(57)【要約】【課題】さらに磨耗の可能性が少ない、さらに燃料ポンプの効率を向上させる改良羽根車構造を提供する。【解決手段】内燃エンジンに燃料を供給する燃料ポンプ（１０）は、電動モーター（１４）、該モーターによって駆動される軸（１６）、および前記軸に取り付けられるポンプ要素（２０）を含むポンプアッセンブリー（１８）を有する。燃料ポンプの改良は、前記軸が多面軸であり、前記ポンプ要素が、前記軸が通って延伸する中央開口（２２）を持つようにしたことを含む。この開口は、各々が前記軸の側面（２２ａ乃至２２ｃ）と接触する複数の側面（２４ａ乃至２４ｃ）を持った輪郭の開口であることにより、前記軸と前記ポンプ要素との間で生じる磨耗を分散させる。この構造は、前記ポンプの運転寿命を延ばす。Ｎ個の羽板を有するローラー羽板型のポンプにおいて、前記モーター軸は、式Ｓ＝Ｎ±１、Ｎ＞３、で決まるＳ個の側面を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モーター、該モーターによって駆動される軸、および該軸に取り付けられたポンプ要素を含む、内燃エンジンに燃料を供給する燃料ポンプにおいて、前記軸は多面の軸であり、前記ポンプ要素は、前記軸が通って延伸する中央開口を有し、該開口は各々が前記軸の側面と接触する複数の側面を有する輪郭をした開口であって、これにより前記軸と前記ポンプ要素との間で生じる磨耗を分散させ、それによって前記ポンプの運転寿命を延ばしたことを特徴とする燃料ポンプの改良。
【請求項２】
前記軸は、３乃至８の側面を有することを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項３】
前記軸は、断面で見たときに均一な幾何学的形状をしていることを特徴とする、請求項２記載の燃料ポンプの改良。
【請求項４】
前記ポンプ要素の前記中央開口は、前記軸の幾何学形状と相補的な形状であることを特徴とする、請求項３記載の燃料ポンプの改良。
【請求項５】
前記ポンプ要素の前記中央開口の各側面は、前記軸の対応する側面と接触することを特徴とする、請求項４記載の燃料ポンプの改良。
【請求項６】
前記ポンプ要素内の前記開口の前記側面と前記軸との間の接触は点接触であることを特徴とする、請求項５記載の燃料ポンプの改良。
【請求項７】
前記中央開口の側面を規定している前記ポンプ要素の部位が耳たぶ形状を含んでいることを特徴とする、請求項６記載の燃料ポンプの改良。
【請求項８】
前記ポンプアッセンブリー要素は羽根車であることを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項９】
前記燃料ポンプがＮ個の羽板を有するローラー羽板ポンプであり、前記モーターの軸は式Ｓ＝Ｎ±１で決定されるＳ個の側面を有することを特徴とする、請求項８記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１０】
前記軸に前記ポンプ要素を取り付けるために、前記ポンプ要素の前記中央開口に取り付けられるインサートをさらに含むことを特徴とする、請求項５記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１１】
前記ポンプ要素を前記軸に取り付けるために、前記カップリングは、前記軸の幾何学形状と相補的な幾何学形状をした開口を有することを特徴とする、請求項９記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１２】
前記軸は、３個の側面を有し、長手方向に見たときに均一な幾何学形状であり、前記ポンプ要素の前記中央開口は前記軸の幾何学形状と相補的な幾何学形状を有することを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１３】
前記軸は、４個の側面を有し、長手方向に見たときに均一な幾何学形状であり、前記ポンプ要素の前記中央開口は前記軸の幾何学形状と相補的な幾何学形状を有することを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１４】
前記軸は、５個の側面を有し、長手方向に見たときに均一な幾何学形状であり、前記ポンプ要素の前記中央開口は前記軸の幾何学形状と相補的な幾何学形状を有することを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１５】
前記軸は、６個の側面を有し、長手方向に見たときに均一な幾何学形状であり、前記ポンプ要素の前記中央開口は前記軸の幾何学形状と相補的な幾何学形状を有することを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１６】
前記軸は、７個の側面を有し、長手方向に見たときに均一な幾何学形状であり、前記ポンプ要素の前記中央開口は前記軸の幾何学形状と相補的な幾何学形状を有することを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１７】
前記軸は、８個の側面を有し、長手方向に見たときに均一な幾何学形状であり、前記ポンプ要素の前記中央開口は前記軸の幾何学形状と相補的な幾何学形状を有することを特徴とする、請求項１記載の燃料ポンプの改良。
【請求項１８】
Ｎが３よりも大きな奇数であることを特徴とする、請求項９記載の燃料ポンプの改良。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に使用する電動燃料ポンプに関し、特には、ポンプを駆動する電動モーターがポンプの羽根車アッセンブリーを回転させ、その改良構造が軸の磨耗を減少させポンプの保守寿命を改善する、羽根車を駆動軸に取り付ける改良構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射の自動車エンジンに通常使用されるような高圧の電動燃料ポンプは、電動モーターとそのモーターによって駆動される羽根車アッセンブリーが収納されるハウジングを含む。羽根車アッセンブリーは、モーターで駆動される駆動軸上に取り付けられ、発生する吸引力が燃料タンク、または燃料モジュールの貯蔵容器から低圧の燃料をポンプに引き込む。羽根車は、燃料圧をポンプの入力側の概ね外気圧から、特定の適用次第で、ポンプの出口側の５０ｐｓｉ以上の範囲の圧力に増加させる。
【０００３】
これまでは、他の形状の軸も使用されてきたが、一般的には図１Ａに示すような丸い軸であった。例えば、米国特許第４，２０９，２８４号は、軸の一部が平らになっており軸方向から見て軸の輪郭がＤの字に似ているのでＤ−軸（従来技術図１Ｂ参照）と称する駆動軸を述べている。米国特許第５，７２２，８１５号および米国特許第５，７１１，４０８号においては、軸の対抗する部分が平らになっており、“ダブルＤ”と呼ばれる輪郭を作っている。米国特許第４，９７８，２８２号に示すように、他は円形の軸の中間部または端部がＸ形状に形成されている、または、米国特許第４，６３９，２０２号に示すようにコーナーを丸めた矩形形状である軸構造もある。これら後者の形状は、羽根車とモーター軸の間の磨耗効果を減少させることによってポンプの効率を向上させるために、羽根車アッセンブリーを軸上に取り付け、固定するためのものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの特許に示されるさまざまな構造がその意図する目的に対して機能するが、さらに磨耗の可能性が少ない、さらに燃料ポンプの効率を向上させる改良羽根車構造がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、内燃エンジンのための燃料を補給する燃料ポンプに向けられている。ポンプは、電動モーター、電動モーターによって駆動される軸、軸上に取り付けられたポンプ要素を含むポンプアッセンブリーを有する。燃料ポンプに対する改良は、軸が通って延伸する中央開口を有するポンプ要素を持った多面軸である軸を含む。この開口は、それぞれが軸の面と接触する複数の側面を有する形状の開口であり、軸とポンプ要素との間で生じる磨耗を分散させる。この構造がポンプの運転寿命を延ばす。
【０００６】
特定のアプリケーションに依っては、軸は３から８の間の面を有し、この構造は、振動またはポンプに作用する他の力によって生じる、軸とポンプアッセンブリー要素との間のいかなる磨耗をもより良く分散させ、磨耗を減少させる。この改良構造は、ポンプの動作寿命を延ばすだけでなく、ポンプが高速で回転する時に、軸と軸上に取り付けられた羽根車との間のスリップが少ないためにポンプの効率を向上させる。
【０００７】
ポンプのある構造において、ローラー羽板（vane）タイプのポンプがＮ個の羽板を有している。このポンプに対しては、ポンプの軸は、Ｓ＝Ｎ＋１の式で決定されるＳ個の面を有する。
他の目的および構成は、これ以降部分的に明らかにし、また部分的に指摘する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の目的は、図中に示す図示実施例において述べるように達成され、それらは本明細書の一部を形成する。図面のいくつかの図を通して、対応する参照符号は対応する部品を表す。
【０００９】
以下の詳細な説明は、例示によって本発明を示すものであり、限定によるものではない。この説明は、発明者が本発明を実施するのに現在ベストモードであると信じるものを含め、当業者が本発明を製作し使用し、および本発明のいくつかの実施例、改良、変形、代替、使用を述べることを明らかに可能とする。本発明の範囲から逸脱することなく、上記の構造においてさまざまな変更が可能であるので、上記の説明または添付の図において示されたすべての事柄は例示として解釈されるべきであり、限定的意味合いではないとされる。
【００１０】
図を参照すると、自動車用電気燃料ポンプは、モーター（図示せず）、および、ポンプが運転中にモーターによって回転駆動される駆動軸１０（図１Ａ）または１０’（図１Ｂ）を含む。ポンプアッセンブリーは、軸に取り付けられ、軸と共に回転するポンプ要素１２または１４を含む。図１Ａおよび１Ｂに示すように、一つの種類のポンプ要素１２は羽根車を含み、一方他の種類のポンプ要素１４は、ローラー羽板ポンプのためのものであり、要素内に形成された羽板１８にローラー１６が挿入される。両方の種類のポンプの動作は当業者に良く知られているので記述しない。
【００１１】
上述したように、現存のポンプ構造の変わらない問題は、ポンプ軸１０または１０’とポンプ要素１２または１４との間の磨耗であり、それはポンプの有効寿命を効果的に減少させる。本発明の燃料ポンプの改良は、この磨耗を減少させるように設計され、それによってポンプの有効寿命を向上させる。図２乃至７に示すように、ポンプの軸は、従来技術の図１Ａおよび１Ｂに示すような丸でもＤ形状でもなく、むしろ本発明に拠る３面ないし８面の多面軸である。
【００１２】
図２において、軸１０３は、断面で見たときに均一な幾何学形状をした３面軸であることが示されている。ポンプアッセンブリー要素２０は、概略３角形をした中央の開口２２を有し、開口の各側面２２ａ乃至２２ｃの各々は軸１０３の一側面に接触する、内側にカーブした中央部分を有している。これによって、モーター軸と接触する３つの点を持った要素２０は、軸と要素２０の間の磨耗を効果的に減少させることになる。開口２２の各々のコーナーは、概略耳たぶ（lobular）の形状をするように丸められる。
【００１３】
図３において、モーター軸１０４は、断面で見たときに概略正方形の幾何学形状である４面軸であることが示されている。ポンプアッセンブリー要素３０は、これもまた概略正方形の形状をしてコーナーを丸められた中央開口３２を有する。開口の各側面３２ａ乃至３２ｄは、軸１０３の一側面に接触する、内側にカーブする中央部を有する。要素３０は、モーター軸１０４と接触する４点を有し、ここでも軸とポンプアッセンブリー要素との間の磨耗を減少させる。
【００１４】
図４は、断面で見たときに概ね五角形の形状を持つ５面軸であるモーター軸１０５を図示している。ポンプアッセンブリー４０は、やはり概ね五角形の形状をしてコーナーを丸められた中央開口４２を有する。開口の各側面４２ａ乃至４２ｅは、軸１０４の一側面に接触する、内側に曲がった中央部を有する。ポンプアッセンブリー４０は、軸１０５と５個の接触点を持ち、軸と要素との間の磨耗を減少させる。
【００１５】
図５は、ポンプアッセンブリー要素５０がその上に取り付けられる、概略六角形の形状をした６面モーター軸１０６を示す。要素５０は、コーナーを丸められた、中央の六角形形状の開口５２を有する。開口の各側面５２ａ乃至５２ｆは、軸１０６の一側面に接触する、内側に曲がった中央部を有している。ここでも、軸１０６とポンプアッセンブリー要素５０との間の６つの接触点が軸と要素との間の磨耗を減少させる。
【００１６】
図６において、モーター軸１０７は、断面で見たときに均一な幾何学形状の７面軸であることが示されている。ポンプアッセンブリー要素６０は、コーナーを丸められた、中央の七角形形状の開口６２を有する。開口の各側面６２ａ乃至６２ｇは、軸１０７の一側面に接触する、内側に曲がった中央部を有している。これによって、軸１０７と７つの接触点を持つ要素６０は軸と要素６０の間の磨耗を減少させる。
【００１７】
図７において、モーター軸１０８は、断面で見たときに概略八角形の形状をした８面軸であることが示されている。ポンプアッセンブリー要素７０は、丸めたコーナーを持つ八角形の中央開口７２を有し、開口の各側面７２ａ乃至７２ｈは軸１０８の一側面と接触する、内側に曲がった中央部を有する。したがって、要素８０は、軸１０８と８つの接触点を持ち、軸とポンプアッセンブリー要素との間の磨耗を減少させる。
【００１８】
当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、モーター軸は８面よりも多くの面を持つことが出来ることは理解するであろう。さらに、図示したように、モーター軸に取り付けられたポンプアッセンブリー要素は、軸と相補的な中央開口を持つ。すなわち、それは軸と同じ数の側面を持ち、軸と同じ方向を向き、したがって軸の各側面と開口を決めているポンプアッセンブリー要素の近接する側面との間にただ一点の接触点がある。軸とポンプアッセンブリー要素との間の作用接触点は、両者の磨耗が分散することを助ける。また、軸の面が多ければ多いほど（また、相応して、ポンプアッセンブリー要素の開口に側面が多いほど）どんな磨耗の分散も大きい。結果として、燃料ポンプの作動寿命を長くし、交換のコストを節約させる。
【００１９】
図８に移って、ポンプアッセンブリー要素８０はローラー羽板式燃料ポンプに使用されるものであり、その動作は当業者に知られており、記述しない。羽板ポンプは、要素８０内に形成され、その周りに等距離に離れたポケット８４に受け止められる５つのローラーを含む。このアプリケーションにおいては、燃料ポンプは前述した４面の軸１０４を採用している。要素８０は、各々内側にカーブした側面８６ａ乃至８６ｄを持った中央開口８６を有する。
【００２０】
図９も、要素９０内に形成され、その周囲に等距離離れたポケット９４内に受け止められる５つのローラー９２を持つローラー羽板ポンプ用のポンプ要素９０を図示している。ここで、燃料ポンプは、前述した六面軸１０６を採用している。要素９０は、各々内側にカーブした側面９６ａ乃至９６ｆを持った中央開口９６を有する。
【００２１】
図８および９に示した特定のポンプへの適用に対して、Ｎ個の羽板またはローラーを有するローラー羽板ポンプに対して、ポンプの軸および対応するポンプアッセンブリー要素は羽板の数よりも一個多いか、または一個少ない面Ｓを持つことが、従来のローラー羽板ポンプ構造よりも磨耗においてはるかに大きな改良をもたらすことが見い出された。結果として、ローラー羽板ポンプの設計において、燃料ポンプで使用されるべき軸およびポンプアッセンブリー要素の形式は、式Ｓ＝Ｎ±１で決定される。
【００２２】
最後に、図１０に示すように、ポンプアッセンブリー要素１００は、要素１００を本発明によって作られる多面軸に取り付けるためのカラーまたはインサート部品１２４が受け止められる中央開口１２２を有する。図１０において、軸は４面軸１０４であるが、上述した他の軸の一つが使用可能である。カラー１２４のインサート部品は、軸１０４と相補的な中央の４つの側面（１３２ａ乃至１３２ｄ）を持つ。ここでも、もし異なる軸が使用されれば、要素１００と共に相補的な開口を持ったインサートが使用される。本発明のこの実施例の利点は、単に異なるインサートを軸と共に使用することによって任意の多面軸１０３乃至１０８と共に要素１００を使用することが出来ることである。このことは、ただ一つのポンプアッセンブリー要素を必要とするだけなのでポンプのコストを下げることが出来る。
【００２３】
以上から、本発明のいくつかの目的および利得が達成され、また、他の有利な結果が得られたことを見ることが出来るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】図１Ａは、軸／ポンプアッセンブリー構造の従来技術の簡略表現図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、軸／ポンプアッセンブリー構造の従来技術の簡略表現図である。
【図２】図２は、軸が３面を有し、ポンプ要素の中央開口が対応する数の面を有する、ポンプ要素／軸構造の平面図である。
【図３】図３は、軸が４面を有し、ポンプ要素の中央開口が対応する数の面を有する、ポンプ要素／軸構造の平面図である。
【図４】図４は、軸が５面を有し、ポンプ要素の中央開口が対応する数の面を有する、ポンプ要素／軸構造の平面図である。
【図５】図５は、軸が６面を有し、ポンプ要素の中央開口が対応する数の面を有する、ポンプ要素／軸構造の平面図である。
【図６】図６は、軸が７面を有し、ポンプ要素の中央開口が対応する数の面を有する、ポンプ要素／軸構造の平面図である。
【図７】図７は、軸が８面を有し、ポンプ要素の中央開口が対応する数の面を有する、ポンプ要素／軸構造の平面図である。
【図８】図８は、ローラー羽板ポンプを持った本発明の一実施例を示す。
【図９】図９は、ローラー羽板ポンプを持った本発明の第２の実施例を示す。
【図１０】図１０は、対応する多面軸と共に使用する多面の挿入穴を有するポンプアッセンブリー要素の平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ;ポンプ軸
１０’；ポンプ軸
１２  ；ポンプ要素
１４  ；ポンプ要素
１６  ；ローラー
１８  ；羽板
２０  ；ポンプアッセンブリー要素
２２  ；中央開口
２２a-c；側面
１０３；モーター軸
３０  ；ポンプアッセンブリー要素
３０ａ−ｄ；側面
３２  ；中央開口
１０４；モーター軸
４０  ；ポンプアッセンブリー要素
４０a-e；側面
４２  ；中央開口
１０５；モーター軸
５０  ；ポンプアッセンブリー要素
５２  ；中央開口
５２a-f；側面
１０６；モーター軸
６０  ；ポンプアッセンブリー要素
６２  ；中央開口
６２a-g；側面
１０７；モーター軸
７０  ；ポンプアッセンブリー要素
７２  ；中央開口
７２a-h；側面
１０８；モーター軸
８０  ；ポンプアッセンブリー要素
８２  ；中央開口
８４  ；ポケット
８６  ；中央開口
８６a-d；側面
１０４；モーター軸
９０  ；ポンプアッセンブリー要素
９２  ；ローラー
９４  ；ポケット
９６  ；中央開口
９６a-f；側面
１０６；モーター軸
１００；ポンプアッセンブリー要素
１２２；中央開口
１２４；インサート
１３２；中央開口
１３２a-d;側面
【図１Ａ】
2008151116.tif 000003
【図１Ｂ】
2008151116.tif 000004
【図２】
2008151116.tif 000005
【図３】
2008151116.tif 000006
【図４】
2008151116.tif 000007
【図５】
2008151116.tif 000008
【図６】
2008151116.tif 000009
【図７】
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【図８】
2008151116.tif 000011
【図９】
2008151116.tif 000012
【図１０】
2008151116.tif 000013
【外国語明細書】
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2008151116.tif 000023
2008151116.tif 000024
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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