JP2013104398A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受の金属のイオン化を抑制する技術を提供する。
【解決手段】 燃料をケース１２内に吸入してケース１２外に吐出する燃料ポンプ１０である。燃料ポンプ１０は、ロータ２２と上側軸受２６とマイナス端子６０と接続部材３０とを備える。ロータ２２は、ケース１２内に配置され、シャフト２４を中心に回転する。上側軸受２６は、ケース１２内に配置され、シャフト２４を支持する金属製の軸受である。マイナス端子６０は、接地される。接続部材３０は、上側軸受２６とマイナス端子６０とを電気的に接続する。
【選択図】 図１

Description

本明細書では、燃料をケース内に吸入してケース外に吐出する燃料ポンプを開示する。

特許文献１に、燃料タンク内の燃料をケース内に吸入し、吸入された燃料をケース外に吐出する燃料ポンプが開示されている。この燃料ポンプでは、ロータにプラス及びマイナスの整流子ブラシを接触させることによって、ロータに電流を供給する。各整流子ブラシは、圧縮ばねによってロータに付勢されている。各圧縮ばねは、マイナス電位に維持されており、プラス側の整流子ブラシと電気的に絶縁されている。この構成では、電流経路上の全ての金属部材の電蝕（金属のイオン化）が防止される。

特開平６−１８５４２５号公報

燃料ポンプ内には、電流経路上の金属部材の他に、ロータのシャフトを支持する金属製の軸受が配置されている。特許文献１の技術では、電流経路上にない軸受を構成する金属のイオン化を防止することはできない。本明細書は、軸受を構成する金属のイオン化を適切に抑制する技術を提供する。

本明細書が提供する技術は、燃料をケース内に吸入してケース外に吐出する燃料ポンプである。この燃料ポンプは、ロータと軸受と基準端子を備える。ロータは、ケース内に配置され、シャフトを有する。軸受は、ケース内に配置され、シャフトを回転可能に支持する。軸受は、金属製である。基準端子は、特定の電位に維持される。軸受は、基準端子と電気的に接続されている。特定の電位は、軸受の電位より低い。

例えば、軸受を構成する金属は、酸化劣化した燃料中に浸かっていると、イオン化し易くなる。また、例えば、軸受が軸受よりも高電位の部材（例えばロータに電流を供給するプラス側のブラシ）の近くに配置される場合、軸受と高電位の部材との電位差により、軸受を構成する金属がイオン化し易くなる。上記の燃料ポンプでは、基準端子を介して、軸受に電子が供給される。このため、軸受を構成する金属のイオン化を抑制することができる。

基準端子は、ケースに固定されていると共に、シャフトの軸方向における軸受の端面に接触してもよい。この構成によれば、軸受がシャフトの軸方向に移動することを防止することができる。

燃料ポンプは、ロータに電気的に接続されており、ロータに電流を供給する供給端子をさらに備えていてもよい。基準端子は、さらに、ロータに電気的に接続されていてもよい。この構成によれば、基準端子は、ロータに供給された電流の経路を構成することができると共に、軸受に電子を供給することができる。このため、電流の経路を構成する端子と、軸受を構成する金属のイオン化を抑制するための端子とを、別個に設ける必要がない。

燃料ポンプは、ロータの外周に沿って配置されるステータと、ステータに電流を供給するための複数個の供給端子と、をさらに備えていてもよい。この構成によれば、ステータ側に電流を供給することによって、ロータを回転させる種類のモータを備える燃料ポンプにおいて、軸受を構成する金属のイオン化を的確に抑制することができる。

第１実施例の燃料ポンプの縦断面図。 燃料ポンプの一部を抜粋した平面図。 第２実施例の燃料ポンプの一部縦断面図。 第３実施例の燃料ポンプの一部縦断面図。 第４実施例の燃料ポンプの縦断面図。 第５実施例の燃料ポンプの縦断面図。

（第１実施例）
（燃料ポンプ１０の構成）
図１に示すように、燃料ポンプ１０は、燃料タンク（図示省略）内に配置され、自動車のエンジン（図示省略）に燃料（例えばガソリン、エタノールとガソリンの混合燃料等）を供給する。図１に示すように、燃料ポンプ１０は、モータ部２０とポンプ部４０を備えている。

モータ部２０とポンプ部４０は、ケース１２内に配置されている。ケース１２は、円筒形状のハウジング１４と、ハウジング１４の下端の開口を閉塞するケーシング４２（ポンプ部４０の一部）と、ハウジング１４の上端の開口を閉塞する蓋部１６と、を備える。

ポンプ部４０は、ケーシング４２とインペラ４４を備える。ケーシング４２は、金属製である。ケーシング４２の下端には、吸入口４６が設けられている。ケーシング４２の上端には、ケーシング４２内とモータ部２０とを連通する連通孔（図示省略）が設けられている。ケーシング４２内には、インペラ４４が収容されている。インペラ４４の上方に位置するケーシング４２には、下側軸受２８が固定されている。

モータ部２０は、ブラシ付きモータである。モータ部２０は、ロータ２２とステータ３２を備える。ステータ３２は、ハウジング１４の内周面に沿って配置されている。ステータ３２は、永久磁石を備える。ステータ３２の内周側には、ロータ２２が配置されている。ロータ２２の中心には、シャフト２４が貫通して固定されている。シャフト２４の下端は、インペラ４４の中心部に挿入され、貫通している。

シャフト２４は、ポンプ部４０の上端側（モータ部２０の下端側）において、下側軸受２８を介して、ケーシング４２に回転可能に保持されている。シャフト２４の上端は、上側軸受２６を介して、蓋部１６に回転可能に保持されている。即ち、ロータ２２は、ケース１２に回転可能に保持されている。上側軸受２６と下側軸受２８は、共に銅合金で製造されている。

モータ部２０の上方には、蓋部１６が配置されている。蓋部１６は、樹脂製である。蓋部１６には、吐出口１８と、プラス端子５０と、マイナス端子６０（図２参照）と、上側軸受２６が設けられている。吐出口１８は、ケース１２の外側と内側とを連通している。

上側軸受２６は、蓋部１６の中央付近に設けられている凹部に嵌合している。より詳細には、上側軸受２６は、蓋部１６の下向きに開口を有する凹部に、下方から上方に向けて圧入されている。

各端子５０，６０は、蓋部１６の上方（ケース１２の上方）から、蓋部１６を貫通して、ケース１２のモータ部２０に達する。各端子５０，６０は、板厚が一定の金属製である。各端子５０，６０は、インサート成形によって、蓋部１６に固定されている。プラス端子５０の上端は、自動車のバッテリ（図示省略）に接続されている。マイナス端子６０の上端は、接地されている。

図２には、燃料ポンプ１０の一部を抜粋し、平面視（図１の上方から見た図）したものが示されている。プラス端子５０から伸びる導線５４は、チョークコイル５２を介して、プラス側ブラシ５６に接続される。プラス側ブラシ５６の下端は、ロータ２２（図１参照）に接触している。マイナス端子６０から伸びる導線６４は、チョークコイル６２を介して、マイナス側ブラシ６６に接続される。マイナス側ブラシ６６の下端は、ロータ２２（図１参照）に接触している。

マイナス端子６０の中間部には、導電性の接続部材３０が固定されている。接続部材３０は、ステンレス（ＳＵＳ等）等の腐食されにくい金属で作製されている。接続部材３０の一方の端は、マイナス端子６０の周方向に一巡して配置されている。このため、マイナス端子６０と接続部材３０とは強固に固定される。接続部材３０の他方の端は、蓋部１６と上側軸受２６との隙間に圧入され、上側軸受２６の外周面に押圧された状態で、上側軸受２６の外周面に接触している。（図１参照）。

（燃料ポンプ１０の動作）
バッテリから燃料ポンプ１０に電流が供給されると、プラス端子５０からプラス側ブラシ５６を介して、ロータ２２に電流が供給される。この結果、ロータ２２は、シャフト２４を中心に回転する。ロータ２２に供給された電流は、マイナス側ブラシ６６を介して、マイナス端子６０に至る。

ロータ２２の回転に伴って、インペラ４４が回転する。インペラ４４が回転すると、燃料タンク内の燃料は、吸入口４６からケーシング４２内に吸入される。ケーシング４２内の燃料は、インペラ４４の回転によって昇圧され、連通孔を通過して、モータ部２０に流入する。モータ部２０に流入した燃料は、ロータ２２とステータ３２との間を通過して、ロータ２２の上方に至る。即ち、燃料ポンプ１０が作動すると、ケース１２内は、燃料で充満する。燃料は、吐出口１８から燃料ポンプ１０（ケース１２）外に吐出される。燃料ポンプ１０外に吐出された燃料は、燃料経路（図示省略）を介して、エンジンに供給される。

（本実施例の効果）
上側軸受２６は、プラス側ブラシ５６の近傍に配置されている。この結果、上側軸受２６とプラス側ブラシ５６との電位差によって、上側軸受２６を構成する銅は、イオン化し易くなる。また、燃料ポンプ１０に電流が供給されている間、上側軸受２６は、マイナス端子６０よりも高電位となる。燃料ポンプ１０では、上側軸受２６は、接続部材３０を介して、マイナス端子６０に接続されており、接地された状態で配置されている。この結果、マイナス端子６０から上側軸受２６に電子が供給され（すなわち、上側軸受２６からマイナス端子６０に電流が流れ）、上側軸受２６を構成する銅のイオン化が抑制される。即ち、上側軸受２６の電蝕を抑制することができる。また、燃料が酸化劣化した状況下では、上側軸受２６を構成する銅はイオン化し易くなる（酸化劣化した燃料に溶け出し易くなる）。この状況下においても、銅のイオン化を抑制することができる。

なお、下側軸受２８には、接続部材３０と上側軸受２６とシャフト２４を介して、マイナス端子６０から電子が供給される。このため、上側軸受２６と同様に、下側軸受２８を構成する銅のイオン化が抑制される。

また、燃料ポンプ１０では、接続部材３０を介して、上側軸受２６をマイナス端子６０に接続することによって、上側軸受２６が接地されている。この構成によれば、上側軸受２６を接地するための専用の端子を、蓋部１６に設ける必要がない。但し、上側軸受２６を接地するための専用の端子を設ける構成を採用してもよい。この場合、専用の端子は、接地されていなくてもよい。例えば、専用の端子は、燃料ポンプ１０に電流が供給されている間（燃料ポンプ１０の動作中）に、上側軸受２６の電位よりも低い電位に維持されていればよい。

（第２実施例）
図３に示すように、第２実施例の燃料ポンプ１００では、接続部材１３０の形状が、燃料ポンプ１０の接続部材３０の形状と異なる。それ以外の構成は燃料ポンプ１０の構成と同一であるため、説明を省略する。なお、接続部材１３０は、接続部材３０と同様に腐食しにくい金属製であり、マイナス端子６０に固定されている。

接続部材１３０の上側軸受２６側の端部は、リング状に形成されている。接続部材１３０のリング状の端部は、上側軸受２６の下端面に当接している。詳細には、接続部材１３０は、上側軸受２６を上方に向けて押圧した状態で、上側軸受２６の下端面に当接している。

燃料ポンプ１００によっても、燃料ポンプ１０と同様の効果を奏することができる。さらに、燃料ポンプ１００では、接続部材１３０によって、上側軸受２６が蓋部１６から下方に脱落することを防止することができる。

（第３実施例）
図４に示すように、第３実施例の燃料ポンプ２００では、接続部材２０２の構造が、燃料ポンプ１０の接続部材３０の構造と異なる。それ以外の構成は燃料ポンプ１０の構成と同一であるため、説明を省略する。接続部２０２は、接続部材３０と同様に腐食しにくい金属製であり、マイナス端子６０に固定されている。

接続部材２０２の一端は、マイナス側ブラシ６６をロータ２２側に押圧するコイルばね２０４の上端と蓋部１６との間に配置されている。接続部材２０２は、蓋部１６のケース１２側の面に沿って伸びている。接続部材２０２の他端は、上側軸受２６の外周面に接触している。接続部材２０２は、インサート成形によって、蓋部１６に固定される。

燃料ポンプ２００によっても、燃料ポンプ１０と同様に、上側軸受２６を構成する銅のイオン化を抑制することができる。さらに、燃料ポンプ２００では、インサート成形時に接続部材２０２が蓋部１６に固定されるため、蓋部１６の成形後に、接続部材２０２を蓋部１６に圧入しなくて済む。

（第４実施例）
（燃料ポンプ３００の構成）
図５に示すように、燃料ポンプ３００は、燃料ポンプ１０と同様に、自動車のエンジンに燃料を供給する。なお、第４実施例では、燃料ポンプ１０と同様の構成については、燃料ポンプ１０と同一の符号を付して、説明を省略する。図１に示すように、燃料ポンプ１０は、モータ部３２０とポンプ部４０を備えている。

モータ部３２０とポンプ部４０は、ケース３１２内に配置されている。ケース３１２は、ハウジング１４と、ケーシング４２と、ハウジング１４の上端の開口を閉塞する蓋部３１６と、を備える。

モータ部３２０は、ブラシレスモータである。モータ部３２０は、ロータ３２２とステータ３３２を備える。ステータ３３２は、複数個のコアを備える。複数個のコア（例えば６個）のそれぞれには、導線が巻回されている。複数個のコアは、ハウジング１４の内周面に沿って、一巡するように配置されている。ステータ３３２は、樹脂層３０２によって覆われている。ロータ３２２は、永久磁石を備える。ロータ３２２の中心には、シャフト３２４が貫通して固定されている。シャフト３２４の下端は、インペラ４４の中心部に挿入され、貫通している。なお、シャフト３２４の上端は、上側軸受３２６に回転可能に保持されている。上側軸受３２６は、樹脂層３０２に圧入されている。即ち、ロータ３３２は、ケース３１２に回転可能に保持されている。

モータ部３２０の上方には、蓋部３１６が配置されている。蓋部３１６は、樹脂で製造されている。蓋部３１６には、吐出口３１８と、複数個（例えば３個）の供給端子３５０と、一個の基準端子３５４とが設けられている。吐出口３１８は、ケース３１２の外側と内側とを連通している。複数個の供給端子３５０と一個の基準端子３５４とは、インサート成形によって、蓋部３１６に固定される。

複数個の供給端子３５０のそれぞれは、蓋部３１６の上方（ケース３１２の上方）から蓋部３１６を貫通して、ケース３１２のモータ部３２０に達する。複数個の供給端子３５０の上端は、ブラシレスモータの駆動回路を介して、自動車のバッテリ（図示省略）に接続されている。複数個の供給端子３５０のそれぞれは、１個以上のコアの導線に接続されている。

基準端子３５４は、蓋部３１６の上方（ケース３１２の上方）から蓋部３１６を貫通して、モータ部３２０に達する。基準端子３５４は、上側軸受３２６の外周面に固定されている。

（燃料ポンプ３００の動作）
バッテリから燃料ポンプ３００に電流が供給されると、複数個の供給端子３５０に電流が供給される。詳細には、バッテリと複数個の供給端子３５０との間には、駆動回路が配置されている。駆動回路は、予め設定されているプログラムに従って、複数個の供給端子３５０のそれぞれについて、適切な電流を供給する。これにより、ロータ３２２は、シャフト３２４を中心に回転する。ロータ３２２の回転に伴ってインペラ４４が回転すると、燃料タンク内の燃料は、吸入口４６からケーシング４２内に吸入され、吐出口３１８から燃料ポンプ３００（ケース３１２）外に吐出される。

燃料ポンプ３００の構成によれば、燃料ポンプ１０と同様に、上側軸受３２６を構成する銅のイオン化を防止することができる。

（第５実施例）
図６に示すように、第５実施例の燃料ポンプ４００では、基準端子４５４の形状が、燃料ポンプ３００の基準端子３５４の形状と異なる。それ以外の構成は燃料ポンプ３００の構成と同一であるため、説明を省略する。

基準端子４５４の下端（ケース３１２側の端）は、円筒形状を有している。その他の形状は、基準端子３５４と同様である。

基準端子４５４は、上側軸受３２６の上端面に当接している。詳細には、基準端子４５４は、上側軸受３２６を下方に向けて押圧した状態で、上側軸受３２６の上端面に当接している。なお、上側軸受３２６の下端は、樹脂層３０２によって支持されている。

燃料ポンプ４００によっても、燃料ポンプ１０と同様の効果を奏することができる。さらに、燃料ポンプ４００では、基準端子４５４によって、上側軸受３２６が、上方に移動することを防止することができる。なお、上側軸受３２６の下端は、樹脂層３０２によって支持されている。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上記の各実施例では、上側軸受２６，３２６のみが、接地されている端子（マイナス端子６０等）に、直接的に接続されている。しかしながら、下側軸受２８が、接地された端子に直接的に接続されていてもよい。この構成によれば、適切に下側軸受２８を構成する銅のイオン化を防止することができる。

また、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合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合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。

１０：燃料ポンプ
１２：ケース
２０：モータ部
２２：ロータ
２４：シャフト
２６：上側軸受
２８：下側軸受
３０：接続部材
３２：ステータ
４０：ポンプ部
５０：プラス端子
６０：マイナス端子

Claims (4)

1. 燃料をケース内に吸入して前記ケース外に吐出する燃料ポンプであって、
   前記ケース内に配置され、シャフトを有するロータと、
   前記ケース内に配置され、前記シャフトを回転可能に支持する金属製の軸受と、
   特定の電位に維持される基準端子と、を備え、
   前記軸受は、前記基準端子と電気的に接続されており、
   前記特定の電位は、前記軸受の電位より低い燃料ポンプ。
2. 前記基準端子は、前記ケースに固定されていると共に、前記シャフトの軸方向における前記軸受の端面に接触する、請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記ロータに電気的に接続されており、前記ロータに電流を供給する供給端子をさらに備え、
   前記基準端子は、さらに、前記ロータに電気的に接続されている、請求項１又は２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記ロータの外周に沿って配置されるステータと、
   前記ステータに電流を供給するための複数個の供給端子と、をさらに備える請求項１又は２に記載の燃料ポンプ。

Images