(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に交互に極の異なる複数の磁極を形成する磁石と、
前記磁石の内周側に回転自在に設置され、ロータコアおよび前記ロータコアに巻回されたコイルを有している電機子と、
前記ロータコアに組み付けられている回転シャフトと、
前記電機子とともに回転し、前記コイルに供給する電流を整流する整流子と、
前記電機子の回転により駆動され、燃料を昇圧するポンプ部と、
前記電機子および前記整流子に充填されている樹脂材と、
を備える燃料ポンプの製造方法において、
前記ロータコアに前記回転シャフトが組み付けられ、前記電機子と前記整流子とが組み付けられた構造体を形成する工程と、
前記構造体を成形型に設置し、前記ロータコアの一方の軸方向端を前記成形型に当接させた状態で前記ロータコアの他方の軸方向端側から前記成形型に前記樹脂材を充填する工程と、
を含む燃料ポンプの製造方法。
【請求項２】
前記整流子は回転方向に設置されている複数のセグメントを有し、回転方向に隣接する前記セグメント同士の間に隙間が形成されており、
前記成形型は軸方向に型抜きされ、前記ロータコアの前記整流子側の軸方向端を前記成形型に当接させた状態で前記隙間の外周側方を覆い、前記隙間に前記樹脂材が進入することを防止する凸部を前記成形型は一体に設けている請求項１に記載の燃料ポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子の回転によりポンプ部を駆動する燃料ポンプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ部の電機子の回転によりポンプ部が駆動され燃料を昇圧する燃料ポンプが知られている。電機子は、ロータコアと、ロータコアに巻回されているコイルとを有している。燃料ポンプにおいては、モータ部の回転抵抗を低下するため、ならびにコイルおよびコイルの巻線と端子等との電気的接続部の腐食を防止するために、電機子および整流子に樹脂材を充填することが一般的である。特許文献１では、成形型内に電機子および整流子を設置し、成形型内に樹脂材を充填している。
【０００３】
しかしながら、電機子の回転軸であるシャフトが電機子のロータコアに圧入等で組み付けられている場合、成形型内に充填される樹脂材の成形圧をロータコアが軸方向に受けると、シャフトに対してロータコアの位置が軸方向にずれる恐れがある。例えば、圧入によりシャフトからのロータコアの抜け荷重が９８０Ｎ（１００ｋｇｆ）程度確保できているとしても、直径２５ｍｍ程度のロータコアが軸方向の一方側から成形圧を受けた場合にシャフトに対してロータコアが軸方向にずれない許容成形圧は、２ＭＰａ程度である。一般に樹脂成形設備には、前述した許容成形圧の１０倍以上の加圧能力があるので、樹脂成形圧によりシャフトに対してロータコアの位置が軸方向にずれる恐れがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１２２１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、樹脂材を充填するときに回転シャフトに対してロータコアの位置が軸方向にずれることを防止した燃料ポンプの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、ロータコアに回転シャフトが組み付けられ、電機子と整流子とが組み付けられた構造体を成形型に設置し、ロータコアの一方の軸方向端を成形型に当接させた状態でロータコアの他方の軸方向端側から成形型に樹脂材を充填する。
この製造方法によれば、ロータコアの他方の軸方向端側からロータコアに樹脂材の成形圧が加わっても、ロータコアの軸方向の移動が成形型によって規制される。したがって、樹脂材の充填時に回転シャフトに対してロータコアの軸方向位置がずれることを防止できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、成形型は、回転方向に隣接している整流子のセグメント同士の隙間に樹脂材が進入することを防止する凸部を一体に設けている。したがって、整流子のセグメント同士の隙間に樹脂材が進入することを防止する部材を別に設置する場合に比べ、成形型の部品点数が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料ポンプを図１に示す。燃料ポンプ１０は、例えば二輪自動車または四輪自動車等に搭載された図示しない燃料タンク内に収容されるインタンク式のタービンポンプである。燃料ポンプ１０は、燃料タンクから吸入した燃料を昇圧しエンジン側に供給する。
【００１２】
燃料ポンプ１０は、ポンプ部１２と、ポンプ部１２を回転駆動するモータ部１３とを備えている。ハウジング１４は、ポンプ部１２およびモータ部１３のハウジングを兼ねており、軸方向両端部でポンプケース２０およびエンドカバー９２をそれぞれかしめている。ハウジング１４がポンプケース２０をかしめることにより、ポンプケース２２はポンプケース２０とハウジング１４の段差１５との間に挟持されている。また、ハウジング１４がエンドカバー９２をかしめることにより、ベアリングホルダ９０はエンドカバー９２とハウジング１４の段差１６との間に挟持されている。ベアリングホルダ９０およびエンドカバー９２は樹脂製である。
【００１３】
ポンプ部１２は、ポンプケース２０、２２、およびインペラ３０を有しているタービンポンプである。ポンプ部１２は電機子５０に対し軸方向の一方側に設置されており、電機子５０のシャフト４２に、回転部材としてのインペラ３０が組み付けられている。ポンプケース２０、２２は、インペラ３０を回転自在に収容するケース部材である。ポンプケース２０には、ポンプ通路２０２に燃料を吸入するための吸入口２００が形成されている。ポンプ通路２０２は、インペラ３０の外周縁に沿ってＣ字状に形成されている。円板状に形成されたインペラ３０の外周縁部には回転方向に複数の羽根溝が形成されている。インペラ３０が電機子５０の回転によりシャフト４２とともに回転すると、回転方向前方の羽根溝から回転方向後方の羽根溝に向けて燃料が流出、流入を多数繰り返すことにより、燃料は旋回流となってポンプ通路２０２で昇圧される。
【００１４】
インペラ３０の回転により吸入口２００から吸入された燃料は、インペラ３０の回転によりポンプ通路２０２で昇圧され、ポンプケース２２に設けられた図示しない吐出口からモータ部１３側のモータ室２０４に圧送される。モータ室２０４に圧送された燃料は、永久磁石４０と電機子５０との間の燃料通路２０６を通り、エンドカバー９２に設けられた吐出口２０８からエンジン側に供給される。吐出口２０８には逆止弁９４が収容されており、この逆止弁９４が吐出口２０８から吐出された燃料の逆流を防止している。
【００１５】
モータ部１３は、永久磁石４０、電機子５０、整流子６０およびチョークコイル９６等から構成されている。永久磁石４０は、円弧状に形成されており、ハウジング１４の内周壁に周方向に複数取り付けられている。そして、永久磁石４０は、周方向に極の異なる磁極を交互に複数形成している。
電機子５０は、永久磁石４０の内周側に回転自在に設置されている。電機子５０の回転軸であるシャフト４２は、ロータコア５２に圧入されており、軸方向両端部で金属製のベアリング２４、２６に軸受けされている。ベアリング２４はポンプケース２２に支持され、ベアリング２６はベアリングホルダ９０に支持されている。図３に示すように、電機子５０は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成されたロータコア５２と、ロータコア５２に巻回されたコイル５８とからなる。ロータコア５２は、回転方向に複数の磁極コア５４を形成している。コイル５８は各磁極コア５４に巻線を巻回して形成されている。図３は、ロータコア５２にシャフト４２が圧入され、射出成形により電機子５０および整流子６０に樹脂材７０が充填される前の電機子５０と整流子６０とが組み付けられた構造体２５０を示している。
【００１６】
整流子６０は、平らな円板状に形成されており、電機子５０に対しインペラ３０と反対側のシャフト４２の軸方向端部に組み付けられている。整流子６０は、回転方向に設置された複数のセグメント６２を有している。セグメント６２は例えばカーボンで形成されており、回転方向に隣接しているセグメント６２同士は隙間であるスリット６４（図５の（Ａ）参照）により電気的に絶縁されている。整流子６０の各セグメント６２は、整流子端子６６と電気的に接続している。整流子端子６６にはコイル５８の巻線が巻き付けられている。整流子端子６６とコイル５８とは、整流子６０の外周側方においてヒュージングにより電気的に接続している。電機子５０の回転にともない、電機子５０に対して軸方向反対側の各セグメント６２の端面が図示しないブラシと順次接触することにより、コイル５８に供給される駆動電流が整流される。
【００１７】
図１に示すポンプ端子９８は、エンドカバー９２に圧入されている。ポンプ端子９８から、図示しないブラシ、整流子６０を通り、電機子５０のコイル５８に駆動電流が供給される。
樹脂材７０は絶縁樹脂であり、ブラシとの接触面を除き、整流子端子６６とコイル５８の巻線との電気的接続部であるヒュージング部を覆うように、電機子５０および整流子６０に充填されている。コイル５８および電気的接続部が樹脂材７０で覆われることにより、モータ部１３の回転抵抗が低下するとともに、コイル５８および電気的接続部の腐食を防止できる。樹脂材７０が充填されている状態で、ロータコア５２の整流子６０側の端部５６と樹脂材７０との境界において、樹脂材７０はロータコア５２よりも内周側に凹み、ロータコア５２の整流子６０側の樹脂材７０の外径はロータコア５２の外径よりも小さくなっている。図２に示すように、ロータコア５２の外径をＤ１、整流子６０側の樹脂材７０の外径をＤ２とすると、Ｄ１＞Ｄ２である。この構成により、図１および図２に示すように、ロータコア５２の整流子６０側の端部５６と樹脂材７０との境界の全周に段差８０が形成されている。段差８０の幅Ｌ（図２参照）は、約０．５ｍｍに設定されている。
【００１８】
次に、燃料ポンプ１０の製造方法について説明する。
（１）ロータコア５２にシャフト４２を圧入するとともに、シャフト４２の一方の軸方向端部に整流子６０を組み付け、整流子端子６６に巻線を巻き付けながら各磁極コア５４にコイルを巻回し、構造体２５０（図３参照）を形成する。整流子端子６６とコイル５８の巻線とはヒュージングにより電気的に接続される。
（２）図４に示すように、上型３１０と下型３２０とからなる成形型３００内に図３に示す構造体２５０を設置する。このとき、下型３２０の当接部３２２にロータコア５２の整流子６０側の端部５６を当接させる。ただし、図４は、成形型３００内で樹脂材７０が全体に射出成形された状態を示している。
【００１９】
（３）上型３１０と下型３２０とからなる成形型３００内に、ロータコア５２の他方の軸方向端側である上型３１０のゲート３１２から樹脂が射出される。ゲート３１２から射出された樹脂は、コイル５８の周囲、および回転方向に隣接する磁極コア５４の間を通り、整流子６０側に流れる。このとき、コイル５８を巻回されているロータコア５２は射出成形圧により図４の下方に向かう軸方向の力を受ける。ロータコア５２が射出成形圧により図４の下方に向けて受ける力は、コイル５８が緊密に巻回されコイル５８の占積率が高いほど大きくなる傾向にある。しかしながら、ロータコア５２の整流子６０側の端部５６が下型３２０の当接部３２２に当接しているので、ロータコア５２が射出成形圧により図４の下方に向けて力を受けても、シャフト４２に対してロータコア５２が軸方向にずれることを防止できる。
【００２０】
ここで、下型３２０の構造と、樹脂材７０を射出成形した後の電機子５０および整流子６０を整流子６０のブラシとの接触面側から見た構造とを、図５に示す。下型３２０の型内の外周に、ロータコア５２の端部５６が当接する当接部３２２が形成されている。この当接部３２２により樹脂材７０を射出成形した後に段差８０が形成される。下型３２０の底部３２４には、整流子６０のスリット６４に対応する外周位置に、整流子６０の外周側面に接するように凸部３２６が形成されている。スリット６４に樹脂が進入すると、ブラシと接触するセグメント６２の接触面側に樹脂が露出する恐れがあるので、上型３１０から下型３２０に流れる樹脂がスリット６４に進入することを防止するために凸部３２６は設けられている。そして、樹脂材７０を射出成形した後、上型３１０および下型３２０を軸方向の反対側に抜いたときの凸部３２６の跡７２が、スリット６４の外周側方の樹脂材７０に形成される。
【００２１】
このように、第１実施形態では、下型３２０の当接部３２２にロータコア５２の一方の軸方向端である整流子６０側の端部５６が当接した状態で樹脂材７０を射出成形するので、樹脂材７０の射出成形圧がロータコア５２の他方の軸方向端側であるポンプ部１２側に加わっても、シャフト４２に対してロータコア５２が軸方向にずれない。
【００２２】
また、ロータコア５２よりも整流子６０側の樹脂材７０の外径がロータコア５２の外径よりも小さくなっており、ロータコア５２と樹脂材７０との境界の全周に段差８０が形成されている。したがって、樹脂材７０が燃料中で膨潤しても、ロータコア５２よりも整流子６０側の樹脂材７０がロータコア５２よりも外周側にはみ出すことを防止できる。これにより、樹脂材７０が燃料中で膨潤しても、ロータコア５２よりも整流子６０側の樹脂材７０が電機子５０の外周側に設置されている永久磁石４０と干渉することを防止できる。
【００２３】
第１実施形態では、ロータコア５２よりも整流子６０側の樹脂材７０を除く、ロータコア５２の軸方向長さの範囲、ならびにロータコア５２よりもポンプ部１２側の樹脂材７０の外径は、ロータコア５２の外径とほぼ等しくなっている。これは、ロータコア５２よりも整流子６０側を除く箇所の樹脂材７０については、ロータコア５２よりも整流子６０側の樹脂材７０と比較して樹脂量が少ないので、膨潤量が少ないからである。すなわち、ロータコア５２よりも整流子６０側を除く箇所の樹脂材７０は、膨潤しても永久磁石４０と干渉するほどにはロータコア５２の外周側にはみ出さない。
また、第１実施形態では、軸方向の反対側に型抜きする上型３１０および下型３２０により成形型３００を構成したので、凸部３２６を一体成形した下型３２０を使用して型抜きができる。これにより、成形型の部品点数を減少することができる。
【００２４】
（第２、第３実施形態）
本発明の第２実施形態を図６から図８に示し、第３実施形態を図９に示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。また、第２、第３実施形態の電機子以外の燃料ポンプの構成は、第１実施形態と実質的に同一である。
図６に示す第２実施形態では、電機子１００のロータコア１０２の軸方向両端には、軸方向両端以外の磁性鋼板１１２よりも板厚の厚い磁性鋼板１１４が積層されている。磁性鋼板１１２および磁性鋼板１１４により、回転方向に複数の磁極コア１１０が形成されている。図７は、ロータコア１０２にシャフト４２が圧入され、樹脂材７０が充填される前の電機子１００と整流子６０とが組み付けられた構造体２６０を示し、図８は、樹脂材７０が充填される前の整流子６０を除いたコイル５８の巻回前と巻回後のロータコア１０２の状態を示している。実際には、コイル５８は、ロータコア１０２と整流子６０とを組付けた状態で巻線を巻回して形成される。磁性鋼板１１４は、整流子６０側およびポンプケース２２側に向けて外周側をプレス加工等により軸方向に折り曲げて形成した鍔部１１６を磁極コア１１０毎に有している。鍔部１１６は、ロータコア１０２の軸方向両端部の外周においてポンプ部１２側および整流子６０側に向け軸方向に延びている。
【００２５】
ロータコア１０２の整流子６０側の端部１１８（図７参照）と樹脂材７０との軸方向の境界において、樹脂材７０はロータコア１０２よりも内周側に凹んでいる。その結果、ロータコア１０２の整流子６０側の端部１１８と樹脂材７０との軸方向の境界において、段差８０が形成されている。この段差８０は、第１実施形態と同様に、成形型３００内にロータコア１０２の整流子６０側の端部１１８を下型３２０の当接部３２２に当接させた状態で樹脂材７０を射出成形することにより形成される。したがって、第１実施形態と同様に、樹脂材７０の射出成形圧を軸方向に受けても、シャフト４２に対してロータコア１０２の軸方向位置がずれることを防止できる。
【００２６】
第２実施形態のいても、ロータコア１０２よりも整流子６０側の樹脂材７０の外径は、ロータコア１０２の外径よりも小さくなっている。したがって、樹脂材７０が燃料中で膨潤しても、ロータコア１０２よりも整流子６０側の樹脂材７０がロータコア１０２よりも外周側にはみ出すことを防止できる。これにより、樹脂材７０が燃料中で膨潤しても、ロータコア１０２よりも整流子６０側の樹脂材７０が電機子１００の外周側に設置されている永久磁石４０と干渉することを防止できる。
【００２７】
また、第２実施形態では、整流子６０側およびポンプケース２２側に向けて磁性鋼板１１４の外周側をプレス加工等により折り曲げて鍔部１１６が形成されているので、ロータコア１０２の端部が樹脂材７０の成形圧を受けやすい形状になっている。したがって、図７に示す構造体２６０を成形型３００内に設置し樹脂材７０を射出成形すると、第１実施形態の構造体２５０に比べ、射出成形圧によりコイル５８が巻回されたロータコア１０２は大きな力を受ける。しかしながら、ロータコア１０２の整流子６０側の端部１１８を下型３２０の当接部３２２に当接させるので、ロータコア１０２がシャフト４２に対して軸方向にずれることを防止できる。
【００２８】
第２実施形態では、ロータコア１０２の軸方向端部の外周に軸方向に延びる鍔部１１６が形成されているので、鍔部１１６がないロータコアに比べ、ロータコア１０２と永久磁石４０との間に流れる磁束量は増加する。したがって、電機子１００の軸長が同じであれば、鍔部１１６がない場合に比べ、電機子１００のトルクが増加する。一方、トルクが同じであれば、鍔部１１６がない場合に比べ、電機子１００の軸長を短縮し燃料ポンプを小型化できる。
【００２９】
図９に示す第３実施形態では、ロータコア１０２のポンプ部１２側の端部１１８と樹脂材７０との軸方向の境界において、樹脂材７０はロータコア１０２よりも内周側に凹んでいる。その結果、ロータコア１０２のポンプ部１２側の端部１１８と樹脂材７０との軸方向の境界の全周に段差８０が形成されている。この場合、樹脂材７０は整流子６０側から充填される。
【００３０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ロータコアの軸方向のいずれか一方側である整流子側の端部またはポンプ部側の端部と樹脂材７０との軸方向の境界において、樹脂材７０はロータコアよりも内周側に凹み、ロータコアと樹脂材７０との軸方向の境界において段差８０が形成されている。これに対し、ロータコアの軸方向の両端部と樹脂材７０との軸方向の境界において、樹脂材７０がロータコアよりも内周側に凹み、ロータコアと樹脂材７０との軸方向の境界の両方において段差８０を形成してもよい。さらに、段差をロータコアと形成する軸方向両側の樹脂材の外径をロータコアの外径よりも小さくすることにより、ロータコアの軸方向両側の樹脂材が膨潤しても、電機子の外周側に設置されている永久磁石４０と干渉することを防止できる。
【００３１】
上記実施形態では、ロータコアと樹脂材７０との軸方向の境界に形成された段差８０を、樹脂材７０の成形後も残して燃料ポンプを組み付けた。これに対し、ロータコアの一方の軸方向端を成形型に当接させて樹脂材７０を射出成形することにより形成された段差８０を、樹脂材７０の成形後に、例えばロータコアを切削することにより除去し、ロータコアおよび樹脂材７０の外径を同一にしてもよい。
【００３２】
上記実施形態では、ロータコアの一方の軸方向端の全周を成形型の当接部に当接させた状態で樹脂材を射出成形した。これに対し、ロータコアの一方の軸方向端の一部を成形型の当接部に当接させた状態で樹脂材を射出成形してもよい。この場合、ロータコアと樹脂材との軸方向の境界に周方向に部分的に段差が形成され、樹脂材の外周面に周方向に凹凸が形成される。このような部分的な段差、あるいは樹脂材の外周面に周方向に形成された凹凸を切削等により除去してもよいし、そのまま残して燃料ポンプを組み付けてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、軸方向の反対方向に型抜きする成形型を採用した。これに対し、径方向の反対方向に型抜きする成形型を採用してもよい。
また、上記第２、第３実施形態では、ロータコア１０２の軸方向端部の外周の両方に軸方向に延びる鍔部１１６を設けたが、ロータコア１０２の一方の軸方向端部にだけ鍔部１１６を設けてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図。
【図２】樹脂材充填後の電機子および整流子を示す側面図。
【図３】樹脂材充填前の電機子および整流子を示す側面図。
【図４】成形型を示す模式的断面図。
【図５】（Ａ）は電機子および整流子を整流子のブラシとの接触面側から見た図、（Ｂ）は下型の内部構造を示す図。
【図６】第２実施形態による樹脂材充填後の電機子および整流子を示す側面図。
【図７】第２実施形態による樹脂材充填前の電機子および整流子を示す斜視図。
【図８】（Ａ）はコイル巻回前のロータコアを示す斜視図、（Ｂ）はコイル巻回後の整流子を除いたロータコアを示す斜視図。
【図９】第３実施形態による樹脂材充填後の電機子および整流子を示す側面図。
【符号の説明】
【００３５】
１０：燃料ポンプ、１２：ポンプ部、１３：モータ部、２０、２２：ポンプケース（ケース部材）、３０：インペラ（回転部材）、４０：永久磁石、４２：シャフト（回転シャフト）、５０、１００：電機子、５２、１０２：ロータコア、５６：端部、５８：コイル、６０：整流子、６２：セグメント、６４：スリット（隙間）、６６：整流子端子、７０：樹脂材、８０：段差、１１６：鍔部、２５０、２６０：構造体、３００：成形型
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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