JP3972465B2 - 電動ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーターにより駆動される電動ポンプに関するもので、例えば、内燃機関の燃料噴射装置に燃料を供給する車両用燃料ポンプ等に適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、高さの低い燃料タンクへの搭載性を向上させるために、燃料ポンプの全長を短くしたものとして、特開昭60−81488号及び特開平2−277983号等が知られている。この種の燃料ポンプにおいては、モーターの円筒状のローターの内周側にポンプのアウターギアを設け、インナーギアをアウターギアに偏心した位置で内接させて収容することによりポンプの軸方向の寸法を短縮している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭60−81488号においては、ローターがステーターの外側を回るアウターローター形式のものである。そのため、ポンプ部から吸入した燃料が、ローターの外周面と内周面との双方の面で接し、ローターが回転する際の流体抵抗が大きくなる。その結果、ローターを回転駆動させるための消費電力が大きくなる。
【0004】
また、特開平2−277983号においては、ローターはその外周側で支持されて回転しているが、ローターの周速が最も大きい所で摺動するため、支持部において焼きつきを起こしやすい。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、ローターの内部をポンプとすることにより小型化した電動ポンプにおいて、消費電力を低減することを目的とする。
【0005】
また、本発明では、ローターの支持部における焼きつきを防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、ステータコイル(9)が配置された円筒状のステータ(8、9、10)と、前記ステータ(8、9、10)の内側に所定の間隔をもって配置され、一端側に円筒状の窪み部(5a)を有する円筒状のローター(4)と、前記ローター(4)をその軸心で回転可能に支持するシャフト(12)とを備え、前記窪み部(5a)の内側にポンプ部(3、4、5、5b、13、13a)が形成されているという技術的手段を採用する。
【0007】
これによると、ローター(4)に形成された円筒状の窪み部(5a)の内側にポンプ部(3、4、5、5b、13、13a)が形成されているため、燃料ポンプの全長を短くすることができ、タンクの高さが低い燃料タンクにも搭載が可能となる。
また、ローター(4)は周速の小さい内周側で、シャフト(12)によって支持されて回転しているため、支持摺動部での焼きつきを起こしにくい。
【0008】
また、ローター(4)がステーター(8、9、10)の内側を回るインナーローター形式のものであるため、ポンプ部(3、4、5、5b、13、13a)から吸入される流体はローター(4)の外周面のみで接し、ローター(4)の内周面では接しない。これにより、ローター(4)が回転する際の流体抵抗を抑えることができ、ローター(4)の回転に要する電力を低減することができる。
【0009】
また、窪み部(5a)の大きさを変えることにより、吐出量を変えることができるので、吐出量を大きくしたい場合にも、燃料ポンプの全長は拡張することなく、吐出量の大きい燃料ポンプを提供することができる。
さらに、請求項1に記載の発明では、前記ポンプ部(3、4、5、5b、13、13a)は、前記窪み部(5a)の内周部に内歯(5b)が形成されたアウターギア部(5、5b)と、前記アウターギア部(5、5b)の内側に収容され、前記内歯(5b)に噛合するように外歯(13a)が形成されたインナーギア(13)とを有し、前記ローター(4)と前記インナーギア(13)とは、前記シャフト(12)によって、互いに偏心するように回転可能に支持され、前記内歯(5b)が内周面に一体成形されることで、前記アウターギア部(5、5b)が構成されているという技術的手段も採用する。
【0010】
内歯(5b)を有するアウタギア部(5、5b)と外歯(13a)を有するインナーギア(13)とは、いわゆるトロコイドポンプを形成している。そのため、ポンプ効率の高い電動ポンプを得ることができる。
また、内歯(5b)は窪み部(5a)の内周面に一体成形することにより、アウタギア部(5、5b)の部品点数を少なくすることができ、構造が簡単になるとともに製造コストも低減することができる。
【0011】
また、請求項2に記載の発明では、ローター(4)の軸方向の中心(F)は、ステーター(8、9、10)の軸方向の中心(E)よりインナーギア(13)側に位置しているという技術的手段を採用する。
【0012】
これにより、ローター(4)の外周部に設けられている磁石(6)には、ステーター(8、9、10)に近接する方向、すなわちインナーギア(13)と反対側方向の磁力が作用する。そして、ローター(4)がインナーギア(13)を押しつける荷重を軽減し、インナーギア(13)のスラスト方向の摺動抵抗を低減することができる。これにより、ローター(4)を回転駆動させるための電力を低減することができる。
【0013】
また、請求項1または請求項2に記載の電動ポンプは、請求項3に記載のように、車両の燃料タンク内に設置可能に構成されており、車両用燃料ポンプして好適である。
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図1は本発明に係る燃料ポンプの断面図である。また、図2から図5はそれぞれ図1に示されたA−A断面矢視図、B−B断面矢視図、C−C断面矢視図、D−D断面矢視図である。
【0015】
燃料ポンプ1は、モーター部2とポンプ部3とから構成されている。
モーター部2には、マグネットローター4、ステーター構造体10およびモーター駆動回路16が備えられている。マグネットローター4は、鉄系の焼結金属からなる円筒状のローターコア5の外周にフェライト等からなるマグネット4が接着固定されたものである。そして、ローターコア5の貫通孔の両端から圧入固定された焼結合金等で成形された軸受7によってシャフト12に回動可能に取り付けられる。
【0016】
マグネットローター4の外周には、径方向に所定の間隔をもって円筒状のステーターコア8が配置されている。ステーターコア8のスロット8a内には、図3の紙面垂直方向に3相のステータコイル9が配置されている。そして、ステーターコイル9を保護するために、ステーターコア8及びステーターコイル9の全体を樹脂でモールドして、ステーター構造体10を構成している。
【0017】
ステータコア8の軸方向の中心Eとマグネットローター4の軸方向の中心Fとは、互いにずらされており、マグネットローター4が若干下になるように配置されている。
シャフトホルダー11は、シャフト12の上端を支持するものであり、その中央孔11aに、シャフト12の上端が圧入固定されている。また、シャフトホルダー11は、ステーター構造体10の上端内側に圧入固定される。
【0018】
シャフトホルダー11の上部には、モーター駆動回路16を内蔵する回路ホルダー17が配置されている。回路ホルダー17には、モーター駆動回路16とステーターコイル9とを接続する中間端子18がインサート成形されている。そして、回路ホルダー17は、シャフトホルダー11の上部の窪み部11bに圧入固定されている。
【0019】
有底円筒状のエンドカバー15は、モーター駆動回路16を覆うように、ステーター構造体10の上端外側に圧入固定されている。エンドカバー15の底部には、上方に向けて突出した吐出パイプ15aが形成されている。
ポンプ部3は、モーター部2の下部に設けられ、マグネットローター4、インナーギア13及びポンプカバー14で構成されている。すなわち、マグネットローター4は、モーター部2の構成要素となるとともに、ポンプ部3の構成要素ともなっている。
【0020】
ローターコア5の下方端面には、有底円筒状の窪み部5aが形成されている。そして、図4に示すように、窪み部5aの内周面には、内歯5bが形成され、インナーギアポンプとしてのアウターギアを形成している。窪み部5aの内側には、インナーギア13が収容されている。インナーギア13の外周には、内歯5bの数より歯数が1つ少ない外歯13aが形成され、内歯5bと噛み合っている。そして、インナーギア13は,マグネットローター4に対して、中心が所定量だけ偏心した状態で、シャフト12の偏心支持部12aによって回転可能に支持されている。
【0021】
ポンプカバー14は、ステーター構造体10の下端内側に圧入されている。ポンプカバー14には、吸入ポート14a、吐出ポート14b、シャフト支持部14c及び燃料吸入口14dが形成されている。シャフト支持部14cは、ポンプカバー14の上側の、インナーギア13の偏心量対応させた位置に有底円筒状に穿設されている。そして、シャフト12の下端は、シャフト支持部14cによって支持されている。
【0022】
吸入ポート14aは、シャフト支持部14cを囲むように所定の範囲で穿設されている。この吸入ポート14aは、ポンプカバー14に下方に突出して形成されている燃料吸入口14dに連通している。また、吐出ポート14bは、図5において吸入ポート14aと上下方向に概ね対称な位置に穿設される。吐出ポート14bの穿設深さは、吸入ポート14aよりも小さく、燃料吸入口14dには連通していない。
【0023】
図示しない車載バッテリから電圧が印加され、図示しない給電端子を介してモーター駆動回路16に電圧が印加される。モーター駆動回路16からは、マグネットローター4の回転位置に応じてステーターコア8に巻回されたステーターコイル9の3相のうちの2相に通電される。すなわち、モーター部2は3相全波方式のモーターである。なお、マグネットローター4の回転位置は、ステーターコイル9に発生する誘起電圧を基に計算されている。
【0024】
ステーターコイル9が通電されると、マグネットローター4が図4において時計回り方向に回転する。マグネットローター4が回転にすることにより、窪み部5aの内周面に形成された内歯5bに噛み合った外歯13aを有するインナーギア13も同方向に回転する。これにより、内歯5bと外歯13aとの間に形成された圧力室3aは、順次時計回り方向に移動する。この時、マグネットローター4とインナーギア13とは、偏心して設けられているため、圧力室3aの容積は図4の上側では徐々に拡大し、下側では徐々に縮小する。これにより、吸入ポート14aから燃料が吸入され、吐出ポート14bから吐出される。その燃料は、マグネットローター4の外周とステーター構造体10の内周との間の内部空間2aへ吐出される。そして、内部空間2aに吐出された燃料は、エンドカバー15に一体的に形成された吐出パイプ15aを通って図示しないエンジンへ送られる。
【0025】
本発明では、ポンプ部3がマグネットローター4の内部に形成されるため、燃料ポンプの全長を短くすることができ、タンクの高さが低い燃料タンクにも搭載が可能となる。
また、本発明では、マグネットローター4の軸方向の中心は、ステーターコア8の軸方向の中心より若干下になるように配置されている。このように配置することにより、ローターコア5の外周に接着されたマグネット6には、ステーター構造体10に近接する方向、すなわち図1の上方に磁力が作用する。そのため、マグネットローター4がインナーギア13及びポンプカバー14を押しつける荷重を軽減し、マグネットローター4のスラスト方向の摺動抵抗を低減することができる。
【0026】
また、本発明は、マグネットローター4がステーター構造体10の内側を回るインナーローター形式のものである。そのため、燃料はマグネットローター4の内周面では接することなく、マグネットローター4の外周面のみで接する。これにより、マグネットローター4が回転する際の流体抵抗を抑えることができ、マグネットローター4の回転に要する電力を低減することができる。
【0027】
また、マグネットローター4は周速の小さい内周側で、シャフト12によって支持されて回転している。そのため、周速が大きいマグネットローター4の外周側で支持されて回転しているものに比べて、支持摺動部での焼きつきを起こしにくい。
さらに、本発明では、マグネットローター4の一部分をポンプとして用いているため、窪み部5aの大きさを変えることにより、吐出量を変えることができる。特に、吐出量を大きくしたい場合にも、燃料ポンプの全長は拡張することなく、吐出量の大きい燃料ポンプを提供することができる。
【0028】
なお、上記実施形態においては、ローターコア5を鉄系の焼結金属で構成したが、電磁鋼板を積層したものを用いてもよい。この場合は、ローターコア5は内歯形状を有する部分と内歯形状のない部分との2種類の電磁鋼板を積層したものとなる。
また、ローターコア5の窪み部5aに内歯5bを形成するのではなく、従来のもののように、円筒状に形成した窪み部5aに内歯を有する円筒状アウターローターを圧入固定してもよい。
【0029】
また、上記実施形態においては、車両用燃料ポンプに適用した例を説明したが、本発明は適用は上記に限定されることはなく、一般の電動ポンプに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる燃料ポンプの縦断面図である。
【図2】図1のA−A断面矢視図である。
【図3】図1のB−B断面矢視図である。
【図4】図1のC−C断面矢視図である。
【図5】図1のD−D断面矢視図である。
【符号の説明】
1…燃料ポンプ、2…モーター部、3…ポンプ部、
4…マグネットローター、5…ローターコア、5a…窪み部、5b…内歯、
6…マグネット、8…ステーターコア、9…ステーターコイル、
10…ステーター構造体、12…シャフト、13…インナーギア、
13a…外歯。
Claims (3)
- ステータコイル(9)が配置された円筒状のステータ(8、9、10)と、
前記ステータ(8、9、10)の内側に所定の間隔をもって配置され、一端側に円筒状の窪み部(5a)を有する円筒状のローター(4)と、
前記ローター(4)をその軸心で回転可能に支持するシャフト(12)とを備え、
前記窪み部(5a)の内側にポンプ部(3、4、5、5b、13、13a)が形成されており、
前記ポンプ部(3、4、5、5b、13、13a)は、前記窪み部(5a)の内周部に内歯(5b)が形成されたアウターギア部(5、5b)と、前記アウターギア部(5、5b)の内側に収容され、前記内歯(5b)に噛合するように外歯(13a)が形成されたインナーギア(13)とを有し、前記ローター(4)と前記インナーギア(13)とは、前記シャフト(12)によって、互いに偏心するように回転可能に支持され、
前記内歯(5b)が内周面に一体成形されることで、前記アウターギア部(5、5b)が構成されていることを特徴とする電動ポンプ。 - 前記ローター(4)の外周部には磁石(6)を備え、前記ローター(4)の軸方向の中心(F)は、前記ステーター(8、9、10)の軸方向の中心(E)より前記インナーギア(13)側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の電動ポンプ。
- 請求項1または請求項2に記載の電動ポンプが、車両の燃料タンク内に設置可能に構成されていることを特徴とする車両用燃料ポンプ。
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