JP4074546B2

JP4074546B2 - 燃料ポンプ

Info

Publication number: JP4074546B2
Application number: JP2003123904A
Authority: JP
Inventors: 正昭飯島; 淳一本島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2004324612A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車に搭載されたエンジンの噴射弁等に向け燃料を供給するのに用いて好適な燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の車両には、エンジンに燃料を供給するための電子制御式燃料噴射装置が搭載され、この燃料噴射装置は、エンジンの燃焼室に向け燃料を噴射する噴射弁と、車両の後部側等に設けた燃料タンク内の燃料を前記噴射弁に向けて吐出供給する燃料ポンプ等とにより構成されている。
【０００３】
そして、燃料ポンプは、中空状のケーシングと、該ケーシング内に位置して軸方向の一側に設けられたポンプ部と、前記ケーシングの他側に設けられた吐出カバーと、該吐出カバーとポンプ部との間に位置して前記ケーシング内に設けられた電動モータとによって大略構成されている。
【０００４】
また、電動モータは、ケーシングの内面に固定して設けられた固定子と、該固定子の内側に位置して回転可能に設けられ、軸方向の一側でポンプ部を駆動する回転子と、該回転子の軸方向の他側に設けられ、該回転子のコイルに接続されたコンミテータと、吐出カバーに設けられ、該コンミテータに摺接して回転子のコイルに給電するブラシとにより大略構成されている。
【０００５】
さらに、コンミテータは、円を描くように周方向に複数個配設され、表面がブラシが摺接する摺接面となった摺接部材と、該摺接部材の裏面側に設けられ、回転子のコイルと電気的に接続された支持部材とにより大略構成されている。そして、摺接部材の裏面側には突起を設け、該突起を支持部材に形成された穴部に挿嵌することにより、摺接部材と支持部材とは電気的に接続されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−６４９５８号公報
【０００７】
また、摺接部材と支持部材とを電気的に接続する構造としては、支持部材の穴部に摺接部材の突起を隙間をもって遊嵌し、この隙間に半田を流し入れて摺接部材と支持部材とを接続したものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料ポンプの電動モータで、コンミテータを構成する摺接部材の突起と支持部材の穴部とを半田により接続したものでは、突起と穴部との隙間に半田を流し入れたときに、支持部材の裏面と摺接部材の表面との隙間から半田が流出す虞がある。
【０００９】
また、電動モータの回転子の製造工程では、回転子のコイルを支持部材に接続するときに該支持部材を加熱する。このため、支持部材を加熱したときの熱により半田が溶けて流出する虞があるという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、製造工程での半田の流出を防止することにより歩留まりを向上し、製造コストを低減することができるようにした燃料ポンプを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために請求項１の発明は、コンミテータを、表面がブラシが摺接する摺接面となり裏面に突起が設けられた摺接部材と、該摺接部材の裏面側に対面して設けられ回転子のコイルと電気的に接続されると共に前記摺接部材の突起が挿入される穴部を有する支持部材とから形成し、前記摺接部材の突起は、基端側に形成され前記支持部材の穴部に圧入状態で嵌合される大径部と、該大径部の先端側に前記支持部材の穴部よりも小径に形成された小径部とにより構成し、前記小径部と穴部との間に形成される環状の隙間に半田付を施している。
【００１２】
このように構成したことにより、支持部材の穴部に摺接部材の突起を挿入したときには、突起の基端側の大径部を穴部に圧入状態で嵌合することができる。また、突起の先端側の小径部と穴部との間には環状の隙間を形成することができる。従って、環状の隙間に半田付を施すことにより摺接部材と支持部材とを電気的に接続することができる。
【００１３】
また、隙間に半田を流し入れたときには、大径部と穴部との圧入部分により半田が流出するのを防止することができる。しかも、回転子のコイルと支持部材とを接続するときに該支持部材を加熱した場合でも、半田が流出するのを防止することができ、歩留まりを向上して製造コストを低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、突起の長さは穴部の軸方向の長さ以下とし、突起の大径部の長さは小径部の長さ以下としている。これにより、圧入するために精度を必要とする大径部の長さを短くすることができ、加工コストを低減することができる。また、大径部の圧入作業を容易に行なうことができる。さらに、小径部を長くすることにより、半田付の範囲を多くして突起を穴部に確実に接続することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る燃料ポンプとして、タービン型の燃料ポンプを例に挙げ、図１ないし図７を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図において、１は軸方向両端が開口した筒状のケーシングで、該ケーシング１は、その軸方向一側に後述のポンプ部２が取付けられ、軸方向他側に吐出カバー９が取付けられると共に、内部に電動モータ１４が配置されている。
【００１７】
２はケーシング１の一端側に設けられたポンプ部で、該ポンプ部２は、ケーシング１の底部側を閉塞する外側ハウジング３、内側ハウジング４と、該各ハウジング３，４間に回転可能に設けられたインペラ５と、該インペラ５の外周側に位置して各ハウジング３，４間に画成された略Ｃ字状の燃料通路６と、前記外側ハウジング３に設けられた燃料の吸込口７と、内側ハウジング４に設けられた燃料の吐出口８とにより大略構成されている。
【００１８】
９はケーシング１の他端側に設けられた有蓋筒状の吐出カバーで、該吐出カバー９は、図１、図２に示す如く、中心部に位置して下向きに開口する軸受筒９Ａと、該軸受筒９Ａを挟んで対称位置に配設され、後述のブラシ１７を支持する一対のブラシガイド９Ｂ，９Ｂ等とが設けられている。
【００１９】
また、吐出カバー９には吐出ポート１０が上向きに突出して一体形成され、該吐出ポート１０は、ポンプ部２からの燃料を燃料配管を介して噴射弁（図示せず）側に吐出するものである。また、吐出ポート１０内には、燃料配管内等に残圧を保持するためのチェック弁１１が設けられている。
【００２０】
さらに、吐出カバー９には電源用コネクタ１２が上向きに突出して形成され、該電源用コネクタ１２の内側にはターミナル１２Ａが植設されている。そして、電源用コネクタ１２には、電源側のコネクタ（図示せず）が着脱可能に接続され、これによりターミナル１２Ａ等を介して後述の電動モータ１４に給電するものである。
【００２１】
１３はポンプ部２と吐出カバー９との間に回転可能に軸支された回転軸で、該回転軸１３の一端側は、ポンプ部２内に突出してインペラ５に嵌合されている。これにより、回転軸１３はインペラ５と一体的に回転する。
【００２２】
１４はポンプ部２と吐出カバー９との間に位置してケーシング１内に設けられた電動モータで、該電動モータ１４は、軸方向の一側に配置されたポンプ部２のインペラ５を回転軸１３を介して回転駆動するものである。そして、電動モータ１４は、ケーシング１内に固定された永久磁石からなる一対の固定子１５，１５と、該各固定子１５の内周側に位置して回転軸１３に取付けられた回転子１６と、該回転子１６の軸方向他側に設けられた後述のコンミテータ１８と、吐出カバー９のブラシガイド９Ｂに設けられた一対のブラシ１７，１７とにより大略構成されている。
【００２３】
ここで、回転子１６は、周方向に複数極、例えば８極のコイル巻回部を有する積層鉄心で構成されたアーマチュア１６Ａと、該アーマチュア１６Ａの各コイル巻回部にそれぞれ巻回されたコイル１６Ｂとにより大略構成されている。また、各コイル１６Ｂは、後述するコンミテータ１８の支持部材２０に電気的に接続されている。
【００２４】
一方、各ブラシ１７は、吐出カバー９のブラシガイド９Ｂ内にスプリング１７Ａによりコンミテータ１８側に向けて付勢された状態で設けられている。また、各ブラシ１７は、電源用コネクタ１２のターミナル１２Ａに接続され、その先端面は後述する摺接部材１９の摺接面１９Ａに摺接するようになっている。
【００２５】
１８は回転子１６の軸方向の他側に設けられたコンミテータで、該コンミテータ１８は、各ブラシ１７と摺接し、回転子１６のコイル１６Ｂに給電するものである。また、コンミテータ１８は、図３に示す如く、後述する摺接部材１９、支持部材２０、ボス部２２等により大略構成されている。
【００２６】
１９はブラシ１７に対面するようにコンミテータ１８の他側に設けられ、例えばカーボン等の導電性材料からなる複数個の摺接部材で、該摺接部材１９は、図４に示す如く、周方向に円面を形成するように複数個、例えば８個（８極）設けられている。また、摺接部材１９は、図５に示す如く、略扇状の厚板として形成され、その表面（上面）はブラシ１７が摺接する摺接面１９Ａとなっている。また、摺接部材１９の裏面１９Ｂには、段付状の突起１９Ｃが下向きに突出して設けられている。
【００２７】
ここで、摺接部材１９の裏面１９Ｂに設けられた突起１９Ｃは、基端側が大径部１９Ｃ1となり、先端側が小径部１９Ｃ2となる段付円柱状に形成されている。ここで、図６に示すように、突起１９Ｃの長さ寸法をＰとすると、この長さ寸法Ｐは後述する支持部材２０の穴部２０Ｄの軸方向長さ寸法Ｈ以下に設定されている（Ｐ≦Ｈ）。
【００２８】
また、突起１９Ｃの大径部１９Ｃ1は、図５に示すように、その直径寸法をＤ1とすると、この直径寸法Ｄ1は支持部材２０の穴部２０Ｄの直径寸法Ｄ3より僅かに大きく形成されている。これにより、大径部１９Ｃ1は穴部２０Ｄに圧入状態で嵌合することができる。さらに、大径部１９Ｃ1は、図６に示すように、その長さ寸法をＰ1とすると、この長さ寸法Ｐ1は小径部１９Ｃ2の長さ寸法Ｐ2以下に設定されている（Ｐ1≦Ｐ2）。これにより、圧入するために精度を必要とする大径部１９Ｃ1の長さを短くすることができ、また圧入作業を容易に行なうことができる。
【００２９】
一方、突起１９Ｃの小径部１９Ｃ2は、図５に示すように、その直径寸法をＤ2とすると、この直径寸法Ｄ2は支持部材２０の穴部２０Ｄの直径寸法Ｄ3よりも小さく形成され、これにより小径部１９Ｃ2と穴部２０Ｄとの間には後述の環状隙間Ｓを形成することができる。また、小径部１９Ｃ2の長さ寸法Ｐ2は大径部１９Ｃ1の長さ寸法Ｐ1以上に形成されているから、半田付の範囲を多くして突起１９Ｃを穴部２０Ｄに確実に接続することができる。
【００３０】
２０は摺接部材１９の裏面１９Ｂ側に対面して設けられた複数個の支持部材で、該支持部材２０は、導電性の金属材料により形成されている。また、支持部材２０は、摺接部材１９と同様に、周方向に複数個、例えば８個（８極）設けられている。
【００３１】
そして、支持部材２０は、摺接部材１９の裏面１９Ｂに表面２０Ａ1が対面する扇状の取付板２０Ａと、該取付板２０Ａの外縁から屈曲して下向きに延びた延設部２０Ｂと、該延設部２０Ｂの先端に折返して設けられ、回転子１６のコイル１６Ｂが接続されるフック状のコイル接続部２０Ｃと、前記取付板２０Ａに設けられた穴部２０Ｄと、該穴部２０Ｄを延長するように取付板２０Ａの裏面２０Ａ2から下向きに延びた筒部２０Ｅとにより構成されている。
【００３２】
ここで、支持部材２０の穴部２０Ｄは、摺接部材１９の突起１９Ｃが挿入するもので、直径寸法Ｄ3をもった円形穴として形成されている。また、穴部２０Ｄの軸方向長さ寸法をＨとすると、図６に示すように、この長さ寸法Ｈは摺接部材１９の突起１９Ｃの長さ寸法Ｐ以上に設定されている（Ｈ≧Ｐ）。
【００３３】
２１は摺接部材１９の突起１９Ｃの小径部１９Ｃ2と支持部材２０の穴部２０Ｄとの間の環状隙間Ｓに充填された半田（図３、図７参照）で、該半田２１は、摺接部材１９と支持部材２０とを一体的に固着すると共に、電気的に接続するものである。また、突起１９Ｃの長さ寸法Ｐは穴部２０Ｄの長さ寸法Ｈ以下にしているから、半田２１は、環状隙間Ｓに容易に盛付けることができる。
【００３４】
また、２２はコンミテータ１８の外形を形作るボス部で、該ボス部２２は、例えば摺接部材１９と支持部材２０とを半田２１で固着し、この組立体を金型に装着して絶縁性の樹脂材料を用いたインサート成形を施すことにより、厚肉な円環状部材として形成されている。
【００３５】
次に、コンミテータ１８を製造するときの手順（方法）について、図３、図６、図７等を用いて説明する。
【００３６】
まず、図６に示すように、支持部材２０の穴部２０Ｄに摺接部材１９の突起１９Ｃを挿入する。このときには、突起１９Ｃの先端側の小径部１９Ｃ2は穴部２０Ｄに遊嵌することができ、一方、大径部１９Ｃ1は穴部２０Ｄに圧入状態で嵌合することができる。このときに、突起１９Ｃの大径部１９Ｃ1は、穴部２０Ｄに僅かに圧入する軸方向長さ寸法Ｐ1をもって形成しているから、圧入作業を簡単に行うことができる。
【００３７】
そして、支持部材２０の穴部２０Ｄに摺接部材１９の突起１９Ｃを挿入（圧入）したら、図７に示す如く、支持部材２０を上側にし、図中に二点鎖線で示すように穴部２０Ｄ内に半田２１を盛付ける。この状態で半田２１を加熱して溶融させることにより、溶けた半田２１を突起１９Ｃの小径部１９Ｃ2と穴部２０Ｄと間の環状隙間Ｓに流し入れることができる。これにより、摺接部材１９と支持部材２０とは一体的に固着でき、電気的に接続することができる。
【００３８】
ここで、溶けた半田２１は、隙間を通って流れ出ようとするが、突起１９Ｃの大径部１９Ｃ1を穴部２０Ｄに圧入状態で嵌合しているから、半田２１の流出を防止することができる。
【００３９】
次に、このように組立てられた摺接部材１９と支持部材２０とを金型内に組付け、インサート成形を施してボス部２２を成形することにより、図３に示すように、コンミテータ１８を製造することができる。
【００４０】
なお、上述したコンミテータ１８の製造手順では、１個の摺接部材１９と１個の支持部材２０とを半田２１で固着するように説明している。しかし、コンミテータ１８の製造手順としては、周方向に摺接部材１９を８個つなげた摺接部材集合体と周方向に支持部材２０を８個つなげた支持部材集合体とを用意し、両者を半田で固着した後にインサート成形によってボス部２２を形成する。そして、図４に示すように、８本の切溝２３を放射状に形成することにより、摺接部材集合体、支持部材集合体を個々の摺接部材１９、支持部材２０に分離するようにしてもよい。このコンミテータ１８の製造手順は、生産性の面で有利であり、一般的に行なわれているものである。
【００４１】
本実施の形態による燃料ポンプは上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００４２】
まず、吐出カバー９の電源用コネクタ１２、ブラシ１７、コンミテータ１８を通じて電動モータ１４の回転子１６に駆動電流が供給する。これにより、回転子１６が回転軸１３と一体に回転し、インペラ５を回転駆動する。そして、インペラ５の回転により、燃料タンク（図示せず）内の燃料が吸込口７から燃料通路６に吸込まれ、この燃料はインペラ５の羽根によって燃料通路６に沿って圧送されつつ、吐出口８からケーシング１内に吐出される。
【００４３】
このようにケーシング１内に吐出された燃料は、該ケーシング１内を吐出カバー９側に向け流通し、吐出ポート１０内のチェック弁１１を開弁させつつ、この吐出ポート１０から外部の燃料配管を介してエンジン本体側の噴射弁（いずれも図示せず）側に吐出供給される。
【００４４】
かくして、本実施の形態によれば、コンミテータ１８を構成する支持部材２０の穴部２０Ｄに挿入される摺接部材１９の突起１９Ｃは、基端側を支持部材２０の穴部２０Ｄに圧入状態で嵌合する大径部１９Ｃ1とし、該大径部１９Ｃ1の先端側を支持部材２０の穴部２０Ｄよりも小径で該穴部２０Ｄとの間に環状隙間Ｓを形成する小径部１９Ｃ2として形成している。
【００４５】
従って、突起１９Ｃの小径部１９Ｃ2と穴部２０Ｄとの間の環状隙間Ｓに半田２１を流し入れることにより、摺接部材１９と支持部材２０とを一体的に固着でき、電気的に接続することができる。
【００４６】
しかも、突起１９Ｃの大径部１９Ｃ1を穴部２０Ｄに圧入状態で嵌合することにより、環状隙間Ｓに流し入れた半田２１が流出するのを防止することができる。また、回転子１６のコイル１６Ｂを支持部材２０のコイル接続部２０Ｃに接続するときに該支持部材２０を加熱した場合でも、環状隙間Ｓ内の半田２１が流出するのを防止することができ、歩留まりを向上して製造コストを低減することができる。
【００４７】
また、突起１９Ｃの長さ寸法Ｐは穴部２０Ｄの軸方向長さ寸法Ｈ以下に設定しているから、半田２１を穴部２０Ｄ内に容易に盛付けることができ、半田付作業の作業性を向上することができる。
【００４８】
さらに、突起１９Ｃの大径部１９Ｃ1の長さ寸法Ｐ1は小径部１９Ｃ2の長さ寸法Ｐ2以下に設定しているから、精度を必要とする大径部１９Ｃ1の長さを短くして、加工コストを低減することができる。また、大径部１９Ｃ1を穴部２０Ｄに圧入する作業を容易に行なうことができる。一方、小径部１９Ｃ2の長さ寸法Ｐ2を大きくすることができるから、半田付の範囲を多くして突起１９Ｃを穴部２０Ｄに確実に接続することができる。
【００４９】
なお、実施の形態では、回転子１６は周方向に８極のコイル巻回部を有するアーマチュア１６Ａと８極のコイル１６Ｂとにより形成し、コンミテータ１８の摺接部材１９、支持部材２０は回転子１６の極数に合わせてそれぞれ８個設ける構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、回転子１６の極数を７極以下、または９極以上とし、これに合わせて摺接部材１９、支持部材２０を７個以下、または９個以上設ける構成としてもよい。
【００５０】
また、実施の形態では、タービン型の燃料ポンプを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばトロコイド型の燃料ポンプ等、コンミテータとブラシを備えた種々の型式の燃料ポンプにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料ポンプを示す縦断面図である。
【図２】電動モータのブラシ、コンミテータ等を図１中の矢示II−II方向から拡大して示す拡大縦断面図である。
【図３】コンミテータを拡大して示す縦断面図である。
【図４】コンミテータを拡大して示す外観斜視図である。
【図５】摺接部材と支持部材とを分解した状態で示す分解斜視図である。
【図６】摺接部材を支持部材に取付ける状態を示す縦断面図である。
【図７】摺接部材と支持部材とを半田で固着した状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ケーシング
２ポンプ部
１４電動モータ
１５固定子
１６回転子
１６Ｂコイル
１７ブラシ
１８コンミテータ
１９摺接部材
１９Ａ摺接面
１９Ｂ裏面
１９Ｃ突起
１９Ｃ1 大径部
１９Ｃ2 小径部
２０支持部材
２０Ｄ穴部
２１半田
Ｐ突起の長さ寸法
Ｐ1 大径部の長さ寸法
Ｐ2 小径部の長さ寸法
Ｈ穴部の軸方向長さ寸法
Ｓ環状隙間

Claims

中空状のケーシングと、該ケーシング内に設けられたポンプ部および該ポンプ部を駆動する電動モータとからなり、
前記電動モータは、前記ケーシング内に固定して設けられた固定子と、該固定子の内側に位置して回転可能に設けられ軸方向の一側で前記ポンプ部を駆動する回転子と、該回転子の軸方向の他側に設けられ該回転子のコイルに接続されたコンミテータと、該コンミテータに摺接して前記回転子のコイルに給電するブラシとを備えてなる燃料ポンプにおいて、
前記コンミテータは、表面が前記ブラシが摺接する摺接面となり裏面に突起が設けられた摺接部材と、該摺接部材の裏面側に対面して設けられ前記回転子のコイルと電気的に接続されると共に前記摺接部材の突起が挿入される穴部を有する支持部材とからなり、
前記摺接部材の突起は、基端側に形成され前記支持部材の穴部に圧入状態で嵌合される大径部と、該大径部の先端側に前記支持部材の穴部よりも小径に形成された小径部とにより構成し、
前記小径部と穴部との間に形成される環状の隙間に半田付を施す構成としたことを特徴とする燃料ポンプ。
前記突起の長さは前記穴部の軸方向の長さ以下とし、前記突起の大径部の長さは小径部の長さ以下としてなる請求項１に記載の燃料ポンプ。