JP2001522434A - 燃料のための搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、側部通路ポンプと該側部通路ポンプを駆動する電動モータとを有する燃料搬送装置に関する。電動モータは電機子巻線と永久磁石（３７）と回転子（２９）とを有している。回転子（２９）と側部通路ポンプの羽根車（１６）とが１つの構成部材であり、該構成部材の外周面（３５）に永久磁石（３７）が形状接続によって挿入されている。それゆえ、特別扁平で漏れの少ない側部通路ポンプを形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料のための搬送装置 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部で定義された種類の燃料のための搬送装置に 関する。 燃料を燃料容器から自動車の内燃機関に搬送するためのこの種類の公知の搬送 装置（ＷＯ９５／２５８８５）では、搬送ポンプとこれを駆動するための電動モ ータとが１つのケーシング内に配置されている。外周面に翼または羽根を付けた 羽根車が、ロータまたは回転子の軸上に相対回動不能に（一緒に回転するように ）座着している。ロータまたは回転子は溝内に位置している回転子巻線または電 機子巻線を支持しており、永久磁石で被覆されたステータまたは固定子内で回転 する。電機子巻線への電流供給は、ロータ軸上に座着しているコミュテータまた は整流子と、コミュテータ上にばね圧力下で半径方向に載っている２つのブラシ とを介して行われる。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載の特徴を有する本発明による燃料のための搬送装置は 、搬送装置の回転する部材、すなわち搬送ポンプの羽根車と電動モータのロータ とを唯一の部材にまとめることによって、わずかな製 作コストで製造可能である非常に単純でコンパクトな構造が達成されるという利 点を有している。特にこの搬送装置は非常に扁平に、つまり軸方向寸法を極端に 小さく形成できる。この際に拡大する搬送装置の外径は、搬送装置の慣用的な構 成との関連で欠点をなすものではなく、搬送装置の効率を改善するための付加的 手段の可能性を開くものである。コミュテータとブラシを不要にすることによっ て、ブラシの摩耗がなくなるので、搬送装置の寿命が高まる。電動モータを直流 モータとして構成する際は、電流の必要な整流が固定子巻線内で電子的に行われ る。 請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の搬送装置の有利な改良が 可能になる。 本発明の好ましい構成形態に従い、円筒形のポンプ室は、半径方向に延び軸方 向に互いに間隔を置いている２つの側壁と、両側壁をそれらの円形の末端部に沿 って互いに結合している末端壁とによって仕切られている。羽根車はそれぞれ間 隙を置いて側壁と向き合っており、溝を設けた薄板積層体によって形成されたス テータの内側面がポンプ室の末端壁を形成する。羽根車は、周方向で互いに間隔 を置いて互いの間に軸方向に開いている羽根室を仕切っている複数の半径方向の 羽根を有している。これらの羽根は外側リングによって互いに結合されている。 永久磁石は外側リング上に固定され、搬送装置を形成する際はプラスチックで、 好ましくはプラストフェライトから形成される。 これと択一的に、プラスチックを配合した希土類磁石を用い、好ましくは羽根 車のプラスチックマトリクスに埋設することができる。 本発明の有利な構成形態に従い、ポンプ室の各々の側壁内にポンプ室に向かっ て開いている溝状の側部通路が、流れ方向を基準にして側部通路終端部と側部通 路始端部との間に残っている中断ウェブを備えて、羽根車軸線に対して同心的に 形成されている。側部通路始端部は少なくとも１つの側部通路の吸込み口と連通 し、側部通路終端部は吐出し口と連通しており、吸込み口からの流入通路および 吐出し口への流出通路の軸線は軸方向か、または好ましくは半径方向に方向付け られている。燃料が特に有利に半径方向でポンプ室に流入し、およびポンプ室か ら流出することによって、流れ損失の大幅な低減が達成され、ひいてはポンプの 効率が改善される。半径方向の流入および流出は、従来の側部通路ポンプとは異 なり、本発明による構成形式に基づき拡大された搬送装置の外径により可能であ る。なぜならば、それによって半径方向に相応の流入管路および流出管路を収容 するための十分な構成スペースが存在するからである。 図面 以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。概略的な表現におい て、第１図は、搬送装置の 縦断面図または経線断面図を示し、切断線が図の上側半分では形成された流れ領 域を通り、図の下側半分では搬送装置の吸込み範囲を通っており、第２図は、羽 根車の斜視図を示しており、第３図は、第１図に示す羽根車の平面図を示してお り、第４図は、第３図に示す羽根車の線ＩＶ−ＩＶに沿った横断面図を示してお り、第５図は、ストッパを有する第２の羽根車を示している。 実施例の説明 第１図に示した搬送装置は、燃料を貯蔵容器から自動車の内燃機関に搬送する ために働く。通常のように搬送装置はいわゆるタンク内部品として形成されたフ ィルタポットと組み合わせて、自動車の燃料容器または燃料タンク内に配置され る。搬送装置は、流体ポンプまたは側部通路ポンプとして形成された搬送ポンプ １１と、搬送ポンプ１１を駆動する電動モータ１２とを有している。搬送ポンプ １１と電動モータ１２とは共通のケーシング１３内に収容されている。搬送ポン プ１１の構造および作用形式は公知であり、たとえばドイツ連邦共和国特許出願 公開第４０２０５２１号明細書に記載されている。ケーシング１３内にはポンプ 室１４が形成されている。ポンプ室１４は、軸方向では半径方向に延び軸方向で 互いに間隔を置いている側壁１４１、１４２によって仕切られ、周方向では両側 壁１４１、１４２をそれらの円形末端部に沿って互い に結合している末端壁１４３によって仕切られている。ポンプ室１４内には、軸 １７上に相対回動不能に（一緒に回転するように）羽根車１６が配置されている 。軸１７は両軸端部が、両側壁１４１、１４２内に形成された２つの支承部１８ 、１９に収容されている。軸１７の軸線は羽根車軸線１６１およびポンプ室１４ の軸線と同一線上にある。羽根車１６は周方向で互いに間隔を置いた半径方向の 複数の羽根２０を有しているが、図面では２つの羽根のみ見える。羽根２０は外 側リング２１によって互いに結合されている。それぞれ２つの羽根２０は互いの 間に、軸方向に開いている羽根室２２を仕切っている。羽根車１６は間隙を置い て側壁１４１、１４２と向き合っており、外側リング２１はポンプ室１４の末端 壁１４３と共に半径方向隙間を包囲している。ポンプ室１４の各々の側壁１４１ 、１４２内にはポンプ室１４に向かって開いている溝状の側部通路２３もしくは ２４が形成されている。側部通路２３もしくは２４は羽根車軸線１６１に対して 同心的に配置されていて、周方向では側部通路始端部からほぼ３３０°にわたっ て中断ウェブが残っている。図面では下側断面図では側部通路２３、２４の側部 通路始端部２３１および２４１のみが見える。これに対して側部通路終端部は、 約３３０°の円周角だけずらされて配置されている。各々の側部通路２３、２４ は半径方向に方向付けられた流入通路２５もしくは２ ６を介して搬送装置の吸込み口２７と連通している。両側部通路２３、２４のこ こでは見えない側部通路終端部は、それぞれ１つの排出通路を介して搬送装置の 吐出し管と連通している。両側部通路２３、２４のここでは見えない側部通路終 端部は、それぞれ１つの排出通路を介して搬送装置の吐出し管と連通している。 本発明の択一的な構成形態では、側部通路２３の側部通路始端部２３１のみが流 入通路２５と接続され、側部通路２４の側部通路終端部のみが流出通路と接続さ れている。この場合、流入通路２６は断面図の右側ではなくなり、この領域では 側部通路２４が図面で破線で表されているような断面を示す。さらに流入通路２ ５、２６が軸方向に配置されているが、半径方向での方向付けは流れ損失がより 少ないという利点を有し、また搬送装置の外径が比較的大きいので容易に実現で きる。 いわゆる内部ポール回転子として形成された電動モータ１２は、公知の形式で 固定子２８と回転子２９とを有している。回転子２９は搬送装置の極端に扁平な 構造を達成するために搬送ポンプ１１の羽根車１６内に内蔵されている。その磁 極は、羽根車１６の外側リング２１上に固定された永久磁石セグメント３０によ って形成される。有利なヨークを達成するために、外側リング２１は好ましくは サーボマグネチック材料から形成されている。固定子２８は溝を設けた薄板積層 体３１として羽根車軸線１６１に対して共軸にケーシング１３内に配置されてお り、しかも薄板積層体３１の内側リング面がポンプ室１４の末端壁１４３を形成 するようになっている。薄板積層体３１の溝内には、通常のように電機子巻線３ ２が配置されており、概略的な図面では端面側の両巻線ヘッド３２１および３２ ２と両接続導線３２３および３２４のみが見える。直流駆動の場合は、電動モー タ１２は電子的に整流される。 搬送ポンプ１１の羽根車１６をプラスチックで形成する場合は、永久磁石３０ がプラストフェライトから形成されるか、またはプラスチック配合希土類磁石で あると、製作上の利点が生じる。 第２図は、第１図に示す羽根車１６の斜視図を示している。第１図に示す羽根 ２０は、この第２図では羽根車軸線１６１を中心に円形に延びている凹部３４内 に示されていない。それとは反対に、羽根車１６の外周３５に配置されたへこみ 部３６が示されている。へこみ部３６はこの羽根車１６ではその全厚にわたって 延びている。へこみ部３６内には永久磁石３７がある。これらは好ましくは硬質 フェライト磁石から作られている。永久磁石３７はへこみ部３６内に形状接続に よってつまり嵌合固定されて挿入されている。このために永久磁石３７は円錐形 を有している。この円錐形はへこみ部３６の形状形成において負の形で繰り返さ れる。この円錐形は、羽根車１６の回転時に、永久磁石３７と隣接するウェブ３ ８との間の締付け力が形成もしくは強化されるように遠心力が働くという利点を 提供する。このようにすると羽根車１６の回転速度が高ければ高いほど、永久磁 石３７はより固く保持される。永久磁石３７は円錐形のほかにも別の外形、たと えば階段の段、球状または樽状区分、あるいはまた円筒区分の形を有することも できる。しかし、選択された形状はウェブ３８と協働して、締付け力を形成する ために遠心力を利用できるようにする。永久磁石３７をウェブ３８によって保持 する代わりに、これを別の種類のへこみ部３６で実施することもできる。この場 合、へこみ部３６はそれらの外形が永久磁石３７の形状に相応するように設計し なければならない。そうすることによって、永久磁石３７を固定するために他の 構成部材を羽根車１６に付加的に使用する必要がない。 第３図は、第２図に示す羽根車１６の上から見た平面図を示している。羽根車 １６には好ましくは６〜１２個の永久磁石３７が外周面３５に配置されている。 そうすることによって永久磁石３７は外周面３５で、固定子との電磁的な相互作 用力による十分な加速のために十分な周方向長さＬ_Uを有することができる。こ の場合、周方向長さＬ_UとのＬ_U／Ｌ_R比が０．７５〜３．５であるような永久磁 石３７の半径方向長さＬ_R が有利である。このことは永久磁石３７の間の消磁効果を回避するという利点 を有している。第３図には３つの永久磁石３７．１、３７．２および３７．３が 示されている。第１の永久磁石３７．１および第３の永久磁石３７．３は同じ極 性を有しているの対し、両永久磁石の間に位置している第２の永久磁石３７．２ は逆向きの極性を有している。図示された円錐形に基づき、羽根車１６の外周面 ３５を、必要なトルクを伝達するためにほぼ完全に利用し得ることに成功する。 永久磁石３７が占める外周面３５の中心角Φ_Mが（ｐ＋１）で除して３６０°よ り大きくないと有利であることが判った。この場合、ｐは羽根車１６における永 久磁石３７の数を表す。この規則を守ると、羽根車１６の強度の損失、ひいては 羽根車１６の回転速度の制限を甘受することなく、外周面３５で大きい割合を利 用し得ることに成功する。永久磁石３７の円錐形もしくは円錐状の形状では、２ 〜１２°の摩擦角Φ_Rを達成することが追求される。好ましくは３〜５°の角度 が追求される。これにより、永久磁石３７を提供するために外周面３５の極めて 高い利用度をさらに高め得ることに成功する。さらに、永久磁石３７の円錐状の 形状は、別の構成に従い永久磁石３７がへこみ部３６内に、そこで接着される必 要なく留まっていることを可能にする。これにより再び作業ステップが節約され る。へこみ部３６を形成する材料は、たとえば軽いプ レスばめを調整するために、好ましくは弾性または塑性に選択される。こうする と永久磁石３７とへこみ部３６の寸法との間には、強制的に締付け力が形成され る。このようなプレスばめは、ロータと羽根車１６を同一構成部材として形成す るために永久磁石３７を羽根車１６に簡単に組み付けることも可能にする。 第４図は、第３図に示す羽根車１６を線ＩＶ−ＩＶに沿った横断面図で示して いる。この横断面図では羽根２０が記載されている。この横断面図は、羽根車作 製時に永久磁石３７を直接一緒に鋳込むか、あるいは一緒に取り囲むように射出 成形することが可能であることを明らかに示している。羽根車１６自体はプラス チックから形成されるので、これに必要なそれぞれの金型を適当に作製すると、 製造過程は唯一の作業ステップで羽根車とロータを１つの構成部材として一体的 に形成することを可能にする。 第５図はストッパ４０を有する第２の羽根車を第４図と同様に示している。た とえば最初に第２の羽根車３９を製造すると、後続のステップでは永久磁石３７ をそれぞれのへこみ部内にストッパ４０まで挿入すればよい。もちろんストッパ ４０は、第１図に示されているように、側部通路の形成が妨げられないように形 成されなければならない。 上記の構成形態により、製作技術上、羽根車末端部で非常に狭い公差を実現で きる。これによりこの側部 通路ポンプの原理において、極めて限られた漏れ損失しか有しない燃料搬送装置 を形成できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．側部通路ポンプ（１１）と側部通路ポンプ（１１）を駆動する電動モータ（ １２）とを有する燃料搬送装置であって、該電動モータ（１２）が電機子巻線（ ３２）と永久磁石（３７）と回転子（２９）とを有している形式のものにおいて 、回転子（２９）と側部通路ポンプの羽根車（１６）とが１つの構成部材であり 、該構成部材の外周面（３５）に永久磁石（３７）が形状接続によって挿入され ていることを特徴とする、燃料搬送装置。 ２．永久磁石（３７）が円錐状の形状を有している、請求項１記載の燃料搬送装 置。 ３．永久磁石（３７）が硬質フェライト磁石である、請求項１または２記載の燃 料搬送装置。 ４．羽根車（１６）の外周面（３５）上に６〜１２個の永久磁石（３７）が分配 配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料搬送装置。 ５．永久磁石（３５）が占める外周面（３５）の中心角ΦＭが３６０°／（ｐ＋ １）より大きくない、請求項４記載の燃料搬送装置。 ６．前記構成部材が永久磁石（３７）の外形に相応するへこみ部（３６）を有し ている、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料搬送装置。 ７．へこみ部（３７）を形成する材料が弾性または塑 性である、請求項６記載の燃料搬送装置。 ８．永久磁石（３７）がへこみ部（３６）内に前記構成部材におけるストッパ（ ４０）まで挿入可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料搬送 装置。 ９．永久磁石（３７）の周方向長さＬ_Uと永久磁石（３７）の半径方向長さＬ_Rと の比Ｌ_U／Ｌ_Rが０．７５〜３．５である、請求項１から８までのいずれか１項記 載の燃料搬送装置。 １０．永久磁石（３７）がへこみ部（３６）内に、該へこみ部（３６）と接着さ れることなく留まっている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料搬送 装置。 １１．永久磁石（３７）がへこみ部内に挟まれている、請求項１から１０までの いずれか１項記載の燃料搬送装置。 １２．永久磁石（３７）が羽根車（１６）内に一緒に鋳込まれている、請求項１ から１１までのいずれか１項記載の燃料搬送装置。 １３．永久磁石（３７）が羽根車（１６）内に一緒に射出成形されている、請求 項１から１２までのいずれか１項記載の燃料搬送装置。 １４．永久磁石がプラスチックを配合した希土類磁石である、請求項１から１３ までのいずれか１項記載の燃料搬送装置。