JP2007187145A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】回転子の回転軸の軸受けを設けた燃料吐出側の軸受け穴に燃料および異物が滞留することを防止する燃料ポンプを提供する。
【解決手段】モータ部１３はブラシレスモータであり、モータ部１３に回転駆動されるポンプ部１２のインペラ２４が回転することにより、吸入された燃料が昇圧される。絶縁樹脂材４６は、コイル４２を覆って樹脂モールドされているとともに、ステータコア３０に対してポンプ部１２と反対側の端部を覆うエンドカバー５０を一体成形している。エンドカバー５０には、シャフト７２を軸受けするための軸受け穴５２が中央部に形成されている。軸受け穴５２はシャフト７２を直接軸受けしており、底部が閉塞されている。エンドカバー５０には、軸受け穴５２から偏心して吐出通路２０６が形成されている。吐出通路２０６は直線状にエンドカバー５０を軸方向に貫通して形成されており、軸受け穴５２と直接重なって連通している。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ポンプに関する。

モータ部の回転駆動力によりポンプ部を駆動し、ポンプ部で昇圧した燃料を吐出する燃料ポンプが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２では、ブラシレスモータを使用したモータ部のポンプ部とは反対側の軸方向端部側をカバーが覆っており、このカバーに燃料を吐出する吐出口が形成されている。そして、カバーには、モータ部の回転子の回転軸を軸受けする軸受けが設けられている。

しかしながら、特許文献１、２では、軸受けを設けているカバーの軸受け穴の底部が閉塞され、軸受け穴に燃料が滞留する構成となっている。その結果、軸受け穴に滞留した燃料が劣化し、劣化燃料により回転軸が腐食する恐れがある。また、例えば燃料ポンプ内で発生する摩耗粉等の異物が軸受け穴に滞留することにより、回転軸と軸受けとの摺動箇所に異物が噛み込む恐れがある。

特開２００５−１１０４７７号公報 特開２００５−１１０４７８号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、回転子の回転軸の軸受けを設けた燃料吐出側の軸受け穴に燃料および異物が滞留することを防止する燃料ポンプを提供することを目的とする。

請求項１から７に記載の発明では、回転子の回転軸のポンプ部とは反対側の軸方向端部側にカバーが設置され、固定子および回転子を覆っている。カバーには、ポンプ部で昇圧された燃料を吐出する吐出通路が形成され、カバーに設けた軸受け穴において回転軸を軸受けする。ここで、カバーの軸受け穴の底部は閉塞されているが、吐出通路と軸受け穴とを連通路が連通しているので、軸受け穴の内部の燃料および異物は、軸受け穴から連通路を通り吐出通路に流出する。その結果、軸受け穴と回転子の回転軸との摺動箇所に新しい燃料が流れるので、軸受け穴の燃料の劣化を防止し、劣化燃料による回転軸の腐食を防止できる。また、軸受け穴に異物が滞留することを防止するので、軸受け穴において回転子を軸受けしている箇所と回転軸との間に異物が噛み込むことを防止できる。

請求項２に記載の発明によると、燃料ポンプのポンプ部の駆動源としてブラシレスモータを用いている。ブラシレスモータには、ブラシモータのように整流子とブラシとの摺動抵抗、整流子とブラシとの間の電気抵抗、ならびに整流子を各セグメントに分割するために設けた溝が受ける流体抵抗による損失の問題が生じない。その結果、ブラシレスモータのモータ効率はブラシモータに比べて高くなるので、燃料ポンプの効率が向上する。ここで燃料ポンプの効率とは、燃料ポンプに供給する電力に対して、燃料ポンプがする仕事量、すなわち（燃料吐出圧）×（燃料吐出量）の値の割合である。燃料ポンプの効率が高くなると、同等の仕事量であれば、ブラシモータを用いるよりもブラシレスモータを用いる方がモータ部が小さくなり、燃料ポンプを小型化できる。このようにブラシレスモータを用いて小型化された燃料ポンプは、特に自動二輪車に使用する上で好適である。

請求項３に記載の発明では、樹脂で形成されたカバーが回転子の回転軸を直接軸受けしているので、カバーとは別に軸受けを設ける必要がない。したがって、部品点数が減少し、燃料ポンプの組付工数が減少する。
請求項５に記載の発明では、カバーが樹脂で一体成形されているので、燃料ポンプの部品点数が減少し、燃料ポンプの組付工数が減少する。

ところで、軸受け穴とカバー表面に開口している吐出通路の吐出口とが同軸上に形成されている、つまりカバーの中央部に吐出口が形成されていると、吐出口以外の箇所で部品、例えばターミナル等をカバー表面に設置またはカバー内部から取り出す場合に、ターミナルと吐出口との距離は、離れてもカバーの半径以下にしか設定できない。したがって、特に小型の燃料ポンプにおいて、吐出口と他部品との距離が近くなる。その結果、例えばターミナルとコネクタとの接続、あるいは吐出口と配管等との接続のためのスペースが狭くなるので、燃料ポンプと他部品との接続作業が繁雑になる。

そこで請求項６に記載の発明では、軸受け穴に対し吐出通路の吐出口が偏心し吐出口がカバーの中央部から外れて形成されているので、吐出口以外の箇所でターミナル等の部品をカバー表面に設置する位置、またはカバー内部から取り出す位置と吐出口との距離を極力離すことができる。したがって、例えばターミナルとコネクタとの接続作業、あるいは吐出口と配管等との接続作業が容易になる。特に、小型の燃料ポンプにおいて、請求項５に記載の発明の構成は効果的である。
請求項７に記載の発明では、軸受け穴と吐出通路とは直接重なって連通している。すなわち、軸受け穴と吐出通路とが連通路を兼ねているので、軸受け穴と吐出通路とを容易に連通させることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料ポンプを図１および図２に示す。本実施形態の燃料ポンプ１０は、例えば排気量が１５０ｃｃ以下の二輪自動車の燃料タンク内に設置されるインタンク式のタービンポンプである。

図１に示すように、燃料ポンプ１０は、ポンプ部１２と、ポンプ部１２を回転駆動するモータ部１３とを備えている。ハウジング１４は、ポンプ部１２およびモータ部１３の両方のハウジングを兼ねている。ハウジング１４は、軸方向の両端で、ポンプケース２０およびエンドカバー５０をそれぞれかしめている。エンドカバー５０は、特許請求の範囲に記載したカバーに相当する。また、モータ部１３においてハウジング１４がステータコア３０の外周を覆っている箇所は、ポンプ部１２において後述する段部１５を形成している箇所よりも薄肉化されている。このように、磁気回路上は不要であるステータコア３０の外周を覆うハウジング１４の厚みを薄くすることにより、モータ部１３の外径を極力小径化している。

ポンプ部１２は、ポンプケース２０、２２、およびインペラ２４を有しているタービンポンプである。ポンプケース２２はハウジング１４の段部１５に軸方向に突き当てられている。これにより、ポンプケース２２の軸方向の位置決めがなされている。ポンプケース２２の中央部には、圧入により軸受け２６が設置されている。ポンプケース２０はハウジング１４の一端側でかしめ固定されており、このかしめにより生じる軸力により、ポンプケース２２と段部１５、ならびにポンプケース２０とポンプケース２２とが互いに軸方向に押し付けられる面圧を確保し、燃料をシールしている。

ポンプケース２０、２２は、回転部材としてのインペラ２４を回転自在に収容するポンプケースである。ポンプケース２０、２２とインペラ２４との間に、それぞれＣ字状のポンプ通路２０２が形成されている。ポンプケース２０に設けられた吸入口２００から吸入された燃料は、インペラ２４の回転によりポンプ通路２０２で昇圧され、モータ部１３側に圧送される。モータ部１３側に圧送された燃料は、ステータコア３０と回転子７０との間の燃料通路２０４、吐出通路２０６を通り吐出口２０８からエンジン側に供給される。エンドカバー５０から外部に開口する吐出通路２０６の吐出口２０８は、後述する軸受け５２に対して偏心して形成されている。

モータ部１３は、所謂ブラシレスモータであり、ステータコア３０、ボビン４０、コイル４２および回転子７０を有している。ステータコア３０は、６個のコア３２を周方向に配置して構成されている。図示しない制御装置が回転子７０の回転位置に応じてコイル４２への通電を制御することにより、回転子７０と向き合う各コア３２の内周面に形成される磁極は切り換えられる。

図２に示すように、各コア３２は、ティース３３および外周部３４を有し、回転軸であるシャフト７２の軸方向に積層した磁性鋼板を互いにかしめ固定して一体に構成されている。ティース３３は、外周部３４の中央部から内側の回転子７０に向けて突出している。各コア３２には、絶縁樹脂で成形されたボビン４０が嵌合している。外周部３４は周方向に幅の等しい円弧状に形成されており、６個の外周部３４が環状コアを形成している。

コイル４２は、６個のコア３２が周方向に設置されステータコア３０を構成する前の単体の状態で、ボビン４０の外周にコア３２毎に巻線を集中巻きして形成されている。各コイル４２は、図１に示すエンドカバー５０側でターミナル４４、４５と電気的に接続している。ターミナル４４は、コイル４２と電気的に接続している箇所からエンドカバー５０の外側に取り出されて露出し、コネクタと接続される。ターミナル４５は、エンドカバー５０から露出せず、コイル４２同士を電気的に接続するために使用される。

ターミナル４４、４５は、エンドカバー５０の中心部に形成された軸受け穴５２からほぼ等距離の位置に、径方向外側の金属製のハウジング１４との絶縁を確保するためにハウジング１４との距離を確保してエンドカバー５０にインサート成形されている。また、ターミナル４４は、エンドカバー５０の内側から外側に取り出される位置において、エンドカバー５０の内部の位置よりも径方向外側から露出するように折り曲げられている。このように、エンドカバー５０の内部の位置よりも径方向外側から露出するようにターミナル４４が折り曲げられ、さらに前述したように吐出口２０８が軸受け穴５２に対して偏心し、エンドカバー５０の中心から外れた位置に形成されているので、エンドカバー５０の表面から露出しているターミナル４４と吐出口２０８とを極力離すことができる。したがって、ターミナル４４とコネクタとの接続、ならびに吐出口２０８と配管等との接続が容易になる。

絶縁樹脂材４６は、周方向に隣接しているティース３３同士の間に充填され、コイル４２を覆って樹脂モールドされており、ステータコア３０に対してポンプ部１２と反対側の端部を覆うエンドカバー５０を一体成形している。絶縁樹脂材４６の材質として、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）またはＰＯＭ（ポリアセタール）が好適である。エンドカバー５０は、シャフト７２を軸受けする軸受け穴５２と、ターミナル４４の支持部と、吐出口２０８とを、絶縁樹脂材４６により一体成形されている。絶縁樹脂材４６がエンドカバー５０を一体成形しているので、燃料ポンプ１０を構成する部品点数が減少し、燃料ポンプ１０の組付工数が減少する。

エンドカバー５０には、シャフト７２を軸受けするための軸受け穴５２が中央部に形成されている。軸受け穴５２はシャフト７２を直接軸受けしており、底部が閉塞されている。また、エンドカバー５０には、軸受け穴５２から偏心して吐出通路２０６が形成されている。吐出通路２０６は直線状にエンドカバー５０を軸方向に貫通して形成されており、軸受け穴５２と直接重なって連通している。

倒れ防止部材６０は中央に貫通孔を有する環状に形成されており、ポンプ部１２と反対側のボビン４０の端部に係止されている。倒れ防止部材６０はターミナル４４、４５が嵌合する嵌合穴を有している。この嵌合穴にターミナル４４、４５が嵌合した状態で絶縁樹脂材４６を樹脂モールドするので、樹脂モールドするときにターミナル４４、４５が倒れ、周囲部品と干渉することを防止できる。

図１および図２に示すように、回転子７０は、シャフト７２および永久磁石７４を有し、ステータコア３０の内周に回転自在に設置されている。シャフト７２の一端部は軸受け２６により、他端部は軸受け穴５２により回転自在に支持されている。永久磁石７４は、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂材に磁性粉を練り込んで円筒状に形成されたプラスティックマグネットであり、ローレット加工が施されたシャフト７２の外周に射出成形等により直接形成されている。永久磁石７４は、回転方向に８個の磁極部７５を形成している。８個の磁極部７５は、ステータコア３０と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。

エンドカバー５０が形成する吐出口２０８内には、逆止弁を構成する弁部材８０、ストッパ８２およびスプリング８４が収容されている。このようにエンドカバー５０が逆止弁のハウジングを兼ねているので、燃料ポンプ１０を構成する部品点数が減少し、燃料ポンプ１０の組付工数が減少する。
ポンプ部１２で昇圧された燃料が所定圧以上になると、弁部材８０はスプリング８４の荷重に抗してリフトし、吐出口２０８から燃料がエンジン側に吐出される。また、弁部材８０は、燃料ポンプ１０から吐出される吐出燃料の逆流を防止する。

第１実施形態では、軸受け穴５２と吐出通路２０６とが連通し、軸受け穴５２内を新しい燃料が流通するので、シャフト７２と軸受け穴５２との摺動箇所に新しい燃料が流通する。これにより、シャフト７２と軸受け穴５２との間に燃料が滞留して劣化し、劣化燃料によりシャフト７２が腐食することを防止するので、軸受け穴５２とシャフト７２との滑らかな摺動を維持できる。また、摩耗粉等の異物が軸受け穴５２に流入しても速やかに吐出通路２０６に流出するので、軸受け穴５２とシャフト７２との間に異物が噛み込むことを防止できる。したがって、軸受け穴５２とシャフト７２との滑らかな摺動を維持できる。

また第１実施形態では、軸受け穴５２に対して吐出口２０８を偏心させ、吐出口２０８を有する吐出通路２０６と軸受け穴５２とを直接重ねて連通させ、吐出通路２０６を直線状に形成しているので、エンドカバー５０を樹脂成形した後に、成形型を互いに反対方向に抜くことができる。したがって、エンドカバー５０を樹脂で一体成形できる。

また、第１実施形態では、各コア３２のティース３３に巻線を集中巻きしてコイル４２が形成されているので、例えば巻線を分布巻きする場合に比べ、巻線の占積率が増加する。したがって、同じ巻線量であれば、コイル４２が占有する巻回空間が小さくなる。その結果、モータ部１３を小型化でき、燃料ポンプ１０を小型化できる。

また、絶縁樹脂材４６が周方向に隣接しているティース３３同士の間に充填され、コイル４２を覆って樹脂モールドされているので、簡単な構成により、コイル４２が燃料と接触して腐食することを防止するとともに、コイル４２と異物との接触を防止できる。さらに、集中巻きされているコイル４２の巻線崩れを絶縁樹脂材４６により防止できる。

（第２、第３、第４実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に、第３実施形態を図５に、第４実施形態を図６に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
図４に示す第２実施形態では、エンドカバー１００に形成された軸受け穴１０２と吐出通路２０６とは直接重なっておらず、径方向に離れている。軸受け穴１０２の底部は閉塞されており、軸受け穴１０２と吐出通路２０６とは連通路２２０により連通している。

図５に示す第３実施形態では、エンドカバー１１０に形成された軸受け穴１１２と吐出通路２０６の吐出口２０８とはほぼ同じ軸１２０上にあるが、軸受け穴１１２と吐出通路２０６とは直接重なっておらず、径方向に離れている。軸受け穴１１２の底部は閉塞されており、軸受け穴１１２と吐出通路２０６とは連通路２２０により連通している。

図６に示す第４実施形態の燃料ポンプ１３０では、エンドカバー１３２に形成された軸受け穴１３４に、樹脂製のエンドカバー１３２とは別部品の金属製の軸受け１４０が圧入されている。エンドカバー１３２は、絶縁樹脂材４６により一体成形されている。シャフト７２は、軸受け２６と軸受け１４０とにより回転自在に支持されている。軸受け１４０の材質としては、耐油性を考慮すると、銅系焼結またはカーボンが好適である。

軸受け穴１３４は、エンドカバー１３２の中央部に形成されており、底部が閉塞されている。軸受け穴１３４から偏心して形成されている吐出通路２０６は、軸受け穴１３４と直接重なって連通している。これにより、軸受け穴１３４内を新しい燃料が流通するので、シャフト７２と軸受け１４０との摺動箇所に新しい燃料が流通する。これにより、シャフト７２と軸受け１４０との間に燃料が滞留して劣化し、劣化燃料によりシャフト７２が腐食することを防止するので、シャフト７２と軸受け１４０との滑らかな摺動を維持できる。また、摩耗粉等の異物が軸受け穴１３４に流入しても速やかに吐出通路２０６に流出するので、シャフト７２と軸受け１４０との間に異物が噛み込むことを防止できる。したがって、シャフト７２と軸受け１４０との滑らかな摺動を維持できる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、燃料ポンプのポンプ部にブラシレスモータを使用したが、ブラシモータを使用してもよい。ブラシモータを使用する場合にも、エンドカバーに設けた底部が閉塞されている軸受け穴と吐出通路とを連通させることにより、軸受け穴に燃料および異物が滞留することを防止し、軸受け穴とシャフトとの滑らかな摺動を維持できる。

また、エンドカバーを樹脂で一体成形する以外に、複数の樹脂部材を溶着してエンドカバーを一体に形成してもよいし、一体成形されたエンドカバーの余分な開口箇所を封止栓等で封止してもよい。また、樹脂以外の金属等の材質でエンドカバーを一体に形成してもよい。

また、上記複数の実施形態では、ステータコアを構成し周方向に複数設置されるティースをそれぞれ別体にしたが、周方向に複数設置されるティースを一体に形成してもよい。
また上記複数の実施形態では、インペラ２４を用いたタービンポンプでポンプ部１２を構成したが、ポンプ部を他のポンプ構成、例えばギアポンプで構成してもよい。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図。 図１のII−II線断面図。 図１のIII−III線断面図。 第２実施形態による燃料ポンプのエンドカバーを示す模式的断面図。 第３実施形態による燃料ポンプのエンドカバーを示す模式的断面図。 第４実施形態による燃料ポンプを示す断面図。

符号の説明

１０、１３０：燃料ポンプ、１２：ポンプ部、１３：モータ部（ブラシレスモータ）、１４：ハウジング、３０：ステータコア、３３：ティース、４２：コイル、４６：絶縁樹脂材、５０、１００、１１０、１３２：エンドカバー（カバー）、５２、１０２、１１２：軸受け穴（軸受け）、７０：回転子、７２：シャフト（回転軸）、７４：永久磁石、１３４：軸受け穴、１４０：軸受け（金属製軸受け）、２０６：吐出通路、２０８：吐出口、２２０：連通路

Claims (7)

1. 固定子と、
   前記固定子の内周側に回転自在に設置されている回転子と、
   前記固定子または前記回転子の一方に設置され、通電することにより前記固定子と前記回転子との間に前記回転子を回転させる磁力を発生させるコイルと、
   前記回転子の回転軸の一方の軸方向端部側に設置され、前記回転子により回転駆動されて燃料を吸入し昇圧するポンプ部と、
   前記固定子および前記回転子の前記回転軸の他方の軸方向端部側を覆い、前記ポンプ部で昇圧された燃料を吐出する吐出通路を形成しているカバーと
   前記カバーに設けられ、前記回転軸の他方の軸方向端部を軸受けする軸受け穴と、
   を備え、
   前記軸受け穴の底部は閉塞されており、前記吐出通路と前記軸受け穴とを連通する連通路が前記カバーに形成されている燃料ポンプ。
2. 前記固定子は周方向に複数設置されているティースを有し、
   前記コイルは前記ティースに巻線を集中巻きして形成され、通電を制御されることにより複数の前記ティースの内周面に周方向に形成する磁極を切り換え、
   前記回転子は、回転方向に交互に異なる磁極を前記ティースと向き合う外周面に形成している、
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記カバーは樹脂で形成され、前記回転軸を直接軸受けしている請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記カバーは樹脂で形成され、前記カバーとは別体であり前記軸受け穴に圧入されて前記回転軸を軸受けしている金属製軸受けを備える請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
5. 前記カバーは樹脂で一体成形されている請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
6. 前記軸受け穴に対し前記吐出通路の吐出口は偏心している請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
7. 前記軸受け穴と前記吐出通路とは直接重なって連通している請求項６に記載の燃料ポンプ。
   
   
   
   

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