JP2003193991A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ポンプのポンプ効率を向上させる。 【解決手段】 ポンプケーシング内で回転するインペラ
が、略円盤状であり、表裏両面の外周に沿って伸びる領
域において相互に間隔をおいて周方向に繰返す凹所群が
形成されており、その凹所の半径方向外側端面１６ｉ、
１６ｊが厚み方向の中間面１６ｓから表裏両面に向かっ
て半径方向外側に拡がっている。この燃料ポンプの場
合、燃料の流れに剥離現象や渦流が発生する割合が抑制
され、高いポンプ効率が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、ガソリン等の燃料を
吸引して昇圧し、昇圧された燃料を吐出する燃料ポンプ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】 ポンプケーシング内でインペラを回転
させることによって、燃料を吸引して吐出する燃料ポン
プが知られている。その一例が特表平９−５１１８１２
号公報に記載されている。ポンプケーシング内で回転す
るインペラは、略円盤状であり、表裏両面の外周に沿っ
て伸びる領域において隔壁を隔てて周方向に繰返す凹所
群が形成されており、その凹所の半径方向外側端面はイ
ンペラの回転対称軸に平行に伸びており、モータによっ
て軸の回りに高速回転させられる。

【０００３】燃料ポンプの寿命は、多くの場合に、モー
タの整流子とブラシ間で摩耗が進行することで決定され
る。その摩耗の進行速度にはモータ電流値が密接に影響
し、小電流であれば摩耗も少ない。そこで、ポンプ効率
を上げ、モータ電流を下げ、摩耗の進行速度を低下させ
ることによって燃料ポンプの寿命を延ばしたという要請
が存在する。

【０００４】特表平９−５１１８１２号公報に記載の技
術では、隣接する凹所を分離する隔壁を、インペラの表
裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて回転方向後側
に傾斜させることによってポンプ効率を向上させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 特表平９−５１１８
１２号公報に記載の技術でポンプ効率を向上させること
ができる。しかしながら、凹所の半径方向外側端面はイ
ンペラの回転対称軸に平行に伸びており、凹所の半径方
向外側端面に向けて流れる燃料に剥離現象や渦流が発生
しやすい。なおも、ポンプ効率を向上させる余地があ
る。本発明では、さらにポンプ効率を向上させることを
目的にする。

【０００６】

【課題を解決するための手段と作用】 本発明で創作さ
れた燃料ポンプは、ポンプケーシング内で回転するイン
ペラが、略円盤状であり、表裏両面の外周に沿って伸び
る領域において隔壁を隔てて周方向に繰返す凹所群が形
成されており、その凹所の半径方向外側端面が厚み方向
の中間面から表裏両面に向かって半径方向外側に拡がっ
ていることを特徴とする。この燃料ポンプの場合、燃料
の流れに剥離現象や渦流が発生する割合が抑制され、高
いポンプ効率が得られる。

【０００７】インペラの直径が２２〜２８ｍｍである場
合、隔壁の半径方向長さが２．９〜４．０ｍｍであり、
隔壁間の周方向距離が１．０〜２．０ｍｍであり、隔壁
の厚みが０．２〜１．５ｍｍであり、インペラの厚みが
３．０〜４．５ｍｍであり、凹所の半径方向外側端面が
厚み方向の中間面から開き角度が２０°以下で拡がって
いることが好ましい。あるいは、凹所の半径方向外側端
面が厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持ってい
ることが好ましい。この場合、その円弧面の半径が０．
７〜１．８ｍｍであることが好ましい。凹所の半径方向
外側端面が厚み方向の中間面から表裏両面に向かって半
径方向外側に拡がっているという特徴に加えて、下記の
特徴をさらに備えることが好ましい。・隔壁の半径方向
内側端部と外側端部を同一半径上に位置させておき、そ
の隔壁の半径方向中間部をインペラの回転方向後側に湾
曲させる。 ・・隔壁の湾曲の最大量が０．１〜１．０ｍｍである。 ・隔壁が表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて回
転方向後側に傾斜している。 ・・隔壁が、厚み方向の中間面から３５〜５５°傾斜し
ている。 ・・隔壁が、厚み方向の中間面の回転方向前側で、緩や
かな円弧面を描いて連続している。 ・隔壁の厚みが表裏両面から厚み方向内側に向かうにつ
れて厚くなっている。 ・・厚み方向中間面での隔壁の厚みが、表裏両面での厚
みよりも、０．１〜０．４ｍｍ肉厚である。 ・隔壁間に位置する凹所の半径方向内側端面が、厚み方
向の中間面で接する２つの円弧面を持っている ・・その円弧面の半径が０．７〜１．６ｍｍである。 これらの特徴を一個ないし複数個を組合せて備えている
と、ポンプ効率が高くなり、ポンプ駆動電流が小さく押
えられ、ポンプ寿命が伸ばされる。

【０００８】

【発明の実施の形態】 最初に本発明の実施例に認めら
れる特徴のうち、ポンプ効率の向上に有益な特徴を列記
する。 Ｅ．隔壁間に形成される燃料収容空間（凹所）の半径方
向外側の端面が、厚み方向の中間面から表裏両面に向か
って半径方向外側に拡がっている。この特徴は重要であ
り、本発明ではこの特徴を利用する。この場合、下記の
特徴をさらに備えていることが好ましい。「インペラの
外径は２２〜２８ｍｍ、隔壁の半径方向距離は２．９〜
４．０ｍｍ、隔壁間の周方向距離は１．０〜２．０ｍ
ｍ、隔壁の厚みは０．２〜１．５ｍｍ、インペラの厚み
は３．０〜４．５ｍｍ」の場合、下記に記載の数値条件
を満たしていると高効率が得られる。 Ｅ１：その拡がり角は２０°以下であることが好まし
い。これに代えて、あるいは、これに加えて、 Ｅ２：厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持って
いることが好ましい。 Ｅ３：その円弧の半径が０．７〜１．８ｍｍであると高
効率が得られる。 Ａ．隔壁の半径方向内側端部と外側端部は同一半径上に
位置しており、その隔壁の半径方向中間部はインペラの
回転方向後側に湾曲している。 Ａ１．最大湾曲量が０．１〜１．０ｍｍである。 Ｂ．隔壁が表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて
回転方向後側に傾斜している。この場合、 Ｂ１：厚み方向の中間面に対する傾斜角が３５〜５５°
であることが好ましく、 Ｂ２：その傾斜した隔壁が厚み方向の中間面の回転方向
前側で緩やかな円弧面を描いて連続していることが好ま
しい。 Ｃ．隔壁の厚みが表裏両面から厚み方向内側に向かうに
つれて厚くなっている。 Ｃ１：厚み方向の中間面での隔壁の厚みが、表裏両面で
の厚みよりも、０．１〜０．４ｍｍ肉厚であることが好
ましい。 Ｄ．隔壁間に形成される燃料収容空間（凹所）の半径方
向内側の端面が、厚み方向の中間面で接する２つの円弧
面を持っている。この場合、 Ｄ１：その円弧の半径が０．７〜１．６ｍｍであること
が好ましい。

【０００９】

【実施例】本発明を具体化した実施例に係わる燃料ポン
プを図面を参照して説明する。この実施例の燃料ポンプ
は、自動車用の燃料ポンプであり、燃料タンク内で用い
られ、自動車のエンジンヘ燃料を供給するために利用さ
れる。

【００１０】燃料ポンプの断面図を示した図１におい
て、燃料ポンプは、ポンプ部１と、そのポンプ部１を駆
動するモータ部２とから構成されている。モータ部２
は、ブラシ付きの直流モータであり、ほぼ円筒形状のポ
ンプハウジング４内にマグネット５を配置し、このマグ
ネット５と同心状に回転子６を配置している。

【００１１】回転子６のシャフト７の下部は、ポンプハ
ウジング４の下端部に取り付けられたポンプカバー９に
ベアリング１０を介して回転可能に支持されている。ま
た、シャフト７の上端部は、ポンプハウジング４の上端
部に取り付けられたモータカバー１２にベアリング１３
を介して回転可能に支持されている。

【００１２】モータ部２は、モータカバー１２に設けら
れた端子（図示省略）を介して回転子６のコイル（図示
省略）に通電することにより、その回転子６を回転させ
る。なお、このようなモータ部２の構成は周知であるか
ら、詳しい説明は省略する。また、モータ部２として
は、図示した以外の他の形式のものも利用することがで
きる。

【００１３】モータ部２により駆動されるポンプ部１の
構成を説明する。ポンプ部１は、ポンプカバー９と、ポ
ンプボディ１５およびインペラ１６から構成されてい
る。ポンプカバー９とポンプボディ１５は、例えばアル
ミのダイカスト成形により形成されており、両者が組み
合わされることによって、内部にインペラ１６を収容す
るポンプケーシング１７が構成される。

【００１４】インペラ１６は樹脂成形により形成され、
図２に示すように略円板状であり、表裏両面の外周に沿
って伸びる領域において相互に間隔をおいて周方向に繰
返す凹所１６ａ群が形成されており、インペラ１６の中
心には、ほぼＤ字形の係合孔１６ｎが形成されている。
係合孔１６ｎに、シャフト７の下端部の断面Ｄ字形の係
合軸部７ａが係合している。これにより、インペラ１６
がシャフト７に対し追従回転可能で軸方向にわずかに移
動可能に連結されている。インペラ１６の側面１６ｐ
は、円周面となっている。

【００１５】図３にインペラの拡大図が示され、隣接す
る凹所１６ａ間に隔壁１６ｂが確保されている。このイ
ンペラ１６は下記の特徴を備えている。 ・インペラの外径Ｄは２２〜２８ｍｍ、隔壁の半径方向
距離Ｗは２．９〜４．０ｍｍ、隔壁間の周方向距離Ｌは
１．０〜２．０ｍｍ、隔壁の厚みｔは０．２〜１．５ｍ
ｍ、インペラの厚みＴは３．０〜４．５ｍｍに設定す
る。 ・隔壁１６ｂの半径方向内側端部１６ｂ１と外側端部１
６ｂ２は同一半径１６ｑ上に位置しており、その隔壁の
半径方向中間部１６ｒはインペラの回転方向後側Ｒに湾
曲している。 ・最大湾曲量Ａは０．１〜１．０ｍｍであり、 ・回転方向前側の湾曲半径Ｒ３が２．３〜４．３ｍｍで
あり、 ・回転方向後側の湾曲半径Ｒ４が３．０〜５．０ｍｍで
ある。 ・図４に示すように、隔壁１６ｂは、表裏両面から厚み
方向内側に向かうにつれて回転方向後Ｒ側に傾斜してい
る。 ・厚み方向中間面１６ｓに対する傾斜角が３５〜５５°
である。 ・傾斜した隔壁１６ｂが、厚み方向の中間面１６ｓの回
転方向前Ｆ側で緩やかな円弧面１６ｆを描いて連続して
いる。 ・隔壁１６ｂの厚みが表裏両面から厚み方向内側に向か
うにつれて厚くなっている。図中１６ｅは、隔壁１６ｂ
の前面１６ｃが湾曲しない場合の面を示し、図中のｔ１
は厚み方向中間面１６ｓでの隔壁１６ｂの厚みを示して
いる。図中のｔ２は表裏面での隔壁１６ｂの厚みを示し
ている。ｔ１はｔ２よりも厚く、ｔ１−ｔ２は０．１〜
０．４ｍｍである。 ・隔壁１６ｂ間に形成される燃料収容空間１６ａ（凹
所）の半径方向内側の端面は、図５に示すように、厚み
方向の中間面１６ｓで接する２つの円弧面１６ｇ、１６
ｈを持っている。 ・円弧１６ｇ、１６ｈの半径Ｒ１は０．７〜１．６ｍｍ
である。 ・隔壁１６ｂ間に形成される燃料収容空間１６ａ（凹
所）の半径方向外側の端面１６ｉ、１６ｊが、図５に示
すように、厚み方向の中間面１６ｓから表裏両面に向か
って半径方向外側に拡がっている。凹所１６ａの外側
は、端面１６ｉ、１６ｊで閉じられている。 ・その拡がり角は２０°以下である。あるいは、第２実
施例を示す図６に示されているように、 ・厚み方向の中間面１６ｓで接する２つの円弧面１６
ｋ、１６ｍを持っている。 ・その円弧１６ｋ、１６ｍの半径が０．７〜１．８ｍｍ
である。

【００１６】図１に示すように、ポンプカバー９には、
インペラ１６の凹所１６ａ群との間で周方向に伸びる流
路溝を形成する周方向に伸びる凹部２１と、その凹部２
１の下流端に連通する吐出口２４と、周壁９ｂとを有す
る。吐出口２４は、図１に示すようにポンプカバー９を
貫通してモータ部２の内部空間２ａに連通している。周
壁９ｂの内周面９ｃは、インペラ１６の外周面１６ｐに
クリアランスを隔てて向い合う。

【００１７】ポンプボディ１５は、ポンプカバー９に重
ねた状態でポンプハウジング４の下端部にかしめ付け等
により固定されている。このポンプボディ１５の中心部
にスラストベアリング１８が固定されている。スラスト
ベアリング１８によって、シャフト７のスラスト荷重が
受けられる。ポンプカバー９とポンプボディ１５とによ
りポンプケーシング１７が構成されている。そのポンプ
ケーシング１７の内部にインペラ１６が回転可能にかつ
軸方向にわずかに移動可能に収納されている。ポンプボ
ディ１５の内面には、インペラ１６の凹所１６ａ群との
間で周方向に伸びる流路溝を形成する周方向に伸びる凹
部２０と、凹部２０の上流端に連通する吸入口２２が形
成されている。

【００１８】ポンプカバー９の周方向に伸びる凹部２１
と、ポンプボディ１５の周方向に伸びる凹部２０は、イ
ンペラ１６の回転方向に沿って、ポンプボディ１５側の
吸入口２２に対応する位置から、ポンプカバー９側の吐
出口２４に対応する位置まで伸びており、吸入口２２か
ら周方向に伸びて吐出口２４に至る流路溝を形成する。
インペラが方向に回転すると、燃料は吸入口２２から流
路溝に吸入され、流路溝内を吸入口２２から吐出口２４
側に流れ、その間に昇圧され、昇圧された燃料が吐出口
２４からモータ部２に送り出される。インペラ１６の回
転方向に沿ってポンプカバー９側の吐出口２４に対応す
る位置からポンプボディ１５側の吸入口２２に対応する
までは凹部２１、２０が形成されておらず、昇圧された
燃料が吸入口２２側に戻ることを極力防止している。な
お、モータ部２に送り出された高圧燃料は、吐出口２８
からポンプ外に送り出される。この実施例の燃料ポンプ
は、上記した定性的特徴と定量的特徴を併せ持っている
ことから、ポンプ効率が高い。従来では２．２アンペア
のモータ電流を通電していたのと同じポンプ能力を１．
５アンペアのモータ電流で実現することができた。

【００１９】

【発明の効果】 本発明の燃料ポンプでは、インペラの
表裏両面の外周に沿って伸びる領域において相互に間隔
をおいて周方向に繰返して形成されている凹所の半径方
向外側端面が厚み方向の中間面から表裏両面に向かって
拡がっていることから、燃料の流れに剥離現象や渦流が
発生する割合が抑制され、ポンプ効率が高くなり、ポン
プ駆動電流が小さく押えられ、ポンプ寿命が伸ばされ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る燃料ポンプの断面図である。

【図２】インペラの平面図である。

【図３】インペラの一部の拡大平面図である。

【図４】図３のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】第２実施例の図５に対応する図である。

【符号の説明】

１６ インペラ １７ ポンプケーシング １６ａ 凹所 １６ｂ 隔壁 ２０ 流路溝 ２１ 流路溝 ２２ 吸入口 ２４ 吐出口

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプケーシング内で回転するインペラ
   を備え、そのインペラが、略円盤状であり、表裏両面の
   外周に沿って伸びる領域において隔壁を隔てて周方向に
   繰返す凹所群が形成されており、その凹所の半径方向外
   側端面が厚み方向の中間面から表裏両面に向かって半径
   方向外側に拡がっていることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 【請求項２】 インペラの直径が２２〜２８ｍｍであ
   り、隔壁の半径方向長さが２．９〜４．０ｍｍであり、
   隔壁間の周方向距離が１．０〜２．０ｍｍであり、隔壁
   の厚みが０．２〜１．５ｍｍであり、インペラの厚みが
   ３．０〜４．５ｍｍであり、厚み方向の中間面からの開
   き角度が２０°以下であることを特徴とする請求項１の
   燃料ポンプ。
3. 【請求項３】 インペラの直径が２２〜２８ｍｍであ
   り、隔壁の半径方向長さが２．９〜４．０ｍｍであり、
   隔壁間の周方向距離が１．０〜２．０ｍｍであり、隔壁
   の厚みが０．２〜１．５ｍｍであり、インペラの厚みが
   ３．０〜４．５ｍｍであり、前記凹所の半径方向外側端
   面が厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持ってい
   ることを特徴とする請求項１又は２の燃料ポンプ。
4. 【請求項４】 前記円弧面の半径が０．７〜１．８ｍｍ
   であることを特徴とする請求項３の燃料ポンプ。
5. 【請求項５】 前記隔壁の半径方向内側端部と外側端部
   は同一半径上に位置しており、その隔壁の半径方向中間
   部はインペラの回転方向後側に湾曲していることを特徴
   とする請求項１から４のいずれかの燃料ポンプ。
6. 【請求項６】 前記隔壁の湾曲の最大量が０．１〜１．
   ０ｍｍであることを特徴とする請求項５の燃料ポンプ。
7. 【請求項７】 前記隔壁が表裏両面から厚み方向内側に
   向かうにつれて回転方向後側に傾斜していることを特徴
   とする請求項１から６のいずれかの燃料ポンプ。
8. 【請求項８】 前記隔壁が、厚み方向の中間面から３５
   〜５５°傾斜していることを特徴とする請求項７の燃料
   ポンプ。
9. 【請求項９】 前記隔壁が、厚み方向の中間面の回転方
   向前側で、緩やかな円弧面を描いて連続していることを
   特徴とする請求項７又は８の燃料ポンプ。
10. 【請求項１０】 前記隔壁の厚みが表裏両面から厚み方
    向内側に向かうにつれて厚くなっていることを特徴とす
    る請求項１から９のいずれかの燃料ポンプ。
11. 【請求項１１】 厚み方向の中間面での隔壁の厚みが、
    表裏両面での厚みよりも０．１〜０．４ｍｍ肉厚である
    ことを特徴とする請求項１０の燃料ポンプ。
12. 【請求項１２】 前記凹所の半径方向内側端面が、厚み
    方向の中間面で接する２つの円弧面を持っていることを
    特徴とする請求項１から１１のいずれかの燃料ポンプ。
13. 【請求項１３】 円弧面の半径が０．７〜１．６ｍｍで
    あることを特徴とする請求項１２の燃料ポンプ。