燃料ポンプ
【課題】小型燃料ポンプを提供し、小型燃料ポンプを組み付けた燃料タンクを可能にし、燃料タンクのデザインの自由度を増し、燃料ポンプ内の構成品の公差範囲を改善する。
【解決手段】燃料ポンプが、空洞と駆動軸を有するハウジングと、該駆動軸の周りに回転するように該空洞内に保持された、電気モータロータと環状インペラと、を有する。該インペラは、該駆動軸の周りに回転する該ロータにより駆動され、該ロータとは別に該空洞内に支持される。前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは該駆動部材と係合するように配置された被駆動部材を有して、前記ロータの回転に応じて前記インペラを回転する。
【解決手段】燃料ポンプが、空洞と駆動軸を有するハウジングと、該駆動軸の周りに回転するように該空洞内に保持された、電気モータロータと環状インペラと、を有する。該インペラは、該駆動軸の周りに回転する該ロータにより駆動され、該ロータとは別に該空洞内に支持される。前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは該駆動部材と係合するように配置された被駆動部材を有して、前記ロータの回転に応じて前記インペラを回転する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には燃料系統に関し、より詳しくは燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用又はリクレーション自動車用の車両燃料タンクは、周囲に車両用機器があるので、比較的狭い区域に大抵配置される。それ故、燃料タンクを車両の望ましい位置に、周りの機器に干渉せずに配置することは工夫を要する。その結果、燃料タンクの形状はしばしば影響を受けて複雑になり、利用可能なスペースに嵌め込まれる。そのスペースに嵌め込む様に燃料タンクを設計する時には、燃料タンク内の燃料ポンプの寸法と形状（包絡外形）を考慮する必要がある。燃料ポンプの包絡外形は燃料タンクのデザインと、利用可能なスペースに燃料タンクを嵌め込むことを複雑にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それ故、本発明の目的には、小型燃料ポンプを提供し、小型燃料ポンプを組み付けた燃料タンクを可能にし、燃料タンクのデザインの自由度を増し、燃料ポンプ内の構成品の公差範囲を改善することを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
燃料ポンプが、空洞を有するハウジングと、駆動軸の周りに回転するようにその空洞内に収容されるロータと、そのロータと分離しその空洞内に支持された環状インペラと、を具え、そのインペラはその駆動軸の周りにそのロータにより回転駆動される。ある実施例では、そのロータとインペラは、比較的小型外形の燃料ポンプのデザインを可能にする。これは燃料タンク内に燃料ポンプを収容することを促進し、燃料タンクのデザイン自由度を促進する。それ故、燃料タンクは比較的小さいスペース内に収容でき、例えば、車両のシートの下等である。
【０００５】
本発明の実施例の目的・特徴・利点に関連して、小型の燃料ポンプを提供し、そのポンプは、小型の燃料ポンプを組み付けた燃料タンクを可能にし、燃料タンクのデザインの自由度を増し、ブラシ型又はブラシ無しモータを有するような構造を可能にし、燃料ポンプ内構成品の公差範囲を改善し，部品数が少なくて済み、比較的簡明なデザインであり，経済的に製作・組立ができて、有効使用寿命が長い。
【０００６】
この発明のこれら及び他の目的・特徴・利点は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
添付図面をより詳細に説明すると、図１は、高さの低い燃料ポンプ１２を収容する燃料タンク１０を図示し、そのタンクは燃料ポンプ１２の入口１４（図２）を通して液体燃料を受け入れ、加圧した液体燃料を燃料ポンプ１２の出口１６を通して、燃料ライン１８を通じて、例えば、旅客自動車又はリクレーション自動車（非図示）の内燃エンジン１９に供給する。本発明の現在好適な実施例に従って、燃料タンク１０は比較的背が低く、車両の比較的狭い区域に配置するのに適していて、それは例えば、車両のシートの下等である。燃料ポンプ１２と燃料タンク１０の減寸した外形は、デザインにより柔軟性を提供し、車両の設計と組み立ての全体コストと設計量を減らす。更に、燃料ポンプ１２の効率と信頼性を改善し、燃料ポンプ１２の組立て効率を改善するために、燃料ポンプ１２の構成部品の数が減らされる。燃料ポンプ１２は色々な方法で、燃料タンク１０内に組込まれ得て、図では燃料タンク１０の底面に配置されているが、燃料モジュール（非図示）内に保持され、用途に応じて、燃料タンク１０の他の面に保持又は搭載され得る。
【０００８】
図２に明瞭に示すように、ある実施例では、燃料ポンプ１２の燃料ライン１８が、好ましくは、上側壁２２を有する上側キャップ２０と、下側壁２６を有する下側キャップ２４とを具える。上側・下側壁２２、２６の周縁２５、２７を、外側ハウジング内にクランプ、又は溶接結合又は接着材等により結合すると、上側・下側壁２２、２６が互いに離間して、少なくとも部分的に空洞２８を形成する。空洞２８は、モータ３０と、ディスク状ロータ３２と、環状インペラ３４とを収容する寸法である。ロータ３２は、空洞２８内でシャフト３６により支持され、駆動軸３７の周りに上側・下側キャップ２０、２４に対して、シャフト３６と共に回転する。インペラ３４は、空洞２８内支持され、ロータ３２から分離していて、ロータ３２から径方向外側に延びて、ロータ３２の回転に応じて、駆動軸３７の周りに回転して、液体燃料を汲み上げて加圧してエンジン１９に送る。
【０００９】
空洞２８は、インペラ３４が内部で回転する周縁流体チャンバ３８を有する。上側キャップ２０の出口１６は、好ましくは、下側キャップ２４の入口１４から、径方向及び周方向にずれていて、低圧または引圧が入口１４に生じ、高圧が出口１６に生じて、燃料ポンプを形成する。上側・下側キャップ２０、２４は、好ましくは、中央に位置するシャフトハウジング３９、４０をそれぞれ有し、互いに軸方向に心が合って、シャフト３６を空洞２８内で回転するように保持する。シャフトハウジング３９、４０は好ましくは、リセスのボアを有してブッシュ４２を収容し、シャフト３６を回転するように軸支する。
【００１０】
燃料ポンプ１２のモータ３０が、直流ブラシ式モータとして、図２に図示されている。モータ３０は少なくとも一対のブラシ４４を有し、上側・下側壁２２、２６のどちらかにより支持され、ここでは、分離したブラシハウジング４６を介して上側壁２２により保持されている。各ブラシハウジング４６は内部ポケット４８を有し、そこに補完寸法のブラシを滑入させる。ブラシハウジング４６は、好ましくは、上側壁２２に、接着材、スナップばめ、又は他の結合方法により固定される。各ブラシ４４は自動車用バッテリ（非図示）等の直流電力源に、各ブラシ４４内に延びる導電ブレード又はピン５６を介して電気的に接続されている。電線（非図示）がピン５６をその電力源に接続する。ブラシ式直流モータに関して知られているように、各ブラシ４４は整流子５０と電気的に接続されている。ブラシ４４は、整流子５０から径方向外側に、整流子５０に対して、例えばコイルスプリング又はリーフスプリング５２により、付勢して偏倚される。スプリング５２は、ブラシ４４に力を及ぼして、ブラシ４４を径方向内側に偏倚して整流子５０と摩擦接触する。スプリング５２の使用を促進するために、ブラシハウジング４６は開口５４を有して、スプリング５２が、そこを通り、上側壁２２の面とブラシ４４との間に、径方向に配置される。
【００１１】
整流子５０は輪状であり貫通ボア５８を有し、貫通ボア５８はシャフト３６をプレスばめする寸法であり、整流子５０の外側面５９は、ブラシ４４と電気的に接続するように配置される。整流子５０は、シャフト３８により保持され、シャフト３８と共に回転し、ブラシ４４との電気的接続を維持する。ブラシ４４との電気的接続に加えて、整流子５０は、複数の電線６１を介して、電気を印加した複数のコイル６０と電気的に通じる。
【００１２】
コイル６０は、好ましくは、ロータ３２に回転可能に支持され、好ましくは、駆動軸３７の周りに離間して同心となるように配置される。各コイル６０は、好ましくは、巻かれたコイル線であり、平らなディスクまたはパンケーキ形である。コイル６０は、好ましくは、エポキシ材等の接着材を被覆してロータ３２に取り付けられ、複数の永久磁石６２から軸方向に所定距離離間して、磁気的に通じる。
【００１３】
磁石６２は、好ましくは、ディスク形でありコイル６０の寸法と非常に近い寸法である。各磁石６２の一方側６４は、下側壁２６に、接着材及び／又は非電導性リテーナ６６を介して取付けられる。リテーナ６６は、好ましくは、プラスチック製である。図２に示すように、リテーナ６６は下側キャップ２４と一体に形成されても良く、又は、そこに接着や溶着で取付けられ、又は、下側壁２６にスナップばめされても良い。複数の磁石６２は、好ましくは、駆動軸３７の周りに同心に配置され、互いに周方向に離間して、コイル６０と磁気的に通じる。
【００１４】
ディスク形ロータ３２は、相対する上下側面６８、６９を有し、その貫通ボア７０がシャフト３６を収容する寸法である。ロータ３２は、シャフト３６にキーで止められ、又は、非円形ボア７０がシャフト３６の補完形部を係合して、シャフト３６に回転駆動するように取付ける。ロータ３２の一方側６８は、そこに取付けられたコイル６０を有し、ロータ３２の他側６９は、各ブラシハウジング４６から軸方向に離間して、シャフト３６と共にロータ３２が自由に回転するのを許容する。図２、３に明瞭に示すように、ロータ３２は、その外縁７２に複数の駆動部材を有し、ここでは、非限定的に例として、そこから径方向外側に延びるフィンガ又はタブ７４として図示している。タブ７４は、好ましくは、互いに周方向に等間隔に離間し、所定の寸法と形状を有して、インペラ３４と嵌合して、インペラ３４に力を及ぼして、ロータ３２の回転に応じてインペラ３４を回転する。ロータ３２は、好ましくは、堅い弾力性プラスチック等の固体の非導電性材から作られる。
【００１５】
環状インペラ３４は、所謂二重チャネルの一段リム式インペラとして、例示されている。しかし、単一チャネルのインペラ等、他形式のインペラが使用され得る。インペラ３４は一対のチャネル７９、８１を有する。それらのチャネルは、互いに平行に軸方向に延設され、インペラ３４の周りに環状方向に設けられ、インペラ３４の外側縁８２から径方向内側に離間している。各チャネル７９、８１は、複数の周方向に離間したブレードを内部に有する。インペラ３４は最小摩擦量で、流体チャンバ３８内で回転する寸法である。インペラ３４の両側面７６、７７は、インペラ３４の厚さ（ｔ）を形成し、その厚さ（ｔ）は、好ましくは、上側・下側壁２２、２６から約０．０１５〜０．０３０インチの所定軸方向間隙を形成する。そのように、インペラ３４は流体チャンバ３８内に軸方向に近接して収容され、流体チャンバ３８内でインペラ３４の軸方向の遊び量を最小にして、ポンプにより生じる騒音と燃料の漏れを減らす。
【００１６】
インペラ３４の内側縁７８には、少なくとも一つの駆動部が設けられ、ここでは径方向に形成されたポケット８０として図示されている。好ましくは、複数のポケット８０が間隔をあけてインペラに設けられ、ロータ３２のタブ７４を収容して、インペラ３４をロータ３２が駆動するように嵌合させる。図２、３に示すように、ポケット８０は、タブ７４に近接し、しかし少し遊びをもって嵌合し、例えば、その間隔は、径方向・軸方向で約０．００３〜０．００７インチである。その結果、タブ７４とポケット８０との間の軸方向及び径方向の動きの適切な量により、インペラ３４は、ロータ３２がインペラ３４を回転する時に、ロータ３２により及ぼされる偏倚から独立に、流体チャンバ３８内で自動的に中心が保たれる。タブ７４とポケット８０との間の軸方向及び径方向の間隙は、ロータ３２とインペラ３４の製作公差を増して、その製作コストを減少する。更に、インペラ３４が自動的に流体チャンバ３８内で心が維持されるので、インペラ３４と上側壁２２、２６との間の磨耗を減少して、燃料ポンプ１２の有効寿命を改良し、使用中に燃料ポンプ１２により生じる騒音量を減らす。インペラ３４と空洞壁の間の回転摩擦の可能性を更に減らすために、そして、インペラ３４の駆動軸３７に対する、径方向の動きを制限するために、インペラ３４の外側縁８２は、好ましくは、上側・下側壁２２、２６の少なくとも一つから所定距離離間した径方向外側に延設されたリブ８４を有する。リブ８４は、好ましくは、インペラ３４の厚さ（ｔ）と比較して減少した軸方向厚さを有し、インペラ３４の全周回りに延設されても良く、又は、周方向に分離したリブでも良く、リブの間に径方向に凹んだポケットが形成される。ロータ３２とインペラ３４とは互いに分れていて、要すれば、異なった材料で容易に構成される。
【００１７】
使用状態で、ブラシ４４はピン５６を介して直流電力源から電流を受けて、ブラシ４４がコイル６０と電気的に通じる。コイル６０はロータ３２に取付けられた分離したコイル６０に電流を送る。所謂鉄でない直流モータで知られているように、コイル６０は管理された方向に、下側キャップ２４に取付けられた磁石６２の方に、磁界を放出して、ロータ３２を従ってシャフト３６を駆動軸３７の周りに回転する。ロータ３２が回転すると、タブ７４は、ポケット８０内でインペラ３４と係合し、接線力をインペラに与え、インペラ３４をロータ３２の回転に応じて回転する。インペラ３４は、回転している時、流体チャンバ３８内で浮かぶように自由である。このようにインペラ３４は流体チャンバ３８内で低摩擦路内で中心を維持でき、一方、好ましくは、流体チャンバ３８の所定の形状により軸方向及び径方向の動きを制限する。流体チャンバ３８は上側・下側壁２２、２６と円形端壁８５により形成される。径方向の遊びは、更にインペラ３４のリブ８４により管理される。低摩擦は、更にインペラの両面７６、７７に隣接して形成される液体燃料の動的流体フィルムにより生じる。インペラ３４が回転すると、液体燃料が低圧で、入口１４を通ってチャネル７９、８１内にそれらのブレードの間に入り、比較的高圧で、出口１６から排出される。この様に、液体燃料は比較的低圧で入口１４を通って移動され、回転するインペラのブレードによりチャネル７９、８１と流体チャンバ３８内で循環され、比較的高圧で出口１６を通って、エンジン１９に向けて排出される。
【００１８】
図４おいて、本発明の別の実施例に従って構成された燃料ポンプ１１２を図示している。燃料ポンプ１１２は上側キャップ１２０を有し、そのキャップは環状壁１２２を有し、その壁は、径方向外側に延びるフランジ１２５と端壁１２３との間に延設されている。燃料ポンプ１１２は下側キャップ１２４を有し、そのキャップは平らな壁１２６を具え、その壁１２６はその外側縁に軸方向に延設された環状フランジ１２７を有する。空洞１２８と流体チャンバ１３８とは、上側・下側キャップ１２０、１２４との間に形成される。環状流体チャンバ１３８は、インペラ１３４を収容する寸法であり、インペラ１３４が、好ましくは、インペラ３４と同じ形状を有して、ロータ１３２と作動的に連結する。上側キャップ１２０は出口１１６を有し、下側キャップ１２４は入口１１４を、前述の例のように有する。上側・下側キャップ１２０、１２４は、好ましくは、中央に位置するハウジング又はリセス１３９、１４０を有して、シャフト１３６を収容するように配置され、これは第一実施例と同様である。
【００１９】
燃料ポンプ１１２のモータ１３０は、第一実施例で記載したモータ３０と概して同様であるが、しかし、空洞１２８内のモータ構成品の少なくとも幾つかの配置は相違している。モータ１３０は少なくとも一つの一般的には一対のブラシ１４４を有し、好ましくは，前述のように、環状壁１２２からブラシハウジング１４６内に保持されている。環状壁１２２は、第一実施例のブラシハウジング４６と同様であるが、環状に離間した面１４７を提供して、分離した永久磁石１６２を取付ける。磁石１６２は適切な接着材を使用して、面１４７に直接接着さてとも良く、ブラシハウジング１４６と一体に形成された分離した磁石ハウジング（非図示）に保持されても良く、又は、溶接、スナップばめ又は接着材で別々に取りつけられても良い。各ブラシ１４４は、前述のように、好ましくは、スプリング１５２により偏倚されて、整流子１５０と接触が維持される。整流子１５０はシャフト１３６により回転するように支持され、複数の電線１６１により複数のコイル１６０と電気的に接続する。
【００２０】
コイル１６０は、好ましくは、ロータ１３２に取付けられ、シャフト１３６と共に回転するように保持される。コイル１６０は、ロータ１３２の上側１６９に取付けられる。コイル１６０は周方向に互いに等間隔に配置され、永久磁石１６２から軸方向に所定距離離間している。燃料ポンプ１１２の作動は第一実施例で記載したものと同様であるから、ここでは再度説明はしない。
【００２１】
本発明の別の実施例に従って構成された燃料ポンプ２１２が、図５に図示されている。燃料ポンプ２１２は、上側壁２２２を有する上側キャップ２２０と、下側壁２２６を有する下側キャップ２２４とを具える。上側キャップ２２０と下側キャップ２２４を連結すると、上側・下側壁２２２、２２６は互いに離間して、少なくとも部分的に空洞２２８を形成し、その空洞は、インペラ２３４を回転させる寸法の周縁流体チャンバ２３８を含む。インペラ２３４は、好ましくは、前述のインペラ３４、１３４と同じ構造を有する。空洞２２８は少なくとも部分的にブラシレスモータ２３０を収容する寸法であり、そのモータは、少なくとも一つの磁石２６２が取り付けられた環状ロータ２３２を有する。上側・下側キャップ２２０、２２４の少なくとも一つが、ここでは両方のキャップ２２０、２２４が、ロータ２３２を少なくとも部分的に密接して収容して、駆動軸２３７の周りに同心に延びるチャネル２２９内で案内・回転させる。キャップ２２０、２２４内のチャネル２２９は、好ましくは、軸方向に互いに鏡対称に設けられて、運転状態で、比較的低い摩擦でロータ２３２が回転するのを助長する。前述の実施例のように，概して平坦なインペラ２３４が、ロータ２３２から分離して流体チャンバ２３８内に支持され、ロータ２３２から径方向外側に延設され、ロータ２３２の回転に応じて駆動軸２３７の周りに回転する。
【００２２】
上側・下側キャップ２２０、２２４は、好ましくは、中央に位置するシャフトハウジング２３９、２４０を有し、それらのボアは互いに軸方向に心が合って、シャフト２３６と摩擦ばめ又はプレスばめされる寸法である。従って、シャフト２３６は、好ましくは、上側・下側キャップ２２０、２２４に固定されて、それらの間は流体止めシールがなされる。
【００２３】
ブラシレスモータ２３０は、駆動軸２３７の周りに固定された電気的に印加される固定子２１３を有し、ここで図示したものはシャフト２３６により支持されている。固定子２１３は固定子ハウジング２１５を有し、その貫通ボア２１７はシャフト２３６と摩擦ばめされて、固定子２１３は、モータ２３０とキャップ２２０、２２４に対して静止を維持する。固定子２１３は、シャフトと一体に形成されても、溶接、接着又は他の方法で取り付けられても良い。固定子ハウジング２１５は、好ましくは、径方向外側に延びる互いに周方向に等間隔延びる複数のアーム２２１を有する。アーム２２１は、好ましくは、弓形外面２３１を有するＴ形端２２３を有する。Ｔ形端２２３は、アーム２２１の周りに電気的に印加可能な固定子コイル２６０を巻き易くする。
【００２４】
コイル２６０は、好ましくは、複数の巻線で構成され、又は、適切な金属材製の、分離した平坦な積層した導体パッドで構成されても良い。コイル２６０は、自動車のバッテリ等の電源と、ここでは下側キャップ２２４を貫通するコネクタ２５６を介して、電気的に接続するように配置される。各コイル２６０は、各コネクタ２５６と電気的に接続されても良く、又は、コイル２６０は互いに電気的に接続され、一つ又は複数の電線２４３を介して、単一コネクタ２５６により電気的に接続しても良い。
【００２５】
図６に示すように、磁石２６２は、好ましくは、円形リング磁石２６２として形成され、円筒形内面２６３を有し、固定子ハウジング２１５の外面２３１（図５）から径方向外側に所定距離離間して保持される。それ故、磁石２６２は、コイル２６０と磁気的に通じる。磁石２６２の外側環状面２６５は、好ましくは、ロータ２３２内に止まりばめされる寸法であり、磁石２６２をロータ２３２に取付け易くする。
【００２６】
ロータ２３２は，好ましくは、例えば鋼等の比較的堅い弾力性材料製の連続円筒バンドとして構成される。鉄金属部材で構成されているので、ロータ２３２は、フラックスチューブとして作用して、要すれば磁石２６２から放出される磁界を導くように作用する。図５に明瞭に示すように、ロータ２３２は横断面が矩形であり、その両側面は、上側エッジ２３３と下側エッジ２３５との間で、駆動軸２３７と平行に延設されている。図７に示すように、ロータは、好ましくは、少なくとも部分的にチャネル２２９内に収容され、駆動軸２３７の周りを回転する時に、ロータ２３２を案内し易くする。ロータ２３２は、好ましくは、ロータのエッジ２３３、２３５から上下方向に軸方向に延びる複数のフィンガ２４５を有する。フィンガ２４５は、上側・下側キャップ２２０、２２４のチャネル２２９（図５）に近接し、しかし間隙を持って収容される。図１０に明瞭に示すように、好ましくは、フィンガ２４５の先導エッジは、面取り又は丸い面２４７を有して、ロータ２３２の回転（回転方向Ｒ）を促進して、フィンガ２４５と上側・下側キャップ２２０、２２４との間の摩擦を減らす。フィンガ２４５は、周方向に等間隔に互いに離間し、一方のエッジ２３３のフィンガ２４５は、他方のエッジ２３５のフィンガ２４５と軸方向心が合って、フィンガ２４５により一様に力が掛かり、磨耗も一様である。ロータ２３２は任意数のフィンガを有し得て、ロータ壁の上側・下側エッジ２３３、２５５が、チャネル２２９内に回転するように収容される。
【００２７】
ロータ２３２は、少なくとも一つの駆動部材を有し、ここでは複数の径方向に延びるタブ２４１を使用していて、インペラ２３４の周縁の複数のポケット２８０内等に作動するように係合・配置されて、ロータ２３２の回転に応じてインペラ２３４を駆動する。図７に示すように、タブ２４１は、好ましくは、ロータ２３２と一体であり、ロータ壁の中央部から打ち出されて曲げられている。タブはロータ２３２から別に形成されて、その後、溶接結合などで取付けられても良い。
【００２８】
使用状態で、燃料ポンプ２１２はコネクタ２５６を介して電流を受けると、コイル２６０は励磁されて、回転する磁界を生じて磁石２６２を意図する方向に回転する。ロータ２３２は磁石２６２と共に回転し、タブ２４１はポケット２８０内でインペラ２３４と係合して、インペラ２３４がロータ２３２と共に回転する。従って、インペラ２３４とそのブレードの回転は、入口２１４で比較的低い圧力を生じて、液体燃料をポンプチャネルと流体チャンバ２３８に導き、比較的高い圧力で出口２１６を通って燃料を排出し、加圧した燃料をエンジンに送る。前述の実施例のように、インペラ２３４は浮動してロータ２３２から独立した回転中心なので、摩擦量が小さい状態で回転し、インペラ２３４が流体チャンバ２３８内で自己移動して中心が決まる。又、ロータ２３２は上側・下側キャップ２２０、２２４内のチャネル２２９内で自己移動して中心が決まるので、電気モータ内の摩擦を更に減らし、燃料ポンプ２１２とモータのアセンブリの全運転効率を改善する。
【００２９】
本発明の更に別の実施例に従って構成された燃料ポンプ３１２が図８に図示されている。燃料ポンプ３１２は、環状の軸方向に延びる周縁フランジ３２５を有する平らな上側壁３２２を具えた上側キャップ３２０と、径方向外側に延びる周縁フランジ３２７を有する下側壁３２６を具えた下側キャップ３２４とを有する。上側キャップ３２０と下側キャップ３２４について、それらのフランジ３２５、３２７を連結すると、上側壁３２２、下側壁３２６は空洞３２８を形成し、その空洞はインペラ３３４を回転させる寸法の周縁流体チャンバ３３８を含む。インペラ３３４は、好ましくは、前述のインペラ３４、１３４、２３４と同じ構造を有する。空洞３２８は少なくとも部分的にモータ３３０を収容する寸法であり、そのモータは、少なくとも一つの磁石３６２が取り付けられた円筒ロータ３３２を有する。磁石３６２は前述の磁石２６２と同様の構造である。上側・下側キャップ３２０、３２４の少なくとも一つが、ここでは両方のキャップ３２０、３２４が、ロータ３３２を少なくとも部分的に密接して収容して、駆動軸３３７の周りに同心に延びる環状チャネル３２９内で回転させる。環状チャネル３２９は前述の実施例チャネル２２９と同様であるので、更に説明はしない。前述の実施例のように，概して平坦なインペラ３３４が、ロータ３３２から分離して流体チャンバ３３８内に支持され、ロータ３３２から径方向外側に延設され、ロータ３３２の回転に応じて駆動軸３３７の周りに回転する。
【００３０】
上側・下側キャップ３２０、３２４は、好ましくは、前述の実施例のポンプ燃料ポンプ２１２のように、シャフト３３６を静止して維持して、そこでは流体密シールが維持される。
【００３１】
ブラシレスモータ３３０は駆動軸３３７の周りに固定された固定子３１３を有し、固定子コイル３６０がコネクタ３５６を介して電源と電気的に接続され、ここでの例ではコネクタ３５６は下側キャップ３２４を貫通するように図示されている。固定子３１３は他の形態に構成され得て、前述の実施例と同様に作用するようにしても良く、固定子３１３はこれ以上説明しない。
【００３２】
ロータ３３２は前述の実施例のロータ２３２と同様に構成され、上側エッジ３３３と下側エッジ３３５は、好ましくは、そこから軸方向に延びるフィンガ３４５を有する。ロータ３３２は、少なくとも一つの駆動部材を有し、ここでは複数の径方向に延びるタブ３４１を使用していて、インペラ３３４の複数のポケット３８０内等に作動するように係合・配置されて、ロータ３３２の回転に応じてインペラ３３４を駆動する。図９に示すように、タブ３４１は、好ましくは、ロータ３３２と一体であり、ロータ壁の上側エッジ３３３から打ち出されて曲げられている。タブはロータ３３２から別に形成されて、その後、溶接結合などで取付けられても良い。ロータ３３２は、前述の実施例と同様に他の様態に構成されても良く、これについては、これ以上説明しない。
【００３３】
ここでの開示に基づいて、燃料ポンプの技術の通常の技術者は、ここでの実施例以外のものが、請求項に記載の発明の範囲内で可能であることが分る。例えば、上側・下側キャップは、種々の構成を有して、空洞を形成して、モータ、ロータ、インペラを収容する。又、ロータ３２、１３２、２３２、３３２の駆動部材は、別の構造でも良く、例えば、複数の駆動ラグ、駆動ドグ（掴み具）、駆動歯車であり、インペラ３４、１３４、２３４、３３４の被駆動部材は、それら駆動部材が係合作動するような連結構成を有するようにしても良い。更に、インペラ３４、１３４、２３４、３３４は、ロータ３２、１３２、２３２、３３２から径方向外側に自由に浮動しているので、ロータとインペラの中心をずらして、ロータとインペラとの間にギア式駆動機構を設けて、インペラの回転の減速機構を提供できることが理解される。ここでの開示は例であり、発明を限定することを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】内燃エンジンの燃料系統図であり、燃料ポンプを内蔵する燃料タンクを含む。
【図２】本発明の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って見た拡大横断面図である。
【図４】本発明の他の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図５】本発明の更に他の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図６】図５の燃料ポンプのロータ・磁石アセンブリの平面図である。
【図７】図６のロータ・磁石アセンブリの部分斜視図である。
【図８】本発明の更に他の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図９】図８の燃料ポンプのロータ・磁石アセンブリの部分斜視図である。
【図１０】図９の円１０の領域の拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 燃料タンク
１２、１１２、２１２、３１２ 燃料ポンプ
１４、１１４、２１４ 入口
１６、１１６、２１６ 出口
１８ 燃料ライン
１９ エンジン
２０、１２０、２２０、３２０ 上側キャップ
２４、１２４、２２４、３２４ 下側キャップ
２８、１２８、２２８、３２８ 空洞
３０、１３０、２３０、３３０ モータ
３２、１３２、２３２、３３２ ロータ
３４、１３４、２３４、３３４ インペラ
３６、１３６、２３６、３３６ シャフト
３７、２３７、３３７ 駆動軸
３８、１３８、２３８、３３８ 流体チャンバ
４４、１４４ ブラシ
４６、１４６ ブラシハウジング
５０、１５０ 整流子
５２、１５２ スプリング
６０、１６０、２６０、３６０ コイル
６２、１６２、２６２、３６２ 磁石
７４ タブ
２１３、３１３ 固定子
２４１、３４１ タブ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には燃料系統に関し、より詳しくは燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用又はリクレーション自動車用の車両燃料タンクは、周囲に車両用機器があるので、比較的狭い区域に大抵配置される。それ故、燃料タンクを車両の望ましい位置に、周りの機器に干渉せずに配置することは工夫を要する。その結果、燃料タンクの形状はしばしば影響を受けて複雑になり、利用可能なスペースに嵌め込まれる。そのスペースに嵌め込む様に燃料タンクを設計する時には、燃料タンク内の燃料ポンプの寸法と形状（包絡外形）を考慮する必要がある。燃料ポンプの包絡外形は燃料タンクのデザインと、利用可能なスペースに燃料タンクを嵌め込むことを複雑にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それ故、本発明の目的には、小型燃料ポンプを提供し、小型燃料ポンプを組み付けた燃料タンクを可能にし、燃料タンクのデザインの自由度を増し、燃料ポンプ内の構成品の公差範囲を改善することを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
燃料ポンプが、空洞を有するハウジングと、駆動軸の周りに回転するようにその空洞内に収容されるロータと、そのロータと分離しその空洞内に支持された環状インペラと、を具え、そのインペラはその駆動軸の周りにそのロータにより回転駆動される。ある実施例では、そのロータとインペラは、比較的小型外形の燃料ポンプのデザインを可能にする。これは燃料タンク内に燃料ポンプを収容することを促進し、燃料タンクのデザイン自由度を促進する。それ故、燃料タンクは比較的小さいスペース内に収容でき、例えば、車両のシートの下等である。
【０００５】
本発明の実施例の目的・特徴・利点に関連して、小型の燃料ポンプを提供し、そのポンプは、小型の燃料ポンプを組み付けた燃料タンクを可能にし、燃料タンクのデザインの自由度を増し、ブラシ型又はブラシ無しモータを有するような構造を可能にし、燃料ポンプ内構成品の公差範囲を改善し，部品数が少なくて済み、比較的簡明なデザインであり，経済的に製作・組立ができて、有効使用寿命が長い。
【０００６】
この発明のこれら及び他の目的・特徴・利点は、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
添付図面をより詳細に説明すると、図１は、高さの低い燃料ポンプ１２を収容する燃料タンク１０を図示し、そのタンクは燃料ポンプ１２の入口１４（図２）を通して液体燃料を受け入れ、加圧した液体燃料を燃料ポンプ１２の出口１６を通して、燃料ライン１８を通じて、例えば、旅客自動車又はリクレーション自動車（非図示）の内燃エンジン１９に供給する。本発明の現在好適な実施例に従って、燃料タンク１０は比較的背が低く、車両の比較的狭い区域に配置するのに適していて、それは例えば、車両のシートの下等である。燃料ポンプ１２と燃料タンク１０の減寸した外形は、デザインにより柔軟性を提供し、車両の設計と組み立ての全体コストと設計量を減らす。更に、燃料ポンプ１２の効率と信頼性を改善し、燃料ポンプ１２の組立て効率を改善するために、燃料ポンプ１２の構成部品の数が減らされる。燃料ポンプ１２は色々な方法で、燃料タンク１０内に組込まれ得て、図では燃料タンク１０の底面に配置されているが、燃料モジュール（非図示）内に保持され、用途に応じて、燃料タンク１０の他の面に保持又は搭載され得る。
【０００８】
図２に明瞭に示すように、ある実施例では、燃料ポンプ１２の燃料ライン１８が、好ましくは、上側壁２２を有する上側キャップ２０と、下側壁２６を有する下側キャップ２４とを具える。上側・下側壁２２、２６の周縁２５、２７を、外側ハウジング内にクランプ、又は溶接結合又は接着材等により結合すると、上側・下側壁２２、２６が互いに離間して、少なくとも部分的に空洞２８を形成する。空洞２８は、モータ３０と、ディスク状ロータ３２と、環状インペラ３４とを収容する寸法である。ロータ３２は、空洞２８内でシャフト３６により支持され、駆動軸３７の周りに上側・下側キャップ２０、２４に対して、シャフト３６と共に回転する。インペラ３４は、空洞２８内支持され、ロータ３２から分離していて、ロータ３２から径方向外側に延びて、ロータ３２の回転に応じて、駆動軸３７の周りに回転して、液体燃料を汲み上げて加圧してエンジン１９に送る。
【０００９】
空洞２８は、インペラ３４が内部で回転する周縁流体チャンバ３８を有する。上側キャップ２０の出口１６は、好ましくは、下側キャップ２４の入口１４から、径方向及び周方向にずれていて、低圧または引圧が入口１４に生じ、高圧が出口１６に生じて、燃料ポンプを形成する。上側・下側キャップ２０、２４は、好ましくは、中央に位置するシャフトハウジング３９、４０をそれぞれ有し、互いに軸方向に心が合って、シャフト３６を空洞２８内で回転するように保持する。シャフトハウジング３９、４０は好ましくは、リセスのボアを有してブッシュ４２を収容し、シャフト３６を回転するように軸支する。
【００１０】
燃料ポンプ１２のモータ３０が、直流ブラシ式モータとして、図２に図示されている。モータ３０は少なくとも一対のブラシ４４を有し、上側・下側壁２２、２６のどちらかにより支持され、ここでは、分離したブラシハウジング４６を介して上側壁２２により保持されている。各ブラシハウジング４６は内部ポケット４８を有し、そこに補完寸法のブラシを滑入させる。ブラシハウジング４６は、好ましくは、上側壁２２に、接着材、スナップばめ、又は他の結合方法により固定される。各ブラシ４４は自動車用バッテリ（非図示）等の直流電力源に、各ブラシ４４内に延びる導電ブレード又はピン５６を介して電気的に接続されている。電線（非図示）がピン５６をその電力源に接続する。ブラシ式直流モータに関して知られているように、各ブラシ４４は整流子５０と電気的に接続されている。ブラシ４４は、整流子５０から径方向外側に、整流子５０に対して、例えばコイルスプリング又はリーフスプリング５２により、付勢して偏倚される。スプリング５２は、ブラシ４４に力を及ぼして、ブラシ４４を径方向内側に偏倚して整流子５０と摩擦接触する。スプリング５２の使用を促進するために、ブラシハウジング４６は開口５４を有して、スプリング５２が、そこを通り、上側壁２２の面とブラシ４４との間に、径方向に配置される。
【００１１】
整流子５０は輪状であり貫通ボア５８を有し、貫通ボア５８はシャフト３６をプレスばめする寸法であり、整流子５０の外側面５９は、ブラシ４４と電気的に接続するように配置される。整流子５０は、シャフト３８により保持され、シャフト３８と共に回転し、ブラシ４４との電気的接続を維持する。ブラシ４４との電気的接続に加えて、整流子５０は、複数の電線６１を介して、電気を印加した複数のコイル６０と電気的に通じる。
【００１２】
コイル６０は、好ましくは、ロータ３２に回転可能に支持され、好ましくは、駆動軸３７の周りに離間して同心となるように配置される。各コイル６０は、好ましくは、巻かれたコイル線であり、平らなディスクまたはパンケーキ形である。コイル６０は、好ましくは、エポキシ材等の接着材を被覆してロータ３２に取り付けられ、複数の永久磁石６２から軸方向に所定距離離間して、磁気的に通じる。
【００１３】
磁石６２は、好ましくは、ディスク形でありコイル６０の寸法と非常に近い寸法である。各磁石６２の一方側６４は、下側壁２６に、接着材及び／又は非電導性リテーナ６６を介して取付けられる。リテーナ６６は、好ましくは、プラスチック製である。図２に示すように、リテーナ６６は下側キャップ２４と一体に形成されても良く、又は、そこに接着や溶着で取付けられ、又は、下側壁２６にスナップばめされても良い。複数の磁石６２は、好ましくは、駆動軸３７の周りに同心に配置され、互いに周方向に離間して、コイル６０と磁気的に通じる。
【００１４】
ディスク形ロータ３２は、相対する上下側面６８、６９を有し、その貫通ボア７０がシャフト３６を収容する寸法である。ロータ３２は、シャフト３６にキーで止められ、又は、非円形ボア７０がシャフト３６の補完形部を係合して、シャフト３６に回転駆動するように取付ける。ロータ３２の一方側６８は、そこに取付けられたコイル６０を有し、ロータ３２の他側６９は、各ブラシハウジング４６から軸方向に離間して、シャフト３６と共にロータ３２が自由に回転するのを許容する。図２、３に明瞭に示すように、ロータ３２は、その外縁７２に複数の駆動部材を有し、ここでは、非限定的に例として、そこから径方向外側に延びるフィンガ又はタブ７４として図示している。タブ７４は、好ましくは、互いに周方向に等間隔に離間し、所定の寸法と形状を有して、インペラ３４と嵌合して、インペラ３４に力を及ぼして、ロータ３２の回転に応じてインペラ３４を回転する。ロータ３２は、好ましくは、堅い弾力性プラスチック等の固体の非導電性材から作られる。
【００１５】
環状インペラ３４は、所謂二重チャネルの一段リム式インペラとして、例示されている。しかし、単一チャネルのインペラ等、他形式のインペラが使用され得る。インペラ３４は一対のチャネル７９、８１を有する。それらのチャネルは、互いに平行に軸方向に延設され、インペラ３４の周りに環状方向に設けられ、インペラ３４の外側縁８２から径方向内側に離間している。各チャネル７９、８１は、複数の周方向に離間したブレードを内部に有する。インペラ３４は最小摩擦量で、流体チャンバ３８内で回転する寸法である。インペラ３４の両側面７６、７７は、インペラ３４の厚さ（ｔ）を形成し、その厚さ（ｔ）は、好ましくは、上側・下側壁２２、２６から約０．０１５〜０．０３０インチの所定軸方向間隙を形成する。そのように、インペラ３４は流体チャンバ３８内に軸方向に近接して収容され、流体チャンバ３８内でインペラ３４の軸方向の遊び量を最小にして、ポンプにより生じる騒音と燃料の漏れを減らす。
【００１６】
インペラ３４の内側縁７８には、少なくとも一つの駆動部が設けられ、ここでは径方向に形成されたポケット８０として図示されている。好ましくは、複数のポケット８０が間隔をあけてインペラに設けられ、ロータ３２のタブ７４を収容して、インペラ３４をロータ３２が駆動するように嵌合させる。図２、３に示すように、ポケット８０は、タブ７４に近接し、しかし少し遊びをもって嵌合し、例えば、その間隔は、径方向・軸方向で約０．００３〜０．００７インチである。その結果、タブ７４とポケット８０との間の軸方向及び径方向の動きの適切な量により、インペラ３４は、ロータ３２がインペラ３４を回転する時に、ロータ３２により及ぼされる偏倚から独立に、流体チャンバ３８内で自動的に中心が保たれる。タブ７４とポケット８０との間の軸方向及び径方向の間隙は、ロータ３２とインペラ３４の製作公差を増して、その製作コストを減少する。更に、インペラ３４が自動的に流体チャンバ３８内で心が維持されるので、インペラ３４と上側壁２２、２６との間の磨耗を減少して、燃料ポンプ１２の有効寿命を改良し、使用中に燃料ポンプ１２により生じる騒音量を減らす。インペラ３４と空洞壁の間の回転摩擦の可能性を更に減らすために、そして、インペラ３４の駆動軸３７に対する、径方向の動きを制限するために、インペラ３４の外側縁８２は、好ましくは、上側・下側壁２２、２６の少なくとも一つから所定距離離間した径方向外側に延設されたリブ８４を有する。リブ８４は、好ましくは、インペラ３４の厚さ（ｔ）と比較して減少した軸方向厚さを有し、インペラ３４の全周回りに延設されても良く、又は、周方向に分離したリブでも良く、リブの間に径方向に凹んだポケットが形成される。ロータ３２とインペラ３４とは互いに分れていて、要すれば、異なった材料で容易に構成される。
【００１７】
使用状態で、ブラシ４４はピン５６を介して直流電力源から電流を受けて、ブラシ４４がコイル６０と電気的に通じる。コイル６０はロータ３２に取付けられた分離したコイル６０に電流を送る。所謂鉄でない直流モータで知られているように、コイル６０は管理された方向に、下側キャップ２４に取付けられた磁石６２の方に、磁界を放出して、ロータ３２を従ってシャフト３６を駆動軸３７の周りに回転する。ロータ３２が回転すると、タブ７４は、ポケット８０内でインペラ３４と係合し、接線力をインペラに与え、インペラ３４をロータ３２の回転に応じて回転する。インペラ３４は、回転している時、流体チャンバ３８内で浮かぶように自由である。このようにインペラ３４は流体チャンバ３８内で低摩擦路内で中心を維持でき、一方、好ましくは、流体チャンバ３８の所定の形状により軸方向及び径方向の動きを制限する。流体チャンバ３８は上側・下側壁２２、２６と円形端壁８５により形成される。径方向の遊びは、更にインペラ３４のリブ８４により管理される。低摩擦は、更にインペラの両面７６、７７に隣接して形成される液体燃料の動的流体フィルムにより生じる。インペラ３４が回転すると、液体燃料が低圧で、入口１４を通ってチャネル７９、８１内にそれらのブレードの間に入り、比較的高圧で、出口１６から排出される。この様に、液体燃料は比較的低圧で入口１４を通って移動され、回転するインペラのブレードによりチャネル７９、８１と流体チャンバ３８内で循環され、比較的高圧で出口１６を通って、エンジン１９に向けて排出される。
【００１８】
図４おいて、本発明の別の実施例に従って構成された燃料ポンプ１１２を図示している。燃料ポンプ１１２は上側キャップ１２０を有し、そのキャップは環状壁１２２を有し、その壁は、径方向外側に延びるフランジ１２５と端壁１２３との間に延設されている。燃料ポンプ１１２は下側キャップ１２４を有し、そのキャップは平らな壁１２６を具え、その壁１２６はその外側縁に軸方向に延設された環状フランジ１２７を有する。空洞１２８と流体チャンバ１３８とは、上側・下側キャップ１２０、１２４との間に形成される。環状流体チャンバ１３８は、インペラ１３４を収容する寸法であり、インペラ１３４が、好ましくは、インペラ３４と同じ形状を有して、ロータ１３２と作動的に連結する。上側キャップ１２０は出口１１６を有し、下側キャップ１２４は入口１１４を、前述の例のように有する。上側・下側キャップ１２０、１２４は、好ましくは、中央に位置するハウジング又はリセス１３９、１４０を有して、シャフト１３６を収容するように配置され、これは第一実施例と同様である。
【００１９】
燃料ポンプ１１２のモータ１３０は、第一実施例で記載したモータ３０と概して同様であるが、しかし、空洞１２８内のモータ構成品の少なくとも幾つかの配置は相違している。モータ１３０は少なくとも一つの一般的には一対のブラシ１４４を有し、好ましくは，前述のように、環状壁１２２からブラシハウジング１４６内に保持されている。環状壁１２２は、第一実施例のブラシハウジング４６と同様であるが、環状に離間した面１４７を提供して、分離した永久磁石１６２を取付ける。磁石１６２は適切な接着材を使用して、面１４７に直接接着さてとも良く、ブラシハウジング１４６と一体に形成された分離した磁石ハウジング（非図示）に保持されても良く、又は、溶接、スナップばめ又は接着材で別々に取りつけられても良い。各ブラシ１４４は、前述のように、好ましくは、スプリング１５２により偏倚されて、整流子１５０と接触が維持される。整流子１５０はシャフト１３６により回転するように支持され、複数の電線１６１により複数のコイル１６０と電気的に接続する。
【００２０】
コイル１６０は、好ましくは、ロータ１３２に取付けられ、シャフト１３６と共に回転するように保持される。コイル１６０は、ロータ１３２の上側１６９に取付けられる。コイル１６０は周方向に互いに等間隔に配置され、永久磁石１６２から軸方向に所定距離離間している。燃料ポンプ１１２の作動は第一実施例で記載したものと同様であるから、ここでは再度説明はしない。
【００２１】
本発明の別の実施例に従って構成された燃料ポンプ２１２が、図５に図示されている。燃料ポンプ２１２は、上側壁２２２を有する上側キャップ２２０と、下側壁２２６を有する下側キャップ２２４とを具える。上側キャップ２２０と下側キャップ２２４を連結すると、上側・下側壁２２２、２２６は互いに離間して、少なくとも部分的に空洞２２８を形成し、その空洞は、インペラ２３４を回転させる寸法の周縁流体チャンバ２３８を含む。インペラ２３４は、好ましくは、前述のインペラ３４、１３４と同じ構造を有する。空洞２２８は少なくとも部分的にブラシレスモータ２３０を収容する寸法であり、そのモータは、少なくとも一つの磁石２６２が取り付けられた環状ロータ２３２を有する。上側・下側キャップ２２０、２２４の少なくとも一つが、ここでは両方のキャップ２２０、２２４が、ロータ２３２を少なくとも部分的に密接して収容して、駆動軸２３７の周りに同心に延びるチャネル２２９内で案内・回転させる。キャップ２２０、２２４内のチャネル２２９は、好ましくは、軸方向に互いに鏡対称に設けられて、運転状態で、比較的低い摩擦でロータ２３２が回転するのを助長する。前述の実施例のように，概して平坦なインペラ２３４が、ロータ２３２から分離して流体チャンバ２３８内に支持され、ロータ２３２から径方向外側に延設され、ロータ２３２の回転に応じて駆動軸２３７の周りに回転する。
【００２２】
上側・下側キャップ２２０、２２４は、好ましくは、中央に位置するシャフトハウジング２３９、２４０を有し、それらのボアは互いに軸方向に心が合って、シャフト２３６と摩擦ばめ又はプレスばめされる寸法である。従って、シャフト２３６は、好ましくは、上側・下側キャップ２２０、２２４に固定されて、それらの間は流体止めシールがなされる。
【００２３】
ブラシレスモータ２３０は、駆動軸２３７の周りに固定された電気的に印加される固定子２１３を有し、ここで図示したものはシャフト２３６により支持されている。固定子２１３は固定子ハウジング２１５を有し、その貫通ボア２１７はシャフト２３６と摩擦ばめされて、固定子２１３は、モータ２３０とキャップ２２０、２２４に対して静止を維持する。固定子２１３は、シャフトと一体に形成されても、溶接、接着又は他の方法で取り付けられても良い。固定子ハウジング２１５は、好ましくは、径方向外側に延びる互いに周方向に等間隔延びる複数のアーム２２１を有する。アーム２２１は、好ましくは、弓形外面２３１を有するＴ形端２２３を有する。Ｔ形端２２３は、アーム２２１の周りに電気的に印加可能な固定子コイル２６０を巻き易くする。
【００２４】
コイル２６０は、好ましくは、複数の巻線で構成され、又は、適切な金属材製の、分離した平坦な積層した導体パッドで構成されても良い。コイル２６０は、自動車のバッテリ等の電源と、ここでは下側キャップ２２４を貫通するコネクタ２５６を介して、電気的に接続するように配置される。各コイル２６０は、各コネクタ２５６と電気的に接続されても良く、又は、コイル２６０は互いに電気的に接続され、一つ又は複数の電線２４３を介して、単一コネクタ２５６により電気的に接続しても良い。
【００２５】
図６に示すように、磁石２６２は、好ましくは、円形リング磁石２６２として形成され、円筒形内面２６３を有し、固定子ハウジング２１５の外面２３１（図５）から径方向外側に所定距離離間して保持される。それ故、磁石２６２は、コイル２６０と磁気的に通じる。磁石２６２の外側環状面２６５は、好ましくは、ロータ２３２内に止まりばめされる寸法であり、磁石２６２をロータ２３２に取付け易くする。
【００２６】
ロータ２３２は，好ましくは、例えば鋼等の比較的堅い弾力性材料製の連続円筒バンドとして構成される。鉄金属部材で構成されているので、ロータ２３２は、フラックスチューブとして作用して、要すれば磁石２６２から放出される磁界を導くように作用する。図５に明瞭に示すように、ロータ２３２は横断面が矩形であり、その両側面は、上側エッジ２３３と下側エッジ２３５との間で、駆動軸２３７と平行に延設されている。図７に示すように、ロータは、好ましくは、少なくとも部分的にチャネル２２９内に収容され、駆動軸２３７の周りを回転する時に、ロータ２３２を案内し易くする。ロータ２３２は、好ましくは、ロータのエッジ２３３、２３５から上下方向に軸方向に延びる複数のフィンガ２４５を有する。フィンガ２４５は、上側・下側キャップ２２０、２２４のチャネル２２９（図５）に近接し、しかし間隙を持って収容される。図１０に明瞭に示すように、好ましくは、フィンガ２４５の先導エッジは、面取り又は丸い面２４７を有して、ロータ２３２の回転（回転方向Ｒ）を促進して、フィンガ２４５と上側・下側キャップ２２０、２２４との間の摩擦を減らす。フィンガ２４５は、周方向に等間隔に互いに離間し、一方のエッジ２３３のフィンガ２４５は、他方のエッジ２３５のフィンガ２４５と軸方向心が合って、フィンガ２４５により一様に力が掛かり、磨耗も一様である。ロータ２３２は任意数のフィンガを有し得て、ロータ壁の上側・下側エッジ２３３、２５５が、チャネル２２９内に回転するように収容される。
【００２７】
ロータ２３２は、少なくとも一つの駆動部材を有し、ここでは複数の径方向に延びるタブ２４１を使用していて、インペラ２３４の周縁の複数のポケット２８０内等に作動するように係合・配置されて、ロータ２３２の回転に応じてインペラ２３４を駆動する。図７に示すように、タブ２４１は、好ましくは、ロータ２３２と一体であり、ロータ壁の中央部から打ち出されて曲げられている。タブはロータ２３２から別に形成されて、その後、溶接結合などで取付けられても良い。
【００２８】
使用状態で、燃料ポンプ２１２はコネクタ２５６を介して電流を受けると、コイル２６０は励磁されて、回転する磁界を生じて磁石２６２を意図する方向に回転する。ロータ２３２は磁石２６２と共に回転し、タブ２４１はポケット２８０内でインペラ２３４と係合して、インペラ２３４がロータ２３２と共に回転する。従って、インペラ２３４とそのブレードの回転は、入口２１４で比較的低い圧力を生じて、液体燃料をポンプチャネルと流体チャンバ２３８に導き、比較的高い圧力で出口２１６を通って燃料を排出し、加圧した燃料をエンジンに送る。前述の実施例のように、インペラ２３４は浮動してロータ２３２から独立した回転中心なので、摩擦量が小さい状態で回転し、インペラ２３４が流体チャンバ２３８内で自己移動して中心が決まる。又、ロータ２３２は上側・下側キャップ２２０、２２４内のチャネル２２９内で自己移動して中心が決まるので、電気モータ内の摩擦を更に減らし、燃料ポンプ２１２とモータのアセンブリの全運転効率を改善する。
【００２９】
本発明の更に別の実施例に従って構成された燃料ポンプ３１２が図８に図示されている。燃料ポンプ３１２は、環状の軸方向に延びる周縁フランジ３２５を有する平らな上側壁３２２を具えた上側キャップ３２０と、径方向外側に延びる周縁フランジ３２７を有する下側壁３２６を具えた下側キャップ３２４とを有する。上側キャップ３２０と下側キャップ３２４について、それらのフランジ３２５、３２７を連結すると、上側壁３２２、下側壁３２６は空洞３２８を形成し、その空洞はインペラ３３４を回転させる寸法の周縁流体チャンバ３３８を含む。インペラ３３４は、好ましくは、前述のインペラ３４、１３４、２３４と同じ構造を有する。空洞３２８は少なくとも部分的にモータ３３０を収容する寸法であり、そのモータは、少なくとも一つの磁石３６２が取り付けられた円筒ロータ３３２を有する。磁石３６２は前述の磁石２６２と同様の構造である。上側・下側キャップ３２０、３２４の少なくとも一つが、ここでは両方のキャップ３２０、３２４が、ロータ３３２を少なくとも部分的に密接して収容して、駆動軸３３７の周りに同心に延びる環状チャネル３２９内で回転させる。環状チャネル３２９は前述の実施例チャネル２２９と同様であるので、更に説明はしない。前述の実施例のように，概して平坦なインペラ３３４が、ロータ３３２から分離して流体チャンバ３３８内に支持され、ロータ３３２から径方向外側に延設され、ロータ３３２の回転に応じて駆動軸３３７の周りに回転する。
【００３０】
上側・下側キャップ３２０、３２４は、好ましくは、前述の実施例のポンプ燃料ポンプ２１２のように、シャフト３３６を静止して維持して、そこでは流体密シールが維持される。
【００３１】
ブラシレスモータ３３０は駆動軸３３７の周りに固定された固定子３１３を有し、固定子コイル３６０がコネクタ３５６を介して電源と電気的に接続され、ここでの例ではコネクタ３５６は下側キャップ３２４を貫通するように図示されている。固定子３１３は他の形態に構成され得て、前述の実施例と同様に作用するようにしても良く、固定子３１３はこれ以上説明しない。
【００３２】
ロータ３３２は前述の実施例のロータ２３２と同様に構成され、上側エッジ３３３と下側エッジ３３５は、好ましくは、そこから軸方向に延びるフィンガ３４５を有する。ロータ３３２は、少なくとも一つの駆動部材を有し、ここでは複数の径方向に延びるタブ３４１を使用していて、インペラ３３４の複数のポケット３８０内等に作動するように係合・配置されて、ロータ３３２の回転に応じてインペラ３３４を駆動する。図９に示すように、タブ３４１は、好ましくは、ロータ３３２と一体であり、ロータ壁の上側エッジ３３３から打ち出されて曲げられている。タブはロータ３３２から別に形成されて、その後、溶接結合などで取付けられても良い。ロータ３３２は、前述の実施例と同様に他の様態に構成されても良く、これについては、これ以上説明しない。
【００３３】
ここでの開示に基づいて、燃料ポンプの技術の通常の技術者は、ここでの実施例以外のものが、請求項に記載の発明の範囲内で可能であることが分る。例えば、上側・下側キャップは、種々の構成を有して、空洞を形成して、モータ、ロータ、インペラを収容する。又、ロータ３２、１３２、２３２、３３２の駆動部材は、別の構造でも良く、例えば、複数の駆動ラグ、駆動ドグ（掴み具）、駆動歯車であり、インペラ３４、１３４、２３４、３３４の被駆動部材は、それら駆動部材が係合作動するような連結構成を有するようにしても良い。更に、インペラ３４、１３４、２３４、３３４は、ロータ３２、１３２、２３２、３３２から径方向外側に自由に浮動しているので、ロータとインペラの中心をずらして、ロータとインペラとの間にギア式駆動機構を設けて、インペラの回転の減速機構を提供できることが理解される。ここでの開示は例であり、発明を限定することを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】内燃エンジンの燃料系統図であり、燃料ポンプを内蔵する燃料タンクを含む。
【図２】本発明の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って見た拡大横断面図である。
【図４】本発明の他の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図５】本発明の更に他の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図６】図５の燃料ポンプのロータ・磁石アセンブリの平面図である。
【図７】図６のロータ・磁石アセンブリの部分斜視図である。
【図８】本発明の更に他の実施例に従って構成された燃料ポンプ部分横断面の側面図である。
【図９】図８の燃料ポンプのロータ・磁石アセンブリの部分斜視図である。
【図１０】図９の円１０の領域の拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 燃料タンク
１２、１１２、２１２、３１２ 燃料ポンプ
１４、１１４、２１４ 入口
１６、１１６、２１６ 出口
１８ 燃料ライン
１９ エンジン
２０、１２０、２２０、３２０ 上側キャップ
２４、１２４、２２４、３２４ 下側キャップ
２８、１２８、２２８、３２８ 空洞
３０、１３０、２３０、３３０ モータ
３２、１３２、２３２、３３２ ロータ
３４、１３４、２３４、３３４ インペラ
３６、１３６、２３６、３３６ シャフト
３７、２３７、３３７ 駆動軸
３８、１３８、２３８、３３８ 流体チャンバ
４４、１４４ ブラシ
４６、１４６ ブラシハウジング
５０、１５０ 整流子
５２、１５２ スプリング
６０、１６０、２６０、３６０ コイル
６２、１６２、２６２、３６２ 磁石
７４ タブ
２１３、３１３ 固定子
２４１、３４１ タブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプであって、
空洞と駆動軸を有するハウジングと、
該駆動軸の周りに回転するように該空洞内に保持された、電気モータのロータと
環状インペラと、を具備し、
該インペラは、該駆動軸の周りに回転する該ロータにより駆動され、該ロータとは別に該空洞内に支持された、ことを特徴とする上記燃料ポンプ。
【請求項２】
前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは該駆動部材と係合するように配置された被駆動部材を有して、前記ロータの回転に応じて前記インペラを回転する、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
シャフトと、整流子と、ブラシとを具備し、
該シャフトは前記空洞内で回転するように前記ロータと該整流子を支持し、
該ブラシは、該整流子から径方向外側に位置して、該整流子と電気的に通じる、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
少なくとも一つの磁石と、
該磁石から軸方向に離間し該磁石と電気的に通じる励磁されるコイルと、を具備した請求項３記載の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記ハウジングは上側壁と下側壁とを有し、
該上側壁と下側壁の一つが前記磁石を保持するように配置され、前記ロータは前記コイルを保持するように配置された、請求項３記載の燃料ポンプ。
【請求項６】
前記上側壁と下側壁の一つに保持されるブラシハウジングを具備し、該ブラシハウジングは、前記ブラシを収容する寸法であり、前記磁石を取付けるように配置された、請求項５記載の燃料ポンプ。
【請求項７】
前記ロータが前記駆動軸と略同心の延設された円筒壁を有する、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項８】
前記インペラが、前記インペラの前記駆動軸に対する径方向の動きを制限するように、前記ハウジングから離間した、径方向外側に延設された周縁リブを有する、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項９】
前記ハウジングが、前記インペラの軸方向及び径方向の動きを制限する寸法のチャンバを形成する、請求項８記載の燃料ポンプ。
【請求項１０】
前記ハウジングは前記駆動軸の周りに同心に延設された環状チャネルを有し、該環状チャネルは前記ロータを少なくとも部分的に前記ロータを収容する寸法であって、前記駆動軸の周りに前記ロータを案内するように構成された、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項１１】
前記駆動軸の周りに固定支持された電気的に印加される固定子と、該固定子から径方向外側に位置し前記ロータにより保持された少なくとも一つの磁石とを具備し、該固定子が励磁されるのに応じて前記ロータを回転をさせる、請求項１０記載の燃料ポンプ。
【請求項１２】
前記ロータは前記駆動軸と平行に延設された円筒壁を有し、該円筒壁の少なくとも一つのエッジが、前記駆動軸の周りに回転するように前記チャネルに収容される寸法である、請求項１０記載の燃料ポンプ。
【請求項１３】
前記ロータは、互いに離間し、前記エッジから軸方向に延設されたフィンガを有し、該フィンガは前記環状チャネルに収容される寸法である、請求項１２記載の燃料ポンプ。
【請求項１４】
前記フィンガは面取りした面を有して、前記ロータの回転中に前記フィンガの摩擦を減少する、請求項１３記載の燃料ポンプ。
【請求項１５】
前記ハウジングにより保持され、前記空洞内に延設された前記駆動軸を形成するシャフトと、
該シャフトに固定され、励磁状態と非励磁状態間で作動される、前記電気モータの電気的に励起可能な固定子と、を具備し、
前記ロータは、該固定子から径方向外側に離間した円筒壁を有し、該固定子が励磁されると、該円筒壁は該固定子に対して回転し、
前記環状インペラは前記ロータにより回転駆動される、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項１６】
前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは被駆動部材を有し、該駆動部材は該被駆動部材と係合するように配置されて、前記ロータの回転に応じて前記インペラに力を及ぼして前記インペラを回転する、請求項１５記載の燃料ポンプ。
【請求項１７】
前記ハウジングは環状チャネルを有し、該環状チャネルは前記ロータの少なくとも一部を収容する寸法であって、前記ロータが前記固定子に対して回転する時に前記駆動軸の周りに前記ロータを案内するように構成された、請求項１５記載の燃料ポンプ。
【請求項１８】
前記ハウジングは、互いに鏡対称の軸方向に離間した一対の環状チャネルを有し、該環状チャネルは前記ロータの少なくとも一部を収容し、前記ロータが前記固定子に対して回転する時に前記駆動軸の周りに前記ロータを案内するように構成された、請求項１５記載の燃料ポンプ。
【請求項１９】
前記ハウジングに作動的に支持され、前記駆動軸の周りに回転するように前記空洞内に延設されたシャフトと、
前記駆動軸の周りに回転するように該シャフトにより支持された環状整流子と、
前記ハウジングにより支持され、該整流子と電気的に通じる少なくとも一つのブラシと、
前記空洞内に作動的に支持された磁石と、
前記ロータは該シャフトにより駆動され、該シャフトと共に回転し、
前記ロータにより支持されたコイルと、を具備し、
該コイルは励磁状態と非励磁状態との間で作動するように該整流子と電気的に通じ、該コイルは、その励磁した状態で該マグネットに向けて磁界を放射して、前記駆動軸の周りに前記ロータと該シャフトを回転し、
前記インペラが前記ロータと作動的に係合して、前記ロータの回転に応じて前記駆動軸の周りに前記インペラを回転するように構成された、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項２０】
前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは被駆動部材を有し、該駆動部材は該被駆動部材と係合するように配置されて、前記ロータの回転に応じて前記インペラを回転する、請求項１９記載の燃料ポンプ。
【請求項２１】
前記磁石は前記ハウジングの壁に取りつけられた請求項１９記載の燃料ポンプ。
【請求項１】
燃料ポンプであって、
空洞と駆動軸を有するハウジングと、
該駆動軸の周りに回転するように該空洞内に保持された、電気モータのロータと
環状インペラと、を具備し、
該インペラは、該駆動軸の周りに回転する該ロータにより駆動され、該ロータとは別に該空洞内に支持された、ことを特徴とする上記燃料ポンプ。
【請求項２】
前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは該駆動部材と係合するように配置された被駆動部材を有して、前記ロータの回転に応じて前記インペラを回転する、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
シャフトと、整流子と、ブラシとを具備し、
該シャフトは前記空洞内で回転するように前記ロータと該整流子を支持し、
該ブラシは、該整流子から径方向外側に位置して、該整流子と電気的に通じる、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
少なくとも一つの磁石と、
該磁石から軸方向に離間し該磁石と電気的に通じる励磁されるコイルと、を具備した請求項３記載の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記ハウジングは上側壁と下側壁とを有し、
該上側壁と下側壁の一つが前記磁石を保持するように配置され、前記ロータは前記コイルを保持するように配置された、請求項３記載の燃料ポンプ。
【請求項６】
前記上側壁と下側壁の一つに保持されるブラシハウジングを具備し、該ブラシハウジングは、前記ブラシを収容する寸法であり、前記磁石を取付けるように配置された、請求項５記載の燃料ポンプ。
【請求項７】
前記ロータが前記駆動軸と略同心の延設された円筒壁を有する、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項８】
前記インペラが、前記インペラの前記駆動軸に対する径方向の動きを制限するように、前記ハウジングから離間した、径方向外側に延設された周縁リブを有する、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項９】
前記ハウジングが、前記インペラの軸方向及び径方向の動きを制限する寸法のチャンバを形成する、請求項８記載の燃料ポンプ。
【請求項１０】
前記ハウジングは前記駆動軸の周りに同心に延設された環状チャネルを有し、該環状チャネルは前記ロータを少なくとも部分的に前記ロータを収容する寸法であって、前記駆動軸の周りに前記ロータを案内するように構成された、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項１１】
前記駆動軸の周りに固定支持された電気的に印加される固定子と、該固定子から径方向外側に位置し前記ロータにより保持された少なくとも一つの磁石とを具備し、該固定子が励磁されるのに応じて前記ロータを回転をさせる、請求項１０記載の燃料ポンプ。
【請求項１２】
前記ロータは前記駆動軸と平行に延設された円筒壁を有し、該円筒壁の少なくとも一つのエッジが、前記駆動軸の周りに回転するように前記チャネルに収容される寸法である、請求項１０記載の燃料ポンプ。
【請求項１３】
前記ロータは、互いに離間し、前記エッジから軸方向に延設されたフィンガを有し、該フィンガは前記環状チャネルに収容される寸法である、請求項１２記載の燃料ポンプ。
【請求項１４】
前記フィンガは面取りした面を有して、前記ロータの回転中に前記フィンガの摩擦を減少する、請求項１３記載の燃料ポンプ。
【請求項１５】
前記ハウジングにより保持され、前記空洞内に延設された前記駆動軸を形成するシャフトと、
該シャフトに固定され、励磁状態と非励磁状態間で作動される、前記電気モータの電気的に励起可能な固定子と、を具備し、
前記ロータは、該固定子から径方向外側に離間した円筒壁を有し、該固定子が励磁されると、該円筒壁は該固定子に対して回転し、
前記環状インペラは前記ロータにより回転駆動される、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項１６】
前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは被駆動部材を有し、該駆動部材は該被駆動部材と係合するように配置されて、前記ロータの回転に応じて前記インペラに力を及ぼして前記インペラを回転する、請求項１５記載の燃料ポンプ。
【請求項１７】
前記ハウジングは環状チャネルを有し、該環状チャネルは前記ロータの少なくとも一部を収容する寸法であって、前記ロータが前記固定子に対して回転する時に前記駆動軸の周りに前記ロータを案内するように構成された、請求項１５記載の燃料ポンプ。
【請求項１８】
前記ハウジングは、互いに鏡対称の軸方向に離間した一対の環状チャネルを有し、該環状チャネルは前記ロータの少なくとも一部を収容し、前記ロータが前記固定子に対して回転する時に前記駆動軸の周りに前記ロータを案内するように構成された、請求項１５記載の燃料ポンプ。
【請求項１９】
前記ハウジングに作動的に支持され、前記駆動軸の周りに回転するように前記空洞内に延設されたシャフトと、
前記駆動軸の周りに回転するように該シャフトにより支持された環状整流子と、
前記ハウジングにより支持され、該整流子と電気的に通じる少なくとも一つのブラシと、
前記空洞内に作動的に支持された磁石と、
前記ロータは該シャフトにより駆動され、該シャフトと共に回転し、
前記ロータにより支持されたコイルと、を具備し、
該コイルは励磁状態と非励磁状態との間で作動するように該整流子と電気的に通じ、該コイルは、その励磁した状態で該マグネットに向けて磁界を放射して、前記駆動軸の周りに前記ロータと該シャフトを回転し、
前記インペラが前記ロータと作動的に係合して、前記ロータの回転に応じて前記駆動軸の周りに前記インペラを回転するように構成された、請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項２０】
前記ロータは駆動部材を有し、前記インペラは被駆動部材を有し、該駆動部材は該被駆動部材と係合するように配置されて、前記ロータの回転に応じて前記インペラを回転する、請求項１９記載の燃料ポンプ。
【請求項２１】
前記磁石は前記ハウジングの壁に取りつけられた請求項１９記載の燃料ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３３６６４３（Ｐ２００６−３３６６４３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４７７６１（Ｐ２００６−１４７７６１）
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（５０２４２９１５４）ティーアイ グループ オートモーティヴ システムズ リミテッド ライアビリティー カンパニー (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（５０２４２９１５４）ティーアイ グループ オートモーティヴ システムズ リミテッド ライアビリティー カンパニー (39)
【Ｆターム（参考）】
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