(57)【要約】【課題】インペラの膨潤に起因して、突然、燃料ポンプの燃料吐出能力が低下してしまうことを抑制する。【解決手段】筒状のステータハウジング１１の内部にロータハウジング１３が収容されている。ロータハウジング１３を貫通する中心軸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。ステータハウジング１１の内部には、ステータハウジング１１、エンドプレート１２、インペラハウジング２１によって、インペラ２５の収容空間Ｓ１が区画されている。エンドプレート１２からは、インペラ２５に向かって薄板１６が突出している。薄板１６は、インペラ２５の回転方向の力に対して、ステータハウジング１１、エンドプレート１２、及びインペラハウジング２１よりも剛性が低くなっている。薄板１６とインペラ２５との間隔Ｄ１は、インペラ２５とインペラハウジング２１との間の間隔Ｄ２よりも小さい。【選択図】図２
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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燃料ポンプであって、
前記ステータの内部には、前記インペラが収容される収容空間が区画されており、
前記収容空間を区画する区画壁部からは、前記インペラに向かって突出部が突出しており、
前記突出部は、前記インペラの回転方向の力に対して、前記区画壁部よりも剛性が低くなっており、
前記突出部と前記インペラとの間隔は、前記インペラと前記区画壁部との最小の間隔よりも小さい
燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の燃料ポンプは、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。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。インペラがロータと共に回転することにより、燃料ポンプ内に燃料が吸入され、燃料ポンプから外部に燃料が吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
特許文献１のような燃料ポンプにおいてインペラは、燃料に浸漬された状態にあるため、インペラに燃料が浸透して、当該インペラが膨潤する。この膨潤によりインペラの寸法が過度に大きくなると、インペラが他の部材に干渉して回転数が減少し、場合によっては回転不能になるおそれもある。このようにインペラの回転数が減少すると、燃料ポンプは、期待される燃料吐出能力を発揮できなくなる。従来技術では、このインペラが膨潤して回転数が減少することを予知できず、突然、燃料ポンプの燃料吐出能力が低下してしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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燃料ポンプであって、前記ステータの内部には、前記インペラが収容される収容空間が区画されており、前記収容空間を区画する区画壁部からは、前記インペラに向かって突出部が突出しており、前記突出部は、前記インペラの回転方向の力に対して、前記区画壁部よりも剛性が低くなっており、前記突出部と前記インペラとの間隔は、前記インペラと前記区画壁部との最小の間隔よりも小さい。
【０００６】
上記構成によれば、インペラが膨潤してインペラの寸法が大きくなった場合に、収容空間を区画する区画壁部よりも先に突出部に接触する可能性が高い。この突出部は、区画壁部よりも剛性が低いため、インペラが突出部に接触しても、引き続きインペラは回転可能である可能性が高い。その一方で、インペラが突出部に接触すれば、両者が摺動することによる摺動音が発生するため、その摺動音によって燃料ポンプに何らかの異変が生じていることを把握できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】燃料ポンプの斜視図。
【図２】燃料ポンプのインペラ近傍部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、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、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。そして、インペラハウジング２１、エンドプレート１２、及びステータハウジング１１における軸線方向一方側の一部が、収容空間Ｓ１を区画する区画壁部として機能している。
【００１５】
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と燃料ポンプ１０の外部とが連通されている。
【００１６】
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は、インペラハウジング２１、エンドプレート１２、及びステータハウジング１１のいずれに対しても離間して配置されている。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の羽の図示を省略して、インペラ２５を円板状に図示している。
【００１７】
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。
【００１８】
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、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燃料ポンプ１０内に吸入された燃料は、吐出口３２を介して燃料ポンプ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
ブラシ３４の軸線方向他方側の端面と給電端子３３との間には、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、ブラシ３４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、ブラシ３４を、コンミテータ１５側に付勢している。また、給電端子３３からは、導電性で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。
【００２２】
なお、図１では、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。
【００２３】
エンドプレート１２の軸線方向一方側の面、すなわち収容空間Ｓ１側の面からは、インペラ２５に向かって、平面視四角形状の薄板１６が突出している。薄板１６は、エンドプレート１２の径方向に延びている。薄板１６の材質は、ステンレス等の金属である。また、薄板１６の厚み方向の寸法は、例えば１ミリメートル以下であり、エンドプレート１２の壁厚、インペラハウジング２１の壁厚、ステータハウジング１１の壁厚よりも小さくなっている。したがって、薄板１６は、その厚み方向に力が作用した際に、弾性的に撓みが生じやすくなっている。薄板１６は、貫通孔１２ａを挟んで対象的に２つ設けられている。この実施形態においては、薄板１６が、収容空間Ｓ１を区画する区画壁部から突出する突出部に相当する。
【００２４】
図２に示すように、薄板１６の突出先端とインペラ２５における軸線方向他方側の面との間隔Ｄ１は、インペラ２５とエンドプレート１２との距離、インペラ２５とインペラハウジング２１との距離、インペラ２５とステータハウジング１１との距離のいずれよりも小さくなっている。この実施形態では、インペラ２５と収容空間Ｓ１を区画する区画壁部との距離のうち、インペラ２５の軸線方向他方側の面とインペラハウジング２１の内面との間隔Ｄ２が最小になっている。薄板１６の突出先端とインペラ２５における軸線方向他方側の面との間隔Ｄ１は、この間隔Ｄ２よりも小さくなっている。なお、図２では、インペラ２５と各部材との距離を誇張して、実際のものよりも大きく図示している。
【００２５】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
燃料ポンプ１０の給電端子３３に外部の電源から電力が供給されると、給電端子３３、ピッグテール３７、ブラシ３４、及びコンミテータ１５を介して、ロータＲＴのコイルに電力が供給される。そして、ロータＲＴと共にインペラ２５が回転して、インペラ２５の収容空間Ｓ１に燃料が吸入される。したがって、燃料ポンプ１０が駆動している状態では、インペラ２５は、燃料中に浸漬されたような状態になっている。
【００２６】
このようにインペラ２５が燃料中に浸漬されていると、インペラ２５が燃料で膨潤して、寸法が大きくなる。そして、インペラ２５の寸法が過度に大きくなると、インペラ２５が、インペラハウジング２１、エンドプレート１２やステータハウジング１１に干渉することがある。これらインペラハウジング２１、エンドプレート１２やステータハウジング１１は、収容空間Ｓ１を区画する区画壁部を構成しており、相応の剛性を有している。その上、これらは円筒状であったり円板状であったりするため、インペラ２５の回転方向の力が作用しても撓みなどの変形が生じるとは考えにくい。したがって、インペラ２５に、上記のような干渉が生じると、インペラ２５とその干渉相手との間に摩擦が生じてインペラ２５の回転数が減少したり、場合によっては、インペラ２５がその干渉相手に引っかかってそれ以上回転できなくなるおそれもある。
【００２７】
ここで、上記実施形態では、インペラ２５と収容空間Ｓ１を区画する区画壁部との間隔のうち、インペラ２５とインペラハウジング２１との間隔Ｄ２が最小となっている。そして、インペラ２５と薄板１６との間隔Ｄ１は、上記間隔Ｄ２よりも小さくなっている。したがって、インペラ２５が膨潤してインペラ２５の寸法が大きくなった場合に、インペラ２５は、インペラハウジング２１よりも先に薄板１６に接触する可能性が高い。この薄板１６の壁厚は、インペラハウジング２１の壁厚よりも小さい。その上、薄板１６にインペラ２５の回転方向の力が作用したときには、薄板１６の厚み方向に力が作用する。すなわち、薄板１６は、インペラ２５の回転方向の力に対する剛性が、インペラハウジング２１よりも小さい。そのため、仮にインペラ２５が薄板１６に接触したとしても、薄板１６は、厚み方向に撓むように容易に変形する。したがって、インペラ２５が薄板１６に接触したとしても、インペラ２５の回転数が極端に低下したりインペラ２５の回転が止まることはない。その一方で、インペラ２５が薄板１６に接触すれば、両者が摺動することによる摺動音が発生する。そのため、その摺動音によって燃料ポンプ１０に何らかの異変が生じていることを把握できる。
【００２８】
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。
・薄板１６は、エンドプレート１２から突出している必要はなく、収容空間Ｓ１を区画する区画壁部から突出していればよい。例えば、薄板１６は、インペラハウジング２１からインペラ２５に向けて突出していてもよいし、ステータハウジング１１の内周面からインペラ２５に向けて突出していてもよい。さらに、収容空間Ｓ１を区画する区画壁部が、エンドプレート１２、ステータハウジング１１、及びインペラハウジング２１以外の部材によって構成されているのであれば、薄板１６は、その部材から突出していてもよい。
【００２９】
・薄板１６の数は問わない。薄板１６は、１つのみであってもよいし、３つ以上であってもよい。
・さらに、薄板１６が複数設けられている場合において、薄板１６は、周方向に並設されていてもよいし、径方向に並設されていてもよい。
【００３０】
・薄板１６のような板形状でなくても、突出部として機能し得る。例えば、突出部として、柱状のものを採用してもよい。収容空間Ｓ１を区画するエンドプレート１２、ステータハウジング１１、及びインペラハウジング２１よりも、インペラ２５の回転方向の力に対する剛性が小さければ、どのような形状であっても突出部として機能でき得る。
【００３１】
・ステータハウジング１１が軸線方向において分割されていることもある。具体的には、ステータハウジング１１のうち、ロータＲＴを収容する部分とインペラ２５を収容する部分とが、別の部材で構成されていてもよい。この場合でも、インペラ２５を収容する部分もステータハウジング１１の一部であるので、ステータＳＴの内部には収容空間Ｓ１が区画されているといえる。
【００３２】
・上記実施形態におけるステータＳＴ及びロータＲＴの構造は例示であり、適宜変更できる。例えば、ステータＳＴ側にコイルが設けられていて、ロータＲＴ側に永久磁石が設けられていてもよい。この場合、ブラシ３４やコンミテータ１５等の構造に代えて、ステータＳＴの各コイルへの電力供給を切り替える整流回路を採用すればよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０…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、１６…薄板、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、３６…つるまきばね、３７…ピッグテール、ＳＴ…ステータ、ＲＴ…ロータ、Ｓ１…収容空間、Ｓ２…内部空間、Ｄ１…間隔、Ｄ２…間隔。
【図１】
2020105925.tif 000003
【図２】
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