(57)【要約】【課題】振動および騒音を低減する燃料ポンプを提供する。【解決手段】燃料ポンプ１０は、インペラ２０、シャフト２２等を備えている。インペラ２０の中心にはシャフト２２の係合部２３に応じて孔２１が形成されている。シャフト２２は、円柱部２３ａとＤ字状の切欠部２３ｂとを形成している係合部２３を有し、孔２１に嵌合して係合している。係合部２３の一部が円柱部２３ａであるので、係合箇所の重量のアンバランス量が低減する。さらに、円柱部２３ａの外周面が孔２１の内周面と均一に接するので、インペラ２０とシャフト２２とが回転するとき、シャフト２２に対しインペラ２０が偏心しにくくなる。すると、インペラ２０の回転により加圧される燃料の圧力変動が小さくなるので、燃料ポンプに要求される燃料吐出圧が高くなっても、燃料圧力の脈動は小さくなる。したがって、燃料ポンプの振動および騒音が小さくなる。【選択図】    図１
2004239170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給する燃料ポンプにおいて、
周上に設置された交互に極の異なる複数の磁極を形成する永久磁石と、
前記永久磁石の内周側に回転可能に設置されている電機子と、
前記電機子とともに回転する回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受部材と、
前記回転軸と係合し、前記燃料タンクから燃料を吸入する吸入力を発生する回転部材と、
を備え、
前記回転軸の前記回転部材と係合している係合部は、円柱部と前記円柱部の一部を切欠いた形状の切欠部とを有していることを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項２】
前記回転軸は金属製であり、前記回転部材は樹脂製であることを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
前記軸受部材は、前記電機子と前記回転部材との間で前記回転軸を径方向に支持する径方向部材と前記回転部材側に対し前記電機子と反対側の前記回転軸の先端部を軸方向に支持する軸方向部材とを有していることを特徴とする請求項１または２記載の燃料ポンプ
【請求項４】
前記切欠部の断面形状はＤ字状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク内の燃料を内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）に供給する燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料ポンプとして、電機子の回転軸に回転部材としてのインペラを係合し、電機子とともにインペラが回転することにより、燃料タンクの燃料を吸入して加圧し、吐出するものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−８２２０８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１による燃料ポンプでは、図６に示すように、電機子とともに回転する回転軸２２２と回転部材２２０とを係合させるために、回転軸２２２および回転部材２２０の係合部全体の断面形状をＤ字状に形成し、回転軸２２２の係合部を回転部材２２０の係合部に嵌め合わせている。そのため、回転部材２２０および回転軸２２２の重量のアンバランス量を補正し、燃料圧力の脈動を低減するために回転部材２２０に孔を形成したり、重りをつける必要がある。
【０００５】
また、回転軸２２２および回転部材２２０が回転するとき、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転部材２２０の係合部の内周面２２０ａに対する回転軸２２２の係合部の外周面２２２ａの内接状態により、回転部材２２０の中心２２１は回転軸２２２の中心２２３に対して矢印の方向に偏心する。すると、回転部材２２０の回転は、回転軸２２２の中心２２３に対して偏った回転となるので、回転部材２２０により加圧される燃料の圧力変動が大きくなり、燃料圧力の脈動が大きくなる。そのため、燃料ポンプの振動および騒音が大きくなる場合がある。さらに、燃料ポンプに要求される燃料吐出圧が高くなると、回転軸２２２の径方向に回転部材２２０が燃料から受ける圧力が大きくなるので、回転部材２２０は回転軸２２２に対してさらに偏心しやすくなる。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、振動および騒音を低減する燃料ポンプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の燃料ポンプによると、回転軸の回転部材と係合している係合部は、円柱部と円柱部の一部を切欠いた形状の切欠部とを有している。回転軸の係合部全体を切欠かず一部が円柱部であるので、回転軸と回転部材との係合部における重量のアンバランス量が低減する。また、回転軸の円柱部の外周面が回転部材の係合部の内周面と均一に接するので、回転軸および回転部材が回転するとき、回転軸に対し回転部材が偏心しにくくなる。すると、回転部材の回転により加圧される燃料の圧力変動が小さくなるので、燃料圧力の脈動は小さくなる。さらに、燃料ポンプに要求される燃料吐出圧が高くなっても、回転軸に対し回転部材が偏心しにくいので、燃料圧力の脈動は小さくなる。したがって、燃料ポンプの振動および騒音が小さくなる。
【０００７】
請求項２記載の燃料ポンプによると、回転軸は金属製であり、回転部材は樹脂製である。そのため、回転軸の係合部に切欠部が形成されると、金属製の回転軸および樹脂製の回転部材の重量比は異なるので、回転軸および回転部材の重量のアンバランスが大きくなる。しかし、請求項２記載の燃料ポンプにおいて、回転軸の係合部は円柱部を有しているので、重量のアンバランスを低減できる。また、回転軸の円柱部の外周面が回転部材の係合部の内周面と均一に接するので、回転軸および回転部材が回転するとき、回転軸に対し回転部材が偏心しにくくなる。そのため、回転部材の回転により加圧される燃料の圧力変動が小さくなるので、燃料圧力の脈動が小さくなる。したがって、燃料ポンプの振動および騒音が小さくなる。
【０００８】
請求項３記載の燃料ポンプによると、軸受部材は、電機子と回転部材との間で回転軸を径方向に支持する径方向部材と回転部材側に対し電機子と反対側の回転軸の先端部を軸方向に支持する軸方向部材とを有している。回転部材に対し電機子と反対側の軸方向部材に支持されている側の回転軸は径方向に支持されていないので、径方向に軸ぶれする可能性がある。しかし、請求項３記載の燃料ポンプにおいて、回転軸および回転部材の係合部における重量アンバランスが小さいので、軸ぶれを低減できる。
【０００９】
請求項４記載の燃料ポンプによると、切欠部の断面形状はＤ字状である。回転軸の係合部の一部を平面に切り欠くだけで切欠部を形成することが可能である。したがって、回転軸の加工が容易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施形態を図に基づいて説明する。
本実施形態による燃料ポンプを図１に示す。本実施形態の燃料ポンプ１０は、車両の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプである。ハウジング１２は、吸入側カバー１４と吐出側カバー１９とをかしめ固定している。
【００１１】
ポンプケーシング１６は吸入側カバー１４とハウジング１２との間に狭持されている。吸入側カバー１４とポンプケーシング１６との間にＣ字状のポンプ流路１００が形成されている。吸入側カバー１４およびポンプケーシング１６は、回転部材としてのインペラ２０を回転可能に収容しているケース部材である。ポンプケーシング１６は、インペラ２０を収容するケース部材の電機子４０側の部材である。
【００１２】
円板上に形成された樹脂製のインペラ２０の中心には、シャフト２２の係合部２３に応じて孔２１が形成されている。インペラ２０の外周部には複数の連通孔２４が形成され、インペラ２０の外周縁部には多数の羽根溝が形成されている。孔２１とシャフト２２の係合部２３とは嵌合して係合し、インペラ２０が電機子４０の回転によりシャフト２２とともに回転すると、インペラ２０の羽根溝の前後で流体摩擦力により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝で繰り返すことによりポンプ流路１００の燃料が加圧される。インペラ２０の回転により吸入側カバー１４に形成された燃料吸入口１０２からポンプ流路１００に吸入された燃料タンク内の燃料は、ポンプケーシング１６の連通路１０４、電機子４０の外周、図示しない燃料吐出口を通り燃料ポンプ１０からエンジン側に吐出される。また、連通孔２４は、インペラ２０に対して吸入側カバー１４側の燃料圧力とポンプケーシング１６側の燃料圧力との圧力バランスを保っている。
【００１３】
図５に示すように、回転軸としてのシャフト２２は、金属製であり、インペラ２０と係合している係合部２３を有している。係合部２３は、円柱部２３ａと円柱の一部を平面で切欠いたＤ字状の切欠部２３ｂとからなっている。この円柱部２３ａと切欠部２３ｂとは、シャフト２２の軸方向へと連続的に形成されている。シャフト２２の係合部２３はインペラ２０の孔２１に嵌合して係合している。なお、本実施形態では、切欠部２３ｂの軸方向長さが円柱部２３ａの軸方向長さの約２倍となっている（円柱部２３ａの軸方向長さ：切欠部２３ｂの軸方向長さ＝１：２）。
【００１４】
また、図１に示すように、シャフト２２は電機子４０とともに回転し、ポンプケーシング１６と吐出側カバー１９とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材としての径方向部材２６、２７により径方向に支持されている。さらに、シャフト２２は、吸入側カバー１４に収容され支持されている軸受部材としての軸方向部材２８により軸方向に支持されている。
ハウジング１２の内周壁には、円弧状の永久磁石３０が所定の隙間をおいて４個設けられており、これら永久磁石３０は、周方向に極の異なる磁極が交互に形成されるよう配置されている。
【００１５】
図２に示すように、電機子４０は、回転中央部に中央コア４２を有している。中央コア４２は断面六角形の筒状に形成されており、６面の各外周壁に回転軸方向に延びる凹部４４を有している。凹部４４は、半径方向外側に向かうにしたがい幅が狭くなっている。
【００１６】
６個の磁極コイル部５０は中央コア４２の外周に回転方向に設置されている。各磁極コイル部５０は、コイルコア５２、ボビン６０、およびボビン６０に巻線を集中巻きして形成されているコイル６２を有している。６個の磁極コイル部５０は同一構成であるので、図２において同一構成部分の符号を一部省略している。
【００１７】
図３に示すように、コイルコア５２は中央コア４２と別部材である。図２に示すように、コイルコア５２は、永久磁石３０と回転方向に沿って向き合っている外周部５４と、外周部５４から中央コア４２に向けて延びている板状のコイル巻回部５６とを有している。電機子４０のシャフト２２と直交する断面において、コイルコア５２はＴ字状に形成されている。外周部５４の外周面５５は滑らかな凸円弧状に形成されている。外周部５４の外周面５５と永久磁石３０の内周面３１とが回転方向に沿って形成する隙間の大きさは均一である。コイル巻回部５６は回転軸方向に延びる凸部５８を中央コア４２側に有している。凸部５８は中央コア４２側に向けて幅が広くなっている。回転軸方向の一方から凹部４４または凸部５８の一方に他方を挿入することにより凹部４４と凸部５８とは嵌合している。
【００１８】
ボビン６０は、外周部５４の外周面５５と凸部５８とを除きコイルコア５２を覆っている。ボビン６０は、回転方向に隣接するコイルコア５２の外周部５４同士を磁気的に絶縁している。シャフト２２と直交する断面およびシャフト２２を含む断面において、ボビン６０はコイル巻回部５６を挟み外周部５４側から中央コア４２側に向け幅が狭くなる台形状の巻回空間を形成している。この巻回空間に巻線を巻回することによりコイル６２を形成している。
【００１９】
図１に示すように、各コイル６２の整流子７０側の端部は端子６４と電気的に接続しており、整流子７０の各セグメント７２と電気的に接続している。コイル６２の整流子７０と反対側であるインペラ２０側の端部は端子６６と電気的に接続している。図４の（ｂ）に示すように、回転方向に連続して隣接している３個の端子６６は、端子６８により電気的に接続している。シャフト２２の一方の軸方向端部側であるコイル６２の整流子７０と反対側を電機子４０のカバー８０が覆っている。
【００２０】
整流子７０は、シャフト２２に取付けられているＣリング１１０により軸方向部材２７側に抜けないように押さえられている。図４の（ａ）に示すように、整流子７０は、回転方向に設置された６個のセグメント７２を有している。セグメント７２同士は、空隙７３および絶縁樹脂材７６（図１参照）により電気的に絶縁されている。各セグメント７２は図１に示す端子７４と電気的に接続している。端子７４はそれぞれ電機子４０の端子６４と電気的に接続している。整流子７０が電機子４０とともに回転することにより、セグメント７２は順次図示しないブラシと接触する。吐出側カバー１９にインサート成形されている端子７８、ブラシ、セグメント７２、端子７４、端子６４を通り電機子４０のコイル６２に電力が供給される。
【００２１】
カバー８０は、電機子４０のシャフト２２の一方の軸方向端部外側に該当する箇所に凹部８２を形成している。カバー８０は、シャフト２２に取付けられているＣリング１１２によりポンプケーシング１６側に抜けないように押さえられている。凹部８２内に、径方向部材２６の一部、ならびにポンプケーシング１６の突部１７の一部が位置している。つまり、突部１７および径方向部材２６と凹部８２とは軸方向に重なっている。
【００２２】
本実施形態によると、インペラ２０は樹脂製であり、シャフト２２は金属製であるので、インペラ２０とシャフト２２との重量比は異なるが、シャフト２２の係合部２３全体を切欠かず一部が円柱部２３ａであるので、シャフト２２とインペラ２０との係合箇所における重量のアンバランス量が低減する。そのため、インペラ２０およびシャフト２２の軸ぶれが低減される。また、切欠部２３ｂはＤ字状であるので、係合部２３の一部を切欠くだけで切欠部２３ｂを形成することができ、シャフト２２の加工が容易になる。さらに、シャフト２２の円柱部２３ａの外周面がインペラ２０の孔２１の内周面と均一に接するので、インペラ２０およびシャフト２２が回転するとき、シャフト２２に対しインペラ２０が偏心しにくくなる。すると、インペラ２０の回転により加圧される燃料の圧力変動が小さくなるので、燃料圧力の脈動は小さくなる。燃料ポンプに要求される燃料吐出圧が高くなっても、シャフト２２に対しインペラ２０が偏心しにくいので、燃料圧力の脈動は小さくなる。したがって、燃料ポンプの振動および騒音が小さくなる。
【００２３】
上記実施形態では、電機子４０のシャフト２２と直交する断面において、ボビン６０が形成する巻回空間は、外周部５４側から中央コア４２側に向けて幅が狭くなる台形状に形成されている。回転方向に隣接する磁極コイル部５０同士の間に殆ど隙間を形成せずに電機子４０を構成できるので、電機子４０が占有する空間を効率よく使用し、ボビン６０に巻線を巻回できる。したがって、巻線の巻数を増やすことができる。
【００２４】
上記実施形態では、永久磁石３０が形成する磁極の数を４極、磁極コイル部５０の数を６としたが、これ以外にも、永久磁石３０が形成する磁極の数は２極または４極以上の偶数であればよく、また、磁極コイル部５０の数についても６以外の数でもよい。なお、磁極コイル部５０の数は永久磁石３０が形成する磁極の数よりも多いことが望ましい。さらに、磁極コイル部５０の数は永久磁石３０が形成する磁極の数よりも２個多い偶数であることが望ましい。
また、上記の実施形態では、本発明を集中巻きの電機子４０に適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、分布巻きの電機子に適用してもよい。
また、上記の実施形態では、本発明を車両用のインタンク式燃料ポンプに適用したが、これに限らず、燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給する燃料ポンプであれば良く、種々の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】（ａ）は組付前の中央コアおよび外周コアを示す説明図であり、（ｂ）は組付後の中央コアおよび外周コアを示す説明図である。
【図４】（ａ）は電機子を整流子側から見た矢視図であり、（ｂ）は電機子をインペラ側から見た矢視図である。
【図５】（ａ）はインペラと回転軸との係合を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ方向矢視図である。
【図６】（ａ）は従来のインペラと回転軸との係合を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ方向矢視図である。
【図７】従来のインペラに対する回転軸の中心の偏心を示す模式図である。
【符号の説明】
１０      燃料ポンプ
２０      インペラ（回転部材）
２２      シャフト（回転軸）
２３      係合部
２３ａ    円柱部
２３ｂ    切欠部
２６、２７      径方向部材（軸受部材）
２８      軸方向部材（軸受部材）
３０      永久磁石
４０      電機子
【図１】
2004239170.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004239170.tif 000008
【図７】
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