(57)【要約】【課題】電動燃料ポンプにおいてブラシが一定量を超えて摩耗した場合に、電動燃料ポンプが燃料を圧送できなくなる。【解決手段】筒状のステータＳＴの内部にロータＲＴが収容されている。ロータＲＴの中心軸１４には、燃料を圧送するためのインペラ２５が取り付けられている。ロータＲＴのコンミテータ１５には、ロータＲＴに電力を供給するための導電性のブラシ３４が接触している。ブラシ３４は、つるまきばね３６によってコンミテータ１５側に付勢されている。外部の電源に接続される給電端子３３からブラシ３４へと線状で導電性のピッグテール３７が延びている。電動燃料ポンプ１０においては、ピッグテール３７を介さずに、給電端子３３からつるまきばね３６を介してブラシ３４におけるピッグテール３７との取付箇所へと至る予備電路が設けられている。予備電路上には、ピッグテール３７よりも電気抵抗の高い高抵抗部材３５が介在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のステータの内部にロータが収容され、燃料を圧送するためのインペラが前記ロータの中心軸に取り付けられている電動燃料ポンプであって、
前記ロータのコンミテータに接触して当該ロータに電力を供給する導電性のブラシと、
前記ブラシを前記コンミテータ側に付勢する導電性のばね部材と、
外部の電源に接続される給電端子と、
前記給電端子から前記ブラシへと延びる線状で導電性のピッグテールとを備え、
前記ピッグテールを介さずに、前記給電端子から前記ばね部材を介して前記ブラシにおける前記ピッグテールとの取付箇所へと至る予備電路が設けられ、
前記予備電路上には、前記ピッグテールよりも電気抵抗の高い高抵抗部が介在している
ことを特徴とする電動燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関に燃料を供給するための電動燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の電動燃料ポンプは、略円筒状のハウジングを備えている。ハウジングの内壁面には、当該ハウジングの周方向に２つの永久磁石が取り付けられている。ハウジングの内部には、略円柱状のロータが収容されている。ロータには、複数のコイルが内蔵されている。ロータの中心軸は、ハウジングに対して回転可能に支持されている。また、ロータの中心軸には、燃料を圧送するためのインペラが取り付けられている。ロータの軸線方向の端面には、上記コイルへの電力を整流するためのコンミテータ（整流子）が設けられている。
【０００３】
ロータのコンミテータには、導電性のブラシから電力が供給される。ブラシとハウジングの内面との間には、ばね部材が介在している。ブラシは、ばね部材により、コンミテータ側へと付勢されている。また、ブラシには、線状の導電部材であるピッグテールの一端が取り付けられている。ピッグテールの他端は、外部の電源に接続される給電端子に取り付けられている。すなわち、ロータのコンミテータには、給電端子、ピッグテール、及びブラシを介して、電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６５５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電動燃料ポンプにおいては、ブラシが一定量を超えて摩耗すると、ピッグテールが途中で切れたり給電端子から外れたりして、ロータへの電力供給が絶たれる。したがって、特許文献１の電動燃料ポンプは、ブラシが一定量を超えて摩耗すると、ロータ及びインペラが回転しなくなって、燃料を圧送することができなくなる。そして、当該燃料ポンプが搭載されている車両は、内燃機関へと燃料が供給されなくなるため、自走が不可能となる。しかしながら、ブラシが一定量を超えて摩耗した状態であっても、例えば整備工場や車両販売店までのある程度の距離は、車両が自走できることが好ましい。したがって、車両に搭載される電動燃料ポンプにおいては、ブラシが一定量を超えて摩耗したことを検知可能でありつつも、ブラシが一定量を超えて摩耗した後も、ある程度燃料ポンプとしての機能が発揮できる構造が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、筒状のステータの内部にロータが収容され、燃料を圧送するためのインペラが前記ロータの中心軸に取り付けられている電動燃料ポンプであって、前記ロータのコンミテータに接触して当該ロータに電力を供給する導電性のブラシと、前記ブラシを前記コンミテータ側に付勢する導電性のばね部材と、外部の電源に接続される給電端子と、前記給電端子から前記ブラシへと延びる線状で導電性のピッグテールとを備え、前記ピッグテールを介さずに、前記給電端子から前記ばね部材を介して前記ブラシにおける前記ピッグテールとの取付箇所へと至る予備電路が設けられ、前記予備電路上には、前記ピッグテールよりも電気抵抗の高い高抵抗部が介在している。
【０００７】
上記構成によれば、予備電路がピッグテールを介した電路ではないため、ブラシが一定量を超えて摩耗してピッグテールが切断されたり外れたりしても、予備電路を介してロータに電力を供給できる。したがって、ブラシが一定量を超えて摩耗した後も、引き続き電動燃料ポンプとしての機能を発揮できる。その一方で、予備電路上には高抵抗部が介在しているため、ロータへ供給される電力は、ピッグテールを介して電力を供給していた場合に比較して制限される。したがって、ロータへの供給電力の低下や、電動燃料ポンプとしての機能の低下を把握することで、ブラシが一定量を超えて摩耗したことを検知可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電動燃料ポンプの斜視図。
【図２】ブラシが摩耗していない状態でのロータのコンミテータへの電力供給を説明するための説明図。
【図３】ブラシが摩耗した状態でのロータのコンミテータへの電力供給を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、電動燃料ポンプ１０の実施形態を各図面に従って説明する。
図１に示すように、電動燃料ポンプ１０は、略円筒状のステータハウジング１１を備えている。なお、図１では、ステータハウジング１１等の一部をカットして電動燃料ポンプ１０の内部構造が見えるカット図として図示している。また、以下の説明で単に「軸線方向」というときは、ステータハウジング１１の軸線方向を示すものとする。
【００１０】
ステータハウジング１１の内周面には、一対の永久磁石１１ａが取り付けられている。一対の永久磁石１１ａは、互いに向かい合うように、ステータハウジング１１の中心軸線を挟んで両側に配置されている。また、一対の永久磁石１１ａのうちの一方はＮ極が径方向内側に位置しており、他方はＳ極が径方向内側に位置している。これらステータハウジング１１及び永久磁石１１ａは、ステータＳＴを構成している。
【００１１】
ステータハウジング１１における軸線方向中央よりも一方側（図１において下側）には、略円板状のエンドプレート１２が嵌め込まれている。エンドプレート１２の中心には、当該エンドプレート１２の厚み方向に貫通孔１２ａが貫通している。
【００１２】
ステータハウジング１１の内部空間のうちの、エンドプレート１２よりも軸線方向他方側（図１において上側）には、円柱状のロータハウジング１３が収容されている。ロータハウジング１３は、当該ロータハウジング１３の中心軸線がステータハウジング１１の中心軸線と一致するように配置されている。ロータハウジング１３には、中心軸１４が貫通されている。中心軸１４は、ロータハウジング１３の中心軸線上を延びている。また、中心軸１４は、ロータハウジング１３の軸線方向両側に突出している。中心軸１４の軸線方向一方側の一部は、エンドプレート１２の貫通孔１２ａに挿通されている。そして、中心軸１４の軸線方向一方側の端部は、エンドプレート１２よりも軸線方向一方側にまで至っている。
【００１３】
図示は省略するが、ロータハウジング１３の内部において、中心軸１４には、コアが固定されている。また、このコアには、コイルが巻回されている。コイルは、周方向に３つ等間隔で配置されている。
【００１４】
図１に示すように、ロータハウジング１３の軸線方向他方側の端面には、コンミテータ１５が取り付けられている。コンミテータ１５は、中心軸１４を取り囲む環状になっている。コンミテータ１５の軸線方向他方側の表面には、図示しない６つの導電部が露出している。各導電部は、周方向に等間隔に配置されている。そして、中心軸１４を挟んで向かい合う２つの導電部が、ロータハウジング１３内の１つのコイルに電気的に接続されている。この実施形態では、ロータハウジング１３及びその内部構成、中心軸１４、コンミテータ１５が、ロータＲＴを構成している。
【００１５】
ステータハウジング１１における軸線方向一方側の開口は、全体として円板状のインペラハウジング２１によって塞がれている。インペラハウジング２１は、エンドプレート１２に対して間隔を開けて配置されている。この結果、インペラハウジング２１とエンドプレート１２との間には、収容空間Ｓ１が区画されている。
【００１６】
インペラハウジング２１の中心部には、軸受部２２が設けられている。この軸受部２２には、ロータＲＴにおける中心軸１４の軸線方向一方側の端部が挿通されている。この軸受部２２によって、ロータＲＴの中心軸１４が回転可能に支持されている。インペラハウジング２１において軸受部２２よりも径方向外側からは、円筒状の吸入口２３が軸線方向一方側に向かって突出している。吸入口２３の内部空間は、収容空間Ｓ１と連通している。すなわち、吸入口２３によって、収容空間Ｓ１と電動燃料ポンプ１０の外部とが連通されている。
【００１７】
収容空間Ｓ１内には、燃料を圧送するためのインペラ２５が配置されている。インペラ２５は、全体として円板状になっている。インペラ２５の外周面においては、周方向に複数の羽根が並設されている。インペラ２５の中心部には、ロータＲＴの中心軸１４が貫通されている。インペラ２５は、ロータＲＴの中心軸１４に固定されていて、当該中心軸１４と一体的に回転する。インペラ２５が回転することによって、燃料が吸入口２３を介して収容空間Ｓ１内に吸入される。そして、吸入された燃料が、例えば、エンドプレート１２の貫通孔１２ａや、ロータハウジング１３の内部を介して、ステータハウジング１１の軸線方向他方側へと圧送される。なお、図１では、インペラ２５の羽根の図示を省略して、インペラ２５を円板状に図示している。
【００１８】
ステータハウジング１１における軸線方向他方側の開口は、全体として有底筒状のブラケット３１によって塞がれている。ブラケット３１の開口縁は、円形状になっている。ブラケット３１の開口縁がステータハウジング１１における軸線方向他方側の開口円に嵌め合わされることによって、ブラケット３１がステータハウジング１１に固定されている。
【００１９】
ブラケット３１の内部空間Ｓ２には、軸線方向に延びる筒状の吐出口３２が配置されている。この実施形態では、吐出口３２の周壁の一部はブラケット３１の壁部によって構成されている。吐出口３２の軸線方向一方側の一部は、軸線方向一方側に向かうほど径が小さくなるテーパ状になっている。吐出口３２の内部空間は、電動燃料ポンプ１０の外部に連通している。すなわち、吐出口３２によって、ブラケット３１の内部空間Ｓ２と電動燃料ポンプ１０の外部とが連通されている。そして、インペラ２５が回転することによって電動燃料ポンプ１０内に吸入された燃料は、吐出口３２を介して電動燃料ポンプ１０外に吐出される。なお、図１において図示は省略するが、吐出口３２には、当該吐出口３２を介してブラケット３１の内部空間Ｓ２へと燃料が逆流するのを防ぐための逆止弁が格納されている。
【００２０】
ブラケット３１の内部空間Ｓ２には、外部の電源に接続される給電端子３３が格納されている。給電端子３３は、板材を途中で略９０度屈曲したようなＬ字形状になっている。給電端子３３は、Ｌ字の一辺がブラケット３１の上面（底面）に固定され、Ｌ字の残りの一辺がブラケット３１の上面から軸線方向一方側へと延びるように、ブラケット３１に取り付けられている。
【００２１】
ブラケット３１の内部空間Ｓ２において、給電端子３３の下側には、ロータＲＴ（コイル）に電力を供給するためのブラシ３４が配置されている。ブラシ３４は、軸線方向に延びる四角柱状になっている。ブラシ３４の材質は、カーボンや銅などの導電性の材質である。ブラシ３４の軸線方向一方側の端面は、コンミテータ１５に接触している。
【００２２】
ブラシ３４の軸線方向他方側の端面には、高抵抗部としての高抵抗部材３５が取り付けられている。高抵抗部材３５は、立方体状になっている。高抵抗部材３５の材質は、ブラシ３４を構成する材質よりも電気抵抗の高い導電性の材質、例えば、鋳鉄、鋼鉄、亜鉛である。
【００２３】
高抵抗部材３５の軸線方向他方側の端面と給電端子３３との間には、ばね部材としてのつるまきばね３６が配置されている。つるまきばね３６は、軸線方向に圧縮された状態で、高抵抗部材３５と給電端子３３との間に配置されている。したがって、つるまきばね３６は、高抵抗部材３５を介して、ブラシ３４を、コンミテータ１５側に付勢している。
【００２４】
給電端子３３からは、線状のピッグテール３７が延びている。ピッグテール３７は、ブラシ３４に取り付けられている。ピッグテール３７の材質は、高抵抗部材３５よりも電気抵抗の低い材質、例えば銅である。
【００２５】
なお、図１では、給電端子３３、ブラシ３４、高抵抗部材３５、つるまきばね３６、及びピッグテール３７の組を一組のみ図示しているが、ブラケット３１内には、上記給電端子３３等の組がもう一組収容されている。給電端子３３等の組は、中心軸１４を挟んで対象的に配置されている。
【００２６】
図２及び図３に示すように、電動燃料ポンプ１０は、給電端子３３を流れる電流の電流値を監視する検出部４０を備えている。検出部４０は、給電端子３３の電流値が、一定期間、予め定められた閾値未満である場合に、警告信号を出力する。ここで、給電端子３３からピッグテール３７を介してブラシ３４へと電流が流れるときの電流値を正常値とし、ピッグテール３７を介さずに給電端子３３からつるまきばね３６、高抵抗部材３５を介してブラシ３４へと電流が流れるときの電流値を異常値とする。上記の閾値は、正常値未満、異常値以上の値として予め定められている。また、上記一定期間は、外部ノイズ等による電流値の変化を除外できるような期間として定められており、例えば、数十ミリ秒〜数秒程度である。
【００２７】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
図２に示すように、ブラシ３４に摩耗が生じてなく、ブラシ３４の軸線方向の寸法として設計どおりの寸法が確保されていれば、電動燃料ポンプ１０には、給電端子３３、ピッグテール３７、ブラシ３４を経て、ロータＲＴのコンミテータ１５へと至る主電路Ｌ１が形成されている。また、電動燃料ポンプ１０には、給電端子３３、つるまきばね３６、高抵抗部材３５を経て、ブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１へと至る予備電路Ｌ２が形成されている。つまり、給電端子３３とブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１との間には、ピッグテール３７からなる電路と、予備電路Ｌ２とが並列に接続されている。ただし、上述したとおり、高抵抗部材３５の電気抵抗は、ピッグテール３７の電気抵抗よりも高い。したがって、ピッグテール３７を流れる電流の方が、予備電路Ｌ２を流れる電流よりも大きくなる。
【００２８】
電動燃料ポンプ１０においては、ロータＲＴが回転するため、ロータＲＴのコンミテータ１５とブラシ３４における軸線方向一方側の端面とが摺動する。したがって、図３に示すように、電動燃料ポンプ１０の駆動にしたがってブラシ３４が摩耗し、ブラシ３４の軸線方向の寸法が短くなる。なお、ブラシ３４はつるまきばね３６によってコンミテータ１５側に付勢されているため、ブラシ３４の軸線方向の寸法が短くなっても、ブラシ３４とコンミテータ１５との接触関係は維持される。
【００２９】
ブラシ３４の軸線方向の寸法がある一定の寸法未満になると、ブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１と給電端子３３との間の距離が、ピッグテール３７の長さを超える。そのため、ピッグテール３７が給電端子３３又はブラシ３４から外れたり、ピッグテール３７が途中で切れたりする。その結果、給電端子３３からの電力がピッグテール３７を介してブラシ３４に供給されなくなる。その一方で、引き続き給電端子３３から予備電路Ｌ２を介してブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１へと電力を供給できる。
【００３０】
ここで、ブラシ３４の摩耗量が少ない状態では、給電端子３３とブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１との間が、予備電路Ｌ２及びピッグテール３７の並列に接続されている。そして、ブラシ３４の摩耗量が大きくなると、給電端子３３とブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１との間が、予備電路Ｌ２によって直列に接続されることになる。したがって、外部の電源から給電端子３３に印加される電圧が変わらなければ、ブラシ３４の軸線方向の寸法がある一定の寸法未満になると、給電端子３３を流れる電流の電流値は小さくなる。特に、この実施形態では、電気抵抗の小さいピッグテール３７を介した電力供給ができなくなり、電気抵抗の高い予備電路Ｌ２を介した電力供給しかできなくなる。そのため、給電端子３３を流れる電流の電流値の低下度合いは相応に大きくなる。電動燃料ポンプ１０の検出部４０は、給電端子３３を流れる電流の電流値が閾値以下のまま一定期間経過したら、警告信号を出力する。この警告信号は、車両の各ＥＣＵに入力され、各ＥＣＵは、例えば、インジケータランプの点灯や警告音の発音等の警告動作を実行する。
【００３１】
上述したように、ブラシ３４の摩耗量が大きくなって給電端子３３から予備電路Ｌ２を介してしかブラシ３４に電力を供給できなくても、ある程度の電力は、ロータＲＴのコンミテータ１５に供給できる。すなわち、電動燃料ポンプ１０は、ブラシ３４が摩耗していない状態よりは性能が落ちるものの、燃料を吐出するというポンプとして最低限の機能は発揮できる。したがって、ブラシ３４の摩耗量が大きくなってピッグテール３７を介した電力供給ができなくなっても、車両の内燃機関には、電動燃料ポンプ１０を介してある程度の燃料が供給可能である。その結果、ブラシ３４の摩耗量が大きくなってピッグテール３７を介した電力供給ができなくなった状態であっても、車両は自走できる。
【００３２】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・高抵抗部材３５やピッグテール３７の材質は適宜変更できる。ピッグテール３７の電気抵抗よりも高抵抗部材３５の電気抵抗の方が高ければ、ブラシ３４の摩耗量が大きくなったときに、給電端子３３を流れる電流の電流値は、相応の度合いで低下する。
【００３３】
・給電端子３３からブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１までの予備電路Ｌ２上であれば、高抵抗部材３５の位置は変更できる。例えば、高抵抗部材３５は、給電端子３３とつるまきばね３６との間に配置されていてもよい。
【００３４】
・給電端子３３からブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１までの予備電路Ｌ２上に、ピッグテール３７よりも電気抵抗の高い高抵抗部が存在していれば、上記実施形態のように高抵抗部材３５を設ける構成に限らない。例えば、つるまきばね３６の材質が、ピッグテール３７の材質よりも電気抵抗が高いのであれば、高抵抗部材３５を省略してもよい。この場合、つるまきばね３６が予備電路Ｌ２上の高抵抗部として機能する。
【００３５】
・つるまきばね３６を高抵抗部として機能させる場合、つるまきばね３６の軸線方向一方側の端面を平面状にしてもよい。この場合、ブラシ３４が完全に摩耗して存在しなくなった場合でも、つるまきばね３６の軸線方向一方側の端面がコンミテータ１５に面接触して、つるまきばね３６がブラシのように機能できる。
【００３６】
・ブラシ３４の形状を変更することで、ブラシ３４の一部を高抵抗部として機能させることもできる。例えば、ブラシ３４をつるまきばね３６側ほど外形が小さくなるテーパ状にしてもよい。ブラシ３４をテーパ状とすることで、つるまきばね３６側ほど電路の断面積が小さくなって電気抵抗が大きくなる。テーパ状のブラシ３４のつるまきばね３６側の一部の電気抵抗が、ピッグテール３７の電気抵抗よりも高ければ、ブラシ３４のその部分は、高抵抗部として機能する。
【００３７】
・ブラシ３４の材質が当該ブラシ３４の軸線方向において不均一で、箇所ごとに電気抵抗に違いがある場合、ブラシ３４にピッグテール３７よりも電気抵抗の高い箇所があれば、その箇所が高抵抗部として機能し得る。この場合、ブラシ３４における電気抵抗の高い箇所を、つるまきばね３６とブラシ３４におけるピッグテール３７の取付箇所Ｐ１との間に配置させればよい。
【００３８】
・二組ある給電端子３３、ブラシ３４、つるまきばね３６及びピッグテール３７の組のうち、一方の組においてのみ上記高抵抗部材３５に関する構成が採用されていてもよい。この場合、高抵抗部材３５が設けられていない方の組については、ブラシ３４が摩耗してもピッグテール３７を介した電力供給ができるように、ピッグテール３７の長さを長くするなどの変更が必要である。
【００３９】
・検出部４０について、給電端子３３及びロータＲＴ間の電気抵抗値を検出するようにしてもよい。この場合、検出部４０は、電気抵抗値が、一定期間予め定められた値以上になったときに、警告信号を出力すればよい。
【００４０】
・検出部４０を省略することもできる。検出部４０を省略した場合、ブラシ３４が一定量以上摩耗したことを、インジケータランプ等で把握することはできなくなる。とはいえ、電動燃料ポンプ１０が本来の機能を発揮できなくなるため、車両の速度が期待の速度にならない、車両が期待どおりに加速しない、などの現象が生じる。したがって、車両の運転者は、車両に何らかの異常が生じたことを把握できる。
【００４１】
・ステータＳＴ、ロータＲＴ、インペラ２５等の構成は例示である。圧送しようとする燃料の種類や、吐出する燃料の吐出圧等を鑑みて、適宜変更すればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…電動燃料ポンプ、１１…ステータハウジング、１１ａ…永久磁石、１２…エンドプレート、１２ａ…貫通孔、１３…ロータハウジング、１４…中心軸、１５…コンミテータ、２１…インペラハウジング、２２…軸受部、２３…吸入口、２５…インペラ、３１…ブラケット、３２…吐出口、３３…給電端子、３４…ブラシ、３５…高抵抗部材、３６…つるまきばね、３７…ピッグテール、４０…検出部、ＳＴ…ステータ、ＲＴ…ロータ、Ｓ１…収容空間、Ｓ２…内部空間、Ｌ１…主電路、Ｌ２…予備電路、Ｐ１…取付箇所。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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