JP5846849B2 - モータ付き燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクに貯蔵した燃料をエンジンに供給するために燃料供給官に備えられる燃料ポンプ、特にＬＰＧ（液体石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の気化し易い燃料を用いた場合のモータ付き燃料ポンプに関するものである。

従来、ＬＰＧ（液体石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の気化し易い燃料を、例えば自動車などにおいて、燃料タンクからエンジンに送る場合に用いるモータにより駆動するプランジャ式の燃料ポンプが知られており、例えば駆動用モータとこのモータに連結された回転軸に装着された回転カム機構からなる往復運動機構とからなる駆動部を有し、前記往復運動機構により往復駆動されるプランジャを嵌挿したシリンダとからなるポンプ部とで構成されている。

そして、ポンプ部は、前記シリンダの先端側に燃料流路と吐出流路とが交互に開閉する開閉弁を介して接続されており、燃料流路がＬＰＧ（液体石油ガス）等の気化し易い燃料が収容された燃料タンクの底部に、吐出流路がエンジンの噴射弁にそれぞれ接続されている。

ところで、ＬＰＧ（液体石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の気化し易い燃料を用いた場合の燃料ポンプのポンプ駆動側とポンプ作動側との圧力差が生じて、ポンプ作動側からポンプ駆動側への燃料漏れ及び燃料ポンプから大気中への燃料や潤滑油の漏れを生じる。

そこで、例えば、駆動用モータおよび往復運動機構を同一の空間に存在するように密封包囲されている燃料ポンプが特開２００７−３３２８０８号公報に本件出願人によって提示されている。

前記公報に提示されている燃料ポンプは、駆動用モータおよび往復運動機構室を同一の空間に存在するように密封包囲することにより、往復運動機構室に配置される回転軸の部分に特殊なシール部材が不要となり、駆動用モータの負荷（摩擦トルク）が低減される。また、使用部品が削減され、燃料供給システムの構造をシンプルにして、小型化及びコスト低減が図られる。

しかしながら、前記公報に提示されている燃料ポンプでは、往復運動機構室と駆動用モータとの空間が同一空間であることから気化した燃料が往復運動機構室内から駆動モータに至って例えば電力線やその他の電子部品に過電流を発生させて故障を誘発するおそれがある。

特開２００７−３３２８０８号公報

本発明は、配管や部品点数が少なくコストの削減を図れるリターンレス式の燃料供給手段に用いる燃料ポンプにおいて、上記のような問題点を解決しようとするものであり、駆動用モータおよび往復運動機構室を同一の空間に存在するように密封包囲することにより
、往復運動機構室に配置される回転軸の部分に特殊なシール部材を不要として、駆動用モータの負荷（摩擦トルク）を低減し、また、使用部品の削減と、燃料供給システムの構造をシンプルにして、小型化及びコスト低減を図ることが可能であるばかりか、モータの電力線やその他の電子部品に気化した燃料雰囲気による故障が誘発されることのないＬＰＧ（液体石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の気化し易い燃料に適した燃料ポンプを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、駆動用モータにより駆動される往復運動機構を有する駆動部と、シリンダと該シリンダ内を前記往復運動機構により往復摺動するプランジャとで構成されたポンプ部を有するとともに、前記シリンダの先端側に一端を燃料タンク底部に接続した燃料流路と一端をエンジンに連結した吐出流路がそれぞれ接続されており、前記駆動用モータおよび往復運動機構を同一の空間に存在するように密封包囲されている燃料ポンプにおいて、前記駆動用モータが、略円筒状のモータカバー内側に、回転自在に位置するロータと、前記ロータの内周部に、コイルが巻装され嵌め込み固定されているステータと、前記ロータと前記ステータとの間に配置され、そのロータとステータとを隔離する一端部を閉塞した円筒状をなし開口部に外方に突出するフランジ部を有するキャンを備え、前記キャンは、前記ステータと密着配置されていることを特徴とするアウターロータ方式キャンドモータと、前記モータの回転軸の一部に備えられた回転運動を往復運動へ変換するカムを備え、前記カムの往復運動をプランジャに伝達することで、液体燃料を吐出することを可能とした。

また、本発明においては、前記キャンは、与えられる圧力に応じ、一体構造または胴体部（円筒部）と天板部を２つの別部材とするか、または、胴体部（円筒部）と天板部とフランジ部（シール部）よりなる３部材より構成され、溶接により結合されることを特徴とするとともに、ステータに密着している部分は剛性が得られるものの、コイル巻き線部となる天板部は、背面に支持物がないため、全体を均一の板厚とすると、十分な剛性を得ることができないおそれがある。そこで、前記キャンは、天板部が胴体部（円筒部）より肉厚が厚くなるように形成している。

更に、ステータ（積層板）とキャンは、板面に垂直に密着配置され、積層板面に垂直に荷重を受けさせることによって、前記キャン胴体部が肉薄であっても高対荷重性能が得られるような構造とした。

本発明にかかるキャンドモータによれば、円筒状のキャン胴体部が肉薄であって、天板部が胴体部に比して肉厚となり、該キャンとステータが垂直に密着して配置されていることにより、キャンの耐荷重性を向上するとともに、渦電流を低減しモータ効率の低減を防止し、前記モータを採用したことにより、モータの電気系統やその他の電子部品を燃料経路から隔離することを可能とし、燃料が前記電子部品等に接触することを原因とする故障を防止することができばかりか、特別な材料を必要としないため安価に信頼度の高い高圧燃料ポンプを製造することができる。

本発明による実施の形態のＬＰＧ高圧燃料ポンプの概要図である。 図１のキャンド式ブラシレスモータ部分の断面図であり、耐圧構造を表したものである。 図１のキャンドモータの断面図であって、該キャンに加わる圧力を模式的に表した図である。 キャン（一体型）。 キャン（２ピース型）。 キャン（３ピース型）。

以下に、図面に示した本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す概略図である。

本実施の形態は、リターンレス式の燃料供給手段について実施されるものであり、往復運動機構により往復摺動するプランジャ１１を有するポンプ部１ａと、前記ポンプ部１ａを駆動する駆動モータ２とからなり、これらの駆動モータ２とポンプ１ａとがブロック状のボディ１に同一の空間に存在するように密封包囲されており、前記ポンプ部１ａは、シリンダ１２の先端側がＬＰＧ（液体石油ガス）等の気化し易い燃料が収容された燃料タンク（図示せず）へ接続される燃料通路１０ａとエンジンの噴射弁へ接続される燃料通路１０ｂがそれぞれ接続されている。

また、一端を燃料タンク（図示せず）の頂部に接続した漏れ燃料回収通路１０ｃが前記シリンダ１２及びプランジャ１１とシール１３の間に接続され、設置されていることで、前記カム１４とを遮断する構造であるとともに、前記カム１４はモータ回転軸２９の軸線上の一部と接続され、駆動モータ２からの回転運動を往復運動へと変換している。

そして、前記駆動モータ２は、略円筒状のモータカバー２５ａの内側に、回転自在に位置するロータ２１と、ロータ２１の端部に永久磁石（マグネット）２２を備え、前記ロータ２１の内周部に、コイル２３が巻装されたステータ２４が嵌め込み固定され、前記ロータ２１と前記ステータ２４との間に配置され、そのロータ２１とステータ２４とを隔離する一端部を閉塞した円筒状をなし開口部に外方に突出するフランジ部を有するキャン２８を備え、前記キャン２８は、前記ステータ２４と密着配置され、前記キャン２８の内部の一部にホールＩＣ２７を有しているいわゆるアウターロータ方式キャンドモータである。

図２は、キャンドモータ２の横断面の概要図であり、ロータ２１の内側に磁性体（マグネット）２２を配置され、その内周にステータ２４が放射状に配置している。そして、前記ロータ２１とステータ２４を隔離するキャン２８が円筒状に配置されている。この構造により、ステータ２４の内周部からの圧力荷重に対しては、ステータ２４に対してキャン２８を密着配置させることにより、剛性が増し、キャン胴部の肉厚を薄くしても、十分な圧力荷重耐性を有している。また、図３のように、キャン天板部にかかる圧力荷重に対しては、キャンの天板部２８ａが胴体部２８ｂに比して肉厚とする構造により、一体構造による成型では得ることのできない耐圧特性を得ることが可能となった。

次に、図４ないし図６は、本発明における、キャンドモータ２のキャン２８の構造を示すものであり、一体成型（図４）、２ピース（図５）または３ピース（図６）が考えられる。

ここで、一体成型によるキャンの場合、該キャン胴体部２８ｂと天板部２８ａの板厚が同一となる。よって、ステータ２４等で支持されていない天板部分は、胴体部に比較して耐荷重性能が劣ることとなる。

この場合、標準状態で気体となるような物質のポンプ輸送は、高圧化において行われるところ、そのような、高圧ポンプの場合にかかる圧力に対しては、一体成型によるキャンの場合、支持物が背面にない天板部２８ａは耐荷重性が不十分となる場合がある。そこで、キャン２８を一体成型ではなく、要求圧力に応じて、図５及び図６に示すように、各ピースを分離して製造し、溶接部３０により接合することで、支持物が背面にない天板２８
ａにおいても十分な強度を持ったキャンを作ることが可能となる。

以上、述べたように、液体燃料を吐出することを特徴とする燃料ポンプについて、本発明により、過剰なコストを要することなく耐荷重性の優れた高性能の液体燃料用ポンプを作製することに成功した。

１ ポンプ全体（ボディ）、１ａ ポンプ部、１０ａ 燃料通路（入口）、１０ｂ 燃料通路（出口）、１０ｃ 漏れ燃料回収路、１１ プランジャ、１２ シリンダ、１３ シール、１４ カム、２ モータ部、２１ ロータ、２２ 磁性体（マグネット）、２４
ステータ（鉄心）、２５ モータカバー、２６ モータ基板、２７ ホールＩＣ、２８
キャン、２８ａ キャン天板部、２８ｂ キャン胴体部、２８ｃ フランジ部、２９ 回転軸、３０ 溶接部

Claims (3)

1. 駆動用モータにより駆動される往復運動機構を有する駆動部と、シリンダと該シリンダ内を前記往復運動機構により往復摺動するプランジャとで構成されたポンプ部を有するとともに、前記シリンダの先端側に一端を燃料タンク底部に接続した燃料流路と一端をエンジンに連結した吐出流路がそれぞれ接続されており、前記駆動用モータおよび往復運動機構を同一の空間に存在するように密封包囲されている燃料ポンプにおいて、
   前記駆動用モータが、略円筒状のモータカバー内側に、回転自在に位置するロータと、前記ロータの内周部に、コイルが巻装され嵌め込み固定されているステータと、前記ロータと前記ステータとの間に配置され、そのロータとステータとを隔離する一端部を閉塞した円筒状をなし開口部に外方に突出するフランジ部を有するキャンを備え、前記キャンは、前記ステータと密着配置されていることを特徴とするアウターロータ方式キャンドモータと、前記モータの回転軸の一部に備えられた回転運動を往復運動へ変換するカムを備え、前記往復運動機構カムの往復運動をプランジャに伝達することで、液体燃料を吐出するモータ付き燃料ポンプであって、前記キャンは、一体構造または胴体部（円筒部）と天板部を２つの別部材とするか、または、胴体部（円筒部）と天板部とフランジ部（シール部）よりなる３部材より構成され溶接により結合されたものの内で使用時の要求圧力に応じた構造が選択されることを特徴とするモータ付き燃料ポンプ。
2. 前記キャンの内で、胴体部（円筒部）と天板部を２つの別部材とするか、または、胴体部（円筒部）と天板部とフランジ部（シール部）よりなる３部材より構成されるキャンは、天板部が胴体部（円筒部）より肉厚が厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ付き燃料ポンプ。
3. 前記キャンは、ステータ（積層板）に対して、板面に垂直に密着配置されているとともに、積層板面に垂直に荷重を受けさせることによって、前記キャン胴体部が肉薄であっても高耐荷重性能が得られることを特徴とする請求項２に記載のモータ付き燃料ポンプ。