JP2003042029A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ポンプの大型化やコストアップの問題を
解決しながら、高燃圧化に耐え得る強度を確保できる燃
料ポンプを実現する。 【解決手段】 ハウジング３１内に、燃料を吸入・吐出
するポンプ部３２と、このポンプ部３２を駆動するモー
タ部３３とを設け、ポンプ部３２の外ケーシング３４と
その内側に配置した内ケーシング３５との間にインペラ
３６を収容する。ポンプ部３２の外ケーシング３４とイ
ンペラ３６を樹脂で形成し、内ケーシング３５を、樹脂
と比較してヤング率が１０倍程度大きいステンレス鋼で
形成する。これにより、内ケーシング３５の肉厚を従来
の樹脂製の内ケーシングの肉厚よりも薄くしても、高燃
圧化に耐え得る強度を確保できる。更に、内ケーシング
３５の内面には、該内ケーシング３５に貫通形成された
吐出ポートへ燃料を吐出する吐出溝５５をプレス加工に
より形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンク内の燃
料を汲み上げて燃料噴射弁側へ吐出する燃料ポンプに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、燃料ポンプは、ハウジング内
に、燃料を吸入・吐出するポンプ部と、このポンプ部を
駆動するモータ部を組み付けた構成となっており、ポン
プ部は、外ケーシングとその内側に配置した内ケーシン
グとによって形成したポンプ室内にインペラを収容した
構成となっている。そして、ポンプ部の外ケーシングと
内ケーシングをそれぞれアルミで形成し、インペラを樹
脂で形成したものがある。しかし、外ケーシングと内ケ
ーシングをアルミで形成すると、耐蝕性を持たせるため
の表面処理（アルマイト処理）が必要となり、製造コス
トが高くなる欠点があった。

【０００３】そこで、近年、低コスト化のために、ポン
プ部の外ケーシングと内ケーシングをインペラと同様の
樹脂で形成したものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポンプ部か
ら吐出された燃料は、燃料ポンプ内のモータ部の隙間を
通って燃料ポンプから吐出されるため、ポンプ部から吐
出される燃料の圧力（燃圧）がモータ部側からポンプ部
の内ケーシングにも作用するようになる。従って、燃料
噴射弁の燃料噴射圧力（燃圧）を高圧化する必要がある
筒内噴射エンジンの燃料ポンプでは、モータ部側からポ
ンプ部の内ケーシングに作用する燃圧が相当に高くな
る。一般的な吸気ポート噴射エンジンでは、燃圧が４０
０ｋＰａ程度であるのに対し、筒内噴射エンジンでは、
燃圧を１ＭＰａ程度まで高圧化する必要があるため、ポ
ンプ部の内ケーシングにはモータ部側から１ＭＰａ程度
の燃圧が作用することになる。このような高燃圧に対し
て、樹脂製の内ケーシングでは強度が不足するため、樹
脂製の内ケーシングが高燃圧によってインペラ側に凹む
ように変形してしまう。その結果、内ケーシングとイン
ペラとの間のクリアランスを確保できなくなって、イン
ペラが内ケーシングと外ケーシングとの間に挟み付けら
れた状態となってしまい、インペラの摺動抵抗が増大し
てポンプ性能が低下したり、最悪の場合、インペラがロ
ックされてしまうおそれもある。

【０００５】この対策として、樹脂製の内ケーシングの
肉厚を厚くして強度を増加することが考えられるが、１
ＭＰａ程度の高燃圧に耐え得るようにするためには、樹
脂製の内ケーシングの肉厚を現状の２倍以上に増加する
必要があり、その分、燃料ポンプが大型化してしまうと
いう欠点がある。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、燃料ポンプの大型化
やコストアップの問題を解決しながら、高燃圧化に耐え
得る強度を確保できる燃料ポンプを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の燃料ポンプは、ポンプ部の内ケ
ーシングをステンレス鋼で形成したものである。ステン
レス鋼は樹脂と比較してヤング率が１０倍程度大きいの
で、内ケーシングをステンレス鋼で形成すれば、その肉
厚を従来の樹脂製の内ケーシングの肉厚よりも薄くして
も、高燃圧化に耐え得る強度を確保することができ、燃
料ポンプの軸方向寸法を短くしながら、高燃圧化に対応
できる。これにより、本発明の燃料ポンプは、吸気ポー
ト噴射エンジン、筒内噴射エンジンのいずれにも用いる
ことができ、燃料ポンプの共通化によるコストダウンを
期待できる。しかも、ステンレス鋼製の内ケーシング
は、従来のアルミ製の内ケーシングと異なり、表面処理
しなくても耐蝕性を確保することができ、製造コストの
増加を抑えることができる。

【０００８】更に、請求項２のように、内ケーシングの
内面に、該内ケーシングに貫通形成された吐出ポートへ
燃料を吐出する吐出溝をプレス加工により形成するよう
にしても良い。つまり、本発明は、この吐出溝を切削加
工で形成しても良いが、請求項２のように、吐出溝をプ
レス加工により形成すれば、切削加工と比較して、加工
コストが安く、しかも能率良く吐出溝を形成することが
でき、製造コストを低減することができる。

【０００９】また、請求項３のように、ポンプ部の外ケ
ーシングと回転体を、それぞれ樹脂で形成しても良い。
この構成では、ポンプ部の内部で発生する燃圧が高くな
ると、その燃圧で樹脂製の外ケーシングが変形する可能
性があるが、外ケーシングの変形方向は外側方向（回転
体から離れる方向）であるため、外ケーシングと回転体
との間のクリアランスは小さくならず、回転体の摺動抵
抗が大きくなることはない。従って、外ケーシングと回
転体に関しては、樹脂で形成しても高燃圧化に対応する
ことができ、樹脂化によって製造コストを更に低減する
ことができる。また、外ケーシングと回転体を同じ樹脂
で形成すれば、両者の熱膨張率を一致させることがで
き、燃料温度が変化しても、両者間のクリアランスをほ
ぼ一定に保つことができて、高燃圧下でも安定したポン
プ性能を維持することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
に基づいて説明する。まず、燃料ポンプの全体構成を概
略的に説明する。燃料ポンプの円筒状のハウジング３１
内にポンプ部３２とモータ部３３とが軸方向に並べて組
み付けられている。ポンプ部３２は、ハウジング３１の
下端部に外ケーシング３４と内ケーシング３５をかしめ
等により固定し、該ケーシング３４，３５内にインペラ
３６（回転体）を収容した構成となっている。外ケーシ
ング３４には、燃料吸入口３７が形成され、この燃料吸
入口３７から燃料タンク（図示せず）内の燃料がケーシ
ング３４，３５内に吸入され、内ケーシング３５に形成
された吐出ポート（図示せず）から吐出された燃料は、
モータ部３３のアーマチュア３８とマグネット３９との
間に形成された隙間を通って燃料吐出口４０から吐出さ
れる。

【００１１】本実施形態では、ポンプ部３２の外ケーシ
ング３４とインペラ３６は、樹脂（好ましくは同一の樹
脂）で形成され、内ケーシング３５は、ステンレス鋼で
形成されている。更に、内ケーシング３５の内面には、
該内ケーシング３５に貫通形成された吐出ポートへ燃料
を吐出する吐出溝５５がプレス加工により形成されてい
る。

【００１２】一方、モータ部３３の外周部に円筒状に配
列されたマグネット３９は、ハウジング３１の内周面に
固定され、該マグネット３９の内周側には、アーマチュ
ア３８が同心状に配置されている。このアーマチュア３
８は、コア４２のスロットにコイル（図示せず）を装着
し、それを樹脂５４でモールド成形した構成となってい
る。このアーマチュア３８は、ハウジング３１の中心部
に固定された固定軸４１に軸受部材４５，４６を介して
回転自在且つ軸方向に摺動自在に支持されている。この
固定軸４１の下端部は、下側のポンプケーシング３４の
中心部の孔に圧入等により固定され、該固定軸４１の上
端部は、ハウジング３１の上端部にかしめ等により固定
されたブラシホルダ４３の中心部の孔に圧入等により固
定されている。

【００１３】この場合、アーマチュア３８のコア４２の
内周部には、パイプ４４が圧入等により固定され、この
パイプ４４の両端内周部には、軸受部材４５，４６が圧
入等により固定されている。そして、各軸受部材４５，
４６を固定軸４１に回転自在且つ軸方向に摺動自在に挿
通することで、アーマチュア３８を固定軸４１に回転自
在且つ軸方向に摺動自在に支持させている。

【００１４】アーマチュア３８の下端部（ポンプ部３２
側の端部）には、モールド樹脂で複数本のカップリング
突起４７が固定軸４１を取り囲むように等間隔に一体成
形されている。各カップリング突起４７は、ポンプ部３
２側に突出して固定軸４１と平行に延びるように形成さ
れ、各カップリング突起４７の先端部がインペラ３６に
軸方向に貫通形成された連結孔４８に軸方向に摺動自在
に挿入されている。このカップリング構造により、アー
マチュア３８の回転力がカップリング突起４７を介して
インペラ３６に伝達され、インペラ３６が回転駆動され
るようになっている。上側のポンプケーシング３５の中
央部には、カップリング突起４７が固定軸４１の周りを
自由に回転できるように円形孔４９が形成されている。

【００１５】一方、アーマチュア３８の上端面（ポンプ
部３２とは反対側の端面）には、複数の整流子片５０が
固定軸４１の周囲に放射状に設けられている。この整流
子片５０に対向するブラシホルダ４３には、整流子片５
０に接触する一対のブラシ５１が軸方向に移動自在に保
持され、各ブラシ５１がスプリング５２によって整流子
片５０に接触した状態に保持されるようになっている。

【００１６】この場合、アーマチュア３８の軸方向中心
をマグネット３９の軸方向中心よりも下側（ポンプ部３
３側）にオフセットさせた位置で、上側（ブラシ５１
側）の軸受部材４６の上端面（ブラシ５１側の軸方向端
面）をブラシホルダ４３に形成された摺動面５３に当接
させることで、該アーマチュア３８の軸方向の位置決め
をするようになっている。この位置決め状態で、カップ
リング突起４７の先端が下側のポンプケーシング３４に
接触しないようにカップリング突起４７の長さ寸法が設
定されている。

【００１７】以上のように構成した燃料ポンプは、モー
タ部３３に通電してアーマチュア３８を回転させると、
その回転力がカップリング突起４７を介してインペラ３
６に伝達され、インペラ３６が回転駆動される。これに
より、燃料タンク（図示せず）内の燃料が燃料吸入口３
７からポンプ部３２のケーシング３４，３５内に吸入さ
れ、内ケーシング３５に形成された吐出ポート（図示せ
ず）から吐出され、モータ部３３のアーマチュア３８と
マグネット３９との間に形成された隙間を通って燃料吐
出口４０から吐出される。

【００１８】この際、アーマチュア３８は、ブラシ５１
のスプリング５２によって下側（ポンプ部３３側）に押
されるが、アーマチュア３８の軸方向中心がマグネット
３９の軸方向中心よりも下側（ポンプ部３３側）にオフ
セットされているため、マグネット３９からアーマチュ
ア３８に対してオフセット方向と反対方向の磁気吸引力
が発生して、アーマチュア３８がブラシ５１側（上側）
へ付勢される。これにより、アーマチュア３８の位置が
ブラシ５１側（上側）へずれて、軸受部材４６の上端面
がブラシホルダ４３の摺動面５３に当接することで、該
アーマチュア３８の軸方向の位置決めがなされる。この
位置決め状態で、アーマチュア３８が回転し続けるた
め、アーマチュア３８やブラシ５１の軸方向振動が抑え
られて低騒音化される。

【００１９】しかも、アーマチュア３８は、常にマグネ
ット３９からの磁気吸引力によってブラシ５１側（上
側）へ付勢されるため、軸受部材４６や摺動面５３が軸
方向に摩耗すれば、その摩耗分だけアーマチュア３８の
位置ひいては整流子片５０の位置がブラシ５１側（上
側）へずれる。これにより、ブラシ５１と整流子片５０
との接触状態を長期間良好に維持することができて、両
者の軸方向長さを最後まで有効に使うことができ、ブラ
シ５１や整流子片５０の寿命を長くすることができる。

【００２０】ところで、ポンプ部３２から吐出された燃
料は、ハウジング３１内のモータ部３３の隙間を通って
燃料ポンプから吐出されるため、ポンプ部３２から吐出
される燃料の圧力（燃圧）がモータ部３３側からポンプ
部３２の内ケーシング３５にも作用するようになる。従
って、燃料噴射弁の燃料噴射圧力（燃圧）を高圧化する
必要がある筒内噴射エンジンの燃料ポンプでは、モータ
部３３側からポンプ部３２の内ケーシング３５に作用す
る燃圧が相当に高くなるため、内ケーシング３５を樹脂
で形成すると、内ケーシング３５の強度が不足して、内
ケーシング３５が高燃圧によってインペラ３６側に凹む
ように変形してしまう。その結果、内ケーシング３５と
インペラ３６との間のクリアランス（数μｍ〜数十μ
ｍ）を確保できなくなって、インペラ３６が内ケーシン
グ３５と外ケーシング３４との間に挟み付けられた状態
となってしまい、インペラ３６の摺動抵抗が増大してポ
ンプ性能が低下したり、最悪の場合、インペラ３６がロ
ックされてしまうおそれもある。

【００２１】その点、本実施形態では、ポンプ部３２の
内ケーシング３５を、樹脂と比較してヤング率が１０倍
程度大きいステンレス鋼で形成しているため、内ケーシ
ング３５の肉厚を従来の樹脂製の内ケーシングの肉厚よ
りも薄くしても、高燃圧化に耐え得る強度を確保するこ
とができて、インペラ３６と内ケーシング３５との間に
適正なクリアランス（数μｍ〜数十μｍ）を確保するこ
とができ、燃料ポンプの軸方向寸法を短くしながら、高
燃圧化に対応できる。これにより、本実施形態の燃料ポ
ンプは、吸気ポート噴射エンジン、筒内噴射エンジンの
いずれにも用いることができ、燃料ポンプの共通化によ
るコストダウンを期待できる。しかも、ステンレス鋼製
の内ケーシング３５は、従来のアルミ製の内ケーシング
と異なり、表面処理しなくても耐蝕性を確保することが
でき、製造コストの増加を抑えることができる。

【００２２】更に、本実施形態では、内ケーシング３５
の内面に、該内ケーシング３５に貫通形成された吐出ポ
ートへ燃料を吐出する吐出溝５５をプレス加工により形
成したので、吐出溝５５を切削加工で形成する場合と比
較して、加工コストが安く、しかも能率良く吐出溝５５
を形成することができ、製造コストを低減することがで
きる。しかしながら、本発明は、吐出溝５５を切削加工
で形成しても良く、この場合でも、本発明の所期の目的
は達成することができる。

【００２３】ところで、本実施形態のように、ポンプ部
３２の外ケーシング３４とインペラ３６を樹脂で形成す
ると、ポンプ部３２の内部で発生する燃圧によって樹脂
製の外ケーシング３４が変形する可能性があるが、外ケ
ーシング３４の変形方向は外側方向（インペラ３６から
離れる方向）であるため、外ケーシング３４とインペラ
３６との間のクリアランスは小さくならず、インペラ３
６の摺動抵抗が大きくなることはない。従って、外ケー
シング３４とインペラ３６に関しては、樹脂で形成して
も高燃圧化に対応することができ、樹脂化によってイン
ペラ３６の複雑な羽根形状を容易に製造可能であり、製
造コストを更に低減することができる。また、外ケーシ
ング３４とインペラ３６を同じ樹脂で形成すれば、両者
の熱膨張率を一致させることができ、燃料温度が変化し
ても、両者間のクリアランスをほぼ一定に保つことがで
きて、高燃圧下でも安定したポンプ性能を維持すること
ができる。

【００２４】しかしながら、本発明は、外ケーシング３
４をステンレス鋼等の金属で形成しても良く、この場合
でも、本発明の所期の目的は達成することができる。
尚、本実施形態では、ポンプ部３２を、インペラ３６を
用いたタービンポンプとして構成したが、高燃圧化に伴
い、インペラ３６に代えて、トロコイドギア等を用いた
容積型ポンプとして構成しても良い。

【００２５】その他、本発明は、固定軸４１の支持構
造、アーマチュア３８とインペラ３６（回転体）との連
結構造、アーマチュア３８への軸受部材４５，４６の固
定構造等を適宜変更しても良い等、種々変更して実施で
きることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す燃料ポンプの縦断面
図

【符号の説明】

３１…ハウジング、３２…ポンプ部、３３…モータ部、
３４…外ケーシング、３５…内ケーシング、３６…イン
ペラ（回転体）、３８…アーマチュア、３９…マグネッ
ト、４１…固定軸、４２…コア、４３…ブラシホルダ、
４４…パイプ、４５，４６…軸受部材、４７…カップリ
ング突起、４８…連結孔、５０…整流子片、５１…ブラ
シ、５２…スプリング、５４…モールド樹脂、５５…吐
出溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 幸雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内に、燃料を吸入・吐出する
   ポンプ部と、このポンプ部を駆動するモータ部とを備
   え、前記ポンプ部を、外ケーシングとその内側に配置し
   た内ケーシングとによって形成したポンプ室内に回転体
   を収容して構成した燃料ポンプにおいて、 前記内ケーシングをステンレス鋼で形成したことを特徴
   とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】 前記内ケーシングの内面には、該内ケー
   シングに貫通形成された吐出ポートへ燃料を吐出する吐
   出溝をプレス加工により形成したことを特徴とする請求
   項１に記載の燃料ポンプ。
3. 【請求項３】 前記外ケーシングと前記回転体は、それ
   ぞれ樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の燃料ポンプ。