JP3812737B2 - 燃料ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングの中心部に固定した固定シャフトを中心にしてモータ部とポンプ部を回転させるように構成した燃料ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の燃料ポンプとしては、例えば特開昭63−82086号公報に示すものがある。この燃料ポンプは、図4に示すように、ハウジング11の中心部に固定シャフト12を固定し、モータ部13のアーマチュア14(ロータ)の中心部に設けられたパイプ部材15の両端部の内周側にそれぞれ軸受部材16を圧入固定し、この軸受部材16を固定シャフト12に回転自在に挿通することで、パイプ部材15を軸受部材16を介して固定シャフト12に回転自在に支持させる構成としている。この場合、軸受部材16は、パイプ部材15の内周側に圧入固定され、パイプ部材15と固定シャフト12との間に軸受部材16が位置する軸受構造となっている。また、ポンプ部17のインペラ18は、パイプ部材15に嵌合固定され、モータ部13のアーマチュア14とパイプ部材15とインペラ18とが固定シャフト12を中心にして一体的に回転する構成となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来構成では、ハウジング11内にモータ部13とポンプ部17とを軸方向に隙間を持たせて配置する構成であるため、燃料ポンプの軸方向寸法が大きくなってしまうという欠点がある。
【0004】
また、前記従来構成では、モータ部13のアーマチュア14を支持するパイプ部材15と固定シャフト12との間に軸受部材16を介在させるスペースが必要となるため、その分、パイプ部材15の外径寸法が大きくなって、ハウジング11内のアーマチュア14の収容スペースが狭くなってしまう。その結果、アーマチュア14の巻線スペースが狭くなって、モータ出力低下ひいてはポンプ吐出性能低下を招いたり、或は、これを防ぐために、ハウジング11の外径寸法を大きくしてアーマチュア14の巻線スペースを確保する必要があり、燃料ポンプの外径寸法が大きくなってしまうという欠点がある。
【0005】
更に、前記従来構成では、軸受部材16の外周面をパイプ部材15の内周面に圧接させ、軸受部材16の内周面を固定シャフト12の外周面に摺接させる構成であるため、軸受部材16の内径と外径の両方の寸法精度・同心精度が要求される。もし、軸受部材16の内径と外径の寸法精度・同心精度が悪くなると、組立が困難になったり、燃料ポンプの運転中にアーマチュア14が振動して騒音が発生するため、軸受部材16の内径側と外径側の両方に高精度の切削加工等を施して軸受部材16の内径と外径の両方の寸法精度・同心精度を確保する必要がある。このため、軸受部材16の加工に手間がかかって、加工コストが高くなってしまい、燃料ポンプの製造コストが高くなるという欠点がある。
【0006】
そこで、本発明の第1の目的は、燃料ポンプの軸方向寸法を小さくできるようにすることである。
【0007】
また、本発明の第2の目的は、モータ部のアーマチュアを支持するパイプ部材を小径化してハウジング内のアーマチュアの収容スペースを拡大することができ、ポンプ吐出性能向上又は燃料ポンプの外径寸法の小型化を実現できるようにすることである。
【0008】
更に、本発明の第3の目的は、軸受部材として要求される寸法精度・同心精度を確保しながら、軸受部材の加工を簡単な加工にして加工コストを低減することができるようにすることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記第1の目的を達成するために、本発明の請求項1の燃料ポンプは、ハウジング内に、燃料を吸入・吐出するポンプ部と、このポンプ部を駆動するモータ部とを備え、前記ハウジングの中心部に固定シャフトを固定し、前記モータ部のアーマチュアの中心部に設けられたパイプ部材を前記固定シャフトに挿通すると共に、前記パイプ部材の両端部をそれぞれ軸受部材を介して前記固定シャフトに回転自在に支持させる構成のものにおいて、前記ポンプ部側に位置する前記軸受部材上で、前記アーマチュアの一部と前記ポンプ部の回転体とが重なり合って一体的に回転するように配置したものである。このようにすれば、ハウジング内におけるモータ部及びポンプ部の収容スペースを軸方向に小さくすることができ、燃料ポンプの軸方向寸法を小さくすることができる。
【0010】
更に、請求項1に係る発明では、アーマチュアのうちのポンプ部の回転体と重なり合う部分は、該回転体と係合して該アーマチュアの回転力を該回転体に伝達するように形成するようにしている。これにより、軸受部材上で、アーマチュアとポンプ部の回転体との係合構造(カップリング構造)をコンパクトに形成することができる。
【0011】
更に、請求項2のように、アーマチュアのうちのポンプ部の回転体と重なり合う部分を樹脂により形成すると良い。これにより、製造コスト低減、軽量化の要求を満たすことができる。
【0012】
また、前記第2の目的を達成するために、請求項3のように、固定シャフトと軸受部材との間にパイプ部材の端部が位置するように構成しても良い。このようにすれば、パイプ部材と固定シャフトとの間に軸受部材を介在させるスペースを設ける必要がなくなり、その分、パイプ部材の外径寸法を小さくすることができる。これにより、ハウジング内のアーマチュアの収容スペースを拡大することができて、アーマチュアの巻線スペースを拡大することができ、モータ出力向上ひいてはポンプ吐出性能向上を実現することができる。換言すれば、ハウジングの外径寸法を小さくしても、従来と同程度のアーマチュアの巻線スペースを確保することができ、従来と同程度のポンプ吐出性能を確保しながら、燃料ポンプの外径寸法を小さくすることができる。
【0013】
更に、前記第3の目的を達成するために、請求項4のように、軸受部材の中央部に段付き形状の貫通孔を形成し、該貫通孔の径の小さい部分(以下「小径孔部」という)を固定シャフトに回転自在に挿通し、該貫通孔の径の大きい部分(以下「大径孔部」という)にパイプ部材の端部を支持させた構成としても良い。この構成では、パイプ部材と固定シャフトとの間に軸受部材を介在させるスペースを設ける必要がなくなるため、前記請求項4に係る発明と同様の効果を得ることができる。しかも、軸受部材の内周側にパイプ部材支持用の大径孔部と固定シャフト挿通用の小径孔部とを同心状に形成すれば良いので、軸受部材の加工時に軸受部材の外周部をチャック等で保持した状態で、軸受部材の内周側をバイト等で切削加工することで、軸受部材の内周側にパイプ部材支持用の大径孔部と固定シャフト挿通用の小径孔部とを両者の軸心を正確に一致させた状態で精度良く形成することができる。これにより、軸受部材として要求される寸法精度・同心精度を確保しながら、軸受部材の加工を簡単な加工にすることが可能となり、加工コストを低減することができる。
【0014】
この場合、軸受部材の大径孔部とパイプ部材の端部との間に別部材を介在させる構成としても良いが、請求項5のように、軸受部材の大径孔部にパイプ部材の端部を圧入固定することが好ましい。このようにすれば、パイプ部材の軸心を軸受部材の大径孔部の軸心に正確に一致させることができ、軸受部材の大径孔部とパイプ部材の端部との間に別部材を介在させる構成と比較して、パイプ部材、軸受部材、固定シャフトの同心精度を確実に高めることができ、これらの同心精度のずれによるアーマチュアの振れ回り等を確実に防止することができる。
【0015】
また、ポンプ部の回転体の支持構造に関しては、ポンプ部の回転体を固定シャフトに挿通した構成としても良いが、固定シャフトと回転体との間で摺動抵抗が発生するため、その分、ポンプ性能が低下したり、回転体を樹脂で形成した場合は、回転体が摩擦熱で固定シャフトに融着するおそれもある。
【0016】
そこで、請求項6のように、ポンプ部の回転体の中心部に軸受部材の外径寸法よりも僅かに大きいガイド孔を形成し、この回転体のガイド孔を軸受部材に嵌め込み、モータ部のアーマチュアに設けたカップリング突起を、前記回転体に形成した係合部に係合させることで、前記アーマチュアの回転力を前記回転体に伝達するように構成しても良い。このようにすれば、ポンプ部の回転体を、アーマチュアと一体的に回転する軸受部材の外周面でガイドしながら回転させることができるので、該回転体の回転抵抗を小さくすることができ、その分、ポンプ性能を向上できると共に、回転体を樹脂で形成した場合でも、回転体が摩擦熱で相手側の部材(軸受部材)に融着することを防止できる。
【0017】
また、請求項7のように、ハウジングのうちのモータ部側の端面部を、固定シャフトの端部を固定する固定孔が形成されたポンプカバーによって構成し、前記固定孔のうちのモータ部側の部分にテーパ部を形成するようにしても良い。このようにすれば、燃料ポンプの製造組立工程で、固定シャフトの端部をポンプカバーの固定孔に差し込むか又は圧入する際に、テーパ部が固定シャフトの端部をポンプカバーの固定孔に案内する働きをするため、固定シャフトの端部をポンプカバーの固定孔に差し込む作業又は圧入作業を容易に行うことができる。
【0018】
更に、請求項8のように、ポンプカバーを樹脂により形成するようにすると良い。これにより、製造コスト低減、軽量化の要求を満たすことができる。尚、ハウジングを樹脂で形成する場合は、ポンプカバーを含めてハウジングを樹脂で一体成形するようにしても良い。
【0019】
【発明の実施の形態】
[実施形態(1)]
以下、本発明の実施形態(1)を図1及び図2に基づいて説明する。まず、燃料ポンプの全体構成を概略的に説明する。燃料ポンプの円筒状のハウジング31内にポンプ部32とモータ部33とが軸方向に並べて組み付けられている。ポンプ部32は、ハウジング31の下端部に、金属又は樹脂で形成したポンプケーシング34,35をかしめ等により固定し、このポンプケーシング34,35内に樹脂又は金属で形成したインペラ36(回転体)を収容した構成となっている。下側のポンプケーシング34には、燃料吸入口37が形成され、この燃料吸入口37から燃料タンク(図示せず)内の燃料がポンプケーシング34,35内に吸入され、上側のポンプケーシング35に形成された吐出口(図示せず)から吐出された燃料は、モータ部33のアーマチュア38とマグネット39との間に形成された隙間を通って燃料吐出口40から吐出される。
【0020】
一方、モータ部33の外周部に円筒状に配列されたマグネット39は、ハウジング31の内周面に固定され、該マグネット39の内周側には、アーマチュア38が同心状に配置されている。このアーマチュア38は、コア42のスロットに電機子コイル(図示せず)を装着し、それを樹脂43でモールド成形した構成となっている。このアーマチュア38は、ハウジング31の中心部に固定された固定シャフト41に後述する軸受構造によって回転自在に支持されている。この固定シャフト41の下端部は、下側のポンプケーシング34の中心部の孔に圧入等により固定され、該固定シャフト41の上端部は、ハウジング31の上端部にかしめ等により固定されたポンプカバー44の中心部の固定孔53に圧入又は接着等により固定されている。
【0021】
この場合、ポンプカバー44は、例えば樹脂で形成され、固定孔53のうちのモータ部33側の部分(下側部分)にテーパ部54が形成されている。製造組立工程で、固定シャフト41の端部をポンプカバー44の固定孔53に差し込むか又は圧入する際に、テーパ部54が固定シャフト41の端部をポンプカバー44の固定孔53に案内する働きをするため、固定シャフト41の端部をポンプカバー44の固定孔53に差し込む作業又は圧入作業を容易に行うことができる。尚、ハウジング31を樹脂で形成する場合は、ポンプカバー44を含めてハウジング31を樹脂で一体成形するようにしても良い。
【0022】
次に、アーマチュア38を固定シャフト41に回転自在に支持させる軸受構造を説明する。アーマチュア38のコア42の内周部には、金属製のパイプ部材45が圧入等により固定され、このパイプ部材45が固定シャフト41に挿通されている。このパイプ部材45の内径寸法は、固定シャフト41の外径寸法よりも僅かに大きく形成され、パイプ部材45の内周面と固定シャフト41の外周面との間に微小な隙間が形成されるようになっている。このパイプ部材45の両端部を支持する軸受部材46の中央部には、小径孔部46aと大径孔部46bとからなる段付き形状の貫通孔が形成されている。そして、この軸受部材46の大径孔部46bにパイプ部材45の端部を圧入固定し、小径孔部46aを固定シャフト41に回転自在に挿通することで、アーマチュア38を固定シャフト41に回転自在に支持させている。これにより、固定シャフト41と軸受部材46との間にパイプ部材45の端部が位置する構成となっている。
【0023】
ポンプ部32のインペラ36の中心部に軸受部材46の外径寸法よりも僅かに大きい円形のガイド孔52が形成され、このガイド孔52が軸受部材46に嵌め込まれている。これにより、インペラ36は、アーマチュア38と一体的に回転する軸受部材46の外周面でガイドされながら回転するようになっている。
【0024】
アーマチュア38の下端部(ポンプ部32側の端部)には、樹脂で複数本のカップリング突起47がポンプ部32側に突出して軸受部材46を取り囲むように等間隔に一体成形され、各カップリング突起47の先端部がインペラ36に形成された係合凹部48(係合部)に挿入係合されている。このカップリング構造により、アーマチュア38の回転力がカップリング突起47を介してインペラ36に伝達され、インペラ36が回転駆動されるようになっている。上側のポンプケーシング35の中央部には、カップリング突起47が固定シャフト41の周りを自由に回転できるように円形孔49が形成されている。
【0025】
この場合、カップリング突起47は、アーマチュア38の一部であり、ポンプ部32側に位置する軸受部材46上で、アーマチュア38の一部(カップリング突起47)とインペラ36とが重なり合って一体的に回転するように配置されている。
【0026】
以上のように構成した燃料ポンプは、モータ部33に通電してアーマチュア38を回転させると、その回転力がカップリング突起47を介してインペラ36に伝達され、インペラ36が回転駆動される。これにより、燃料タンク(図示せず)内の燃料が燃料吸入口37からポンプケーシング34,35内に吸入され、上側のポンプケーシング35に形成された吐出口(図示せず)から吐出され、モータ部33のアーマチュア38とマグネット39との間に形成された隙間を通って燃料吐出口40から吐出される。
【0027】
以上説明した本実施形態(1)の燃料ポンプの軸受構造によれば、軸受部材46の中央部に、小径孔部46aと大径孔部46bとからなる段付き形状の貫通孔を形成し、この軸受部材46の大径孔部46bにパイプ部材45の端部を圧入固定し、小径孔部46aを固定シャフト41に回転自在に挿通することで、アーマチュア38を固定シャフト41に回転自在に支持させるようにしている。
【0028】
従って、本実施形態(1)では、アーマチュア38を支持するパイプ部材45の端部を軸受部材46の内周側に設けるため、パイプ部材45と固定シャフト41との間に軸受部材46を介在させるスペースを設ける必要がなくなり、その分、パイプ部材45の外径寸法を小さくすることができる。これにより、ハウジング31内のアーマチュア38の収容スペースを拡大することができて、アーマチュア38の巻線スペースを拡大することができ、モータ出力向上ひいてはポンプ吐出性能向上を実現することができる。換言すれば、ハウジング38の外径寸法をパイプ部材45の小径化分だけ小さくしても、従来と同程度のアーマチュア38の巻線スペースを確保することができ、従来と同程度のポンプ吐出性能を確保しながら、燃料ポンプの外径寸法を小さくすることができる。
【0029】
しかも、本実施形態(1)では、ポンプ部32側に位置する軸受部材46上で、アーマチュア38の一部(カップリング突起47)とインペラ36とが重なり合って一体的に回転するように配置されているため、ハウジング31内におけるモータ部33及びポンプ部32の収容スペースを軸方向に小さくすることができて、燃料ポンプの軸方向寸法を小さくすることができる。これにより、本実施形態(1)では、燃料ポンプの外径寸法と軸方向寸法の両方を小さくすることができる。
【0030】
更に、本実施形態(1)では、軸受部材46の内周側に、パイプ部材圧入用の大径孔部46bと固定シャフト挿通用の小径孔部46aを同心状に形成すれば良いので、軸受部材46の加工時には、図2に示すように、軸受部材46の外周部をチャック49等で保持した状態で、軸受部材46の内周側をバイト50等で切削加工することで、軸受部材46の内周側にパイプ部材圧入用の大径孔部46bと固定シャフト挿通用の小径孔部46aとを両者の軸心を正確に一致させた状態で精度良く形成することができる。これにより、軸受部材46として要求される寸法精度・同心精度を確保しながら、軸受部材46の加工を簡単な加工にすることが可能となり、加工コストを低減することができ、低コスト化の要求も満たすことができる。
【0031】
その上、本実施形態(1)では、軸受部材46の大径孔部46bにパイプ部材45の端部を圧入固定するようにしたので、パイプ部材45の軸心を軸受部材46の大径孔部46bの軸心に正確に一致させることができ、軸受部材46の大径孔部46bとパイプ部材45の端部との間に別部材を介在させる構成と比較して、パイプ部材45、軸受部材46、固定シャフト41の同心精度を確実に高めることができ、これらの同心精度のずれによるアーマチュア38の振れ回り等を確実に防止することができる。
【0032】
また、本実施形態(1)では、ポンプ部32のインペラ36の中心部に軸受部材46の外径寸法よりも僅かに大きい円形のガイド孔52を形成し、このインペラ36のガイド孔52を軸受部材46に嵌め込むようにしたので、インペラ36を、アーマチュア38と一体的に回転する軸受部材46の外周面でガイドしながら回転させることができる。これにより、インペラ36の回転抵抗を小さくすることができ、その分、ポンプ性能を向上できると共に、インペラ36を樹脂で形成した場合でも、インペラ36が摩擦熱で相手側の部材(軸受部材46)に融着することを防止でき、信頼性・耐久性を向上することができる。
【0033】
しかも、インペラ36のガイド孔52と軸受部材46の外周との間に微小な隙間が形成されているので、インペラ36と軸受部材46との熱膨張率の違いを両者間の隙間で吸収することができ、インペラ36に熱応力によるクラック等が生じることを防止することができる。更に、インペラ36は、軸受部材46に対して軸方向に摺動自在となっているので、組立誤差等でポンプケーシング34,35と軸受部材46との位置関係がずれたとしても、そのずれ量に応じてインペラ36が軸方向に移動することで、常に、インペラ36をポンプケーシング34,35内の中央部に位置させることができ、組立誤差等によってインペラ36とポンプケーシング34,35との間の摺動抵抗が大きくなることを防止することができる。
【0034】
ところで、図4に示す従来の燃料ポンプでは、インペラ18とパイプ部材15との嵌合部分をDカット等の非円形状に形成することで、両者を回り止めして回転力を伝達するようにしているが、この構成では、インペラ18とパイプ部材15との軸心がずれたり、インペラ18の重心が回転中心(パイプ部材15の軸心)からずれるため、インペラ18の振れ回りが生じて振動・騒音が発生したり、吐出圧力の脈動が発生したりする可能性がある。
【0035】
これに対して、本実施形態(1)では、インペラ36の中心部に形成した円形のガイド孔52を軸受部材46に嵌め込んで支持させるようにしたので、インペラ36の軸心を軸受部材46の軸心に精度良く一致させることができると共に、インペラ36の重心を回転中心(パイプ部材45の軸心)に精度良く一致させることができる。これにより、インペラ36の振れ回りを少なくして振動・騒音を低減できると共に、吐出圧力の脈動も少なくすることができる。
【0036】
尚、本実施形態(1)では、アーマチュア38に、モールド樹脂でカップリング突起47を一体成形したが、アーマチュア38とは別部品として形成したカップリング突起をアーマチュア38にインサート成形等で固定するようにしても良い。また、アーマチュア38とインペラ36とのカップリング構造を適宜変更しても良く、例えば、アーマチュア38に筒状のカップリング突起を同心状に設けて、この筒状のカップリング突起の内周側に軸受部材46を挿通すると共に、この筒状のカップリング突起の断面形状をD字状等の非円形の形状に形成し、この筒状のカップリング突起を、インペラ36の中心部に形成した非円形の係合孔に挿入係合するようにしても良い。
【0037】
[実施形態(2)]
前記実施形態(1)では、アーマチュア38にカップリング突起47を一体成形するようにしたが、図3に示す本発明の実施形態(2)では、カップリング突起61を形成した筒状のカップリング部材62をアーマチュア38の端面部に宛がうように装着して、両者を係合等により回り止めしている。カップリング突起61とカップリング部材62は、例えば樹脂により一体成形されている。また、アーマチュア38は、アーマチュアコア63が円周方向に複数個に分割され、巻線64が巻回された複数個の分割コアを係合等により環状に連結して組み立てられている。その他の構成は、前記実施形態(1)と実質的に同じであるので、前記実施形態(1)と同じ符号を付して説明を省略する。
【0038】
以上のように構成した本実施形態(2)においても、前記実施形態(1)と同様の効果を得ることができる。
尚、上記各実施形態(1),(2)では、ポンプ部32をタービンポンプとして構成したが、トロコイドギアポンプ等の他の形式のポンプを採用しても良い。その他、本発明は、固定シャフト41の支持構造等を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態(1)を示す燃料ポンプの縦断面図
【図2】軸受部材の加工方法を説明する拡大縦断面図
【図3】本発明の実施形態(2)を示す燃料ポンプの縦断面図
【図4】従来の燃料ポンプの縦断面図
【符号の説明】
31…ハウジング、32…ポンプ部、33…モータ部、34…ポンプケーシング、35…ポンプケーシング、36…インペラ(回転体)、38…アーマチュア、39…マグネット、41…固定シャフト、42…コア、43…モールド樹脂、44…ポンプカバー、45…パイプ部材、46…軸受部材、47…カップリング突起、48…係合凹部(係合部)、52…ガイド孔、53…固定孔、54…テーパ部、61…カップリング突起、62…カップリング部材、63…アーマチュアコア、64…巻線。
Claims (8)
- ハウジング内に、燃料を吸入・吐出するポンプ部と、このポンプ部を駆動するモータ部とを備え、前記ハウジングの中心部に固定シャフトを固定し、前記モータ部のアーマチュアの中心部に設けられたパイプ部材を前記固定シャフトに挿通すると共に、前記パイプ部材の両端部をそれぞれ軸受部材を介して前記固定シャフトに回転自在に支持させる構成とした燃料ポンプにおいて、
前記ポンプ部側に位置する前記軸受部材上で、前記アーマチュアの一部と前記ポンプ部の回転体とが重なり合って一体的に回転するように配置され、且つ、前記アーマチュアのうちの前記ポンプ部の回転体と重なり合う部分は、該回転体と係合して該アーマチュアの回転力を該回転体に伝達するように形成されていることを特徴とする燃料ポンプ。 - 前記アーマチュアのうちの前記ポンプ部の回転体と重なり合う部分は、樹脂により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。
- 前記固定シャフトと前記軸受部材との間に前記パイプ部材の端部が位置するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料ポンプ。
- 前記軸受部材の中央部に段付き形状の貫通孔を形成し、該貫通孔の径の小さい部分を前記固定シャフトに回転自在に挿通し、該貫通孔の径の大きい部分に前記パイプ部材の端部を支持させた構成としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料ポンプ。
- 前記パイプ部材の端部は、前記軸受部材の貫通孔の径の大きい部分に圧入固定されていることを特徴とする請求項4に記載の燃料ポンプ。
- 前記ポンプ部の回転体の中心部に前記軸受部材の外径寸法よりも僅かに大きいガイド孔を形成し、この回転体のガイド孔を前記軸受部材に嵌め込み、前記モータ部のアーマチュアに設けたカップリング突起を、前記回転体に形成した係合部に係合させることで、前記アーマチュアの回転力を前記回転体に伝達することを特徴とする請求項4又は5に記載の燃料ポンプ。
- 前記ハウジングのうちの前記モータ部側の端面部は、前記固定シャフトの端部を固定する固定孔が形成されたポンプカバーによって構成され、前記固定孔のうちの前記モータ部側の部分にテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の燃料ポンプ。
- 前記ポンプカバーは、樹脂により形成されていることを特徴とする請求項7に記載の燃料ポンプ。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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