JP3653972B2 - 電動燃料ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の燃料タンク内に装備され、エンジンへ燃料を圧送するインタンク式電動燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、特開平５−１８７３８２に示された従来の電動燃料ポンプを一部破断して示す側面図である。図１５は、図１４における線XV−XVに沿った断面図である。図１６は、図１５における線XVI−XVIに沿った断面図である。図１７は、当り逃し部を設けていないポンプカバーを参考的に示す平面図である。
【０００３】
図において、１は円板状をなし外周縁部に複数の羽根溝部１ａが放射状に形成されたインペラ、２はインペラ1の一側面１ｂと微小隙間で対向しインペラ1を支承する摺動面２ａを有するポンプカバー、３はインペラ１の他側面１ｃと微小隙間で対向しインペラ１を支承する摺動面３ａを有するポンプベースである。４はポンプカバー２の摺動面２ａおよびポンプベース３の摺動面３ａの外周側でインペラ１の外周縁部に沿って延在する円弧帯状に形成されたポンプ室、４ａはポンプ室４の内周側および外周側の内部側壁である。５はポンプカバー２側に設けられた燃料吸入口、６はポンプベース３側に設けられたポンプ室出口である。なお、ポンプカバー２と、ポンプベース３と、ポンプ室４と、燃料吸入口５と、ポンプ室出口６とによりポンプケーシング７が形成されている。
【０００４】
また、図１５、図１６に示すように、ポンプカバー２の摺動面２ａのポンプ室出口６と対向する側６ａの近傍でポンプ室４の内周側に、インペラ１との微小隙間よりも大きい隙間を形成させ、インペラ１に対する当り逃し部２ｂとし、この当り逃し部２ｂの端部は、非常になだらかなテーパ状２ｃに形成されている。このテーパ状２ｃの角度θ（図１６に示す）は、一実施例として、約１６８度に形成されている。図１４に示す８はインペラ１を嵌合するモータ軸、９はアーマチュア、１０はマグネットである。１１は外被をなす筒状のハウジングであり、マグネット１０を装着するとともにポンプケーシング７が嵌着されている。なお、モータ軸８と、アーマチュア９と、マグネット１０と、ハウジング１１とによりモータ部１２が構成されている。１３はモータ部１２のモータ室、１４は燃料吐出口である。
【０００５】
このような従来の電動燃料ポンプにおいては、モータ部１２が作動すると、インペラ１が回転して燃料吸入口５から燃料（図示せず）を吸入し、この吸入された燃料はポンプ室４で昇圧され、ポンプ室出口６を通ってモータ室１３に入り、燃料吐出口１４から外部へ吐出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記ような従来の電動燃料ポンプでは、インペラ１の側面１ｂ，１ｃと、この側面１ｂ，１ｃに接するポンプカバー２およびポンプベース３の摺動面２ａ，３ａとの隙間において、ポンプ室出口６と対向する側６ａと燃料吸入口５との間、すなわち締切り部分２ａ−１で漏れ損失が発生する。この漏れ損失によるポンプの吐出効率の低下を防止するために、インペラ１の側面１ｂ，１ｃと摺動面２ａ，３ａとのスラスト方向の隙間を、非常に微小にしている。このため、羽根溝１ａの回転によりポンプ室４内の燃料圧力が燃料吸入口５からポンプ室出口６に向けて上昇すると、インペラ１は、ポンプケーシング７にあるポンプ室出口６付近とポンプケーシング７にある燃料吸入口５付近との間の圧力アンバランスによって、ポンプケーシング７におけるポンプ室出口６と対向する側６ａ付近の、ポンプカバー２の摺動面２ａの位置に接触しようとする。ポンプカバー２に当り逃し部２ｂを設けていない場合には、図１７に示すように、ポンプケーシング７のポンプ室出口６と対向する側６ａ付近の、ポンプカバー２の摺動面２ａに摺動痕１５が発生する。従来装置では、この部分に当り逃し部２ｂを設けてインペラ１の接触を防止しようとしている。
【０００７】
しかしながら、図１５に示すように、締切り部分２ａ−１に関しては、ポンプ室出口６と対向する側６ａと燃料吸入口５との間で発生する漏れ損失によるポンプの吐出効率の低下を防止するために、ポンプカバー２の当り逃し部２ｂは、ポンプ室出口６と対向する側６ａと燃料吸入口５の中間部分までしか設けていない。このため、締切り部分２ａ−１の当り逃し部２ｂを設けていない箇所では、依然としてポンプケーシング７とインペラ１との接触が発生する。その結果、インペラ１の回転摩擦抵抗が増大し、モータ部１２の回転が低下し、消費電流も増大するので、電動燃料ポンプの吐出効率が低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、ポンプケーシングとインペラとの接触が緩和され、回転摩擦抵抗の小さい電動燃料ポンプを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動燃料ポンプは、円板状の外周縁部に羽根溝部を有するインペラと、 このインペラを回転駆動するモータ部と、上記インペラの両側面と微小隙間で対向して上記インペラを支承する摺動面を形成するとともに、上記摺動面の外周側で上記インペラの外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ室を形成し、且つ、上記円弧帯状の一端部に燃料吸入口を、他端部にポンプ室出口を有するポンプケーシングと、このポンプケーシングに設けられ、上記ポンプ室出口と対向する側の近傍で上記ポンプ室の内周側に形成され、上記微小隙間より大きい隙間を有すると共に、その内周側の形状が上記インペラの回転方向に移動するにつれて、上記インペラの回転中心からの半径が徐々に拡大するように形成された当り逃し部と、この当り逃し部の上記ポンプ室出口と対向する側より下流側の端部及び内周側の端部に形成された段差側壁とを備えたものである。
【００１１】
また、ポンプケーシングのポンプ室出口と対向する側の摺動面の燃料吸入口の近傍に、微小隙間より大きい間隙部を形成し、この間隙部のポンプ室の開始端部より下流側の端部に、段差側壁を設けたものである。
【００１２】
また、間隙部の内周側の形状は、インペラの回転方向に移動するにつれて、インペラの回転中心からの半径が徐々に拡大するように形成されたものである。
【００１３】
また、間隙部の内周側の端部に段差側壁を設けたものである。
【００１４】
さらにまた、ポンプケーシングに設けられた、円弧帯状のポンプ室の内部側壁の角度と、当り逃し部の段差側壁および間隙部の段差側壁の両者若しくはどちらか一方の段差側壁の角度を、同じ角度としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明のベースとなる電動燃料ポンプを一部破断して示す側面図である。図２は、図１における線II−IIに沿って見たポンプカバーを示す断面図である。図３は、図２における線III−IIIに沿った拡大断面図である。図４は、ポンプカバーの段差側壁の効果を示す説明図である。図において、１，１ａ，３，４〜６，６ａ，８〜１４は、上記従来装置と同様なものであり、その説明は省略する。
【００１６】
１６はポンプカバーであり、インペラ１の一側面１ｂと微小隙間で対向しインペラ１を支承する摺動面１６ａを有する。この摺動面１６ａのポンプ室出口６と対向する側６ａの近傍でポンプ室４の内周側の内部側壁４ａに連通し、インペラ１と摺動面１６ａとの微小隙間よりも大きい隙間を形成して、この隙間をインペラ１に対する当り逃し部１６ｂとしている。この当り逃し部１６ｂのポンプ室出口６と対向する側６ａよりも燃料の流れ方向の下流側の端部１９、すなわちインペラ１の回転方向１８と対向する位置（図２に示す斜線部分）に、段差側壁１６ｃ（図３に示す）を形成している。この段差側壁１６ｃの角度θは、角度を変えた種々の実験結果によれば、９０度から１３５度の範囲とすることが望ましい。
【００１７】
この当り逃し部１６ｂの形状は、従来装置において図１４に示す、ポンプカバー２におけるインぺラ１との接触によって生じた摺動痕１５の位置と一致させているが、締切り部分１６ａ−１に関しては、ポンプ室出口６と対向する側６ａと燃料吸入口５との間で発生する漏れ損失による、ポンプの吐出効率の低下を防止するために、ポンプ室出口６と対向する側６ａと燃料吸入口５との間の中間部分までしか設けていない。このようなポンプカバー１６とポンプベース３が組み合わされ、内部にポンプ室４を有するポンプケーシング１７が形成されている。
【００１８】
図４に示すように、ポンプケーシング１７の固定壁であるポンプカバー１６と、移動壁であるインペラ１とが、微小隙間Ｃを隔てて対向し、インペラ１が矢印Ｕの方向に回転移動した場合には、燃料の粘性により当り逃し部１６ｂ内に矢印Ｕと同一方向に向かう燃料の流れ（矢印Ｖで示す）が生じる。そして、この燃料の流れは、当り逃し部１６ｂの燃料の流れ方向の終端部に設けた段差側壁１６ｃに衝突し、微小隙間Ｃに流れ込むため、段差側壁１６ｃ近傍に局所的な圧力上昇を生じさせる。この圧力はインペラ１に対して、インペラ１をポンプカバー１６の摺動面１６ａから遠ざけようとする方向の荷重Ｗを発生させるものである。また、この時、段差側壁１６ｃ近傍の当り逃がし部１６ｂに対向するインペラ１の対向面に作用する圧力分布は、曲線Ｚ（図４に示す）のようになる。
【００１９】
このように構成された電動燃料ポンプにおいては、モータ部１２が作動すると、インペラ１が回転して燃料入口５から燃料（図示せず）を吸入し、この吸入された燃料はポンプ室４で昇圧され、ポンプ室出口６を通ってモータ室１３に入り、燃料吐出口１４から外部へ吐出されるが、この際、ポンプ室４内の圧力アンバランスによって、インペラ１が摺動面１６ａのポンプ室出口６と対向する側６ａ近傍に、特に接触しようとする。
【００２０】
しかし、ポンプケーシング１７の摺動面１６ａのポンプ室出口６と対向する側６ａの近傍で、ポンプ室４の内周側の内部側壁４ａに連通し、インペラ１と摺動面１６ａとの微小隙間Ｃよりも大きい隙間を設けてインペラ１に対する当り逃し部１６ｂとするとともに、この当り逃し部１６ｂの端部１９に段差側壁１６ｃを形成したので、この段差側壁１６ｃ部分に発生する圧力がインペラ１を摺動面１６ａから遠ざける方向へ持ち上げるように作用するため、ポンプケーシング１７を構成するポンプカバー１６とインペラ１との接触が緩和され、回転摩擦抵抗が小さくなる。
【００２１】
実施の形態１．
図５は、この発明の実施の形態１を示すポンプカバーの平面図である。図６は、図５における線VI−VIに沿った拡大断面図である。図７は、図５における線VII-VIIに沿った拡大断面図である。図において、４，５，６ａ，１６，１６ａ，１８は図１〜図４と同様のものであり、その説明を省略する。
【００２２】
ポンプケーシング１７を構成するポンプカバー１６の摺動面１６ａのポンプ室出口６と対向する側６ａの近傍で、ポンプ室４の内周側の内部側壁４ａに連通し、インペラ１と摺動面１６ａとの微小隙間よりも大きい隙間を形成して、この隙間をインペラ１に対する当り逃し部２０とし、その当り逃し部２０の端部２１、すなわちインペラ１の回転方向１８と対向する位置（図５に示す斜線部分）に、図６，図７に示すように、段差側壁２０ａ，２０ｂが形成されている。また、当り逃し部２０の内周側（段差側壁２０ｂがある部分）の形状は、インペラ１の回転方向１８に移動するにつれて、インペラ１の回転中心Ｐからの半径が徐々に拡大するように形成されている。
【００２３】
このように構成された電動燃料ポンプによれば、当り逃し部２０の内周側（段差側壁２０ｂがある部分）においても、図４で説明したと同様の圧力発生効果が得られるので、より効果的にインペラ１を摺動面１６ａから遠ざけようとする方向へ持ち上げることができ、ポンプケーシング１７を構成するポンプカバー１６とインペラ１との接触が緩和され、更に回転摩擦抵抗が小さくなる。
【００２４】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２を示すポンプカバーの平面図である。図９は、図８における線IX−IXに沿った拡大断面図である。図において、４，５，６ａ，１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８，１９は図１〜図４と同様なものであり、その説明を省略する。
【００２５】
ポンプケーシング１７を構成するポンプカバー１６の摺動面１６ａには、図２〜図４に示す当り逃し部１６ｂに加えて、摺動面１６ａの燃料吸入口５の近傍で、ポンプ室４の内周側の内部側壁４ａに連通し、インペラ１と摺動面１６ａとの微小隙間より大きい間隙部３０を形成し、この間隙部３０のポンプ室４の開始端部４ｂよりも燃料の流れ方向の下流側の端部３１、すなわちインペラ１の回転方向１８と対向する位置（図８に示す斜線部分）に段差側壁３０ａを設けている。
【００２６】
このように構成された電動燃料ポンプによれば、間隙部３０の端部３１においても、図４に基づいて説明したと同様の圧力発生効果が得られるので、より効果的にインペラ１を摺動面１６ａから遠ざけようとする方向へ持ち上げることができ、ポンプケーシング１７を構成するポンプカバー１６とインペラ１との接触が緩和され、更に回転摩擦抵抗が小さくなる。
なお、上記の間隙部３０は、実施の形態１で示した隙間による当り逃し部２０と組み合わせても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３を示すポンプカバーの平面図である。図１１は、図１０における線XI−XIに沿った断面図である。図において、４，５，６ａ，１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１８，１９，３０は実施の形態２と同様なものであり、その説明を省略する。
【００２８】
ポンプケーシング１７を構成するポンプカバー１６の摺動面１６ａに形成された間隙部３０の内周側の形状は、インペラ１の回転方向１８に移動するにつれて、インペラ１の回転中心Ｐからの半径が徐々に拡大するように形成され、その端部３２に段差側壁３０ｂが形成されている。
【００２９】
このように構成された電動燃料ポンプによれば、間隙部３０の内周側の端部３２においても、図４に基づいて説明したと同様の圧力発生効果を得られるので、より効果的にインペラ１を摺動面１６ａから遠ざけようとする方向へ持ち上げることができ、ポンプケーシング１７を構成するポンプカバー１６とインペラ１との接触が緩和され、更に回転摩擦抵抗が小さくなる。
なお、上記の間隙部３０は、実施の形態１で示した隙間による当り逃し部２０と組み合わせても同様の効果を得ることができる。
【００３０】
実施の形態４．
図１２，図１３は、この発明の実施の形態４におけるポンプケーシングを製造する工程を示す製造工程図であり、図１２はポンプケーシングを構成するポンプカバーの摺動面にポンプ室を加工する工程を示す図、図１３はポンプカバーの摺動面に当り逃し部を加工する図である。図において、４，４ａ，１６，１６ａは図１〜図４と同様のものであり、その説明を省略する。
【００３１】
次に、その製造工程の詳細を説明する。
（イ）第１工程（図１２参照）
４０は、図示しない切削機械に装着されて回転する刃物である。円弧帯状のポンプ室４（図２に示すものと同様なもの）は、ポンプケーシングを構成するポンプカバー１６の摺動面１６ａに、刃物４０により切削加工して所定の形状に形成される。ポンプ室４の内部側壁４ａは、刃物４０の先端形状４０ａがそのまま映し加工される。この実施の形態４に示す内部側壁４ａの角度θ１は、図１０では、一例として１３５度に加工されている。
【００３２】
（ロ）第２工程（図１３参照）
当り逃し部４１および段差側壁４１ａは、上記第１工程においてポンプ室４を切削加工したものと同じ先端形状４０ａの刃物４０を使用して、ポンプケーシングを構成するポンプカバー１６の摺動面１６ａに、ポンプ室４に連通する当り逃し部４１が形成され、この当り逃し部４１の端部の段差側壁４１ａの角度θ２は、ポンプ室４の内部側壁４ａの角度θ１と同じ角度に形成される。
【００３３】
また、製造工程図は図示しないが、図９に示す間隙部３０の段差側壁３０ａおよび図１１に示す段差側壁３０ｂも、ポンプ室４を切削加工したものと同じ先端形状４０ａの刃物４０を使用して加工できるので、ポンプ室４の内部側壁４ａの角度θ１と同じ角度に形成される。
【００３４】
また、このポンプ室４の内部側壁４ａの角度θ１、当り逃し部４１の段差側壁４１ａの角度θ２および間隙部３０の段差側壁３０ａ，３０ｂの角度は、刃物４０の角度を変えた種々の実験結果によれば、吐出効率の良い電動燃料ポンプを得るためには、９０度から１３５度の範囲とすることが望ましい。
【００３５】
なお、ポンプ室４の内部側壁４ａの角度θ１と、当り逃し部４１の段差側壁４１ａの角度θ２および間隙部３０の段差側壁３０ａ，３０ｂの角度の両者若しくはどちらか一方の角度を、同じ角度に形成してもよい。
【００３６】
この実施の形態４によれば、ポンプケーシングを構成するポンプカバー１６の摺動面１６ａに形成される、円弧帯状のポンプ室４の内部側壁４ａの角度θ１と、ポンプ室４に連通する当り逃し部４１の段差側壁４１ａの角度θ２および間隙部３０の段差側壁３０ａ，３０ｂの角度の両者若しくはどちらか一方の角度を、同じ角度に形成することにより、ポンプ室４を切削加工して形成する際に用いた刃物４０を使用して、当り逃し部４１および間隙部３０を切削加工できるので、当り逃し部４１および間隙部３０を加工する専用刃物４０および刃物４０の切り替え時間が不要になるとともに、ポンプケーシングの加工時間が短縮でき、製造が容易になる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００３８】
この発明の電動燃料ポンプによれば、インペラの両側面と微小隙間で対向してインペラを支承するポンプケーシングに設けられ、ポンプ室出口に対向する側の近傍でポンプ室の内周側に、微小隙間より大きい隙間を有し、内周側の形状がインペラの回転方向に移動するにつれてインペラの回転中心からの半径が徐々に拡大するようにされた当り逃し部を形成し、この当り逃し部のポンプ室出口と対向する側より下流側の端部に段差側壁を設けるようにしたので、インペラとポンプケーシングの摺動面との接触を緩和することができ、インペラの回転摩擦抵抗が減少し、モータ部の回転が低下が少なく、消費電流が低下するとともに、吐出効率の良い電動燃料ポンプが得られる。
【００３９】
また、当り逃し部の内周側においても、圧力発生効果が得られるので、より効果的にインペラを摺動面から遠ざける方向へ持ち上げることができ、ポンプケーシングとインペラとの接触が緩和され、更に回転摩擦抵抗が小さくなる。
【００４０】
また、ポンプケーシングのポンプ室出口と対向する側の摺動面の燃料吸入口の近傍に、微小隙間より大きい間隙部を形成し、この間隙部のポンプ室の開始端部より下流側の端部に段差側壁を設けるようにしたので、より効果的にインペラを摺動面から遠ざける方向へ持ち上げることができ、ポンプケーシングとインペラとの接触が緩和されて、更に回転摩擦抵抗が小さくなる。
【００４１】
また、間隙部の内周側の形状は、インペラの回転方向に移動するにつれてインペラの回転中心からの半径が徐々に拡大するように形成し、間隙部の内周側の端部に段差側壁を設けるようにしたので、内周側においても、より効果的にインペラを摺動面から遠ざける方向へ持ち上げることができ、ポンプケーシングを構成するポンプカバーとインペラとの接触が緩和されて、更に回転摩擦抵抗が小さくなる。
【００４２】
さらにまた、ポンプケーシングに設けられた、円弧帯状のポンプ室の内部側壁の角度と、当り逃し部の段差側壁および間隙部の段差側壁の両者若しくはどちらか一方の段差側壁の角度を、同じ角度としたので、ポンプケーシングのポンプ室を切削加工して形成する際に用いた刃物を用いて、ポンプケーシングの当り逃し部を切削加工できるため、刃物の切り替え時間が不要になるとともに、ポンプケーシングの加工時間が短縮でき、製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のベースとなる電動燃料ポンプを一部破断して示す側面図である。
【図２】 図１における線II−IIに沿って見たポンプカバーを示す平面図である。
【図３】 図２における線III−IIIに沿った拡大断面図である。
【図４】 ポンプカバーの段差側壁の効果を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１におけるポンプカバーを示す平面図である。
【図６】 図５における線VI−VIに沿った拡大断面図である。
【図７】 図５における線VII−VIIに沿った断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態２におけるポンプカバーを示す平面図である。
【図９】 図８における線IX−IXに沿った拡大断面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３におけるポンプカバーを示す平面図である。
【図１１】 図１０における線XI−XIに沿った拡大断面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４におけるポンプケーシングを製造する工程を示す製造工程図である。
【図１３】 この発明の実施の形態４におけるポンプケーシングを製造する工程を示す製造工程図である。
【図１４】 従来の電動燃料ポンプを一部破断して示す側面図である。
【図１５】 図１４における線XV−XVに沿った断面図である。
【図１６】 図１５における線XVI−XVIに沿った断面図である。
【図１７】 当り逃し部を設けていないポンプカバーを参考的に示す平面図である。

Claims (5)

1. 円板状の外周縁部に羽根溝部を有するインペラと、
   このインペラを回転駆動するモータ部と、
   上記インペラの両側面と微小隙間で対向して上記インペラを支承する摺動面を形成するとともに、上記摺動面の外周側で上記インペラの外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ室を形成し、且つ、上記円弧帯状の一端部に燃料吸入口を、他端部にポンプ室出口を有するポンプケーシングと、
   このポンプケーシングに設けられ、上記ポンプ室出口と対向する側の近傍で上記ポンプ室の内周側に形成され、上記微小隙間より大きい隙間を有すると共に、その内周側の形状が上記インペラの回転方向に移動するにつれて、上記インペラの回転中心からの半径が徐々に拡大するように形成された当り逃し部と、
   この当り逃し部の上記ポンプ室出口と対向する側より下流側の端部及び内周側の端部に形成された段差側壁とを備えたことを特徴とする電動燃料ポンプ。
2. 上記ポンプケーシングの上記ポンプ室出口と対向する側の上記摺動面の上記燃料吸入口の近傍に、上記微小隙間より大きい間隙部を形成し、この間隙部の上記ポンプ室の開始端部より下流側の端部に、段差側壁を設けたことを特徴とする請求項１記載の電動燃料ポンプ。
3. 上記間隙部の内周側の形状は、上記インペラの回転方向に移動するにつれて、上記インペラの回転中心からの半径が徐々に拡大するように形成されていることを特徴とする請求項２記載の電動燃料ポンプ。
4. 上記間隙部の内周側の端部に段差側壁を設けたことを特徴とする請求項３記載の電動燃料ポンプ。
5. 上記ポンプケーシングに設けられた、上記円弧帯状のポンプ室の内部側壁の角度と、上記当り逃し部の段差側壁および上記間隙部の段差側壁の両者若しくはどちらか一方の段差側壁の角度を、同じ角度としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動燃料ポンプ。

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