JP2007247456A - 燃料ポンプおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプケーシングの変形が低減され、ポンプ通路の精度が容易に維持される燃料ポンプおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】レーザが照射されたハウジング１３は溶融し、溶融したハウジング１３はさらにカバー２１およびケーシング２２を溶融する。溶融したハウジング１３は、楔状にカバー２１およびケーシング２２に食い込む。これを冷却することにより、ハウジング１３からカバー２１およびケーシング２２側へ突出した部分は、溶接部４０となってハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とを固定する。これにより、ハウジング１３に対しカバー２１およびケーシング２２を圧入することなく、かつハウジング１３の端部５１を変形させることなく、ハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とを固定することができる。そのため、カバー２１およびケーシング２２の変形ならびにポンプ通路２４の変形が低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ部の駆動力により燃料を吸入して吐出する燃料ポンプおよびその製造方法に関する。

燃料タンクの内部の燃料をエンジンに供給する燃料ポンプが公知である。燃料ポンプは、ポンプ通路において燃料を加圧する例えばインペラなどの回転部材を備えている。回転部材は、ポンプ通路を形成するポンプケーシングに収容されている。従来の燃料ポンプの場合、ポンプケーシングは、例えばかしめなどによりモータ部を収容するハウジングに固定されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２９３５２６公報

しかしながら、かしめなどのハウジングの変形によってポンプケーシングをハウジングに固定する場合、ハウジングを変形させる際にポンプケーシングにも変形が生じる。ポンプケーシングが形成するポンプ通路には、極めてわずかなクリアランスで回転部材が収容される。そのため、ポンプケーシングにわずかな変形が生じても、ポンプ性能の変化、あるいは作動不良を招くという問題がある。その結果、ポンプケーシングの変形を低減するため、ポンプケーシングを変形しにくい形状にしたり、精密な加工を必要とする。これらにより、構造の複雑化および加工工数の増大を招くという問題がある。

そこで、本発明の目的は、加工工数の増大を招くことなく、ポンプケーシングの変形が低減され、ポンプ通路の精度が容易に維持される燃料ポンプの製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、簡単な構造でポンプケーシングの変形が低減され、ポンプ通路の精度が高い燃料ポンプを提供することにある。

請求項１記載の発明では、ハウジングの一部を溶融させ、溶融させたハウジングの一部でポンプケーシングを溶融して、溶融したハウジングの一部をポンプケーシングに食い込ませている。請求項１記載の発明の場合、ハウジングの内周側へのポンプケーシングの挿入、およびハウジングおよびポンプケーシングの溶融という工程によってポンプケーシングはハウジングに固定される。したがって、工数の複雑化を招くことがなく、加工工数を低減することができる。また、請求項１記載の発明では、ハウジングとポンプケーシングとを固定するために、変形をともなう工程を必要としない。したがって、ポンプケーシングの変形が低減され、ポンプ通路の精度を容易に維持することができる。

請求項２記載の発明では、保持工程ではハウジングが周方向の複数の位置で溶融される。これにより、ハウジングとポンプケーシングとは周方向の複数の位置で保持される。したがって、ハウジングとポンプケーシングとを確実に固定することができる。
請求項３記載の発明では、ポンプケーシングとハウジングとは融点が異なる。すなわちポンプケーシングとハウジングとは材料が異なる。そのため、溶融した異なる材料はほとんど混じり合うことがなく、溶接は困難である。例えば、一方の材料が金属であり、他方の材料が樹脂である場合、溶接は困難である。しかし、金属を溶融すると、溶融した金属によって樹脂が溶融し、金属が樹脂で形成された部材に食い込む。その結果、異なる材料からなる部材を固定することができる。そこで、例えばポンプケーシングをアルミニウム系の材料で形成し、ハウジングを鉄系の材料で形成するようにポンプケーシングとハウジングとで材料が異なる場合でも、融点の高いハウジングを溶融することにより、溶融したハウジングは融点の低いポンプケーシングを溶融して食い込む。したがって、異なる材料からなるポンプケーシングとハウジングとを確実に固定することができる。

請求項４記載の発明では、ポンプケーシングはカバーとケーシングとを有している。そして、ハウジングは、カバーとケーシングとの境界部とは異なる位置が溶融される。溶融したハウジングがカバーとケーシングとの間に侵入すると、カバーとケーシングとの間のクリアランスが変化し、ポンプ通路の精度が低下するおそれがある。そこで、ハウジングをカバーとケーシングとの境界部とは異なる位置で溶融することにより、ポンプケーシングの寸法が変化することはない。したがって、ポンプ通路の精度を高めることができる。

請求項５記載の発明では、ハウジングの一部にポンプケーシングに食い込む溶接部を備えている。そのため、請求項１記載の発明の場合、例えばかしめなどによりハウジングの一部を変形させることなく、ポンプケーシングはハウジングに固定される。したがって、ポンプケーシングの変形が低減され、ポンプ通路の精度を高めることができる。

請求項６記載の発明では、溶接部はハウジングの周方向において複数の位置に設けられている。これにより、ハウジングとポンプケーシングとは周方向の複数の位置で保持される。したがって、ハウジングとポンプケーシングとを確実に固定することができる。
請求項７または８記載の発明では、ポンプケーシングとハウジングとは融点が異なる。すなわち、ポンプケーシングとハウジングとは材料が異なる。そのため、溶融した異なる材料はほとんど混じり合うことがなく、溶接は困難である。そこで、請求項７記載の発明の場合、融点の高いハウジングを溶融することにより、溶融したハウジングは融点の低いポンプケーシングを溶融して食い込む。したがって、異なる材料からなるポンプケーシングとハウジングとを確実に固定することができる。

請求項９記載の発明では、ポンプケーシングはカバーとケーシングとを有している。そして、溶接部は、カバーとケーシングとの境界部とは異なる位置に設けられる。溶融したハウジングがカバーとケーシングとの間に侵入すると、カバーとケーシングとの間のクリアランスが変化し、ポンプ通路の精度が低下するおそれがある。そこで、溶接部をカバーとケーシングとの境界部とは異なる位置に設けることにより、ポンプケーシングの寸法が変化することはない。したがって、ポンプ通路の精度を高めることができる。

請求項１０記載の発明では、ハウジングのポンプケーシング側の端部が中心軸と平行に伸びている。溶接部によってハウジングとポンプケーシングとを固定することにより、ハウジングはかしめなどの変形を必要としない。そのため、ハウジングの端部は、中心軸と平行に伸びている。したがって、構造を簡単にすることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料ポンプを図２に示す。燃料ポンプ１０は、例えば車両などの燃料タンクの内部に搭載されるインタンク式の燃料ポンプである。燃料ポンプ１０は、燃料タンクの内部の燃料をエンジンへ供給する。燃料ポンプ１０は、吸入した燃料を加圧するポンプ部１１と、ポンプ部１１を駆動するモータ部１２とを備えている。本実施形態の場合、モータ部１２は、直流モータである。なお、モータ部１２は、直流モータに限らず、例えば交流モータであってもよい。

燃料ポンプ１０は、略円筒状のハウジング１３を備えている。ハウジング１３は、鉄系の材料により形成されている。ハウジング１３の内壁面には、周方向へ複数の永久磁石１４が環状に設置されている。永久磁石１４の内周側には、環状の永久磁石１４と同心上に回転子１５が配置されている。
ポンプ部１１は、ポンプケーシング２０を構成するカバー２１およびケーシング２２と、回転部材であるインペラ２３とを有している。カバー２１とケーシング２２とは、相互の間に周方向へ略Ｃ字形状に伸びるポンプ通路２４を形成している。カバー２１とケーシング２２との間には、インペラ２３が回転可能に収容されている。カバー２１とケーシング２２は、いずれもアルミニウム系の材料で形成されている。ケーシング２２は、ハウジング１３の軸方向において一方の端部側に設置されている。ケーシング２２は、中央部に軸受２５を有している。回転子１５の回転軸部材としてのシャフト１６は、一方の端部が軸受２５によって回転可能に支持されている。シャフト１６の他方の端部は、軸受１７により回転可能に支持されている。シャフト１６にはインペラ２３が取り付けられており、回転子１５の回転によってインペラ２３が回転駆動される。

カバー２１は、燃料吸入口２６を有している。ポンプ通路２４において、径方向外側の周縁部に羽根溝を有するインペラ２３が回転すると、図示しない燃料タンクの内部の燃料は燃料吸入口２６からポンプ通路２４へ吸入される。ポンプ通路２４に吸入された燃料は、インペラ２３の回転により加圧され、ケーシング２２の燃料吐出口２７からモータ部１２のポンプ室１８へ吐出される。

ハウジング１３の他方の端部、すなわちカバー２１およびケーシング２２の反対側には、吐出側カバー３１が設置されている。吐出側カバー３１は、かしめによりハウジング１３に固定されている。吐出側カバー３１は、シャフト１６の外周側に燃料吐出部３２およびコネクタ３３を有している。燃料吐出部３２は、燃料通路３４および調圧弁３５を有している。燃料通路３４は、調圧弁３５により開閉される。コネクタ３３はターミナル３６を有している。ターミナル３６は、図示しないブラシと電気的に接続している。

回転子１５は、ハウジング１３の内部に回転可能に収容されている。回転子１５の図示しないコアの外周には、コイルを形成する巻線が巻かれている。整流子１９は、円板状に形成されており、図２において回転子１５の上方に設置されている。整流子１９は、図示しないブラシと接触する。
図示しない電源からターミナル３６へ供給された電力は、図示しないブラシ、整流子１９を経由して回転子１５のコイルに供給される。コイルに供給された電力により回転子１５が回転すると、回転子１５およびシャフト１６とともにインペラ２３が回転する。回転子１５のシャフト１６とともにインペラ２３が回転すると、燃料吸入口２６からポンプ通路２４へ燃料が吸入される。ポンプ通路２４に吸入された燃料は、インペラ２３の各羽根溝から運動エネルギーを受けてポンプ通路２４からポンプ室１８へ吐出される。ポンプ室１８に吐出された燃料は、回転子１５の周囲および燃料通路３４を経由して燃料ポンプ１０の外部へ供給される。

ハウジング１３のカバー２１側の端部には、図１に示すように溶接部４０が設置されている。溶接部４０は、ハウジング１３から径方向内側へ突出してカバー２１およびケーシング２２に食い込んでいる。溶接部４０は、ハウジング１３の周方向において複数設置されている。溶接部４０を設置することにより、ハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とはハウジング１３の軸方向および周方向への移動が制限される。溶接部４０は、カバー２１とケーシング２２との境界部２８から軸方向へずれている。すなわち、溶接部４０は、境界部２８を挟んでカバー２１側およびケーシング２２側に設置されている。ハウジング１３のカバー２１側の端部５１は、径方向内側へ折り曲げられることなく、中心軸と平行に伸びている。

次に、上記実施形態の燃料ポンプ１０の製造工程について説明する。
ハウジング１３には、図３（Ａ）に示すように吐出側カバー３１が取り付けられる。吐出側カバー３１は、ハウジング１３の内周側に圧入される。この後、ハウジング１３の端部５２は径方向内側へ折り曲げられ、吐出側カバー３１はハウジング１３にかしめにより固定される。モータ部１２の永久磁石１４は、ハウジング１３の内周側に貼り付けられている。

一方、ポンプ部１１を構成するカバー２１、ケーシング２２およびインペラ２３と、モータ部１２の回転子１５とは、一体に組み付けられている。一体に組み付けられたポンプ部１１および回転子１５は、ハウジング１３の内周側へ挿入される。このとき、ケーシング２２は、図１に示すようにハウジング１３の内周側に形成されている段差６１に突き当たるまで挿入される。これにより、ポンプ部１１の軸方向の位置は決定される。ポンプ部１１と回転子１５とを一体に組み付けることにより、シャフト１６に取り付けられたインペラ２３とカバー２１およびケーシング２２が形成するポンプ通路２４とのクリアランスはあらかじめ調整されている。カバー２１およびケーシング２２の外径は、ハウジング１３の内径よりもわずかに小さい。そのため、ポンプ部１１をハウジング１３の内周側に挿入するとき、ポンプ部１１のカバー２１およびケーシング２２が変形することはない。これにより、ポンプ通路２４の変形が低減され、ポンプ通路２４の形状を高精度に維持することができる。

ハウジング１３の内周側にポンプ部１１が挿入されると、図３（Ｂ）に示すようにハウジング１３は外周側から溶融される。ハウジング１３の溶融は、例えばパルスＹＡＧレーザなどによって行われる。ハウジング１３の外周側に設置されたレーザ照射部７０からレーザ７１を照射することにより、ハウジング１３は融点に達して溶融する。鉄系の材料からなるハウジング１３の融点は、アルミニウム系の材料からなるカバー２１およびケーシング２２の融点よりも高い。そのため、ハウジング１３の溶融した部分は、さらにカバー２１およびケーシング２２を溶融しながら径方向の内側へ楔状に侵入する。このまま冷却することにより、ハウジング１３の溶融した部分は図１に示すようにカバー２１およびケーシング２２に突き刺さった状態で固化する。

ハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とは材料が異なるため、溶融したハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とはほとんど混ざり合うことがない。そのため、ハウジング１３の溶融した部分は、カバー２１およびケーシング２２と溶け合うことなく径方向内側へ突出する。その結果、ハウジング１３の溶融した部分は、溶接部４０となってカバー２１およびケーシング２２に食い込む。

溶接部４０は、ハウジング１３の周方向において複数の位置に設置される。溶接部４０は、周方向に二個所以上設置することが望ましく、三個所以上設置することがさらに望ましい。複数の溶接部４０は、周方向へ等間隔で設置してもよく、不等間隔で設置してもよい。溶接部４０を複数設置することにより、ハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とは傾きが低減され、ハウジング１３の周方向および軸方向への移動が制限される。したがって、ハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とを確実に固定することができる。複数の溶接部４０を形成する場合、図４（Ａ）に示すように一つのレーザ照射部７０を設置し、燃料ポンプ１０を回転しながらレーザ７１を照射する構成とすることができる。また、図４（Ｂ）に示すように二つ以上のレーザ照射部７０を設置し、レーザ７１を同時に燃料ポンプ１０の複数個所に照射する構成としてもよい。

溶接部４０は、図１および図３（Ｃ）に示すようにハウジング１３とカバー２１との間、およびハウジング１３とケーシング２２との間にそれぞれ設置される。これにより、溶接部４０は、ハウジング１３の軸方向において、カバー２１とケーシング２２との境界部２８からずれて設置される。溶接部４０が境界部２８に形成されると、例えばハウジング１３を形成する鉄系の材料とカバー２１およびケーシング２２を形成するアルミニウム系の材料との膨張率の差などにより、カバー２１とケーシング２２との間に侵入した溶接部４０がカバー２１とケーシング２２との間の距離を変化させるおそれがある。そこで、溶接部４０を境界部２８からずらして設置することにより、カバー２１とケーシング２２との間すなわちポンプ通路２４の形状を高精度に維持することができる。
レーザ７１の照射により燃料ポンプ１０の組み付けは終了する。そのため、図１に示すようにハウジング１３のカバー２１側の端部５１は、径方向内側へ折り曲げられることなく、中心軸と平行に伸びたままである。

以上、説明した一実施形態では、溶融したハウジング１３がカバー２１およびケーシング２２を溶融して形成される溶接部４０によってハウジング１３とカバー２１およびケーシング２２とが固定される。これにより、ハウジング１３に対しカバー２１およびケーシング２２を圧入する必要がない。また、カバー２１およびケーシング２２をハウジング１３の内周側に収容した後、ハウジング１３の端部５１をかしめなどにより変形させる必要がない。そのため、カバー２１およびケーシング２２の変形ならびにポンプ通路２４の変形が低減される。したがって、ポンプ性能を高精度に維持することができる。

以上説明した本発明の一実施形態では、ハウジング１３を鉄系の材料で形成し、カバー２１およびケーシング２２をアルミニウム系の材料で形成する例について説明した。しかし、ハウジング１３、カバー２１およびケーシング２２を形成する材料は上記の例に限らない。例えば、ハウジング１３を鉄系の材料で形成し、カバー２１およびケーシング２２を樹脂で形成してもよい。
また、本発明の一実施形態では、ポンプケーシング２０のカバー２１およびケーシング２２の双方を溶接部４０によりハウジング１３に固定する例について説明した。しかし、ポンプケーシング２０のうちカバー２１またはケーシング２２のいずれか一方のみを溶接部４０によってハウジング１３に固定する構成としてもよい。この場合、カバー２１またはケーシング２２のいずれか一方をハウジング１３に圧入し、他方を溶接部４０でハウジング１３に固定する構成としてもよい。特に、ポンプケーシング２０のうち、ケーシング２２をハウジング１３に圧入し、カバー２１を溶接部４０によりハウジング１３に固定してもよい。
さらに、溶接部４０は、ハウジング１３から突出する断面が径方向内側に尖った楔形状の例について説明した。しかし、溶接部４０の形状は、楔形状に限らず、例えば略円柱形状、略円錐形状をはじめ、不規則な断面形状であってもよい。
上述した本発明は、上記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。

図２のＩで示す部分の拡大図。 本発明の一実施形態による燃料ポンプの概略を示す断面図。 本発明の一実施形態による燃料ポンプの製造工程を示す断面図。 本発明の一実施形態による燃料ポンプとレーザ照射部の配置との関係を示す概略図。

符号の説明

１０：燃料ポンプ、１２：モータ部、１３：ハウジング、１６：シャフト（回転軸部材）、２０：ポンプケーシング、２１：カバー、２２：ケーシング、２３：インペラ（回転部材）、２４：ポンプ通路、２６：燃料吸入口、２７：燃料吐出口、２８：境界部、４０：溶接部、５１：端部

Claims (10)

1. 回転軸部材を中心に回転するモータ部と、前記モータ部によって駆動される回転部材と、前記回転部材を収容するポンプ通路を形成するポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの外周側を覆い前記モータ部および前記ポンプケーシングを収容する筒状のハウジングとを備える燃料ポンプの製造方法であって、
   前記ハウジングの一部を溶融し、溶融した前記ハウジングの一部で前記ポンプケーシングを溶融して溶融した前記ハウジングの一部を前記ポンプケーシングに食い込ませる保持工程を含む燃料ポンプの製造方法。
2. 前記保持工程では、前記ハウジングを周方向の複数個所で溶融する請求項１記載のポンプの製造方法。
3. 前記ポンプケーシングを形成する材料の融点は、前記ハウジングを形成する材料の融点よりも低い請求項１または２記載の燃料ポンプの製造方法。
4. 前記ポンプケーシングは、前記ポンプ通路に連通する吸入口を形成し前記ハウジングの端部に設けられるカバーと、前記ポンプ通路の吐出口を形成し前記カバーの前記モータ部側に設けられるケーシングとを有し、
   前記保持工程では、前記ハウジングを軸方向において前記カバーと前記ケーシングとの境界部と異なる位置で溶融する請求項１、２または３記載の燃料ポンプの製造方法。
5. 回転軸部材を中心に回転するモータ部と、
   前記モータ部によって駆動される回転部材と、
   前記回転部材を収容するポンプ通路を形成するポンプケーシングと、
   前記ポンプケーシングの外周側を覆い、前記モータ部および前記ポンプケーシングを収容する筒状のハウジングと
   前記ハウジングの径方向において、前記ハウジングから前記ポンプケーシング側へ突出し、前記ハウジングから前記ポンプケーシングへ食い込んでいる溶接部と、
   を備える燃料ポンプ。
6. 前記溶接部は、前記ハウジングの周方向において複数設けられている請求項５記載の燃料ポンプ。
7. 前記ポンプケーシングを形成する材料の融点は、前記ハウジングを形成する材料の融点よりも低い請求項５または６記載の燃料ポンプ。
8. 前記ポンプケーシングはアルミニウム系の合金で形成され、前記ハウジングは鉄系の材料で形成されている請求項７記載の燃料ポンプ。
9. 前記ポンプケーシングは、前記ポンプ通路に連通する吸入口を形成し前記ハウジングの端部に設けられるカバーと、前記ポンプ通路の吐出口を形成し前記カバーの前記モータ部側に設けられるケーシングとを有し、
   前記溶接部は、前記ハウジングの軸方向において前記カバーと前記ケーシングの境界部からずれて設けられている請求項５から８のいずれか一項記載の燃料ポンプ。
10. 前記ハウジングの前記ポンプケーシング側の端部は、中心軸と平行に伸びている請求項５から９のいずれか一項記載の燃料ポンプ。

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