JP3955544B2 - 洗浄液ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載されるウィンドウ及び／又はヘッドランプ用洗浄機のための洗浄液ポンプに関し、円筒状のポンプハウジングと該ポンプハウジングの上端部に同軸状に取り付けられた電動機とを備え、ポンプハウジングには前記電動機の回転軸によって回転されるインペラが内蔵されていると共に洗浄液のための吸引口及び選択的に吐出状態下におかれる少なくとも２つの吐出口が設けられている形式の洗浄液ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の洗浄液ポンプは、可逆回転１２ボルト直流電動機で駆動される小型の２方形ポンプの形式で知られている。これらのポンプは、例えばフロントガラスとリアウィンドウを洗浄するために自動車に装備されている洗浄ノズル系に利用されている。この目的で、ポンプには電動機の回転方向に応じて洗浄液を選択的に吐出する２つの吐出口が設けられている。ポンプのインペラは、一般的には放射状に延在する複数のベーンを備えた単純なベーン回転子であり、２つの洗浄液吐出口はポンプハウジング側面の各片側でポンプ室内へ向けて接線方向に開口している。このようにして電動機の回転方向に応じてポンプ吐出口の一方又は他方が相対的に高圧又は低圧となるので、この種の洗浄液ポンプでは洗浄液の圧力で切り換わる弁によって各吐出口を切り換える必要がある。これには一般に遊動支持された弁体を有する弁が使われており、洗浄液ポンプのいずれか一方の吐出口における液圧が高くなったときに弁体が他方の吐出口を自動的に遮断するようにしている。
【０００３】
これら公知の洗浄液ポンプは、それ自体は実用面で最適であることが確認されてはいるが、最多で２つの負荷しか接続できないという欠点に悩まされている。従って、例えば自動車の２つのヘッドランプに加えて別の洗浄系にも洗浄液を供給する必要がある場合には、更にもう１つの洗浄液ポンプを設けることが必要となる。また、公知の洗浄液ポンプを構造面で単純化することにも配慮する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、上述の形式の洗浄液ポンプを構造面で改良して２つ以上の複数の洗浄液吐出口を備えたコンパクトな構成の洗浄液ポンプを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、請求項１の前文部分に記載した構成を有すると共に、ポンプハウジングの内部チャンバが軸心方向に隣接した少なくとも２つのチャンバ領域を含み、２つの吐出口が互いに異なるチャンバ領域に関連付けられており、インペラが選択的に個々のチャンバ領域内で作動位置をとることができるように軸方向移動可能にポンプハウジング内に支持され、ポンプハウジングの内部チャンバにはインペラの両端面に対面配置された上部及び下部チャンバ壁によりインペラを内包するポンプ室が仕切られ、これら上部及び下部チャンバ壁がポンプハウジング内でインペラと共に軸方向移動可能で且つポンプハウジングに対して相対回転不能にインペラと組み合わされていることを特徴とする洗浄液ポンプによって達成されるものである。
【０００６】
このような構成を採用することにより、ポンプが互いに上下に配置された２つの吐出口を有する場合は例えば液圧で切り換わる弁を省くことが可能である。２つの吐出口の各々に関連づけられた一方又は他方のチャンバ領域へのインペラの移動によって、いずれの吐出口も互いに独立して選択的に洗浄液を吐出可能である。また、このような構成によれば、特に複数の負荷に洗浄液を供給しようとする場合に洗浄液ポンプを格別にコンパクトな設計とすることが可能である。
【０００７】
ポンプ室は、ポンプハウジング内でインペラと共に軸方向移動できるように配置された上部及び下部の一対のチャンバ壁で仕切られている。
【０００８】
これらの上部及び下部チャンバ壁は、ポンプハウジング内で回転しないように案内されている。
【０００９】
ポンプ室は、上部及び下部チャンバ壁の部分でシールされている必要はない。
【００１０】
ポンプ室への洗浄液の吸引のために、これらのチャンバ壁の一方、好ましくは下部チャンバ壁には、少なくとも１つの開口が貫設されていてもよい。
【００１１】
２つの吐出口を有する洗浄液ポンプの好適な変形実施形態においては、電動機の回転軸に送りねじ部が設けられ、この送りねじ部によってインペラが電動機回転軸上で軸方向移動可能に支持されている。望ましくはインペラは送りねじ部の両端に設けられた２つの衝合端の間で軸方向移動できるようにする。
【００１２】
インペラは、各々送りねじ部の各衝合端の対応する係合部と連携して作動する上下の連行係合部材を備えていてもよい。
【００１３】
好ましくは、インペラに設ける連行係合部材は連行ピンの形態とする。
【００１４】
本発明による洗浄液ポンプの１つの変形実施形態では、電動機回転軸が軸方向移動可能に配置され、この電動機回転軸にインペラが固定されている。
【００１５】
本発明の第２の実施形態によれば、電動機が回転軸上に付加的な可動磁石を有し、この可動磁石が電動機ハウジング内に配置された切り換え作動可能なソレノイドコイルにより軸方向駆動されるようになっている。
【００１６】
このように構成された洗浄液ポンプは、２つのチャンバ領域のそれぞれに２つずつの吐出口を設け、これら２つずつの吐出口を互いに上下に重なるように配置して、合計４つの吐出口を備えることができる。
【００１７】
この場合、上部又は下部の２つの吐出口は、回転軸の回転方向の切り換えによって液圧で切り換わる弁により切り換え可能にポンプ室に接続されることが望ましい。
【００１８】
いずれにせよ各吐出口はそれぞれポンプハウジングの内部チャンバに対して接線方向に連通するようにし、また電動機には可逆回転形直流電動機を用いることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の２つの実施形態に基づいて更に詳述すれば以下の通りである。
【００２０】
図１〜９に示す洗浄液ポンプ１は、相互に封止された電動機部分３と液圧部分４とを有するポンプハウジング２を備えている。電動機部分３には可逆回転形直流電動機５が内蔵されており、符号６はこの直流電動機５の接続端子を示している。図１〜９に示した実施形態では、ポンプハウジング２には図１の正面図で上部右側と下部左側に配置された２つの吐出口７と、軸心上に配置された洗浄液用吸引口８が設けられている。特に図１と図２から明らかなように、各吐出口７は互いに異なる高さレベルのそれぞれにおいて円筒形のポンプハウジング２内に対してほぼ接線方向に沿って連通している。
【００２１】
直流電動機５の回転軸９はポンプハウジング２の液圧部分４を貫通している。ポンプハウジング２の液圧部分４内で電動機回転軸９上に設けられているのは互いに同期したピッチの二重螺旋送りねじ部１０であり、この螺旋送りねじ部の上に符号１１で示したインペラが軸方向移動可能に案内されている。この目的のため、インペラ軸１２の軸孔３０の内面には螺旋送りねじ部１０と噛み合って送りねじ機構を形成する二条の案内溝１３（図５と図７参照）が設けられている。
【００２２】
インペラ１１は放射状に延在する複数のインペラブレード１４を備え、ポンプハウジング２内でポンプ室を画定する上部と下部のチャンバ壁１５及び１６の間に配置されている。チャンバ壁１５及び１６は、ポンプハウジング２内においてインペラ１１と一緒に軸方向移動可能に案内されているが、ポンプハウジング２に対しては相対回転不能とされている。この目的で上部と下部のチャンバ壁１５及び１６の外周面にはそれぞれ保持突起１７が設けられており、これらの突起がチャンバ壁の回転を防止する手段としてポンプハウジング２の内壁面に設けられている軸方向案内溝１８と連携動作するようになっている。また、チャンバ壁１５と１６は、インペラ軸１２の両端部の各全周溝２９により保持されている。
【００２３】
ポンプハウジング２の液圧部分４で電動機回転軸９上の螺旋送りねじ部の両端にはそれぞれ衝合端を形成する上部と下部のカラー１９が設けられている。各カラー１９にはそれぞれインペラ１１に向いた側に衝合肩部２０が設けられ、これらの衝合肩部は、インペラ軸１２の各端面に設けられている各連行ピン２１と連携作動するようになっている。連行ピン２１の長さと配置位置は、インペラ１１の上下におけるインペラ軸１２の端面と各カラー１９の端面との間に図８に符号２３で示す間隙が維持されるように、即ち、インペラ軸１２とカラー１９とが互いに直接触れないように定められている。
【００２４】
以上に述べた本発明の第１実施形態による洗浄液ポンプ１の作動様式は以下の通りである。
【００２５】
図３を参照すると、今、洗浄液ポンプ１はインペラ１１を上方位置に位置させた動作状態にある。電動機回転軸９、即ち直流電動機５の回転子は、接続端子６側から見て時計方向へ回転している。上部カラー１９の衝合肩部２０が時計方向に上部の連行ピン２１を駆動すると共に、図３で上部に示されているほうの吐出口７が洗浄液を吐出する。即ち、洗浄液は軸心上に配置された吸引口８を通過してポンプハウジング２へ流入し、図７に符号２２で示した流路を介して下部チャンバ壁１６（吸込側）を通過してから、ポンプハウジング２内で上部と下部のチャンバ壁１５及び１６の間に形成されたポンプ室に流入し、このポンプ室内でインペラブレード１４により放射方向へ駆動されて上部側の吐出口７から外部へ送り出される。
【００２６】
ここで直流電動機５の極性を切り換えてその回転方向を逆転させると、インペラ１１は下部の連行ピン２１が下部カラー１９の衝合肩部２０に衝合するまで螺旋送りねじ部１０上を移動して図４に示す下限位置に達する。今、電動機回転軸９は接続端子６側から見て半時計方向へ回転している。インペラ１１は、その下降時に上部チャンバ壁１５及び下部チャンバ壁１６を共に連行してきている。従って、今やインペラ１１並びにポンプハウジング２と上下チャンバ壁１５、１６とで形成されたポンプ室は下部の吐出口７の高さレベルに位置し、下部の吐出口７が洗浄液を吐出することになる。
【００２７】
図８及び図９は、洗浄液ポンプ１の液圧部分４を貫通する領域における電動機回転軸９上のインペラ１１と上下チャンバ壁１５及び１６並びにそれらの螺旋送りねじ部１０上の配置構成を示している。図８において、インペラ１１は上方位置にあり、電動機回転軸９は図８の上辺側から見て時計方向へ回転している。図９は回転方向を逆転させた場合を示しており、インペラ１１は下方位置に移動している。本実施形態において、螺旋送りねじ部１０は電動機回転軸９に取り付けられた二重螺旋同期ねじを有するねじ部で形成されている。前述のように、このねじ部はカラー１９の形の２つの衝合端を含んでおり、これら衝合端によってインペラ１１に対する移動限界の両端が定められている。またに、前述のように連行ピン２１の長さ及び配置位置は、インペラ軸１２の上下端面が対面するカラー１９に当接しないように、即ち間に間隙２９が形成されるように選ばれている。これは、インペラ１１が上下の移動端で引っ掛からないことを保証するためである。
【００２８】
図１０〜１７は、本発明による洗浄液ポンプ１の第２実施形態を示している。本発明の第２実施形態では、電動機５の回転軸９と回転子２４が軸方向移動可能に支持されている。この場合、電動機回転軸９には、巻線回転子２４に加えて極性切り換え可能なソレノイドコイル２６により移動可能な可動磁石２５が取り付けられている。ソレノイドコイル２６の励磁極性に応じて可動磁石２５が離反又は接近し、これにより可動磁石２５及びそれと相対移動不能に固定された電動機回転軸９の軸方向ストローク運動が行われる。
【００２９】
前述の図１〜９に示した第１実施形態とは異なり、インペラ１１はポンプハウジング２の液圧部分４において電動機回転軸９の一端に固定されている。電動機回転軸９の軸方向ストローク運動でインペラ１１も同様に軸方向へ移動する。
【００３０】
さて、特に図１０に明示するように、ポンプハウジング２には、それぞれ一対ずつの吐出口７が各対で互いに上下に重なる位置関係で配置され、合計で４つの吐出口７が設けられている。図１２には、前述の第１実施形態と同様に各吐出口７がポンプハウジング２の片側でその内部と接線方向に連通していることが明示されている。
【００３１】
また第１実施形態と同様に、この洗浄液ポンプ１は符号１５及び１６で示す通りの上部と下部のチャンバ壁を含んでおり、これらチャンバ壁がポンプハウジング２とポンプ室を形成している。第１実施形態の場合と同じく、上部と下部のチャンバ壁１５、１６はほぼ円盤状エレメントの形態であり、これらのエレメントがインペラ１１のストローク運動に随伴するようにインペラ軸１２と嵌合ロックした状態で連携作動するようになっている。この目的で、両チャンバ壁には外周面から突出した一対の保持突起１７が設けられており、インペラ１１が回転動作を行ったときに、これらの突起がポンプハウジング２に設けられている対応した軸方向案内溝１８と共にポンプハウジング２に対する上部及び下部チャンバ壁１５、１６の相対回転を阻止している。
【００３２】
図１１においてインペラ１１は上方位置にあり、洗浄液ポンプ１の２つの上部吐出口７は液圧の作用下にあって、直流電動機５の回転方向に応じていずれか一方の吐出口７が他方よりも高圧となっている。従って、４方形式のポンプ、即ち４つの吐出口を有する第２実施形態の洗浄液ポンプの場合は、付加的な液圧作動式の弁２７、更に詳細には各対の２つずつの吐出口７の間にそれぞれ弁２７を設ける必要がある。尚、このような構成を示している図１２及び図１４に関して、図１２では図１０に示す上部の２つの吐出口７の間に接続は位置された弁２７を示し、図１４では図１０の示す下部の２つの吐出口７の間に接続は位置された弁２７を示していることに留意されたい。
【００３３】
各弁２７は、両端面を液圧の受圧作動面として遊動的に支持された弁体２８を内蔵している。弁体２８は、互いに反対向きにポンプハウジングの接線方向に配置された２つの吐出口７のうちのどちらが他方よりも高圧であるかに応じて一方又は他方の移動端位置に移動し、移動後の移動端位置における吐出口７を閉鎖するので、ポンプハウジング２における個々のポンプ室では確実に１つの吐出口７だけに圧力が立つことになる。
【００３４】
上述のように、図１０〜１７に示す洗浄液ポンプ１は４方形のポンプであり、しかも符号８で示すように中心軸上に配置された吸引口を有している。この洗浄液ポンプ１の制御は、直流電動機５の回転方向を逆転させることと、ソレノイドコイル２６の励磁極性を切り換えることの両方で行われる。
【００３５】
インペラ１１が図１１に示す上方位置にあるとき、ポンプハウジング上で同じ高さレベルに配置されている２つの吐出口７の一方又は他方のいずれかが直流電動機５の回転方向の反転により圧力に曝されることになり、その際に弁２７は、同一高さレベルに配置されている反対側の吐出口７を確実に密閉閉鎖するように作動可能である。この場合、例えば自動車のフロントガラスとリアウィンドウのための各洗浄系を上部の２つの吐出７に接続することが可能である。一方、下部の２つの吐出口７には左右のヘッドランプのための各洗浄系を接続して、左右のヘッドランプを１つずつの吐出口で交互に受け持たせることができる。これは例えば安全目的のために必要であり、仮に両方のヘッドランプが同時に洗浄状態になってしまうと視界に突然の有害な影響を与え、しかもポンプ出力容量を大きくする必要があるからである。
【００３６】
ソレノイドコイル２６の励磁操作によって回転子２４だけでなく可動磁石２５及び回転子に相対回転不能に結合された電動機回転軸９がインペラ１１と一体的に図１１に示す位置から図１３に示す位置へ移動する。従って、上述のようにインペラ１１と共に移動する上部と下部のチャンバ壁１５及び１６がポンプハウジング２と共に下部の吐出口７の高さレベルに位置するポンプ室を形成する。この位置におけるインペラ１１により、下部のみの２つの吐出口７のいずれかが直流電動機５の回転方向に応じて選択的に圧力に曝されることになる。
【００３７】
図１〜９を参照して述べた第１実施形態による洗浄液ポンプ１の場合と同様に上部と下部のチャンバ壁１５、１６はポンプハウジング２に対してシールされている必要はない。また、下部チャンバ壁１６には流路２２が貫設されており、これによりポンプ室への洗浄液の吸引を保証している。
【００３８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明による構成を採用することにより、ポンプが互いに上下に配置された２つの吐出口を有する場合は例えば液圧で切り換わる弁を省くことが可能であり、２つの吐出口の各々に関連づけられた一方又は他方のポンプ室領域へのインペラの移動によりいずれの吐出口も互いに独立して選択的に洗浄液を吐出可能である。また、本発明によれば特に複数の負荷に洗浄液を供給することのできる洗浄液ポンプを格別にコンパクトな構造で実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による洗浄液ポンプを示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】インペラが上方位置にあるときの図１に示した洗浄液ポンプの一部切欠説明図である。
【図４】インペラが下方位置にあるときの図３に対応する一部切欠説明図である。
【図５】インペラ部分の上部チャンバ壁側の構成を示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】インペラ部分の下部チャンバ壁側の構成を下から見上げた底面図である。
【図８】インペラが上方位置にあるときの電動機回転軸上のインペラと上下チャンバ壁の構成を拡大して示す説明図である。
【図９】インペラが下方位置にあるときの電動機回転軸上のインペラと上下チャンバ壁の構成を拡大して示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による洗浄液ポンプを示す正面図である。
【図１１】インペラが上方位置にあるときの図１０に示した洗浄液ポンプの一部切欠説明図である。
【図１２】図１１の洗浄液ポンプの上部吐出口部分における横断面図である。
【図１３】インペラが下方位置にあるときの本発明の第２実施形態による洗浄液ポンプの一部切欠説明図である。
【図１４】第２実施形態による洗浄液ポンプの下部吐出口部分における横断面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態におけるインペラ部分の上部チャンバ壁側の構成を示す平面図である。
【図１６】図１５に示したインペラ部分の縦断面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態におけるインペラ部分の下部チャンバ壁側の構成を下から見上げた底面図である。
【符号の説明】
１ 洗浄液ポンプ
２ ポンプハウジング
３ 電動機部分
４ 液圧部分
５ 直流電動機
６ 接続端子
７ 吐出口
８ 吸引口
９ 電動機回転軸
１０ 螺旋送りねじ部
１１ インペラ
１２ インペラ軸
１３ 案内溝
１４ インペラブレード
１５ 上部チャンバ壁
１６ 下部チャンバ壁
１７ 保持突起
１８ 案内溝
１９ カラー
２０ 衝合肩部
２１ 連行ピン
２２ 流路
２３ 間隙
２４ 回転子
２５ 可動磁石
２６ ソレノイドコイル
２７ 弁
２８ 弁体
２９ 溝

Claims (14)

1. 自動車に搭載されるウィンドウ及び／又はヘッドランプ用洗浄機のための洗浄液ポンプであって、円筒状のポンプハウジングと該ポンプハウジングの上端部に同軸状に取り付けられた電動機とを備え、ポンプハウジングには前記電動機の回転軸によって回転されるインペラが内蔵されていると共に洗浄液のための吸引口及び選択的に吐出状態下におかれる少なくとも２つの吐出口が設けられているものにおいて、ポンプハウジング（２）の内部チャンバが軸心方向に隣接した少なくとも２つのチャンバ領域を含み、２つの吐出口（７）が互いに異なるチャンバ領域に関連付けられており、インペラ（１１）が選択的に個々のチャンバ領域内で作動位置をとることができるように軸方向移動可能にポンプハウジング（２）内に支持され、ポンプハウジングの内部チャンバにはインペラの両端面に対面配置された上部及び下部チャンバ壁によりインペラを内包するポンプ室が仕切られ、これら上部及び下部チャンバ壁がポンプハウジング内でインペラと共に軸方向移動可能で且つポンプハウジングに対して相対回転不能にインペラと組み合わされていることを特徴とする洗浄液ポンプ。
2. インペラ（１１）が電動機の回転軸に嵌められたインペラ軸を有し、前記上部及び下部チャンバ壁（１５，１６）がインペラ軸の両端部に設けられた全周溝に相対回転可能に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄液ポンプ。
3. 上部及び下部チャンバ壁（１５，１６）が外周面に保持突起を有し、この保持突起と係合して上部及び下部チャンバ壁の回転を防止する軸方向案内溝がポンプハウジング（２）の内壁面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄液ポンプ。
4. 一方のチャンバ壁、特に下部チャンバ壁（１６）に、ポンプ室への洗浄液の吸引のための少なくとも１つの開口が貫設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄液ポンプ。
5. インペラ（１１）が電動機の回転軸（５）に設けられた送りねじ部によって軸方向へ移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄液ポンプ。
6. インペラ（１１）が送りねじ部の上下両端に設けられた２つの衝合端の間で軸方向移動可能であることを特徴とする請求項５に記載の洗浄液ポンプ。
7. インペラ（１１）が、送りねじ部の上下両端の２つの衝合端にそれぞれ設けられた係合部と個々に係合する上部及び下部の連行係合部材（２１）を備え、送りねじ部の上端側の衝合端とインペラの上部連行係合部材とが送りネジ部の一方の回転方向に関してのみ係合可能であり、送りねじ部の下端側の衝合端とインペラの下部連行係合部材とが送りネジ部の他方の回転方向に関してのみ係合可能であることを特徴とする請求項５又は６に記載の洗浄液ポンプ。
8. インペラ（１１）に設けられている各連行係合部材が連行ピン（２１）の形態を有することを特徴とする請求項７に記載の洗浄液ポンプ。
9. 電動機回転軸（９）が軸方向移動可能に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄液ポンプ。
10. 電動機が付加的な可動磁石（２５）を有し、可動磁石を駆動するための切り換え作動可能なソレノイドコイル（２６）が電動機ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の洗浄液ポンプ。
11. ２つのチャンバ領域のそれぞれに２つずつの吐出口が設けられ、これら２つずつの吐出口が互いに上下に重なるように配置されて、合計４つの吐出口がポンプハウジングに設けられていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の洗浄液ポンプ。
12. 上部及び／又は下部の２つの吐出口（７）を切り換え可能にポンプ室に接続するためにポンプ室からの液圧で制御される弁（２７）を備えていることを特徴とする請求項１１にに記載の洗浄液ポンプ。
13. 各吐出口がそれぞれポンプハウジングの内部チャンバに対して接線方向に連通していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の洗浄液ポンプ。
14. 電動機が可逆回転形直流電動機であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の洗浄液ポンプ。

Images