JPH08261085A - 片持式電機子型燃料ポンプ - Google Patents

片持式電機子型燃料ポンプ

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JPH08261085A
JPH08261085A JP8022493A JP2249396A JPH08261085A JP H08261085 A JPH08261085 A JP H08261085A JP 8022493 A JP8022493 A JP 8022493A JP 2249396 A JP2249396 A JP 2249396A JP H08261085 A JPH08261085 A JP H08261085A
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armature
cap
fuel
drive shaft
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JP8022493A
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Charles H Tuckey
エッチ・タッキイ チャールズ
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Walbro Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 騒音と振動を減少させ、電機子とポンプロー
タの安定した装填ができ、製作および組立が容易で、製
作コストが減少し、耐久性がある電動燃料ポンプを提供
する。 【解決手段】 端キャップハウジング１６とポンプハウ
ジング４２を有するポンプ組立体１０と、該ポンプ組立
体内にありその両ハウジング間に配設され固定子２２を
有する電動機１４と、該固定子内に配設された電機子２
０と、該ポンプハウジング内に設けられ該電機子により
駆動されるように構成された回転体を有する回転ポンプ
１２と、該電機子の一端から軸方向に伸びる中央支持用
駆動シャフト７２と、該電機子の一端に近接し該電機子
の該駆動シャフトを軸支する構造と配置である軸受とを
具備し、該回転ポンプが該電動機で駆動され通常運転で
回転している時、該軸受だけにより片持支持になるエン
ジン用の電動燃料ポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本出願は１９９３年１２月１５日出願の米
国特許出願第０８／１６７、７４３号の一部継続出願を
元の出願とする優先権主張の出願である。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の燃料装置に
関し、より特定すると内燃エンジン用の電動燃料ポンプ
に関する。
【０００３】
【従来の技術】自動車用の燃料ポンプの設計における主
要な課題は、燃料タンクに設けられる燃料ポンプについ
て、騒音減小、コスト削減、優れた心合わせ、効率増
進、性能改善とを実現し使用寿命を長くすることであ
る。１９８２年１０月５日発行の米国特許第４，３５
２，６４１号には、電機子の両端から延びる電機子シャ
フトを有するポンプが開示されている。そのシャフトの
一端は駆動回転用にカムリング内に延びていて、他端は
円錐形の座に設置された球体内に延びている。そのカム
リングはハウジング内で揺動でき、その球体の設置方法
により軸は撓んだり曲がったすることなしに心出し位置
に落ち着くことができる。この特許より後の１９８３年
８月３０日発行の米国特許第４，４０１，４１６号で
は、ポンプの入口端で電機子の軸が球体内に嵌入し、他
端は出口ハウジングに軸支されている。また、１９９０
年８月１４日発行の米国特許第４，９４８，３４６号で
は、電機子はその軸が両側に延びており、一方の端は駆
動スプリング内に、他端は可撓性の腕材の間に位置し、
浮動状態に設置され、心のずれまたは不平衡があっても
それを吸収するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、騒音
と振動を減少させ、電機子とポンプロータの安定した装
填ができ、種々のポンプに使用でき、より簡明に製作お
よび組立ができ製作コストを減少させ、丈夫で耐久性が
あり使用寿命の長い電動燃料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】中央駆動シャフトを有す
る回転する電機子を備えた電動燃料ポンプは、電機子の
一方の端だけが回転可能に軸支されている。好ましく
は、その電機子はポンプのロータを回転駆動するように
配設軸支される。好ましくは、その電機子は一端がポン
プのハウジングに回転可能に軸支され、他端は電動機運
転中は自由に浮遊する。好ましくは、整流板とポンプ出
口ハウジングは電機子のその他端に隣接している。この
構造は、再生式、タービン式、歯車ロータ形そして容積
形ポンプの駆動用に使用できるものである。本発明の目
的と特徴および利点は、騒音と振動を減少させ、電機子
とポンプロータの安定した装填ができ、種々のポンプに
使用でき、簡明に製作および組立ができ製作コストを減
少させ、丈夫で耐久性があり使用寿命の長い電動燃料ポ
ンプを提供することである。
【０００６】本発明のこれらのそして他の目的や特徴お
よび利点は、この発明の好ましいそして最適実施例の詳
細な説明、そして添付図面から明らかにあるいはより明
白になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図について詳細に説明すると、図
１から４は、この発明の実施例の電動燃料ポンプ組立体
１０を図示していて、そのポンプは一般的には自動車の
エンジンに加圧した液体燃料を供給するために車両内の
燃料タンク内に配設されされている。そのポンプは電動
機１４により駆動されるタービンポンプ１２と環状のケ
ース１８内に収容される端キャップハウジング１６を具
備している。その電動機は固定子２２内に収容される電
機子２０を有していて、その固定子２２は円筒状のフラ
ックスシリンダ２４と永久磁石２６を具備している。そ
の電機子は、コア３０内に収容され整流板３４のセグメ
ント３２に電気的に連結された電線コイル２８を有す
る。その整流板はブラシ３６と協働し、そのブラシは端
キャップハウジング１６に摺動するように配設され、ス
プリングで押し付けられて整流板と係合し、電動機駆動
用に車両用バッテリーまたは電源装置（図示せず）のよ
うな適切な電源に電気的に接続される。
【０００８】そのポンプはインペラ３８を有し、そのイ
ンペラは、端部入口キャップ４４と、出口キャップ４６
と、それらの間に収容されインペラを囲むリング４８と
ポンプハウジング４２とにより形成される環状溝４０に
囲まれている。図１と２に示すように、インペラ３８は
平らな円盤であり、その円盤はその周縁に円周方向に等
間隔に半径方向と軸方向に延びるリブ５０を有して、イ
ンペラの両面の各々のリブの間に羽根５２を形成してい
る。好ましくは、環状リブ５４がその半径方向に延びる
リブ５０の間に周方向に延びており、インペラ３８の周
縁の半径方向の内側に配設され、インペラの両面に部分
的に閉じた羽根５２を形成する。
【０００９】図１と３に見られるように、インペラが回
転中は、燃料が下側端キャップ内の入口流路５６を通っ
てその溝に燃料が流れ、上側のキャップ内の出口流路５
８を通ってその溝から排出される。入口流路５６から直
接出口流路５８に連通するのを防ぐために、それらの間
に配設されるリングは堰部または制止部６０を有してお
り、その堰部は半径方向内側に延びていてインペラの周
縁に近接して設けられている。入口流路５６と出口流路
５８の実際の周方向の位置は図３に仮想線で示され、図
１には説明用にそれらは実際の位置からずらして図示し
ている。
【００１０】ポンプ溝４０は入口出口キャップの各々に
環状溝６２と６４を有し、その溝は周方向にそれぞれ入
口流路５６と出口流路５８まで延びていてインペラ３８
の羽根５２を半径方向に被うようになっている。好まし
くは、必須ではないが、ポンプの性能を改善するため
に、ポンプ溝４０の一部内に、そのリング４８のリブ６
６がインペラの周縁に近接して、周方向には少なくとも
約半分だけ延びて、燃料出口流路５８の近くで終ってい
る。好ましくは、必須ではないが、ポンプの性能を改善
するために、一般的にはリブ６６の周方向の全体に渡っ
て、キャップ４４と４６内の弧状溝６８と７０がキャッ
プ内環状溝６２、６４の半径内側方向に延びている。
【００１１】インペラ３８を回転するために、電機子２
０はその一端から延びる駆動シャフト７２を有して、そ
の駆動シャフトはインペラを通る中央孔７４に挿通さ
れ、一般的には軸に設けられたスロット７８に嵌入され
る湾曲部を有するＵ形状のワイヤ７６によりインペラに
連結されている。そのワイヤの自由端はインペラに対角
状に配置された一対の孔８０に通される。ポンプの運転
中は、出口流路５８から排出される液体燃料は電機子２
０と固定子２２の間を流れてそれらを冷却し、端キャッ
プハウジング１６内の出口流路８２を通って車両のエン
ジンに加圧燃料を供給する。
【００１２】好ましくは、スプリング８６により付勢さ
れる逆止弁８４が出口流路８２に配設され、出口からポ
ンプに燃料が逆流しないようにし、またスプリング９０
により付勢された圧力逃がし弁８８を端キャップを通る
流路９２に配設し、その弁が開いた時はポンプが収容さ
れている車両の燃料タンクまたは容器に燃料が戻る。こ
の構造の電動燃料ポンプの一つが米国特許第５，２５
７，９１６号に広く詳細に開示されているので、ここで
その詳細は省略する。
【００１３】この発明の一つの特徴に従って、電機子２
０は、駆動シャフト７２がポンプの出口キャップ４６を
貫通して軸用ボア９４また軸受内に回転可能に嵌入さ
れ、片持ち式で回転するようにシャフトが支持されてい
る。好ましくは、端面９８を有するボス部９６を具備
し、その端面９８はボア９４に軸に垂直であり軸受面を
構成し、その軸受面上に電機子の補完受面１００が係合
する。好ましくは、出口キャップは、固定子のフラック
スシリンダ２４の下端が摺動するように嵌挿される環状
の周縁肩部１０２を有する。固定子を電機子と心出しす
るために、好ましくは肩部１０２はシャフト７２とボア
９４とほぼ同軸であり、固定子のフラックスシリンダと
比較的近接した嵌挿状態となる。
【００１４】ポンプの通常運転中では、電機子２０は駆
動シャフト７２が出口キャップ４６の軸受ボア９４に嵌
入されるだけで回転するように軸支され配設される。し
かしながら、構成品の最初の組立を促進するために、好
ましくは、他端では電機子２０の異常なそして過度な量
の横方向の変位を積極的に制限する停止材を設け、スタ
ブシャフト１０６が整流板３４を越えて延びていて端キ
ャップの環状のボアまたは凹部１０８に嵌入される。
【００１５】少なくとも、スタブシャフト１０６を被う
凹部１０８の部分は、スタブシャフトの外形よりかなり
大きい最小内径を有し、ポンプの運転中に、それらの間
にはかなりの間隙があり、電機子が軸受ボア９４と駆動
シャフト７２だけにより確実に回転するように軸支され
る。一般的には、スタブシャフト１０６とハウジングの
凹部１０８の間の間隙は、片側当り約０．０１５インチ
であり径の差は約０．０３インチである。
【００１６】電機子２０の軸方向の動きを制限するため
に、好ましくは、端キャップハウング１６は平らな端面
１１２を有する環状のボス１１０を有し、その端面は軸
受ボア９４の軸にほぼ垂直に配設され整流板３４の隣接
する端面に比較的近接し、しかし通常は間隙をおいて設
けられる。好ましくは、騒音の伝達を最小にするため
に、電機子の軸受面１００は、電動機のスプリングで押
されたブラシ３６と電機子２０の質量で軸受ボス部９６
の軸受面９８に押し付けられて係合している。好ましく
は、電動機に電力が送られ運転しているときに、電機子
２０は固定子内で電磁的に軸方向に中心寄せされ、一
方、電機子の軸受面１００は軸受ボスの軸受面９８に係
合する。
【００１７】この発明の他の特徴に従い、この片軸受ボ
ア９４と駆動シャフト７２の配置により、ポンプハウジ
ング４２内にインペラ３８が回転するように軸支されて
いる。運転中は、インペラは電機子により軸支され回転
され、電機子の駆動シャフト７２がインペラに対して軸
方向に変位しても、インペラは軸方向に対し横方向の荷
重を生じることがない。それは、スロット７８とワイヤ
７６の駆動用の係合が駆動シャフトの軸方向の動きを許
容するからである。
【００１８】自動車では、一般的には、ポンプ組立体１
０は燃料タンク内に設置され、車両が水平面のあるとき
は、電動機の電機子２０の回転軸は鉛直また水平面にほ
ぼ垂直であり、電機子はポンプ１２上にある。電動機の
電力が切られた時、電機子２０は出口キャップのボス部
９６の上端で、軸受面９８上に休止している。使用状態
では、電動機に電力が送られポンプを駆動する時に、出
口キャップの軸受ボア９４に嵌入される駆動シャフト７
２の部分だけが、片持ち状態で回転可能に軸支されてい
る。ポンプ組立体１０の通常運転中では、スタブシャフ
ト１０６と出口端キャップハウジング１６の間には間隙
があり、整流板３４の端面と出口キャップの端面１１２
との間にも間隙がある。
【００１９】図５から７はこの発明の他の実施例のポン
プ組立体１２０を図示し、それは電動機１４で駆動され
る歯車ロータポンプ１２２を有する。電動機１４とポン
プ組立体１２０の端キャップハウジング１６と円筒状ケ
ース１８とは前述したポンプ組立体１０のものと同じで
あり、それらの構造と配置の説明は再度述べることはし
ない。
【００２０】ポンプ１２２は入口下側端キャップ１２６
と上側保持体１２８を有するポンプハウジング１２４と
を具備し、そこには歯車ロータ体１３０が収容されてい
る。図５と６に図示されているように、歯車ロータ体１
３０は外側歯車１３４内に収容された内側歯車１３２を
有し、外側歯車は保持用ハウジングを貫通するボア１３
６に回転可能に軸支されている。電動機により歯車が回
転されるとき、内側歯車１３２はリング状の外側歯車１
３４の筒状の外周に対して偏心して配設されているの
で、それらの間の凹部は拡大そして縮小し、ポンプ作用
を生じ、縮小する凹部から加圧された燃料を排出する。
燃料は、下側端キャップ１２６の燃料入口１３８を通っ
て拡大する凹部に供給され、縮小する凹部からフラップ
弁１４０を通って排出される。その弁１４０はフレキシ
ブルな平らな円盤１４２の形態であり、裏当て円盤１４
４を有し、弾力性があり蜘状の形態であるスプリング部
材１４６により付勢され、歯車ロータ体１３０の上面と
係合している。フラップ弁１４０を通って排出された加
圧燃料は、電動機の電機子２０と固定子２２の間を通過
し、端キャップハウジング１６内の出口流路８２を通っ
て排出される。摩擦で消耗しにくいシール面を提供する
ために、薄いフレキシブルな金属製円盤１４８が歯車ロ
ータ体１３０を覆うために、保持体１２８とポンプハウ
ジング１２４の下側端キャップ１２６の間に配設され
る。
【００２１】好ましくは、蒸気抜き流路１５０が下側端
キャップ１２６に設けられ、その凹部が縮小し始める時
に連通して、液体燃料からガスと燃料蒸気を抜くように
する。基本的にこの構造の歯車ポンプ式燃料ポンプは米
国特許第４，６９７，９９５号に開示されているので、
より詳細な開示はここでは省略する。
【００２２】この発明の特徴に従って、電機子２０は、
駆動シャフト１５２がポンプハウジングの下側端キャッ
プ１２６の軸受用ブラインドボア１５４また軸受内に回
転可能に収容され、片持ち形式で回転するようにシャフ
トが支持されている。好ましくは、シャフト１５２の自
由端は円錐台の面１５６を有し（または平らな端面でも
よい）ボアの端の補完する円錐台受面１５７（または平
らな）で受けられる。この発明の他の特徴に従って、内
側歯車１３２は、シャフト１５２が摺動するように嵌入
され、その歯車の軸と偏心している補完する孔１５８に
より、ポンプハウジング１２４内に回転するように配設
される。
【００２３】内側歯車１３２は、シャフト１５２および
または電機子２０に固定されたハブ１６０によりシャフ
ト１５２と共に回転して駆動される。またそのハブは、
その歯車を貫通するボア１６４に嵌入される付属の腕部
材１６２を有する。その腕部材１６２の軸は内側歯車１
３２を通る中央孔１５８の軸に平行にずれて延びてい
る。最初の実施例の燃料ポンプ組立体１０に関連して前
述したように、ポンプ組立体１２０の使用状態では、電
機子２０が固定子２２対して軸が電気的に中央にあると
きに、駆動シャフト１５２の端面１５６が下側の端キャ
ップ内の補完する軸受面１５７と係合し、電機子２０の
整流板３４は上側端キャップハウジング１６のボス１１
０の端面との間は間隙がある。通常運転中では、スタブ
シャフト１０６の上端部は上側の端キャップハウジング
１６の凹部１０８との間には半径方向に間隙があり、電
機子は回転している間、シャフト１５２と下側端キャッ
プに配設されたボア１５４または軸受で片持ち状態で支
持されている。
【００２４】
【発明の効果】本発明により、騒音と振動を減少させ、
電機子とポンプロータの安定した装填ができ、種々のポ
ンプに使用でき、簡明に製作および組立ができ、製作コ
ストを減少させ、丈夫で耐久性があり使用寿命の長い電
動燃料ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動燃料ポンプの縦断面図であり電機
子とポンプインペラの片持ち配設状態を図示している。
【図２】そのポンプインペラの平面図である。
【図３】外側インペラリングの立面図である。
【図４】インペラの縁部と外側リングがハンジングに組
み込まれた状態の拡大図である。
【図５】本発明の歯車ロータ体を有する変化例の電動燃
料ポンプの縦断面図である。
【図６】図５のポンプの歯車ロータ体の拡大側面図であ
る。
【図７】図６の線７−７に沿った歯車ロータの断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ 電動燃料ポンプ組立体 １２ タービンポンプ １４ 電動機 １６ 端キャップハウジング １８ ケース ２０ 電機子 ２２ 固定子 ２４ フラックスシリンダ ２６ 永久磁石 ２８ 電線コイル ３０ コア ３４ 整流板 ３６ ブラシ ３８ インペラ ４０ 溝 ４２ ポンプハウジング ４４ 入口キャップ ４６ 出口キャップ ４８ リング ５０ リブ ５２ 羽根 ５４ リブ ６２、６４ 環状溝 ６６ リブ ６８、７０ 弧状溝 ７２ 駆動シャフト ７４ 中央孔 ７６ ワイヤ ７８ スロット ８４ 逆止弁 ８８ 逃がし弁 ９６ ボス部 １０６ スタブシャフト １１０ ボス １２０ 燃料ポンプ組立体 １２２ 歯車ロータポンプ １２４ ポンプハウジング １２６ 下側端キャップ １３０ 歯車ロータ体 １３２ 内側歯車 １３４ 外側歯車 １３４ 歯車リング １４０ フラップ弁 １４６ フラップ弁体 １５２ 駆動シャフト １６０ ハブ １６２ 腕部材

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 端キャップハウジングとポンプハウジン
    グを有するポンプ組立体と、該ポンプ組立体内にありそ
    の両方のハウジング間に配設され固定子を有する電動機
    と、該固定子対して回転するように該固定子内に配設さ
    れた電機子と、該ポンプハウジング内に設けられ該電機
    子により駆動されるように構成された回転体を有する回
    転ポンプと、該電機子の一端から軸方向に伸びる中央支
    持用駆動シャフトと、該駆動シャフトは一体的に共に回
    転するように該電機子に固定され且つ駆動するために該
    回転体と動作的に連結しており、該ポンプハウジング内
    に設けられ該電機子の一端に近接し該電機子の該駆動シ
    ャフトに軸支する構造と配置である軸受とを具備し、該
    回転ポンプが該電動機で駆動され通常運転で回転してい
    る時、該軸受だけにより片持支持になるエンジン用の電
    動燃料ポンプ。
  2. 【請求項２】 前記ポンプハウジングは燃料入口を有す
    る入口部と、燃料出口を有する出口部とを具備し、前記
    回転体はインペラを有し、前記回転ポンプは該インペラ
    を円形に囲んでポンピング溝を形成するリングを有し、
    該リングと該インペラは該入口部と該出口部の間に収容
    され、該出口部は前記駆動シャフトを嵌入して前記電機
    子を回転可能に軸支する前記軸受を有する請求項１記載
    の燃料ポンプ。
  3. 【請求項３】 前記インペラはその周縁付近に、前記リ
    ングの内側に形成された環状のポンプ溝に収容される周
    方向に間隔をおいて設けた複数の羽根を有する請求項２
    記載の燃料ポンプ。
  4. 【請求項４】 前記出口部分は前記ポンプハウジングに
    固定支持される請求項２記載の燃料ポンプ。
  5. 【請求項５】 前記燃料ポンプ組立体は前記ポンプハウ
    ジングを円周方向に囲む筒状ケースと、前記固定子と、
    前記端キャップハウジングを有し、該筒状ケースは前記
    電機子の前記駆動シャフトの回転軸にほぼ同軸に心出し
    した前記ポンプハウジングと前記固定子とを固定支持す
    る請求項２記載の燃料ポンプ。
  6. 【請求項６】 前記電機子は前記電機子の他端から延び
    る中央スタブシャフトを有し、前記端キャップハウジン
    グは該スタブシャフトの周囲を円形に囲む該スタブシャ
    フトより十分大きい径の凹部を有し、ポンプの通常運転
    時に該スタブシャフトが該凹部に支持されないように該
    スタブシャフトと端キャップの間に十分間隙がある請求
    項１記載の燃料ポンプ。
  7. 【請求項７】 前記ポンプハウジングは燃料入口流路を
    有する入口キャップと、燃料出口流路を有する出口キャ
    ップとを具備し、前記回転体はインペラを有し、前記イ
    ンペラは該入口キャップと該出口キャップとの間に収容
    され前記駆動シャフトと一体に回転するように前記駆動
    シャフトに軸支され、前記回転ポンプは該入口キャプと
    該出口キャップとの間に収容され前記回転ポンプを円形
    に囲むリングを有して、該インペラと該入口キャップと
    該出口キャップと協働して該燃料入口流路と該燃料出口
    流路との両方に連通する環状のポンピング溝を形成した
    請求項１記載の燃料ポンプ。
  8. 【請求項８】 前記出口キャップは前記駆動シャフトを
    軸支し前記電機子を支持する前記軸受を有し、前記ポン
    プ組立体は筒状のケースを有し、該ケースは前記入口キ
    ャップと前記出口キャップと前記固定子と前記端キャッ
    プハウジングとを円周方向に囲んで前記出口キャップと
    前記固定子とを固定支持して前記電機子の前記駆動シャ
    フトの回転軸にほぼ同軸に心出しした請求項７記載の燃
    料ポンプ。
  9. 【請求項９】 前記ポンプハウジングは燃料入口を有す
    る入口キャップと、歯車ロータリングを収容する中央ボ
    アを有する保持キャップとを具備し、該歯車ロータリン
    グは該保持キャップに回転可能に軸支され、前記回転体
    は該歯車ロータリング内にあり前記電機子の前記駆動シ
    ャフトが摺動して通る中央孔を有する歯車ロータを具備
    し、該歯車ロータは前記駆動シャフトと一体に回転する
    ように前記電機子に連結され、該入口キャップは前記駆
    動シャフトを回転可能に支持して前記電機子を支持する
    前記軸受を有する請求項１記載の燃料ポンプ。
  10. 【請求項１０】 前記保持キャップは前記駆動シャフト
    と前記歯車ロータの回転軸と平行で半径方向にずれた軸
    のまわりを回転する前記歯車ロータリングを支持する請
    求項９記載の燃料ポンプ。
  11. 【請求項１１】 前記ポンプ組立体は更に筒状のケース
    を有し、該ケースは前記入口キャップと前記保持キャッ
    プと前記固定子とを円形に囲み、前記入口キャップと前
    記固定子を固定支持して前記固定子の中心線を前記電機
    子の前記駆動シャフトの回転軸にほぼ同軸に心出しした
    請求項９記載の燃料ポンプ。
JP8022493A 1995-02-14 1996-02-08 片持式電機子型燃料ポンプ Pending JPH08261085A (ja)

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