JP2001342983A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音の発生を低減する燃料ポンプを提供す
る。 【解決手段】 ケーシング本体２１にＣ字状のポンプ溝
２１ａがインペラ２３の羽根２３ａに沿って形成されて
いる。インペラ２３を挟んでケーシング本体２１と向き
合うケーシングカバーにもポンプ溝が形成されており、
両ポンプ溝によりポンプ流路４１が形成されている。燃
料出口４２のインペラ２３の回転方向前方端において、
両ポンプ溝の外周面とインペラ２３との間に間隙ｄが形
成されている。ポンプ溝２１ａの深さは、開始位置２０
０から徐々に浅くなり終結位置２０１でほぼ０になって
いる。ポンプ溝２１ａの外径および内径は開始位置２０
０から徐々に変化し、終結位置２０１でインペラ２３の
外径とほぼ等しくなっている。ポンプ流路４１は、燃料
出口４２を通過した終結位置２０１で閉塞している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクから吸
い上げた燃料を吐出する燃料ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、円板状に形成され外周縁に羽根を
有するインペラが回転することにより、燃料タンクから
吸い上げた燃料を吐出する燃料ポンプが知られている。
このような燃料ポンプを図５に示す。インペラ１１０
は、上ハウジング１００とインペラ１１０を挟んで上ハ
ウジング１００の軸方向反対側に配設されている図示し
ない下ハウジングとにより回転可能に収容されている。
上ハウジング１００の吸入位置１０５と向き合う下ハウ
ジングに燃料入口が形成されている。上ハウジング１０
０には、吸入位置１０５から燃料出口１０６に向けイン
ペラ１１０の羽根に沿った円弧状のポンプ溝１０１が形
成されている。下ハウジングにもポンプ溝１０１と向き
合う位置にポンプ溝が形成されている。両ハウジングに
形成されたポンプ溝によりポンプ流路１０２が形成され
ている。

【０００３】しかし、上下ハウジングが形成するポンプ
溝が燃料出口１０６で急激に浅くなりポンプ溝１０１が
燃料出口１０６で終結しているので、インペラ１１０の
羽根同士の間に形成されている羽根溝に保持された燃料
がポンプ流路１０２の終端に位置し燃料出口１０６を形
成する上ハウジング１００の壁面１０７に衝突し、（イ
ンペラ羽根数）×（モータ回転数）が表す周波数で騒音
が発生する。

【０００４】実開平２−１０３１９４号公報に開示され
る燃料ポンプでは、インペラと交差するポンプ溝の壁面
に面取りを施して騒音を低減しようとしている。また、
特開平９−１１９３９０号公報に開示される燃料ポンプ
では、燃料出口の上流側から燃料出口に向け、インペラ
の外周面とその先端面に対向する周壁面との間の隙間寸
法を徐々に狭くすることにより、騒音を低減しようとし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開平
２−１０３１９４号公報および特開平９−１１９３９０
号公報に開示される燃料ポンプは、いずれも燃料出口で
ポンプ溝が終結しているので、ポンプ溝に面取りを施し
たり、インペラの外周面とその先端面に対向するポンプ
溝の外周壁面との間の隙間寸法を徐々に狭くしたりして
も、燃料出口を形成する壁面に羽根溝に保持された燃料
が衝突し、騒音を発生するおそれがある。

【０００６】特開平６−２８８３８１号公報には、流路
終端に緩衝部を形成し、この緩衝部が斜方向壁面を有す
るために、燃料が時間差を持って斜方向壁面に衝突する
ことで騒音を低減する構成が開示されている。しかしな
がら特開平６−２８８３８１号公報においても、また、
実開平２−１０３１９４号公報の第３図、第７図、第１
５図、第１７図、さらに特開平９−１１９３９０号公報
に開示される燃料ポンプにおいても、終端近傍の流路を
形成する流路形成端面をインペラが通過する際にさらに
インペラの回転方向に流路終端まで流路が延び、この部
分に燃料が残る構成になっている。インペラと流路形成
端面とが微小な隙間で通過した際には振動が発生するの
で、このような構成では、このインペラ端面と流路形成
端面した際には振動が発生するので、このような構成で
は、このインペラ端面と流路形成端面との交線から流路
終端までの空間に残った燃料に振動が伝わることにな
り、これが燃料ポンプの音発生の原因の１つになってい
ると推定される。

【０００７】本発明の目的は、騒音の発生を低減する燃
料ポンプを提供することにある。本発明の他の目的は、
音の原因となるインペラが流路形成端面と微小隙間で通
過する際に振動が伝わる流路終端の燃料を少なくするこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料ポンプによると、流路部材に形成したポンプ溝の深
さ、外径および内径は、回転部材の回転方向に向かい燃
料出口の上流側からほぼ同時に徐々に変化し始めてい
る。ポンプ溝の深さは浅くなり、ポンプ溝の外径は小さ
くなって回転部材の外径に近づき、ポンプ溝の内径は大
きくなって回転部材の外径に近づき、燃料出口を過ぎて
からポンプ溝は終結し、ポンプ流路は閉塞している。回
転部材の羽根溝に保持された燃料が燃料出口を通過し燃
料出口を形成する壁面に衝突しないので、燃料出口にお
いて発生する騒音を低減できる。燃料出口を通過した燃
料は、回転部材の回転によりポンプ流路から押し出され
るように燃料出口から排出される。

【０００９】ここで、燃料出口の回転部材の回転方向前
方端において、回転部材の羽根とポンプ溝の外周壁面と
が形成する間隙をｄｍｍとすると、０．２＞ｄでは、ポ
ンプ溝が燃料出口を通過してから終結していても、回転
部材の羽根とポンプ溝の外周面との距離が近すぎる。し
たがって、燃料出口を形成する壁面に羽根溝に保持され
た燃料が衝突し、騒音が発生する。またｄ＞３．４で
は、ポンプ溝の深さ、外径および内径を徐々に変化する
と、ポンプ溝が燃料入口まで達し、燃料出口と燃料入口
との間をシールできない。単位角度当たりにポンプ溝が
変化する割合を大きくすればポンプ溝は燃料入口に達し
ない。しかし、ポンプ溝の終結付近でポンプ溝と回転部
材とが急激に近づきポンプ流路の燃料圧力が急激に上昇
するので、燃料出口で騒音は発生しないが、ポンプ溝の
終結位置で騒音が発生する恐れがある。本発明の請求項
２記載の燃料ポンプによると、０．２≦ｄ≦３．４とし
ているので、ポンプ溝が燃料入口に達することを防止
し、ポンプ溝の終結位置で騒音が発生することを低減す
る。

【００１０】また、ポンプ溝の深さ、外径及び内径が変
化し始めてからポンプ溝が終結するまでの角度をθ°と
すると、１０＞θでは、単位角度当たりにポンプ溝が変
化する割合が大きいので、燃料出口では騒音が発生しな
いが、ポンプ溝の終結位置で騒音が発生する恐れがあ
る。また、θ＞６０では、ポンプ溝の終結位置で騒音が
発生しない程度にポンプ溝の深さ、外径および内径が徐
々に変化すると、ポンプ溝が燃料入口に達する恐れがあ
る。本発明の請求項３記載の燃料ポンプによると、１０
≦θ≦６０としているので、ポンプ溝が燃料入口に達す
ることを防止し、ポンプ溝の終結位置で騒音が発生する
ことを低減する。

【００１１】本発明の請求項４記載の燃料ポンプによる
と、ポンプ流路終端からさらに回転方向に、次第に断面
積を徐々に減少する緩衝室が形成されている。回転部材
はポンプ流路終端までは燃料を昇圧し続け、ポンプ流路
終端から緩衝室の終端まで外周壁、内周壁ともに回転方
向に向かうにしたがい回転部材の外周面に近づくので、
外周壁、内周壁ともに回転部材の外周面と緩衝室の終端
まで交差せず、回転部材の外周端面は緩衝室の終端を通
過する。緩衝室の終端まで流路断面積の急激な変化がな
く、流路断面積変化による流路内で発生するウォーター
ハンマー的圧力変化もないので、圧力変動によって生ず
る振動発生ひいては騒音の発生がなくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の燃料ポンプを
示す一実施例を図２に示す。図２に示す燃料ポンプ１０
は、例えば電子式燃料噴射システムの燃料供給システム
において車両等の燃料タンク内に収容されており、燃料
タンクから吸入した燃料をエンジン側に供給するもので
ある。

【００１３】燃料ポンプ１０はポンプ部２０とこのポン
プ部２０を駆動する電磁駆動部としてのモータ部３０と
から構成されている。モータ部３０はブラシ付の直流モ
ータであり、円筒状のハウジング１１内に永久磁石を環
状に配置し、この永久磁石の内周側に同心円上に電機子
３２を配置した構成となっている。

【００１４】ポンプ部２０は、ケーシング本体２１、ケ
ーシングカバー２２およびインペラ２３等から構成され
ている。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２
２により一つの流路部材が構成され、その内部に回転部
材としてのインペラ２３が回転可能に収容されている。
インペラ２３は、外周縁に全周にわたり羽根２３ａと、
羽根２３ａの間に形成された羽根溝２３ｂとを有してい
る。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２
は、例えばアルミのダイカスト成形により形成されてい
る。ケーシング本体２１はハウジング１１の一方の端部
内側に圧入固定されており、その中心に軸受２５が嵌着
されている。ケーシングカバー２２は、ケーシング本体
２１に被せられた状態でハウジング１１の一端にかしめ
等により固定されている。ケーシングカバー２２の中心
にはスラスト軸受２６が圧入固定されている。電機子３
２の回転シャフト３５の一方の端部は、軸受２５により
回転可能に径方向に支持されているとともに、スラスト
軸受２６によりスラスト方向の荷重を支持されている。
回転シャフト３５の他方の端部は軸受２７により回転可
能に径方向に支持されている。

【００１５】ケーシングカバー２２に燃料入口４０が形
成されており、インペラ２３が回転することにより図示
しない燃料タンク内の燃料が燃料入口４０からポンプ流
路４１に吸入される。図３に示すように、ポンプ流路４
１は昇圧通路４１１、および緩衝室４１２から形成され
る。昇圧通路４１１は吸入口端面４１１ａから始まり、
燃料出口４２の燃料入口側端面４４まで延びている。昇
圧通路４１１において、周知の方法でインペラ２３の回
転により燃料は昇圧される。

【００１６】ポンプ流路４１に吸入された燃料はインペ
ラ２３の回転により昇圧され、ケーシング本体２１に形
成された燃料出口４２（図１参照）からモータ部３０の
燃料室３１に排出される。図１に示すように、ケーシン
グ本体２１にＣ字状のポンプ溝２１ａがインペラ２３の
羽根２３ａに沿って形成されている。ケーシングカバー
２２にも、ポンプ溝２１ａと向き合う位置にポンプ溝２
２ａ（図２参照）が形成されている。両ポンプ溝により
ポンプ流路４１が形成されている。ポンプ溝２１ａ、２
２ａは、インペラ２３の回転方向に向け燃料出口４２を
通過した終結位置２０１で終結している。燃料出口４２
のインペラ２３の回転方向前方端において、ポンプ溝２
１ａ、２２ａの外周面とインペラ２３の羽根２３ａとの
間に間隙ｄが形成されている。インペラ２３の羽根溝２
３ｂに保持された燃料は、間隙ｄを通って燃料出口４２
を通過し、燃料出口４２と終結位置２０１との間に位置
するポンプ流路４１から押し出されるように燃料出口４
２から排出される。

【００１７】図２に示す電機子３２はモータ部３０内に
回転可能に収容され、コイルがコア３２ａの外周に巻回
されている。整流子５０は円板状に形成されており、電
機子３２の上部に配設されている。図示しない電源か
ら、コネクタ４７に埋設されたターミナル４８、図示し
ないブラシ、整流子５０を介してコイルに電力が供給さ
れる。供給された電力により電機子３２が回転すると、
電機子３２の回転シャフト３５とともにインペラ２３が
回転する。インペラ２３が回転すると、燃料入口４０か
らポンプ流路４１に燃料が吸入され、この燃料がインペ
ラ２３の各羽根２３ａから運動エネルギーを受けてポン
プ流路４１から燃料出口４２を通り燃料室３１に排出さ
れる。燃料室３１に排出された燃料は、電機子３２の周
囲を通過し吐出口４５から燃料ポンプ外に吐出される。
吐出口４５には逆止弁４６が収容されており、この逆止
弁４６が吐出口４５から吐出された燃料の逆流を防止し
ている。

【００１８】次に、緩衝室４１２について図３に基づい
て詳細に説明する。緩衝室４１２はケーシング本体側溝
４１２ａ、図示しないケーシングカバー側溝４１２ｂに
より形成されている。ケーシング本体側溝４１２ａと図
示しないケーシングカバー側溝４１２ｂの深さ、外径お
よび内径の変化は同じであるから、ケーシング本体側溝
４１２ａの説明でケーシングカバー側溝４１２ｂの説明
を兼ねることとする。

【００１９】ポンプ溝２１ａの深さ、外径および内径は
ともに、インペラ２３の回転方向において燃料出口４２
の上流側である開始位置２００から徐々に断面を減少す
るように変化し始め、ケーシング本体側溝４１２ａとつ
ながって終結位置２０１で変化が終結している。ポンプ
溝２１ａの内ケーシング本体側溝４１２ａは、燃料出口
４２の回転方向側端面４３位置から始まり、インペラ２
３回転方向に向け燃料出口４２を過ぎた終結位置２０１
まで延びている。つまり、ケーシング本体側溝４１２ａ
は燃料出口４２を過ぎた終結位置２０１で閉塞してい
る。ケーシング本体側溝４１２ａの深さは、燃料出口４
２の回転方向側端面４３を挟んだ回転方向両側で回転方
向に向かうにしたがい徐々に浅くなり終結位置２０１で
ほぼ０になっている。ケーシング本体側溝４１２ａの外
周壁４１２ａａと中心Ｏとを結ぶ外径も、燃料出口４２
の回転方向側端面４３を挟んだ回転方向両側で回転方向
に向かうにつれて徐々に小さくなり、終結位置２０１で
インペラ２３の外径（図３に二点鎖線の想像線で示す）
とほぼ等しくなっている。またケーシング本体側溝４１
２ａの内周壁４１２ａｂと中心Ｏとを結ぶ内径も、燃料
出口４２の回転方向側端面４３を挟んだ回転方向両側で
回転方向に向かうにつれて徐々に大きくなり終結位置２
０１でインペラ２３の外径とほぼ等しくなっている。す
なわち、ケーシング本体側溝４１２ａは、その断面積を
回転方向に向かうにしたがい徐々に減少させながら終結
位置２０１まで延び、これによりケーシングカバー側溝
４１２ｂとともに緩衝室４１２を形成している。本実施
例ではこの終端２０１は小さいＲ面で形成されている。

【００２０】燃料出口４２のインペラ２３の回転方向前
方端において、羽根２３ａとポンプ溝２１ａの外周壁面
とが形成する間隙をｄｍｍとすると、０．２≦ｄ≦３．
４である。０．２＞ｄでは、ポンプ溝２１ａが燃料出口
４２を通過して終結していても、インペラ２３の羽根２
３ａとポンプ溝２１ａの外周面との距離が近すぎる。し
たがって、燃料出口４２を形成する壁面４３に羽根溝２
３ｂに保持された燃料が衝突し、騒音が発生する。また
ｄ＞３．４では、ポンプ溝２１ａの深さ、外径および内
径を徐々に変化すると、ポンプ溝２１ａが燃料入口４０
まで達し、燃料出口４２と燃料入口４０との間をシール
できない。単位角度当たりにポンプ溝２１ａが変化する
割合を大きくすればポンプ溝２１ａは燃料入口４０に達
しない。しかし、ポンプ溝２１ａの終結付近でポンプ溝
２１ａとインペラ２３とが急激に近づきポンプ流路４１
の燃料圧力が急激に上昇するので、燃料出口４２で騒音
は発生しないが、ポンプ溝２１ａの終結位置２０１で騒
音が発生する恐れがある。本実施例では、０．２≦ｄ≦
３．４としているので、ポンプ溝２１ａが燃料入口４０
に達することを防止し、ポンプ溝２１ａの終結位置２０
１で騒音が発生することを低減する。

【００２１】また、ポンプ溝２１ａの深さ、外径および
内径が変化し始める開始位置２００と、ポンプ溝２１ａ
が終結する終結位置２０１との角度をθ°とすると、１
０≦θ≦６０である。１０＞θでは、単位角度当たりに
ポンプ溝２１ａが変化する割合が大きいので、燃料出口
４２では騒音が発生しないが、ポンプ溝２１ａの終結位
置２０１で騒音が発生する恐れがある。また、θ＞６０
では、ポンプ溝２１ａの終結位置２０１で騒音が発生し
ない程度にポンプ溝２１ａの深さ、外径および内径が徐
々に変化すると、ポンプ溝２１ａが燃料入口４０に達す
る恐れがある。本実施例では、１０≦θ≦６０としてい
るので、ポンプ溝２１ａが燃料入口４０に達することを
防止し、ポンプ溝２１ａの終結位置２０１で騒音が発生
することを低減する。

【００２２】インペラ２３の羽根溝２３ｂが保持してい
る燃料は、燃料出口４２を通過し燃料出口４２を形成す
るケーシング本体２１の壁面４３に衝突しない。またポ
ンプ溝２１ａ、２２ａの深さ、外径および内径が徐々に
変化しているで、終結位置２０１付近で燃料圧力が急激
に上昇しない。したがって、燃料出口４２およびポンプ
流路４１の終結位置２０１付近で騒音を発生することを
低減できる。

【００２３】また、インペラ２３は昇圧通路４１１では
燃料を昇圧し続け、昇圧通路４１１の側方に設けられた
燃料出口４２から排出される。したがって、昇圧通路４
１１の回転方向側に形成された緩衝室４１２には燃料が
よどむこととなり、昇圧された燃料はよどんだ燃料に当
たることとなる。従来のように壁面に当たることに比
べ、ポンプ騒音を低減することができる。しかも、昇圧
された燃料が当たる緩衝室４１２の外周壁４１２ａａ、
内周壁４１２ａｂはともに、回転方向に向かうにつれて
インペラ２３の外周面２３ａａに次第に近づくので、昇
圧燃料が壁にぶつかるタイミングをずらすことができ、
騒音を低減できる。しかも、終端２０１は小さいＲ面で
形成されているので、より効果は大きい。さらに外周壁
４１２ａａおよび内周壁４１２ａｂは、インペラ２３の
外周面２３ａａと緩衝室４１２の終端２０１まで交差せ
ず、インペラ２３の外周面２３ａａは緩衝室４１２の終
端２０１を通過する。緩衝室４１２の終端まで流路断面
積の急激な変化がなく、流路断面積変化による流路内で
発生するウォーターハンマー的圧力変化もないので、圧
力変動によって生ずる振動発生ひいては騒音の発生がな
くなる。なお、回転部材の他の例として、本実施例のイ
ンペラ外周にリングを設けたものであってもよい。この
場合、請求項４に記載した回転部材の外周面はリングの
外周面になる。他の構造および作用効果は本実施例と同
一であるので説明は省略する。

【００２４】図４に、図５に示す従来の燃料ポンプおよ
び本実施例の燃料ポンプ１０における周波数と音圧との
関係を示す。実線２１０は本実施例の特性を示してお
り、点線２２１は従来例の特性を示している。従来例に
おいては点線２２１が示すように、５０００〜６０００
Ｈｚに音圧のピークが発生している。これに対し本実施
例では、実線２１０に示すように、ピークが発生してい
るもの従来例に比べピーク時における音圧が低くなって
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施例による燃料ポンプを
示す図２のＩ−Ｉ線断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
−Ｂ線断面図である。

【図２】本発明の一実施例による燃料ポンプを示す断面
図である。

【図３】図１においてインペラ２３を取り除いたケーシ
ング本体２１を示す図である。

【図４】本実施例および従来例における周波数と音圧と
の関係を示す特性図である。

【図５】従来のインペラとポンプ流路とを示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 燃料ポンプ ２１ ケーシング本体（流路部材） ２１ａ ポンプ溝 ２２ ケーシングカバー（流路部材） ２２ａ ポンプ溝 ２３ インペラ（回転部材） ４０ 燃料入口 ４１ ポンプ流路 ４２ 燃料出口 ４１１ 昇圧通路 ４１２ 緩衝室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周縁に羽根を有する円板状の回転部材
   と、前記回転部材を回転可能に収容し、前記羽根に沿っ
   て円弧状のポンプ流路を形成するポンプ溝を有する流路
   部材とを備え、前記流路部材は前記ポンプ流路と連通す
   る燃料入口および燃料出口を有し、前記回転部材が回転
   することにより、前記燃料入口から吸入した燃料を前記
   ポンプ流路を通り前記燃料出口から排出する燃料ポンプ
   であって、 前記ポンプ溝の深さ、外径および内径は、前記回転部材
   の回転方向に向かい前記燃料出口の上流側からほぼ同時
   に徐々に変化し始め、前記ポンプ溝の深さは浅くなり、
   前記ポンプ溝の外径は小さくなって前記回転部材の外径
   に近づき、前記ポンプ溝の内径は大きくなって前記回転
   部材の外径に近づき、前記燃料出口を過ぎてから前記ポ
   ンプ溝は終結していることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】 前記燃料出口の前記回転部材の回転方向
   前方端において、前記羽根と前記ポンプ溝の外周壁面と
   が形成する間隙をｄｍｍとすると、０．２≦ｄ≦３．４
   であることを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。
3. 【請求項３】 前記ポンプ溝の深さ、外径および内径が
   変化し始めてから前記ポンプ溝が終結するまでの角度を
   θ°とすると、１０≦θ≦６０であることを特徴とする
   請求項２記載の燃料ポンプ。
4. 【請求項４】 外周側に羽根を有する円板状の回転部材
   と、 前記回転部材を回転可能に収容し、前記羽根の回転に沿
   って円弧状のポンプ流路を形成するポンプ溝を有する流
   路部材とを備え、 前記流路部材は、前記ポンプ流路と連通する燃料入口お
   よび燃料出口を有し、前記回転部材が回転することによ
   り、前記燃料入口から吸入した燃料を前記ポンプ流路で
   燃料を昇圧して前記ポンプ流路終端に形成された燃料出
   口から排出する燃料ポンプであって、 前記ポンプ流路終端のさらに回転方向には、回転方向に
   向かって次第に断面積を徐々に減少するとともに、その
   外周壁ならびに内周壁は回転方向に向かって次第に前記
   回転部材の外周面に近づく緩衝室が形成され、前記緩衝
   室の終端は前記回転部材の外径に対応する位置に形成さ
   れることを特徴とする燃料ポンプ。