(57)【要約】【課題】本発明は、シャフトとブッシングとが相対回転する際に発生する振動を減衰させるように構成されたロータリーアセンブリーを有する遠心ポンプに関する。【解決手段】回転子及び固定ハウジングを有し、回転子又は固定ハウジング中のいずれか一方に形成される第１開口部内に配置されて、中央開口部周りで環状に延伸され、エラストマー材料から形成される第１ブッシングと、回転子又は固定ハウジング中のいずれか一方から軸方向に突出し、第１ブッシングの中央開口部内に収容される第１シャフト突出部と、を含み、第１シャフト突出部又は第１ブッシング中のいずれか一方は、固定ハウジングに対する回転子の回転中に第１シャフト突出部又は前記第１ブッシングうちの残り一方に対して回転するロータリーアセンブリーを備える遠心ポンプを提供する。【選択図】  図２
2020041543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子及び固定ハウジングを有するロータリーアセンブリーであって、
前記回転子又は前記固定ハウジング中のいずれか一方に形成される第１開口部内に配置されて、中央開口部周りで環状に延伸され、エラストマー材料から形成される第１ブッシングと、
前記回転子又は前記固定ハウジング中のいずれか一方から軸方向に突出し、前記第１ブッシングの前記中央開口部内に収容される第１シャフト突出部と、
を含み、
前記第１シャフト突出部又は前記第１ブッシング中のいずれか一方は、前記固定ハウジングに対する前記回転子の回転中に前記第１シャフト突出部又は前記第１ブッシングのうちの残り一方に対して回転することを特徴とするロータリーアセンブリー。
【請求項２】
前記第１ブッシングは、円形又は楕円形の断面形状中の一つを有することを特徴とする請求項１に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項３】
前記第１ブッシングは、前記第１シャフト突出部と、前記第１開口部の一部分を限定する軸方向に延伸される表面と、の間で半径方向に圧縮されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項４】
前記第１ブッシングを形成する前記エラストマー材料は合成ゴムであることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項５】
前記合成ゴムは、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴムであることを特徴とする請求項４に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項６】
前記第１シャフト突出部は、プラスチック材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項７】
前記第１開口部は、小さい直径部、及び隣接した大きい直径部を含み、前記小さい直径部は、前記第１シャフト突出部の少なくとも一部分を内部に収容し、前記大きい直径部は、前記第１ブッシングを内部に収容することを特徴とする請求項１に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項８】
少なくとも一つの環状に延伸されるワッシャー（ｗａｓｈｅｒ）が、前記第１ブッシングと、前記回転子又は前記固定ハウジング中のうちのいずれか一方の半径方向に延伸される表面と、の間に配置され、前記半径方向に延伸される表面は、前記第１シャフト突出部のベースにされることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項９】
前記回転子又は前記固定ハウジングのうちのいずれか一方に形成された第２開口部内に配置され、前記中央開口部周りで環状に延伸されて前記エラストマー材料から形成される第２ブッシングと、
前記回転子又は前記固定ハウジング中の何れか一方から軸方向に突出し、前記第２ブッシング内に収容される第２シャフト突出部と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項１０】
前記回転子は、対向する端部から軸方向に突出する前記第１シャフト突出部及び前記第２シャフト突出部を含み、前記第１シャフト突出部及び前記第２シャフト突出部は、前記回転子の少なくとも一部分と一体に形成されることを特徴とする請求項９に記載のロータリーアセンブリー。
【請求項１１】
ハウジングと、
インペラと
前記ハウジング又は前記インペラのうちのいずれか一方に形成される第１開口部内に配置され、中央開口部周りに環状に延伸され、エラストマー材料から形成される第１ブッシングと、
前記ハウジング又は前記インペラのうちのいずれか一方から軸方向に突出し、前記第１ブッシングの前記中央開口部内に収容される第１シャフト突出部と、を含み、
前記第１シャフト突出部又は前記第１ブッシングのうちのいずれか一方は、前記第１シャフト突出部又は前記第１ブッシング中の残り一方に対して回転するように構成されることを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項１２】
前記第１ブッシングは、円形又は楕円形の断面形状の中の一つを有することを特徴とする請求項１１に記載の遠心ポンプ。
【請求項１３】
前記第１ブッシングは、前記第１開口部の一部分を限定する軸方向に延伸される表面と前記第１シャフト突出部と、の間で半径方向に圧縮されることを特徴とする請求項１１に記載の遠心ポンプ。
【請求項１４】
前記第１ブッシングが、前記第１開口部の一部分を限定する軸方向に延伸される表面と前記第１シャフト突出部との間で圧縮される時に、第１ブッシングの半径寸法が２０％減少することを特徴とする請求項１３に記載の遠心ポンプ。
【請求項１５】
前記第１ブッシングを形成するエラストマー材料は、合成ゴムであることを特徴とする請求項１１に記載の遠心ポンプ。
【請求項１６】
前記合成ゴムはエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴムであることを特徴とする請求項１５に記載の遠心ポンプ。
【請求項１７】
前記第１シャフト突出部はプラスチック材料から形成されることを特徴とする請求項１１に記載の遠心ポンプ。
【請求項１８】
少なくとも一つの環状に延伸されるワッシャーが前記第１ブッシングと、前記ハウジング又は前記インペラの半径方向に延伸される表面と、の間に配置されて、前記半径方向に延伸される表面は、前記第１シャフト突出部のベースに形成されることを特徴とする請求項１１に記載の遠心ポンプ。
【請求項１９】
前記ハウジング又は前記インペラのうちのいずれか一方に形成された第２開口部内に配置され、前記エラストマー材料から形成される第２ブッシングと、
前記ハウジング又は前記インペラのうちのいずれか一方から軸方向に突出し、前記第２ブッシング内に収容される第２シャフト突出部と、
を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の遠心ポンプ。
【請求項２０】
前記インペラは、対向する端部から軸方向に突出する前記第１シャフト突出部及び前記第２シャフト突出部を含み、前記第１シャフト突出部及び前記第２シャフト突出部は前記インペラの少なくとも一部分と一体に形成されることを特徴とする請求項１９に記載の遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ減衰ゴム分離インペラブッシングを有する遠心ポンプに係り、より詳しくは、シャフトとブッシングとが相対回転する際にシャフトとブッシングとの間で発生する振動を減衰させるように構成された、ロータリーアセンブリー（ｒｏｔａｒｙ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）を備えるノイズ減衰ゴム分離インペラブッシングを有する遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の電気モーターの作動音は、従来の燃焼機関よりも乗客に聞き取れるノイズの発生が少なくなる傾向がある。その結果、電気自動車の乗客は、従来の燃焼機関の作動中には聞こえなかったような電気自動車の種々な部品から発生される作動音を認識することができる。電気自動車の乗客は、予期しない作動音が、部品の作動不能を示す作動音であるか、又は修理が必要であるというサインであると考え得るため、そのような作動音は電気自動車の乗客を不愉快にさせるか、当惑させることがある。従って、電気自動車が更に普及することにより、電気自動車の乗客室内で乗客が感知できる最小のノイズ、振動、及びハーシュネス（ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）（ＮＶＨ：ｎｏｉｓｅ，  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，  ａｎｄ  ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）を発生する自動車部品への要求が増加している。
【０００３】
ＮＶＨの減少を必要とする部品の中の一つとして、電気自動車の冷却システムにおいて、輸送される液体冷却剤を電気自動車の関連流体システムの流路に沿って輸送するのに用いられる遠心ポンプがある。遠心ポンプは、遠心ポンプのインペラの回転運動エネルギーを、遠心ポンプを通過する流れの流体エネルギーに変換させることによって作動する。
そのような遠心ポンプは、固定子を有する固定ハウジングに対して、回転するインペラとして作動する回転子を駆動させることによって正常に作動する。従って、そのような遠心ポンプの作動は、固定ハウジングと回転する回転子との間に滑り摩擦の発生を誘導し、そのような滑り摩擦は、ＮＶＨの発生及び固定ハウジングと回転子との間の既存のＮＶＨの伝達を誘導し得る。
【０００４】
図１は、従来技術によるロータリーアセンブリーを有する遠心ポンプの断面図である。
図１に示すように、従来の遠心ポンプ１００は、ハウジング１０２、それぞれの端部がハウジング１０２に強固に結合されて固定されたシャフト１０４、及びシャフト１０４の周囲を回転するように構成されたインペラ１０６を含む。
固定されたシャフト１０４は、典型的には、鋼鉄のような剛性材料で形成される。この剛性材料は、インペラ１０６を収容するための所望の寸法を有する硬質の円筒形部材を精密に研削されて形成される。
インペラ１０６は隣接した各端部と固定シャフト１０４とが噛み合うようにするためのブッシング１０８を含む。それぞれのブッシング１０８は、円筒形状であり、固定シャフト１０４に適合するように寸法が決定される。それぞれのブッシング１０８をグラファイトのような剛性材料から精密加工することで、シャフト１０４に対してそれぞれのブッシング１０８を適合するようにすることができる。
【０００５】
２つの高剛性の材料間の相互作用を利用するという従来技術による遠心ポンプ１００は、電気自動車の乗客にＮＶＨの発生及び伝達を促進させる方式において、不利な構成を有する。また、精密加工された静止シャフト１０４及びブッシング１０８の使用は、遠心ポンプ１００の製造工程のコスト及び複雑度を更に増加させる。
従って、製造におけるコスト効率性及び容易さを維持しながら、ＮＶＨを最小化させるロータリーアセンブリーを有する遠心ポンプを製作することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５６２４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、遠心ポンプ、よりに具体的にはシャフトとブッシングとが相対回転する際、シャフトとブッシングとの間で発生する振動を減衰させるように構成され、ブッシング内に回転可能に配置されたシャフトを備えるロータリーアセンブリー（ｒｏｔａｒｙ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明と互換可能であり、コスト効率的で製造しやすい遠心ポンプのロータリーアセンブリーが驚くべきことに発見された。
本発明の一実施例の、回転子及び固定ハウジングを有するロータリーアセンブリーは、回転子又は固定ハウジングの中の一つに形成される第１開口部、第１開口部内に配置される第１ブッシング、及び回転子又は固定ハウジングの中の一つから軸方向に突出する第１シャフト突出部を含む。第１ブッシングは、第１ブッシングの中央開口部周りに環状に延長され、弾性材料から形成される。第１シャフト突出部は、第１ブッシングの中央開口部内に収容される。第１シャフト突出部又は第１ブッシング中のいづれか一方は、固定ハウジングに対する回転子の回転中に、第１シャフト突出部又は第１ブッシング中の残りの一方に対して回転される。
【０００９】
本発明の他の実施例において、遠心ポンプは、ハウジング、インペラ、ハウジング又はインペラ中の一つ内に形成される第１開口部、第１開口部内に配置される第１ブッシング、及びハウジング又はインペラ中の一つから軸方向に突出する第１シャフト突出部を含む。第１ブッシングは、自身の中央開口部の周りに環状に延伸され、弾性材料から形成される。第１シャフト突出部は、第１ブッシングの中央開口部内に収容される。第１シャフト突出部又は第１ブッシング中の何れか一つは、遠心ポンプの作動中に、第１シャフト突出部又は第１ブッシング中の残りに対して回転するように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のノイズ減衰ゴム分離インペラブッシングを有する遠心ポンプは、インペラの回転中に、シャフト突出部とブッシングとの間に存在する可変間隙によって、シャフト突出とブッシングとが反復的に衝突することがなくなり、自動車の乗客に感知できるような追加の振動を発生しないという特徴を有する。
また、エラストマーＯ−リングは比較的安価であり製造が容易であり、更にプラスチックのような安価で成形可能な材料からインペラ５０を形成することにより、従来のインペラより、コスト效率的にインペラ５０を形成できる、製造する時の許容誤差が、従来の精密加工された部品に比べて緩和される、及びロータリーアセンブリーを形成する部品の数を減少させることができるという、遠心ポンプ１０の製造におけるコスト効率性及び容易さを推進するという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
発明の好ましい実施例の下記の詳細な説明を読み、添付の図面を参照することによって、本発明の上記だけではなく他の目的及び利点が、当該分野で熟練した技術を有する者（以下、当業者）にとっては容易に明確になる。
【図１】従来技術によるロータリーアセンブリーを有する遠心ポンプの断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるロータリーアセンブリーを有する遠心ポンプの断面図である。
【図３】図２の円３により囲まれた遠心ポンプの一部分を拡大した部分的な断面図である。
【図４】図２の円４により囲まれた遠心ポンプの一部分を拡大した部分的な断面図である。
【図５】本発明の他の実施例によるロータリーアセンブリーの、拡大した部分的な断面図である。
【図６】本発明の他の一つの実施例によるロータリーアセンブリーの拡大した部分的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記の詳細な説明及び添付の図面は、本発明の多様な実施例を説明及び例示する。詳細な説明及び図面は、当業者が本発明を実施できるようにすることを目的とし、発明の範囲を何れかの方式で限定しようとするものではない。開示されている方法について、提示されている段階は実例に過ぎず、従って提示されている段階の順序は、必須なものでも重要なものでもない。
【００１３】
図２は、本発明の一実施例によるロータリーアセンブリーを有する遠心ポンプの断面図である。
図２に示すように、遠心ポンプ１０は、関連のシステムを通じて流体の輸送を必要とする何れのアプリケーションに対しても利用できる。遠心ポンプ１０は、非限定的な例として、電気自動車の充電システム又は冷却システムを通じて液体冷却剤を輸送するのに利用できる。しかし、当業者は、遠心ポンプ１０が本発明の範囲から逸脱せず任意の適切なアプリケーションに対しても利用できることが分かる。
【００１４】
遠心ポンプ１０は、遠心ポンプ１０を通過する流れを限定するハウジング１２を含む。ハウジング１２により形成される流路は、入口ポート１６、インペラチャンバー２２、ボリュート（ｖｏｌｕｔｅ）２４、及び出口ポート１８を含み、流路を輸送される流体が本明細書に記載される順で通過する。インペラ５０は、以後に更に詳細に説明するように、ハウジング１２に回転可能に結合され、インペラチャンバー２２内に配置される。
【００１５】
ハウジング１２は、第２ハウジングセグメント１４と、該第２ハウジングセグメント１４と協働する第１ハウジングセグメント１３と、から形成される。図２に示す実施例においては、インペラチャンバー２２及びボリュート２４が第１ハウジングセグメント１３と、第２ハウジングセグメント１４と、の間の境界線で実質的に分離されているが、代替の構成が本発明の範囲を逸脱することなく使用できる。ハウジング１２の周辺部に近い第１ハウジングセグメント１３と、第２ハウジングセグメント１４と、の間に弾性Ｏ−リングのような密封要素１５が配置できる。第１ハウジングセグメント１３は、ねじ歯のあるファスナー（ｆａｓｔｅｎｅｒｓ、図示しない）を含む任意の公知のファスナー、又は結合手段により第２ハウジングセグメント１４に結合できる。これと異なり、第１ハウジングセグメント１３は、一つの非限定的な例として、超音波熔接のような能動的な結合方法により第２ハウジングセグメント１４に結合できる。密封要素１５は、第１ハウジングセグメント１３と第２ハウジングセグメント１４との間で圧縮され、遠心ポンプの作動中に遠心ポンプ１０の内部からの流体の漏出を防止するために、流体密封を形成するように配置できる。しかし、ハウジング１２を通じて流路を形成するように協働するハウジングセグメントの数がより少ないか、又はより多い数を有するハウジングセグメントの構成を含む代替ハウジング配置が、本発明の範囲を逸脱することなく利用できる。
【００１６】
ハウジング１２の入口ポート１６は、インペラ５０の回転軸に平行に配列された第１方向に延伸される。入口ポート１６の下流側端部は、インペラチャンバー２２の入口を形成する。第１ハウジングセグメント１３の一部により形成されるバッフル（ｂａｆｆｌｅ）要素２６が、インペラチャンバー２２の入口に配置される。バッフル要素２６は、バッフル要素２６と、入口ポート１６を画定する第１ハウジングセグメント１３の内部表面と、の間で、半径方向に延伸される複数のスポーク（ｓｐｏｋｅｓ）２７により第１ハウジングセグメント１３の残りの部分に結合される。
スポーク２７は、バッフル要素２６の円周方向に相互に所望だけ離隔できる。隣接したスポーク間に複数の流路が形成され、入口ポート１６とインペラチャンバー２２との間の流体連通を提供する。
【００１７】
バッフル要素２６は実質的に円錐（ｃｏｎｉｃａｌ）形状を有することができ、バッフル要素２６が入口ポート１６の入口端に向かって入口ポート１６の軸方向に延伸されるにつれて、円錐形状は内向きに先細りになる。バッフル要素２６の円錐形状は、入口ポート１６を通じた流体の流れを、隣接したスポーク２７の間に形成された流路のそれぞれに向かって指向された複数の半径方向外側の方に延伸する流体の流れに分割するように作用する。バッフル要素２６の円錐形状は、流体がインペラチャンバ２２に入るときに、流体が入口ポート１６に沿った軸方向の流れから半径方向外側に流れるように移行する際の流体の方向の突然の変化を防ぐことにより、インペラチャンバ２２に入るときの流体の望ましくない圧力低下を防ぐのに役立つ。
【００１８】
図３は、図２の円３により囲まれた遠心ポンプの一部分の拡大した部分的な断面図である。
図３に詳細に示すように、バッフル要素２６は、自身を貫通して形成されて入口ポート１６の軸方向に延伸される第１開口部６を含む。第１開口部６は、小さい直径部７及び大きい直径部８を含み、大きい直径部８が第１開口部６のカウンターボア（ｃｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）を形成している。第１開口部６の大きい直径部８は円筒形状で、半径方向にに延伸される表面９と、垂直に配列された軸方向に延伸される表面１１と、により限定される。軸方向に延伸される表面１１は、バッフル要素２６の円錐表面に対向するバッフル要素２６の半径方向に延伸される表面２９と交差して、ここから半径方向に延伸される表面２９はインペラ５０に面する。軸方向に延伸される表面１１と半径方向に延伸される表面９との交差点は所望に応じて傾斜させることができる。
【００１９】
インペラチャンバー２２は、第１部分３、及び第２部分４を含む。第１部分３は実質的に円筒形状であり、バッフル要素２６を囲むようにバッフル要素２６から半径方向に外側の方に延伸される。第２部分４は、実質的に円筒形状で、バッフル要素２６の入口ポート１６に対向する側面で入口ポート１６と軸方向に整列して配置される。
【００２０】
図４は、図２の円４により囲まれた遠心ポンプの一部分の拡大した部分的な断面図である。
図４に詳細に示すように、バッフル要素２６に対向するインペラチャンバー２２の第２部分４の端部は、インペラ５０の回転軸を囲む軸方向に延伸される環状突出部３３を含む。環状の突出部３３は、バッフル要素２６内に形成された第１開口部６と軸方向に整列されて内部に形成される円筒形の第２開口部３４と、を含む。第２開口部３４は、小さい直径部３５及び大きい直径部３６を含み、大きい直径部３６は、第２開口部３４のカウンターボアを形成している。大きい直径部３６は、小さい直径部３５と交差する半径方向に延伸される表面３７及び半径方向に延伸される表面３７から垂直に延長される表面３８により画定される。従って、第２開口部３４は、自身に対向する方向に配列された第１開口部６と実質的に類似の構造を有する。
【００２１】
ボリュート２４は、インペラチャンバー２２の第１部分３から半径方向外向きに配置され、ボリュート２４が出口ポート１８に隣接した側面位置での最小化された流れ領域から、ボリュート２４が出口ポート１８に転移する位置において最大化された流れ領域まで延長されることによって、連続的に増加される流れ領域を含む。ボリュート２４は、実質的に円形の断面形状を有するもので、図示しないが、これと異なる断面形状が本発明の範囲から逸脱することなく使用できる。出口ポート１８は、入口ポート１６の軸方向に垂直である第２方向にボリュート２４の最大化された流域部分から接線方向に延長される。
【００２２】
インペラ５０は、第２インペラ部材５２に結合された第１インペラ部材５１を含むことが図示されているが、本発明の範囲を逸脱することなく代替構成が使用できる。第１インペラ部材５１は、インペラ５０のシュラウド（ｓｈｒｏｕｄ）に想定することもできる。第１インペラ部材５１はインペラチャンバー２２の第１部分３内に配置されて、少なくとも部分的に遠心ポンプ１０の半径方向に延伸される環状の第１壁５３を含む。環状の第１壁５３はインペラ５０の目を形成する中央開口部５４を含み、ここで中央開口部５４はインペラチャンバー２２への入口でスポーク２７のうちの隣接したスポークの間に形成された流路のすぐ下流に配置される。複数のベイン（ｖａｎｅｓ、翼）５６が第１壁５３から横方向に延長され、中央開口部５４からボリュート２４に向かい半径方向外方に螺旋形に延設される。
【００２３】
第２インペラ部材５２は第１開口部６と第２開口部３４の間で延長するステム（ｓｔｅｍ、軸）部分５７及び第１開口部６に隣接したステム部分５７の端部から半径方向に外方に延伸される第２壁５８を含む実質的にＴ字形の断面を含む。第２壁５８は半径方向に延設され、第１壁５３、第２壁５８及びベイン５６のうちの隣接したベインの協力により定められるそれぞれの流路を有するインペラ５０を通じて、複数の流路を形成するように第１インペラ部材５１と結合される。流路のそれぞれへの入口は第１インペラ部材５１の中央開口部５４に形成される。隣接したベイン５６の各対がインペラチャンバー２２の第１部分３周りに形成されるボリュート２４への境界で終結する所に、流路のそれぞれの出口が形成される。
【００２４】
代替の実施例において、第１インペラ部材５１がない状態でインペラ５０を設けて、シュラウドレスインペラ５０を形成することができる。その場合には、第１ハウジングセグメント１３の一部分がベイン５６と出会った時、半径方向の外側に通過する流体のための流路を部分的に限定する間に、ベイン５６は第２インペラ部材５２から排他的に延長できる。しかし、本明細書に開示されているようなロータリーアセンブリーの中一つを形成するのに適したインペラ５０用の任意の構成が本発明の範囲を逸脱することなく使用できる。ベイン５６はまた、ベイン５６がインペラ５０の中央領域から半径方向に外側に延長するため、任意の適切な形状又は構成を有することができる。
【００２５】
図３及び図４に詳細に示すように、ステム部分５７の第１端面６１は、自体から軸方向に延長する第１シャフト突出部６３を含む一方、ステム部分５７の第２端面６２は、自体から軸方向に延長される第２シャフト突出部６４を含む。第１シャフト突出部６３は、第２シャフト突出部６４と軸整列されて、ここで第１及び第２シャフト突出部６３、６４は、インペラ５０の回転軸に沿って整列される。第１ショルダー（ｓｈｏｕｄｅｒ）６５が第１シャフト突出部６３のベースを囲んでいる。第１ショルダー６５は、第１開口部６に向かって面する半径方向に延伸される表面６６を含む。第１ショルダー６５を囲む第１端面６１の残りは、インペラ５０のステム部分５７とバッフル要素２６の下方の間に（クリアランスｃｌｅａｒａｎｃｅ）を提供するために半径方向に延伸される表面６６から離隔される。それと同様に、第２ショルダー６７は、第２シャフト突出部６４のベースを囲む。第２ショルダー６７は、第２開口部３４に面する半径方向に延伸される表面６８を含む。第２端面６２の残りは、インペラ５０のステム部分５７と環状の突出部３３との間にクリアランスを形成するために半径方向に延伸される表面６８から離隔される。
【００２６】
インペラ５０は、剛性材料、更に詳細には図２乃至図４に開示される特徴を含むように成形できる剛性材料から形成できる。成形可能な剛性材料は、プラスチックのような高分子材料でもある。プラスチックは所望する熱可塑性又は熱硬化性ポリマーであり得る。インペラ５０を形成する材料は、インペラ５０と任意の係合部材の間に発生する摩擦力を最小化するための成形可能な材料であって、硬化時に実質的に滑らかな外部表面を含むように選択できる。第２インペラ部材５２及び更に具体的には第１シャフト突出部６３及び第２シャフト突出部６４を有するインペラ５０のステム部分５７は、前述したモールディングプロセスのような単一の製造プロセスで形成できる。モールディングプロセスは、ステム部分５７から突出する第１及び第２シャフト突出部６３、６４を有する単一の一体型構造を形成し得る。インペラ５０の成形により、第１シャフト突出部６３及び第２シャフト突出部６４のそれぞれの外径が所望の許容範囲内でモールディングプロセスにより決定し得る。
【００２７】
また、図２に示すように、インペラ５０は、ステム部分５７の外周表面上に、又はこれに隣接して配置される第１電磁気部品７０を更に含む。第１電磁気部品７０は、インペラ５０のステム部分５７に対して円周方向に配置される一つ以上の永久磁石である。第２電磁気部品７２（概略的に図示）が第２ハウジングセグメント１４の外部に対して環状に配置されて第１電磁気部品７０を囲む。第２電磁気部品７２は、第１及び第２電磁気部品７０、７２間の相互作用を通じてインペラ５０の回転を起こすのに適した電磁気場を発生させるように構成された、選択的にエネルギーが供給される電気要素である。第２電磁気部品７２は、第２電磁気部品７２を第１電磁気部品７０に隣接するように位置させるために第２ハウジングセグメント１４の下方に結合及び噛み合うように構成されるモーターハウジング（図示しない）内に配置できる。
【００２８】
図３に最も詳しく示すように、第１ブッシング８０及び少なくとも一つの摩擦ワッシャー（ｗａｓｈｅｒ）９０がハウジング１２とインペラ５０の間の第１開口部６内に配置される。第１ブッシング８０は実質的に円形又は楕円形の断面形状を有することができるが、これと異なる断面形状が本発明の範囲から逸脱することなく使用できる。第１ブッシング８０は、一つの非限定的な例としてＯ−リングでもある。第１ブッシング８０は、これと違って、所望の場合、第１開口部６の大きい直径部８の形状に実質的に合う断面形状を含むように成形できる。第１ブッシング８０は、例えば、実質的に長方形断面形状、実質的に台形断面形状、実質的に三角形断面形状、実質的に半円型断面形状、又は前述した形状の組合を含む任意の断面形状を有することもできる。
【００２９】
第１ブッシング８０は、内部に第１シャフト突出部６３を収容するように構成された円形の中央開口部８１を含む。円形又は楕円形形状と異なる断面形状が使われる場合、第１ブッシング８０と第１シャフト突起６３との間の過度の摩擦接触を回避するために、その中央開口部８１を画定する第１ブッシング８０の最も内側の部分は、最小化された高さであることが好ましい。第１シャフト突出部６３が第１ブッシング８０内に完全に収容される時、第１シャフト突出部６３は、少なくとも部分的に、第１の開口部６の小径部分７内に延びることができる。
【００３０】
第１ブッシング８０は、弾力的で弾性的に変形可能な材料から形成できる。更に具体的には、第１ブッシング８０は、エラストマーゴムのような高分子材料から形成できる。エラストマーは、一つの非限定的な例としてエチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）である。エラストマー材料は、非限定的な要素として、所望の程度の弾性、強度、摩耗抵抗、及び化学的適合性を含むように選択できる。
【００３１】
図２及び図３に示した遠心ポンプ１０は、一対の摩擦ワッシャー９０を含むが、所望の場合、より少ないかより多くの数の摩擦ワッシャー９０を使用することもできる。それぞれの摩擦ワッシャー９０は管状に延長されて、実質的に長方形断面形状を有する。それぞれの摩擦ワッシャー９０を通過して形成される中央開口部９１は、第１シャフト突出部６３の外部表面と、それぞれの摩擦ワッシャー９０の内部表面と、の間の持続的な噛み合いを防止するために第１シャフト突出部６３の外径より僅かに大きい内径を有することができ、それにより第１シャフト突出部６３の外部表面と、それぞれの摩擦ワッシャー９０と、の内部表面間の潜在的な摩擦接触を減少させる。それぞれの摩擦ワッシャー９０は、金属材料のような固体及び剛性材料から形成できる。摩擦ワッシャー９０は、所望の場合、ステンレス鋼又は他の鋼鉄合金から形成できる。しかし、適切な耐摩耗性を有する任意の剛性材料がそれぞれの摩擦ワッシャー９０を形成するために使用できる。
【００３２】
図４に最も詳しく示すように、第２ブッシング８２及び少なくとも一つの摩擦ワッシャー９２がハウジング１２とインペラ５０との間の第２開口部３４内に配置される。第２ブッシング８２は、実質的に円形又は楕円形断面形状を含むことができるが、これと異なる断面形状が、本発明の範囲を逸脱することなく使用できる。第２ブッシング８２は、一つの非限定的な例として、Ｏ−リングでもある。第２ブッシング８２は、内部に第２シャフト突出部６４を収容する円形の中央開口部８３を有する。第２シャフト突出部６４は、第２シャフト突出部６４が第２ブッシング８２内に完全に収容された時、第２開口部３４の小さい直径部３５に部分的に延長することができる。第２ブッシング８２は、弾力的で弾性的に変形可能な材料から形成できる。更に具体的には、第２ブッシング８２は、エラストマー（ゴム）のような高分子材料から形成できる。エラストマーは、一つの非限定的な例として、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）のような合成ゴムである。従って、第２ブッシング８２は、第１ブッシング８０と実質的に同一であり、第１ブッシング８０に関連して上記で説明した特徴のそれぞれを含むこともできる。
【００３３】
図２及び図４に示す遠心ポンプ１０は、一対の摩擦ワッシャー９２を含むが、所望の場合、より少ないかより多くの摩擦ワッシャー９２が使用できる。それぞれの摩擦ワッシャー９２は、環状に延長されて、実質的に長方形断面形状を有する。それぞれの摩擦ワッシャー９２を通過して形成された中央開口部９３は、第２シャフト突出部６４の外部表面とそれぞれの摩擦ワッシャー９２の内部表面と、の間の噛み合いを防止するために、第２シャフト突出部６４の外径より僅かに大きい内径を有することができ、それにより第２シャフト突出部６４の外部表面と、それぞれの摩擦ワッシャー９２と、の内部表面間の摩擦接触を減少させ得る。それぞれの摩擦ワッシャー９２は、金属材料のような固体及び剛性材料から形成できる。摩擦ワッシャー９２は、所望の場合、ステンレス鋼又は他の鋼鉄合金から形成できる。しかし、適切な耐摩耗性を有する任意の剛性材料が、それぞれの摩擦ワッシャー９２を形成するために使用できる。
【００３４】
図３に示すように、第１ブッシング８０は、第１シャフト突出部６３の外周表面、及び第１開口部６の大きい直径部８の軸方向に延伸される表面１１のそれぞれと噛み合う。第１ブッシング８０、第１シャフト突出部６３、及び第１開口部６の大きい直径部８は、第１ブッシング８０が第１シャフト突出部６３上に収容されて第１開口部６の大きい直径部８内に収容される時、第１ブッシング８０が半径方向に圧縮されるように互いに対して寸法を調整し得る。
【００３５】
従って、第１シャフト突出部６３の外周表面と、大きい直径部８の軸方向に延伸される表面１１と、の間の半径方向に測定される距離は、第１シャフト突出部６３と軸方向に延伸される表面１１との間で圧縮されていない時には、第１ブッシング８０の内径と外径との間の距離より小さくなるように選択される。上記部品は、第１シャフト突出部６３と軸方向に延伸される表面１１との間で圧縮された時には、第１ブッシング８０の半径が約２０％だけ減少されるように構成できるが、これと異なる圧縮率が本発明の範囲から逸脱することなく使用できる。第１ブッシング８０の圧縮の度合いは、第１シャフト突出部６３と第１ブッシング８０間とのに過度な摩擦力を提供することなく、第１シャフト突出部６３と第１ブッシング８０間に持続的な接触を維持する程度に選択される。
【００３６】
第１シャフト突出部６３と、軸方向に延伸される表面１１と、の間の第１ブッシング８０の圧縮嵌めは、第１ブッシング８０の外径が第１開口部６の大きい直径部８の内径より大きくなり得る場合には、第１シャフト突出部６３の外径と実質的に等しい内径を有する中央開口部８１を含むこともできる。これと違って、圧縮嵌めは、中央開口部８１が第１シャフト突出部６３の外径より小さい内径を有する場合は、大きい直径部８の内径と実質的に同様の外径を有する第１ブッシング８０を含むことができる。また、他の実施例において、中央開口部８１が第１シャフト突出部６３の外径より小さい内径を有することができる場合は、第１ブッシング８０の外径は、大きい直径部８の内径より大きくなることができる。そのような任意の嵌め合いは、インペラ５０が回転する際に、第１ブッシング８０が軸方向に延伸される表面１１と、第１シャフト突出部６３と、の間に圧縮された状態を維持する限り、本発明の範囲から逸脱することなく使用できる。
【００３７】
図４に示すように、第２ブッシング８２は、第２シャフト突出部６４の外周表面と、第２開口部３４の軸方向に延伸される表面３８と、の間に過度な摩擦力を加えることなく持続的な接触を維持するために、第２シャフト突出部６４の外周表面と、第２開口部３４の軸方向に延伸される表面３８と、の間で同様に圧縮される。第２ブッシング８２の外径、中央開口部８３の内径、第２開口部３４の大きい直径部３６の内径、及び第２シャフト突出部６４の外径は、全て第１ブッシング８０に関して上記した圧縮嵌め合いのうち一つを提供するように選択しうる。第２ブッシング８２は、好ましくは、第１ブッシング８０と同じ程度及び同一の方式で圧縮され、インペラ５０の各端部で実質的に等しい摩擦力を提供し、インペラ５０の回転時の好ましくない不均衡を回避する。
【００３８】
第１ブッシング８０及び第２ブッシング８２は、同一の外径、同一の内径、及び同一の横断面厚さを含む互いに同一の寸法を含むように選択し得る（非圧縮状態にある時）。挙げられている寸法は、非限定的な例として、ポンプの所望の角速度を得ること、又はポンプの所望のポンピング容量を達成することのような、遠心ポンプ１０について与えられた用途に基づいて選択できる。
【００３９】
図３に示すように、第１開口部６の大きい直径部８の軸方向の寸法は、第１シャフト突出部６３と、軸方向に延伸される表面１１と、の間で圧縮状態にある時、第１ブッシング８０の軸方向の寸法及び摩擦ワッシャー９０の軸方向の寸法の合計より大きい。この構成は、大きい直径部８の半径方向に延伸される表面９と、第１シャフト突出部６３を囲む第１ショルダー６５の半径方向に延伸される表面６６と、の間の一部ポイントで小さなクリアランスの存在を維持させる。この小さなクリアランスは、第１ブッシング８０が、第１ショルダー６５と、摩擦ワッシャー９０と、のうちのいずれか一つと、の間の非定期的な接触により軸方向に圧縮されないように確保する。
第１ブッシング８０のそのような軸方向圧縮は、第１ブッシング８０が摩擦ワッシャ９０に軸方向に押し付けられることにより、第１ショルダー６５と、摩擦ワッシャー９０と、の間に存在する追加の摩擦力を引き起こし、それにより所望の回転速度でインペラ５０を回転させるのに必要なパワーを増加させながら、第１ショルダー６５と、摩擦ワッシャー９０の中一つと、の間の相互作用時に生じる摩耗量を増加させ、それにより必要な動力を増加させる。図３に示すように、クリアランスは、第１ブッシング８０と、半径方向に延伸される表面９と、の間に存在するものであるが、しかし、クリアランスは、半径方向に延伸される表面９と、第１ショルダー６５の半径方向に延伸される表面６６と、の間の任意のポイントに存在し得ることが本発明の範囲から逸脱することなく理解される。更に、クリアランスは、また第１ブッシング８０、摩擦ワッシャー９０、又はインペラ５０のうちのいずれか一以上の軸方向の微細なドリフトによって、遠心ポンプ１０の作動中に、ショルダー６５と半径方向に延伸される表面９との間の位置でも変化し得る。
【００４０】
再び図４を参照すると、第２ブッシング８２が軸方向に圧縮されないようにするために、第２ショルダー６７の半径方向に延伸される表面６８と、第２開口部３４の大きい直径部３６の半径方向に延伸される表面３７と、の間に小さい軸方向クリアランスが同様に存在する。上述した通り、小さなクリアランスは、遠心ポンプ１０の作動中に、ドリフトによって第２開口部３４内の他の部品の間に存在するように移動できる。
【００４１】
使用時に回転軸周りにインペラ５０を回転させるのに適した電磁気場を形成するために、インペラ５０のステム部分５７に結合された第１電磁気部品７０との相互作用を通じて、第２電磁気部品７２に電気的にエネルギーが供給される。入口ポート１６を介して軸方向に流れる流体は、バッフル要素２６と出合い、スポーク２７のうちの隣接したスポークの間に形成される流路に分割される。流体は中央開口部５４を通じてインペラ５０に入り、インペラ５０の回転中に、ベイン５６の回転運動によりボリュート２４に向かう半径方向外側に向けた力を受ける。その後、流体は、ボリュート２４に入り、出口ポート１８を通じて遠心ポンプ１０から接線方向に排出される前に、円周方向に流れる。
【００４２】
インペラ５０の回転の際に、第１ブッシング８０は、第１開口部６の大きい直径部８の軸方向に延伸される表面１１と、第１シャフト突出部６３と、の間に半径方向に圧縮された状態で維持される一方、第２ブッシング８２は、第２開口部３４の大きい直径部３６の軸方向に延伸される表面３８と、第２シャフト突出部６４と、の間に半径方向に圧縮された状態で維持される。エラストマーブッシング８０、８２がそれぞれの圧縮状態を維持することにより、それぞれのエラストマー製のブッシング８０、８２と、それぞれの対応するシャフト突出部６３、６４と、の間に持続的な接触が生じ、２つの部品間の相対的な運動による振動の形成を回避する。言い替えれば、シャフト突出部６３、６４は、インペラ５０の回転中に、シャフト突出部６３、６４と、ブッシング８０、８２と、の間に存在する可変間隙（ｓｐａｃｉｎｇ）によってブッシング８０、８２の中一つと反復的に衝突することがなく、自動車の乗客により感知できる追加の振動を発生しない。
【００４３】
また、エラストマー材料からの形成されたそれぞれのブッシング８０、８２は、それぞれのブッシング８０、８２が、ブッシング８０、８２のうちの一つを介して伝達される振動を減衰させるための減衰機構として作用する。従って、ブッシング８０、８２はインペラ５０からハウジング１２へ、又はハウジング１２からインペラ５０への振動の伝達を防止する。例えば、流体をポンピングする際、インペラ５０の回転により発生する振動は、それぞれのブッシング８０、８２により減衰され、振動が遠心ポンプ１０のハウジング１２に続いて自動車の乗客室に伝達されることを防止できる。一般的に言うと、ブッシング８０、８２を形成するエラストマー材料の柔軟性が増加することによって、ブッシング８０、８２の減衰効果も同様に増加するから、エラストマー材料は、指定されたアプリケーションに適した所望の程度の振動減衰性能を有するように選択できる。従って、ハウジング１２とインペラ５０との間で振動を伝達するロータリーアセンブリーと関連した他の部品がないようにするために、ブッシング８０、８２がハウジング１２及びインペラ５０のそれぞれとの接触時に、ただ一つの持続的部品を形成するようにする利点がある。従って、回転（ｒｏｔａｒｙ）スライディング接触は、インペラ５０の回転中には、それぞれのブッシング８０、８２とインペラ５０と間の相互作用に制限される。
【００４４】
それぞれのブッシング８０、８２を形成するためのエラストマーＯ−リングの使用は、従来の円筒形及び剛性ブッシングの使用に比して多数の利点を提供する。円形又は楕円形の断面形状を使用すると、それぞれのブッシング８０、８２の比較的小さい接触部分が、対応するシャフト突出部６３、６４と噛み合うようにでき、ブッシング８０、８２と、対応するそれぞれのシャフト突出部６３、６４と、の間に存在する摩擦力を減少させる。円形又は楕円形断面形状は、それぞれのブッシング８０、８２を使用中にブッシング８０、８２の劣化を促進するシャープエッジ（ｓｈａｒｐ  ｅｄｇｅｓ）などを有する形状が全くない。最後に、エラストマーＯ−リングは比較的安価であり、そのようなＯ−リングの広い商業的使用可能性により製造が容易である。
【００４５】
適切なプラスチックのような成形可能な材料からのインペラ５０を形成することにより、図１に示す従来技術の遠心ポンプ１００の固定シャフト１０４及びブッシング１０８のような精密加工された部品を必要とするインペラより、更にコスト效率的にインペラ５０を形成できる。それぞれのブッシング８０、８２が半径方向に圧縮される方式は、また、開口部６、３４、ブッシング８０、８２、及びシャフト突出部６３、６４を製造する時の許容誤差を、精密加工された部品の許容誤差に比べて緩和させることができる。開示される構成は、また有利にも、遠心ポンプ１０のロータリーアセンブリーを形成する部品の数を減少させることによって遠心ポンプ１０の製造を簡素化させるために、インペラ５０のステム部分５７を含む単一モノリシック体（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ｂｏｄｙ）の部分としてシャフト突出部６３、６４を一体に形成できるようにする。
【００４６】
第１及び第２シャフト突出部６３、６４は、また、従来技術による遠心ポンプ１００の固定シャフト１０４に比べて、比較的小さい外径を有するように形成し得る。それぞれのシャフト突出部６３、６４の直径の縮少によって、それぞれのシャフト突出部６３、６４と、それぞれの対応するブッシング８０、８２と、の間の噛み合いは、従来技術の固定シャフト１０４と、インペラ５０の回転軸と、に対する噛み合の場合よりも小さい距離で形成され得る。このより小さな距離は、インペラ５０に与えられた角速度に対して、それぞれのシャフト突出部６３、６４の外部表面と、それぞれの対応するブッシング８０、８２と、の間に存在する相対法線方向速度が、従来技術のそれぞれのブッシング１０８と停止したシャフト１０４の間に存在する相対法線方向速度より低くなるという結果をもたらす。このような速度の減少は、それぞれのシャフト突出部６３、６４と、それぞれの対応するブッシング８０、８２と、の間の相互作用時のＮＶＨの発生を更に減少させる。
【００４７】
図２乃至図４に開示されるロータリーアセンブリーは、本発明の範囲を逸脱することなく、逆の構成で形成できることを当業者は理解するべきである。例えば、図５は、本発明の他の実施形態による遠心ポンプ２００の一部分の例示的な構成を例示し、ここで円筒形開口部２０２がインペラ２０４の端面に形成され、シャフト突出部２０６は、遠心ポンプ２００のハウジング２０８から軸方向に延伸される。エラストマーブッシング２１０は、シャフト突出部２０６上に収容されて、シャフト突出部２０６と、円筒形開口部２０２の一部分を限定し軸方向に延伸される表面２１２と、の間で圧縮される。少なくとも一つの摩擦ワッシャー２１６が、シャフト突出部２０６を囲むショルダー２１４と、エラストマーブッシング２１０と、の間に配置される。上記構成要素の反転を含む同一の構成が、必要に応じて図５に例示されるように、インペラ２０４の対向端部に提供される。
【００４８】
従って、遠心ポンプ２００のロータリーアセンブリーは、ロータリーアセンブリーの固定ハウジング２０８から延長されるシャフト突出部を含む一方、ロータリーアセンブリーのインペラ２０４は、自体内にブッシングを収容するための開口部を含む。この構成は、ロータリーアセンブリーの回転子（インペラ５０）から延長されるシャフト突出部を含むと同時に、固定子（第２電磁気部品７２）を有するロータリーアセンブリーの固定されたハウジング１２が自体内にブッシングハウジングするための開口部を含む図２乃至図４の構成とは反対である。従って、回転子又は固定ハウジング中の一つから延長されるシャフト突出部、シャフト突出部を回転可能に収容するエラストマーブッシング、及び回転子や固定ハウジング中の一つの内に形成される開口部を有する開示されるロータリーアセンブリーが、固定子を有する固定ハウジングに対する回転子の回転を必要とする任意の多様な相異なロータリーアプリケーションに適応できる。
【００４９】
図６は、図２乃至図４の摩擦ワッシャー９０、９２の代りに代替の耐摩耗性構造を有する遠心ポンプ３００を例示する。遠心ポンプ３００は、遠心ポンプ３００のハウジング３０６の環状に半径方向に延伸される表面３０４上に配置された実質的に環状の摩耗板３０２を含み、ここで表面３０４はインペラ３１０の端面３０８と対向する関係である。摩耗板３０２は、周辺部から横方向に延伸される固定フィーチャー（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ  ｆｅａｔｕｒｅ）３１２を含み、ハウジング３０６の一部分に摩耗板３０２のスナップ−フィット連結（ｓｎａｐ−ｆｉｔ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を提供するように構成できる。摩耗板３０２は、摩擦ワッシャー９０、９２と関連して本明細書に記載される同一の材料から形成できる。通常、微細なクリアランスが摩耗板３０２とインペラ３１０の端面３０８と、の間に存在し、遠心ポンプ３００の作動中に摩耗板３０２と、インペラ３１０の端面３０８と、の間の過度な摩擦を防止する。
【００５０】
以上の記載から、当業者はこの発明の根本的な特徴を容易に理解でき、発明の思想及び範囲から逸脱することなく、多様な用途及び条件に適応させるように発明に対して多様な修正及び変形を作ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
３      第１部分
４      第２部分
６      第１開口部
７、３５      小さい直径部
８、３６      大きい直径部
１０      遠心ポンプ
１２      ハウジング
１３      第１ハウジングセグメント
１４      第２ハウジングセグメント
１５      密封要素
１６      入口ポート
１８      出口ポート
２２      インペラチャンバー
２４      ボリュート
２６      バッフル要素
２７      スポーク
３４      第２開口部
５０、３１０      インペラ
５１      第１インペラ部材
５２      第２インペラ部材
５３      第一壁
５４      中央開口部
５６      ベイン
５７      ステム部分
５８      第２壁
６１      第１端部面
６２      第２端部面
６３      第１シャフト突出部
６４      第２シャフト突出部
６５      第１ショルダー
６７      第２ショルダー
７０      第１電磁気部品
７２      第２電磁気部品
８０      第１ブッシング
８１      中央開口部
８２      第２ブッシング
８３      中央開口部
９０、２１６      摩擦ワッシャー
９１      中央開口部
９２      摩擦ワッシャー
９３      中央開口部
１００、２００、３００      遠心ポンプ
１０２、２０８      ハウジング
１０４、２０６      シャフト
１０６、２０４、２０６      インペラ
１０８      ブッシング
２０２      円筒形開口部
２０６      シャフト突出部
２１０      エラストマーブッシング
２１４      ショルダー
３０２      摩耗板
３１２      固定フィーチャー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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