JP5142463B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は燃料ポンプに関する。

磁性材料と樹脂の複合材料の射出成形により形成された永久磁石を回転子又は固定子の磁界発生手段として備える電動機が知られている（例えば、特許文献１）。ところが、ポンプ部を駆動するモータ部の回転子と固定子とが燃料流路を形成する燃料ポンプに、モータ部として特許文献１に記載されたような電動機を搭載するとき、燃料流路の壁面を構成する永久磁石の表面に射出口痕が形成されていると、射出口痕の凹凸により燃料流路の流路抵抗が増大するという問題がある。さらに、永久磁石の射出口痕が形成されている部位は燃料浸漬より発錆しやすく、永久磁石の射出口痕が形成されている部位が発錆により隆起すると、燃料流路の流路抵抗が著しく増大するおそれがある。

特開２００１−２６８８７４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、回転子と固定子との間に形成される燃料流路の流路抵抗を低減することができる燃料ポンプを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、磁性材料と樹脂を含む複合材料の射出成形により形成されている永久磁石は、回転子の外周面と燃料流路を形成している内周縁部と異なる軸方向の端面に射出口痕を有している。具体的には、軸方向の吐出口側の燃料流路に面する端面において吐出口を投影した位置とは異なる位置にて部分的に凹む射出口痕が形成されている。この結果、燃料ポンプの回転子と固定子との間に形成されている燃料流路の流路抵抗を低減することができる。

一般に、固定子としての永久磁石の内周縁部と軸方向の端面とにより形成される角部には面取り加工が施される。この面取り加工により、永久磁石の軸方向の端面の永久磁石の内周縁部に近い部分は、燃料流路側に傾斜する。このように燃料流路側に傾斜した部分に射出口痕が形成されていると、永久磁石の射出口痕の周辺部が発錆により隆起した場合、隆起部分が燃料流路に突出するおそれがある。隆起部分が燃料流路に突出すると燃料流路の流路抵抗が増大する。

請求項２に記載の発明では、射出口痕と永久磁石の内周縁部とを所定間隔、離間させている。すなわち、永久磁石は軸方向の端面の燃料流路側に傾斜していない部分に射出口痕を有しているため、射出口痕の周辺部が発錆により隆起したとしても、隆起部分が燃料流路側に突出することはなく、隆起部分が燃料流路の流路抵抗を増大させることはない。

請求項３に記載の発明では、永久磁石の外周縁部又は永久磁石の内周縁部と射出口痕とを０．３ｍｍ以上、離間させることにより、隆起部分が燃料流路側に突出することを確実に防止することができる。

請求項４に記載の発明では、永久磁石は磁性材料とポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を含む複合材料で形成されている。ＰＰＳは耐薬品性が高いため、燃料の浸漬による永久磁石の劣化を抑制することができる。

請求項５に記載の発明では、永久磁石の回転子の回転軸方向の吐出口側の燃料流路に面する端面において吐出口を投影した位置とは異なる位置にて部分的に凹む射出口痕が形成される金型を用いて、磁性材料と樹脂を含む複合材料の射出成形することにより固定子に永久磁石を形成する。このように形成された永久磁石は燃料流路を形成する内周縁部又は外周縁部に射出口痕を有していないので、燃料ポンプの回転子と固定子との間に形成される燃料流路の流路抵抗は低減される。すなわち、請求項５に記載の発明によると、永久磁石の燃料流路を形成する内周縁部又は外周縁部に形成された射出口痕を除去する等の工程を要しない簡素な工程により、回転子と固定子との間に形成される燃料流路の流路抵抗が小さな燃料ポンプを製造することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（第１実施形態）
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。

ハウジング２２は、ポンプ部１２およびモータ部１３を収容している。ポンプ部１２のポンプケース３０、３２は、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３０、３２とインペラ３４との間には、それぞれＣ字状のポンプ流路１００が形成されている。

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。固定子としてのステータコア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の内周側に回転自在に設置されている。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ＮｅＦｅＢ等の磁性粉を練り込んだプラスティックマグネットであり、シャフト６２は永久磁石６４にインサート成形されている。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。そして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。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。
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一体にモールド成形されている。エンドカバー７２には吐出口１０４が形成されている。

燃料は、ポンプケース３０に設けられた吸入口から吸入される。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１００で昇圧される。昇圧された燃料は、ステータコア４０の内周面と回転子６０の外周面とにより形成される燃料流路１０２を通って吐出口１０４側に圧送され、吐出口１０４からエンジン側に吐出される。

しかしながら、燃料流路１０２の壁面に凹凸が形成されていると、燃料流路１０２における流路抵抗が増大することにより、モータ部１３の消費電力に対する燃料の吐出量が減少する。そこで、第１実施形態では、燃料流路１０２を構成する外周縁部６８が平坦な永久磁石６４を形成することにより、モータ部１３の消費電力に対する燃料の吐出量を増大させている。具体的には、以下に説明する方法で永久磁石６４を射出成形する。

図２は、永久磁石６４の形成方法を示す模式図である。
まず、シャフト６２の一部が金型９０内部に露出した状態でシャフト６２と金型９０とを固定する。この金型９０にはシャフト６２の軸方向の端部９１に射出口９２が形成されている。次に、熱可塑性樹脂材と磁性粉を含む複合材料を射出口から金型９０内部に注入することにより、永久磁石６４を射出成形する。

このようにして形成された永久磁石６４は、シャフト６２の軸方向の端面６７に射出口痕６６を有している。すなわち、永久磁石６４が燃料流路１０２を形成している外周縁部６８に射出口痕６６を有していないため、射出口痕６２の凹凸等により燃料流路１０２の流路抵抗が増大することはなく、燃料流路１０２の流路抵抗を低減することができる。射出口痕６６は、永久磁石６４の端面６７であれば、図３に示すように１つ形成しても、２つ以上形成してもよい。

ところが一般に、永久磁石６４の端面６７と外周縁部６８とにより形成される角部には面取り加工が施される。この面取り加工により、永久磁石６４の端面６７の外周縁部６８から０．３ｍｍまでの部分は、燃料流路１０２側に傾斜することがある。このように燃料流路１０２側に傾斜した部分に射出口痕６６が形成されていると、永久磁石６４の射出口痕６６の周辺部が発錆により隆起した場合、隆起部分が燃料流路１０２に突出するおそれがある。

そこで、永久磁石６４の外周縁部６８を形成する金型９０の内壁面９３からシャフト６２の径方向に所定距離（図２に示す矢印９４参照）以上離間した端部９１に射出口９２が形成されている金型９０を用いて、永久磁石６４を射出成形することが望ましい。ここで所定距離とは、永久磁石６４の端面６７と外周縁部６８とにより形成される角部に施される一般的な面取り加工を考慮して、０．３ｍｍである。

このように形成された永久磁石６４は、シャフト６２の軸方向の端面６７の面取り加工されない部位、すなわち燃料流路１０２側に傾斜しない部位に射出口痕６６を有している。この結果、射出口痕６６の周辺部が発錆により隆起したとしても、隆起部分が燃料流路１０２側に突出することはなく、隆起部分により燃料流路１０２の流路抵抗が増大することはない。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料ポンプは、モータ部の回転子の構成が第１実施形態による燃料ポンプ１０と異なる。本発明の第２実施形態による燃料ポンプのその他の構成要素は、第１実施形態による燃料ポンプ１０の対応する構成要素と実質的に同一である。

図４に示す本発明の第２実施形態による燃料ポンプの回転子２６０は、シャフト６２、回転コア２６９および永久磁石２６４を有している。永久磁石２６４はＰＰＳ等の熱可塑性樹脂材とＮｅＦｅＢ等の磁性粉を含む複合材料の射出成形により円筒状に成形されたプラスティックマグネットであり、回転コア２６９の外周側に固定されている。永久磁石２６４は、第１実施形態に係る永久磁石６４と同様に、回転方向に８個の磁極部を形成している。

燃料は、第１実施形態による燃料ポンプ１０と同様に、ステータコアの内周面と永久磁石２６４の外周縁部２６８とにより形成される燃料流路を通って吐出口側に圧送され、吐出口からエンジン側に吐出される。
ここで永久磁石２６４の射出口痕２６６はシャフト６２の軸方向の端面２６７に形成されている。すなわち、ステータコアの内周面と永久磁石２６４の外周縁部２６８とにより形成される燃料通路の壁面に射出口痕が形成されないため、燃料通路の流路抵抗を低減することができる。また、第１実施形態に係る永久磁石６４と同様に、永久磁石２６４の端面２６７の燃料流路を形成する永久磁石２６４の外周縁部２６８からシャフト６２の径方向に０．３ｍｍ以上離間した部位に射出口痕２６６を形成すれば、射出口痕２６６周辺部の隆起による燃料流路の流路抵抗の増大を防止することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料ポンプを図５に示す。燃料ポンプ３１０は、ポンプ部３２０と、ポンプ部３２０のインペラ３２６を回転駆動するモータ部３３０と、エンドサポートカバー３１４とを備えている。ハウジング３１２は、ポンプ部３２０およびモータ部３３０の外周を囲み、ポンプ部３２０およびモータ部３３０の共通のハウジングである。エンドサポートカバー３１４は、モータ部３３０のポンプ部３２０と反対側を覆い、燃料の吐出口３０６を形成している。

ポンプ部３２０は、ポンプカバー３２２、ポンプケーシング３２４、およびインペラ３２６を有しているウエスコポンプである。ポンプカバー３２２およびポンプケーシング３２４は、インペラ３２６を回転自在に収容するケース部材である。ポンプカバー３２２とインペラ３２６との間、ならびにポンプケーシング３２４とインペラ３２６との間に、Ｃ字状のポンプ流路３０２が形成されている。

永久磁石３３２はＰＰＳ等の熱可塑性樹脂材と磁性粉を含む複合材料の射出成形により４分の１の円弧状に成形されたプラスティックマグネットである。４個の永久磁石３３２はハウジング３１２の内周壁に等間隔に取り付けられ、回転方向に交互に極の異なる磁極を形成している。

電機子３４０のポンプ部３２０と反対側の回転軸方向の端部には、整流子３７０が組み付けられている。永久磁石３３２、電機子３４０、整流子３７０および図示しないブラシは直流電動機を構成している。電機子３４０のシャフト３４１は、ポンプケーシング３２４とベアリングホルダ３１６とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材３１８により軸受けされている。

電機子３４０は、回転中央部に中央コア３４２を有している。シャフト３４１は中央コア３４２に圧入される。中央コア３４２は断面六角形の筒状に形成されている。６個のスロット３５０は中央コア３４２の外周に回転方向に設置されている。各スロット３５０は、コイルコア３５２、ボビン３６０、およびボビン３６０に巻線を集中巻きして形成されているコイル３６２を有している。
整流子３７０は、回転方向に設置された１２個のセグメント３７２を有している。

燃料は、ポンプカバー３２２に設けられた吸入口３００から吸入される。吸入口３００から吸入された燃料は、インペラ３２６の回転によりポンプ流路３０２で昇圧され、モータ部３３０の永久磁石３３２と電機子３４０との間の燃料流路３０４に圧送される。そして燃料は、燃料流路３０４を通り吐出口３０６から吐出される。

ここで、永久磁石３３２の射出口痕３６６は、シャフト３４１の軸方向の端面３６７に形成されている。すなわち、燃料流路３０４の壁面に射出口痕による凹凸が形成されないため、燃料流路３０４の流路抵抗を低減することができる。また、第１実施形態に係る永久磁石６４と同様に、永久磁石３３２の端面３６７の燃料流路３０４を形成する永久磁石３３２の内周縁部３６８からシャフト３４１の径方向に０．３ｍｍ以上離間した部位に射出口痕３６６を形成すれば、射出口痕３６６周辺部の隆起による燃料流路１０２の流路抵抗の増大を防止することができる。

（他の実施形態）
尚、上記第２実施形態と第３実施形態において、永久磁石２６４の射出口痕２６６と永久磁石３３２の射出口痕３６６は、第１実施形態における永久磁石６４の射出口痕６６と同様に、燃料通路を形成する部位でなければ、１つ形成しても、２つ以上形成してもよい。
このように、本発明は、上記複数の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。

第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図。 第１実施形態に係る永久磁石の形成方法を示す断面図。 第１実施形態による燃料ポンプの変形例を示す模式図。 第２実施形態による燃料ポンプを示す断面図。 第３実施形態による燃料ポンプを示す断面図。

符号の説明

１０、３１０：燃料ポンプ、１２、３２０：ポンプ部、１３、３３０：モータ部、４０：ステータコア（固定子）、５４、３６２：コイル、６０、２６０：回転子、６２、３４１：シャフト、６４、２６４、３３２：永久磁石、６６、２６６、３６６：射出口痕、９０：金型、９２：射出口、１０２、３０４：燃料流路、３４０：電機子

Claims (5)

1. 固定子と、前記固定子の内周側に回転自在に設置されている回転子とを有するモータ部と、
   前記モータ部により駆動され燃料を吸入し昇圧するポンプ部と、
   前記固定子の内周面と前記回転子の外周面との間に形成され、前記ポンプ部で昇圧され吐出口から吐出される燃料を通過させる燃料流路とを備え、
   前記固定子は、磁性材料と樹脂を含む複合材料の射出成形により形成され、軸方向の前記吐出口側の前記燃料流路に面する端面において前記吐出口を投影した位置とは異なる位置にて部分的に凹む射出口痕が形成された永久磁石を有している、
   ことを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記射出口痕は、前記軸方向の前記端面において、前記固定子の内周縁部と所定間隔を介して離間している、
   請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記所定間隔は０．３ｍｍ以上である、
   請求項２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記樹脂はポリフェニレンスルフィドである、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
5. 固定子と、前記固定子の内周側に回転自在に設置されている回転子とを有するモータ部と、
   前記モータ部により駆動され燃料を吸入し昇圧するポンプ部と、
   前記固定子の内周面と前記回転子の外周面との間に形成され、前記ポンプ部で昇圧され吐出口から吐出される燃料を通過させる燃料流路とを備える燃料ポンプの製造方法において、
   前記固定子に永久磁石を形成する工程であって、前記永久磁石の軸方向の前記吐出口側の前記燃料流路に面する端面において前記吐出口を投影した位置とは異なる位置にて部分的に凹む射出口痕が形成される金型を用いて、磁性材料と樹脂を含む複合材料を射出成形することにより前記永久磁石を形成する工程を含む、
   ことを特徴とする燃料ポンプの製造方法。

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