JP4587124B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータを用いた燃料ポンプに関する。

燃料ポンプの駆動源としてブラシレスモータを用いたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。ブラシレスモータには、ブラシモータのように整流子とブラシとの摺動抵抗、整流子とブラシとの間の電気抵抗、ならびに整流子を各セグメントに分割するために設けた溝が受ける流体抵抗による損失の問題が生じない。その結果、ブラシレスモータのモータ効率はブラシモータに比べて高くなるので、燃料ポンプの効率が向上する。ここで燃料ポンプの効率とは、燃料ポンプに供給する電力に対して、燃料ポンプがする仕事量、すなわち（燃料吐出圧）×（燃料吐出量）の値の割合である。燃料ポンプの効率が高くなると、同等の仕事量であれば、ブラシモータを用いるよりもブラシレスモータを用いる方がモータ部が小さくなり、燃料ポンプを小型化できる。このようにブラシレスモータを用いて小型化された燃料ポンプは、特に自動二輪車に使用する上で好適である。

このようなブラシレスモータを用いた燃料ポンプにおいては、特許文献１に開示されているように、回転子の外周側に設置されたステータコアの外周側に燃料が漏れることを防止するために、ステータコアの外周を金属製のハウジングで覆っている。しかしながら、ブラシレスモータにおいて、ステータコアの外周を覆うハウジングは磁気回路としては不要である。また、特許文献１では、ステータコアの外周を覆う箇所の金属ハウジングは厚肉化されているので、ブラシレスモータのステータコアの外周を覆うハウジングの外径が大きくなる。したがって、燃料ポンプの小型化が妨げられるという問題がある。
また特許文献２では、モータ部およびポンプ部の両方のハウジングを金属ではなく樹脂で一体成形しているが、樹脂製のハウジングでは、ハウジング内に収容した部品を組み付けるための軸力を十分に確保することは困難である。

特開２００５−１１０４７８号公報 特開２００５−１１０４７７号公報

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、ハウジング内に収容した部品を組み付ける軸力を確保しつつ、モータ部の外径を小径化する燃料ポンプを提供することを目的とする。

請求項１から９のいずれか一項に記載の発明では、樹脂モールドで形成された樹脂ハウジングによりステータコアの外周を覆っているので、ステータコアの外周を覆うハウジングを厚肉化することなく、燃料ポンプの外径を小径化できる。また、ステータコアの外周を金属ではなく樹脂で覆っているので、燃料ポンプを軽量化できる。

一方、ポンプ部の外周は、樹脂ハウジングの樹脂モールドにより固定されている金属ハウジングにより覆われている。この構成によれば、金属ハウジング内に収容したポンプ部の部品を組み付ける軸力を金属ハウジングにより十分に確保できる。
請求項２に記載の発明では、金属ハウジングが樹脂ハウジングに固定されている固定箇所に回り止め有するので、金属ハウジングの回転方向の位置ずれを防止できる。

請求項３に記載の発明では、金属ハウジングの回り止めは樹脂ハウジングの樹脂モールドにより覆われているので、樹脂ハウジングにより回り止めを強固に固定し、金属ハウジングの回転位置のずれを防止できる。
請求項４に記載の発明では、樹脂ハウジングは、軸方向位置において、金属ハウジングがポンプケースを係止している係止箇所と同じか、あるいは係止箇所よりもステータコア側に樹脂モールドされて形成されているので、金属ハウジングがポンプケースを係止するときに樹脂ハウジングが邪魔にならない。

請求項５に記載の発明では、金属ハウジングがポンプケースを係止する係止箇所で、金属ハウジングの端部がポンプケースをかしめるときのかしめ力を受けるので、強固な力でポンプケースをかしめ固定できる。
請求項６に記載の発明では、ポンプ部の金属ハウジングの端部はボビンに形成されている凹部に嵌合しているので、ボビンに対して金属ハウジングを容易に位置決めできる。

請求項７に記載の発明では、樹脂ハウジングは、金属ハウジングが凹部に嵌合している箇所を覆ってモールドされているので、ボビンと金属ハウジングとの嵌合を樹脂ハウジングにより強固に保持できる。
請求項８に記載の発明では、樹脂ハウジングは、周方向に複数設置されたティースの間およびコイルを覆って樹脂モールドされているので、ティースの間に燃料が進入し、コイルが燃料に晒されることを防止できる。したがって、劣化燃料や低質燃料を使用しても、コイルが腐食することを防止できる。
請求項９に記載の発明では、ステータコアのポンプ部とは反対側の端部を覆うカバーを樹脂ハウジングが形成しているので、部品点数を減少できる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料ポンプを図１に示す。本実施形態の燃料ポンプ１０は、例えば排気量が１５０ｃｃ以下の二輪自動車の燃料タンク内に設置されるインタンク式のタービンポンプである。燃料ポンプ１０は、ポンプ部１２と、ポンプ部１２を回転駆動するモータ部１３とを備えている。

ポンプ部１２の金属ハウジング２０は、ポンプケース３０、３２、およびインペラ３４を収容している。図２に示すように、金属ハウジング２０は、大径部２２と大径部よりも小径の小径部２４とにより円筒状に形成されている。大径部２２と小径部２４との間には径差による段差２８が形成されている。金属ハウジング２０は、小径部２４側の端部の爪２５がボビン５０の凹部５２（図１参照）に嵌合することにより、ボビン５０に対して位置決めされている。爪２５は、後述する爪２６がボビン５０に係止される位置まで凹部５２に挿入されて嵌合している。爪２５は、周方向に等角度間隔に６個形成されている。さらに小径部２４には、回り止めとしての爪２６が、爪２５同士の間で内側に突出して周方向に等角度間隔に６個形成されている。

ポンプケース３０、３２は、回転部材としてのインペラ３４を回転自在に収容するポンプケースである。ポンプケース３２は金属ハウジング２０の段差２８に係止されて軸方向位置を決められている。ポンプケース３０は金属ハウジング２０の一端でかしめ固定されている。金属ハウジング２０をかしめるとき、ポンプケース３２を係止する係止箇所としての段差２８にかしめの受け治具を当て、ポンプケース３０をかしめ固定するときの軸力を受ける。ポンプケース３０、３２とインペラ３４との間に、それぞれＣ字状のポンプ流路２００が形成されている。ポンプケース３０に設けられた図示しない吸入口から吸入された燃料は、インペラ３４の回転によりポンプ流路２００で昇圧され、モータ部１３側に圧送される。モータ部１３側に圧送された燃料は、ステータコア４０と回転子６０との間の燃料流路２０２を通り、吐出口２０４からエンジン側に供給される。

モータ部１３は、所謂ブラシレスモータであり、ステータコア４０、ボビン５０、コイル５４および回転子６０を有している。ステータコア４０、ボビン５０およびコイル５４は、樹脂ハウジング７０にインサート成形されている。ステータコア４０は、軸方向に積層された磁性鋼板を互いにかしめて形成されており、モータ部１３の中心側に向けて突出するティース４２が周方向に等間隔に６個形成されている。各ティース４２にはボビン５０の周囲にコイル５４が巻回されている。各コイル５４はターミナル５６と電気的に接続している。各コイル５４への通電は、回転子６０の回転位置に応じて制御される。

回転子６０は、シャフト６２および永久磁石６４を有し、ステータコア４０の内周に回転自在に設置されている。永久磁石６４は、ローレット加工が施されたシャフト６２の外周面に直接嵌め込まれている。シャフト６２の両端部は、軸受け３６により回転自在に支持されている。永久磁石６４は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の熱可塑性樹脂材に磁性粉を練り込んで円筒状に形成されたプラスティックマグネットである。永久磁石６４は、回転方向に８個の磁極部６５を形成している。８個の磁極部６５は、ステータコア４０と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。

樹脂ハウジング７０は、絶縁樹脂材を樹脂モールドし、ステータコア４０およびコイル５４をインサート成形して形成されている。ステータコア４０のティース４２の間には、樹脂ハウジング７０の絶縁樹脂材がモールドされている。これにより、燃料がコイル５４に直接接触しないので、劣化燃料や低質燃料を使用しても、コイル５４の腐食を防止できる。また、樹脂ハウジング７０は、金属ハウジング２０がポンプケース３０を係止している係止箇所である段差２８と軸方向位置が同じか、あるいは段差２８よりもステータコア４０側の軸方向位置まで樹脂モールドされて形成されている。したがって、段差２８がポンプケース３２を係止するときに樹脂ハウジング７０が邪魔にならない。また、樹脂ハウジング７０は、金属ハウジング２０の爪２５がボビン５０の凹部５２に嵌合している嵌合箇所、および爪２６を覆ってモールド成形されている。これにより、ボビン５０からの金属ハウジング２０の抜けを防止するとともに、金属ハウジング２０の回転を強固に規制する。

エンドカバー７２は、ステータコア４０およびコイル５４を樹脂モールドするときに樹脂ハウジング７０とともに一体にモールド成形されている。これにより、部品点数を減少できる。エンドカバー７２が形成する吐出口２０４内には、弁部材８０、ストッパ８２およびスプリング８４が収容されている。ポンプ部１２で昇圧された燃料が所定圧以上になると、弁部材８０はスプリング８４の荷重に抗してリフトし、吐出口２０４から燃料がエンジンに吐出される。吐出口２０４は、ターミナル５６との干渉を避けるため、燃料ポンプ１０の軸中心から偏心した位置に設けられている。

本実施形態では、ステータコア４０およびコイル５４を樹脂モールドし、燃料が漏れない程度の薄さでステータコア４０の外周を樹脂ハウジング７０で覆っているので、モータ部１３の外径が小径化されている。
一方、ポンプ部１２の外周は金属ハウジング２０で覆われているので、ポンプケース３０を大きな力でかしめることができる。これにより、金属ハウジング２０は、ポンプケース３０、３２を大きな軸力で組み付けることができるので、部材同士の接触箇所の面圧が増加する。したがって、部材間の燃料漏れを防止できる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、エンドカバー７２を樹脂ハウジング７０とともに一体成形したが、エンドカバーを別部材としてもよい。
インペラ３４を用いたタービンポンプでポンプ部１２を構成したが、ポンプ部を他のポンプ構成、例えばギアポンプで構成してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。 （Ａ）はポンプ部の金属ハウジングを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。

符号の説明

１０：燃料ポンプ、１２：ポンプ部、１３：モータ部（ブラシレスモータ）、２０：金属ハウジング、２６：爪（回り止め）、２８：段差（係止箇所）、４０：ステータコア、４２：ティース、５０：ボビン、５２：凹部、５４：コイル、６０：回転子、６４：永久磁石、７０：樹脂ハウジング、７２：エンドカバー

Claims (9)

1. ステータコアと、
   前記ステータコアに巻回され、通電を制御されることにより前記ステータコアの内周面に周方向に形成する磁極が切り換わるコイルと、
   前記ステータコアの内周側に回転自在に設置され、回転方向に交互に異なる磁極を前記ステータコアと向き合う外周面に形成している回転子と、
   前記回転子により回転駆動される回転部材を有し、前記回転部材の回転により燃料を吸入し昇圧するポンプ部と、
   樹脂モールドにより形成され、前記ステータコアの外周を覆っている樹脂ハウジングと、
   前記ポンプ部の外周を覆い、前記樹脂ハウジングの樹脂モールドにより固定されている金属ハウジングと、
   を備える燃料ポンプ。
2. 前記金属ハウジングは、前記樹脂ハウジングに固定されている箇所に前記金属ハウジングの回転を規制する回り止めを有する請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記樹脂ハウジングは前記回り止めを覆って樹脂モールドされている請求項２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記ポンプ部は前記回転部材を収容しているポンプケースを有し、前記樹脂ハウジングは、軸方向位置において、前記金属ハウジングが前記ポンプケースを係止している係止箇所と同じか、あるいは前記係止箇所よりも前記ステータコア側まで樹脂モールドされて形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
5. 前記金属ハウジングの端部は前記ポンプケースをかしめ固定しており、前記金属ハウジングは、前記ポンプケースをかしめ固定するときに前記係止箇所においてかしめ力を受ける請求項４に記載の燃料ポンプ。
6. 前記コイルを巻回しているボビンをさらに備え、前記金属ハウジングの端部は前記ボビンに形成されている凹部に嵌合している請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
7. 前記樹脂ハウジングは、前記金属ハウジングが前記凹部に嵌合している嵌合箇所を覆って樹脂モールドされている請求項６に記載の燃料ポンプ。
8. 前記ステータコアは、周方向に複数設置されて内側の前記回転子に向けて突出し前記コイルが巻回されているティースを有し、
   前記樹脂ハウジングは、前記ティースの間および前記コイルを覆って樹脂モールドされている請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
9. 前記樹脂ハウジングは、前記ステータコアの前記ポンプ部とは反対側の端部を覆うカバーを形成している請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。

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