JP2017145689A - 燃料ポンプ及び燃料ポンプの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプの外郭を覆う大型の円筒部材を不要とできる安価で軽量化が可能な燃料ポンプ及び燃料ポンプの製造方法を提供する。
【解決手段】燃料ポンプ１００の固定子２２及び回転子２１は、コップ状のエンドカバーに１収納されてモータ室２０を形成し、ポンプ室３０は、エンドカバー１の軸方向外側の開口を塞ぐポンプベース３１と、ポンプベース３１と対になってポンプ室３０を形成する、ポンプベース３１より反モータ室２０側に配設されたポンプカバー３２と、ポンプベース３１とポンプカバー３２との間にインペラ３３とを備え、ポンプベース３１とポンプカバー３２とは、相互に固定され、ポンプ室３０とエンドカバー１とは、軸方向に固定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、燃料ポンプ及びこの燃料ポンプの製造方法に関するものである。

従来、燃料タンク内の燃料を、昇圧して内燃機関に圧送する燃料ポンプが用いられている。この燃料ポンプは、ケーシングと、ケーシング内部に設けられたモータ室と、このモータで駆動されるケーシング内に設けられたポンプ室とを備えている。つまりこのケーシングは、モータ室の外周部とポンプ室の外周部の双方に接する１つの円筒部材である。この円筒部材の軸方向端部の一方をモータ室の軸方向端部にカシメ、軸方向の他方をポンプ部の軸方向端部にカシメることで各部品を相互に固定し、燃料ポンプを構成している。このように燃料ポンプを構成することで、燃料のシール性を高めている。

また、燃料ポンプの駆動源であるモータには、別に燃料の流路を設けることなく、モータ内に燃料を通過させることができる流路（例えば、固定子と回転子の間のギャップ）を設けたブラシレスモータが用いられている。

ブラシレスモータは、ブラシ付きモータのような整流子とブラシとの摺動がなく、接触抵抗の変動によるモータ特性への影響を受けにくいとともに、整流子やブラシ部の電圧降下も生じないので、モータとしての効率が優れており、小型高効率化が要求される燃料ポンプに用いられている。特許文献１に示されるようなブラシレスモータでは、ハウジングをモータ室とポンプ室の同軸を取るための構成部品として使用することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−８６８０４号公報

ところで、燃料ポンプの小型高効率化を図る目的でブラシレスモータを使用しようとしても、燃料ポンプの外郭を覆う大型の円筒部材が必要であり、材料使用量が増加してしまい、これが低コスト化や軽量化の課題となっていた。また、ブラシレスモータでは、永久磁石が回転子にあり、固定子の鉄心で、磁路をまかなうことができ、ハウジングを磁路の一部として構成しなくても良いが、モータ室とポンプ室の同軸性を確保しようとすると燃料ポンプの外郭を覆う大型の円筒部材が必要になるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、気密性が高く、燃料ポンプの外郭を覆う大型の円筒部材を不要とできる安価で軽量化が可能な燃料ポンプ及び燃料ポンプの製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る燃料ポンプは、
外部から燃料を吸入し、昇圧して前記燃料を外部に吐出する燃料ポンプであって、
前記燃料ポンプは、
ポンプ室と、前記ポンプ室の軸方向に隣接して配設され、前記ポンプ室のインペラを駆動するモータ室とを備え、
前記モータ室は、固定子と前記固定子の内周面と所定の間隙を設けて回転可能に配設され、前記インペラの回転軸と共用されるシャフトを有する回転子とを備え、
前記固定子及び前記回転子は、コップ状のエンドカバーに収納され、
前記ポンプ室は、前記エンドカバーの軸方向外側の開口を塞ぐポンプベースと、前記ポンプベースと対になって前記ポンプ室を形成する、前記ポンプベースより反前記モータ室側に配設されたポンプカバーと、前記ポンプベースと前記ポンプカバーとの間に前記インペラとを備え、
前記ポンプベースと前記ポンプカバーとは、相互に固定され、
前記ポンプ室と前記エンドカバーとは、軸方向に固定されているものである。
また、この発明に係る燃料ポンプの製造方法は、
上記燃料ポンプにおいて、
前記ポンプカバーと前記ポンプベースの外周面の一方は、前記外周面の外径が、軸方向に次第に小さくなるように傾斜するテーパ加工部を有し、
前記ポンプカバーと前記ポンプベースの他方は、前記テーパ加工部を押圧して固定する固定部を有し、
前記ポンプカバーと前記ポンプベースの一方の内周面と他方の外周面を嵌合する嵌合工程を有するものである。

本発明に係る燃料ポンプ及び燃料ポンプの製造方法によれば、ポンプ室と、モータ室の外郭を覆う共通の円筒部材が不要となるため、燃料ポンプの軽量化、材料使用量低減によって安価な燃料ポンプを提供することができる。

さらに、燃料ポンプの吐出流量を変えようとして軸方向寸法の異なったモータを製造する場合でも、モータ室のみを変更するだけで良く、ポンプ室を共用できるので容易に異種製品の製造に対応できる。これにより、複数種類の燃料ポンプを製造する際に、複数種類の円筒部材を用意しなくて良く、管理費用の低減となる。また、複数種類の燃料ポンプの製造台数が大きく異なる場合、その円筒部材のコストが大きく異なる場合があるが、本発明を適用することで機種別の燃料ポンプの製造コストの変動を抑制できる。

この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプの縦断面模式図である。 この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプのインペラを示す平面図である。 この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプのインペラ側から見たポンプベースの平面図である。 この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプのインペラ側から見たポンプカバーの平面図である。 この発明の実施の形態１に係るポンプカバー側壁部と固定部の要部拡大図である。 この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプの製造方法の一部を説明する縦断面模式図であり、シャフトを把持するシャフト把持工程を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプの製造方法の一部を説明する縦断面模式図であり、ポンプベース、エンドカバー組立工程を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプの製造方法の一部を説明する縦断面模式図であり、ポンプベースとポンプカバーの嵌合工程とカシメ工程を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る燃料ポンプの縦断面模式図である。 この発明の実施の形態２に係るポンプカバー側壁部と固定部の要部拡大図である。 この発明の実施の形態３に係る燃料ポンプの縦断面模式図である。 この発明の実施の形態３に係るポンプカバーの、カバー側壁部と固定部の要部拡大図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る燃料ポンプ及び燃料ポンプの製造方法を図を用いて説明する。本明細書において、周方向、径方向、軸方向の各々は、特に指定しない限り、燃料ポンプに用いられているモータの、周方向、径方向、軸方向の各々を示すものとする。また、軸方向内側とは、軸方向に燃料ポンプの中心側を示し、軸方向外側とは、燃料ポンプの中心が有る側と反対側を示す。

図１は、燃料ポンプ１００の縦断面模式図である。
図１に示すように、燃料ポンプ１００は、ポンプ室３０と、ポンプ室３０を駆動するモータ室２０とで構成されている。モータ室２０は、燃料ポンプ１００の軸方向の端部の一方側（図１における上方側）に配設されており、軸方向の一方が開口するコップ状のエンドカバー１と、エンドカバー１に固定子２２がモールドされたモータ２とで構成されている。そして、ポンプ室３０は、燃料ポンプ１００の軸方向の端部の他方側（図１における下方側）に配設されている。

ポンプ室３０は、エンドカバー１の軸方向外側の開口を塞ぐポンプカバー３２と、ポンプカバー３２と対になってポンプ室３０を形成するポンプベース３１と、ポンプベース３１とポンプカバー３２との間に回転自在に収納されているインペラ３３とを備えている。インペラ３３は、ポンプベース３１に設けられた軸受７１を貫通して軸支されている回転子２１のシャフト２１ｓに接続されており、ブラシレスモータ２で駆動されて回転する。モータ室２０には、ブラシレスモータ２が用いられており、モータ２は、固定子２２と固定子２２の内周面と所定の間隙を設けて回転可能に配設されている回転子２１とを備える。

回転子２１は、シャフト２１ｓと、シャフト２１ｓ内に挿通された円筒状の永久磁石２１ｊを有する。本実施の形態で使用する永久磁石２１ｊは、磁石材料（例えば、フェライトやネオジウム・鉄・ボロン系）に樹脂材料（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等）が混合された、いわゆるプラスチックマグネットであり、成形により製造可能なものである。

また、モータ室２０は、燃料ポンプ１００のポンプ室３０側とは反対側の開口を塞ぐエンドカバー１と一体になっている。このエンドカバー１は、燃料ポンプ１００の、ポンプ室３０側とは反対側の開口を塞ぐ本体部１１と、モータ２の固定子２２とを封止している固定子モールド部１２とで構成されている。

そして、エンドカバー１の材料としては、例えば、絶縁性があり、本体部１１と固定子モールド部１２とを、一体に形成可能なモールド樹脂（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等）が用いられる。

エンドカバー１の本体部１１には、シャフト２１ｓの一端を回転可能に保持する軸受７２と、燃料ポンプ１００から燃料を吐出する吐出口８１と、固定子２２に電力を供給する電源端子８２とを備えている。そして、吐出口８１には逆止弁８３が設けられている。

逆止弁８３は、蓋８３ａとバネ８３ｂとから構成されており、ポンプ室３０で昇圧された燃料が所定圧力以上になるとバネ８３ｂが収縮することにより蓋８３ａが図１における上方向に動き、吐出口８１から燃料が外部に吐出される。

モータ２の固定子２２は、磁極部が環状に配列して形成された鉄心２２ａと、絶縁材２２ｚと、絶縁材２２ｚを介して鉄心２２ａに巻かれるコイル２２ｂとを備えている。鉄心２２ａは、バックヨーク（図示無し）とバックヨークから径方向の内側に突出するティース（図示無し）と、ティースの先端において、ティースから、周方向の両側に突出する磁気吸引部（図示無し）とを備えている。コイル２２ｂは、各ティースに絶縁材２２ｚを介して巻回されている。このコイル２２ｂを覆うようにエンドカバー１の固定子モールド部１２が成形されて、本体部１１と固定子モールド部１２とが固定子２２と一体化されている。

さらに、エンドカバー１は、本体部１１とは軸方向に反対側（ポンプベース３１に近い側であり、図１の下方）の端面から、シャフト２１ｓの軸心と同軸に、軸方向に立設された円筒状の環状凸部１２ｔを有する。

また、固定子モールド部１２は、エンドカバー１の本体部１１と軸方向反対側（ポンプベース３１に近い側であり、図１の下方）の端面に、ポンプ室３０とエンドカバー１とを締結するための締結部１２ｐを有する。締結部１２ｐは、軸方向に延びるピン部１２ｐ１と頭部１２ｐ２とを有する。

次に、ポンプ室３０について説明する。
図２は、インペラ３３を軸方向から見た平面図である。
図３は、インペラ３３側から見たポンプベース３１の平面図である。
図４は、インペラ３３側から見たポンプカバー３２の平面図である。

ポンプベース３１は、円盤状の金属部材から成り、本実施の形態ではアルミニウム材料を使って、ダイカストで成形される。ポンプベース３１は、シャフト２１ｓの軸心を通る平面で切断した断面が有底形状（コ字形状）をしており、シャフト２１ｓのポンプ室３０側の端部から見ると、軸方向外側にはインペラ３３が収納される凹部３１ｒを有する皿形状である。
凹部３１ｒはシャフト２１ｓの軸心と同軸に凹部３１ｒの内周面３１ｒ１が筒状になるように刳り抜かれている。すなわち、シャフト２１ｓのポンプ室３０側の端部から見ると、中央部が丸く刳り抜かれ、中心に軸受７１用の穴が開いた、縁の分厚い皿のように見える。内周面３１ｒ１は、インペラ３３の外周部と対向する。

凹部３１ｒの底面（シャフト２１ｓに垂直な面）が、インペラ３３と対向するポンプベースインペラ対向面３１ｒ２である。さらに、ポンプベース３１の凹部３１ｒより外周側側の、軸方向、反モータ室２０側端面が、ポンプカバー３２に圧着されるポンプカバー対向面３１ｐである。ポンプベース３１は、ポンプベースインペラ対向面３１ｒ２に、燃料の圧力を高めるために、円を描くように形成された溝３１ｒｕを有し、この溝３１ｒｕに軸方向に連通し、ポンプ室３０からモータ室２０に燃料を吐出するポンプ室吐出口３１ａが設けられている。

ポンプベース３１の外周面３１ｇの、モータ室２０側（図１の上方）には、ポンプベース３１の外径が、モータ室２０側（軸方向内側）に向かって次第に小さくなる円錐台状に加工されたテーパ加工部３１ｔを有する。先行技術のようにテーパ加工部の外径寸法を、ポンプカバー対向面３１ｐの外径寸法と同じにする場合に比べ、ポンプベース３１の材料使用量を低減することができ、より安価で軽量化が可能な燃料ポンプ１００を提供できる。また、ポンプベース３１は、ダイカストで成形されるので、より使用材料量を低減できる。

ポンプベース３１は、溝３１ｒｕの外周側に、周方向等間隔に形成された締結部３１ｈを有する。締結部３１ｈは、エンドカバー１とポンプベース３１とポンプカバー３２を固定するために使用する。本実施の形態では、締結部３１ｈは貫通穴である。

また、ポンプベース３１は、軸方向のモータ室２０側の面に、シャフト２１ｓの軸心と同軸に環状に軸方向に凹んで形成された環状凹部３１ｍを有する。エンドカバー１の環状凸部１２ｔの内周面１２ｔｉｎは、環状凹部３１ｍの内周面３１ｍｉｎに沿って当接している。環状凹部３１ｍの径方向の幅は、環状凸部１２ｔの径方向の幅よりも大きいので、環状凸部１２ｔの外周側には、リング状に空隙ｋが形成されている。この空隙ｋの中に環状凸部１２ｔと環状凹部３１ｍとの間を密閉するシール材ｓが封入されている。なお、本実施の形態でのシール材ｓはＯリングである。

ポンプカバー３２は、フライホイル状の金属部材から成り、本実施の形態ではアルミニウム材料を使って、ダイカストで成形される。ポンプカバー３２は、シャフト２１ｓの軸心を通る平面で切断した断面が有底形状（コ字形状）をしている。軸方向に垂直な円盤状の部分が、ポンプカバー本体部３２ｂであり、その軸方向内側の面がインペラ３３と対向するポンプカバーインペラ対向面３２ｉである。また、ポンプカバー本体部３２ｂの外周部から、フランジ状に、即ち、軸方向に平行に、円筒状のポンプカバー側壁部３２ｓが、ポンプベース３１の外周面３１ｇに沿って立ち上がっている。すなわち、ポンプカバー３２は、モータ室２０側から見ると、内径が、ポンプベース３１の外径と同一寸法のポンプカバー側壁部３２ｓを有する縁の薄い皿形状である。そして、ポンプカバー側壁部３２ｓのモータ室２０側の所定の範囲に設けられた固定部３２ｋ（カシメ部）は、テーパ加工部３１ｔの外周面に沿って径方向内側に折り曲げられている。

さらに、ポンプカバー３２は、ポンプカバーインペラ対向面３２ｉに、燃料の圧力を高めるために、円を描くように形成された溝３２ｉｕを有し、この溝３２ｉｕに軸方向に連通し、外部から燃料ポンプ１００に燃料を導入するための吸入口３２ａを備える。

ポンプカバー本体部３２ｂには、エンドカバー１とポンプベース３１とポンプカバー３２とを固定するための締結部３２ｈを備える。本実施の形態における締結部３２ｈは軸方向に設けた貫通穴である。また、ポンプカバーインペラ対向面３２ｉの中心の、回転子２１のシャフト２１ｓの端部が当たる位置には平軸受７３を配置する凹部を備える。

図５は、ポンプカバー側壁部３２ｓと固定部３２ｋの要部拡大図である。図５に示すように、ポンプカバー側壁部３２ｓの固定部３２ｋとなる部分の根元（折り曲げられる部分）には、周方向に切り欠き３２ｃを設けている。切り欠き３２ｃは、モータ室２０側に向かうほど浅くなる形状となっている。切り欠き３２ｃの深さを変化させることにより、一番深く切り欠かれた部分から確実に折り曲げることができる。

次に、インペラ３３について説明する。
図２に示すように、インペラ３３は略円盤状である。インペラ３３には、外周壁から所定の距離を隔てて、周方向に連続する羽根溝３３ｍが環状に形成されている。インペラ３３の中心部には、軸方向に貫通し、軸方向に垂直な断面がＤ字状の係合孔３３ｈが形成されている。係合孔３３ｈにはシャフト２１ｓが挿通されている。固定子２２のコイル２２ｂに通電すると、シャフト２１ｓが回転し、これによってインペラ３３が回転する。

ポンプカバー３２とポンプベース３１とエンドカバー１は、ポンプベース３１がポンプカバー３２の内側に径方向に嵌合され、さらに、軸方向にもカシメて固定され、ポンプベース３１を間に挟んで、ポンプカバー３２をエンドカバー１に固定することにより、相互に固定されている。

次に、本実施の形態の燃料ポンプ１００の製造方法を図６〜図８を用いて説明する。
まず、固定子２２の鉄心２２ａに対して、絶縁材２２ｚを取り付け、導電性のワイヤを巻回すことでコイル２２ｂを製造する（コイル巻回工程）。このとき、鉄心２２ａのティースの１つに対して集中的にワイヤを巻き回してコイル２２ｂを製造する。複数のティースを渡ってワイヤを巻き回す分布巻きでは、コイルの軸方向寸法が長くなる。これに対して、本実施の形態では集中巻きのコイル２２ｂを使用するため、コイル２２ｂの軸方向寸法を短くでき、ワイヤ使用量を低減することができる。

次に、コイル２２ｂを巻回した鉄心２２ａごと絶縁性の樹脂でモールドすることで、固定子モールド部１２と本体部１１を有するコップ状のエンドカバー１を形成する（エンドカバー形成工程）。本実施の形態では、分布巻きに比べ、コイル２２ｂの軸方向寸法が短い集中巻きを採用したことで、エンドカバー１で覆う面積が減り、エンドカバー１の材料使用量を低減することができる。

次に、エンドカバー１の閉塞された端部、中央の内側に軸受７２を圧入する。次に、吐出口８１に蓋８３ａとバネ８３ｂを入れ、吐出口８１の軸方向上側（図１の上方）のエンドカバー１の一部を熱で溶着することで、これらをエンドカバー１内に固定する（吐出口固定工程）。

回転子２１は、シャフト２１ｓと永久磁石２１ｊとを一体に成形することで製造する（回転子製造工程）。次に、ポンプベース３１の中央に軸受７１を圧入する。この軸受７１の内側に、図６に示すように回転子２１のシャフト２１ｓを挿入した状態とする（回転子、ポンプベース組立工程）。

図６は、回転子、ポンプベース組み立て工程におけるシャフト把持工程を説明する図である。
回転子、ポンプベース組み立て工程においては、ポンプベース３１側に突出したシャフト２１ｓをシャフト把持治具９で把持し、回転子２１が軸方向に軸受から抜けないようにする（シャフト把持工程）。このとき、図６に示すように、シャフト把持治具９は、永久磁石２１ｊのポンプベース３１側の端面と、ポンプベース３１の永久磁石２１ｊ側の端面とを接触させた位置でシャフト２１ｓを把持している。つまり、燃料ポンプ１００として構成されたときの永久磁石２１ｊの軸方向の位置に比べて、図６の永久磁石２１ｊの位置は、ポンプベース３１側に移動した位置となり、同時にシャフト２１ｓの図６に示す下側の端部が、ポンプベース３１を突き抜けて軸方向下側に突出した状態となる。

燃料ポンプ１００として構成される位置と同じ位置関係でシャフト２１ｓを把持しようとすると、ポンプベース３１のインペラ３３が挿入される凹部３１ｒ内にシャフト把持治具９を入れる必要がある。ところで、シャフト把持治具９は、図６の矢印Ｘの方向に駆動することで、シャフト２１ｓを把持する。このため、燃料ポンプ１００として構成される位置と同じ位置で把持しようとすると、シャフト把持治具９を小さくしないとポンプベース３１と干渉してしまう。

本実施の形態のように回転子２１のシャフト２１ｓの把持位置をポンプベース３１側に引き出した位置とすることで、シャフト把持治具９とポンプベース３１との干渉がなくなり、治具の制約が少なくなる。また、一般的に燃料ポンプのシャフトは、丸径部とＤカット部から構成される。軸方向の端部側をＤカットとすることで、インペラにロス無く動力を伝える。シャフト２１ｓを下方向に引き出すことで、シャフト把持治具９で把持可能なシャフト２１ｓの部分が長くなる。これにより、強固に、また、シャフト２１ｓのＤカット部２１ｓｄだけでなく、丸径部も把持できるので、シャフト２１ｓの傾きを抑制して、容易にシャフト２１ｓを把持できる。

図７は、ポンプベース、エンドカバー組立工程を示す図である。
次に、図７に示すように、ポンプベース３１の環状凹部３１ｍにシール材ｓを入れる（シール材装着工程）。このシール材ｓによって、ポンプ室３０とモータ室２０の境界面から漏洩する燃料を抑制することができ、燃料の吐出量の向上、ひいては燃料ポンプ１００の効率向上を図ることができる。

次に、ポンプベース３１の環状凹部３１ｍに、固定子２２をモールドしたエンドカバー１の環状凸部１２ｔを挿入する（ポンプベース、エンドカバー組立工程）。環状凸部１２ｔと環状凹部３１ｍは、相互に嵌合寸法（圧入寸法もしくは隙間嵌め寸法）となっている。このため、モータ室２０とポンプ室３０の同軸ずれを抑制することができる。このとき、エンドカバー１と一体成形されている締結部１２ｐのピン部１２ｐ１を、ポンプベース３１の締結部３１ｈ（貫通穴）に通す。

図７の状態では、永久磁石２１ｊの磁力によって、回転子２１が、固定子２２の鉄心２２ａに引きつけられるような吸引力が発生する。シャフト２１ｓを把持しない場合は、この吸引力によって回転子２１の外周（永久磁石２１ｊの外周面）と固定子２２の鉄心２２ａの内周面が接触し、固定子２２の内側に回転子２１を上手く挿入できないということが懸念される。

しかし、シャフト把持治具９で把持しているため、このような接触を防止することができ、回転子２１の固定子２２内への挿入が容易となる。なお、ポンプカバー、エンドカバー組立工程を実施すると、シャフト２１ｓの、反ポンプベース３１側の端部は、エンドカバー１の軸受７２内に部分的に挿入された状態となっている。

次に、シャフト把持治具９を取り外す（シャフト把持治具開放工程）。このとき、上述の回転子２１と固定子２２の磁気的なバランスによって回転子２１が軸方向に図１に示す位置まで移動する。図７の状態において、シャフト２１ｓは、既にポンプベース３１の軸受７１とエンドカバー１の軸受７２に挿入された状態となっているので、回転子２１は、軸方向に平行に移動する。これにより、回転子２１の外周面と固定子２２の内周面とが接触することを防止しつつ、回転子２１を軸方向に、所定の位置まで移動させることができる。

次に、インペラ３３をシャフト２１ｓの端部から挿入する（インペラ取付工程）。
図８は、ポンプベース外周嵌合工程とポンプカバーカシメ工程を説明する図である。
まず、平軸受７３をポンプカバー３２の中央、内側の凹部に圧入する。
次に、ポンプカバー３２単体の状態で（ポンプベース３１に挿入する前に）ポンプカバー３２のポンプカバー側壁部３２ｓを加熱手段によって加熱する（加熱工程）。本実施の形態における加熱手段としては、電磁誘導コイルを有する電磁誘導ヒータを用いる。ポンプカバー３２は、導電性のアルミニウムであるため、電磁誘導ヒータであっても容易に加熱することができる。また、電気炉で加熱する方法でも良いが、所定の温度まで加熱するために要する時間は電磁誘導ヒータに比べ一般的に長くなる。

また、ポンプベース３１とインペラ３３との間の隙間や、ポンプカバー３２とインペラ３３との間の隙間（以下、クリアランスと表記）は、大きすぎると燃料昇圧性能が著しく低下し、小さすぎるとインペラ３３とポンプベース３１、又はインペラ３３とポンプカバー３２が接触して燃料ポンプ１００の回転数の低下により燃料吐出量が低下してしまう。よって、これらの隙間は、数十μｍ程度の精度で管理する必要がある。電気炉でポンプカバー３２を加熱する場合、ポンプカバー３２全体が加熱されるため、冷却される時に全体が収縮し、これによりインペラ３３と対向するポンプカバーインペラ対向面３２ｉの変形をおこし易く、クリアランスを一定に管理することが難しい。これに比べ、電磁誘導ヒータであれば、ポンプカバー側壁部３２ｓの部分のみを加熱できるため、上記のクリアランスを構成する各部材の過剰な熱変形を抑制することができ、クリアランスの管理が容易となる。

ポンプカバー側壁部３２ｓを加熱した状態で、ポンプカバー３２の内側にポンプベース３１を挿入する（ポンプベース外周嵌合工程、特許請求の範囲では嵌合工程という）。本実施の形態の嵌合手段は、焼嵌めである。つまり、ポンプカバー側壁部３２ｓの内周面３２ｓｉｎとポンプベース３１の外周面３１ｇは、相互に嵌合寸法（焼嵌め寸法）となっている。このため、ポンプベース３１とポンプカバー３２の同軸性のずれを抑制することができると同時に、ポンプベース３１とポンプカバー３２の密着性が増し、燃料のシール性を向上でき、燃料がポンプ室３０から外部に燃料が漏出することを抑制することができる。

次に、ポンプカバー側壁部３２ｓのモータ室２０側の固定部３２ｋが冷えない内（加熱した状態のまますぐに）に、図８に示すカシメツール８を、固定部３２ｋに矢印Ｙ方向に押し付けることにより固定部３２ｋを曲げて（カシメて）、ポンプベース３１のテーパ加工部３１ｔに当接させる（ポンプカバーカシメ工程、特許請求の範囲ではカシメ工程という）。これにより、ポンプベース３１とポンプカバー３２との相互の固定をより強固なものにでき、燃料の圧力変動によって、たとえポンプベース３１とポンプカバー３２が軸方向に離れる方向に大きな力を受けても、固定部３２ｋが軸方向に開く力を阻害し、クリアランスを適正範囲に維持できる。

また、ポンプカバーカシメ工程は、固定部３２ｋの温度が、燃料ポンプ１００の使用時における通常の温度よりも高い温度となるように管理してカシメる。通常、金属同士のカシメ工程では、曲げられた側を、所定の位置まで曲げても、材料のスプリングバック効果によって元の形状に戻ろうとする。こうなると、ポンプベース３１とポンプカバー３２を締結する力（軸力）が小さくなり、燃料のシール性向上が難しくなる。

しかし、固定部３２ｋが加熱された状態で曲げることで、スプリングバックはあるものの、固定部３２ｋ及びポンプカバー側壁部３２ｓは、冷却される際に、熱収縮によって軸方向に縮む。これにより、通常の曲げ工程に比べ、固定部３２ｋが、テーパ加工部３１ｔを軸方向に加圧する力が増し、更に強固な固定ができる。これにより、クリアランスを適正範囲に維持できる。このように、加熱しておいてポンプカバーカシメ工程を実施することにより、燃料ポンプ１００の性能を向上することができる。

ポンプカバーカシメ工程は、ポンプカバー側壁部３２ｓの内周面３２ｓｉｎと、ポンプベース３１の外周面３１ｇとの嵌合工程（ポンプベース外周嵌合工程）と同時に固定部３２ｋの加熱処理ができるため、２度加熱する場合に比べて、工程数を少なくすることができ、より安価な燃料ポンプ１００を提供することができる。

また、ポンプベース外周嵌合工程とポンプカバーカシメ工程を経ることで、ポンプベース３１のポンプカバー対向面３１ｐとポンプカバー３２のポンプベース対向面３２ｐ（軸方向端面）とが強力に密着される。また、ポンプベース３１とポンプカバー３２が、径方向にも、軸方向にも密着されるので、ポンプカバー３２とポンプベース３１相互の接触面積が広がり、燃料のシール性をさらに高めることができる。

また、ポンプカバーカシメ工程において、カシメをする力を、ポンプベース３１のポンプカバー対向面３１ｐと、ポンプカバー３２のポンプベース対向面３２ｐとが接触する広い範囲で受け止めることができるので、カシメによるポンプ室３０の変形を抑制でき、クリアランスを最適に保持できる。

さらに、ポンプカバー３２の固定部３２ｋの根本（固定部３２ｋが折れ曲がる部分）の内側には、切り欠き３２ｃを設けている。この切り欠き３２ｃによって、折れ曲がる部分が正確に決まり、燃料のシール性能の、製品による個体差を小さくすることができる。

次に、エンドカバー１のピン部１２ｐ１の先端を熱溶融させ、ピン部１２ｐ１の径よりも大きな径を有する頭部１２ｐ２を形成する（ポンプ室、エンドカバー固定工程）。このようにすることで、頭部１２ｐ２が抜け止めとなり、モータ室２０（固定子）を含むエンドカバー１とポンプ室３０を軸方向に容易に固定することができる。

次に、燃料ポンプ１００の動作について説明する。まず、固定子２２のコイル２２ｂに電源を投入すると、シャフト２１ｓが回り、シャフト２１ｓによりインペラ３３が回転して、吸入口３２ａから燃料が吸い込まれる。燃料は、溝３２ｉｕ、インペラ３３の羽根溝、溝３１ｒｕで昇圧されて、ポンプ室吐出口３１ａからモータ室２０に送られる。次に、モータ室２０に送られてきた燃料は、固定子２２と回転子２１との間の隙間を通過して、吐出口８１から、例えばエンジンへ送り出される。

本発明の実施の形態１に係る燃料ポンプ１００及び燃料ポンプ１００の製造方法によれば、ポンプ室３０と、モータ室２０の外郭を覆う共通の円筒部材が不要となるため、燃料ポンプ１００の軽量化、材料使用量低減によって安価な燃料ポンプ１００を提供することができる。

さらに、燃料ポンプ１００の吐出流量を変えようとして軸方向又は径方向寸法の異なった燃料ポンプを製造する場合でも、モータ室２０のみを変更するだけで良く、ポンプ室３０を共用できるので容易に異種製品の製造に対応できる。これにより、複数種類の燃料ポンプ１００を製造する際に、複数種類の円筒部材を用意しなくて良く、管理費用の低減となる。また、複数種類の燃料ポンプの製造台数が大きく異なる場合、その円筒部材のコストが大きく異なる場合があるが、本発明を適用することで機種別の燃料ポンプの製造コストの変動を抑制できる。

また、ポンプカバー３２の軸方向の全長に対して、固定部３２ｋの軸方向の全長の割合を大きく取れるので、固定部３２ｋの熱収縮を利用して、燃料ポンプ１００の気密性を向上でき、信頼性の高い燃料ポンプ１００を提供できる。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る燃料ポンプ及び燃料ポンプの製造方法を図を用いて説明する。
図９は、燃料ポンプ２００の縦断面模式図である。
図１０は、ポンプカバー側壁部２３２ｓと固定部２３２ｋの要部拡大図である。
燃料ポンプ２００は、モータ室２０とポンプ室３０の締結手段とポンプカバー３２の切り欠き２３２ｃの位置が、実施の形態１の燃料ポンプ１００と異なる。その他の構成は、実施の形態１の燃料ポンプ１００と同様であるので説明を省略する。

実施の形態１において、ポンプ室３０とモータ室２０の締結手段として用いた締結部１２ｐは、燃料ポンプ２００では採用していない。燃料ポンプ２００では、ポンプカバー２３２の固定部２３２ｋの軸方向の長さを、実施の形態１の固定部３２ｋの軸方向長さより長くし、エンドカバー２０１のポンプ室２３０側端部の外周面に、ポンプベース２３１のテーパ加工部２３１ｔと面一となる、モータ室２２０側に向かって外径が小さくなる円錐台状のテーパ加工部２０１ｔ（第二テーパ加工部）を設けている。そして、ポンプカバー２３２の固定部２３２ｋにより、ポンプカバー２３２と、ポンプベース２３１及びエンドカバー２０１を同時にカシメることにより、ポンプ室２３０を形成すると同時にモータ室２２０とポンプ室２３０を含むエンドカバー１とを軸方向に固定する。

さらに、実施の形態１では固定部３２ｋの根元の内周側に設けていた切り欠きを、ポンプカバー２３２の固定部２３２ｋの根本の外周側に、切り欠き２３２ｃとして設けている。

次に燃料ポンプ２００の製造方法を説明する。
ポンプベース外周嵌合工程までは、実施の形態１の燃料ポンプの製造工程と同じである。次に、ポンプカバー２３２の固定部２３２ｋが冷えない内（加熱した状態のまますぐに）に、カシメツールを固定部２３２ｋに押し付けることで固定部２３２ｋを曲げて（カシメて）、ポンプベース２３１のテーパ加工部２３１ｔとエンドカバー２０１のテーパ加工部２０１ｔに当接させる（第二ポンプカバーカシメ工程）。

このようにすることで、実施の形態１のポンプカバーカシメ工程と、ポンプ室、エンドカバー固定工程とを１工程に集約することができ、安価な燃料ポンプ２００を提供することができる。

また、実施の形態１では、ポンプ室、エンドカバー固定工程において、締結部１２ｐを熱溶着するための設備（部品の位置決め機構、電源、溶着ツール等）が必要となるが、本実施の形態では、ポンプカバー２３２を加圧するためのカシメツールの面積を若干大きくするだけで良い。このため、設備投資を抑制でき、より安価な燃料ポンプ２００を提供することができる。

さらに、エンドカバー１の締結部１２ｐを無くすことで、エンドカバー１の材料使用量を抑制することができ、より安価な燃料ポンプ２００を提供することができる。また、ポンプカバー２３２の固定部２３２ｋを外周面に設けたことにより、折れ曲がる部分が正確に決まり、燃料のシール性の製品による個体差を小さくすることができる。実施の形態１とは、切り欠き３２ｃの位置が異なるが、どちらでも良く、都合が良い側に配置すれば良い。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る燃料ポンプ及び燃料ポンプの製造方法を図を用いて説明する。
図１１は、燃料ポンプ３００の縦断面模式図である。
図１２は、ポンプカバー３３２と、ポンプベース３３１の固定部３３１ｋの要部拡大図である。
図１１に示すように、燃料ポンプ３００は、実施の形態１とモータ室２０は同一であり、ポンプ室３３０が異なる。実施の形態１、２においては、ポンプカバー３２、２３２側に固定部３２ｋ、２３２ｋを設けていたが、本実施の形態では、ポンプベース３３１側に固定部３３１ｋを設け、ポンプカバー３３２側にテーパ加工部３３２ｔを設けている。また、固定部３３１ｋの根元部分に切り欠き３３１ｃを設けている。また、ポンプベース３３１は、直接、エンドカバー１に固定されている。実施の形態１の燃料ポンプ１００と同様である部分は、説明を省略する。

実施の形態１のポンプベース３１の凹部３１ｒの軸方向の深さは、インペラ３３の軸方向の幅と、インペラ３３とポンプベース３１との間のクリアランス及び、インペラ３３とポンプカバー３２との間のクリアランスの和としていた。本実施の形態では、ポンプベース３３１は、実施の形態１と同様の深さの凹部３３１ｒが刳り抜かれ、凹部３３１ｒに連続して、反モータ室２０側に、階段部３３１Ｂが刳り抜かれている。階段部３３１Ｂの内周面３３１ｇの内径は、凹部３３１ｒの内径より大きいことになる。

ポンプカバー３３２の、インペラ３３側の端部の外周面３３２ｇは、円筒状である。この外周面３３２ｇが、ポンプベース３３１の階段部３３１Ｂの内周面３３１ｇに圧入される。ポンプカバー３３２の外周面の、反モータ室２０側（図１の下方）端部には、ポンプカバー３３２の外径が、反モータ室２０側（軸方向外側）に向かって小さくなる円錐台状に加工されたテーパ加工部３３２ｔを有する。テーパ加工部３３２ｔの外径寸法は、上述の外周面３３２ｇの外径寸法よりも小さい。

ポンプベース３３１は、階段部３３１Ｂの内周壁から、軸方向、反モータ室２０側に向かって連続して立設された円筒状の固定部３３１ｋを備える。固定部３３１ｋの根元部分、内周面に切り欠き３３１ｃを設けている。ポンプカバー３３２を階段部３３１Ｂに圧入後、固定部３３１ｋを内側にカシメて、テーパ加工部３３２ｔを押圧してポンプカバーを固定する。

本実施の形態では、ポンプカバー３３２の外周面３３２ｇと、階段部３３１Ｂの内周面３３１ｇの嵌合を圧入により行えるので、作業工程が少ないという利点がある。

なお、本実施の形態では、固定部３３１ｋとポンプカバー３３２の間に隙間が残っているが、密着面積を増やして、シール性能をさらに向上させても良いし、当該隙間に、シール材ｓと同様のシール材を追加することによって、ポンプベース３３１とポンプカバー３３２との間のシール性能を向上させることもできる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００，２００，３００ 燃料ポンプ、１，２０１ エンドカバー、１１ 本体部、
１２ 固定子モールド部、１２ｐ 締結部、１２ｐ１ ピン部、１２ｐ２ 頭部、
１２ｔ 環状凸部、１２ｔｉｎ 内周面、２ モータ、２０，２２０ モータ室、
２１ 回転子、２１ｊ 永久磁石、２１ｓ シャフト、２１ｓｄ カット部、
２２ 固定子、２２ａ 鉄心、２２ｂ コイル、２２ｚ 絶縁材、
３２ｃ，２３２ｃ，３３１ｃ 切り欠き、３０，２３０，３３０ ポンプ室、
３１，２３１，３３１ ポンプベース、３１ａ ポンプ室吐出口、３１ｇ 外周面、
３１ｈ 締結部、３１ｍ 環状凹部、３１ｍｉｎ 内周面、
３１ｐ ポンプカバー対向面、３１ｒ，３３１ｒ 凹部、３１ｒ１ 内周面、
３１ｒ２ ポンプベースインペラ対向面、３１ｒｕ 溝、
３１ｔ，２０１ｔ，２３１ｔ，３３２ｔ テーパ加工部、
３２，２３２，３３２ ポンプカバー、３２ａ 吸入口、３２ｂ ポンプカバー本体部、３２ｈ 締結部、３２ｉ ポンプカバーインペラ対向面、３２ｉｕ 溝、
３２ｋ，２３２ｋ，３３１ｋ 固定部、３２ｐ ポンプベース対向面、
３２ｓ，２３２ｓ ポンプカバー側壁部、３２ｓｉｎ 内周面、３３１Ｂ 階段部、
３３１ｇ 内周面、３３２ｇ 外周面、３３ インペラ、３３ｈ 係合孔、
３３ｍ 羽根溝、７１，７２ 軸受、７３ 平軸受、８１ 吐出口、８２ 電源端子、
８３ 逆止弁、８３ａ 蓋、８３ｂ バネ、８ カシメツール、９ シャフト把持治具、ｓ シール材。

Claims (15)

1. 外部から燃料を吸入し、昇圧して前記燃料を外部に吐出する燃料ポンプであって、
   前記燃料ポンプは、
   ポンプ室と、前記ポンプ室の軸方向に隣接して配設され、前記ポンプ室のインペラを駆動するモータ室とを備え、
   前記モータ室は、固定子と前記固定子の内周面と所定の間隙を設けて回転可能に配設され、前記インペラの回転軸と共用されるシャフトを有する回転子とを備え、
   前記固定子及び前記回転子は、コップ状のエンドカバーに収納され、
   前記ポンプ室は、前記エンドカバーの軸方向外側の開口を塞ぐポンプベースと、前記ポンプベースと対になって前記ポンプ室を形成する、前記ポンプベースより反前記モータ室側に配設されたポンプカバーと、前記ポンプベースと前記ポンプカバーとの間に前記インペラとを備え、
   前記ポンプベースと前記ポンプカバーとは、相互に固定され、
   前記ポンプ室と前記エンドカバーとは、軸方向に固定されている燃料ポンプ。
2. 前記ポンプカバーが、前記エンドカバーに固定されている請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記ポンプベースが、前記エンドカバーに固定されている請求項１に記載の燃料ポンプ。
4. 前記ポンプベースは、前記シャフトの前記ポンプ室側の端部から見ると、中央部に円筒状に刳り抜かれた前記インペラを収納する凹部を有する皿形状であり、
   前記ポンプカバーは、前記モータ室側から見ると、内径が、前記ポンプベースの外径と同一寸法のポンプカバー側壁部を有する皿形状であり、
   前記ポンプベースは、前記ポンプカバー側壁部の内側に密着保持されている請求項１又は請求項２に記載の燃料ポンプ。
5. 前記ポンプベースは、前記シャフトの前記ポンプ室側の端部から見ると、中央部に円筒状に刳り抜かれた前記インペラを収納する凹部と、前記凹部の反前記モータ室側に連続して設けられ、内径が前記凹部の内径より大きく刳り抜かれた、内周面が円筒状の階段部を有する皿形状であり、
   前記ポンプカバーは、円筒形状であり、
   前記ポンプカバーは、前記階段部の内周面に密着して固定されている請求項１又は請求項３に記載の燃料ポンプ。
6. 前記ポンプカバーと前記ポンプベースは、一方の内周面と他方の外周面同士が密着し、
   前記ポンプカバーと前記ポンプベースは、それぞれの、前記シャフトに垂直な軸方向端面同士が密着している請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
7. 前記ポンプカバーと前記ポンプベースの一方の外周面は、前記外周面の外径が、軸方向に次第に小さくなるように傾斜するテーパ加工部を有し、
   前記ポンプカバーと前記ポンプベースの他方は、前記テーパ加工部を押圧して固定する固定部を有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
8. 前記ポンプベースの外周面は、前記外周面の外径が、軸方向内側に次第に小さくなるように傾斜するテーパ加工部を有し、
   前記エンドカバーは、前記ポンプ室側端部の外周面に、前記ポンプベースの前記テーパ加工部と面一となる、軸方向内側に向かって外径が小さくなる第二テーパ加工部を有し、
   前記ポンプカバーは、前記テーパ加工部と前記第二テーパ加工部を押圧して固定する固定部を有する請求項１、請求項２、請求項４のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
9. 前記固定部の根元に切り欠きを有する請求項７又は請求項８に記載の燃料ポンプ。
10. 前記エンドカバーは、少なくとも前記ポンプカバー又は前記ポンプベースの一方を固定する、軸方向に延出する、前記エンドカバーと同材質の樹脂からなるピンを備える請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
11. 請求項７又は請求項８に記載の燃料ポンプの製造方法であって、
    前記ポンプカバーと前記ポンプベースの一方の内周面と他方の外周面を嵌合する嵌合工程を有する燃料ポンプの製造方法。
12. 前記ポンプカバーと前記ポンプベースの一方の外周面に設けた前記テーパ加工部に、他方に設けた前記固定部としてのカシメ部をカシメるカシメ工程を有する請求項１１に記載の燃料ポンプの製造方法。
13. 前記ポンプカバーの側壁部の内周面を、前記ポンプベースの外周面に密着させる場合は、前記嵌合工程は、焼嵌め工程であり、
    前記ポンプカバーの外周面を、前記ポンプベースの内周面に密着させる場合は、前記嵌合工程は、圧入工程である請求項１２に記載の燃料ポンプの製造方法。
14. 前記嵌合工程と、前記カシメ工程とを同時に実施する請求項１３に記載の燃料ポンプの製造方法。
15. 前記回転子の前記シャフトを前記ポンプベースに挿入し、前記燃料ポンプが完成したときの前記シャフトの位置よりも、軸方向、前記ポンプベース側に、前記回転子を移動させ、前記シャフトを把持するシャフト把持工程を有する請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の燃料ポンプの製造方法。

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