JP7568852B2 - 自動車用流体ポンプ装置の取付装置を備えた自動車用流体ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用流体ポンプ装置に関し、特に、自動車用流体ポンプユニットを自動車用取付構造に取り付けるための振動デカップリング取付装置を備えた自動車用流体ポンプ装置に関する。

このようなポンプ装置は、自動車の流体回路内で流体を循環させるために設けられる水循環用ポンプユニット、好ましくは電動ポンプユニットを備える。さらに、ポンプ装置は、ポンプユニットを自動車のフレームや内燃機関へ取り付けるための取付装置を備える。取付装置には、自動車のフレームに取り付け可能であると共に、ポンプユニットを支持するように構成される振動デカップリング本体が設けられている。ポンプユニットに関連する振動が自動車のフレームや内燃機関に伝達されたり、その逆が起こったりしないように、振動デカップリング本体は、比較的柔軟性のある材料で構成される。このような構成により、騒音の放出を比較的低く抑えることができる。一般的に、振動デカップリング本体はリング状に形成され、ポンプユニットを半径方向に囲んで支持する。

このようなポンプ装置は、例えば独国特許出願公開第１０２０１６２０９２０４号明細書に開示されている。ここで、振動デカップリング本体のリング開口部は、ポンプユニットハウジングの対応する周面に圧入され、これにより、ポンプユニットは、デカップリング本体に力により係止されて支持される。デカップリング本体は、効率的に振動をデカップリングするために比較的弾性を有して構成される必要があることから、デカップリング本体による係止接続では、ポンプユニットは、その軸方向のみが比較的小さい力で支持されるに留まる。そこで、半径方向に突出し、デカップリング本体と軸方向に接触する支持突起をポンプユニットハウジングに設け、ポンプユニットを、デカップリング本体に対して形状により追加的に係止し支持するようにする。支持突起は、デカップリング本体の軸方向両側に配置され、軸方向両側で支持する。このように構成されたデカップリング本体は、ポンプユニットハウジングの組み立て時にポンプユニットに取り付けられなければならず、組み立てが完成したポンプユニットに取り付けることはできない。そのため、デカップリング本体の取付工程を、ポンプユニットの組み立て工程に組み込まなければならず、ポンプ装置の組み立て工程が複雑なものになってしまう。

国際公開第２０２０／０８３４９５号には、組み立てが完成した後のポンプユニットを自動車用取付構造に取り付けるための、柔軟性を有するデカップリング本体を備えた取付構造が開示されている。この取付構造では、デカップリング本体の軸方向停止面と、ポンプユニットの対応する停止面とを利用することにより、デカップリング本体に挿入したポンプユニットを形状により係止して接続軸方向に固定する。このような形状による係止接続では、ポンプユニットは、第１軸取付方向に固定され、また第２軸取外方向において、別途設けられた保持クリップにより追加的に固定される。

独国特許出願公開第１０２０１６２０９２０４号明細書 国際公開第２０２０／０８３４９５号

しかし、これらの従来技術による固定方法では、ポンプユニットをデカップリング本体に取り付けるために、追加の固定要素や、複雑な取り付け工程が必要となる。

そこで、本発明の目的は、自動車のフレームへポンプユニットを取り付ける際に、信頼性および費用効率の高い振動デカップリングを実現すると共に、その組み立てを簡単な方法ですることのできる自動車用流体ポンプ装置を提供することである。

上述の目的は、請求項１の特徴を有する自動車用ポンプ装置によって達成される。

本発明にかかる自動車用ポンプ装置は、自動車用流体回路内で作動流体を循環させるポンプユニットを備える。好ましくは、ポンプユニットは、内燃機関により機械的に駆動されるのではなく、電気モータによって電気的に駆動される。ポンプユニットは、特に、自動車用の暖房または冷房回路内で水を循環させるための電動の水ポンプであってもよい。

また、本発明にかかる自動車用流体ポンプ装置は、ポンプユニットを自動車のフレームに取り付けるための取付装置を備える。取付装置はリング形状の振動デカップリング支持部を備え、この振動デカップリング支持部は、実質的にポンプユニットの水平面横方向に延在している。支持部は、ポンプユニットを半径方向に囲んで支持する。支持部には、ポンプユニット取付部の形状に対応するリング開口部が横方向に設けられ、ポンプユニットは、この支持部によって実質的に全周に沿って半径方向に支持される。

好ましくは、支持部は、電動ポンプユニットの電動モータを半径方向に囲み、ポンプユニットの質量の中心が実質的に支持部内に位置するようにする。取付装置は、さらに、取付装置を自動車用取付構造に取り付けるための取付部を備える。ポンプユニットは、取付装置のみを介して自動車フレームに支持され、特に、自動車のフレームとは直接接触しない。好ましくは、支持部は、例えばゴム、シリコーン、ＳＥＢＳ、ＥＰＤＭ、または他のエラストマー等の比較的柔らかく弾性のある材料からなる。このような構成により、振動デカップリング支持部で自動車のフレームの振動を補償することができる。

支持部には、ポンプユニットの回転軸に対して実質的に垂直に配向される軸方向停止面が設けられている。ポンプユニットには、これに対応する停止面が設けられ、この停止面は、支持体の軸方向停止面と協働して、ポンプを第１軸方向のポンプユニット挿入方向、すなわち、取付方向に固定する。また、支持部には、圧力スリーブのように作用し、引っ張られることで摩擦を増強させる縦方向のリップリングが設けられる。弾性リップリングは、ポンプユニットを全周に亘って囲み、外側のポンプユニット取付部に法線力を及ぼす。こうして、リップリングとポンプユニットとの間に生じた摩擦力により、ポンプユニットは軸方向の取外方向に摩擦係止される。

好ましくは、ポンプユニットを取付装置に対して取り付ける前のリップリングの内周は、ポンプユニット取付部の外周より少なくとも５％小さい。この取り付け前の状態では、リップリングは、支持部の開口部から実質的に半径方向内側に延在していて、好ましくはわずかに円錐形である。円錐形のリップリングは取付方向に先細りになっているため、ポンプユニットは導かれるように進入する。ポンプユニット取付部の外径に比べてリップリングの内径が小さいことから、ポンプユニットの支持部への取り付け時に、リップリングが取付方向に反転し、それにより、ポンプユニット取付部に隙間なく適合する。このように変形することでリップリングに張力が生じ、比較的大きい法線力が取付部に作用する。このように与えられる法線力は、従来の圧入接続による法線力より実質的に大きい。結果として生じる摩擦力は、通常の軸方向変位力に対してポンプユニットを支持部内に軸方向に固定するのに十分である。このように、支持部は、クリップまたはねじ等の追加の固定手段を設けることなく、ポンプユニットを軸方向、すなわち取付方向および取外方向の両方に固定することができる。したがって、取り付けられた状態では、リップリングは、実質的に完全に軸方向を向いて、ポンプユニットの外面およびリング開口部の内面に接触している。

引っ張られている状態にあるリップリングとポンプユニット取付部との間の摩擦力の方が、リップリングとリング開口部の内周面との間の摩擦力よりも大きいため、ポンプユニットが取外方向に変位した場合には、リップリングはポンプユニット取付部の外周面ではなく、リング開口部の内周面で滑ることなる。すると、リップリングは、ポンプユニットと接触したままベローのように折り畳まれ、支持体のリング開口部内で詰まるので、ポンプユニットはそれ以上変位することができない。このように、摩擦により係止されたリップリングが詰まることで、結果として、ポンプユニットのハウジングに逃げ溝を設けることなく、形状による取外方向の係止接続が実現する。

本発明にかかる自動車用流体ポンプ装置の好ましい実施形態では、リップリングは、エラストマーの支持部に一体的に設けられている。リップリングは、例えば、リング開口部の内面でエラストマーの支持体上に一体的に形成される。これにより、リップリングを支持部に接続するための追加の固定手段を設けることなく、一つの部位のみで、ポンプユニットを半径方向に支持させると共に、軸方向、つまり、取付方向および取外方向の両方に固定することができる。このように一体的に設計すると、ポンプユニットをクリップやねじで軸方向に固定するための追加の組立工程が必要ないため、製造コストを比較的抑えることができる。また、リップリングを一体的に設けることで、支持部を比較的コンパクトに設計することがでるため、取付装置自体がコンパクトになり、ポンプ装置を自動車に適用する際に特に好ましい。

本発明にかかる好ましい実施形態では、リング状の支持部およびポンプユニットにおける対応する取付部は円形である。円形に設けることにより、一般的には、ポンプユニットが自動車に取り付けられた後であっても、接線方向に配向されたポンプ出口の向きを自由に適合させることができる。これにより、取付装置、そしてポンプユニットを、様々な取付位置で様々な自動車に適用することができため、幅広い用途に対応する取付装置を実現することができる。さらに、円形に設けることにより、ポンプユニットを支持部へ取り付ける工程を簡略化することができる。リップリングとポンプユニットとの間の摩擦力により、取付工程におけるポンプユニットの回転は、ポンプユニットのリング状支持部への挿入を容易にする。

本発明にかかる好ましい実施形態では、軸方向支持部停止面には、軸方向に延在する複数のマーロンを備える城郭風構造が設けられる。城郭風構造のマーロンは、好ましくは、支持部の円周に沿って等角度配置で配置され、その間に複数のポンプ受け部が画定される。ポンプユニットの停止面には、例えば、ポンプユニットハウジングのねじソケットにより構成される、対応する城郭風構造が設けられる。ポンプ装置の取付状態で、ポンプユニットハウジングのねじソケットがポンプ受け部に係合すると、ポンプユニットは、支持部内で回転することができない。それにより、ポンプユニットの、支持部、そして自動車フレームに対する回転姿勢が画定されて安定する。このように、城郭風構造を備えることで、ポンプユニットの回転防止を簡単に実現することができる。

本発明にかかる好ましい実施形態では、電動ポンプユニットの電気プラグソケットは、ポンプユニットの軸方向前端面から軸方向に延在する。軸方向前端面は、ポンプハウジングのボリュートと軸方向に対向するポンプユニットの端部に画定される。ポンプはその前端を先にして支持部のリング開口部に挿入されるため、軸方向前端面は取付方向を向く。電気プラグソケットは、ポンプユニット取付部を半径方向に超えないように配置される。より好ましくは、電気プラグソケットは、ポンプユニット取付部に対して半径方向に距離をおいて配置される。このように配置することで、ポンプユニットを支持部に取り付ける際に、プラグソケットがリップリングに損傷を与えることのないようにする。電気プラグをプラグソケットに軸方向に差し込む際にも、リップリングの摩擦力により、ポンプユニットの変位を十分に回避することができる。

本発明にかかる好ましい実施形態では、ポンプユニットを取付装置に対して取り付ける前のリップリングの直径は、ポンプユニット取付部の直径より少なくとも５％小さい。円形のリップリングが半径方向に拡張することで生じる張力により、円形のポンプユニット取付部には、全周に沿って均等に法線力が分布する。これにより、ポンプユニットは確実に軸方向に固定される。さらに、軸方向の取外方向にポンプユニットが変位してリップリングが詰まることによる効果は、円形のリップリングを用いる場合により高まる。

本発明にかかる好ましい実施形態では、取付装置を自動車用取付構造に取り付けるための取付部は、リング状の支持部に一体的に設けられる。これにより、取付装置は低コストの単一部位によって画定され、多数の部位からなる取付装置と比較して、製造および組み立てにかかる労力を低減することができる。取付装置は、例えば、取付部内に一体的に形成されたねじ穴を使用するねじ継手によって自動車の取付構造に取り付けられるため、取付装置のねじ穴を製造するために追加の機械加工をする必要がない。さらに、取付部を支持部に接続するための追加の組立工程を設ける必要もない。一体的な設計により、自動車用取付構造とポンプユニットを効率的に振動デカップリングすることができると共に、ポンプユニットを確実かつ十分に固定することのできる、非常にコンパクトで単純な構成の取付装置が実現する。

ポンプユニットおよび取付装置を備えた自動車用流体ポンプ装置が分解された状態の斜視図である。 図１ａの自動車用流体ポンプ装置が組み立てられた状態の斜視図である。 図１ａの自動車用流体ポンプ装置が分解された状態の上面断面図である。 図１ａの自動車用流体ポンプ装置が組み立てられた状態の上面断面図である。

本発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。

図１ａ、図１ｂ、図２ａ、図２ｂは、本発明にかかる自動車用流体ポンプ装置１０の実施形態を示す。自動車用流体ポンプ装置１０は、水循環用電動ポンプユニット１５と、ポンプユニット１５を自動車用取付構造５０に取り付けるための取付装置２０とを備える。図１ａおよび図２ａに示すように、取付装置２０は円形リング状の振動デカップリング支持部２２を備え、この振動デカップリング支持部２２には、円形のリング開口部３５が設けられている。

電動ポンプユニット１５は円筒形のポンプユニット取付部１８を備え、このポンプユニット取付部１８は、ポンプユニット１５を軸方向および径方向に固定するために、支持部２２の円形リング開口部３５に挿入される。図１ｂ、図２ｂに示すように、円筒形の支持部本体２３は、挿入されたポンプユニット取付部１８を径方向に囲んで、ポンプユニット１５を径方向に支持する。

支持部２２はエラストマーにより構成され、ポンプユニット１５を自動車用取付構造５０から振動デカップリングする。取付装置２０は、円形リング状支持部２２に一体的に構成された取付部２７をさらに備える。図１ａおよび図１ｂに示すように、取付部２７には、ポンプユニットの中心線に対して垂直に配置され、自動車用取付構造５０に接触する平坦な矩形取付面２８が設けられる。また、取付部２７には、ねじ継手を介して取付装置２０を自動車用取付構造５０に取り付けるための２つのねじ穴２６が設けられている。支持部２２と取付部２７との間の移行領域には、ポンプユニットの水平面で横方向に延在する補強リブ２４を設けて取付装置を補強する。リブ２４は、円筒形の支持部２２において接線方向に形成され、ねじ穴２６の両側で、取付部２７の接続フランジ２９に接続される。

図１ａおよび図２ａは、分解された状態の自動車用流体ポンプ装置１０を示す。支持部のリング開口部３５の内側には、支持部２２に一体に接続され、わずかに円錐形で、実質的に半径方向内側に延在する円形リップリング３０´が設けられている。リップリング３０´は、支持部２２の半径方向内側からさらに半径方向内側に延在すると共に、ポンプユニットの軸方向の取付方向Ｍに延在する。そのため、リップリング３０´は、支持部２２との接続ゾーン３２に対して取付方向Ｍに先細の形状となる。図２ａに示すように、リップリング３０´の内径ｄＬは、ポンプユニットの取付部１８の外径ｄＰより１０％小さい。

軸方向の前端面１６は、ポンプのボリュートまたは接線方向に配向された流体の出口１９とは反対側で、ポンプの軸方向端部を画定している。ポンプユニット１５が軸方向の前端面１６を先にして取付方向Ｍに挿入されると、リップリング３０´は、取付方向Ｍに反転し、その向きは、実質的に半径方向から純粋に軸方向および長手方向に変化する。リップリング３０´は円錐形状であり、取付方向に先細の形状であることから、ポンプユニット取付部１８がリング開口部３５内に導かれると、リップリング３０´は全周に亘る圧力スリーブに変形し、ポンプユニット取付部１８の外殻面に隙間なく適合する。図２ｂに示すように、内径ｄＬがポンプユニット取付部１８の外径ｄＰに対し半径方向に拡張するため、全周に亘るリップリング３０は、取付方向Ｍに軸方向に延び、張力がかかる。

リップリング３０にかかる張力により、リップリング３０の自由端３４では、ポンプユニット取付部１８に対し、従来の純粋な圧入接続と比較して半径方向内向きに比較的大きな法線力がかかる。リップリング３０とポンプユニット１５との間に生じる比較的大きな摩擦力に加え、リップリング３０が軸方向Ｍに長手方向に延在していることから遮断効果が生じ、それにより、ポンプユニット１５は取外方向Ｄにさらに固定される。ポンプユニット１５が取外方向Ｄに変位すると、リップリング３０はベロー状に変形し、支持部２２とポンプユニット取付部１８との間で詰まるため、ポンプユニット１５の取外方向への変位が効果的に阻止される。

支持部２２の軸方向端部には、取外方向Ｄに向けられた軸方向停止面２５が設けられている。軸方向停止面２５は、ポンプユニット１５における対応する軸方向ポンプユニット停止面１７と協働する。この軸方向ポンプユニット停止面１７は、支持部停止面２５に対向するように、すなわち取付方向Ｍに向けられているため、図２ｂに示すように、ポンプユニット１５は、形状嵌合接続により軸方向に制止され、取付方向Ｍに軸方向に固定される。

支持部２２の軸方向停止面２５には、図１ａに示すように、城郭風構造（ｃａｓｔｅｌｌａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）２１が設けられる。この城郭風構造２１には、軸方向の取外方向Ｄに延び、支持部本体２３の円周にわたって等角度に配置される複数の円弧状のマーロン（ｍｅｒｌｏｎ）３８が設けられる。マーロン３８は、支持部のリング開口部３５に同心円状に配置され、実質的に円筒形のポンプユニット１５の回転を阻止する構造の第１部材を構成する。さらに、城郭風構造２１には、軸方向の円筒状ねじソケット１４を収容する、複数の軸方向受け部３９が画定される。ねじソケット１４は、ポンプユニット１５の円周にわたって等角度に配置され、ポンプユニット取付面１８を半径方向に超えて設けられる。図１ｂに示すように、支持部２２の対応する城郭風構造２１によりねじソケット１４が係止されるため、ポンプユニット１５が支持部リング開口部３５内で回転することはない。

ポンプユニット１５には、ポンプユニット１５の前端面１６から取付方向Ｍに軸方向に延びる電気プラグソケット４０が設けられる。プラグソケット４０は、ポンプユニット１５の中心線に対して半径方向にオフセットされ、さらに、前端面１６の外縁からもオフセットされている。このような構成により、例えば、図１ａに示すように、ポンプユニット１５を支持部２２へ差し込む際、プラグソケットが半径方向内側に延在するリップリング３０´に損傷を与えることのないようにしている。

電気プラグ（図示せず）は、軸方向の取外方向Ｄに差し込まれる。リップリング３０とポンプユニット取付部１８との間に比較的大きな摩擦力が生じ、また、ポンプユニット１５が軸方向へ僅かに変位することでリップリング３０が詰まるため、ポンプユニット１５は軸方向の取外方向Ｄに十分に固定されている。そのため、軸方向への差し込みによって、ポンプユニット１５が変位することはない。

Claims (10)

1. ポンプユニット（１５）と、前記ポンプユニット（１５）を支持して取り付けるための取付装置（２０）と、を備えた自動車用流体ポンプ装置（１０）であって、前記取付装置（２０）は、
   前記ポンプユニット（１５）を半径方向に囲み支持するリング状の振動デカップリング支持部（２２）を備え、
   前記振動デカップリング支持部（２２）には、軸方向停止面（２５）と取付部（２７）とが設けられ、前記軸方向停止面（２５）は、前記ポンプユニットを軸方向の取付方向（Ｍ）に制止させるための対応する軸方向ポンプユニット停止面（１７）と協働し、前記取付部（２７）は、前記取付装置（２０）を対応する自動車用取付構造（５０）に取り付けるために設けられ、
   前記ポンプユニット（１５）を軸方向の取外方向（Ｄ）に摩擦係止するために、リング状の前記振動デカップリング支持部（２２）には、前記ポンプユニットを全周に亘って囲み、引っ張られることで摩擦を増強させる、前記振動デカップリング支持部（２２）の内周から半径方向内側に延在するリップリング（３０）が設けられる、
   ことを特徴とする自動車用流体ポンプ装置（１０）。
2. 前記ポンプユニット（１５）を前記取付装置（２０）に対して取り付ける前の前記リップリング（３０´）の内周は、ポンプユニット取付部（１８）の外周より少なくとも５％小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
3. 前記ポンプユニット（１５）を前記取付装置（２０）に対して取り付ける前の前記リップリング（３０´）は円錐形である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
4. 前記リップリング（３０、３０´）は、前記振動デカップリング支持部（２２）に一体的に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
5. 前記リップリング（３０、３０´）と、前記ポンプユニットの軸方向の取付方向（Ｍ）に延在する前記振動デカップリング支持部（２２）との接続ゾーン（３２）から、前記リップリング（３０、３０´）が見えている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
6. リング状の前記振動デカップリング支持部（２２）および前記ポンプユニットにおける対応する前記ポンプユニット取付部（１８）は円形である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
7. 前記軸方向停止面（２５）および前記軸方向ポンプユニット停止面（１７）を対応させて城郭風構造とすることで形状嵌合接続し、接線方向にポンプ出口（１９）を備えた前記ポンプユニット（１５）の回転を防止する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
8. 電気プラグソケット（４０）は、前記ポンプユニット（１５）の前記軸方向の前端面（１６）から軸方向に延びる、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
9. 前記ポンプユニット（１５）が前記取付装置（２０）に対して取り付けられる前の前記リップリング（３０´）の直径（ｄＬ）は、前記ポンプユニット取付部（１８）の直径（ｄＰ）より少なくとも５％小さい、
   ことを特徴とする請求項６に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
10. 前記取付部（２７）は、前記振動デカップリング支持部（２２）に一体的に設けられている、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の自動車用流体ポンプ装置（１０）。
    

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