JP2962828B2 - 特に自動車のリザーバタンクから内燃機関に燃料を圧送するための円周流式ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の円
周流式ポンプから出発する。このようなポンプは既に公
知である（米国特許第3315607号明細書）。この公知の
ポンプでは、両円弓形状区分の共通の中心が、羽根車と
室壁との間の軸方向ギャップに位置している。しかし、
このような円周流式ポンプの効率は満足し得るものでは
ない。

発明の利点 請求項１の特徴部に記載の本発明による円周流式ポン
プは、従来のものに比べて次なような利点を持ってい
る。すなわち、ポンプ出力が、満足し得る程度にまで高
められる。なぜならば、他の点では全く同じ条件におい
て循環流Qcを約20％だけ増大させることができるからで
ある。これによって、同じ外寸法と同じ運転条件におい
て最大吐出圧を相応に増大させることができる。

請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の
円周流式ポンプの有利な改良が可能になる。

図面 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明す
る。第１図は、縦断面図で示した円周流式ポンプを備え
た燃料フィード装置を示しており、第２図は、第１図の
IIで示した範囲を拡大した円周流式ポンプの拡大図を示
しており、第３図は、第１図のIII−III線に沿って断面
した円周流式ポンプの横断面図を示しており、第４図
は、εの関数として循環流のための上昇ファクタを示す
線図を示している。

実施例の説明 第１図に示した装置10は、自動車の燃料のリザーバタ
ンク（図示しない）から内燃機関（同じく図示しない）
に燃料を圧送するために働く。この燃料フィード装置10
は流れポンプ12を有している。この流れポンプの羽根車
14は電気的な駆動モータ（図示しない）によって駆動さ
れる軸16によって、一緒に回転するように結合されてい
る。この羽根車14は軸受けジャーナル18に装着されてい
て、ポンプ室19に配置されている。このポンプ室は、羽
根車14の軸方向で見て両側で壁20,22によって仕切られ
ている。軸受けジャーナル18は壁20に配置されている。
壁22は駆動軸16のための軸受け部24を有している。燃料
フィード装置10の運転時に、流れポンプ12は吸込管片26
を通じて燃料を吸い込んで、この媒体を壁22に設けられ
たポンプ出口28を介して室30に吐出する。この室には、
電気モータ（図示しない）が収納されている。この場所
から、燃料は出口管片または吐出管片32を介して内燃機
関に供給される。流れポンプ12も電気モータ（図示しな
い）も、吸込管片26と吐出管片32とを備えている共通の
ケーシング33に収納されていて、したがって燃料は燃料
フィード装置10を貫流するようになっているので、この
燃料フィード装置はいわばリザーバタンクから内燃機関
に通じたフィード導管の一部を形成している。

第３図から認められるように、流れポンプ12の羽根車
14は中央の板状の範囲34を有している。この範囲は中心
に軸受けブシュ36を備えており、この軸受けブシュに
は、壁20に設けられた軸受けジャーナル18が支承されて
いる。羽根車14もしくはこの羽根車の中央の範囲34は多
数の半径方向の羽根38を有している。この羽根は、中央
の範囲34とは反対の側の自由端部で環状のリング40によ
って互いに結合されている。しかし、このことは必ずし
も必要とは限らない。羽根38は、羽根車14に共通のピッ
チ円に沿って配置された複数の貫通部42の間にウェブが
残されて、このウェブが貫通部42を周方向で仕切ること
により形成されている。各貫通部42の軸線は羽根車の回
転軸線に対して平行に延びている。外側のリング40の配
置は必ずしも必要ではないので、周方向で互いに隣接し
合う羽根38の間に残った間隙42は羽根溝とも呼ぶことが
でる。特に第２図から判るように、この羽根溝の溝底部
は特殊に成形されている。羽根車14の一方の端面44から
出発して、溝底部46は円弓形状に延びている。このこと
は同じく羽根車14の他方の端面についても云える。この
場所では端面48から出発して溝底部50が同じく円弓形状
に延びている。円弓形状の両溝底部46,50は羽根車14の
中心範囲でスムーズに互いに内外に移行している。羽根
車14は１つの型で製造されると有利であるので、成形可
能性を改善する理由から両溝底部46,50は、羽根車の回
転軸線に対して平行に延びる水平な短い端区分52を介し
て端面44,48に案内されなければならない。両室壁20,22
には、ほぼ環状の各１つのフィード通路54,56が配置さ
れている。フィード通路54の底部58と、フィード通路56
の底部60とは、同じく円弓形状に形成されている。円弓
形状区分46,58と円弓形状区分50,60は両者共にそれぞれ
共通の中心62;64を有している。各溝底部46,50の半径は
第２図に符号68で示されている。フィード通路54,56の
各底部58,60の半径は第２図に符号66で示されている。
本発明の大きな特徴は、両円弓形状区分68;66の中心62;
64が同一であり、しかも羽根車14の輪郭の内部に位置し
ている点に認められる（第２図）。さらに第２図から判
るように、両中心62,64は羽根車14の隣接し合う各端面4
4;48から見て寸法70分だけ羽根車輪郭の内部に押し込ま
れている。さらに、両中心62,64は（羽根車回転軸線に
関して）半径72を有する共通のピッチ円に沿って配置さ
れていることが認められる。

円周流式ポンプの圧力は、関係文献によれば次のよう
な方程式に基づき、ほぼ正確に計算することができる： ｐ＝：ρ/A×Qc×（ωＲ−Qt/A） （１） ただし ｐ＝圧力 ρ＝密度 Ａ＝フィード通路横断面積 ω＝羽根車の角速度 Ｒ＝羽根車の半径 Qt＝内部漏れを含めた吐出量 Qc＝循環流（通路と羽根車との間で変換される１秒当
たりの液体量）である。

Qcは式 によりほぼ正確に算出することができる。ただし、Ｃは
ポンプジオメトリにのみ関連した定数である。

すなわち、他の点では全く等しい運転条件でポンプが
できるだけ高い吐出圧を得るようにするためには、前記
Ｃファクタができるだけ高いことが重要となる訳であ
る。

QcもしくはＣは測定結果から逆算することができる。
測定結果のない場合、つまりまだポンプが存在していな
い場合には、ジオメトリと運転データとから有限要素を
用いて、QcもしくはＣをほぼ正確に算出することができ
る。このような計算においては、上記方程式（１）およ
び（２）が関与しているパラメータ全体を一定に保持し
た場合に、ポンプジオメトリが次のような特徴を有して
いると定数Ｃが最大値を有することが判っている： 1.通路横断面が円弓形状区分である。

2.円ジオメトリの中心点が、ｓ＝ε×ｒ分だけ、羽根車
縁部から離されて羽根車の内部に位置しており、ただ
し、εの値は0.15〜0.35、有利には0.2〜0.3であること
が望ましい。この場合、ｒは横断面の通路半径（寸法6
6）を表し、ｓは羽根車縁部（端面）からｒの中心まで
の距離（寸法70）を表す。第４図に示した線図では、横
座標に値εがとられており、縦座標に所属のＣファクタ
Ｃ（ε）対ε＝０のためのＣファクタ;C（ε＝０）の
比、つまりＣ（ε）/C（ε＝０）がとられている。

曲線75では、Ｒに関しては17.5mm、Ａに関しては4.52
mm²がそれぞれ想定されている。曲線80では、Ｒに関し
ては値17.5mmが維持されているが、Ａは14.2²にまで増
大させられている。曲線85では、値Ｒ＝14.2、Ａ＝4.52
mm²である。

したがって、Ｃ（ε）/C（０）の最大値の位置はＡお
よびＲの絶対値とはほとんど無関係に、約0.2〜0.7、有
利にはほぼε＝0.25であることが認められる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スマル，ジャイヒンド―シン アメリカ合衆国 48322 ミシガン ダ ブリュー ブルームフィールド オール ダリー ウェイ 68／８ (56)参考文献 特開 昭51−70512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−10193（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−61705（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−146896（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04D 5/00 F02M 37/08

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特に自動車のリザーバタンクから内燃機関
   に燃料を圧送するための円周流式ポンプであって、ポン
   プ室内を回転する円筒状の羽根車が設けられていて、該
   羽根車が、その両端面のうちの少なくとも一方の端面
   に、前記羽根車の周方向で互いに間隔をおいて配置され
   た複数の羽根の羽根クラウンを有しており、ポンプ縦断
   面図で見て、互いに隣接し合う２つの羽根の間の溝状に
   形成された隙間の隙間底部が、一方の円弓形状区分を形
   成しており、該一方の円弓形状区分の中心が、他方の円
   弓形状区分の中心、つまり羽根クラウンに向い合って位
   置するようにポンプ室壁に配置されているほぼ環状のフ
   ィード通路の底部によって形成されている円弓形状区分
   の中心と少なくともほぼ合致している形式のものにおい
   て、前記両円弓形状区分（46,58;50,60）の中心（62,6
   4）が、羽根車（14）の輪郭の内部に位置していること
   を特徴とする、特に自動車のリザーバタンクから内燃機
   関に燃料を圧送するための円周流式ポンプ。
2. 【請求項２】前記隙間底部（46,50）の半径（68）が、
   前記フィード通路の底部（58,60）の半径（66）に相当
   している、請求項１記載の円周流式ポンプ。
3. 【請求項３】左側の前記隙間底部（46,50）の半径が、
   前記フィード通路の底部（58,60）の半径（66）よりも
   大きく形成されている、請求項１記載の円周流式ポン
   プ。
4. 【請求項４】羽根車（14）の回転軸線に交差する端面
   （48;44）から前記中心（62;64）までの距離で測定した
   寸法（70）が、ｒ×εであり、この場合、ｒは前記フィ
   ード通路の底部（58,60）の半径（66）であり、εは、
   0.15〜0.35の範囲の大きさを有する定数である、請求項
   １から３までのいずれか１項記載を円周流式ポンプ。
5. 【請求項５】定数εの大きさが、0.2〜0.3の範囲にあ
   る、請求項４記載の円周流式ポンプ。
6. 【請求項６】前記隙間底部を形成する円弓形状区分（4
   6;50）が、前記フィード通路の底部を形成する円弓形状
   区分（58,60）に対して同心的に形成されている、請求
   項１から５までのいずれか１項記載の円周流式ポンプ。
7. 【請求項７】羽根車（14）がその両端面（44,48）に複
   数の羽根（38）の各１つの羽根クラウンを有しており、
   各羽根クラウンに、ポンプ室（19）の前記羽根クラウン
   に隣接した壁（20,22）に設けられたほぼ環状のフィー
   ド通路（54,56）が対応している、請求項１から６まで
   のいずれか１項記載の円周流式ポンプ。
8. 【請求項８】前記羽根（38）の自由端部が、環状のリン
   グ（40）によって互いに結合されている、請求項１から
   ７までのいずれか１項記載の円周流式ポンプ。