JP2018150840A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】金属製ハウジンを用いずに構成可能な燃料ポンプを提供する。【解決手段】燃料ポンプ１は、ステータコア２と、ステータコア２の内周側に形成される回転磁界により回転するロータ４と、ロータ４と一体的に回転するインペラ１０を収容したポンプケース１１、４６を有し、燃料を吸入してロータ４側に吐出するポンプ部５、５１と、インサート成形によりステータコア２と一体に形成された樹脂ハウジング６、４１とを備える。ポンプケース１１、４６と樹脂ハウジング６、４１とは、圧入又はスナップフィットで結合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータコアの内周側に配置されたロータの回転により駆動する燃料ポンプに関する。

従来、ステータコアの内周側に配置したロータと一体で回転する回転部材により燃料を吸入してロータ側に吐出するように構成した燃料ポンプが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１の燃料ポンプは、筒状の金属製ハウジングを備える。この金属製ハウジングは、内周側に内径が小さくなった凸部を有し、その軸方向両側に内径がこの凸部より大きい凹部を有する。

この燃料ポンプでは、金属製ハウジングの一方の凹部にステータコア及び樹脂製のエンドカバーが収容され、他方の凹部にポンプケースが収容される。ポンプケースと、これに収納された回転部材としてのインペラとにより、燃料を吸入してロータ側に吐出するポンプ部が構成される。このように、特許文献１の燃料ポンプは、金属製ハウジングに各構成部品を収容して各構成部品を結合することにより構成されている。

特許第４８９３９９１号公報

しかしながら、上記特許文献１の燃料ポンプでは、金属製ハウジングで各構成部品を収容し、各構成部品を結合しているので、ステータコアの外周が金属製ハウジングで覆われている。このため、金属製ハウジングによって、燃料ポンプの重量増大や、大径化、コストアップを招いている。

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、金属製ハウジンを用いずに構成可能な燃料ポンプを提供することにある。

第１発明に係る燃料ポンプは、
ステータコアと、
前記ステータコアに設けられて該ステータコアの内周側に回転磁界を形成するためのステータコイルと、
前記ステータコアの内周側に配置されて前記回転磁界により回転軸線の周りで回転するロータと、
前記ロータと一体的に回転する回転部材と該回転部材を収容したポンプケースとを有し、該回転部材の回転により燃料を吸入して該ロータ側に吐出するポンプ部と、
インサート成形により前記ステータコアと一体に形成された樹脂ハウジングとを備え、
前記ポンプケースと前記樹脂ハウジングとは、圧入又はスナップフィットで結合されている。

第１発明によれば、ポンプケースと樹脂ハウジングとを圧入又はスナップフィットで結合されているので、従来のように金属ハウジングを用いる必要なく、ポンプ部と樹脂ハウジングとを結合し、燃料ポンプを構成することができる。これにより、燃料ポンプの軽量化、小径化及び省コスト化を図ることができる。

第２発明に係る燃料ポンプは、第１発明において、
前記ポンプケースは、吸入側ケースと吐出側ケースとを備え、
前記吸入側ケースと前記吐出側ケースとによって、これらの間に前記回転部材を収容したポンプ室が形成されており、
前記吸入側ケース及び前記吐出側ケースのうちの一方は、他方の側の端部に、該他方の外周部に嵌合した係合部を備え、
前記係合部の前記他方の側の端部には、内方にかしめて前記吸入側ケース及び前記吐出側ケースを相互に結合しているかしめ部が設けられている。

第２発明によれば、吸入側ケース及び吐出側ケースのうちの一方の係合部の端部のかしめ部により双方を結合しているので、吸入側ケース及び吐出側ケース以外の部材を用いる必要なく、吸入側ケース及び吐出側ケースを相互に結合することができる。

第３発明に係る燃料ポンプは、第１又は第２発明において、
前記ポンプケースは金属製であり、
前記ポンプケースと前記樹脂ハウジングとは圧入により結合されており、
前記圧入により、前記ポンプケースの内周部と前記樹脂ハウジングの外周部とが接合されている。

第３発明によれば、ポンプケースの内周部と樹脂ハウジングの外周部との接合部分において、樹脂ハウジングの樹脂部分が燃料を吸収して膨潤を生じたとしても、該樹脂部分の径方向への膨張が金属製であるポンプケースにより規制されているので、相互の接合力が却って向上することはあっても、接合力が弱まることはない。したがって、ポンプケースと樹脂ハウジングとの結合を強固に維持することができる。

第４発明に係る燃料ポンプは、第１又は第２発明において、
前記ポンプケースと前記樹脂ハウジングとはスナップフィットで結合されており、
前記スナップフィットによる結合は、
前記樹脂ハウジングから前記ポンプケース側に延出して該ポンプケースの外周に嵌合し、それぞれ凹部又は凸部を有している複数の突片と、
前記ポンプケースの外周に設けられて各突片の凹部又は凸部と係合している凸部又は凹部とで実現されている。

第４発明によれば、樹脂ハウジングの突片をポンプケースの外周に嵌合させるだけで、樹脂ハウジングとポンプケースとをスナップフィットにより容易に結合することができる。

第５発明に係る燃料ポンプは、第１〜第４のいずれかの発明において、
一端側が前記ステータコイルに接続し、他端側が外部に露出したターミナルを備え、
前記樹脂ハウジングは、インサート成形により前記ステータコア、前記ステータコイル及び前記ターミナルと一体化して形成されたものである。

第５発明によれば、樹脂ハウジングは、ステータコア、ステータコイル及びターミナルと一体化しているので、これを１つの組立部品として扱うことにより、燃料ポンプの組立てに要する工数を削減して組立作業の効率化を図ることができる。

第６発明に係る燃料ポンプは、第１〜第５のいずれかの発明において、インサート成形によって燃料ポンプ全体を覆うように樹脂で形成された筐体を備える。

第６発明によれば、ハウジングがステータコアの全体を覆っていなくても、ハウジングで覆われていないステータコアの部分が筐体によって覆われているので、燃料ポンプの内部から燃料が外部に漏れるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料ポンプの構造を示す断面図である。 本発明の別の実施形態に係る燃料ポンプの構造を示す断面図である。 図２の燃料ポンプの外観を示す斜視図である

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。実施形態の燃料ポンプ１は、図１に示すように、ステータコア２と、ステータコア２に設けられたステータコイル３と、ステータコア２の内周側に配置されたロータ４と、燃料を吸入してロータ４側に吐出するポンプ部５と、インサート成形によりステータコア２と一体に形成された樹脂ハウジング６とを備える。

燃料ポンプ１は、燃料タンクの外に配置されるインライン型の燃料ポンプとして使用される。なお、以下の説明においては、図１の下方の側を「吸入側」とし、上方の側を「吐出側」として説明している。

ステータコイル３は、ステータコア２の内周側に回転磁界を形成するためのものである。ステータコイル３とステータコア２との間には、これらの間を電気的に絶縁するインシュレータ７が設けられる。ステータコイル３への通電を制御することにより、ステータコア２の内周に沿って周方向に磁界が移動してゆく回転磁界が形成される。

ロータ４は、回転シャフト８と、回転シャフト８の周りに固定された永久磁石９とを有し、永久磁石９により回転磁界から回転方向の力を受けて回転する。すなわち、ステータコア２、ステータコイル３及びロータ４は、ブラシレスモータを構成している。

ポンプ部５は、燃料を吸入してロータ４側に吐出するために、ロータ４と一体的に回転する回転部材としての樹脂製のインペラ１０と、ポンプ室を有する金属製のポンプケース１１とを備える。インペラ１０は、回転シャフト８の吸入側端部に固定され、ポンプ室内に収容される。

すなわち、ポンプ部５は、円板状のインペラ１０を、ポンプ室内で高速度回転させることにより、燃料吸入口１２から燃料を吸い込んで昇圧し、ロータ４側に吐出するカスケードポンプを構成する。

ポンプケース１１は、吐出側ケース１３と吸入側ケース１４とで構成され、これらの間にポンプ室が形成される。吸入側ケース１４には、上記の燃料吸入口１２と、回転シャフト８の吸入側端縁を軸方向に軸受けするアキシャル軸受１５が設けられる。吐出側ケース１３には、回転シャフト８のインペラ１０よりも吐出側を径方向に軸受けするラジアル軸受１６が設けられる。

吐出側ケース１３は、吸入側ケース１４の側の端部に、吸入側ケース１４の外周部に嵌合した係合部１３ａを備える。係合部１３ａの吸入側ケース１４側の端部には、内方にかしめて吸入側ケース１４及び吐出側ケース１３を相互に結合しているかしめ部１３ｂが設けられる。吸入側ケース１４は、このかしめ部１３ｂが係合する段差部２２を有する。

なお、これとは逆に、吸入側ケース１４が、吐出側ケース１３の側の端部に、吐出側ケース１３の外周部に嵌合した係合部を備え、その係合部の吐出側端部に吸入側ケース１４及び吐出側ケース１３を相互に結合するかしめ部を設けてもよい。

吐出側ケース１３の吐出側の中央部には、吐出側に突出した突出円筒部２３が設けられる。その内周側に、上述のラジアル軸受１６が設けられる。

ポンプケース１１と樹脂ハウジング６とは圧入により結合されている。この圧入により、ポンプケース１１の内周部と樹脂ハウジング６の外周部とが接合されている。この接合部分において、樹脂ハウジング６の樹脂部分が燃料を吸収して膨潤を生じたとしても、樹脂部分の径方向への膨張が金属製であるポンプケース１１により規制されているので、接合力が却って向上することはあっても、弱まることはない。

樹脂ハウジング６には、一端側がステータコイル３に接続し、他端側が樹脂ハウジング６の外部に延出したターミナル２５と、回転シャフト８の吐出側端部を径方向に軸受けするラジアル軸受２８と、ポンプ部５が吐出する燃料をエンジン側に供給するための燃料吐出口２９とが設けられる。

樹脂ハウジング６とラジアル軸受２８との間には、ロータ４側から燃料吐出口２９に向かう燃料が通過する通路３０が設けられる。燃料吐出口２９には、通路３０から燃料吐出口２９側へのみ燃料が流れるのを許容する逆流防止用のチェック弁Ｖが向けられる。

樹脂ハウジング６は、ステータコア２の吐出側端面、これよりも吐出側に突出したステータコイル３及びインシュレータ７の部分、並びにロータ４の吐出側を覆うエンドカバーとして機能する。

また、樹脂ハウジング６は、ステータコア２の内周面に設けられて軸方向に延びた溝などを経てステータコア２の吸入側端面よりも吸入側に延びた延出部３１を有する。延出部３１は、ステータコア２の吸入側端面から吸入側に突出したステータコイル３及びインシュレータ７の部分を覆って、これらと一体化している。延出部３１と、吐出側ケース１３の突出円筒部２３との間には、ポンプ部５から吐出される燃料が通過するための隙間３２が設けられている。

樹脂ハウジング６の延出部３１は、ステータコア２よりもやや小さい外径を有する。吐出側ケース１３の吐出側には、吐出側に開いた断面が矩形状の環状溝３３が設けられる。この環状溝３３内に、上記の隙間３２、樹脂ハウジング６の延出部３１、並びにステータコア２の吸入側端面から吸入側に突出したステータコイル３及びインシュレータ７の部分が配置される。

環状溝３３の径方向外側の内壁は、延出部３１の外周面とほぼ同一の径を有する。この内壁にこの外周面を圧入して接合することにより、上記のポンプケース１１と樹脂ハウジング６との圧入による結合が行われる。環状溝３３の径方向内側の内壁は、上述の突出円筒部２３の外壁となっている。

燃料ポンプ１は、さらに、インサート成形によって燃料ポンプ１全体を樹脂で覆うように形成された筐体２７を備える。燃料吸入口１２は、筐体２７の主たる吸入側端面よりも吸入側に突出しており、この突出した燃料吸入口１２の周囲を覆うようにして入口配管取付口３４が筐体２７の一部として形成される。入口配管取付口３４には、図示していない燃料タンクに通じた燃料配管が取り付けられる。

筐体２７の吐出側端面には、そこから突出するようにして、燃料吐出口２９に接続した出口配管取付口３５が筐体２７の一部として形成される。出口配管取付口３５には、図示していないエンジン側に接続された燃料配管が取り付けられる。

筐体２７の側面には、該側面から突出した給電カプラ３６が設けられる。給電カプラ３６内には、ステータコイル３に給電するためのターミナル２５に接続した給電端子３７が設けられる。

燃料ポンプ１の組立にあたっては、あらかじめ、ステータコア２、インシュレータ７、ステータコイル３、ターミナル２５をインサート部品とするインサート成形により樹脂ハウジング６が形成される。これにより、これらのインサート部品と樹脂ハウジング６とが一体化したステータ組立体３８が用意される。そして、ステータ組立体３８にチェック弁Ｖ及びラジアル軸受２８を組み付ける。

次に、ロータ４の回転シャフト８をラジアル軸受２８に挿入する。次に、吐出側ケース１３を樹脂ハウジング６の延出部３１の外周に圧入する。

次に、インペラ１０を吐出側ケース１３内に挿入し、吐出側ケース１３の係合部１３ａに吸入側ケース１４を嵌合させる。このとき、吐出側ケース１３のラジアル軸受１６に対して回転シャフト８の吸入側端部近傍が挿入される。また、回転シャフト８の吸入側端部にインペラ１０が固定され、吸入側ケース１４内のアキシャル軸受１５が回転シャフト８の吸入側端部に当接される。

次に、係合部１３ａの吸入側端部を吸入側ケース１４の段差部２２に向けてかしめることによりかしめ部１３ｂを形成し、吐出側ケース１３と吸入側ケース１４とを結合する。これにより、吸入側ケース１４がかしめ部１３ｂによって突出側に押されるので、吐出側ケース１３及び吸入側ケース１４双方の対向する端面が密接して密閉され、ポンプ室が形成される。これにより、ステータ組立体３８と、ポンプケース１１とが一体的に結合した結合体が完成する。

次に、完成した結合体のターミナル２５に給電端子３７を接続した状態のものをインサート部品として、筐体２７用の樹脂を用いてインサート成形を行うことにより、筐体２７を形成する。これにより、燃料ポンプ１が完成する。

以上のように、本実施形態によれば、ポンプケース１１と樹脂ハウジング６とを圧入により結合したので、従来用いていたような金属ハウジングを用いる必要なく、ポンプ部５と樹脂ハウジング６とを結合し、燃料ポンプ１を構成することができる。これにより、燃料ポンプ１の軽量化、小径化、省コスト化を図ることができる。

また、吸入側ケース１４と吐出側ケース１３とを、吐出側ケース１３の係合部１３ａの端部をかしめたかしめ部１３ｂにより結合しているので、吸入側ケース１４及び吐出側ケース１３以外の他の部材を用いる必要なく、吸入側ケース１４及び吐出側ケース１３を結合することができる。

また、ポンプケース１１の内周部と樹脂ハウジング６の延出部３１の外周部とを圧入により接合したで、延出部３１の樹脂部分が燃料を吸収して膨潤を生じたとしても、該樹脂部分の径方向への膨張が金属製であるポンプケース１１により規制されるので、相互の接合力は、却って向上することはあっても弱まることはない。したがって、ポンプケース１１と樹脂ハウジング６との結合を強固に維持することができる。

また、樹脂ハウジング６は、ステータコア２、ステータコイル３、ターミナル２５及び燃料吐出口２９と一体化したステータ組立体３８を構成しているので、これを１つの組立部品として扱うことにより、燃料ポンプ１の筐体２７内に収容される部分の組立てに要する工数を削減して組立作業の効率化を図ることができる。

また、筐体２７で燃料ポンプ１全体を覆うようにしたので、ハウジング６により覆われていないステータコア２の部分も筐体２７によって覆われる。このため、燃料ポンプ１の内部からステータコア２を通して燃料が外部に漏れるのを防止することができる。

図２は、本発明の別の実施形態に係る燃料ポンプの構造を示す。図３は、この燃料ポンプ４０の斜視図である。図２及び図３において、図１の場合と同じ符号は、同様の要素を示している。図２及び図３に示すように、燃料ポンプ４０では、樹脂ハウジングとして、ステータコア２の外周全体を覆う樹脂ハウジング４１を採用している。したがって、図１の実施例における筐体２７に相当するものは不要である。

樹脂ハウジング４１は、外径の寸法を維持したままステータコア２よりも吸入側に延出した延出部分４２を有する。延出部分４２は、ステータコア２の吸入側端面から吸入側に突出したステータコイル３及びインシュレータ７の部分を覆って、これらと一体化しているが、さらに吸入側に延びて、内径が小さくなって肉厚となった円筒状端部４３を有する。

円筒状端部４３の吸入側端部には、吸入側に延びて、それぞれ凹部４４を有する複数の突片４５が設けられる。ポンプケース４６を構成する吐出側ケース４７は、複数の突片４５が外側に嵌合する外周面４８と、その吐出側に段差を有して径が小さくなった圧入部４９とを有する。

吐出側ケース４７の外周面４８には、各突片４５の凹部４４と係合する凸部５０が設けられる。これらの突片４５と外周面４８の凸部５０とで、樹脂ハウジング４１とポンプケース４６とを結合するスナップフィット機構が構成される。なお、凹部及び凸部を逆にして、吐出側ケース４７の外周面４８に凹部を設け、突片４５にこの凹部と係合する凸部を設けてもよい。

また、吐出側ケース４７は、吸入側ケース１４の側の端部に、吸入側ケース１４の外周部に嵌合した係合部４７ａを備える。係合部４７ａの吸入側ケース１４側の端部には、内方にかしめて吸入側ケース１４及び吐出側ケース４７を相互に結合しているかしめ部４７ｂが設けられる。ポンプ部５１は、ポンプケース４６及びインペラ１０により構成される。以上の構成以外の構成については、本実施形態の燃料ポンプ４０は、上記図１の実施形態の場合と同様の構成を有する。

燃料ポンプ４０の組立にあたっては、あらかじめ、ステータコア２、インシュレータ７、ステータコイル３、ターミナル２５をインサート部品とするインサート成形により樹脂ハウジング４１を形成する。これにより、これらのインサート部品と樹脂ハウジング４１とが一体化したステータ組立体５２が形成される。そして、ステータ組立体５２にチェック弁Ｖを組み付ける。

次に、ロータ４の回転シャフト８をラジアル軸受２８に挿入する。次に、吐出側ケース４７の圧入部４９を樹脂ハウジング４１の円筒状端部４３の内周に圧入すると同時に、樹脂ハウジング４１の突片４５を吐出側ケース４７の外周面に嵌合させる。このとき、吐出側ケース４７のラジアル軸受１６に対して回転シャフト８の吸入側端部近傍が挿入される。

これにより、圧入部４９と円筒状端部４３との間が燃料の漏出が生じないようにシールされるとともに、吐出側ケース４７の凸部５０が突片４５の凹部４４に係合してスナップフィットにより樹脂ハウジング４１と吐出側ケース４７とが結合される。

次に、インペラ１０を吐出側ケース４７内に挿入し、吐出側ケース４７の係合部４７ａに吸入側ケース１４を嵌合させる。また、回転シャフト８の吸入側端部にインペラ１０が固定され、吸入側ケース１４内のアキシャル軸受１５が回転シャフト８の吸入側端面に当接される。

次に、係合部４７ａの吸入側端部を吸入側ケース１４の段差部２２に向けてかしめることによりかしめ部４７ｂを形成し、吐出側ケース４７と吸入側ケース１４とを結合する。これにより、吸入側ケース１４がかしめ部４７ｂによって突出側に押されるので、吐出側ケース４７及び吸入側ケース１４双方の対向する端面が密接して密閉され、ポンプ室が形成される。これにより、ステータ組立体５２と、ポンプケース４６とが一体的に結合し、燃料ポンプ１が完成する。

以上のように、本実施形態によれば、ポンプケース４６と樹脂ハウジング４１とを結合するためのスナップフィット機構を設けたので、樹脂ハウジング４１の突片４５を吐出側ケース４７の外周面４８に嵌合させるだけで、樹脂ハウジング４１と吐出側ケース４７とをスナップフィットにより容易に結合することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ポンプ部５、５１としては、他の形式のもの、例えば、渦巻きポンプやタービンポンプを採用してもよい。

また、ステータコイル３とステータコア２との間の絶縁性が、ステータコイル３の被覆などによって確保されていれば、ステータコイル３とステータコア２との間にインシュレータ７を設けなくてもよい。

また、図１の燃料ポンプ１については、筐体２７を設けない状態において、燃料タンク内に配置し、インタンク型の燃料ポンプとして使用してもよい。

１、４０…燃料ポンプ、２…ステータコア、３…ステータコイル、４…ロータ、５、５１…ポンプ部、６、４１…樹脂ハウジング、７…インシュレータ、８…回転シャフト、９…永久磁石、１０…インペラ、１１、４６…ポンプケース、１２…燃料吸入口、１３、４７…吐出側ケース、１３ａ、４７ａ…係合部、１３ｂ、４７ｂ…かしめ部、１４…吸入側ケース、１５…アキシャル軸受、１６…ラジアル軸受、２２…段差部、２３…突出円筒部、２５…ターミナル、２７…筐体、２８…ラジアル軸受、２９…燃料吐出口、３０…通路、３１…延出部、３２…隙間、３３…環状溝、３４…入口配管取付口、３５…出口配管取付口、３６…給電カプラ、３７…給電端子、３８、５２…ステータ組立体、４２…延出部分、４３…円筒状端部、４４…凹部、４５…突片、４８…外周面、４９…圧入部、５０…凸部、Ｖ…チェック弁。

Claims (6)

1. ステータコアと、
   前記ステータコアに設けられて該ステータコアの内周側に回転磁界を形成するためのステータコイルと、
   前記ステータコアの内周側に配置されて前記回転磁界により回転軸線の周りで回転するロータと、
   前記ロータと一体的に回転する回転部材と該回転部材を収容したポンプケースとを有して該回転部材により燃料を吸入し該ロータ側に吐出するポンプ部と、
   インサート成形により前記ステータコアと一体に形成された樹脂ハウジングとを備え、
   前記ポンプケースと前記樹脂ハウジングとは、圧入又はスナップフィットで結合されている燃料ポンプ。
2. 前記ポンプケースは、吸入側ケースと吐出側ケースとを備え、
   前記吸入側ケースと前記吐出側ケースとによって、これらの間に前記回転部材を収容したポンプ室が形成されており、
   前記吸入側ケース及び前記吐出側ケースのうちの一方は、他方の側の端部に、該他方の外周部に嵌合した係合部を備え、
   前記係合部の前記他方の側の端部には、内方にかしめて前記吸入側ケース及び前記吐出側ケースを相互に結合しているかしめ部が設けられている請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記ポンプケースは金属製であり、
   前記ポンプケースと前記樹脂ハウジングとは圧入により結合されており、
   前記圧入により、前記ポンプケースの内周部と前記樹脂ハウジングの外周部とが接合されている請求項１又は２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記ポンプケースと前記樹脂ハウジングとはスナップフィットで結合されており、
   前記スナップフィットによる結合は、
   前記樹脂ハウジングから前記ポンプケース側に延出して該ポンプケースの外周に嵌合し、それぞれ凹部又は凸部を有している複数の突片と、
   前記ポンプケースの外周に設けられて各突片の凹部又は凸部と係合している凸部又は凹部とで実現されている請求項１又は２に記載の燃料ポンプ。
5. 一端側が前記ステータコイルに接続し、他端側が外部に露出したターミナルを備え、
   前記樹脂ハウジングは、インサート成形により前記ステータコア、前記ステータコイル及び前記ターミナルと一体化して形成されたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
6. インサート成形によって燃料ポンプ全体を覆うように樹脂で形成された筐体を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。