JP2009281172A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】カバーの相対回転が防止されているとともに、カバーとハウジングとのシール性が高い燃料ポンプを提供する。
【解決手段】燃料を吸引して吐出する燃料ポンプ１００であって、円筒状のハウジング３０と、ハウジング３０の一端に挿入されているカバー７４を備えている。ハウジング３０の一端３６ｂはカバー７４の外周面７４ａと外側表面７４ｂとの境界の角部９０に沿ってその全周が内周側に折り曲げられており、その曲げ部３６ｂによってカバー７４がハウジング３０にかしめ固定されている。カバー７４の角部９０に凹凸形状が形成されているとともに、その凹部９４に曲げ部３６ｂの一部が入り込んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料ポンプに関する。

一般的な燃料ポンプは、筒状のハウジングを備えている。ハウジング内には、燃料を吸引して吐出するためのポンプ部やポンプ部を作動させるためのモータ部等が内蔵されている。ハウジングの端部には、カバーが挿入されて固定されている。カバーは、ハウジングの端部を内周側に折り曲げた曲げ部によってハウジングにかしめ固定されている。
例えば、特許文献１には、カバーを挿入した状態でハウジングの端部を部分的に内周側に折り曲げる第１かしめを実行し、第１かしめの完了後にハウジングの端部の全周を内周側に折り曲げる第２かしめを実行する技術が開示されている。

特開２００７−２１６２７３号公報

カバーは、ハウジングに対して相対回転しないように固定する必要がある。特許文献１の技術のようにハウジングの端部を部分的に折り曲げると、その曲げ部がカバーに食い込む。このため、カバーの相対回転を防止することができる。しかしながら、このようにハウジングを折り曲げると、カバーの曲げ部が食い込んでいる箇所に局所的に高い荷重が加わる。したがって、カバーに歪みが生じ易い。特許文献１の技術では、第１かしめの完了後の第２かしめにおいて、ハウジングの端部の全周を折り曲げることでカバーとハウジングとをシールする。しかしながら、全周を折り曲げたとしても、カバーの歪みを修正することはできず、カバーとハウジングの間で十分なシール性を得られない場合があった。

本発明は、上記の実情に鑑みて創作されたものであり、カバーの相対回転が防止されているとともに、カバーとハウジングとのシール性が高い燃料ポンプを提供することを目的とする。

本発明は、燃料を吸引して吐出する燃料ポンプを提供する。本発明の燃料ポンプは、円筒状のハウジングと、ハウジングの一端に挿入されているカバーを備えている。ハウジングの一端はカバーの外周面と外側表面との境界の角部に沿ってその全周が内周側に折り曲げられており、その曲げ部によってカバーがハウジングにかしめ固定されている。カバーの角部には凹凸形状が形成されており、その凹部には前記曲げ部の一部が入り込んでいる。
なお、上記の「外側表面」とは、ハウジングの外側に露出しているカバーの表面を意味する。
この燃料ポンプでは、カバーの凹部に曲げ部の一部が入り込んでいる。これによって、カバーがハウジングに対して相対回転することが防止されている。また、凹部に曲げ部が入り込むので、燃料ポンプの製造時に、曲げ部がカバーに食い込むことが抑制される。すなわち、カバーに局所的に高い荷重が加わることがない。このため、カバーの歪みが抑制される。すなわち、カバーとハウジングとのシール性が高い燃料ポンプを提供できる。

上述した燃料ポンプは、カバーの外周面における凹凸形状の稜線が、矩形または台形の凸部を形成するように繰り返し屈曲しており、カバーの外周面の周方向において、凹部の長さが凸部の長さより長いことが好ましい。
このように、凹部の長さを長くすることで、曲げ部が凹部に入り込み易くなる。したがって、高い荷重を加えることなくカバーをハウジングに固定できる。

上述した燃料ポンプは、カバーの外周面における凹凸形状の稜線が、ハウジングの軸方向に繰り返し変位する曲線形状（すなわち、波線形状）に形成されていてもよい。
このように凹凸形状の稜線を曲線形状に形成すると、カバーとハウジングとの間のシール性を向上させることができる。また、凹部の稜線と凸部の稜線がなめらかに連続するので、かしめ時にカバーに加わる荷重が稜線上で比較的均一となる。このため、カバーの歪みをより抑制できる。

上述した燃料ポンプは、カバーにその外側表面上に開口する燃料流路が形成されており、その燃料流路に最も近い角部に凹部が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、開口に最も近い角部に凹部が形成されているので、燃料ポンプの製造時に曲げ部がその角部に強い荷重で押し付けられることがない。したがって、開口と角部との間の肉厚が薄い部分に強い荷重が加わることが抑制される。

上述した燃料ポンプは、カバーがハウジング内に圧入された状態で曲げ部によってかしめ固定されていることが好ましい。
なお、「圧入」とは、カバーの直径がハウジングの内径より大きく、カバーとハウジングの少なくとも一方が変形した状態で互いに接触していることをいう。
このような構成によれば、カバーとハウジングとのシール性をより向上させることができる。

上述した燃料ポンプは、カバーが内部にインペラを収容しているポンプケーシングであることが好ましい。
燃料ポンプのカバーには、ポンプケーシングが用いられることが多い。このような燃料ポンプに本発明を適用することで、ポンプケーシングの歪みを抑制することができる。すなわち、インペラを収容している空間の内壁の歪みを抑制できる。インペラ収容空間の歪みを抑制することで、インペラの回転効率を向上させることができる。燃料ポンプの吐出効率を向上させることができる。

本発明の燃料ポンプは、カバーにほとんど歪みを生じさせることなく製造することができる。また、カバーの凹部にハウジングの曲げ部が入り込むので、カバーの相対回転が防止される。したがって、カバーの相対回転が防止されているとともに、カバーとハウジングとのシール性が高い燃料ポンプを提供することができる。

下記に詳細に説明する実施例の構成を最初に列記する。
（特徴１）ハウジングの内周面には段差が形成されている。カバーは、内側表面が段差に当接しており、外側表面が曲げ部に当接することによって、ハウジングに固定されている。

本発明の実施例に係る燃料ポンプについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の燃料ポンプ１００の概略断面図を示している。燃料ポンプ１００は、自動車等の燃料タンク内に設置され、燃料タンク内の燃料をエンジンに供給するために用いられる。燃料ポンプ１００は、ポンプ部７０と、モータ部１０、吐出部８０によって構成されている。

図１に示すように、モータ部１０は、ハウジング３０と、永久磁石３４と、ロータ１２を有している。ハウジング３０は、円筒状のケースである。永久磁石３４は、ハウジング３０の内周面に固定されている。ロータ１２は、ハウジング３０内に収容されている。ロータ１２と永久磁石３４は接触しておらず、その間には隙間が形成されている。

ロータ１２は、シャフト１４と、コア１６と、樹脂モールド部１８と、整流子２０を有している。
シャフト１４はハウジング３０内で回転可能に支持されている。これによって、ロータ１２全体がハウジング３０内で回転可能となっている。
コア１６は、複数枚の金属板を積層して構成されている。図示していないが、コア１６にはコイルが巻回されている。
樹脂モールド部１８は、コア１６の周囲を覆っている。
整流子２０は、シャフト１４及び樹脂モールド部１８に固定されている。整流子２０は、複数の電極セグメントを有している。各電極セグメントには、上述したコイルの端部が接続されている。各電極セグメントは、ロータ１２（すなわち、整流子２０）が回転したときに、ブラシ８６と摺接する。

吐出部８０は、カバー８２と、ブラシ８６を有している。
カバー８２は、ハウジング３０の上部に固定されている。カバー８２の内側には、シャフト支持部８４が形成されている。シャフト支持部８４は、シャフト１４を回転可能に支持している。また、カバー８２の上部には、燃料吐出ポート８８が形成されている。
ブラシ８６は、カバー８２の内側に設置されている。ブラシ８６には外部から電力を供給可能となっている。ブラシ８６が整流子２０の各電極セグメントと摺接することにより、ロータ１２のコイルに電流が供給される。

ポンプ部７０は、インペラ７２と、ポンプケーシング７４を有している。
ポンプケーシング７４は、上側ケーシング７５と下側ケーシング７６を備えている。上側ケーシング７５と下側ケーシング７６が当接していることで、ポンプケーシング７４の内部にインペラ収容室７７が形成されている。上側ケーシング７５には、シャフト支持部７５ｃが形成されている。シャフト支持部７５ｃは、シャフト１４を回転可能に支持している。ポンプケーシング７４は、ハウジング３０の下部に固定されている。すなわち、ポンプケーシング７４は、ハウジング３０の下端を閉塞するカバーとしても機能する。ポンプケーシング７４の固定構造については、後に詳述する。
インペラ７２は、インペラ収容室７７内に収容されている。シャフト１４は、インペラ収容室７７内まで延出されて、インペラ７２と係合されている。これによって、インペラ７２は、シャフト１４と共に回転可能とされている。インペラ７２の上面と下面には、インペラ７２の周方向に沿って複数の凹部７２ａが連続して形成されている。上面に形成されている凹部７２ａと下面に形成されている凹部７２ａは、その底部で連通している。上側ケーシング７５の凹部７２ａと対向する領域には、Ｃ字状に伸びる凹状溝７５ａが形成されている。下側ケーシング７６の凹部７２ａと対向する領域には、Ｃ字状に伸びる凹状溝７６ａが形成されている。凹状溝７５ａ、７６ａ及び各凹部７２ａによって、昇圧路７３が形成されている。下側ケーシング７６には、凹状溝７６ａの上流端（すなわち、昇圧路７３の上流端）と外部とを連通する燃料吸入口７６ｂが形成されている。上側ケーシング７５には、凹状溝７５ａの下流端（すなわち、昇圧路７３の下流端）と外部とを連通する燃料吐出口７５ｂが形成されている。

燃料ポンプ１００のブラシ８６に電流が供給されると、ブラシ８６と整流子２０を介してロータ１２のコイルに電流が流れる。これによって、ロータ１２が回転し、ロータ１２のシャフト１４も回転する。シャフト１４が回転すると、インペラ収容室７７内でインペラ７２が回転する。インペラ７２が回転すると、燃料吸入口７６ｂから昇圧路７３内に燃料が吸引される。昇圧路７３内に吸引された燃料は、インペラ７２の回転によって昇圧されながら昇圧路７３内を流れ、燃料吐出口７５ｂからモータ部１０内に送り出される。モータ部１０内に送り出された燃料は、モータ部１０内を上側に向かって流れ、燃料吐出ポート８８から外部に吐出される。

次に、ポンプケーシング７４をハウジング３０に固定しているかしめ構造について説明する。図２は、ポンプケーシング７４の拡大断面図である。
図示するように、ハウジング３０の下側の端面近傍には、ハウジング３０の上側の部分（図２の厚板部３５）に比べて薄い薄板部３６が形成されている。薄板部３６の外周面３６ｄは厚板部３５の外周面３５ｄと同じ直径を有している。一方、薄板部３６の内周面３６ａは厚板部３５の内周面３５ａより直径が大きい。したがって、ハウジング３０の内周面には、薄板部３６と厚板部３５の境界部分に段差３７が形成されている。
ポンプケーシング７４は、薄板部３６の内周面３６ａ内に圧入されている。図示するように、ポンプケーシング７４は、その内側表面が段差３７に当接する位置まで圧入されている。これによって、ポンプケーシング７４の外周面７４ａとハウジング３０の内周面（すなわち、薄板部３６の内周面３６ａ）との間が圧接によりシールされている。
薄板部３６の下端部３６ｂは、内周側に折り曲げられている（以下では、下端部３６ｂを曲げ部３６ｂという場合がある）。曲げ部３６ｂは、ハウジング３０の全周に亘って形成されている。曲げ部３６ｂは、ポンプケーシング７４と接触している。これによって、ポンプケーシング７４がかしめ固定されている。すなわち、ポンプケーシング７４が段差３７と曲げ部３６ｂに挟まれて固定されている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における燃料ポンプ１００の断面図を示している。また、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における燃料ポンプ１００の断面図を示しており、図５は図３のＶ−Ｖ線における燃料ポンプ１００の断面図を示している。
図３〜図５に示すように、ポンプケーシング７４の外周面７４ａと外側表面７４ｂとの境界である角部９０には、面取り部９２、９４が形成されている。面取り部９４の面取り量は面取り部９２の面取り量より大きくなっている。すなわち、面取り部９４は、面取り部９２に対して凹んだ凹状に形成されている。以下では、面取り部９４を凹部といい、面取り部９２を凸部という。図３に示すように、凸部９２と凹部９４は、角部９０の周方向に沿って繰り返し形成されている。図６は、ポンプケーシング７４の側面図である。図６に示すように、凸部９２と凹部９４からなる凹凸形状の外周面７４ａ上における稜線９６は、矩形の凸部９２を形成するように屈曲している。図３及び図６に示すように、凹部９４の周方向の長さは、凸部９２の周方向の長さより長い。
また、図２及び図３に示すように、ポンプケーシング７４には、上述した燃料吸入口７６ｂが形成されている。図示するように、燃料吸入口７６ｂに最も近い角部９０（すなわち、図３の参照番号９０ａに示す位置）には、凹部９４の略中央部（周方向長さの略中央部）が位置している。

図４に示すように、凸部９２は、ハウジング３０の曲げ部３６ｂに密着している。一方、図５に示すように、凹部９４の表面と曲げ部３６ｂの内側面の間には、微小な隙間９５が形成されている。図５の点線９７は、凸部９２における曲げ部３６ｂの位置を示している。図示するように、凹部９４では、凸部９２よりもポンプケーシング７４側に曲げ部３６ｂが入り込んでいる。すなわち、図３、図５に示すように、凹部９４に、曲げ部３６ｂが入り込んでいる。これによって、ポンプケーシング７４が、ハウジング３０に対して相対回転することが防止されている。

次に、ポンプケーシング７４をハウジング３０にかしめ固定する工程について説明する。まず、図７及び図８に示すように、下端部３６ｂを折り曲げていない状態のハウジング３０内に、ポンプケーシング７４を圧入する。なお、図７は図４に対応する断面を示しており、図８は図５に対応する断面を示している。
次に、図９及び図１０に示すように、テーパ形状（円錐形状）のプレス面９９ａを有する金型９９を下側から下端部３６ｂに押し当てる。これによって、曲げ部３６ｂを形成する。なお、図９は図４に対応する断面を示しており、図１０は図５に対応する断面を示している。図９に示すように、凸部９２では、凸部９２と曲げ部３６ｂが密着するように曲げ部３６ｂが形成される。一方、凹部９４では、金型９９のプレス面９９ａがテーパ面であるので、図１０に示すように曲げ部３６ｂが凹部９４と接触しない位置まで折り曲げられる。また、凹部９４では、曲げ部３６ｂの折れ曲がる起点９８（すなわち、図６の稜線９６の位置）が凸部９２より上側（ハウジング３０の軸方向に沿ってポンプケーシング７４を圧入する方向）に存在するので、凹部９４内に曲げ部３６ｂが入り込む。これによって、図３〜図５に示すように、曲げ部３６ｂが形成される。

以上に説明したように、本実施例の燃料ポンプ１００は、ポンプケーシング７４の外周面７４ａと外側表面７４ｂの境界である角部９０に、複数の凹部９４が形成されている。そして、ハウジング３０の曲げ部３６ｂが凹部９４内に入り込んでいる。これによって、ポンプケーシング７４がハウジング３０に対して相対回転することが防止される。

また、曲げ部３６ｂを形成するときに凸部９２と曲げ部３６ｂは面接触するため、凸部９２に高い荷重が加わることがない。また、凹部９４と曲げ部３６ｂの間には隙間９５が形成されるので、凹部９４に高い荷重が加わることもない。すなわち、ポンプケーシング７４に局所的に高い荷重が加わることがない。このため、ポンプケーシング７４をかしめ固定するときに、荷重によるポンプケーシング７４の歪みを抑制することができる。ポンプケーシング７４とハウジング３０の間のシール性が高い燃料ポンプ１００を製造できる。また、ポンプケーシング７４のインペラ収容室７７の内面が歪むことも抑制される。このため、燃料ポンプ１００の使用時にインペラ７２に不均一な力が作用し難くなり、インペラ７２の回転効率が向上する。このように、シール性が向上するとともに、インペラ７２の回転効率が向上するので、燃料ポンプ１００の燃料吐出効率を向上させることができる。

また、本実施例の燃料ポンプ１００では、角部９０に複数の凹部９４が均等間隔で形成されている。このため、曲げ部３６ｂを形成するときに、ポンプケーシング７４に不均一な荷重が加わることが抑制される。また、凹部９４の長さ（周方向の長さ）が凸部９２の長さより長いので、曲げ部３６ｂを形成するときに曲げ部３６ｂが凹部９４に入り込み易い。このため、金型９９を曲げ部３６ｂに押し付ける荷重を小さくすることができる。これによっても、ポンプケーシング７４に歪みが生じることが抑制される。

また、本実施例の燃料ポンプ１００では、燃料吸入口７６ｂと位置９０ａの間の領域９０ｂ（図３参照）は、厚さ（すなわち、位置９０ａと燃料吸入口７６ｂの間の距離）が薄く、強度が低い。しかしながら、図３に示すように、位置９０ａには凹部９４の略中央部が位置している。上述したように、凹部９４は曲げ部３６ｂと非接触となるので、曲げ部３６ｂを形成するときに領域９０ｂに高い荷重が加わることがない。強度が弱い領域９０ｂの変形が防止される。

また、本実施例の燃料ポンプ１００では、ポンプケーシング７４がハウジング３０に圧入された状態でかしめ固定されている。これによって、ポンプケーシング７４とハウジング３０との間のシール性がさらに向上されている。

なお、上述した実施例では、テーパ形状のプレス面９９ａを有する金型９９により曲げ部３６ｂを形成したが、凹部９４をプレスする位置に凸部が形成されている金型を用いてもよい。このような金型で曲げ部３６ｂを形成すると、曲げ部３６ｂを凹部９４内により奥まで入り込ませることができる。ポンプケーシング７４をより相対回転し難くすることができる。なお、この場合、凹部９４と曲げ部３６ｂを接触させてもよい。凹部９４と曲げ部３６ｂを接触させても、曲げ部３６ｂがポンプケーシング７４に食い込まなければ、ポンプケーシング７４に局所的に高い荷重が加わることはない。

また、上述した実施例では、凸部９２と凹部９４の形状が、角部９０を平面状に面取りした形状（C面取り）であった。しかしながら、凸部９２と凹部９４の形状には、種々の形状を採用できる。例えば、図１１及び図１２に示すように、凸部９２と凹部９４を曲面状に面取りした形状（Ｒ面取り）とし、凸部９２の断面半径を凹部９４の断面半径より小さくしてもよい。また、図１３及び図１４に示すように、凸部９２を角部を残した形状とし、凹部９４を溝形状としてもよい。
また、上述した実施例では、図６に示すように、外周面７４ａ上における凹凸形状の稜線９６が、矩形の凸部９２を形成するように屈曲していた。しかしながら、図１５に示すように、凸部９２が台形となるように、凸部９２と凹部９４を形成してもよい。また、図１６に示すように、稜線９６が軸方向に繰り返し変位する曲線形状（いわゆる波線形状）となるように、凸部９２と凹部９４を形成してもよい。稜線９６がなめらかな曲線形状に形成されていると、ハウジング３０からポンプケーシング７４に加わる圧力（圧接力）が稜線９６上においてより均一となる。したがって、ポンプケーシング７４とハウジング３０との間のシール性をさらに向上させることができる。また、かしめ時にポンプケーシング７４に加わる荷重も、稜線９６上においてより均一となる。したがって、ポンプケーシング７４に加わる荷重が局所的に大きくなり、ポンプケーシング７４が歪むことが抑制される。
また、図１７に示すように、凹部９４の半径方向の幅が周方向の位置によって変化していてもよい（図１７では、凹部９４の断面が直線状に伸びるように形成されている）。

また、上述した実施例では、ポンプケーシング７４のかしめ構造について説明したが、カバー８２に、ポンプケーシング７４と同様のかしめ構造を採用してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

燃料ポンプ１００の縦断面図。 図１のポンプケーシング７４の拡大断面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図（凸部９２の断面図）。 図３のＶ−Ｖ線断面図（凹部９４の断面図）。 ポンプケーシング７４の側面図。 曲げ部３６ｂ形成前の燃料ポンプ１００の図４に対応する断面図。 曲げ部３６ｂ形成前の燃料ポンプ１００の図５に対応する断面図。 曲げ部３６ｂのプレス中における燃料ポンプ１００の図４に対応する断面図。 曲げ部３６ｂのプレス中における燃料ポンプ１００の図５に対応する断面図。 第１変形例の燃料ポンプ１００の図４に対応する断面図。 第１変形例の燃料ポンプ１００の図５に対応する断面図。 第２変形例の燃料ポンプ１００の図４に対応する断面図。 第２変形例の燃料ポンプ１００の図５に対応する断面図。 第３変形例の燃料ポンプ１００のポンプケーシング７４の側面図。 第４変形例の燃料ポンプ１００のポンプケーシング７４の斜視図。 第５変形例の燃料ポンプ１００の図３に対応する断面図。

符号の説明

１０：モータ部
１２：ロータ
１４：シャフト
２０：整流子
３０：ハウジング
３４：永久磁石
３６ｂ：曲げ部
７０：ポンプ部
７２：インペラ
７４：ポンプケーシング
７５ｂ：燃料吐出口
７６ｂ：燃料吸入口
７７：インペラ収容室
８０：吐出部
８２：カバー
９０：角部
９２：凸部
９４：凹部
１００：燃料ポンプ

Claims (6)

1. 燃料を吸引して吐出する燃料ポンプであって、
   円筒状のハウジングと、
   ハウジングの一端に挿入されているカバーと、
   を備えており、
   ハウジングの一端はカバーの外周面と外側表面との境界の角部に沿ってその全周が内周側に折り曲げられており、その曲げ部によってカバーがハウジングにかしめ固定されており、
   カバーの角部に凹凸形状が形成されているとともに、その凹部に前記曲げ部の一部が入り込んでいる、
   ことを特徴とする燃料ポンプ。
2. カバーの外周面における凹凸形状の稜線が、矩形または台形の凸部を形成するように繰り返し屈曲しており、
   カバーの外周面の周方向において、凹部の長さが凸部の長さより長いことを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. カバーの外周面における凹凸形状の稜線が、ハウジングの軸方向に繰り返し変位する曲線形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
4. カバーには、その外側表面上に開口する燃料流路が形成されており、
   その燃料流路に最も近い角部に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料ポンプ。
5. カバーは、ハウジング内に圧入された状態で、曲げ部によってかしめ固定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の燃料ポンプ。
6. カバーが、内部にインペラを収容しているポンプケーシングであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のポンプ。

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