JP6700493B2 - 自動車用補助動力装置の真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、自動車への適用のための蒸気ポンプ、特に燃料蒸気アキュムレータを換気するためのパージポンプに関し、当該ポンプは、ポンプ室を備えるポンプハウジング及びモータ室を備えるモータハウジングを少なくとも含むハウジング群を備え、ポンプハウジングは入口開口及び出口開口を有し、入口開口から出口開口へ燃料蒸気をポンピングするためにポンプ室内にポンピングホイールが設けられており、ポンプホイールは共に回転するためにロータシャフトに取り付けられており、モータステータ、モータロータ及びモータ制御ユニットを備える駆動モータがモータ室内に設けられており、モータロータは共に回転するためにロータシャフトに接続されている。

自動車への適用において、蒸気吸収ユニットから例えば内燃機関の吸気セクションのような蒸気ターゲットへ燃料蒸気を含むガスをポンピングするための自動車用蒸気ポンプ装置の一部として、特に電動の蒸気ポンプが用いられている。典型的な自動車用燃料蒸気ポンプ装置の例が、特許文献１に開示されている。典型的なパージポンプも、この刊行物に記載されている。

これらのポンプの大きな欠点は、ポンピングホイールの静電帯電、並びに、付随するスパーク及び燃料蒸気発火の危険性である。さらに、燃料蒸気中の水の比率は、相当な腐食損傷を蒸気ポンプに与え得る。

米国特許出願公開第２０１５／０２８５１７０号明細書

したがって、本発明の目的は、上述した欠点が簡易且つ経済的な態様で回避されるように蒸気ポンプを開発することである。

この目的は、本発明に従って、ポンピングホイールを少なくとも部分的に導電性プラスチック材料から製作すると共にロータシャフトを導電性材料から製作し、その際、導電手段を介して間接的に又は直接的に接触プラグと電気的に接続され、このようにして接地された導電性のベアリング装置内において、ロータシャフトが回転可能に支持されることによって達成される。それによって、燃料蒸気の発火が簡易且つ経済的な態様で防止される。さらに、少なくともポンピングホイールの腐食損傷が防止される。

好ましい実施形態によれば、ポンピングホイールは、例えばグラファイトのような導電性の充填材を含んでいる。しかしながら、代案として、本質的に導電性のポリマーも、ポンピングホイールを製作するために用いられ得る。

ポンピングホイールから接触プラグへの簡易且つ経済的な電気的接続を保証するために、ロータシャフトが金属で製作されていると有利である。

特に有利な態様において、モータハウジングは、その中にモータステータが埋め込まれた中実のプラスチックハウジングである。このようにして、モータステータ及び場合によっては電子部品が、ポンプ室から完全に分離される。したがって、燃料蒸気によって引き起こされる金属部品の腐食損傷を排除することが可能である。代案として、それ自体周知の缶を設けることも、当然に可能である。この関連で、ポンプハウジングのポンプ室が、ポンプハウジング部及びプラスチックハウジングの端面によって囲まれていると、特に有利である。

特に有利な態様において、駆動モータは永久励磁モータであり、モータロータはプラスチック材料で被覆された永久磁石を備えている。このようにして、腐食に対する非常に効果的な保護が保証される。この関連で、駆動モータが非対称永久励磁駆動モータであると、特に有利である。これによって、非常にコンパクトなモータハウジングが得られる。モータステータがモータロータの片側にのみ設けられているという事実によって、成形されたポンプハウジングの製作が大幅に簡略化される。

有利な実施形態において、ポンピングホイールは遠心ホイールとして設計されている。遠心ホイールは、好ましくは、プラスチック材料のベーン部及びこれと接続されたポット部によって形成されることができ、遠心ホイールは、ポット部を介してロータシャフトに固定的に取り付けられる。

有利には、導電手段は接触プラグとの導電性ワイヤ接続によって形成され得る。あるいは、代案として、導電性ワイヤ接続は、ポンピングホイールの帯電を避けるために、モータ制御ユニットの回路基板を介して導かれる。

本発明の１つの実施形態が、蒸気ポンプを備える自動車用蒸気ポンプ装置を縦断面において概略的に示す添付図面を参照して説明される。

図面は、燃料蒸気を含むポンプガスをポンピングするための蒸気ポンプ１２を備える、自動車用蒸気ポンプ装置１０を、概略的に示している。蒸気ポンプ装置１０は、蒸気吸収ユニット１６に流体的に接続された自動車燃料タンク１４を備えている。蒸気吸収ユニット１６は、木炭（charcoal）を含み得る。蒸気吸収ユニット１６は、自動車用蒸気ポンプ１２のポンプ入口３０と、流体的に接続されている。蒸気ポンプ１２のポンプ出口４４は、内燃機関（図示されていない）の吸気セクションである蒸気ターゲット１８に、流体的に接続されている。蒸気ポンプ１２は、いわゆるパージポンプとしても知られている。

蒸気ポンプ１２は、２つの別個のハウジング部、すなわち、ポンピング室２４を画定すると共にポンプ入口開口３０及びポンプ出口ダクト４０を有するポンピングハウジング部２１と、モータ室２５を画定すると共に電気モータ５０を備える別個のモータハウジング部２２と、から成るハウジング構成１３と、スチールブッシュ２７及び２つのローラベアリング３８，３９を備えるベアリング装置２６と、電気接続プラグ６０と、軸方向のガス入口を備える遠心ホイールとして構成されたインペラ状のポンピングホイール３４と、を備える流体ポンプとして設計されている。回転体するポンピングホイール３４は、１００００〜４５０００ｒｐｍの高い回転速度で回転する。ポンプガスは、それによって加速されて出口ボリュート３２へ径方向に流入する。ポンプガスは、出口ボリュート３２から、その遠位端にポンプ出口４４を備える接線方向の出口ダクト４０へ流入する。回転するポンピングホイール３４によって引き起こされる圧力上昇は、５０〜１００ｍｂａｒの範囲である。

ロータアセンブリは、ロータシャフト３６によって支持されたポンプホイール３４を備えており、当該ロータシャフト３６は、モータハウジング部２２において、２つのローラベアリング３８，３９によって回転可能に支持されている。ロータシャフト３６は、モータステータ５１によって囲まれた永久磁化されたモータロータ５２をも備えており、それによってモータ５０は、いわゆる非対称モータとして構築されている。ロータアセンブリは、回転軸３１の周りを回転し、それによって、ロータ５２の永久磁石５５はプラスチック成形されている。

モータハウジング部２２は、また、ロータ５２を駆動するためのモータ制御ユニット５３を備えるモータ電子機器室５４を画定している。電子機器室５４は、別個の電子機器室カバー２３によって閉じられている。

ポンピングハウジング部２１は、ポンピングホイール３４及び回転軸と同軸に配置された軸方向の入口ダクト３３を画定すると共に、チューブ状で真っ直ぐな出口ダクト壁４２によって画定された接線方向の出口ダクト４０をも画定している。出口ダクト４０は、全体的な出口ダクト軸４１を定義している。

モータハウジング部２２は、２〜３本の接触ピン６２を備える電気接続プラグ６０を画定している。電気接続プラグ６０は、対応するプラグを電気接続プラグ６０と接続し、あるいは、対応するプラグと電気接続プラグ６０との接続を断つための、概略の方向である全体的なプラギング軸６１を有している。電気接続プラグ６０は、蒸気ポンプ１２を制御するための外部制御ユニット１９に、電気的に接続されている。

ポンピングホイールの静電帯電が燃料蒸気の発火を引き起こさないことを保証するために、本発明によれば、ポンピングホイール３４は少なくとも部分的に導電性プラスチック材料から作られており、ロータシャフト３６は導電性材料から作られている。ロータシャフト３６は、導電性のベアリング装置２６内で回転可能に支持されている。本実施形態において、ベアリング装置２６及び従ってスチールブッシュ２７は、導電手段２８を介して接触プラグ６０と電気的に接続されており、当該導電手段２８は、本例において、接地をもたらすよう、電気ワイヤ接続として設計されている。しかしながら、導電性ワイヤ接続を、それ自体公知の態様でモータ制御ユニット５３の一部である回路基板３５を介して導くことも考えられる。ポンピングホイール３４から接触プラグ６０の接触ピン６２への電路は、参照符号４８によって示されている。

本実施形態において、ポンピングホイール３４は、導電性を得るためにグラファイトの充填材を含んでいる。本実施形態において、モータハウジング２２及び従ってそれによって囲まれたモータ室２５は、実質的に中実のプラスチック材料ハウジングとして形成されており、その内部にモータステータ５１が埋め込まれている。ポンプハウジング部４７と共に、ポンピングホイール３４に向けられたこのプラスチック材料ハウジング２２の端面４６は、ポンプ室２４を囲んでいる。ポンプ室２４の内部において、実質的に、ポンピングホイールは、共に回転するために金属のロータシャフト３６上に支持されている。プラスチック材料ハウジングの当該端面の反対側の面には、回路基板３５が設けられており、当該回路基板３５はカバー２３によって閉じられている。本実施形態は、腐食損傷に対する保護を、簡易且つ経済的な態様で提供する。

Claims (10)

1. 自動車への適用のための蒸気ポンプ（１２）であって、
   ポンプ室（２４）を備えるポンプハウジング（２１）及びモータ室（２５）を備えるモータハウジング（２２）を少なくとも含むハウジング群（１３）を備え、
   前記ポンプハウジング（２１）は入口開口（３０）及び出口開口（４４）を有し、
   前記入口開口（３０）から前記出口開口（４４）へ燃料蒸気をポンピングするために前記ポンプ室（４８）内にポンピングホイール（３４）が設けられており、
   前記ポンピングホイール（３４）は共に回転するためにロータシャフト（３６）に取り付けられており、
   モータステータ（５１）、モータロータ（５２）及びモータ制御ユニット（５３）を備える駆動モータ（５０）が前記モータ室（２５）内に設けられており、
   前記モータロータ（５２）は共に回転するために前記ロータシャフト（３６）に接続されており、
   前記モータ制御ユニット（５３）の電気的接続のために接触プラグ（６０）が設けられており、
   前記ポンピングホイール（３４）は少なくとも部分的に導電性プラスチック材料から製作されており、前記ロータシャフト（３６）は導電性材料から製作されており、前記ロータシャフト（３６）は、導電手段（２８）を介して間接的に又は直接的に前記接触プラグ（６０）と電気的に接続された導電性のベアリング装置（２６）内において回転可能に支持されている、ことを特徴とする自動車への適用のための蒸気ポンプ。
2. 前記ポンピングホイール（３４）は、グラファイトのような導電性の充填材を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
3. 前記ロータシャフト（３６）は金属で製作されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
4. 前記モータハウジング（２２）は、被覆されたモータステータ（５１）を備える中実のプラスチック材料ハウジングである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
5. 前記ポンプハウジング（２１）の前記ポンプ室（２４）は、ポンプハウジング部（４７）及び前記モータハウジング（２２）の端面（４６）によって囲まれている、ことを特徴とする請求項４に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
6. 前記駆動モータ（５０）は永久励磁駆動モータであり、前記モータロータ（５２）はプラスチック材料中に埋め込まれた永久磁石を備えている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
7. 前記駆動モータ（５０）は、前記モータステータ（５１）が前記モータロータ（５２）の片側にのみ設けられている非対称な永久励磁駆動モータである、ことを特徴とする請求項５に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
8. 前記ポンピングホイール（３４）は遠心ホイールである、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
9. 前記導電手段（２８）は、少なくとも、前記接触プラグ（６０）への導電性ワイヤ接続によって形成されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。
10. 前記導電性ワイヤ接続は、前記モータ制御ユニット（５３）の回路基板（３５）を介して導かれている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の自動車への適用のための蒸気ポンプ。

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