにより大気を吸引して吐出するダイヤフラムポンプである。このポンプ部３は、モーター部２に結合構造４を介して結合されたポンプハウジング２１と、このポンプハウジング２１の中に収容された複数のポンプ構成部品とによって構成されている。このポンプ部３は、図示してはいないが、ポンプハウジング２１に接続されたブラケットを介して空気装置に支持されるものである。

ポンプハウジング２１は、複数の部材をモーター部２の回転軸１５の軸線方向に組み合わせて円柱状に形成されており、回転軸１５と同一軸線上に位置付けられている。ポンプハウジング２１を構成する複数の部材は、モーターハウジング５に取付けられた有底円筒状の底体２２と、この底体２２の開口部分に一端部が取付けられた円筒部２３を有するバルブホルダー２４と、円筒部２３の他端部に取付けられた有底円筒状の蓋体２５などである。この実施の形態による底体２２と、バルブホルダー２４と、蓋体２５とは、それぞれプラスチック材料によって形成されている。

底体２２の底部２２ａは、後述する結合構造４の一部となるモーター結合部２６を構成している。
バルブホルダー２４は、円筒部２３内を軸線方向の一方側と他方側とに仕切る円板部２７を有している。この円板部２７の中心部分には、蓋体２５との間に吐出室２８を形成する円筒２９が設けられている。

このダイヤフラムポンプのポンプ構成部品は、バルブホルダー２４の円板部２７に保持されたダイヤフラム３１、吸入弁３２および吐出弁３３と、ダイヤフラム３１の変形部３１ａに接続された駆動機構３４などである。
ダイヤフラム３１は、ゴムによって形成されており、バルブホルダー２４の円板部２７に向けて開口する複数のカップ状の変形部３１ａを有している。図１においては、一つの変形部３１ａのみが図示されている。この変形部３１ａと円板部２７との間にポンプ室３５が形成されている。変形部３１ａには、駆動機構３４を接続するための連結片３６がモーター部２に向けて突出する形状に形成されている。

吸入弁３２は、ゴムによって形成されており、ポンプ室３５内で円板部２７に密着する円板状の弁体３２ａを有している。弁体３２ａは、ポンプ室３５の容積が増大して円板部２７の吸入用貫通孔３７から空気が吸引されることにより開き、それ以外のときに自らのばね力で閉じる。

吸入用貫通孔３７は、蓋体２５内の下流側空気室３８と、下流側通路孔３９と、ハウジング内空間４０と、上流側通路孔４１と、上流側空気室４２と、蓋体２５の貫通孔とを介して大気中に連通されている。
吐出弁３３は、ゴムによって形成されており、吐出室２８内で円板部２７に密着する板状の弁体３３ａを有している。弁体３３ａは、ポンプ室３５の容積が減少してポンプ室３５内の空気が円板部２７の吐出用貫通孔４４から吐出されることにより開き、それ以外のときに自らのばね力で閉じる。吐出用貫通孔４４は、吐出室２８と、蓋体２５の吐出パイプ４５の中空部とを介して大気中に連通されている。

駆動機構３４は、モーター部２の回転軸１５の回転を往復運動に変換してダイヤフラム３１の変形部３１ａに伝達する。この実施の形態による駆動機構３４は、回転軸１５に取付けられたクランク５１と、このクランク５１に取付けられた駆動子５２とを備えている。駆動子５２は、クランク５１に支軸５３を介して回転自在に支持された円柱状の軸部５２ａと、この軸部５２ａから径方向の外側に突出する複数の腕部５２ｂとによって構成されている。図１においては、一つの腕部５２ｂのみが図示されている。
支軸５３は、クランク５１における回転軸１５とは偏心した部位に接続され、回転軸１５に対して傾斜している。支軸５３の傾斜する方向は、支軸５３の先端部が回転軸１５と同一軸線上に位置する方向である。

腕部５２ｂは、ダイヤフラム３１の連結片３６が貫通状態で係合しており、この連結片３６を介して変形部３１ａに接続されている。このため、駆動子５２は、ダイヤフラム３１によって回転が規制されることになり、クランク５１が回転軸１５とともに回転することにより、この回転を往復運動に変換して変形部３１ａに伝達する。駆動子５２の腕部５２ｂが往復運動をすることにより、変形部３１ａ内の容積が増減する。

このダイヤフラムポンプにおいては、回転軸１５が回転することにより、腕部５２ｂが繰り返し往復し、ポンプ室３５に空気が吸入される状態と、ポンプ室３５から空気が吐出される状態とが交互に繰り返される。このため、このダイヤフラムポンプによれば、空気が蓋体２５の貫通孔４３からポンプハウジング２１内に吸入され、この空気がダイヤフラム３１によって圧縮されて蓋体２５の吐出パイプ４５から吐出される。

モーターハウジング５とポンプハウジング２１とを結合する結合構造４は、図２に示すように、ポンプハウジング２１の底体２２（モーター部２側となる端部）に設けられたモーター結合部２６と、モーターハウジング５の本体８（ポンプ部３側となる端部）に設けられたポンプ結合部１１とから構成されている。
モーター結合部２６は、回転軸１５の他端部（ポンプ部３側の端部）を回転自在に支持する軸受５４と、回転軸１５の軸線方向に延びる複数の貫通孔５５と、回転軸１５の軸線Ｃと平行にモーターハウジング５側に突出する複数の突起５６とを有している。

複数の貫通孔５５は、軸受５４より回転軸１５の径方向の外側に形成されている。貫通孔５５は、図２においては回転軸１５の両側となる２箇所に描かれている。しかし、貫通孔５５が設けられる位置は、ポンプハウジング２１を周方向に３等分する位置や４等分する位置など、２箇所に限定されることはない。
貫通孔５５のポンプハウジング２１内に位置する開口縁部であって、回転軸１５の径方向の外側に位置する一部には、モーター部２とは反対側に突出する凸部５７が設けられている。

複数の突起５６は、貫通孔５５より回転軸１５の径方向の外側であって、貫通孔５５と隣合って並ぶ位置に形成されている。各突起５６における、回転軸１５を指向する一側面５６ａは、貫通孔５５の孔壁面の一部を構成している。すなわち、貫通孔５５は、回転軸１５の径方向において突起５６と並んでいるとともに、突起５６の一側面５６ａが孔壁面の一部になる状態で軸受５４と突起５６との間に設けられている。

突起５６は、図２においては回転軸１５の両側となる２箇所に描かれている。しかし、突起５６の個数は、２個に限定されることはない。突起５６は、ポンプハウジング２１の周方向の１箇所に設けたり、ポンプハウジング２１を周方向に３等分する位置や４等分する位置などにそれぞれ設けることができる。

ポンプ結合部１１は、上述した軸受５４が嵌合する第１の穴１２と、上述した貫通孔５５に挿通されてモーター結合部２６にかしめられた複数の連結片６１と、上述した突起５６が嵌合する第２の穴１３とを有している。
連結片６１は、回転軸１５の軸線方向に延びて貫通孔５５に挿通された挿通部６１ａと、この挿通部６１ａの先端から回転軸１５の径方向に延びてモーター結合部２６に係止された係止部６１ｂとを有している。この連結片６１は、後述する第１の工程と第２の工程とを経て図２に示す形状に形成されている。

第１の工程においては、図３に示すように、本体８の底部８ａの一部が切り起こされ、底部８ａから突出する棒状の連結片６１が形成される。第２の穴１３は、連結片６１が切り起こされることによって底部８ａに生じた穴である。
第２の工程においては、棒状の連結片６１がポンプハウジング２１の貫通孔５５に通され、この連結片６１の先端部にかしめ加工が施される。棒状の連結片６１が貫通孔５５に通される過程で軸受５４がモーターハウジング５の第１の穴１２に嵌合するとともに、突起５６が第２の穴１３に嵌合する。

連結片６１に施すかしめ加工は、棒状の連結片６１の先端部を図示していないプレス加工ツールで回転軸１５の径方向の外側に向けて折り曲げ、凸部５７に沿う形状に塑性変形させて行われる。連結片６１の先端部がこのようにポンプハウジング２１の底体２２にかしめられることによって、連結片６１の先端部が係止部６１ｂとなり、モーターハウジング５にポンプハウジング２１が結合される。

図１〜図３において、連結片６１は、回転軸１５の両側となる２箇所に描かれている。しかし、連結片６１が設けられる位置は、貫通孔５５と対応するように、モーターハウジング５を周方向に３等分する位置や４等分する位置など、２箇所に限定されることはない。

このように構成されたモーター付きポンプ１においては、モーター部２の回転軸１５が回転して空気の吸入、吐出が行われるときに、駆動に伴って生じる回転方向の反力がモーターハウジング５から結合機構４を介してポンプハウジング２１に伝達される。すなわち、回転軸１５の回転とともに生じる回転方向の反力を連結片６１と突起５６とが受けることになる。

このため、連結片のみで反力を受ける従来の結合構造と較べると、連結片６１の負荷が減るから、連結片６１を従来より剛性が低く、かしめ加工を容易に行うことが可能な大きさ、形状に形成することができる。
また、ポンプハウジング２１に軸受５４が設けられているから、モーターハウジング５に設ける加圧成形部は、連結片６１を形成するプレス加工部のみとなる。
したがって、この実施の形態によれば、連結片６１のかしめ加工を容易に行うことができるとともに、モーターハウジング５の加圧成形部が少なくなってコストダウンを図ることが可能になる。

この実施の形態によるモーター結合部２６の貫通孔５５は、突起５６と回転軸１５の径方向に並んでいるとともに、この突起５６の一側面５６ａが孔壁面の一部になる状態で軸受５４と突起５６との間に設けられている。
このため、連結片６１と突起５６とを回転軸１５の径方向に互いに接触する状態で配置できるから、結合構造４を回転軸１５の径方向にコンパクトに形成することができる。

この実施の形態による連結片６１は、モーターハウジング５の底部８ａの一部を切り起こして形成されている。第２の穴１３は、モーターハウジング５から連結片６１が切り起こされることにより生じた穴である。
このため、専ら第２の穴１３として機能する穴を形成する必要がないから、モーターハウジング５の更なるコストダウンを図ることができる。

上述した実施の形態に示したモーター付きポンプ１はダイヤフラムポンプである。しかし、本発明に係るモーター付きポンプの種類は、ダイヤフラムポンプに限定されることはなく、他の種類のポンプでもよい。

１…モーター付きポンプ、２…モーター部、４…結合構造、５…モーターハウジング、６…ステーター、７…ローター、１１…ポンプ結合部、１２…第１の穴、１３…第２の穴、１５…回転軸、２１…ポンプハウジング、２６…モーター結合部、５４…軸受、５５…貫通孔、５６…突起、５６ａ…一側面、６１…連結片。

Claims

プラスチック材料によって形成されたポンプハウジングと、
金属材料によって形成され、モーターのステータおよびローターを収容するとともに前記ローターの回転軸の一端部を回転自在に支持するモーターハウジングと、
前記ポンプハウジングにモーターハウジングを結合する結合構造とを備え、
前記結合構造は、
前記ポンプハウジングの端部に設けられたモーター結合部と、
前記モーターハウジングの端部に設けられたポンプ結合部とからなり、
前記モーター結合部は、
前記回転軸の他端部を回転自在に支持する軸受と、
前記回転軸の軸線方向に延びる複数の貫通孔と、
前記回転軸の軸線と平行に前記モーターハウジング側に突出する突起とを有し、
前記ポンプ結合部は、
前記軸受が嵌合する第１の穴と、
前記貫通孔に挿通されて前記モーター結合部にかしめられた複数の連結片と、
前記突起が嵌合する第２の穴とを有し、
前記貫通孔は、前記回転軸の径方向において前記突起と並んでいるとともに、前記突起の一側面が孔壁面の一部になる状態で前記軸受と前記突起との間に設けられていることを特徴とするモーター付きポンプ。
プラスチック材料によって形成されたポンプハウジングと、
金属材料によって形成され、モーターのステータおよびローターを収容するとともに前記ローターの回転軸の一端部を回転自在に支持するモーターハウジングと、
前記ポンプハウジングにモーターハウジングを結合する結合構造とを備え、
前記結合構造は、
前記ポンプハウジングの端部に設けられたモーター結合部と、
前記モーターハウジングの端部に設けられたポンプ結合部とからなり、
前記モーター結合部は、
前記回転軸の他端部を回転自在に支持する軸受と、
前記回転軸の軸線方向に延びる複数の貫通孔と、
前記回転軸の軸線と平行に前記モーターハウジング側に突出する突起とを有し、
前記ポンプ結合部は、
前記軸受が嵌合する第１の穴と、
前記貫通孔に挿通されて前記モーター結合部にかしめられた複数の連結片と、
前記突起が嵌合する第２の穴とを有し、
前記連結片は、前記モーターハウジングの一部を切り起こして形成されたものであり、
前記第２の穴は、前記モーターハウジングから前記連結片が切り起こされることにより生じた穴であることを特徴とするモーター付きポンプ。
請求項１記載のモーター付きポンプにおいて、
前記連結片は、前記モーターハウジングの一部を切り起こして形成されたものであり、
前記第２の穴は、前記モーターハウジングから前記連結片が切り起こされることにより生じた穴であることを特徴とするモーター付きポンプ。