JP2018150839A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の膨潤やクリープを考慮する必要なく、強固にステータコア、エンドカバー及びポンプケースを結合できるハウジングを有する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の回転により燃料を吸入してロータ４側に吐出するポンプ部５と、ステータコア２側の内周面がステータコア２の外周面に圧入によって接合され、ポンプ部５を収容している金属製のハウジング６とを備える。【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、内側に内径が小さい突部を有し、その両側に内径がこの突部より大きい凹部を有するほぼ筒状の金属製ハウジングを備える。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。

ステータコア、エンドカバー及びポンプケースは、金属製ハウジングの両端をかしめることにより結合される。このため、金属製ハウジングは、そのかしめられた部分においてエンドカバーと接触し、接合されている。

なお、ポンプ部からロータ側に吐出される燃料は、ロータとステータコアとの間の隙間を通り、エンドカバーの吐出口を経てエンジン側に供給される。

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、金属製ハウジングがエンドカバーに対してかしめにより接合されており、これによって金属製ハウジングとステータコアも結合している。

また、エンドカバーは樹脂製であるため、ロータ側からエンドカバーの吐出口に向かう燃料を吸収して体積が増加する膨潤を生じる。また、エンドカバーにおける金属製ハウジングとの接合部分の歪みも増加する。

したがって、金属製ハウジングをかしめてエンドカバーに接合する際には、かかる膨潤や歪みの増加（クリープ）を考慮してかしめ荷重などを設定する必要がある。このため、金属製ハウジングのかしめ加工が煩雑なものとなっている。

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、エンドカバーにおける樹脂の膨潤やクリープを考慮する必要なく、強固に金属製のハウジングとステータコアとを結合することができる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するロータと、
前記ロータと一体的に回転する回転部材を有し、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、
前記ポンプ部を収容するとともに、前記ステータコア側の内周面が該ステータコアの外周面に対して圧入により接合されている金属製のハウジングとを備える。

第１発明によれば、ハウジング及びステータコアはともに金属であり、かつハウジングとステータコアとが圧入により接合されているので、この接合力により両者間が強固に接続され、その高い接合力が長期にわたって確保される。

また、ハウジング及びステータコアはともに金属であるため、ハウジングとステータコアとの圧入による接合は、樹脂の膨潤やクリープを考慮する必要なく、行うことができる。

また、ハウジングは、ステータコアに対して圧入により接合されるので、従来のかしめによる接合のためにステータコアを超えた長さで形成する必要がない。したがって、ハウジングを短縮化し、燃料ポンプの軽量化、小径化、及びコストダウン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、
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と、
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樹脂部とを備える。

第２発明によれば、ステータコア、ステータコイル及びターミナルが一体化した樹脂部を１つの組立部品として扱うことができる。これにより、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３発明に係る燃料ポンプは、第１又は第２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３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。

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、ポンプ部５を収容している金属製のハウジング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形式のものとして使用される。

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、燃料を吸入するための燃料吸入口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。

ハウジング６は、ステータコア２側（吐出側）の内周面がステータコア２の吸入側の外周面に対して圧入によって接合される。ハウジング６の軸方向における中間部には、その両側の大内径部１７よりも内径が小さい小内径部１８が設けられる。ハウジング６に対するステータコア２の圧入は、吐出側の大内径部１７に対して行われる。

吸入側の大内径部１７には、内方に突出した位置決め凸部２０が設けられる。位置決め凸部２０は、吐出側ケース１３及び吸入側ケース１４の外周面に設けられた溝１９と係合させて吐出側ケース１３及び吸入側ケース１４の周方向の位置決めを行うために用いられる。

吐出側ケース１３は、ハウジング６の小内径部１８に対応する外径を有する小外径部２１と、ハウジング６の吸入側の大内径部１７に対応する大外径部２２とを有する。吐出側ケース１３の小外径部２１は、ハウジング６の小内径部１８に嵌合される。吐出側ケース１３の大外径部２２は、ハウジング６の吸入側の大内径部１７に嵌合される。

吐出側ケース１３の小外径部２１の吐出側には、さらに径が小さく、吐出側に突出した突出円筒部２３が設けられる。その内周に、上述のラジアル軸受１６が設けられる。

吸入側ケース１４は、後述のハウジング６のかしめによりハウジング６と接合される吸入側に向いた端面２４を有する。

燃料ポンプ１は、さらに、一端側がステータコイル３に接続し、他端側が外部に露出したターミナル２５と、インサート成形によりステータコア２、ステータコイル３及びターミナル２５と一体化して形成された樹脂部２６と、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とを備える。

樹脂部２６には、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。樹脂部２６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。

樹脂部２６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、樹脂部２６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。

樹脂部２６の延出部３１は、ステータコア２の吸入側端面に隣接したステータコア２と同一の外径を有する部分と、その吸入側に段差を介して隣接し、より小さい外径を有する縮径部３３とを有する。縮径部３３は、吐出側ケース１３の突出円筒部２３とほぼ同じ軸方向位置に位置する。上述のステータコア２のハウジング６に対する圧入に際しては、この縮径部３３もハウジング６の小内径部１８に対して圧入される。

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の主たる吐出側端面には、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の組立は、次のようにして行われる。すなわち、まず、ステータコア２、インシュレータ７、ステータコイル３及びターミナル２５をインサート部品として、樹脂成形材によりインサート成形を行う。これにより、これらのインサート部品と樹脂部２６とが一体化したステータ組立体３８が形成される。

次に、ハウジング６の吐出側の大内径部１７をステータコア２の外周に圧入するとともに、ハウジング６の小内径部１８の吐出側を樹脂部２６の延出部３１の外周に圧入する。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、インペラ１０、及び吸入側ケース１４の順で、これらをハウジング６内に挿入する。このとき、吐出側ケース１３及び吸入側ケース１４がハウジング６の位置決め凸部２０により溝１９を介して位置決めされつつ、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、ハウジング６の端部を吸入側ケース１４に向けてその端面２４上にかしめることによりかしめ部３９を形成し、ハウジング６と吸入側ケース１４を接合する。これにより、吸入側ケース１４と吐出側ケース１３が、ハウジング６の小内径部１８とかしめ部３９とに挟まれて軸方向に相互に押されるので、双方の対向する端面が密接に接触して密閉され、ポンプ室が形成される。

これにより、ステータ組立体３８と、ハウジング６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、ハウジング６及びステータコア２はともに金属で構成されており、かつ双方が圧入により接合される。このため、この接合力により両者間の強固な接続を確立し、その高い接合力を長期にわたって確保することができる。

また、ハウジング６とステータコア２との圧入による接合は、金属同士の接合であるため、燃料による樹脂の膨潤やクリープを考慮する必要なく、容易に行うことができる。また、ハウジング６は、短くて足りるので、燃料ポンプ１の軽量化、小径化、及びコストダウンを図ることができる。

また、燃料ポンプ１の組立てに際しては、ステータコア２、ステータコイル３、インシュレータ７及びターミナル２５を樹脂部２６で一体化したステータ組立体３８を１つの部品として扱うことができるので、燃料ポンプ１の組立てに要する工数を削減し、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。

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、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…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…ポンプ部、６…ハウジング、７…インシュレータ、９…永久磁石、１０…インペラ、１１…ポンプケース、１２…燃料吸入口、１３…吐出側ケース、１４…吸入側ケース、１５…アキシャル軸受、１６…ラジアル軸受、１７…大内径部、１８…小内径部、１９…溝、２０…凸部、２１…小外径部、２２…大外径部、２３…突出円筒部、２４…端面、２５…ターミナル、２６…樹脂部、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…縮径部、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…ステータ組立体、３９…かしめ部。

Claims (3)

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するロータと、
   前記ロータと一体的に回転する回転部材を有し、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、
   前記ポンプ部を収容するとともに、前記ステータコア側の内周面が該ステータコアの外周面に対して圧入により接合されている金属製のハウジングとを備える燃料ポンプ。
2. 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と、
   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樹脂部とを備える請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 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又は２に記載の燃料ポンプ。