JP2006177321A - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ポンプ効率の高い燃料ポンプを提供する。
【解決手段】 サクションフィルタのフィルタカバー６０は燃料ポンプのポンプ部１３の外周に圧入されている。フィルタカバー６０に形成された導入流路１０４の流路壁面１０５はポンプ流路１１４の吸入口１１５に向けて縮径するテーパ状に形成されており、導入流路１０４の流路面積は吸入口１１５に向けて徐々に減少している。導入流路１０４はポンプ流路１１４と同一平面上に吸入口１１５に向けて延びて形成されており、吸入口１１５に向かう導入流路１０４の方向と、吸入口１１５から主流路１１７に向かう吸入流路１１６の方向とはほぼ一致している。導入流路１０４と吸入口１１５とは同じ流路形状および流路面積で接続している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポンプケースの側面にポンプ流路の吸入口を形成した燃料ポンプに関する。

従来、インペラを回転してポンプ流路の燃料を昇圧する燃料ポンプとして、インペラを回転自在に収容するポンプケースの側面にポンプ流路の吸入口を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このように、ポンプケースの側面にポンプ流路の吸入口を形成し、インペラの円板面に沿ってポンプ流路に燃料を吸入する流路構成を採用することにより、インペラと直交する方向からポンプ流路に燃料を吸入する構成に比べ、ポンプ流路に燃料が吸入されるときの吸入抵抗が低減し、ポンプ効率が向上することが期待される。

ここでポンプ効率とは、燃料ポンプのモータ部のトルクをＴ、モータ部の回転数をＮ、燃料ポンプが吐出する燃料圧力をＰ、燃料吐出量をＱとすると、（ポンプ効率）＝（Ｐ×Ｑ）／（Ｔ×Ｎ）で表される。したがって、ポンプ流路に燃料が吸入されるときの流路抵抗が低減すると、同じトルクおよび回転数で回転するインペラに対して、吐出する燃料圧力または燃料吐出量が増加し、ポンプ効率が向上する。

特開２００４−１００６７５号公報

しかしながら、図５に示すように、ポンプケース２００の側面にポンプ流路２１０の吸入口２１２を形成した構成において、吸入口２１２の周囲からポンプ流路２１０に燃料が吸入されると、特に吸入口２１２の鋭角箇所２１４で燃料流れの向きが急激に変わり燃料流れに剥離が生じる。その結果、ポンプ流路２１０に燃料を吸入する有効流路面積が減少し、吸入口２１２からポンプ流路２１０に燃料を吸入する吸入抵抗が増加するので、ポンプ効率が低下するという問題がある。
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、ポンプ効率の高い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記載の発明によると、ポンプケースの側面にポンプ流路の吸入口が開口している構成において、サクションフィルタで異物を除去された燃料を吸入口に導入する導入流路は、吸入口に向けて延びている。その結果、サクションフィルタで異物を除去された燃料は、急激に燃料流れの向きを変えることなく導入流路に案内されて吸入口からポンプ流路に吸入される。これにより、吸入口からポンプ流路に吸入される燃料の吸入抵抗が低減するので、ポンプ効率が向上する。

請求項２記載の発明によると、吸入口に向かう導入流路の方向と、吸入口からポンプ流路の主流路に向かう吸入流路の方向とがほぼ一致しているので、導入流路を流れる燃料がその流れ方向に沿って吸入口からポンプ流路の吸入流路に吸入される。これにより、吸入口からポンプ流路に吸入される燃料の吸入抵抗が低減するので、ポンプ効率が向上する。

請求項３記載の発明によると、導入流路と吸入口とはほぼ等しい流路形状および流路面積で接続しているので、導入流路と吸入口との接続箇所に段差が形成されない。その結果、導入流路から吸入口を通りポンプ流路に滑らかに燃料が吸入される。これにより、吸入口からポンプ流路に吸入される燃料の吸入抵抗が低減するので、ポンプ効率が向上する。

請求項４記載の発明によると、導入流路は吸入口に向けて徐々に流路面積が減少しているので、急激に流路面積が増減している構成に比べ、ポンプ流路の吸入口に燃料を案内する導入流路の流路抵抗を低減できる。
請求項５記載の発明によると、請求項４記載の発明において、導入流路を形成する流路内壁面は吸入口に向けてテーパ状に形成されているので、ポンプ流路の吸入口に燃料を案内する導入流路の流路抵抗を低減できる。

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実施形態による燃料ポンプを図２に示す。燃料ポンプ１０は、燃料タンク内に設置されるインタンク式の燃料ポンプである。燃料ポンプ１０は、サクションフィルタ７０を通して吸入した燃料タンク内の燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプ１０が吐出した燃料は、燃料消費装置であるエンジンに供給される。燃料ポンプ１０は、モータ部１２と、モータ部１２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１３とを備えている。

モータ部１２は、所謂ブラシレスモータであり、ステータコア２０、コイル２２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、モータ部１２の中心側に向けて突出するティースが周方向に等間隔に６個形成されている。各ティースにコイル２２が巻回されている。エンドサポートカバー１４は、ステータコア２０およびコイル２２をモールドしている。金属ハウジング１６は、エンドサポートカバー１４にインサート成形され、後述するポンプカバー４０をかしめている。金属ハウジング１６に設けた複数の貫通孔１６ａに、エンドサポートカバー１４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、ステータコア２０の内周に回転自在に設置されている。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１３は、ポンプカバー４０、ポンプケーシング４２、およびインペラ５０を有している所謂ウエスコポンプである。ポンプカバー４０およびポンプケーシング４２は、回転部材であるインペラ５０を回転自在に収容する樹脂製のポンプケースである。ポンプケーシング４２は、金属ハウジング１６によりエンドサポートカバー１４とポンプカバー４０との間に挟持されている。ポンプカバー４０およびポンプケーシング４２は、インペラ５０の外周に沿ってインペラ５０の回転軸方向両側にポンプ流路１１０、１１４を形成している。

ポンプ流路１１０、１１４の吸入口１１１、１１５は、それぞれポンプカバー４０、ポンプケーシング４２の側面に開口している。ポンプ流路１１０、１１４はＣ字状（図１参照）に形成されており、吸入口１１１、１１５から吸入流路１１２、１１６に吸入された燃料は、主流路１１３、１１７で昇圧される。主流路１１３、１１７で昇圧された燃料は、ポンプケーシング４２の図示しない燃料出口から吐出され、ステータコア２０と回転子３０との間の燃料流路１２０を通り、吐出口１２２から吐出される。

フィルタカバー６０は樹脂製であり、ポンプ部１３の外周側に圧入されている。フィルタカバー６０の側方に形成された燃料入口６２に、サクションフィルタ７０の燃料出口７２が圧入されている。図３に示すように、サクションフィルタ７０で異物を除去された燃料は、フィルタカバー６０の燃料流路１００から導入流路１０２、１０４に分かれ、吸入口１１１、１１５からポンプ流路１１０、１１４に吸入される。金属ハウジング１６には、導入流路１０２、１０４と吸入口１１１、１１５とを連通する連通孔１６ｂが１個形成されている。

次に、導入流路１０２、１０４とポンプ流路１１０、１１４の流路構造について詳細に説明する。
図１に示すように（図１では導入流路１０２、ポンプ流路１１０は図示されていないが、それぞれ導入流路１０４、ポンプ流路１１４と同一構成であり、説明を省略する）、導入流路１０４の流路壁面１０５は吸入口１１５に向けて縮径するテーパ状に形成されており、導入流路１０４の流路面積は吸入口１１５に向けて徐々に減少している。したがって、導入流路１０２、１０４の流路抵抗が低減する。

また、図１〜図３に示すように、導入流路１０２、１０４はポンプ流路１１０、１１４と同一平面上に吸入口１１１、１１５に向けて延びて形成されており、吸入口１１１、１１５に向かう導入流路１０２、１０４の方向と、吸入口１１１、１１５から主流路１１３、１１７に向かう吸入流路１１２、１１６の方向とはほぼ一致している。さらに、導入流路１０２、１０４と吸入口１１１、１１５とは同じ流路形状および流路面積で接続している。したがって、導入流路１０２、１０４と吸入口１１１、１１５との接続箇所に段差は形成されておらず、導入流路１０２、１０４と吸入口１１１、１１５とは滑らかに接続している。

このような流路構造を採用することにより、サクションフィルタ７０で異物を除去された燃料は、燃料流れの向きを急激に変えることなく同じ流れ方向に沿って、導入流路１０２、１０４から吸入口１１１、１１５を通りポンプ流路１１０、１１４に滑らかに吸入される。つまり、ポンプ流路１１０、１１４は、吸入口１１１、１１５からサクションフィルタ７０側の上流に向けて吸入流路１１２、１１６に沿って延長された構造となっている。これにより、導入流路１０２、１０４から吸入口１１１、１１５に吸入される燃料流れに剥離が生じることを防止し、有効流路面積の減少を防止するので、吸入抵抗が低減する。したがって、モータ部１２により駆動されて回転するインペラ５０のトルクおよび回転数が同じであれば、ポンプ部１３で昇圧する燃料圧力またはポンプ部１３から吐出する燃料吐出量が増加し、ポンプ効率が向上する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に示す。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。
ポンプケーシング８０に形成されたポンプ流路１３０の吸入口１３１と導入流路１０４との接続箇所において、吸入口１３１の流路面積は第１実施形態の吸入口１１５の流路面積よりも大きい。したがって、吸入口１３１の流路面積は導入流路１０４の流路面積よりも大きくなっている。その結果、導入流路１０４と吸入口１３１との接続箇所に、ポンプ流路１３０に向けて広がる段差が形成されている。この構成では、導入流路１０４から吸入口１３１を通りポンプ流路１３０に吸入される燃料流れに剥離が生じるので、第１実施形態に比べ、吸入口１３１からポンプ流路１３０に吸入される燃料の吸入抵抗が増加する。

しかし、第１実施形態と同様に、導入流路１０４はポンプ流路１３０と同一平面上に吸入口１３１に向けて延びて形成されており、導入流路１０４の流路壁面１０５は吸入口１３１に向けて縮径するテーパ状に形成されており、導入流路１０４の流路面積は吸入口１３１に向けて徐々に減少している。また、吸入口１３１に向かう導入流路１０４の方向と、吸入口１３１からポンプ流路１３０の主流路１３３に向かう吸入流路１３２の方向とはほぼ一致している。

このような流路構造とすることにより、導入流路１０４と吸入口１３１との接続箇所に段差は形成されているものの、この段差で生じる燃料流れの剥離は図５に示す流路構造よりも小さくなる。したがって、導入流路１０４から吸入口１３１を通りポンプ流路１３０に吸入される燃料の吸入抵抗が低減し、ポンプ効率が向上する。

ところで、上記複数の実施形態の流路構造を採用せず、吸入口の流路壁面に滑らかで大きな凸曲面を形成することにより、吸入口からポンプ流路に燃料を吸入する吸入抵抗を低減することが考えられる。しかしながら、この構成では、ポンプ流路の吸入口付近が大きくなりポンプ部が大型化するので、ポンプ部の体格に制限がある燃料ポンプには採用できない。
これに対し、上記複数の実施形態では、ポンプ流路の吸入口に燃料を導く導入流路をポンプ流路の吸入口に向けて延ばして形成したことにより、燃料ポンプのポンプ部を大型化することなく、吸入口からポンプ流路に燃料を吸入する吸入抵抗を低減できる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、導入流路１０２、１０４の流路壁面をポンプ流路の吸入口に向けて縮径するテーパ状にし、ポンプ流路の吸入口に向けて導入流路１０２、１０４の流路面積を徐々に減少させたが、ポンプ流路の吸入口に向けて導入流路の流路面積を等しくしてもよい。
また上記複数の実施形態では、ポンプ流路の吸入口と導入流路１０４との接続箇所において、吸入口の流路面積を導入流路１０４の流路面積と同じか、または大きくしたが、導入流路がポンプ流路の吸入口に向けて延びているのであれば、吸入口の流路面積を導入流路１０４の流路面積より小さくしてもよい。

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２２を巻回し、内周側の回転子３０に永久磁石３６を設置してブラシレスモータを構成したが、外周側の回転子に永久磁石を設置し、内周側のステータコアにコイルを巻回してブラシレスモータを構成してもよい。また、モータ部は、ブラシレスモータではなく、整流子を用いたブラシモータでもよい。

本発明の第１実施形態による燃料ポンプを示す図２のＩ−Ｉ線断面図である。 第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。 ポンプ流路の吸入口付近を示す拡大断面図である。 図１と同じ断面位置における本発明の第２実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。 図１と同じ断面位置における従来の燃料ポンプを示す断面図である。従来の

符号の説明

１０ 燃料ポンプ、１２ モータ部、１３ ポンプ部、４０ ポンプカバー（ポンプケース）、４２、８０ ポンプケーシング（ポンプケース）、５０ インペラ（回転部材）、７０ サクションフィルタ、１０２、１０４ 導入流路、１０５ 流路壁面、１１０、１１４、１３０ ポンプ流路、１１１、１１５、１３１ 吸入口、１１２、１１６、１３２ 吸入流路、１１３、１１７、１３３ 主流路

Claims (5)

1. モータ部と、前記モータ部の回転駆動力により駆動され吸入した燃料を昇圧するポンプ部と、前記ポンプ部が吸入する燃料中の異物を除去するサクションフィルタと、を備える燃料ポンプにおいて、
   前記ポンプ部は、前記モータ部により回転駆動されるインペラと、前記インペラの回転により前記サクションフィルタから吸入した燃料を昇圧するポンプ流路を前記インペラの外周に沿って形成したポンプケースとを有し、
   前記ポンプ流路の吸入口は前記ポンプケースの側面に開口して形成されており、
   前記サクションフィルタで異物を除去された燃料を前記吸入口に導入する導入流路は、前記吸入口に向けて延びていることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記吸入口に向かう前記導入流路の方向と、前記吸入口から前記ポンプ流路の主流路に向かう吸入流路の方向とはほぼ一致していることを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。
3. 前記導入流路と前記吸入口とはほぼ等しい流路形状および流路面積で接続していることを特徴とする請求項１または２記載の燃料ポンプ。
4. 前記導入流路は前記吸入口に向けて徐々に流路面積が減少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燃料ポンプ。
5. 前記導入流路を形成する流路壁面は前記吸入口に向けてテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の燃料ポンプ。
   

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