JP5204718B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

この発明は燃料ポンプの改良構造に関するものである。

ポンプ部のポンプケーシング内に回転部材を収容し、回転子の回転駆動力により回転部材が回転して燃料タンク内の燃料を吸入し吐出する燃料ポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２０７３２０号公報

特許文献１では、回転部材と対向して摺動面を構成するポンプケーシングの摺動面箇所が、回転部材の回転軸方向においてハウジングとの圧入箇所と同一平面上に位置するように構成されているため、ポンプケーシングがハウジング内に圧入されると、ポンプケーシングの摺動面箇所に径方向の力が加わり回転軸方向に座屈変形することがある。ポンプケーシングの摺動面箇所が変形すると、ポンプケーシング内に収容される回転部材とポンプケーシングとのクリアランスが変化する。また、回転部材とポンプケーシングとが過度に接触し、回転部材の回転が妨げられる。その結果、燃料ポンプが吐出する燃料量が変化するという問題が生じる。

また、特許文献１では、ハウジングの内周壁とポンプケーシングの外周壁とが、回転部材の回転軸方向で当接して前記ハウジングと前記ポンプケーシングとの間をシールしているため、ポンプケーシングが回転軸方向の正規位置まで圧入できなかった場合にシール不良が発生し、燃料漏れによる燃料量低下が発生するという問題がある。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ハウジング内に収容されるポンプケーシングの摺動面箇所の変形を防止することによって吐出燃料量の変化を抑えると共に、ハウジングとポンプケーシングのシールを確実として所望の燃料量を吐出する燃料ポンプを提供することを目的とする。

この発明に係る燃料ポンプは、回転子と、前記回転子の回転駆動力により回転して、燃料吸入力を発生する回転部材、ならびに前記回転部材を収容するポンプケーシングを有するポンプ部と、前記回転子及び前記ポンプ部を収容するハウジングとを備えた燃料ポンプであって、前記ポンプケーシングは、前記回転部材と接する摺動面箇所と上側筒部とを有し、前記ハウジングの内周に前記ポンプケーシングが圧入される際に、圧入箇所が前記上側筒部に限定されるように、前記ハウジングの内周壁は前記圧入箇所を除いて内径を拡大した内径拡大箇所を有するものである。

この発明によれば、ポンプケーシングの摺動面箇所に径方向の力が加わることがなく、また、ポンプケーシングに過度の圧入力を掛けることなくスムーズに圧入できるのでポンプケーシングを樹脂製にしても、ポンプケーシングの変形を低減でき、燃料ポンプは所望の燃料量を吐出できる。また、ハウジングとポンプケーシング間のシールを圧入部で行う
ことにより、確実なシールが可能である。さらに、ポンプケーシングを樹脂製にすると、燃料ポンプを軽量化し製造コストを低減できる。

この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプを示す断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 この発明の実施の形態１係る燃料ポンプと従来の燃料ポンプとの違いを説明するための図である。

以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明するが、本願発明の理解には、前記先行技術の説明並びに図面が役立つので、前記先行技術の説明並びに図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る燃料ポンプの断面図を図１に示す。燃料ポンプ１は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプであり、燃料タンク内の燃料を吸入し、燃料消費装置であるエンジンに供給する。燃料ポンプ１は、吸入した燃料を昇圧するポンプ部２と、電機子４０の回転によりポンプ部２を駆動する回転子を含む電動機４とを備えている。

ポンプ部２は、吸入側カバー１４、ポンプケーシング１６、及びインペラすなわち回転部材２０（以下インペラまたは回転部材という）を有している。吸入側カバー１４及びポンプケーシング１６は樹脂製である。電動機４は、直流モータを構成しており、永久磁石３０、電機子４０、整流子７０、及びカバー８０を有している。電機子４０、整流子７０、及びカバー８０は特許請求の範囲における回転子の構成要素である。

電動機４及びポンプ部２を収容する円筒形のハウジング１０は、軸方向の両端側に薄肉部１１、１２をそれぞれ有し、薄肉部１１、１２の間に厚肉部１３を有している。薄肉部１１、１２は吸入側カバー１４と吐出側カバー１８とをかしめ固定している。薄肉部１１、１２と厚肉部１３との境界には、ハウジング１０の内周壁の肉厚差による内側段差１１ａ、１２ａが形成されている。

図２は図１の鎖線で囲むＡ部の拡大図である。ハウジング１０の厚肉部１３の内、段差１１ａに接する位置には内径拡大箇所２００が設けられており、内径拡大箇所２００と厚肉部１３が接する箇所にはハウジング１０の内周壁１０ａから内径拡大箇所２００に向かって拡がるテーパ形状２０１が形成されている。このテーパ形状２０１は、ポンプケーシング１６をハウジング１０に圧入する際のガイドとなり、ポンプケーシング１６に過度の圧入力を掛けることなくスムーズにポンプケーシング１６を回転軸方向の正規位置である、ポンプケーシングの外側段差１６ａが内側段差１１ａに当接する位置まで圧入することができる。

ここでポンプケーシング１６の形状について説明する。ポンプケーシング１６は、節の上下を切り落とした竹筒のような形状からなり、節の中心部に穴を設けて軸受部材２６を保持している。節に相当する部分は摺動面箇所１６ｄで、この摺動面箇所１６ｄと下側筒部１６ｅでインペラ２０の上面及び側面を取り囲んでいる。上側筒部１６ｂと摺動面箇所１６ｄの外周は下側筒部１６ｅの外周より小径になされ、上側筒部１６ｂ及び摺動面箇所１６ｄの外周と下側筒部１６ｅの外周との段差が外側段差１６ａである。

図１において、吸入側カバー１４とポンプケーシング１６との間にＣ字状のポンプ流路
１００が形成されている。吸入側カバー１４及びポンプケーシング１６は、回転部材としてのインペラ２０を回転可能に収容している。ポンプケーシング１６は、内周側で軸受部材２６を支持している。ハウジング１０の薄肉部１１が吸入側カバー１４をかしめることにより、ハウジング１０の内側段差１１ａとポンプケーシング１６の外側段差１６ａとが電機子４０の回転軸方向で全周にわたって当接して気密を保っている。

ポンプケーシング１６の外径は、電機子４０と向き合っている上側筒部１６ｂの部分が小さく、電機子４０から遠い下側筒部１６ｅの径が大きい。したがって、ポンプケーシング１６の外周壁には外径差による外側段差１６ａが形成されている。図２に示すように、ポンプケーシング１６は外径が小さい上側筒部１６ｂの先端部でハウジング１０の厚肉部１３の内周壁１０ａに圧入される。この圧入箇所は内周壁１０ａの全周にわたるものであり、ハウジング１０の内周壁１０ａとポンプケーシング１６の外周壁との間をシールしている。したがって、ポンプケーシング１６が回転軸方向の正規位置、つまりハウジング１０の内側段差１１ａとポンプケーシング１６の外側段差１６ａとが密着する位置まで圧入できなかった場合でもシール不良の発生を防止でき、燃料漏れによる燃料量低下を発生させることがない。

図１に示す円板状に形成されたインペラ２０の外周縁部には多数の羽根溝が形成されている。回転部材であるインペラ２０が電機子４０の回転により電機子４０のシャフト４１と共に回転すると、インペラ２０の羽根溝の前後で流体摩擦力により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝で繰り返すことによりポンプ流路１００の燃料が加圧される。インペラ２０の回転により吸入側カバー１４に形成された図示しない燃料吸入口からポンプ流路１００に吸入された燃料タンク内の燃料は、ポンプケーシング１６の連通路（図示せず）から電機子４０の一方の軸方向端部側に位置するカバー８０側に吐出される。さらに燃料は、電機子４０の外周を通って整流子７０側に向かい、燃料吐出口１０４を通り燃料ポンプ１からエンジン側に吐出される。

４分の１の円弧状に形成されている永久磁石３０は、ハウジング１０の内周壁１０ａの円周上に４個取り付けられている。永久磁石３０は回転方向に極の異なる磁極を４個形成している。４個の永久磁石は樹脂材３２により保持されている。電機子４０の他方の軸方向端部側に整流子７０が組み付けられ、電機子４０の整流子７０と反対側の軸方向端部をカバー８０が覆っている。電機子４０の回転軸としてのシャフト４１は、ポンプケーシング１６と吐出側カバー１８とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材２６、により軸受けされている。

電機子４０は、６極に分かれたコイルコア４２を有している。各コイルコア４２に、ボビン６０、及びボビン６０に巻線を集中巻きして形成されているコイル６２が取り付けられている。コイル６２の一方の端部は端子６４と電気的に接続しており、コイル６２の他方の端部は端子６６と電気的に接続している。周方向に隣接する３個の端子６６は、端子６８により電気的に接続している。

整流子７０は一体に形成されたカセット式である。整流子７０は回転方向に設置された６個のセグメント７２を有している。セグメント７２は例えばカーボンで形成されており、回転方向に隣接しているセグメント７２同士は電気的に絶縁されている。セグメント７２は中間端子７３を介して端子７４と電気的に接続している。端子７４は径方向の反対側に設置されているセグメント７２同士を電気的に接続している、電機子４０に整流子７０を組み付けると、整流子７０の端子７４が電機子４０の端子６４と嵌合して電気的に接続する。電機子４０の回転により、各セグメント７２は図示しないブラシと順次接触する。

図３（ｂ）に示すように、先行技術の装置では、回転部材Ｂと対向して摺動面Ｃを構成
するポンプケーシングＤの摺動面箇所Ｄ１が回転子の回転軸Ｅの方向においてハウジングＦとの圧入箇所Ｇと同一平面上に構成されているため、ポンプケーシングＤがハウジングＦ内に圧入されると、ポンプケーシングＤの摺動面箇所Ｄ１に径方向の力Ｈが加わり、摺動面箇所Ｄ１は回転軸方向に破線Ｉのように座屈変形することがある。

一方、本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、ポンプケーシング１６の外周壁１６ｃがハウジング１０の内周壁１０ａに圧入される圧入箇所は、ポンプケーシング１６の圧入方向入口側である上側筒部１６ｂの先端部分に限定される。つまり、ポンプケーシング１６の摺動面箇所１６ｄの外周面はハウジング１０の内径拡大箇所２００に位置している。ポンプケーシング１６がハウジング１０内に圧入されると、ポンプケーシング１６の上側筒部１６ｂの先端部分に径方向の力Ｊが加わり径方向に破線Ｋのように座屈変形する。

このため、ハウジング１０内に収容されるポンプケーシング１６の摺動面箇所１６ｄに径方向に力が加わらないので、ポンプケーシング１６の摺動面箇所１６ｄの変形を抑制できる。その結果、回転部材２０とポンプケーシング１６とのクリアランスの変化を低減するとともに、ポンプケーシング１６と回転部材２０とが過度に接触し回転部材２０の回転が妨げられることを防止できる。したがって、燃料ポンプ１は所望の燃料量を吐出できる。

以上説明したこの発明の上記の実施の形態では、ポンプケーシングの外周壁がハウジングの内周壁に圧入される圧入箇所がポンプケーシングの圧入方向入口側である上側筒部の先端部分に限定されるように、ハウジングの内周壁は圧入箇所を除いて内径を拡大した内径拡大箇所を有している。この構成により、ハウジング内に収容されるポンプケーシングの摺動面箇所に径方向に力が加わらないので、ポンプケーシング摺動面箇所の変形を抑制できる。その結果、回転部材とポンプケーシングとのクリアランスの変化を低減するとともに、ポンプケーシングと回転部材とが過度に接触し回転部材の回転が妨げられることを防止できる。したがって、燃料ポンプは所望の燃料量を吐出できる。

また、ポンプケーシングの外周壁は全周にわたってハウジングの内周壁に圧入されるため、圧入箇所がハウジングの内周壁とポンプケーシングの外周壁との間をシールすることになる。したがって、ポンプケーシングが回転軸方向の正規位置まで圧入できなかった場合でもシール不良の発生を防止でき、燃料漏れによる燃料量低下を発生させることがない。シール位置まで圧入した場合は、前記圧入部と前記段差当接部による二重のシールができ、燃料漏れを確実に阻止できる。

さらに、ハウジングの内周壁は圧入箇所と内径拡大箇所との間をテーパ形状で接続しているので、ポンプケーシングを圧入する際のガイドとなり、ポンプケーシングに過度の圧入力を掛けることなくスムーズにポンプケーシングを回転軸方向の正規位置まで圧入することができる。

加えて、ポンプケーシングの摺動面箇所に径方向の力が加わらなく、また、ポンプケーシングに過度の圧入力を掛けることなくスムーズに圧入できるので、ポンプケーシングを樹脂製にしても、ポンプケーシングの変形を低減できる。したがって、燃料ポンプは所望の燃料量を吐出できる。さらに、ポンプケーシングを樹脂製にすると、燃料ポンプを軽量化し製造コストを低減できる。

１ 燃料ポンプ、 ２ ポンプ部、
４ 電動機、 １０ ハウジング、
１０ａ 内周壁、 １１ 薄肉部、
１１ａ 内側段差、 １２ 薄肉部、
１２ａ 内側段差、 １３ 厚肉部、
１４ 吸入側カバー、 １６ ポンプケーシング、
１６ａ 外側段差、 １６ｂ 上側筒部、
１６ｃ 外周壁、 １６ｄ 摺動面箇所、
１６ｅ 下側筒部、 １８ 吐出側カバー、
２０ 回転部材（インペラ）、２６ 軸受部材、
２７ 軸受部材、 ３０ 永久磁石、
３２ 樹脂材、 ４０ 電気子、
４１ シャフト、 ６０ ボビン、
６２ コイル、 ６４ 端子、
６６ 端子、 ６８ 端子、
７０ 整流子、 ７２ セグメント、
７３ 中間端子、 ７４ 端子、
８０ カバー、 １００ ポンプ流路、
１０４ 燃料吐出口、 ２００ 内径拡大箇所、
２０１ テーパ形状。

Claims (5)

1. 回転子と、前記回転子の回転駆動力により回転して、燃料吸入力を発生する回転部材、ならびに前記回転部材を収容するポンプケーシングを有するポンプ部と、前記回転子及び前記ポンプ部を収容するハウジングとを備えた燃料ポンプであって、前記ポンプケーシングは、前記回転部材と接する摺動面箇所と上側筒部とを有し、前記ハウジングの内周に前記ポンプケーシングが圧入される際に、圧入箇所が前記上側筒部に限定されるように、前記ハウジングの内周壁は前記圧入箇所を除いて内径を拡大した内径拡大箇所を有することを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記ポンプケーシングの外周壁が前記ハウジングの内周壁に圧入される前記圧入箇所は、前記ハウジングの内周壁と前記ポンプケーシングの外周壁との間をシールしていることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記ハウジングの内周壁は、前記ポンプケーシングの圧入箇所と前記内径拡大箇所との間がテーパ形状になされていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記ポンプケーシングは、前記ハウジングの内径拡大箇所の全周に形成された内側段差と全周にわたって当接する外側段差を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
5. 前記ポンプケーシングは樹脂製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。

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