JP2005320961A - 燃料ポンプ用インペラおよびそれを用いた燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 羽根溝に滑らかに燃料を流入できる燃料ポンプ用インペラおよびそれを用いた燃料ポンプを提供する。
【解決手段】 インペラ５０は円板状に形成されている。インペラ５０の外周は環状部５２に覆われており、環状部５２の内周側の回転軸方向両側に羽根溝５６が形成されている。回転方向に隣接する羽根溝５６は回転軸方向のほぼ中央で回転方向後方に折れ曲がった隔壁５４により仕切られている。回転軸方向両側に形成された羽根溝５６同士は、仕切壁５８により径方向内側の一部を仕切られている。羽根溝５６の回転方向後方に位置する隔壁５４の回転方向前方の前側面６０は、径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜している傾斜平面である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転方向に形成された羽根溝を有し、回転することより羽根溝に沿って形成されるポンプ通路の燃料を昇圧する燃料ポンプ用インペラおよびそれを用いた燃料ポンプに関する。

従来、円板状のインペラの回転方向に複数の羽根溝を形成して回転方向に隣接する羽根溝の間を隔壁で仕切り、回転することにより羽根溝に沿って形成されたポンプ通路の流体を昇圧する流体ポンプが知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。
インペラが回転することにより、羽根溝の径方向外側からポンプ通路に流出した流体は、ポンプ通路から回転方向後方の羽根溝の径方向内側に流入し、径方向外側から流出する。このように、羽根溝からの流出および羽根溝への流入を順次繰り返すことにより、流体は旋回流となり昇圧される。

特開平３−８１５９６号公報 特許第２９６３８３８号公報 特開平３−１７５１９６号公報 特開平６−２２９３８８号公報 特開平７−２１７５８８号公報

インペラが回転することより生じる流体の旋回流のエネルギーは、ポンプ通路の流体を昇圧するために使用されるので、ポンプ通路から羽根溝の径方向内側に流入するときに、流体の旋回エネルギーは低下している。その結果、回転軸方向に沿った旋回流の速度成分が小さくなるので、流体流れは回転方向に沿った流れに近づく。したがって、特許文献１、２のように、羽根溝の回転方向後方に位置する隔壁の回転方向前方の前側面がほぼ径方向に沿った平面であると、旋回流が隔壁の前側面に沿って羽根溝に流入せず、前側面に大きな角度で衝突する。この衝突力は、インペラの回転方向と反対側に働くので、インペラの回転が妨げられる。

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、羽根溝に滑らかに燃料を流入できる燃料ポンプ用インペラおよびそれを用いた燃料ポンプを提供することを目的とする。

請求項１から５記載の発明では、隔壁の回転方向前方に形成された前側面は、少なくとも径方向内側に回転方向後方に傾斜する傾斜面を有している。この構成によれば、燃料の旋回エネルギーが低下した結果、回転方向に沿った流れに近づいた燃料流れが、羽根溝の回転方向後方に位置する隔壁の前側面に形成された径方向内側の傾斜面に沿って滑らかに羽根溝に流入する。その結果、羽根溝に流入する燃料と羽根溝との衝突力が低減され、羽根溝に流入する燃料がインペラの回転を妨げることを低減できる。

ところで、隔壁の前側面の径方向内側に形成した傾斜面の傾斜角度αが大きすぎると、羽根溝を流れる燃料流れが回転方向後方に傾き過ぎる。このように回転方向後方に傾きすぎた燃料流れを径方向に沿った流れに戻し旋回流とするために燃料流れの方向を大きく変えると、旋回流のエネルギーが低減する。そこで請求項１記載の発明では、α≦４５°とすることにより、羽根溝に流入する燃料によりインペラが回転方向と反対側に受ける衝突力を低減するとともに、旋回流のエネルギーの低減を極力抑制して、径方向に沿った流れに戻すことができる。

請求項２および３記載の発明では、傾斜面の径方向外側の前側面は傾斜面に対して回転方向前方に傾斜している。つまり、隔壁の前側面全体は、回転方向前方に向けて凹状に折れ曲がっている。この構成によれば、隔壁の前側面に形成された径方向内側の傾斜面に沿って回転方向後方に向かう燃料流れを、傾斜面の径方向外側の前側面により径方向に向かう流れに戻し旋回流とすることができる。

請求項３記載の発明では、隔壁の前側面に形成された傾斜面の径方向外側は径方向に沿った平面である。この構成によれば、羽根溝の回転方向後方に位置する隔壁の前側面に形成された径方向内側の傾斜面から径方向外側に向かった燃料が、径方向外側の平面により径方向に沿って羽根溝からポンプ通路に滑らかに流れるので、旋回流のエネルギーの低減を抑制できる。

請求項４記載の発明では、隔壁の前側面の径方向内側に形成した傾斜面に合わせ、隔壁の回転方向後方の後側面の径方向内側は回転方向後方に傾斜している。これにより、羽根溝の容積および旋回流の羽根溝への流入面積の減少を防止し、羽根溝を流れる燃料流量の減少を防止できる。
ここで、羽根溝の径方向の長さをＬ０、隔壁の前側面の径方向内側に形成した傾斜面の径方向の長さをＬ１とした場合に、Ｌ１／Ｌ０が小さすぎると、羽根溝の径方向内側に流入した燃料流れが、隔壁の前側面の径方向内側において回転方向後方に傾斜している傾斜面に案内される長さが不足する。その結果、羽根溝に流入した燃料の向きが前側面の径方向内側において傾斜面に沿った流れに変わる前に、傾斜面の径方向外側の前側面に燃料が衝突する。したがって、隔壁の前側面はインペラの回転方向と反対側に大きな力を受けることになる。

そこで請求項５から８記載の発明では、Ｌ１／Ｌ０≧０．３とすることにより、隔壁の前側面の径方向内側において、回転方向後方に傾斜している傾斜面に燃料流れが案内される長さを確保している。これにより、傾斜面に沿って流れ方向を変えられた燃料が傾斜面よりも径方向外側の前側面に向かう。したがって、羽根溝の回転方向後方に位置する隔壁の前側面が燃料流れからインペラの回転方向と反対側に受ける力を極力小さくすることができる。

請求項７記載の発明では、Ｌ１／Ｌ０≧０．５とすることにより、前側面の径方向内側において回転方向後方に傾斜している傾斜面に燃料流れが案内される長さをさらに長くしている。これにより、羽根溝の回転方向後方に位置する隔壁の前側面が燃料流れからインペラの回転方向と反対側に受ける力をさらに小さくすることができる。

ここで、Ｌ１／Ｌ０が大きすぎると、隔壁の前側面の径方向内側において、径方向外側に向かうにしたがい回転方向後方に傾斜している傾斜面に燃料が案内される長さが長くなり、傾斜面の径方向外側において、羽根溝から流出する燃料流の向きを旋回方向に戻す長さが不足する。その結果、燃料の旋回方向のエネルギーが低下するので、再び羽根溝に燃料が流入するときに、インペラの軸方向端面と燃料流れとが形成する角度が小さくなる。言い換えると、インペラの軸に対して燃料流れが羽根溝に流入する角度が大きくなる。すると、羽根溝に流入する燃料流量が減少する。

そこで、請求項８記載の発明では、Ｌ１／Ｌ０≦０．７５とすることにより、隔壁の前側面に対し、径方向外側に向かうにしたがい回転方向後方に傾斜している傾斜面の比率の上限を設定し、径方向外側に向かうにしたがい回転方向後方に燃料を案内する傾斜面の長さを制限している。これにより、インペラの軸方向に対して燃料流れが羽根溝に流入する角度が大きくなり過ぎることを防止し、羽根溝に流入する燃料流量を確保している。

請求項９記載の発明では、環状部が羽根溝の径方向外側を覆い羽根溝の径方向外側が閉塞されているので、インペラの回転により羽根溝に沿って形成されたポンプ通路の燃料の回転方向の圧力差が直接インペラの外周縁に加わらず、インペラの外周縁に沿って形成される隙間部の燃料圧力は均一化される。その結果、インペラの径方向に加わる力は小さくなる。したがって、インペラの回転中心がずれにくくなっている。

請求項１０記載の発明では、隔壁の回転方向前方および回転方向後方の径方向外側の側面と環状部の内周面との交差部は角張っている。この構成によれば、隔壁の側面と環状部の内周面とが円弧状に交差している場合に比べ、羽根溝の容積および羽根溝からの流出面積を極力大きくすることができる。したがって、羽根溝を流れる燃料流量を増加できる。

請求項１１記載の発明では、隔壁の回転方向前方および回転方向後方の径方向内側の側面と羽根溝の径方向内側の内周面との交差部は角張っている。この構成によれば、隔壁の側面と羽根溝の径方向内側の内周面とが円弧状に交差している場合に比べ、羽根溝の容積および羽根溝への流入面積を極力大きくすることができる。したがって、羽根溝を流れる燃料流量を増加できる。

請求項１２記載の発明では、請求項１から１１のいずれか一項記載のインペラを用いているので、羽根溝に流入する燃料と羽根溝との衝突力が低減され、羽根溝に流入する燃料がインペラの回転を妨げることを低減できる。したがって、ポンプ効率を上昇できる。ここでポンプ効率とは、インペラのトルクをＴ、回転数をＮ、インペラの回転により吐出される燃料圧力をＰ、燃料吐出量をＱとすると、（Ｐ・Ｑ）／（Ｔ・Ｎ）で表される。

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実施形態によるインペラを用いた燃料ポンプを図５および図６に示す。燃料ポンプ１は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプであり、燃料タンク内の燃料を燃料消費装置であるエンジンに供給する。燃料ポンプ１は、モータ部２と、モータ部２の回転子３０の回転により駆動され、吸入した燃料を昇圧するポンプ部４とを備えている。燃料ポンプ１の燃料吐出量は７〜３００Ｌ／ｈ、回転数は４０００〜１５０００ｒｐｍ、外径は１０〜５０ｍｍの範囲で設定されている。

モータ部２は、ステータコア２０、コイル２４および回転子３０を有している。ステータコア２０は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成されており、図６に示すように、モータ部２の中心側に向けて突出するティース２２が周方向に等間隔に６個形成されている。各ティース２２にコイル２４が巻回されている。樹脂ハウジング１２はステータコア２０およびコイル２４をモールドしている。金属ハウジング１４は、樹脂ハウジング１２にインサート成形され、後述する吸入側カバー４０をかしめている。金属ハウジング１４に設けた複数の貫通孔１４ａに、樹脂ハウジング１２の樹脂が充填されている。

回転子３０は、シャフト３２、回転コア３４および永久磁石３６を有している。永久磁石３６は、一部材で円筒状に形成され、回転コア３４の外周側に設置されている。永久磁石３６は、回転方向に８個の磁極部３７を形成している。８個の磁極部３７は、ステータコア２０と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。

ポンプ部４は、吸入側カバー４０、吐出側カバー４２、およびインペラ５０を有している。吸入側カバー４０および吐出側カバー４２は、インペラ５０を回転可能に収容するケース部材である。吐出側カバー４２は、金属ハウジング１４により樹脂ハウジング１２と吸入側カバー４０との間に挟持されている。インペラ５０の回転により吸入側カバー４０の吸入口１００から吸入された燃料は、インペラ５０の外周縁に沿って吸入側カバー４０および吐出側カバー４２に形成されたポンプ通路であるポンプ通路１１０、１１２で昇圧され、回転子３０とステータコア２０との間を通って吐出口１２０から吐出される。

次に、インペラ５０の構成について詳細に説明する。
インペラ５０を吸入側カバー４０側から見た斜視図である図２に示すように、インペラ５０は円板状に形成されている。インペラ５０の外周は環状部５２に囲まれており、環状部５２の内周側の回転軸方向両側に羽根溝５６が形成されている。図１に示すように、回転方向に隣接する羽根溝５６は回転軸方向のほほ中央で回転方向後方に折れ曲がった隔壁５４により仕切られている。

また、図４に示すように、回転軸方向両側に形成された羽根溝５６同士は、仕切壁５８により径方向内側の一部を仕切られているが、径方向外側で互いに連通している。仕切壁５８は、回転軸方向の両側から回転軸方向の中央部に向け、径方向内側から径方向外側に向かうにしたがい滑らかな凹曲面状に形成されている。したがって、仕切壁５８の凹曲面に沿って羽根溝５６に流入した燃料は、回転軸方向両側の羽根溝５６でそれぞれ旋回流３００となって流れる。

図３に示すように、羽根溝５６の内周面５７は、環状部５２の内周面５３、隔壁５４の回転方向前方の前側面６０、隔壁５４の回転方向後方の後側面６２、および羽根溝５６の径方向内側の回転方向に沿った内周面６４からなる。傾斜面である前側面６０は、羽根溝５６の回転方向後方に形成された傾斜平面である。前側面６０と内周面６４との間に形成された交差部である角部７０は円弧状である。また、前側面６０と内周面５３との間に形成された交差部である角部７２は角張っている。前側面６０は、インペラ５０の中心２００から径方向外側に放射状に延びる仮想直線２０２に対し径方向外側に向かって傾斜角度αで回転方向後方に傾斜している。言い換えると、前側面６０は、径方向内側に向かって傾斜角度痾で回転方向前方に傾斜している。傾斜角度αはα≦４５°である。

後側面６２は、隔壁５４の回転方向後方に形成された平面であり、羽根溝５６の回転方向前方に位置している。後側面６２は、前側面６０と同様に、径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜している。言い換えると、後側面６２は、径方向内側に向かって回転方向前方に傾斜している。後側面６２と内周面６４との間に形成された交差部である角部７４は円弧状である。また、後側面６２と内周面５３との間に形成された交差部である角部７６は角張っている。インペラ５０が回転すると、図１および図４に示すように、羽根溝５６の径方向外側からそれぞれポンプ通路１１０、１１２に流出した燃料は、回転方向後方に位置する羽根溝５６の径方向内側に流入する。そして、羽根溝５６からの流出、羽根溝５６への流入を次々と繰り返すことにより、旋回流３００（図４参照）となった燃料のエネルギーにより、ポンプ通路１１０、１１２の燃料が昇圧される。

ここで、羽根溝５６の径方向外側からポンプ通路１１０、１１２に速度Ｖ１で流出した燃料は、ポンプ通路１１０、１１２の燃料を昇圧するためにエネルギーを消費し、回転方向後方の羽根溝５６に流入速度Ｖ２で流入するときには、回転軸方向に沿った速度成分Ｖ２０が減速している。したがって、羽根溝５６の径方向外側から流出するときの燃料流れがインペラ５０の回転軸方向の端面５１と形成する角度をθ１、羽根溝５６の径方向内側に流入するときの燃料流れがインペラ５０の端面５１と形成する角度をθ２とすると、θ１＞θ２となる。つまり、羽根溝５６の径方向内側に流入する燃料流れは、回転方向に沿った流れに近づく。

第１実施形態では、羽根溝５６の回転方向後方に位置する隔壁５４の前側面６０が径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜する傾斜平面であるから、羽根溝５６に流入した燃料と前側面６０との衝突角度を小さくし、衝突によりインペラ５０が回転方向と反対側に受けるカを極力小さくしている。さらに、前側面６０と内周面６４との角部７０が円弧状に形成されているので、角部７０から前側面６０に向けて羽根溝５６に燃料が滑らかに流入する。これにより、羽根溝５６に流入する燃料がインペラ５０の回転方向と反対側に加える力を低減できるので、ポンプ効率が上昇する。ここでポンプ効率とは、インペラ５０のトルクをＴ、回転数をＮ、ポンプ部４から吐出される燃料圧力をＰ、燃料吐出量をＱとすると、（Ｐ・Ｑ）／（Ｔ・Ｎ）で表される。

また、羽根溝５６の回転方向前方に位置する隔壁５４の回転方向後方に形成された後側面６２は、前側面６０に合わせて、径方向外側に向かうにしたがい回転方向後方に傾斜している。したがって、前側面６０が回転方向に傾斜することによる羽根溝５６の容積の変動を防止し、羽根溝５６全体としての容積の減少を防止している。

また、前側面６０、後側面６２と内周面５３との角部７２、７６が角張っているので、角部７２、７６を円弧状にする場合に比べ、羽根溝５６の容積、および羽根溝５６からの旋回流の流出面積を極力大きくすることができる。これにより、羽根溝５６を流れる燃料量を極力増加し、旋回流のエネルギーを増加できると同時にポンプ通路の燃料へより多くのエネルギーを伝えることができる。

ここで角部７２、７６は第１実施形態のように角張っている方が望ましい。しかし、加工上の制約等によりＲをつける場合は、Ｒ≦０．５ｍｍとすることが望ましい。
また第１実施形態では、羽根溝５６の径方向外側を環状部５２が覆っており、インペラ５０の外周側にポンプ通路が形成されていない。その結果、ポンプ通路で昇圧される燃料圧力の回転方向の差圧がインペラ５０の径方向に直接加わらないので、インペラ５０の径方向にかかる力が減少する。これにより、インペラ５０の回転中心がずれることを防止できるので、インペラ５０が滑らかに回転できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７および図８に示す。第２実施形態では、羽根溝８０の形状が第１実施形態の羽根溝５６と異なるだけであり、その他のインペラを含む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。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。

羽根溝８０の内周面８２は、環状部５２の内周面５３、隔壁５４の回転方向前方の前側面８４、８５、隔壁５４の回転方向後方の後側面８６、８７、および径方向内側の回転方向に沿った内周面８８からなる。傾斜面である前側面８４は、羽根溝８０の回転方向後方の径方向内側に形成された傾斜平面であり、径方向外側に向かうにしたがい回転方向後方に傾斜している。前側面８４は、インペラ５０の中心２００から径方向外側に放射状に延びる仮想直線２０２に対し、径方向外側に向かって傾斜角度αで回転方向後方に傾斜している。前側面８４と内周面８８との間に形成された交差部である角部９０、ならびに前側面８５と内周面５３との間に形成された交差部である角部９２は角張っている。前側面８５は、前側面８４に続き前側面８４の径方向外側に形成された平面である。前側面８５は、径方向に沿って形成されており、前側面８４よりも回転方向前方に傾斜している。したがって、前側面８４、８５からなる隔壁５４の前側面全体は、回転方向前方に向かって凹状に折れ曲がっている。

後側面８６は、羽根溝８０の回転方向前方の径方向内側に形成された平面であり、径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜している。言い換えると、後側面８６は、径方向内側に向って回転方向前方に傾斜している。後側面８６と内周面８８との間に形成された交差部である角部９４、ならびに後側面８７と内周面５３との間に形成された交差部である角部９６は角張っている。後側面８７は、後側面８６に続き後側面８６の径方向外側に形成された平面である。後側面８７は、径方向に沿って形成されている。

第２実施形態では、羽根溝８０の回転方向後方に位置する隔壁５４の前側面を二面の前側面８４、８５により回転方向前方に向けて凹状に折り曲げて構成したので、前側面８４の傾斜角度を変更することにより前側面８４と前側面８５とが形成する折れ曲がり角度を調整できる。これにより、羽根溝８０に流入するときの前側面８４に対する燃料の角度、ならびに羽根溝８０から流出するときの燃料流れの角度を独立して調整できる。

また、第２実施形態において、羽根溝８０の径方向の長さをＬ０、前側面８４の径方向の長さをＬ１とし、Ｌ１／Ｌ０を０．１、０．２、０．３、０．４、０．５と変えたときの傾斜角度αとポンプ効率との関係を図９に示す。図９から、α＝０°、つまり羽根溝８０の回転方向後方に位置する隔壁５４の径方向内側の前側面を、径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜させず、隔壁５４の前側面全体を径方向に沿って形成した場合のポンプ効率と比べ、隔壁５４の前側面の径方向内側を径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜させた場合、その傾斜角度αがα≦４５°であれば、Ｌ１／Ｌ０が０．１、０．２、０．３、０．４、０．５のときにポンプ効率が向上する。

したがって、隔壁５４の回転方向前方の前側面の少なくとも径方向内側に、径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜する平面を形成するのであれば、その傾斜角度αが４５°以下であることが望ましい。この望ましい傾斜角度αの範囲は、第１実施形態のように隔壁５４の回転方向前方の前側面全体を径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜する傾斜面とした場合にも適用される。

また、図１０に、α＝１０°、２０°、３０°、４０°、５０°としたときのＬ１／Ｌ０とポンプ効率との関係を示す。図１０から、Ｌ１／Ｌ０≧０．３の範囲であれば、傾斜角度αの値によってはポンプ効率が向上する。また、Ｌ１／Ｌ０≧０．５の範囲であれば、傾斜角度αの値によってはポンプ効率が大きく向上する。また、Ｌ１／Ｌ０≦０．７５であれば、α≦４０°の範囲でポンプ効率が向上する。

また第２実施形態では、隔壁５４の径方向外側の前側面８５および後側面８７と環状部５２の内周面５３との角部９２、９６に加え、隔壁５４の径方向内側の前側面８４および後側面８６と羽根溝５６の径方向内側の内周面８８との角部９０、９４が角張っている。したがって、角部９０、９２、９４、９６を円弧状にする場合に比べ、羽根溝５６の容積、羽根溝５６への旋回流の流入面積、ならびに羽根溝５６からの旋回流の流出面積を極力大きくすることができる。これにより、羽根溝５６を流れる燃料量を極力増加し、旋回流のエネルギーを増加できると同時にポンプ通路の燃料へより多くのエネルギーを伝えることができる。
ここで角部９０、９２、９４、９６は第２実施形態のように角張っている方が望ましい。しかし、加工上の制約等によりＲをつける場合は、Ｒ≦０．５ｍｍとすることが望ましい。

（変形形態）
第２実施形態の変形形態を図１１に示す。尚、第２実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
第２実施形態では、前側面８４の径方向外側に形成された前側面８５を径方向に沿って形成したが、図１１に示す変形形態では、羽根溝１３０の内周面１３２において、前側面８４の径方向外側に形成された平面である前側面１３４は、径方向外側に向かって回転方向前方に傾斜しており、インペラ５０の中心２００から径方向外側に放射状に延びる仮想直線２０２に対し傾斜角度βで回転方向前方に傾斜している。前側面１３４は、径方向に沿った仮想直線２０２に近いことが望ましく、仮想直線２０２に対して、径方向外側に向かって回転方向前方だけでなく回転方向後方にもβ≦５°の範囲にあることが望ましい。この場合にも、前側面８４の径方向外側に位置する前側面１３４は、前側面８４に対し、径方向外側に向かって回転方向前方に傾斜していることが望ましい。つまり、前側面８４、１３４からなる隔壁５４の前側面全体は、回転方向前方に向かって凹状に折れ曲がっていることが望ましい。
また、羽根溝１３０の回転方向前方に位置する後側面８６の径方向外側に形成された平面である後側面１３５は、前側面１３４と同様に、仮想直線２０２に対し径方向外側に向かって回転方向前方に傾斜している。

（第３、第４、第５実施形態）
本発明の第３実施形態を図１２に、第４実施形態を頭１３に、第５実施形態を図１４に示す。尚、第２実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。第３、第４、第５実施形態においては、第２実施形態と同様に、隔壁５４の前側面の径方向内側は、径方向外側に向って回転方向後方に傾斜している。

図１２に示す第３実施形態では、羽根溝１４０の内周面１４２において、内周面８８と前側面８４および後側面８６との交差部である角部１４４、１４６、ならびに、内周面５３と前側面８５および後側面８７との交差部である角部１４５、１４７は角張っておらず、円弧状である。
図１３に示す第４実施形態では、羽根溝１５０の内周面１５２において、前側面８４の径方向外側に形成された前側面１５４、ならびに後側面８６の径方向外側に形成された後側面１５６は径方向外側に向かって回転方向前方に傾斜している。また、前側面８４と前側面１５４との間、ならびに、後側面８６と後側面１５６との間は滑らかな曲面を形成している。

特に、羽根溝１５０の回転方向後方において、径方向内側の前側面８４と径方向外側の前側面１５４との間が滑らかな曲面で形成されているので、羽根溝１５０に流入した燃料が径方向内側の前側面８４から径方向外側の前側面１５４に向けて、滑らかに向きを変えながら羽根溝１５０内を流れる。したがって、羽根溝１５０内を流れる燃料の抵抗を低減できる。

図１４に示す第５実施形態では、羽根溝１６０の内周面１６２において、羽根溝１６０の回転方向後方の径方向内側に形成された前側面１６４、ならびに、羽根溝１６０の回転方向前方の径方向内側に形成された後側面１６５は、径方向外側に向けて回転方向後方に向かう滑らかな曲面である。傾斜面である前側面１６４は凹曲面であり、後側面１６５は凸曲面である。

また、前側面１６４と前側面８５との間、ならびに、後側面１６５と後側面８７との間は滑らかに接続されているので、羽根溝１６０に流入した燃料が径方向内側の前側面１６４から径方向外側の前側面８５に向けて、滑らかに向きを変えながら羽根溝１６０内を流れる。したがって、羽根溝１６０内を流れる燃料の抵抗を低減できる。

第２実施形態の変形形態、第３、第４、第５実施形態においても、Ｌ１／Ｌ０≧０．３の範囲であれば、羽根溝の回転方向後方の径方向内側に形成された前側面８４、１６４の傾斜の程度によってはポンプ効率が向上する。第５実施形態の場合、前側面１６４の傾斜角度αは、インペラ５０の中心２００から径方向外側に放射状に延びる仮想直線２０２に対して、凹曲面である前側面１６４の接線が回転方向後方に傾斜する角度である。傾斜角度αは、α≦４５°であることが望ましい。また、Ｌ１／Ｌ０≧０．５の範囲であれば、前側面８４、１６４の傾斜の程度によってはポンプ効率が大きく向上する。また、Ｌ１／Ｌ０≦０．７５であれば、ポンプ効率が向上する前側面８４、１６４の傾斜の範囲が拡大する。

以上説明したように、上記複数の実施形態では、回転方向に隣接する羽根溝の間を仕切る隔壁の回転方向前方の前側面が、少なくとも径方向内側に径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜する傾斜平面または凹曲面を有することにより、羽根溝の回転方向後方に位置する隔壁の前側面の傾斜平面または凹曲面に沿って羽根溝に滑らかに燃料が流入する。その結果、羽根溝に流入する燃料によりインペラが回転方向と反対側に受ける力が減少する。したがって、燃料ポンプのポンプ効率が向上する。その結果、同じ燃料吐出量の要求に対しては燃料ポンプを小型化しても同等の燃料吐出量を提供できる。また、同じ体格であれば、燃料吐出量を増加できる。

（他の実施形態）
本発明は上記複数の実施形態に限らず、隔壁の前側面の少なくとも径方向内側に形成された傾斜面の傾斜角度αがα≦４５°、あるいは、羽根溝の径方向長さをＬ０、隔壁の前側面の少なくとも径方向内側に形成された傾斜面の径方向長さをＬ１とした場合に、Ｌ１／Ｌ０≧０．３のいずれかを満たす構成であればよい。

また、上記複数の上記複数の実施形態では、羽根溝の径方向外側を環状部５２で覆ったが、本発明では、環状部５２を設けず羽根溝の径方向外側を開放してもよい。
上記複数の実施形態では、隔壁の径方向内側の前側面に合わせて、隔壁の回転方向後方の少なくとも径方向内側の後側面を径方向外側に向かって回転方向後方に傾斜させたが、隔壁の後側面を径方向に沿って形成してもよい。
また上記複数の実施形態では、外周側のステータコア２０にコイル２４を巻回し、内周側の回転子３０に永久磁石３６を設置したが、外周側に永久磁石を設置し、内周側の回転子にコイルを巻回して燃料ポンプを構成してもよい。

（Ａ）は本発明の第１実施形態によるインペラを示す図４のＩ−Ｉ線断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。 第１実施形態のインペラを燃料吸入側から見た斜視図である。 第１実施形態の羽根溝の拡大図である。 羽根溝部分のインペラを示す断面図である。 第１実施形態の燃料ポンプを示す断面図である。 図５のVI−VI線断面図である。 第２実施形態の羽根溝の拡大図である。 （Ａ）は図１の（Ａ）と同じ位置の第２実施形態によるインペラの断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。 傾斜角度αとポンプ効率との関係を示す特性図である。 Ｌ１／Ｌ０とポンプ効率との関係を示す特性図である。 第２実施形態の変形形態による羽根溝の拡大図である。 第３実施形態の羽根溝の拡大図である。 第４実施形態の羽根溝の拡大図である。 第５実施形態の羽根溝の拡大図である。

符号の説明

１ 燃料ポンプ、２ モータ部、４ ポンプ部、３０ 回転子、５０ インペラ、５２ 環状部、５３ 内周面、５６、８０、１３０、１４０、１５０、１６０ 羽根溝、６０、８４、１６４ 前側面（傾斜面）、６２、８６、８７、１３５、１４０、１５６、１６０ 後側面、７２、７６、９０、９２、９４、９６ 角部（交差部）、８５、１３４、１５４ 前側面、８８ 内周面、１１０、１１２ ポンプ通路

Claims (12)

1. 燃料ポンプ用のインペラであって、前記インペラの回転方向に沿って軸方向の両側に形成されるポンプ通路の燃料を回転することにより昇圧するインペラにおいて、
   回転方向に複数設けられ、前記ポンプ通路と連通するように軸方向の両側にそれぞれ設けられた羽根溝と、
   回転方向に隣接する前記羽根溝の間を仕切る隔壁と、
   を備え、
   前記隔壁の回転方向前方の前側面は少なくとも径方向内側に回転方向後方に傾斜する傾斜面を有しており、前記傾斜面の傾斜角度をαとすると、α≦４５°であることを特徴とするインペラ。
2. 前記傾斜面の径方向外側の前記前側面は前記傾斜面に対して回転方向前方に傾斜していることを特徴とする請求項１記載のインペラ。
3. 前記前側面の前記傾斜面よりも径方向外側は径方向に沿った平面であることを特徴とする請求項２記載のインペラ。
4. 前記隔壁の回転方向後方の後側面の径方向内側は回転方向後方に傾斜してい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インペラ。
5. 前記羽根溝の径方向の長さをＬ０、前記傾斜面の径方向の長さをＬ１とすると、Ｌ１／Ｌ０≧０．３であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のインペラ。
6. 燃料ポンプ用のインペラであって、前記インペラの回転方向に沿って軸方向の両側に形成されるポンプ通路の燃料を回転することにより昇圧するインペラにおいて、
   回転方向に複数設けられ、前記ポンプ通路と連通するように軸方向の両側にそれぞれ設けられた羽根溝と、
   回転方向に隣接する前記羽根溝の間を仕切る隔壁と、
   を備え、
   前記隔壁の回転方向前方の前側面は少なくとも径方向内側に回転方向後方に傾斜する傾斜面を有しており、前記羽根溝の径方向の長さをＬ０、前記傾斜面の径方向の長さをＬ１とすると、Ｌ１／Ｌ０≧０．３であることを特徴とするインペラ。
7. Ｌ１／Ｌ０≧０．５であることを特徴とする請求項５または６記載のインペラ。
8. Ｌ１／Ｌ０≦０．７５であることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項記載のインペラ。
9. 前記隔壁と結合し前記羽根溝の径方向外側を覆う環状部を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載のインペラ。
10. 前記隔壁の回転方向前方および回転方向後方の径方向外側の側面と前記環状部の内周面との交差部は角張っていることを特徴とする請求項９記載のインペラ。
11. 前記隔壁の回転方向前方および回転方向後方の径方向内側の側面と前記羽根溝の径方向内側の内周面との交差部は角張っていることを特徴とする請求項１０記載のインペラ。
12. モータ部と、
    前記モータ部の回転駆動力により回転する請求項１から１１のいずれか一項記載のインペラと、
    請求項１から１１のいずれか一項記載のインペラを回転可能に収容し、前記ポンプ通路を形成するケース部材と、
    を備えることを特徴とする燃料ポンプ。

Images