JP2002517971A - 燃料用圧送ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ケーシング（１３）内にポンプ室（１４）を有し且つ該ポンプ室（１４）内に回転車（１６）を有す側方通路ポンプと、前記回転車（１６）を駆動する、ステータ（２８）及びロータ（２９）を備えた電動モータ（１２）とが設けられた燃料圧送ユニットに関する。この燃料圧送ユニットの回転車（１６）は、同時に非同期電動機のロータ（２９）である。電動モータ（１２）は、抵抗性を有するような、極めて故障し難い少数の構成部材から組み立てられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の燃料用圧送ユニットに関する。

【０００２】 燃料を自動車の燃料タンクから内燃機関に圧送するためのこのような形式の公
知の圧送ユニット（国際公開第９５／２５８８５号パンフレット）では、圧送ポ
ンプと電動モータとは、その駆動のためにケーシング内に相並んで配置されてい
る。周囲に複数の翼又は回転車羽根の設けられたポンプ車又は回転車は、ロータ
の軸に相対回動不能に装着されており、前記ロータは、溝に嵌め込まれたロータ
巻線又は電機子巻線を支持し且つ永久磁石セグメントで覆われたステータ内で回
転する。電機子巻線への電力供給は、ロータ軸に装着されたコミュテータと、こ
のコミュテータにばね圧力を受けて半径方向で載着された２つの電流ブラシとを
介して行われる。

【０００３】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明による燃料用圧送ユニットは、
圧送ユニットの回転部分、つまり圧送ポンプの回転車と電動モータのロータとを
単一の構成部材にまとめることにより、僅かな製作手間で製作可能な、非常に簡
単且つコンパクトな構成が得られるという利点を有している。特に、この圧送ユ
ニットは極めてフラットに、つまり極端に小さな軸方向長さを以て構成すること
ができる。この場合、当該圧送ユニットの拡大する外径は、圧送ユニットの汎用
の構成に関連して欠点を成さないだけでなく、圧送ユニットの効率を改善するた
めの、付加的な手段のための可能性を開く。コミュテータと電流ブラシとを省く
ことにより、ブラシ摩耗を懸念する必要がなくなるので、圧送ユニットの耐用年
数が延びる。電動モータを直流モータとして形成する場合は、不可欠な電流の整
流は、ステータ巻線において電子的に行われる。

【０００４】 請求項２以下に記載の手段に基づき、請求項１に記載の圧送ユニットの有利な
改良が可能である。

【０００５】 本発明の有利な構成では、円筒形のポンプ室が、半径方向で延びる互いに軸方
向で間隔の置かれた２つの側壁と、両側壁をその円周に沿って互いに結合する周
壁とによって制限されている。回転車は、それぞれギャップ間隔を置いて側壁に
向かい合って位置しており、溝付けされた積層鉄心によって形成されたステータ
の内面が、ポンプ室の周壁を形成している。回転車は、周方向で互いに間隔を置
かれて、相互間で軸方向に開いた羽根室を仕切っている複数の半径方向の回転車
羽根を有しており、これらの回転車羽根は、それぞれアウターリングを介して互
いに結合されている。永久磁石は、アウターリングに固定されており且つ圧送ユ
ニットがプラスチックで構成されている場合は、有利にはプラストフェライト（
Ｐｌａｓｔｏｆｅｒｒｉｔｅ）から製作される。

【０００６】 このためには択一的に、有利には回転車のプラスチックマトリックスに埋め込
まれた、プラスチックと結合された希土類磁石が使用されてよい。

【０００７】 本発明の別の有利な構成では、ポンプ室の各側壁に、このポンプ室に対して開
いた溝状の側方通路が、回転車軸線に対して同軸的に、側方通路終端部と側方通
路始端部との間で流れ方向に関連して残留する遮断ウェブを備えて形成されてい
る。少なくとも１つの側方通路の側方通路始端部は吸込み開口に接続されており
、側方通路終端部は吐出し流出部に接続されている。この場合、吸込み開口から
吐出し流出部に向かう流入通路及び流出通路の軸線は、軸方向又は有利には半径
方向に向けられている。特に有利な燃料のポンプ室への半径方向の流入若しくは
ポンプ室からの半径方向の流出に基づき、流れ損失の著しい削減が達成され、こ
れにより、ポンプの効率が改善される。半径方向の流出入は、従来の側方通路ポ
ンプとは異なり、本発明による構造形式に基づき拡大された圧送ユニットの外径
に基づき問題なく可能となる。それというのも、これにより半径方向で、対応す
る流出入通路のための十分な構造スペースが存在しているからである。

【０００８】 実施例の説明 図１に略示した圧送ユニットは、燃料を自動車のリザーバタンクから内燃機関
へ圧送するために働く。一般に、圧送ユニットはフィルタポットに結合されて、
いわゆるタンク内蔵ユニットとして自動車の燃料容器又は燃料タンク内に配置さ
れている。圧送ユニットは、噴流ポンプ又は側方通路ポンプとして形成された圧
送ポンプ１１と、この圧送ポンプ１１を駆動する電動モータ１２とを有している
。圧送ポンプ１１と電動モータ１２とは、共通のケーシング１３に収容されてい
る。圧送ポンプ１１の構成及び作用形式は公知であり、例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が形成されており、このポンプ室１４は、軸方向では半径方向に
延びる互いに軸方向で間隔の置かれた２つの側壁１４１，１４２によって制限さ
れており、且つ周方向では両側壁１４１，１４２をその円周に沿って互いに結合
している周壁１４３によって制限されている。ポンプ室１４にはポンプ車又は回
転車１６が配置されており、この回転車１６は軸１７に相対回動不能に装着され
ている。この軸１７の両軸端部は、両側壁１４１，１４２に形成された２つの軸
受け１８，１９に収容されている。軸１７の軸線は、回転車軸線１６１とポンプ
室１４の軸線と同一線に位置している。回転車１６は、周方向で互いに間隔の置
かれた多数の半径方向の回転車羽根２０を有している。図面では、これらの回転
車羽根２０の内、２枚だけが見えている。これらの回転車羽根２０は、それぞれ
アウターリング２１を介して互いに結合されている。各２枚の回転車羽根２０が
、それぞれ相互間で軸方向に開いた羽根室２２を仕切っている。回転車１６は、
ギャップ間隔を置いて側壁１４１，１４２と向かい合って位置しており、アウタ
ーリング２１は、ポンプ室１４の周壁１４３と相俟って半径方向のギャップを取
り囲んでいる。ポンプ室１４の各側壁１４１，１４２には、ポンプ室１４に対し
て開いた溝状の側方通路２３；２４が形成されており、この側方通路は、回転車
軸線１６１に対して同心的に配置されており、周方向で見てほぼ３３０°にわた
って側方通路始端部から遮断ウェブが残留している。図面では下方断面図に側方
通路２３，２４の側方通路始端部２３１，２４１だけが見える。これに対して側
方通路終端部は、約３３０°の円周角だけずらされて配置されている。各側方通
路２３，２４は、半径方向に向けられた流入通路２５；２６を介して圧送ユニッ
トの吸込み開口２７に接続されている。図面では見えない両側方通路２３，２４
の側方通路終端部は、それぞれ各１つの流出通路を介して圧送ユニットの吐出管
片に接続されている。本発明の択一的な実施形態では、側方通路２３の側方通路
始端部２３１だけが流入通路２５に接続されており、側方通路２４の側方通路終
端部だけが流出通路に接続されている。この場合は、断面図右側の流入通路２６
は考慮されず、側方通路２４は、この領域に図面に破線で示したような横断面を
有する。更に、流入通路２５，２６は軸方向で配置されてよいが、半径方向の向
きは、比較的少ない流れ損失の利点を有しており且つ圧送ユニットの比較的大き
な外径に基づき容易に実現され得る。

【０００９】 いわゆるインナーポールロータによって形成された電動モータ１２は、公知の
形式でステータ２８とロータ２９とを有している。このロータ２９は、圧送ユニ
ットの極端にフラットな構造を得るために、圧送ポンプ１１の回転車１６に組み
込まれている。前記電動モータの磁極は、それぞれ回転車１６のアウターリング
２１に固定された永久磁石セグメント３０によって形成されている。適当な磁束
の帰路を得るためには、アウターリング２１は、有利にはサーボ磁性（ｓｅｒｖ
ｏｍａｇｎｅｔｉｓｃｈ）材料から形成されている。ステータ２８は、溝付けさ
れた積層鉄心３１として回転車軸線１６１に対して同軸的に、積層鉄心３１の内
側環状面がポンプ室１４の周壁１４３を形成するようにケーシング１３内に配置
されている。積層鉄心３１の溝には、一般に電機子巻線３２が配置されている。
この電機子巻線の内、概略図では両端面の巻線ヘッド３２１，３２２と２本の接
続導線３２３，３２４しか見えない。直流駆動の場合は、電動モータ１２は電子
的に整流される。

【００１０】 永久磁石セグメント３０がプラストフェライトから製作されるか、若しくはプ
ラスチックと結合された希土類磁石である場合は、圧送ポンプ１１の回転車１６
がプラスチックから製作されると、製作上の利点が得られる。

【００１１】 図２に部分断面図で示した圧送ユニットの別の実施例は、ケーシング１３にお
ける回転車１６の支承に関してのみ変化されており、その他は上で説明した実施
例と一致しているので、同一構成部材には同一符号が付されている。この実施例
では、ポンプ室１４の側壁１４１，１４２は、ケーシング１３と端面が合致して
いるカバー１３１と、ケーシング１３に配置された半径方向のフランジ１３２と
によって形成されている。ケーシングフランジ１３２には、ポンプ室１４に直角
に突入している軸端部３３が一体に形成されており、この軸端部３３には、回転
車１６が自由回転するように支承されている。回転車１６の装着後に、カバー１
３１がケーシング１３に密に被せ嵌められて、該ケーシング１３と不動に結合さ
れる。

【００１２】 図３には、電動モータ１２が非同期電動機３４、特に三相非同期電動機である
別の有利な実施例が示されている。ステータ２８が、例えば既に図１に示したよ
うに積層鉄心３１と電機子巻線３２とによって形成されている一方、図３では非
同期電動機３４のロータ２９は回転車１６である。ロータ２９は、短絡ロータで
ある。この短絡ロータは、かご形ロータ３５を有している。短絡ロータのかご形
ロータ３５は、有利には銅、青銅又はアルミニウムから成っている。これらの材
料は、良好な製作特性及び強度特性等と同様に、好適な電磁特性を有している。
製作ステップを削減するために、かご形ロータ３５は有利には一体に製作される
。回転車１６とかご形ロータ３５とは、やはりユニットを形成する。このことは
、例えば回転車１６とかご形ロータ３５とが一体に鋳造されているということを
可能にする。しかし、回転車１６とかご形ロータ３５とを、それぞれ互いに分割
して製作してから、ユニットにまとめることもできる。このユニットは、有利に
はやはりコーティング３６を有している。このコーティングは、回転車１６とか
ご形ローラ３５とから形成されたユニットの全表面の平滑な合致を可能にする。
これにより、圧送ポンプ１１のポンプ室１４におけるギャップ損失が最小限に減
じられる。コーティング３６は、例えば適当な浴剤に浸漬させることにより得ら
れる。別の方法は、回転車１６とかご形ロータ３５とから成るユニットの外装射
出成形である。

【００１３】 図３に示した構成は、ポンプ回転車１６の簡単にされた非常に廉価な製作を可
能にする。一方では、基本的に永久磁石は不要である。他方では、かご形ロータ
３５の使用により、摩耗及び高い製作コストが回避される。また、電動モータ１
２も、抵抗性を有するような、極めて故障し難い少数の構成部材から組み立てら
れ得る。

【００１４】 図３に示したように、かご形ロータ３５は、回転車１６の外周に配置されてい
る。別の実施例（詳しくは図示せず）では、かご形ロータ３５は、更に内側に向
かって回転車軸線１６１に対してずらされて配置されている。但し、これにより
側方通路２３，２４若しくは羽根室２２が損傷されることはない。内側に向かっ
て更にややずらされたかご形ロータ３５のこの配置形式は、例えばかご形ロータ
３５と回転車１６とから成るユニットが複数の構成部材から組み立てられている
場合に有利である。有利には、前記短絡ロータはスター・デルタ切換器３８を有
している。電動モータ１２の運転中は、前記短絡ロータは三角接続で回転する。
電動モータ１２の始動用には、前記短絡ロータは星形に接続される。これにより
、始動時は定格電流の数倍である始動電流が部分電圧の使用により減少され得る
、ということが達成される。これにより、やはり電動モータ１２の始動に不可欠
なトルクも、電圧の二乗に関連して始動電流と同様に約３分の１に減少される。

【００１５】 図４には、斜めに延びる複数の溝３７を備えたかご形ロータ３５が示されてい
る。この斜位は、電磁高調波が抑制されるという利点を有している。電動モータ
用に短絡ロータを使用することの別の利点は、この短絡ロータが明確な極対数を
有していないということである。従って、かご形ロータ３５は、ステータの極対
数の異なる種々様々な電動モータにおいて使用することができ、このことは、種
々様々な圧送ポンプのためのユニットシステムを助成する。

【００１６】 図５、図６及び図７には、非同期電動機において有利に使用される種々様々な
ロッドが示されている。ロータロッド及びロータ溝の形状を介して、トルクとス
テータ電流とに関する特性線が、著しく影響され得る。圧送ポンプ用には、円形
ロッド４０、互いに組みになっているダブルロッド４１及び互いに分離されたダ
ブルロッド４２が特に有利であることが判った。但し、ロッドの別の形状及びジ
オメトリも選択可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 圧送ユニットの長手方向又は子午線方向断面図であって、図面上半分は形成さ
れた噴流域を断面した図であり、図面下半分は圧送ユニットの吸込み域を断面し
た図である。

【図２】 圧送ユニットの変化実施例を部分的に図１と同様に示した図である。

【図３】 電動モータが非同期電動機である、別の有利な実施例を示した図である。

【図４】 斜めに延びる溝を備えた非同期電動機のロータ保持器を示した図である。

【図５】 ロータ保持器用の、種々様々な使用可能なロッドを示した図である。

【図６】 ロータ保持器用の、種々様々な使用可能なロッドを示した図である。

【図７】 ロータ保持器用の、種々様々な使用可能なロッドを示した図である。

【符号の説明】

１１ 圧送ポンプ、 １２ 電動モータ、 １３ ケーシング、 １４ ポン
プ室、 １６ 回転車、 １８，１９ 軸受け、 ２０ 回転車羽根、 ２１
アウターリング、 ２２ 羽根室、 ２３，２４ 側方通路、 ２５，２６ 流
入通路、 ２７ 吸込み開口、 ２８ ステータ、 ２９ ロータ、 ３０ 永
久磁石セグメント、 ３１ 積層鉄心、 ３２ 電機子巻線、 ３３ 軸端部、
３４ 非同期電動機、 ３５ かご形ロータ、 ３６ コーティング、 ３７
溝、 ３８ スター・デルタ切換器、 ４０ 円形ロッド、 ４１，４２ ダ
ブルロッド、 １３１ カバー、 １３２ 半径方向のフランジ、 １４１，１
４２ 側壁、 １４３ 周壁、 １６１ 回転車軸線、 ２３１，２４１ 側方
通路始端部、 ３２１，３２２ 巻線ヘッド、 ３２３，３２４ 接続導線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィリ シュトロール ドイツ連邦共和国 バイルシュタイン リ ースリングシュトラーセ 13 Ｆターム(参考） 5H607 AA12 BB01 BB06 DD02 FF22

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料用圧送ユニットであって、ケーシング（１３）内にポン
   プ室（１４）を有し且つ該ポンプ室（１４）内に回転車（１６）を有する側方通
   路ポンプと、前記回転車（１６）を駆動する、ステータ（２８）とロータ（２９
   ）とを備えた電動モータ（１２）とが設けられている形式のものにおいて、 回転車（１６）が非同期電動機のロータ（２９）であることを特徴とする燃料
   用圧送ユニット。
2. 【請求項２】 ロータ（２９）が短絡ロータである、請求項１記載の燃料用
   圧送ユニット。
3. 【請求項３】 短絡ロータがかご形ロータ（３５）を有している、請求項１
   又は２記載の燃料用圧送ユニット。
4. 【請求項４】 短絡ロータのかご形ロータ（３５）が、銅、青銅又はアルミ
   ニウムから成っている、請求項３記載の燃料用圧送ユニット。
5. 【請求項５】 回転車（１６）とかご形ロータ（３５）とがユニットを形成
   している、請求項３又は４記載の燃料用圧送ユニット。
6. 【請求項６】 回転車（１６）とかご形ロータ（３５）とが一体に鋳造され
   ている、請求項５記載の燃料用圧送ユニット。
7. 【請求項７】 回転車（１６）とかご形ロータ（３５）とが、ユニットとし
   てコーティング（３６）を有している、請求項５又は６記載の燃料用圧送ユニッ
   ト。
8. 【請求項８】 前記ユニット（３６）が外装射出成形されている、請求項７
   記載の燃料用圧送ユニット。
9. 【請求項９】 かご形ロータ（３５）が、回転車（１６）の外周（３７）に
   配置されている、請求項３から８までのいずれか１項記載の燃料用圧送ユニット
   。
10. 【請求項１０】 かご形ロータ（３５）が、斜めに延びる溝（３７）を有し
    ている、請求項３から９までのいずれか１項記載の燃料用圧送ユニット。
11. 【請求項１１】 かご形ロータ（３５）が円形ロッド（４０）を有している
    、請求項３から１０までのいずれか１項記載の燃料用圧送ユニット。
12. 【請求項１２】 かご形ロータ（３５）がダブルロッド（４１）を有してい
    る、請求項３から１１までのいずれか１項記載の燃料用圧送ユニット。
13. 【請求項１３】 スター・デルタ切換器（３８）に接続されている、請求項
    １から１２までのいずれか１項記載の燃料用圧送ユニット。