JP3638056B2 - 燃料ポンプおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ポンプおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用の燃料ポンプとして、モータ部およびポンプ部を内蔵した電磁駆動式の燃料ポンプが多く使用されている。一般に、燃料ポンプはバッテリの電圧によってエンジンの必要とする要求吐出量以上の燃料を吐出するように設定されており、その吐出量はほぼ一定である。このような電磁駆動式の燃料ポンプの消費電力を低減することにより燃料吐出量を抑制して燃費を改善し、かつオルタネータの負荷を低減することが省資源化や地球環境保護という社会的要求から最近の重要な技術的課題となっている。
【０００３】
燃料ポンプに内蔵されたモータ部およびポンプ部は各部品の製造精度や駆動力にばらつきがあり、両者のばらつきの和が燃料ポンプ個々のばらつきとなるので、燃料ポンプ個々のばらつきは比較的大きなものとなる。このため、エンジンの要求量以上の吐出量を確保するためには、エンジンの必要流量に燃料ポンプのばらつき分を加えた流量を吐出するように設計する必要がある。このため、車両に搭載されて使用されるときには、エンジンが実際に必要とする吐出量よりも余分な流量を吐出していることになり、その分余分な電力を消費しているという問題がある。さらに、燃料タンクに余剰燃料をリターンさせるものでは、燃料タンクに戻される余剰燃料量が増加するので燃料タンク内の燃料温度が上昇しベーパが発生しやすくなるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するため、実開平３−１２９７９３号公報に開示されている燃料ポンプでは、円筒状のヨークの内周に外部から移動させることのできる可動部を設け、この可動部を移動させることによりヨークの磁気抵抗を調整している。ヨークの磁気抵抗を調整することによりモータ部の回転数が増減するので燃料吐出量を調整することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した実開平３−１２９７９３号公報に開示されている従来の燃料ポンプでは、ヨーク内部に設けた可動部とこの可動部を移動させる外部の操作部との連結部分をシールする必要が生じる。したがって、シール部材が必要になるとともに構造が複雑になるので、製造工数が増加しかつ製造コストが上昇するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、簡単な方法で燃料吐出量を調整可能な燃料ポンプおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料ポンプの製造方法によると、基準ハウジングに補助ハウジングを取付けるという簡単な方法で有効磁束を増加させることにより燃料吐出量を低減させ要求吐出量に近づけることができるので、燃料ポンプの消費電力が減少する。ここで有効磁束とは、永久磁石の有する総磁束量の内、実機の磁気回路中を流れる磁束量を意味する。
【０００８】
また、余剰燃料を燃料タンクにリターンする燃料供給装置に用いられる燃料ポンプを請求項１記載の方法で製造すれば、燃料リターン量が減少するので燃料中のベーパ発生量が減少する。
本発明の請求項２記載の燃料ポンプの製造方法によると、補助ハウジングの板厚を変更することにより燃料吐出量を高精度に調整できる。
【０００９】
本発明の請求項３記載の燃料ポンプの製造方法によると、補助ハウジングの取付数を調整することにより燃料吐出量を高精度に調整できる。また、補助ハウジングの板厚を薄くすることにより、製造する補助ハウジングの種類を少なくしても燃料吐出量を高精度に調整できるので製造コストが低下する。
本発明の請求項４記載の燃料ポンプの製造方法によると、完全な筒状に補助ハウジングを形成する必要がなく、板材をプレス加工するという簡単な加工方法で補助ハウジングを形成可能である。
【００１０】
本発明の請求項５記載の燃料ポンプの製造方法によると、同じ板厚の完全な筒状に形成された補助ハウジングと同程度に有効磁束を増加させ燃料吐出量を低減できるとともに、補助ハウジングを容易に加工できる。
本発明の請求項６記載の燃料ポンプの製造方法によると、基準ハウジングの軸方向に溝を形成するという簡単な方法で燃料吐出量を増加させ要求吐出量に容易に調整できる。
【００１１】
本発明の請求項７記載の燃料ポンプによると、基準ハウジングに補助ハウジングを取付ける、または部品点数を増加せずに基準ハウジングに溝を形成するという簡単な方法により燃料吐出量を調整された燃料ポンプを提供できる。したがって、要求吐出量を上回る過剰な燃料の吐出が抑制され燃料ポンプの消費電力が減少する。さらに、余剰燃料を燃料タンクにリターンする燃料供給装置に請求項７記載の燃料ポンプを用いれば、燃料リターン量が減少するので燃料中のベーパ発生量が減少する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例について説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図１〜図４に示す。図２に示すように、自動車用エンジン１の燃料供給装置２は、燃料タンク３内に設けられた燃料ポンプ１０と、この燃料ポンプ１０から吐出された燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ４と、エンジン１の各気筒に燃料を噴射するインジェクタ５と、これらを接続する配管とを有する。燃料ポンプ１０は車載バッテリ６から給電されて作動し、フィルタ７を通して燃料を吸引して吐出管８に吐出する。一方、プレッシャレギュレータ４から放出された余剰燃料はリターン管９により燃料タンク３内に戻される。
【００１３】
次に、燃料ポンプ１０の構成を詳細に説明する。
図１に示すように、燃料ポンプ１０はポンプ部２０とこのポンプ部２０を駆動する電磁駆動部としてのモータ部３０とから構成されている。モータ部３０はブラシ付の直流モータであり、円筒状の基準ハウジングとしてのハウジング１１内に永久磁石３１を環状に配置し、この永久磁石３１の内周側に同心円上に電機子３２を配置した構成となっている。
【００１４】
ポンプ部２０は、ケーシング本体２１、ケーシングカバー２２およびインペラ２３等から構成され、ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２は、例えばアルミのダイカスト成形により形成されている。ケーシング本体２１は、ハウジング１１の一方の端部内側に圧入固定され、その中心に嵌着された軸受２４に電機子３２の回転シャフト３５が貫通支持されている。ケーシング本体２１には吐出口４２が形成されており、ポンプ部２０で吸入された燃料が吐出口４２からモータ部３０内に圧送される。一方、ケーシングカバー２２は、ケーシング本体２１に被せられた状態でハウジング１１の一端にかしめ等により固定される。このケーシングカバー２２の中心にはスラスト軸受２５が固定され、これによって回転シャフト３５のスラスト荷重が受けられるようになっている。ケーシングカバー２２には吸入口４０が形成されており、燃料タンク３内の燃料が吸入口４０からポンプ２０内に吸入される。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２により一つのケーシングが構成され、その内部にインペラ２３が回転自在に収容されている。
【００１５】
図３に示すように、インペラ２３の中心にほぼＤ字形の嵌合孔２３ａが形成され、この嵌合孔２３ａが回転シャフト３５のＤカット部３５ａと嵌合している。これにより、インペラ２３は回転シャフト３５とともに回転し軸方向に僅かに移動可能となっている。インペラ２３の周縁部には羽根片２３ｂが形成されており、インペラ２３の回転により吸入口４０からポンプ流路４１に吸入された燃料は吐出口４２から吐出される。
【００１６】
図４に示すモータ部３０の永久磁石３１ａおよび３１ｂはそれぞれＮ極、Ｓ極になるように着磁されており、永久磁石３１ａと３１ｂとの円周方向端部の間には板ばね３６が挿入されている。板ばね３６がハウジング１１の内周壁に沿って永久磁石３１ａおよび３１ｂをベアリングホルダ３７に押さえつけることにより、永久磁石３１ａおよび３１ｂをハウジング１１内に固定している。電機子３２は、コア３３とこのコア３３に巻回したコイル３４とからなり、永久磁石３１ａおよび３１ｂの内周に収容されている。モータ部３０の位置に該当するハウジング１１の外周には補助ハウジング５０が圧入等によって取付けられている。補助ハウジング５０は、引き抜き鋼管の切削加工により円筒状に形成してもよいし、鋼板の両端を合わせて円筒状に接合して形成してもよい。補助ハウジング５０はハウジング１１と密着することにより磁気回路を構成している。補助ハウジング５０の図１における上部は開口部が狭められているので、燃料ポンプ１０を図１に示す上下関係で搭載した場合、補助ハウジング５０がハウジング１１から脱落しない。
【００１７】
次に、燃料ポンプ１０の作動について説明する。
モータ部３０の電機子３２のコイル３４に通電し電機子３２を回転させると、この電機子３２の回転シャフト３５とともにインペラ２３が回転する。インペラ２３が回転すると、吸入口４０からポンプ流路４１内に燃料が吸入され、この燃料が各羽根片２３ｂから運動エネルギを受けてポンプ流路４１内を吐出口４２側に圧送される。そして、吐出口４２から吐出された燃料は、モータ部３０内の空間部を通過して燃料吐出口４３からインジェクタ５に圧送される。
【００１８】
燃料ポンプ１０の燃料吐出量は、車載バッテリ６の電圧と燃料ポンプ１０の負荷となるプレッシャレギュレータ４の圧力設定とによって規定されており、車載状態ではほぼ一定の吐出量となる。直流モータの回転数Ｎは、基本的には電圧Ｅと有効磁束Φとコイルの導体数Ｚとにより次式(1) のように表される。
Ｎ＝Ｅ／（Φ・Ｚ） ・・・(1)
つまり、電圧Ｅおよびコイルの導体数Ｚが一定であれば、有効磁束Φが増加すると回転数Ｎが減少し、有効磁束Φが減少すると回転数Ｎが増加する。図５に示すように永久磁石の磁束が増加すると有効磁束も増加し、図６に示すように有効磁束が増加するとモータの回転数が低下し燃料吐出量が減少する。しかしながら、一旦組付けた燃料ポンプ１０の永久磁石３１を交換することは困難であるため、有効磁束を調整するには他の方法によらなけらならない。ここで、図５および図６、ならびに後に参照する図７および図８に示す特性は作用を説明するため特性変化を誇張して表現している。
【００１９】
次に、ハウジング１１の板厚と有効磁束およびモータ部３０の回転数との関係について図７および図８を用いて説明する。ハウジング１１の厚さは、補助ハウジング５０を取付けていない状態においてモータ部３０の磁気回路がハウジング１１において磁気飽和（図７における区間ａの状態）するように設定してあるため、ハウジング１１の外周に補助ハウジング５０を取付けてハウジング全体の板厚を増加させると有効磁束Φが増加し、図８に示すように回転数Ｎが低下する。
【００２０】
補助ハウジング５０を取付けていない状態において、燃料ポンプ１０のポンプ部２０およびモータ部３０は燃料ポンプ１０の燃料吐出量が燃料ポンプ個々のばらつきも含め規格で定められたエンジンの要求吐出量以上になるように設定されている。したがって、補助ハウジング５０を取付けていない状態で組み付けられた燃料ポンプの多くは、規格よりもかなり余分の燃料を吐出することになる。
【００２１】
そこで、補助ハウジング５０を取付けていない状態で組付けられた燃料ポンプ１０の燃料吐出量を測定後、実際に測定された燃料吐出量と規格との差に応じた板厚の補助ハウジング５０をハウジング１１の外周に取付けることにより、実質的なハウジングの板厚を増加することができる。板厚が増加することにより、図７および図８に示すように有効磁束Φが増加しモータ部３０の回転数が減少するので、過剰であった燃料ポンプ１０の吐出量を規格を満たす範囲内でぎりぎりまで低下させることができる。
【００２２】
次に、実際の実験結果に基づいて説明する。吐出量の規格が８５Ｌ／ｈ以上に定められており、外径３８mm、ハウジングの板厚１．６mm、８スロットのモータとウエスコ型のポンプとを組合せた燃料ポンプにおいて、補助ハウジングを追加する前のポンプ特性を測定したところ、吐出量は９４Ｌ／ｈ、電流は４．８Ａであった。この燃料ポンプに板厚１．０mmの補助ハウジングを取付けたところ、吐出量は８６Ｌ／ｈと規格ぎりぎりに調整でき、電流は４．６Ａに低減することができた。
【００２３】
以上説明した本発明の第１実施例では、板厚の異なる補助ハウジング５０を予め数種類用意しておき、個々に燃料吐出量のばらついている燃料ポンプに対して適当な板厚の補助ハウジング５０を選択して取付けることにより、所定電圧を印加されるモータ部３０の回転数を低下させ燃料ポンプの吐出量を規格を満たす範囲で低減することができる。したがって、燃料ポンプ１０の消費電力を低下することができる。さらに、多量の燃料が燃料タンク３に戻ることを防止するので、燃料タンク３内の燃料中に発生するベーパ量が減少する。したがって、所望の圧力でインジェクタ５に燃料が供給されるので、燃料噴射量および燃料噴射時期を高精度に制御可能である。
【００２４】
また、ハウジング１１の外周に補助ハウジング５０を取付けるという簡単な方法で燃料吐出量を低減しているので、補助ハウジング５０の追加によるシール箇所の増加および燃料ポンプとしての寿命の低下等の弊害は発生しない。
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図９に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００２５】
補助ハウジング５１は鋼板をプレス加工して同一径の円筒状に形成したものである。補助ハウジング５１の軸方向にスリット状の切込み５２が形成されており、切込み５２を形成する補助ハウジング５１の円周方向対向部における一方の軸方向端部に凸部５１ａが形成されている。補助ハウジング５１の内径はハウジング１１の外径よりも小さく設定されており、ハウジング１１に形成した凹部１１ａに凸部５１ａを嵌合させることにより補助ハウジング５１の軸方向および周方向の取付け位置が規定されるとともに、補助ハウジング５１の脱落を防止する。
【００２６】
補助ハウジング５１は、Ｎ極の永久磁石３１ａの円周方向ほぼ中央に該当する位置に切込み５２が位置するようにハウジング１１に取り付けられている。磁力線１０１は点線のように流れるため、永久磁石３１ａの中心部付近に切込み５２が存在しこの位置における板厚が薄くなっても磁束の流れが妨げられないので、切込みのない円筒状の補助ハウジングと同じ板厚で同量の有効磁束を増加することができる。切込み５２は、Ｓ極の永久磁石３１ｂ側に位置してもよいし、各永久磁石の周方向両端部から各永久磁石の円弧長の４分の１よりも中央よりであればどこに位置してもよい。
【００２７】
第２実施例では、鋼板のプレス加工により補助ハウジング５１を形成できるので補助ハウジングの製造コストを低減できるという効果がある。
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図１０に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
【００２８】
第３実施例では、二つの補助ハウジング５３および５４を重ねてハウジング全体の板厚を増加させ燃料吐出量を低減させている。補助ハウジングはハウジングと密着していれば磁路を形成することができるため、複数の補助ハウジングを重ねても板厚に応じて有効磁束を増加させることができる。
第３実施例では、種々の板厚寸法の補助ハウジングを組合せることによりハウジング全体の板厚を細かく調整できるので、燃料ポンプの吐出量を高精度に調整できる。また、補助ハウジングの板厚を薄くすることにより、用意するべき板厚の種類を減少してもハウジング全体の板厚を細かく調整可能である。この場合、板厚の種類が少なくなるので製造コストを低下できるという効果もある。
【００２９】
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図１１に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第４実施例では、磁気飽和した基準ハウジングに補助ハウジングを取付けることにより燃料吐出量を調整する第１、第２および第３実施例とは異なり、磁気飽和しないように予め基準ハウジングとしてのハウジング６０の板厚を大きくしておく。そして燃料吐出量を測定後、性能に見合った量だけ永久磁石の円周方向対向部間に該当するハウジングの部分を軸方向に切削して溝６０ａを形成し磁路面積を小さくすることにより有効磁束を低減し、燃料吐出量を増加させている。
【００３０】
第４実施例では、軸長全体に溝を形成してもよいし、短い軸長の溝を複数形成してもよい。
以上説明した本発明の各実施例において、断面円弧状の複数の部材を溶接、接着またはろう付け等で基準ハウジングまたは他の補助ハウジングに固定し一つの補助ハウジングを形成することは可能である。また、軸長の短い複数の円筒状の部材を溶接、接着またはろう付け等で基準ハウジングまたは他の補助ハウジングに固定し一つの補助ハウジングを形成することも可能である。補助ハウジングを形成する部材の軸長が短縮されることにより各部材の内径精度が向上するので、補助ハウジングが基準ハウジングまたは他の補助ハウジングと良好に密着する。これにより、燃料吐出量をさらに高精度に調整可能になる。
【００３１】
また本発明では、補助ハウジングに溝を設けることにより有効磁束を微調整することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の燃料ポンプを示す断面図である。
【図２】第１実施例の燃料ポンプを用いた燃料供給装置を示す模式的構成図である。
【図３】図１のIII −III 線断面図である。
【図４】図１のIV−IV線断面図である。
【図５】永久磁石の磁束と有効磁束との関係を示す特性図である。
【図６】有効磁束と燃料吐出量との関係を示す特性図である。
【図７】ハウジング板厚と有効磁束との関係を示す特性図である。
【図８】ハウジング板厚とモータ回転数との関係を示す特性図である。
【図９】本発明の第２実施例の燃料ポンプを示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例の燃料ポンプを示す断面図である。
【図１１】本発明の第４実施例の燃料ポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料ポンプ
１１ ハウジング（基準ハウジング）
２０ ポンプ部
３０ モータ部
３１ａ、３１ｂ 永久磁石
３２ 電機子
５０ 補助ハウジング
５１ 補助ハウジング
５１ａ 凸部
５２ 切込み
５３、５４ 補助ハウジング
６０ ハウジング（基準ハウジング）
６０ａ 溝

Claims (7)

1. 電磁駆動式の燃料ポンプの製造方法であって、電磁駆動部を収容し磁気回路の一部を構成する基準ハウジングの板厚を予め磁気飽和するように設定しておき、基準ハウジングの外周に補助ハウジングを取付けることにより燃料吐出量を調整することを特徴とする燃料ポンプの製造方法。
2. 前記補助ハウジングの板厚を変更することにより燃料吐出量を調整することを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプの製造方法。
3. 前記補助ハウジングの取付数を変更することにより燃料吐出量を調整することを特徴とする請求項１または２記載の燃料ポンプの製造方法。
4. 前記補助ハウジングは軸方向に切れていることを特徴とする請求項１、２または３記載の燃料ポンプの製造方法。
5. 前記基準ハウジングの内側に収容された永久磁石の周方向両端部から前記永久磁石の円弧長の４分の１よりも内側に該当する位置において、前記補助ハウジングが切れていることを特徴とする請求項４記載の燃料ポンプの製造方法。
6. 電磁駆動式の燃料ポンプの製造方法であって、電磁駆動部を収容し磁気回路の一部を構成する基準ハウジングの軸方向に溝を形成することにより燃料吐出量を調整することを特徴とする燃料ポンプの製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項記載の燃料ポンプの製造方法により製造されることを特徴とする燃料ポンプ。

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