JP2005307899A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料ポンプにおいて、ステータ部の温度上昇を抑制し、モータ効率の向上を図る。
【解決手段】 ロータ部１１と、該ロータ部１１に電磁力を作用させるステータ部１２と、ステータ部１２とロータ部１１との間を仕切る隔壁体３と、ステータ部１２の外壁を成す外壁体４と、を有し、隔壁体３と外壁体４との間にステータ部を収容するステータ収容室５が形成されたモータ部１０と、該ロータ部１１の回転によって駆動され、燃料吸入通路２８から吸入した燃料を燃料吐出通路２９より吐出するポンプ部２０と、を備える燃料ポンプ１において、ステータ収容室５に樹脂１９を充填する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンク内の燃料を例えば内燃機関に供給するための燃料ポンプに関する。

従来より種々の燃料ポンプが提案されている。特許文献１は、その一例としての燃料ポンプを開示する。

上記公報の燃料ポンプは、図５に示すように、円筒ケース１０１と、この円筒ケース１０１の両端を塞ぐように配置された２つの側壁ハウジング１０２，１０３と、この一方の側壁ハウジング１０２に一端側が支持された支軸１０４とを有し、この支軸１０４の周囲で、且つ、軸方向の異なる位置にモータ部１０６とポンプ部１０７が設けられている。

モータ部１０６は、支軸１０４に軸受１０８を介して回転自在に支持されたロータ部１０９と、このロータ部１０９より外周位置に配置され、ロータ部１０９に対向配置されたステータ部１１０と、このステータ部１１０側に固定され、ロータ部１０９との間を液密状態で仕切る隔壁体１１１とを有する。

ロータ部１０９は、ヨーク１０９ａと、マグネット部１０９ｂとから構成されている。ステータ部１１０は、円周方向に間隔をおいて配置された歯面を有する鉄心１１０ａとこの鉄心１１０ａに巻回された巻線１１０ｂとを有し、複数の歯面がロータ部１０９に対向配置されている。そして、励磁された鉄心１１０ａの歯面より所定の磁界を発生することによってロータ部１０９に電磁力を作用させるようになっている。

隔壁体１１１は、一端側が閉塞された円筒形状を有し、ロータ部１０９とステータ部１１０との間に配置されている。この隔壁体１１１の凹部１１１ａに支軸１０４の他端側が支持されている。

ポンプ部１０７は、一方の側壁ハウジング１０２とスペーサ１２０を介して配置された上部ハウジング１２１とを有し、これら部材に囲まれたポンプ室１２２にインナーロータ１２３が支軸１０４の周囲に回転自在に設けられている。一方の側壁ハウジング１０２にはポンプ室１２２に開口する燃料吸入通路１２４と燃料吐出通路１２５が形成されている。また、インナーロータ１２３は、モータ部１０６のロータ部１０９にジョイント部材１２６を介して連結され、ロータ部１０９の回転によってポンプ室１２２内を回転駆動される。

上記構成において、ステータ部１１０に通電されると、このステータ部１１０よりロータ部１０９に所定の磁界が発生してロータ部１０９に電磁力が作用する。この電磁力によってロータ部１０９が支軸１０４を中心に回転し、このロータ部１０９の回転によってポンプ部１０７のインナーロータ１２３が回転する。インナーロータ１２３が回転すると、燃料吸入通路１２４よりポンプ室１２２に燃料が吸入され、吸入された燃料が燃料吐出通路１２５より排出される。この燃料吐出通路１２５より排出された燃料が内燃機関に供給される。

このように駆動される燃料ポンプ１００にあっては、燃料の流体性状やポンプ部１０７の圧力等により燃料がモータ部１０６のロータ部１０９側に流出するが、このロータ部１０９側に流出した燃料は、隔壁体１１１によってステータ部１１０側への浸漬が阻止される。ステータ部１１０側には巻線１１０ｂや巻線１１０ｂに通電するための電子部品等が配置されており、これらが燃料によって腐食したり、電気的弊害が発生したりすることを隔壁体１１１によって防止できる。
特開昭６３−１７６６８６号公報

上記燃料ポンプでは、動作時に、巻線等で熱が発生する。しかしながら、上記燃料ポンプ１００では、ロータ部１０９については、燃料が進入するため当該燃料による冷却効果が得られるものの、巻線１１０ｂを有するステータ部１１０については、隔壁体１１１によって燃料と隔離されており、他に冷却する手段も設けられていない。このため、巻線１１０ｂ等で生じた熱が円筒ケース１０１内にこもり、その結果、モータ効率が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料ポンプにおいて、モータ部、特にステータ部の放熱性を向上し、モータ効率を向上することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ロータ部と、ステータ部と、ステータ部とロータ部との間を仕切る隔壁体およびステータ部の外壁を成す外壁体を有し、隔壁体と外壁体との間にステータ部を収容するステータ収容室の形成されたモータ部と、該ロータ部の回転によって駆動されるポンプ部と、を備える燃料ポンプにおいて、上記ステータ収容室に樹脂を充填したことを趣旨とする。

また、請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、上記ステータ部の周囲の空隙に樹脂を充填した構成としている。

また、請求項３の発明にあっては、上記請求項１の発明において、熱伝導性の高い樹脂を用いる構成としている。

請求項１の発明によれば、ステータ収容室に樹脂を充填したので、ステータ部で生じた熱がこの樹脂を経由して隔壁体または外壁体に伝わって放熱されるようになり、ステータ部の温度上昇が抑制され、ひいてはモータの効率が向上する。また、ステータ部の温度上昇が抑えられる分、耐熱温度の低い安価な巻線を用いることができ、コスト的に有利となる。

請求項２の発明によれば、ステータ収容室内のステータ部の周囲の空隙に樹脂を充填したので、熱がステータ部の表面から樹脂に効率よく伝達され、ひいてはモータの効率がさらに向上する。

請求項３の発明によれば、熱伝導性の高い材料からなる樹脂を用いたので、当該樹脂を経由した放熱量がさらに増大し、ひいてはモータの効率がさらに向上する。

（第１実施形態）以下、本発明を具現化した第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は燃料ポンプの断面図、図２はステータ部を組み付けた隔壁体にロータ部及びポンプ部を組み付ける前の断面図、図３は樹脂を充填する前のステータ部の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。

図１、図２に示すように、燃料ポンプ１は、ポンプフレーム２を備える。このポンプフレーム２は、例えば深絞り加工により、内側の隔壁体３と外側の外壁体４とを一体に備えるように形成される。

隔壁体３は、その下面側が開口されるとともに上面側が閉塞され、上面と下面との間に縮径する三段の円筒形状が形成される。その円筒形状のうち、奥側（上面側）の領域が軸支持部３ａ、中央の領域がロータ室３ｂの外壁、そして入口側の領域がポンプ嵌合部３ｃとなる。また、外壁体４は、隔壁体３の外周を囲むべく直管状に構成される。そして、この隔壁体３と外壁体４との間に形成される環状の有底凹部領域がステータ収容室５となる。

本実施形態では、かかる構成のポンプフレーム２にモータ部１０とポンプ部２０とが一体に組み付けされる。

モータ部１０は、ロータ室３ｂに回転自在に配置されたロータ部１１と、ステータ収容室５に固定状態で配置されたステータ部１２とを備えており、これらロータ部１１とステータ部１２とは隔壁体３によって液密状態で仕切られている。すなわち、燃料は、ロータ部１１には進入することができるが、ステータ部１２には進入することができないようになっている。なお、ステータ部１２はステータ収容室５内に挿入され、隔壁体３に固定されている。

ロータ部１１は、円筒状のマグネットヨーク１３と、このマグネットヨーク１３の外周に固定された円筒状のマグネット１４とを備え、支軸１５の外周に一対の軸受部１６ａ，１６ｂを介して回転自在に支持されている。支軸１５は、その一端側が隔壁体３の軸支持部３ａに支持され、他端側がポンプ部２０に支持されている。

図３に示すように、ステータ部１２は、内側に突出する放射状枝部１７ａを周方向に等間隔で有する鉄心１７と、各放射状枝部１７ａに巻装された巻線１８とを有し、この放射状枝部１７ａの先端面がステータ部１２の歯面１７ｂとして機能する。ここでは、複数の歯面１７ｂをロータ部１１の円周方向に間隙１７ｃをあけて対向配置し、各巻線１８に適切に電流を供給することにより磁界を生じさせ、その電磁力により、ロータ部１１にトルクが発生するようにしてある。

ここで、本実施形態では、ステータ収容室５に樹脂１９を充填し、硬化させている。こうすることで、ステータ部１２から、この樹脂１９を経由して、隔壁体３および外壁体４に熱が伝わるようになる。さらに、ここでは、伝熱量および放熱量を増大させるべく、ステータ収容室５内でステータ部１２の周囲に形成されている空隙を樹脂１９で満たしており、さらに、ステータ収容室５の底面から上面までの全域で、しかも隔壁体３および外壁体４の双方に密着するように樹脂１９を充填している。また、ポンプ部２０の外周に隣接する領域までステータ収容室５を形成して当該領域まで樹脂１９を充填し、ポンプ部２０側にも効率よく熱が伝わるようにしている。

また、充填する樹脂としては、熱伝導性の高い樹脂（例えばエポキシ樹脂またはこれと同等の熱伝導性を有する樹脂等）を用いている。

ポンプ部２０は、ポンプ嵌合部３ｃに嵌挿されており、ロータ室３ｂが、このポンプ部２０によって略密閉されるようにしてある。このポンプ部２０は、下プレート体２１と、この下プレート体２１の上面に配置されたリング体２２とを有しており、これらはネジ２４によって一体に固定されている。そしてこれらの内側にはポンプ室２５が形成されており、このポンプ室２５には支軸１５が貫通するとともに、ポンプ用ロータである内周ギヤ２６と外周ギヤ２７が回転自在に収容されている。

内周ギヤ（ポンプ用ロータ）２６は、支軸１５の外周に、支軸１５の軸心を中心として回転自在に配置されている。一方、外周ギヤ（ポンプ用ロータ）２７は、リング体２２の中心点を中心とし、かつ、リング体２２の内周面に沿って回転自在に配置されている。つまり、本実施形態では、ポンプ部２０は所謂内接型ギヤポンプとして構成され、内周ギヤ２６は外周ギヤ２７の内側で偏芯状態で噛み合うようになっており、これらギヤ２６，２７の回転によってポンプ室２５内に吸入（低圧）エリアと吐出（高圧）エリアが形成される。

下プレート体２１には燃料吸入通路２８と燃料吐出通路２９がそれぞれ形成されている。燃料吸入通路２８は、その一端がポンプ室２５の吸入エリアに開口し、他端側が燃料タンク内の配管（図示せず）に接続されている。燃料吐出通路２９は、その一端がポンプ室２５の吐出エリアに開口し、他端側が内燃機関に導かれる配管（図示せず）に接続されている。

また、ジョイント部材３０は、略円筒形状を有し、モータ部１０とポンプ部２０との間で支軸１５の外周に回転自在に配置されている。ジョイント部材３０の上下端は、ロータ部（モータ用ロータ）１１と内周ギヤ（ポンプ用ロータ）２６に回転方向が規制された状態でそれぞれ連結されており、ロータ部１１の回転がジョイント部材３０を介して内周ギヤ２６に伝達されるようになっている。

上記構成を備える本実施形態の燃料ポンプ１では、ステータ部１２を適宜に通電して電磁力を生じさせ、この電磁力によってロータ部１１を回転させ、この回転をジョイント部材３０を介して内周ギヤ２６に伝達して当該内周ギヤ２６を回転させる。そして、内周ギヤ２６および外周ギヤ２７の回転によって、燃料が燃料吸入通路２８からポンプ室２５に吸入され、吸入した燃料が燃料吐出通路２９から吐出される。

そして、この燃料ポンプ１では、動作時にステータ部１２で生じた熱が、樹脂１９を経由して隔壁体３あるいは外壁体４に伝わってここから放熱されるので、ステータ部１２の温度上昇が抑制され、ひいてはモータの効率を向上することができる。そして、巻線１８の温度上昇が小さくなる分、耐熱温度の低いより安価な巻線１８を用いることができ、コスト的にも有利となる。

また、本実施形態では、ステータ収容室５内のステータ部１２の周囲の空隙に樹脂を充填したので、ステータ部１２の表面を介して当該ステータ部１２からの放熱量がさらに増大し、ひいてはモータの効率をさらに向上することができる。

また、本実施形態では、熱伝導性の高い材料からなる樹脂１９を用いたので、当該樹脂１９を介して当該ステータ部１２からの放熱量がさらに増大し、ひいてはモータの効率をさらに向上することができる。

また、本実施形態では、ポンプ部２０の外周に隣接する領域までステータ収容室５を形成し、この領域まで樹脂１９を充填したので、燃料による冷却効果の高いポンプ部２０への伝熱量が増大する分、より一層温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態では、隔壁体３と外壁体４とを一体に構成し、ステータ収容室５を環状の有底凹部として形成したので、開口から樹脂１９を注入し、ステータ収容室５内の各部に樹脂１９を容易に行き渡らせることができる。さらに、隔壁体３と外壁体４とを別個に製造する必要がなく、その分、部品点数を削減でき、組み付け工数を削減できる。

また、本実施形態では、隔壁体３を、支軸１５を支持すると共にステータ部１２を支持するように構成したので、隔壁体３のみを基準としてロータ部１１とステータ部１２の双方が位置決めすることができ、双方の軸位置合わせが容易になる。

（第２実施形態）次に、本発明を具現化した第２実施形態について図面を参照して説明する。図４は本発明の第２実施形態にかかる燃料ポンプの断面図である。なお、本実施形態にかかる燃料ポンプ１Ａは、上記第１実施形態にかかる燃料ポンプ１と同様の構成要素を有しているため、以下の説明では、それら同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図４において、燃料ポンプ１Ａのポンプフレーム２Ａは、前記第１実施形態と同様に、隔壁体３Ａと外壁体４Ａとを一体に有するものであるが、隔壁体３Ａのポンプ部２０が配置されていない側、すなわち隔壁体３Ａの上面側にはパイプ部４０が一体に形成されている。そして、下プレート体２１には燃料吸入通路２８のみ設けられており、燃料は上プレート体２３の燃料連通路４１からロータ部１１側に吐出されるようになっている。そして、燃料は、隔壁体３Ａとロータ部１１との間のギャップを通り、パイプ部４０から吐出される。すなわち、本実施形態では、隔壁体３の内側を燃料通路４２として用い、パイプ部４０の内側を燃料吐出通路４３として用いている。

また、外壁体４Ａの上端箇所を加締めてカシメ部４４を形成し、このカシメ部４４によってステータ部１２が固定されるようにしてある。

すなわち本実施形態によれば、ロータ部１１の一端側（下側）から他端側（上側）に抜ける燃料によって隔壁体３Ａが冷却されるので、ステータ部１２の温度上昇をより一層抑制することができる。また、部品レイアウト等の理由から、燃料ポンプの長手方向の一端側に吸入通路を配置し、他端側に吐出通路を配置するのが好適な場合には、特に有効である。

また、隔壁体３Ａとパイプ部４０とを一体に構成したので、隔壁体３Ａとパイプ部４０とを別個に製造する必要がなく、その分、部品点数を削減でき、組み付け工数を削減できる。

なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

（１）上記各実施形態では、隔壁体および外壁体ともに円筒状に形成されたものを用いたが、このうち一方または双方を多角形の筒状としてもよい。また、隔壁体および外壁体を含むポンプフレームは必ずしも一つの部材で構成する必要はなく、複数の部材を接合して構成してもよい。

（２）また、上記各実施形態では、熱伝導性の高い樹脂を用いたが、さらに、熱伝導性を向上させるべく、樹脂に無機セラミクス（例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２））等の高熱伝導性フィラー（粉末）を添加するようにしてもよい。

また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１〜請求項３に記載の燃料ポンプでは、ポンプ部に隣接する領域までステータ収容室を形成し、この領域まで樹脂を充填するようにするのが好適である。

こうすれば、燃料による冷却効果の高いポンプ部への伝熱量が増大する分、ステータ部の温度上昇をより一層抑制することができる。

（ロ）請求項１〜請求項３、上記（イ）項に記載の燃料ポンプでは、隔壁体の上面側および下面側にそれぞれ燃料通路を接続し、上面側と下面側との間で燃料を流通させるのが好適である。

こうすれば、隔壁体からの放熱量が増大し、ステータ部の温度上昇をより一層抑制することができる。

（ハ）請求項１〜請求項３、上記（イ）、（ロ）項に記載の燃料ポンプでは、隔壁体と外壁体とを一体に構成し、ステータ収容室を環状の有底凹部として形成するのが好適である。

こうすれば、隔壁体と外壁体とを別個に製造する必要がなく、その分、部品点数を削減でき、組み付け工数を削減できる。さらに、有底凹部としてステータ収容室を形成することにより、開口部から容易に樹脂を充填して、ステータ収容室内の空隙の細部まで樹脂を行き渡らせることができる。

（ニ）請求項１〜請求項３、上記（イ）、（ロ）、（ハ）項に記載の燃料ポンプでは、隔壁体は、上記支軸を支持すると共に上記ステータ部を支持するのが好適である。

こうすれば、隔壁体のみを基準としてロータ部およびステータ部の双方を容易に位置決めすることができる。

（ホ）請求項１〜請求項３、上記（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）項に記載の燃料ポンプでは、上記隔壁体には、パイプ部が一体に形成されているのが好適である。

こうすれば、隔壁体とパイプ部とを別個に製造する必要がなく、その分、部品点数を削減でき、組み付け工数を削減できる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料ポンプの縦断面図。 本発明の第１実施形態にかかる燃料ポンプのステータ部を組み付けた隔壁体にロータ部及びポンプ部を組み付ける前の断面図。 本発明の第１実施形態にかかる燃料ポンプの横断面図（樹脂を充填する前の図２のＡ−Ａ断面図）。 本発明の第２実施形態にかかる燃料ポンプの縦断面図。 従来の燃料ポンプの縦断面図。

符号の説明

１，１Ａ 燃料ポンプ
３，３Ａ 隔壁体
４，４Ａ 外壁体
５ ステータ収容室
１０ モータ部
１１ ロータ部
１２ ステータ部
１５ 支軸
１９ 樹脂
２０ ポンプ部
２８ 燃料吸入通路
２９，４３ 燃料吐出通路

Claims (3)

1. 支軸を中心に回転自在に設けられたロータ部と、該ロータ部に電磁力を作用させるステータ部と、ステータ部とロータ部との間を仕切る隔壁体およびステータ部の外壁を成す外壁体を有し、隔壁体と外壁体との間にステータ部を収容するステータ収容室の形成されたモータ部と、該ロータ部の回転によって駆動され、燃料吸入通路から吸入した燃料を燃料吐出通路より吐出するポンプ部と、を備える燃料ポンプにおいて、
   前記ステータ収容室に樹脂を充填したことを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記ステータ収容室内の前記ステータ部の周囲の空隙に樹脂を充填したことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記樹脂は熱伝導性の高い材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ポンプ。

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