JP6793792B1 - ポンプ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低温環境下で使用される場合であってもシール性の低下を抑制できるポンプ装置を提供する。【解決手段】ポンプ装置は、円筒状のハウジングと、ハウジングの内周側に圧入された円筒部を有するブラケットと、を備え、円筒部は、ハウジングよりも線膨張係数の大きい材料を用いて形成されており、ハウジング及び円筒部の一方は、薄肉部を有しており、薄肉部の肉厚は、上記一方のうち薄肉部以外の部分の肉厚よりも薄くなっており、薄肉部には、弾性変形が生じており、上記一方は、弾性変形の復元力によってハウジング及び円筒部の他方に押し付けられている。【選択図】図2

Description

本発明は、ハウジングとハウジングに圧入されたブラケットとを備えるポンプ装置に関するものである。
特許文献1には、円周流式液体ポンプが記載されている。この円周流式液体ポンプは、インペラと、インペラの中心軸を回転自在に支持するポンプケーシング組立体と、を有している。インペラを駆動する電動機は、筒状のヨークと、ヨークに組み付けられた永久磁石と、ヨークの内部に収容された回転子と、を有している。ヨークの一端部には、ポンプケーシング組立体が取り付けられている。ヨークの他端部には、ブラケットが取り付けられている。
特開平3−199693号公報
上記のようなポンプにおいて、ブラケットは、例えば、ヨークの他端部の内周側に圧入されることにより取り付けられる。ブラケットの外周面とヨークの内周面とが密着していると、上記他端部におけるシール性が確保される。一般に、ブラケットは、ヨークよりも線膨張係数の大きい樹脂材料を用いて形成されている。このため、室温よりも温度の低い低温環境下でポンプが使用される場合、ブラケットの収縮量はヨークの収縮量よりも大きくなる。これにより、ブラケットの外周面とヨークの内周面との密着性が低下するため、シール性が低下してしまうという課題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、低温環境下で使用される場合であってもシール性の低下を抑制できるポンプ装置を提供することを目的とする。
本発明に係るポンプ装置は、円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周側に圧入された円筒部を有するブラケットと、を備え、前記円筒部は、前記ハウジングよりも線膨張係数の大きい材料を用いて形成されており、前記ハウジング及び前記円筒部の一方は、薄肉部を有しており、前記薄肉部の肉厚は、前記一方のうち前記薄肉部以外の部分の肉厚よりも薄くなっており、前記薄肉部には、弾性変形が生じており、前記一方は、前記弾性変形の復元力によって前記ハウジング及び前記円筒部の他方に押し付けられている。
本発明によれば、低温環境下で使用される場合であってもポンプ装置のシール性の低下を抑制できる。
本発明の実施の形態1の前提となるポンプ装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態1に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態3に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態4に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態5に係るポンプ装置の圧入部を軸方向と垂直な平面で切断した構成を示す断面図である。 図6のVII−VII断面を示す断面図である。 図6のVIII−VIII断面を示す断面図である。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係るポンプ装置について説明する。本実施の形態では、ポンプ装置として、燃料タンク内の液体燃料を車両用内燃機関に供給するインタンク式電動ポンプを例示している。インタンク式電動ポンプは、液体燃料に浸漬されるように燃料タンク内に設置される。
図1は、本実施の形態の前提となるポンプ装置の構成を示す断面図である。図1に示すように、ポンプ装置は、円筒状のハウジング10を有している。ハウジング10は、例えば軟磁性材料を用いて形成されており、電動機30の継鉄を兼ねている。ハウジング10の軸方向は、図1中の上下方向である。以下、ハウジング10の軸方向のことを単に軸方向という場合がある。ハウジング10の径方向は、図1中の左右方向である。以下、ハウジング10の径方向のことを単に径方向という場合がある。
ハウジング10の軸方向一端部である下端部には、ポンプケーシング組立体20が取り付けられている。ポンプケーシング組立体20は、ポンプケーシング本体21とカバー22とを有している。ポンプケーシング本体21とカバー22との間には、インペラ23が回転自在に設けられている。インペラ23の中心部は、電動機30の中心軸33の一端に接続されている。インペラ23の外周縁部には、羽根部24が設けられている。
ポンプケーシング組立体20には、ポンプ流路25、吸入口26及び吐出口27が形成されている。ポンプ流路25は、インペラ23の外周縁部に沿って円弧状に延伸している。吸入口26は、ポンプ流路25の一端とつながっている。ポンプ装置の外部の液体燃料は、吸入口26を介してポンプ流路25に吸入される。吐出口27は、ポンプ流路25の他端とつながっている。ポンプ流路25で昇圧された液体燃料は、吐出口27を介してハウジング10の内部空間12に吐出される。
ハウジング10の軸方向中央部には、電動機30が設けられている。電動機30は、永久磁石31と回転子32とを有している。永久磁石31は、ハウジング10の内周面に固定されており、ハウジング10と共に電動機30の固定子として機能する。回転子32は、ハウジング10の内部に収容されている。回転子32に設けられた中心軸33は、ハウジング10の軸方向に沿って延伸している。中心軸33の下端部及び上端部は、それぞれ軸受34及び軸受35によって、ハウジング10に対し回転自在に支持されている。
ハウジング10の軸方向他端部である上端部には、ブラケット40が取り付けられている。ブラケット40は、ハウジング10の材料よりも線膨張係数の大きい材料、例えば合成樹脂を用いて形成されている。ブラケット40は、円筒状に形成された円筒部41を当該ブラケット40の軸方向一端部に有している。円筒部41は、ハウジング10の上端部の内周側に圧入されている。ブラケット40は、円筒部41がハウジング10に圧入されることによって、ハウジング10に対して固定されている。これにより、ハウジング10に対するブラケット40の径方向位置が規制されている。また、ハウジング10の上端部の縁部には、ハウジング10に取り付けられたブラケット40の形状に沿ってカーリング加工が施され、カーリング部11が形成されている。これにより、ブラケット40とハウジング10とが一体化している。
上記の軸受35は、ブラケット40に対し、圧入によって取り付けられている。ブラケット40には、回転子32に設けられた整流子36に接触する給電ブラシ50が設けられている。また、ブラケット40には、内部空間12に吐出された液体燃料をポンプ装置の外部に流出させる流出口51が形成されている。流出口51には、液体燃料の逆流を防ぐチェック弁52が設けられている。
上記の構成を有するポンプ装置の動作について説明する。電動機30の回転駆動力によりインペラ23が回転すると、ポンプ装置の外部の液体燃料が吸入口26を介してポンプ流路25に吸入される。ポンプ流路25に吸入された液体燃料は、羽根部24によって昇圧され、吐出口27を介して内部空間12に吐出される。内部空間12に吐出された液体燃料は、ブラケット40に設けられた流出口51からポンプ装置の外部に流出し、車両用内燃機関に供給される。内部空間12は、ポンプ装置の吐出圧力に維持される。
図2は、本実施の形態に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。図2では、ハウジング10及びブラケット40の外周部のうち、ハウジング10の上端部と、当該上端部に圧入されるブラケット40の円筒部41と、が示されている。図2における白抜き太矢印は、ハウジング10に生じた弾性変形による復元力の向きを示している。ハウジング10の軸方向は図2中の上下方向であり、ハウジング10の径方向は図2中の左右方向である。なお、図2に示すポンプ装置の構成は、図1に示したポンプ装置の構成とは必ずしも一致していない。
図2に示すように、円筒部41は、圧入部42を軸方向の一端部に有している。ハウジング10は、圧入部42が圧入される被圧入部13を軸方向の一部に有している。圧入部42が被圧入部13に圧入されていることによって、圧入部42の外周面42aは、被圧入部13の内周面13aと全周にわたって密着している。これにより、ハウジング10の上端部におけるシール性が確保されている。
また、ハウジング10は、軸方向において被圧入部13よりもハウジング10の上端側に設けられた第1薄肉部14と、軸方向において被圧入部13よりもハウジング10の下端側に設けられた第2薄肉部15と、を有している。第1薄肉部14及び第2薄肉部15のそれぞれは、ハウジング10において相対的に薄い肉厚を有している。第1薄肉部14及び第2薄肉部15のそれぞれは、円筒部41がハウジング10に圧入される際、ハウジング10に意図的な弾性変形を生じさせるために設けられている。第1薄肉部14の肉厚t1及び第2薄肉部15の肉厚t2はいずれも、ハウジング10のうち第1薄肉部14及び第2薄肉部15以外の部分の肉厚t3よりも薄くなっている(t1<t3、t2<t3)。ハウジング10の径方向において、第1薄肉部14及び第2薄肉部15のそれぞれの外径は、ハウジング10の上記部分の外径と同一である。ハウジング10の径方向において、第1薄肉部14及び第2薄肉部15のそれぞれの内径は、ハウジング10の上記部分の内径よりも大きくなっている。
第1薄肉部14の肉厚t1及び第2薄肉部15の肉厚t2はいずれも、被圧入部13の肉厚t4よりも薄くなっている(t1<t4、t2<t4)。ハウジング10の径方向において、第1薄肉部14及び第2薄肉部15のそれぞれの外径は、被圧入部13の外径と同一である。ハウジング10の径方向において、第1薄肉部14及び第2薄肉部15のそれぞれの内径は、被圧入部13の内径よりも大きくなっている。
円筒部41の圧入部42における肉厚t11は、円筒部41の強度を高めるために十分に厚くなっている。これにより、円筒部41の弾性変形が抑制されるようになっている。
円筒部41がハウジング10に圧入される際、第1薄肉部14及び第2薄肉部15によってハウジング10の弾性変形が促進される。具体的には、ハウジング10のうち主に第1薄肉部14及び第2薄肉部15には、弾性変形による撓みが生じる。第1薄肉部14及び第2薄肉部15に生じる撓みにより、被圧入部13は径方向外側に変位する。つまり、図2に示すハウジング10には、被圧入部13、第1薄肉部14及び第2薄肉部15が径方向外側に膨らむような弾性変形が生じている。ここで、図2を含む以下の図面では、弾性変形によるハウジング10又は円筒部41の形状の変化は必ずしも表現されていない。また、図2を含む以下の図面では、室温でのポンプ装置の構成を示している。
ブラケット40の円筒部41は、ハウジング10よりも線膨張係数の大きい材料を用いて形成されている。このため、室温よりも温度の低い低温環境下でポンプ装置が使用される場合、円筒部41の収縮量はハウジング10の収縮量よりも大きくなる。しかしながら、本実施の形態のハウジング10には、弾性変形の生じた状態から元に戻ろうとする復元力が、円筒部41に向かう方向に作用する。これにより、ハウジング10は、復元力によって円筒部41の収縮に追従して変形する。このため、被圧入部13の内周面13aと圧入部42の外周面42aとの密着が維持される。したがって、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10の上端部におけるシール性が維持される。また、低温環境下でのシール性の維持のためにOリング等のシール材をハウジング10とブラケット40との間に追加する必要もない。
ハウジング10の内径と円筒部41の外径との関係は、室温でハウジング10に生じる径方向の弾性変形量が、ポンプ装置が使用される低温環境下における円筒部41の径方向の収縮量とハウジング10の径方向の収縮量との差以上になるように設定される。
以上説明したように、本実施の形態に係るポンプ装置は、円筒状のハウジング10と、ハウジング10の内周側に圧入された円筒部41を有するブラケット40と、を備えている。円筒部41は、ハウジング10よりも線膨張係数の大きい材料を用いて形成されている。ハウジング10及び円筒部41の一方は、薄肉部として第1薄肉部14及び第2薄肉部15を有している。第1薄肉部14の肉厚t1及び第2薄肉部15の肉厚t2は、上記一方のうち第1薄肉部14及び第2薄肉部15以外の部分の肉厚t3よりも薄くなっている。第1薄肉部14及び第2薄肉部15には、弾性変形が生じている。上記一方は、弾性変形の復元力によってハウジング10及び円筒部41の他方に押し付けられている
この構成によれば、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10と円筒部41との密着を維持できるため、ポンプ装置のシール性の低下を抑制できる。また、この構成によれば、低温環境下でのシール性の維持のためにOリング等のシール材を追加する必要がないため、ポンプ装置の部品点数及び組立て工数の増加を抑えることができる。したがって、ポンプ装置の製造コストの増加を抑えることもできる。
また、本実施の形態に係るポンプ装置において、ハウジング10は、円筒部41が圧入された被圧入部13を有している。薄肉部は、ハウジング10の軸方向において被圧入部13よりもハウジング10の一端側に設けられた第1薄肉部14と、上記軸方向において被圧入部13よりもハウジング10の他端側に設けられた第2薄肉部15と、を含んでいる。この構成によれば、第1薄肉部14及び第2薄肉部15に生じた弾性変形の復元力によって、ハウジング10の被圧入部13を円筒部41に押し付けることができる。したがって、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10と円筒部41との密着を維持することができる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係るポンプ装置について説明する。図3は、本実施の形態に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。図3における白抜き太矢印は、ハウジング10に生じた弾性変形による復元力の向きを示している。なお、実施の形態1と同様の構成については説明を省略する。
図3に示すように、ハウジング10のうち被圧入部13を含む部分の外周面には、外周側から切り欠かれた形状を有する切欠き部16が形成されている。これにより、ハウジング10の被圧入部13には、薄肉部17が形成されている。薄肉部17は、ハウジング10において相対的に薄い肉厚を有している。薄肉部17は、円筒部41がハウジング10に圧入される際、ハウジング10に意図的な弾性変形を生じさせるために設けられている。薄肉部17の肉厚t5は、ハウジング10のうち薄肉部17以外の部分の肉厚t3よりも薄くなっている(t5<t3)。ハウジング10の径方向において、薄肉部17の外径は、ハウジング10の上記部分の外径よりも小さくなっている。ハウジング10の径方向において、薄肉部17の内径は、ハウジング10の上記部分の内径と同一である。
円筒部41の圧入部42における肉厚t11は、円筒部41の強度を高めるために十分に厚くなっている。これにより、円筒部41の弾性変形が抑制されるようになっている。
円筒部41がハウジング10に圧入される際、薄肉部17によってハウジング10の弾性変形が促進される。具体的には、ハウジング10のうち主に薄肉部17には、弾性変形による撓みが生じる。薄肉部17に生じる撓みにより、被圧入部13は径方向外側に変位する。つまり、図3に示すハウジング10には、被圧入部13が径方向外側に膨らむような弾性変形が生じている。
ポンプ装置が低温環境下で使用される場合、ハウジング10は、復元力によって円筒部41の収縮に追従して変形する。このため、被圧入部13の内周面13aと圧入部42の外周面42aとの密着が維持される。したがって、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10の上端部におけるシール性が維持される。
以上説明したように、本実施の形態に係るポンプ装置において、ハウジング10は、円筒部41が圧入された被圧入部13を有している。薄肉部17は、被圧入部13に設けられている。この構成によれば、薄肉部17に生じた弾性変形の復元力によって、ハウジング10の被圧入部13を円筒部41に押し付けることができる。したがって、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10と円筒部41との密着を維持することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係るポンプ装置について説明する。図4は、本実施の形態に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。図4における白抜き太矢印は、円筒部41に生じた弾性変形による復元力の向きを示している。なお、実施の形態1と同様の構成については説明を省略する。
図4に示すように、円筒部41のうち圧入部42を含む部分には、薄肉部43が形成されている。薄肉部43は、円筒部41において相対的に薄い肉厚を有している。薄肉部43は、円筒部41がハウジング10に圧入される際、円筒部41に意図的な弾性変形を生じさせるために設けられている。薄肉部43の肉厚t12は、ブラケット40のうち薄肉部43以外の部分の肉厚t13よりも薄くなっている(t12<t13)。薄肉部43の肉厚t12は、ハウジング10の肉厚t3よりも薄くなっていてもよい(t12<t3)。
円筒部41がハウジング10に圧入される際、薄肉部43によって円筒部41の弾性変形が促進される。具体的には、円筒部41のうち主に薄肉部43には、弾性変形による撓みが生じる。薄肉部43に生じる撓みにより、圧入部42は径方向内側に向かって変位する。つまり、図4に示す円筒部41には、圧入部42が径方向内側にすぼまるような弾性変形が生じている。
ポンプ装置が低温環境下で使用される場合、円筒部41の収縮量はハウジング10の収縮量よりも大きくなる。しかしながら、円筒部41の圧入部42には、弾性変形が生じた状態から元に戻ろうとする復元力が、ハウジング10に向かう方向に作用する。これにより、被圧入部13の内周面13aと圧入部42の外周面42aとの密着が維持される。したがって、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10の上端部におけるシール性が維持される。
ハウジング10の内径と円筒部41の外径との関係は、室温で円筒部41に生じる径方向の弾性変形量が、ポンプ装置が使用される低温環境下における円筒部41の径方向の収縮量とハウジング10の径方向の収縮量との差以上となるように設定される。
以上説明したように、本実施の形態に係るポンプ装置において、円筒部41は、ハウジング10に圧入された圧入部42を有している。薄肉部43は、圧入部42に設けられている。この構成によれば、薄肉部43に生じた弾性変形の復元力によって、円筒部41の圧入部42をハウジング10に押し付けることができる。したがって、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10と円筒部41との密着を維持することができる。
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係るポンプ装置について説明する。図5は、本実施の形態に係るポンプ装置の構成の一部を拡大して示す断面図である。なお、実施の形態1又は実施の形態3と同様の構成については説明を省略する。
図5に示すように、ブラケット40の円筒部41のうち圧入部42を含む部分には、実施の形態3と同様の薄肉部43が形成されている。圧入部42の内周側には、Cリング44が設けられている。圧入部42には、径方向外側に向かう方向にCリング44の弾性復元力が作用する。圧入部42の下端部には、Cリング44の抜けを防止する複数の突起部45が形成されている。複数の突起部45は、圧入部42の周方向に沿って配列している。突起部45のそれぞれは、圧入部42から径方向内側に向かって突出している。圧入部42には、突起部45のそれぞれに隣接して、ブラケット40を成形する際にスライド型が通る穴46が形成されている。
Cリング44が設けられていることにより、円筒部41の圧入部42は、薄肉部43の復元力だけでなくCリング44の復元力によっても、ハウジング10に押し付けられる。これにより、低温環境下において、被圧入部13の内周面13aと圧入部42の外周面42aとの密着がより確実に維持される。したがって、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10の上端部におけるシール性がより確実に維持される。
以上説明したように、本実施の形態に係るポンプ装置は、圧入部42の内周側に設けられたCリング44をさらに備えている。この構成によれば、ポンプ装置が低温環境下で使用される場合であっても、ハウジング10の上端部におけるシール性をより確実に維持することができる。
実施の形態5.
本発明の実施の形態5に係るポンプ装置について説明する。図6は、本実施の形態に係るポンプ装置の圧入部42を軸方向と垂直な平面で切断した構成を示す断面図である。図7は、図6のVII−VII断面を示す断面図である。図8は、図6のVIII−VIII断面を示す断面図である。なお、実施の形態1又は実施の形態3と同様の構成については説明を省略する。
図6〜図8に示すように、薄肉部43は、周方向において圧入部42の一部に形成されている。圧入部42には、複数の薄肉部43と、各薄肉部43よりも厚い肉厚を有する複数の厚肉部47とが、周方向において交互に形成されている。これにより、薄肉部43が形成されることによる圧入部42の強度の低下を抑えることができる。ブラケット40の円筒部41がハウジング10に圧入される際、圧入部42には、径方向内側に向かう方向の荷重が加えられる。本実施の形態によれば、上記荷重に対する圧入部42の耐荷重性を向上させることができる。
以上説明したように、本実施の形態に係るポンプ装置では、薄肉部43は、圧入部42の周方向において圧入部42の一部に設けられている。この構成によれば、圧入部42の耐荷重性を向上させることができる。
10 ハウジング、11 カーリング部、12 内部空間、13 被圧入部、13a 内周面、14 第1薄肉部、15 第2薄肉部、16 切欠き部、17 薄肉部、20 ポンプケーシング組立体、21 ポンプケーシング本体、22 カバー、23 インペラ、24 羽根部、25 ポンプ流路、26 吸入口、27 吐出口、30 電動機、31 永久磁石、32 回転子、33 中心軸、34 軸受、35 軸受、36 整流子、40 ブラケット、41 円筒部、42 圧入部、42a 外周面、43 薄肉部、44 Cリング、45 突起部、46 穴、47 厚肉部、50 給電ブラシ、51 流出口、52 チェック弁。

Claims (3)

  1. 円筒状のハウジングと、
    前記ハウジングの内周側に圧入された円筒部を有するブラケットと、
    を備え、
    前記円筒部は、前記ハウジングよりも線膨張係数の大きい材料を用いて形成されており、
    前記ハウジング、薄肉部を有しており、
    前記薄肉部の肉厚は、前記ハウジングのうち前記薄肉部以外の部分の肉厚よりも薄くなっており、
    前記薄肉部には、弾性変形が生じており、
    前記ハウジングは、前記弾性変形の復元力によって記円筒部押し付けられており、
    前記ハウジングは、前記円筒部が圧入された被圧入部を有しており、
    前記薄肉部は、前記ハウジングの軸方向において前記被圧入部よりも前記ハウジングの一端側に設けられた第1薄肉部と、前記軸方向において前記被圧入部よりも前記ハウジングの他端側に設けられた第2薄肉部と、を含んでいるポンプ装置。
  2. 円筒状のハウジングと、
    前記ハウジングの内周側に圧入された円筒部を有するブラケットと、
    を備え、
    前記円筒部は、前記ハウジングよりも線膨張係数の大きい材料を用いて形成されており、
    記円筒部、薄肉部を有しており、
    前記薄肉部の肉厚は、前記円筒部のうち前記薄肉部以外の部分の肉厚よりも薄くなっており、
    前記薄肉部には、弾性変形が生じており、
    前記円筒部は、前記弾性変形の復元力によって前記ハウジング押し付けられており、
    前記円筒部は、前記ハウジングに圧入された圧入部を有しており、
    前記薄肉部は、前記圧入部に設けられており、
    前記圧入部の内周側に設けられたCリングをさらに備えるポンプ装置。
  3. 前記薄肉部は、前記圧入部の周方向において前記圧入部の一部に設けられている請求項に記載のポンプ装置。
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