(57)【要約】【課題】モータ部の軸受の潤滑性を向上させ、燃圧の安定した、信頼性の高い燃料供給装置を得る。【解決手段】モータ部２Ａの回転によりポンプ部２Ｂを駆動し、ポンプ部２Ｂが吸入した燃料を加圧して吐出する燃料供給装置において、モータ部２Ａは、ブラケット６と鉄心７とこの鉄心７に巻回されたコイル８とからなるステータ９、ステータ９に対向してシャフト１１を中心に回転するロータ１０、ステータ９とロータ１０を隔て且つポンプ部２Ｂに通じて内部に燃料が充満している有底筒形の隔壁体１７、隔壁体１７の底部に設けられ、ロータ１０のシャフト１１の一端を支承する軸受２０を備え、ロータ１０にはシャフト１１と平行にロータ１０を貫通する複数の燃料通路１４を設けた。【選択図】図２
2011089501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部の回転によりポンプ部を駆動し、ポンプ部が吸入した燃料を加圧して吐出する燃料供給装置において、前記モータ部は、ブラケットとコアとこのコアに巻回されたコイルとからなるステータ、該ステータに対向してシャフトを中心に回転するロータ、前記ステータと前記ロータを隔て且つ前記ポンプ部に通じて内部に燃料が充満している有底筒形の隔壁体、該隔壁体の底部に設けられ、前記ロータのシャフトの一端を支承する軸受を備え、前記ロータには前記シャフトと平行に前記ロータを貫通する複数の燃料通路を設けたことを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記ロータは、前記シャフトに非磁性支持体を介して固定されたマグネットから成り、前記燃料通路は、前記非磁性支持体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記ロータは、前記シャフトに非磁性支持体を介して固定されたマグネットから成り、前記燃料通路は、前記マグネットと前記非磁性支持体との境目に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記非磁性支持体は樹脂から成り、前記マグネットはインサート樹脂成形により前記シャフトに固定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記非磁性支持体は前記マグネットを保持する糸巻き形状になされ、前記ポンプ部側の前記非磁性支持体端面には、前記燃料通路に通じる燃料の案内溝が前記ロータの外周側に向けて形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記案内溝は、前記燃料通路を要の位置とした扇形であることを特徴とする請求項５に記載の燃料供給装置。
【請求項７】
前記燃料通路は、前記ロータ外周と同心円上に等ピッチで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項８】
前記ロータシャフトの前記ポンプ部側端部には、燃料の圧縮を司るピストンを駆動するプレートが前記シャフトに対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項９】
前記燃料通路は、前記プレートの傾斜面の上死点と下死点とを結ぶ線に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の燃料供給装置。
【請求項１０】
前記ロータは、前記シャフトに直接固定されるプラスチックマグネットで構成され、前記燃料通路は、前記プラスチックマグネットに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項１１】
前記ロータの前記ポンプ部側端面には、その円周部に、前記軸受側に向かう傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば内燃機関の燃料噴射装置に燃料を供給する、燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料供給装置に関して、特許文献１に開示されている燃料供給装置は、ステータ及び制御装置を有底ケースに収納するとともに、ケース奥部に配置した軸受けの内周面に複数の凹部を設けてこれを燃料通路とするものである。
【０００３】
また、燃料供給装置ではないが、例えば特許文献２には、流体とステータを隔絶する隔壁体を有し、隔壁体奥部に配置された反インペラ側軸受けの潤滑のための流体供給通路をロータマグネットに設けた電動ウォータポンプの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４０２３３０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１３４９０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の燃料供給装置は、流路となる凹みが、軸受け内面のシャフトとの摺動面に軸方向にわたって複数箇所に形成されているので、軸受けの精度を確保するためには精緻な加工が必要となり、加工コストと部品の精度管理の増加を招くことになる。また、軸受けとシャフトの摺動面が凹みによって不連続になることで、回転時のロータの振動や異音の発生原因になりやすいという問題もある。
【０００６】
また、特許文献２の電動ウォータポンプは、流体供給通路をロータ軸方向に対して所定の角度だけ傾斜させて設けているので、マグネットへの傾斜した穴加工が必要となり加工コストの増加を招くという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、軸受潤滑用の燃料流路形成のためのコスト増加を招くことなく、軸受の潤滑性能を向上させて軸受けの磨耗や温度上昇の低減を図り、軸受の信頼性を高めた燃料供給装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る燃料供給装置は、モータ部の回転によりポンプ部を駆動し、ポンプ部が吸入した燃料を加圧して吐出する燃料供給装置において、モータ部は、ブラケットとコアとこのコアに巻回されたコイルとからなるステータ、このステータに対向してシャフトを中心に回転するロータ、ステータとロータを隔て且つポンプ部に通じて内部に燃料が充満している有底筒形の隔壁体、この隔壁体の底部に設けられ、ロータのシャフトの一端を支承する軸受を備え、ロータにはシャフトと平行にロータを貫通する複数の燃料通路を設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、コスト増を伴うことなく、燃料供給装置のモータの軸受の磨耗や過熱を防止できる。また、軸受の摺動ロスを低減できるので、モータの消費電力が抑えられるだけでなく、燃料の温度上昇が抑えられるので、燃料の気化によるベーパーの発生が減少してポンプのベーパー噛みが回避され、燃圧の安定化と燃料供給装置の信頼性を向上させることができる。また、モータの軸受に十分な潤滑が行われるため、燃料供給装置が水平方向に対して傾いてもモータ回転に支障がない。従って、燃料供給装置の搭載姿勢の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一般的な燃料系システム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る燃料供給装置を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る燃料供給装置のロータを示す図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面を矢印方向に見た断面図、（ｃ）は（ａ）を矢印Ｂ方向から見た正面図である。
【図４】実施の形態１による軸受温度の測定結果を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２に係る燃料供給装置のロータを示す図であって、（ａ）はロータの一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における断面を矢印方向に見た正面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る燃料供給装置のロータを示す図であって，（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面を矢印方向に見た断面図、（ｃ）は（ａ）を矢印Ｄ方向から見た正面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る燃料供給装置のロータを示す図であって、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線における断面を矢印方向に見た断面図、（ｃ）は（ａ）を矢印Ｆ方向から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の燃料供給装置が使用される燃料系システムの構成図である。制御ユニット５からの駆動信号により燃料供給装置２が駆動され、燃料供給装置２は燃料タンク１からフィルタを介して燃料を吸入し吐出する。吐出された燃料は、圧力調整装置３により所定圧力に調整され、高圧燃料配管を通り、燃料噴射装置４に供給される。燃料噴射装置４は、エンジンの回転速度や負荷などに基づいて、制御ユニット５からの駆動信号により、噴射タイミング及び噴射量が制御され、吸気管へ燃料を噴射する。
【００１２】
図２は燃料供給装置２の構造を示す断面図で、燃料供給装置２はモータ部２Ａとポンプ部２Ｂとで構成されている。モータ部２Ａは、ブラケット６の内周に沿って配置されたステータコア７と、このステータコア７に巻回された複数のステータコイル８とで構成されるステータ９を備えている。ステータ９は、制御ユニット５からの駆動信号によりステータコイル８による励磁相が切替えられて、回転磁界を発生する。
【００１３】
ステータ９の内部にロータ１０が配置されている。ロータ１０は、シャフト１１と、このシャフト１１を中心に回転するマグネット１２を備えている。図３はロータ１０の詳細を示す図である。マグネット１２はリング状に形成されており、外周には複数の極が着磁されている。マグネット１２は、例えばインサート樹脂整形により、樹脂からなる非磁性支持体１３を介してシャフト１１に固定される。シャフト１１の外周面の一部には、図示しないローレットあるいはＨカットなどが形成されており、この部位に成形樹脂を流し込むことにより、アンカー効果によるシャフト１１と非磁性支持体１３との回り止めがなされる。
【００１４】
マグネット１２とシャフト１１の間の非磁性支持体１３は略糸巻き形状を有し、マグネット１２の内周と両端面を支持している。非磁性支持体１３には、シャフト１１と平行に貫通する燃料通路１４が複数箇所、例えばロータ１０の外周と同心円の円周を等間隔に分割する位置に設けられている。燃料通路１４の断面形状は円形に限らず、長穴や楕円や半月形であってもよい。非磁性支持体１３の一方、つまりポンプ部２Ｂ側の端部外面には、燃料通路１４を要の位置として、燃料通路１４と連通する略扇形の案内溝１５が、ロータ１０の外周に向かって形成されている。さらに、案内溝１５が設けられている端部外面には、ロータ外周に向かうテーパ状の傾斜面１６が形成されている。複数の燃料通路１４及び案内溝１５は、ロータ回転時の振れの要因とならないように円周上に等ピッチに配置される。
【００１５】
ステータ９とロータ１０との間には、有底円筒形状の隔壁体１７がステータコア７の内周に配置される。隔壁体１７の一方にはフランジ１８が形成されていて、フランジ１８の外周にはシール部材１９が配置され、ハウジング２３内及び隔壁体１７内の燃料をシールする。フランジ１８はモータ部２Ａと後述するポンプ部２Ｂとに挟まれ、隔壁体１７自身を固定している。隔壁体１７はモールド成形による樹脂のような非磁性材料で構成される。隔壁体１７の内部にはロータ１０が回転自在に収容されている。
【００１６】
ロータ１０のシャフト１１の一端は、隔壁体１７の底部（奥部）に配置された第１の軸受２０に支承されている。第１の軸受２０は隔壁体１７をモールド成形する場合はインサートして成形してもよく、あるいはモールド後に挿入してもよい。シャフト１１の他端は、隔壁体１７のフランジ１８側に固定された第２の軸受２１に支承されている。第２の軸受２１は、図では貫通穴を有するすべり軸受であるが、転がり軸受でもよい。第２の軸受２１にはポンプ部２Ｂとロータ１０側とを連通する開口２２が設けられている。ロータ１０は、案内溝１５が設けられている端部が、第２の軸受２１側に来るように配置されている。
【００１７】
次に、ポンプ部２Ｂについて説明する。ポンプ部２Ｂは、隔壁体１７のフランジ１８を介してモータ部２Ａに気密に結合するハウジング２３を備えている。ハウジング２３は燃料タンク１につながる吸入バルブ２４と、燃料噴射装置４につながる吐出バルブ２５を有する。ハウジング２３内には、シャフト１１の軸端に固定されて回転するプレート２６と、プレート２６により駆動されるピストン２７及びシリンダ２８と、ピストン２７を付勢するスプリング２９等が設けられている。
【００１８】
プレート２６はシャフト１１の先端に、所定の角度だけ傾斜して固定され、シャフト１１の回転により回転する。プレート２６の傾斜面にはピストン２７の頭部が接触していて、プレート２６の回転により、ピストン２７がシリンダ２８内を往復し、吸入ポート３１からハウジング２３内へ流入した燃料は、シリンダ２８内の増圧室３０に送り込まれて加圧され、吐出バルブ２５を経て吐出ポート３２から圧送される。ハウジング２３内及びハウジング２３と開口２２でつながる隔壁体１７のロータ１０の収容部分は燃料で満たされている。
【００１９】
以上のように構成された燃料供給装置２の運転時、ロータ１０の回転に伴い、ロータ１０の端面付近の燃料は、ロータ１０の端面に沿って遠心力により外周側へ流れ、ロータ１０と隔壁体１７の間の隙間を通って隔壁体１７奥部の第１の軸受２０側に供給される。第１の軸受２０側に回った燃料は、非磁性支持体１３に設けられた燃料通路１４を経て再びロータ１０の側面に戻る燃料の循環流れが形成される。
【００２０】
このとき、案内溝１５は、燃料通路１４に連通する位置を起点として、ロータ１０の外周方向に向かって扇状に幅が広がり、ロータ外周部まで達して隔壁体１７の内壁面に対向しているため、燃料は案内溝１５に沿ってロータ外周方向に流れやすく、燃料通路１４側の圧力を下げることになり、燃料通路１４に燃料を流入させやすくなって、案内溝１５から放出された燃料は隔壁体１７の内壁に沿って隔壁体１７の奥部に流入するので、燃料の循環効率を高めることができる。さらに、ロータ１０の端部には傾斜面１６が設けられているので、傾斜面１６に沿って流れる燃料は、ロータ１０と隔壁体１７の隙間へ流入しやすくなる。
【００２１】
以上のようにして、隔壁体１７の奥部の第１の軸受２０には積極的に燃料が供給されるので、潤滑と冷却が行われて軸受２０部分の温度上昇が抑えられ、それにより燃料温度の上昇が抑えられる。その結果、潤滑不足によって生じる軸受磨耗の低減や、磨耗に伴う摺動トルクの増加が抑えられ、モータの消費電力の増加を抑えることができる。さらには軸受の焼付きが防止され、燃料供給装置の信頼性が向上する。
【００２２】
図４は本発明の構成による軸受温度を時間の経過に対して示した実測グラフで、縦軸は軸受温度を、横軸は経過時間を示す。図中、鎖線はロータ１０に燃料通路１４を設けないもの、実線は本発明の構成にしたものである。燃料の循環経路を設けることにより約１９℃の温度低減効果が得られることが確認された。
【００２３】
燃料の循環流れによる効果として、モータで発生する熱による隔壁体１７の内部での熱のこもりを抑えられるので、隔壁体１７の内側容積における燃料温度の上昇が抑えられて燃料気化によるベーパーの発生が低減される。その結果、ポンプ部２Ｂにベーパーが流入しにくくなるため、燃料ポンプのいわゆるベーパー噛みが抑制されることになり、燃圧が安定し、燃料供給装置の性能の安定化が図られる。
【００２４】
また、本発明の構成によれば、燃料供給装置を車両に斜めに搭載するいわゆる傾斜搭載や、車両の登坂走行時にも、軸受への潤滑不足が回避されるので、搭載方向の自由度が増し、限られたスペースへのレイアウトが容易になる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２に係る燃料供給装置は、ロータ１０に設けられている燃料通路１の位置と、シャフト１に取り付けられているプレート２５との位置関係を規定したものであり、その他の構成は実施の形態１と同じである。
【００２６】
図５（ａ）はロータ１０端部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における断面を矢印方向に見た正面図である。図５に示すように、実施の形態２の構成は、シャフト１１に傾斜して設けられたプレート２６の上死点３３と下死点３４を結ぶ線３５に対して対称で且つ等ピッチに、燃料通路１４及び案内溝１５を配置する。このような配置により、燃料通路１４及び案内溝１５を設けたことによる、モータ回転時の振れを発生させない効果がある。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態３に係る燃料供給装置は、燃料通路１４の形成位置に関するものであり、その他の構成は実施の形態１と同じである。
【００２８】
図６（ａ）はロータ１０の断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面を矢印方向に見た断面図、（ｃ）は（ａ）を矢印Ｄから見た正面図である。図６に示すように、実施の形態３の構成は、燃料通路１４をリング形状のマグネット１２の内周面に形成する。非磁性支持体１３は実施の形態１と同様に糸巻き形をしており、その片側端面に燃料通路１３に連通する案内溝１５が形成されている。また、傾斜面１６も実施の形態１と同様に形成されている。
【００２９】
ロータ１０の形成は、内周面に燃料通路１４となる凹みを予め設けておいたマグネット１２を用いた場合、実施の形態１と同様な手法であるマグネット１２とシャフト１１をインサート形成にて一体化する際、マグネット１２の凹みに成形樹脂が流れ込まないようにするため、成形金型に例えばピン状の形状を設けておき、これにより凹み部をシールすることにより、成形後に燃料通路１４がマグネット１２と非磁性支持体１３である樹脂との境目に形成されることが保証される。
【００３０】
実施の形態３の構成によれば、マグネット内周面に凹状の燃料通路をシャフト方向に向かって形成するので、マグネットを焼結や射出成形などでも製作が可能となり、適用できるマグネットの種類を増すことができる。
【００３１】
実施の形態４．
実施の形態４に係る燃料供給装置は、ロータのマグネットの形成に関するものであり、その他の構成は実施の形態１と同じである。
【００３２】
図７（ａ）はロータ１０の断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線における断面を矢印方向に見た断面図、（ｃ）は（ａ）を矢印Ｆから見た正面図である。図７に示すように、実施の形態４の構成は、マグネットとして、射出成形タイプのプラスチックマグネット１２ａを用いる。これによると、プラスチックマグネット１２ａは射出成形によって直接シャフト１１上に形成される。実施の形態１と同様の燃料通路１４及び案内溝１５を、プラスチックマグネット１２ａの成形と同時に形成することができる。燃料通路１４は、プラスチックマグネット１２ａ内の磁路には影響を及ぼさないように、プラスチックマグネット１２ａの外周面から所定の距離（厚み）を確保して形成する。プラスチックマグネット１２ａで形成されるロータ１０の一方の端面には、プラスチックマグネット１２ａの射出形成時に、燃料通路１４に連通する案内溝１５を形成する。また、傾斜面１６も同時に形成する。
【００３３】
実施の形態４の構成によれば、燃料通路穴をマグネットの成形と同時に形成することができる上に、部品点数を減らすことでき、低コスト化が図れる。
【符号の説明】
【００３４】
１  燃料タンク、                  ２  燃料供給装置、
２Ａ  モータ部、                  ２Ｂ  ポンプ部、
３  圧力調整装置、                ４  燃料噴射装置、
５  制御ユニット、                ６  ブラケット、
７  ステータコア、                ８  ステータコイル、
９  ステータ、                    １０  ロータ、
１１  シャフト、                  １２  マグネット、
１２ａ  プラスチックマグネット、  １３  非磁性支持体、
１４  燃料通路、                  １５  案内溝、
１６  傾斜面、                    １７  隔壁体、
１８  フランジ、                  １９  シール部材、
２０  第１の軸受、                ２１  第２の軸受、
２２  開口、                      ２３  ハウジング、
２４  吸入バルブ、                ２５  吐出バルブ、
２６  プレート、                  ２７  ピストン、
２８  シリンダ、                  ２９  スプリング、
３０  増圧室、                    ３１  吸入ポート、
３２  吐出ポート。
【図１】
2011089501.tif 000003
【図２】
2011089501.tif 000004
【図３】
2011089501.tif 000005
【図４】
2011089501.tif 000006
【図５】
2011089501.tif 000007
【図６】
2011089501.tif 000008
【図７】
2011089501.tif 000009