JP2006129694A

JP2006129694A - 減長型の電気モータ式燃料ポンプ

Info

Publication number: JP2006129694A
Application number: JP2005297347A
Authority: JP
Inventors: Wade A Gottschalk; エイゴッツチョークウェイド; Peter P Kuperus; ピークーペラスピーター
Original assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Current assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2006-05-18
Also published as: DE102005051079A1; US7874818B2; US20060088426A1

Abstract

【課題】ブラシ式電動燃料ポンプアセンブリを提供し、その燃料ポンプアセンブリは従来のデザインに比較して軸方向全長を減少できる。
【解決手段】燃料ポンプアセンブリがハウジングを有し、そのハウジングは、その一端付近に燃料ポンプと、その他端付近に略軸方向に配置された電気モータとを収容する。その電気モータは、軸方向整流子と、少なくとも一つの軸方向に延設されたブラシとを有し、そのブラシは、横方向に延設されたスプリングにより付勢されて、整流子に接触する。モータは一対のブラシを有して、そのブラシは、別々の横方向に延設されたスプリングにより付勢されて、整流子と接触する。このスプリングは、捩りコイルスプリングであり、そのコイルの軸は、電気モータの縦軸に対して横方向に向いている。そのハウジングの端カバーは、そのブラシとスプリングとを閉囲し、略軸方向に延設された燃料出口ポートを有する。
【選択図】図３

Description

この発明は、一般的には燃料ポンプに関し、より詳しくは、燃料タンク内で使用される燃料ポンプに関し、その燃料ポンプはブラシ付電気モータを有する。

電気モータ式燃料ポンプは広く使用され、自動車の用途等で、運転中の内燃エンジンに燃料を供給する。燃料ポンプは典型的には燃料タンク内に配置されて、下側入口端を介してタンク内から燃料を引き、上側出口端を介して加圧燃料をエンジンに送出する。この一般的形式の燃料ポンプの例が、特許文献１、２に開示されている。図８に示すように、従来技術の燃料ポンプ２１０が、円筒金属ハウジング２１２を有し、そのハウジングはその下側入口端２１６で入口カバー２１４に連結し、その上側出口端２２０で出口カバー２１８に連結する。図面には図示していないが、幾つかの構成品がハウジング２１２内に、カバー２１４、２１８内に配置されている。下側入口端から軸方向に積層された状態のポンプアセンブリが、典型的には、インペラと、リングと、ポンププレートと、フラックス管を有する電気モータと、軸方向整流子を有する電機子と、その電機子と出口カバーとの間にある電機子カバーと、を具える。図８に示すように、出口カバー２１８は、軸方向に延設された雄型出口２２２を有して、出口ホース（非図示）に連結し、端子ブレード２２４を有して、電気コネクタ（非図示）に連結する。
米国特許第5,257,916号米国特許第6,231,318号

一般的には、典型的燃料ポンプの電気モータは、電力源に接続されて、回転軸の周りに電機子を駆動する。電機子カバーは、端子ブレードを有し、そのブレードは、そこに固定されて、電機子カバーの軸方向に延設された内部ポケットに通じる。電機子カバーは、その内部で、そのポケット内に縦長カーボンブラシを収容し、そのブラシはスプリングで付勢されて、軸方向整流子と接触する。ブラシは、軸方向に延設された圧縮スプリングにより付勢され、そのスプリングがそのポケットの底とカーボンブラシの上端との間に配置される。言い換えると、各圧縮スプリングとブラシは、共通の軸に沿って並べられて、電機子の回転軸に平行に配置される。端子ブレードは、軸方向に延設されたスプリングと、カーボンブラシと、整流子に電気的に接続して、燃料ポンプの電気モータに電力を供給する。

使用状態では、その最新の燃料ポンプは、典型的には、自動車の燃料タンク内に配置されて、その軸は略鉛直である。自動車の設計者は、燃料タンク従って燃料ポンプをパッケイジ化する必要性が増すの感じており、燃料タンクは車両の後部シートの下の、より限定されたスペースに鉛直に置かれる。それ故、燃料タンクと燃料ポンプは軸方向にできるだけ短かくする必要がある。しかし、現状の燃料ポンプは、軸方向に長過ぎて、その場所には収まらない。自動車のタンク内に収容するためには、これらの燃料ポンプは、その最大直径は普通は約２インチ以下であり、典型的には約１．５インチである。

短かい軸方向長さの燃料ポンプアセンブリがハウジングを有し、そのハウジングは、その一端付近に燃料ポンプと、その他端付近に略軸方向に配置された電気モータとを収容する。その電気モータは、軸方向の整流子と、少なくとも一つの軸方向に延設されたブラシを有し、そのブラシは横方向に延設されたスプリングにより付勢され、整流子に接触する。好ましくは、モータは一対のブラシを有して、そのブラシは別々の横方向に延設されたスプリングにより付勢されて、整流子と接触する。

このスプリングは、好ましくは、捩りコイルスプリングであり、そのコイルの軸は、電気モータとハウジングの縦軸に対して横方向に向いている。好ましくは、そのハウジングの端カバーは、そのブラシとスプリングとを閉囲し、略軸方向に延設された燃料出口ポートを有する。好ましくは、軸方向に延設された電気端子ブレードが、ブラシと重なり、そのカバーから軸方向に延設されて、外部との電気的接続を可能にして、そのモータに電力を供給する。

本発明の目的・特徴・優位性には、ブラシ式電動燃料ポンプアセンブリを提供することを含み、その燃料ポンプアセンブリは、種々の燃料タンク、及び、シートの下部に置かれる場合を含み、車に容易に適用でき、従来のデザインに比較して軸方向全長が約２５％減少し、スペースを要する雄型出口金物を必要とせず、スペースを要する軸方向圧縮スプリングを必要とせず、比較的簡明なデザインであり、経済的に製作・組立ができ、堅固で、耐久性・信頼性があり、有効使用寿命が長い。

無論、この発明の他の目的・特徴・優位性は、以下の開示により、この技術分野の熟練者には明らかになる。本発明を具現する燃料ポンプは、前述の目的・特徴・優位性を多かれ少なかれ達成する。

この発明のこれら及び他の目的・特徴・優位性は、以下の好適実施例及び最適様態、請求項の記載、添付図により明らかにされる。

図面を詳細に説明すると、図１は電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０を図示し、そのアセンブリは、その縦軸Ａが自動車（非図示）燃料タンク１１内に鉛直になって配置され、その入口端１２が、燃料タンクの底部付近に位置して、燃料を吸い上げて、高圧燃料を反対側に位置する出口端１４を介して送出する。円筒形ハウジングスリーブ１６が、電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０の縦軸Ａを規定し、入口端１２で入口カバー１８と連結し、出口端１４で出口カバー２０と連結する。入口カバー１８は、軸方向に延設された入口ポート２２を有して、電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０内に燃料を引く。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、出口カバー２０は、雌型出口ポート２４と、そこに形成又は組み付けられ軸方向に延設された電気端子ブレード２６とを有する。出口ポート２４は、Ｏリングシール（非図示）を具えたチューブが取付けられるように構成され、それはブロックチューブコネクタ式流体継手である。端子ブレード２６は、この技術分野で知られる雌型電気コネクタ（非図示）に接続するように構成されている。本発明を図８の従来技術と比較すると、本発明による雌型出口ポート２４が、よりコンパクトな燃料ポンプデザインを可能にすることが明らかである。本発明の他の様態でも、以下により詳細に説明するように、電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０のコンパクト化を可能にする。

図２に示すように、直流電気モータ３５で駆動されるポンプアセンブリ２９が、ハウジングスリーブ１６内に収容される。ポンプアセンブリ２９はインペラ３０を有するタービンポンプであり、そのインペラはポンププレート３４と入口カバー１８との間に回転可能に収容され、入口カバー１８はハウジングスリーブ１６の曲片端２８によりハウジングスリーブ１６に保持される。インペラ３０は、周方向に互いに離間したベーン３２の列を有し、ベーン３２間にポケットが形成され、ベーン３２はポンプチャンバ又はポンプチャネル３１内に収容され、インペラ３０が電気モータ３５により回転されると、そのポンプチャネル３１内に入口ポート２２を介して燃料が供給され、ポンププレート３４の出口３３を介して高圧で排出される。使用されるポンプの種類は、本発明の特別の新規性には密接な関係はなく、本発明は、任意の適切なポンプアセンブリが利用可能であり、そのポンプアセンブリは、例えば、ローラセルポンプや内部ギアポンプ等の容積形ポンプ、側部チャネルポンプや環状ベーンポンプ等のタービンポンプ、又は、それらの組み合せである。

電気モータ３５は、フラックス管と永久磁石（非図示）を有する固定子３７と、電機子３６とを具え、電機子３６のシャフト３８は、ポンププレート３４を貫通して、インペラ３０に駆動するように連結される。電機子３６の反対側には、軸方向に整流子４０が配置される。電機子カバー４２が電機子３６に被せて配置され、整流子４０に対面している。電機子カバー４２は、ハウジングスリーブ１６のカバー端４６内に受け入れられる環状肩４４と、中央穴とを有する。その中央穴内には、ブッシュ又はベアリング４８が設けられて、シャフト３８の上端を回転可能に軸支する。出口カバー２０は、ハウジングスリーブ１６の曲片カバー端４６により、ハウジングスリーブ１６内に保持される。

運転中は、電気モータ３５は外部電源により印加されて、電機子３６とそのシャフト３８が回転して、ポンプアセンブリ２９のインペラ３０を回転し、燃料タンク１１から燃料を引き、入口カバー１８の入口ポート２２と、インペラ３０と、ポンプチャネル３１と、ポンププレート３４の出口３３とを通って、電機子３６とハウジングスリーブ１６との間のスペースに送り、電機子カバー４２のカバー延長部材５０と、電機子カバー４２の穴５２とを通って、出口カバー２０の出口ポート２４から送出する。この図から分るように、よりスペースを要する雄型出口ポートの代わりに、雌型出口ポート２４を設けると、電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０を、軸方向によりコンパクトにできる。

図３に示すように、電機子カバー４２は、滑動可能に一対のカーボンブラシ５４を収容する。そのブラシの下端５６は、スプリング８６により付勢されて、整流子４０の端面５７と接触する。複数のカーボンブラシ５４は、軸方向に延設されて、電機子３６の回転軸Ａから横方向に離間した、互いに平行に配列された周方向に離間した複数の電気接点であり、それらの表面（非図示）は、電機子３６の回転軸に略垂直な面内に統一されている。

図４〜７に示すように、電機子カバー４２は、逆向きのカップ形状であり、その基板５８が好ましくは略平坦であり、更に、カバー延長部材５０と径方向に略相対する垂下ガイド延長部材６２を有する環状スカート６０を具える。電機子カバー４２を通って、燃料が流れるのを促進するために、基板５８は、そこを貫通する略Ｄ形穴５２を有する。出口カバー２０を収容するための環状肩部が、環状スカート６０の好ましくは周方向に連続した環状連続リブ６４として形成される。組立て時に、環状連続リブ６４の下縁は、固定子フラックスの端面に支持され、それにより、電機子カバー４２を、固定子と電機子に対して軸方向に位置づける。ブラシ保持部材又はホルダ６８は、基板５８から軸方向上向きに延設され、一対の軸方向に延びる貫通ガイド又はスロット６９を有して、カーボンブラシ５４を滑動可能に収容して保持し、スプリング保持アセンブリ（保持部材）７４が置かれる好ましくは平坦な端面７２迄延びている。スプリング保持アセンブリ７４は、略平坦なベースプレート７６を有し、ベースプレート７６は、好ましくは一体の垂下固定プロング７８により、ホルダ６８の自由端面７２上に着脱可能に搭載される。垂下固定プロング７８は、幾らか柔軟性・弾力性があって、組立て時に、ホルダ６８の捕捉部８０に摺接してスナップばめされる。

図５、６に明瞭に示すように、組立て時に、スプリング保持アセンブリ７４のベースプレート７６は、電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０の縦軸Ａに対して略横方向に伸びていて、燃料ポンプの中心線から横方向にずれて横方向に延びるスプリングポスト８２まで続いている。図６、７に示すように、スプリングポスト８２は傾斜した自由端８４が設けられて、その外側にスプリング８６を挿入するのを促進する。各スプリング８６はコイル軸Ｓと反作用端８８と作用端９０とを有し、反作用端８８はスプリング保持アセンブリ７４のベースプレート７６に支持され、作用端９０はカーボンブラシ５４上に支持される。図５に明瞭に示すように、反作用端８８は、ベースプレート７６上に支持され、スプリング保持アセンブリ７４のベースプレート７６と出口カバー２０との間に捕捉される。好ましくは、作用端９０は、カーボンブラシ５４の上側端９２上に支持される湾曲部まで延びていて、カーボンブラシ５４を下向きに偏倚させて、カーボンブラシ５４の下端５６と整流子４０（図２、３）との間の接触を維持する。カーボンブラシ５４の縦軸に対して、スプリング８６は、横方向にずれており、コイル軸Ｓは横方向に延びていて、電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０の軸方向長さを減少する。

図７を説明すると、各端子ブレード２６は曲がったプロング９４を有し、そのプロング９４は対応するカーボンブラシ５４に電気的に接続して、電気モータの整流子４０に電気を供給する。又、図６、７に示すように、アースプロング９６が、端子ブレード２６の一つと燃料ポンプの金属ハウジングスリーブと間のアース接点を提供する。

図５を説明すると、電気モータ式燃料ポンプアセンブリ１０の組立て時に、電機子カバー４２は、一つのユニットとして予め組立てられ、その時に、スプリング８６は各スプリングポスト８２に組み付けられ、その後、スプリング保持アセンブリ７４がホルダ６８にスナップばめされる。その後、出口カバー２０が電機子カバー４２上に組立付けされて、スプリング８６とスプリング保持アセンブリ７４とを遮蔽して保護し、出口カバー２０の内側とスプリング保持アセンブリ７４のベースプレート７６との間で、スプリング８６の反作用端８８を捕捉する。出口カバー２０と電機子カバー４２とは逆向きにされて、カーボンブラシ５４が、ホルダ６８の各ポケット、ガイド又はスロット６９内に挿入されて、スプリング８６の作用端９０に支持される。その後、予め組立てられた燃料ポンプの残りが同様に逆さにされて、電機子カバー４２に被せて組み付けられて、スプリングで付勢されたカーボンブラシ５４を整流子４０と係合させ、ハウジングスリーブ１６が図２、３に示す出口カバー２０の肩９８上に被せられる。その結果、図３に示すように、カーボンブラシ５４は、スプリング８６の作用端９０と整流子４０との間に捕捉され、スプリングで付勢されて、整流子４０の端面５７と係合する。

本発明は従来のデザインに比べて、軸方向によりコンパクトな燃料ポンプを提供して、特に、軸方向全長が約２５％程短い。出口カバーは、雌型出口ポート又はリセス状雄型出口を有して、ブラシと重なる配置であり、ブラシを超えて外側に延びる軸方向に比較的長い雄型出口チューブと異なる。そのアセンブリでは、横方向に延びる捩りスプリングであり、比較的スペースを要する軸方向圧縮スプリングと異なり、ブラシを燃料ポンプの電気モータの軸方向整流子に対して偏倚させる。この技術の熟練者には、他の形態のスプリングが使用されて、ブラシを偏倚させて整流子と係合させ、そのスプリングがブラシと重なって、それらが整流子からブラシの端を超えて著しく延びないようにし、しかも、ブラシを軸方向に偏倚させて整流子との係合を維持する。

ここで開示した本発明の形態は現在好適な実施例であり、多くの他の形態が可能である。例えば、出口カバーと電機子カバーの特徴と機能とは、要すれば、単一カバーに統合され得る。更に、コイル捩りスプリングは、非限定例として、片持リーフスプリングや平坦ワイヤの一定率のコイルスプリングなどの同等な構造部材で置換され得る。ここでは、本発明の全ての同等な形態及び変化例を説明することを意図していない。ここで使用した術語は説明のためのものであり、発明を限定するものではない。請求項に記載された本発明の範囲内で、種々の変化例が可能である。

図１（ａ）はこの発明の実施例である電気モータ式燃料ポンプの平面図であり、図１（ｂ）はその燃料ポンプの上面図である。図１の燃料ポンプの横断面図であり、図１（ｂ）の線２−２に沿って見た図である。図１の燃料ポンプの横断面図であり、図１（ｂ）の線３−３に沿って見た図である。図２の燃料ポンプの出口カバーと電機子カバーとの拡大横断面図である。図３の燃料ポンプの出口カバーと電機子カバーとの拡大横断面図である。図４、５の電機子カバーの拡大正面斜視図である。図４、５の電機子カバーの拡大後面斜視図である。従来技術の燃料ポンプの平面図である。

符号の説明

１０電気モータ式燃料ポンプアセンブリ
１１燃料タンク
１２入口端
１４出口端
１６ハウジングスリーブ
１８入口カバー
２０出口カバー
２２入口ポート
２４出口ポート
２６端子ブレード
２８曲片端
２９ポンプアセンブリ
３０インペラ
３１ポンプチャネル
３２ベーン
３３出口
３４ポンププレート
３５電気モータ
３６電機子
３７固定子
３８シャフト
４０整流子
４２電機子カバー
４４環状肩
４６カバー端
４８ベアリング
５０カバー延長部材
５２穴
５４カーボンブラシ
５６下端
５７端面
５８基板
６０垂下環状スカート
６２垂下ガイド延長部材
６４環状連続リブ
６８ホルダ（保持部材）
６９スロット
７２端面
７４スプリング保持アセンブリ（保持部材）
７６ベースプレート
７８垂下固定プロング
８０捕捉部
８２スプリングポスト
８４自由端
８６スプリング
８８反作用端
９０作用端
９２上側端
９４プロング
９６アースプロング
９８肩
２１０燃料ポンプ
２１２ハウジング
２１４入口カバー
２１６下側入口端
２１８出口カバー
２２０上側出口端
２２２雄型出口
２２４端子ブレード

Claims

電気モータ式燃料ポンプアセンブリであって、
該電気モータ式燃料ポンプアセンブリの縦軸を位置付ける略円筒形のハウジングを具備し、該ハウジングは出口端を有し、
該ハウジングにより囲まれた電気モータを具備し、該電気モータは、延設されたシャフトを有する電機子と、その一端に設けられた軸方向整流子とを具え、
電機子カバーを具備し、該電機子カバーは、該ハウジングの該出口端に少なくとも部分的に位置し、該電気モータの該一端で該軸方向整流子に対面し、該電機子カバーはその内部に配置されたブラシを有し、該ブラシの一端が該電気モータの該軸方向整流子に接触し、該電機子カバーはコイル捩りスプリングを有し、該スプリングの軸は該ハウジングの縦軸に対して横方向に向いており、該コイル捩りスプリングは該ブラシの相対する端に偏倚・当接する部分を有して、該ブラシを付勢して該軸方向整流子に接触させた、ことを特徴とする上記電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。
前記電機子カバーは、
略平坦な横方向に延設されたベースプレートと、該ベースプレートから軸方向に延設されたブラシホルダガイドと、を有するカバー部と、
該ブラシホルダガイド付近に該カバー部に一体に取り付けられた保持部材と、を具え、
該保持部材は、基部と、横方向に向いたスプリングポストとを有し、該スプリングポストは該基部から該コイル捩りスプリングを通って横方向に延設された、請求項１記載の電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。
前記コイル捩りスプリングは、前記ブラシに対向して位置する作用端と、その他端である反作用端とを、有する請求項２記載の電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。
電気モータ式燃料ポンプアセンブリであって、
一対の相対する端を有するハウジングを具備し、
該ハウジング内に配置された電気モータを具備し、該電気モータは回転軸を有する電機子と、軸方向整流子とを具え、該軸方向整流子は該電機子に隣接し該ハウジングの一端に隣接し、
該ハウジング内に配置された燃料ポンプを具備し、該燃料ポンプは該電機子の他端に隣接し、該燃料ポンプは該電機子に作動的に連結されて該電気モータにより駆動され、
ブラシ保持部材を具備し、該ブラシ保持部材は、該整流子に隣接して該ハウジング内に配置されてブラシガイドを有し、
電気的に導体であり軸方向に延設されたブラシを具備し、該ブラシは該ブラシガイドにより収容され、該ブラシは両端を有し、その一端は該軸方向整流子に接触し、該ブラシの軸は該電機子の回転軸に略平行であり、
該ブラシに対応するスプリングを具備し、該スプリングは該ブラシの他端に当接して、該ブラシを付勢偏倚して該整流子と接触させ、該スプリングの主部は、該ブラシから横方向に延設され、軸方向には該ブラシに密接して配置された、ことを特徴とする上記電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。
前記ブラシと前記スプリングとを覆う端カバーと、
少なくとも一つの電気コネクタブレードと、を具備し、
該コネクタブレードは、前記ブラシから横方向にずれていて、軸方向には前記ブラシと重なり、該コネクタブレードは該端カバーを通って該端カバーの外に突出して、少なくとも部分的に前記ブラシと電気的に接続する請求項４記載の電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。
前記端カバーはその内部に雌型出口ポートを有する請求項５記載の電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。
前記ポンプアセンブリは燃料出口を具え、該燃料出口は前記端カバーの外縁に設けられ、前記端カバーの外に開いていて、前記ブラシから横方向にずれていて、軸方向には前記ブラシと並行に重なっている、請求項５記載の電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。
前記スプリングは捩りスプリング部を有し、該捩りスプリング部はコイル体を具え、該コイル体の軸は前記電機子の回転軸に対して横方向に向いている、請求項４記載の電気モータ式燃料ポンプアセンブリ。