JP3743041B2

JP3743041B2 - 燃料ポンプ用インペラー

Info

Publication number: JP3743041B2
Application number: JP32182995A
Authority: JP
Inventors: 弘本木; 和幸酒巻
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JPH09158885A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク内に配置され、該タンク内の液体燃料を吸入して外部へ吐出するようにしたタイプの燃料ポンプに用いられるインペラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなタイプの燃料ポンプは、インタンク方式と称され、現在、車載用の燃料ポンプとしてはこのタイプのものが主流になっている。インタンク方式には、ローラセル式とウエスコ式があり、このうちウエスコ式はタービン式とも呼ばれ、ポンプのケーシング内に、モータによって回転されるインペラー（羽根車）が内蔵されている。本発明は、このようなウエスコ式液体燃料ポンプに用いて好適な合成樹脂製のインペラーに関するものである。
【０００３】
そこで、図６乃至図９を用いて、ウエスコ式液体燃料ポンプの概要と従来のインペラーについて説明する。図６は燃料ポンプの断面説明図であり、図７はその要部拡大図である。図８は図７のＡ−Ａ線から視た図であり、図９はインペラーの一部拡大図である。先ず、燃料ポンプのケーシング１は略円筒形をしており、その一方の平面部には吸入口１ａが、他方の平面部には吐出口１ｂとリリーフ・バルブ１ｃが設けられている。また、吐出口１ｂの内部にはチェック・バルブ１ｄが配置されている。ケーシング１の内部にはモータ室とインペラー室とが形成され、モータ室には回転子２が回転可能に取り付けられ、円筒形の内壁には固定子３が取り付けられている。
【０００４】
回転子２の回転軸２ａは、その一端をインペラー室に突き出しており、その先端のＤカット部を合成樹脂製のインペラー４の軸孔に嵌入している。図８から分かるようにケーシング１の隔壁には約３３０度にわたってＣ字形に溝１ｅが形成されている。そして、溝１ｅの一端部１ｅ₁は上記の吸入口１ａに対応した位置にあり、他端部１ｅ₂は隔壁に設けられた孔１ｆによってモータ室に通じている。また、図７から分かるように、インペラー４とケーシング１の内壁との間には僅かな間隙が設けられ、両者は非接触状態となっている。
【０００５】
インペラー４の外周部には、表裏両面に各々複数の羽根溝４ａが形成されており、この例では表側の各羽根溝は裏側の各羽根溝と１／２ピッチ位相がずれるように形成されている。この各羽根溝４ａの断面形状は図７から分かるように曲面を有しているが、平面形状は図９の拡大図から分かるように、略長方形をしており、各羽根溝４ａ間の形状は楔状を呈している。このインペラー４は、その表裏両面の中央部において表裏に貫通した複数の孔４ｂを軸孔の周りの同一円上に形成している。この孔４ｂは、図７に示すようにケーシング１の内壁との狭い間隙には面しておらず、インペラー室の溜まり部１ｇ，１ｈに面している。
【０００６】
このような構成の燃料ポンプにおいて、モータの回転子２の回転に伴いインペラー４が回転すると、インペラー室内の燃料は溝１ｅに案内されて加圧され、モータ室へ送り込まれる。そのため、一方では燃料タンク内の燃料がフィルターを介し吸入口１ａからインペラー室へ吸入され、他方ではモータ室からチェック・バルブ１ｄを介して燃料をキャブレターや燃料噴射装置に供給する。
【０００７】
また、モータ室内に入った燃料の一部は、回転軸と軸受けとの間の微小な間隙を伝わってインペラー室の溜まり部１ｈへ戻り、インペラー４の回転により溝１ｅに向かうことになる。この時、燃料は図７に示すインペラー４の左側の間隙を通って溝１ｅに向かうものと、インペラー４に設けられた孔４ｂ内を通り抜け、図７に示すインペラー４の右側の間隙を通って溝１ｅに向かうものとに分かれる。これにより、インペラー４の両側面とケーシング１の内壁との間に燃料による被膜が形成されると共にその燃料の流れが生じるので、インペラー４はスムーズに回転することが可能となり、低騒音・低振動であって、しかも耐久性が高くなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の構成説明からも分かるように、インペラーの表裏面は、小型化のためにも、また燃料の安定供給のためにも、ケーシングの内壁との間隔を狭く且つ均一に保つ必要があり、厳しい平面精度が要求されている。そのため、従来は射出成形でインペラーを製作した後、外周部の羽根溝の間も含めて表裏面を研削加工で仕上げるようにしていた。その理由は、従来の射出成形加工においては、ゲートの位置を、図８に×印で示した位置に設けることが多く、ゲート跡が残ってしまうという問題があったからである。また、収縮時の影響でゲート位置とゲート位置間とでは均一な厚さに仕上げにくいという問題もあった。
【０００９】
更に、図９に示したように羽根溝間の平面形状が、外側へ向かうほど幅が広くなる楔状となっているため、この部分のキャビティ形状がゲートより近い部分が狭く遠い部分が広くなり、インジェクション後、この部分が軸心方向へ収縮すると、羽根溝間の幅の広い部分が金型のキャビティの狭い部分に入り込むような状態となってしまい、離型がしずらくなる。そのため、所期の形状を安定的に得られない、という問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、従来のように上記平面部に対し二次加工を必要とせず、射出成形加工のみによって製作することのできる燃料ポンプ用インペラーを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、中央部にはモータの回転軸へ嵌合させる軸孔を有すると共にその近傍位置に貫通孔を形成し、外周部には表裏両面に各々複数の羽根溝を形成し、該中央部と該外周部との間にはケーシングの内壁に対し狭い間隔で対向する平面部を表裏に形成した合成樹脂製の燃料ポンプ用インペラーにおいて、前記中央部に射出成形時のゲート位置を設定し、該ゲート位置より前記軸孔側に前記貫通孔を形成するようにする。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の燃料ポンプ用インペラーは、前記貫通孔が同一円上に等間隔で複数個形成されるようにする。
また、好ましくは、本発明の燃料ポンプ用インペラーは、前記射出成形時のゲート位置が同一円上に等間隔で複数箇所設定されるようにする。
また、好ましくは、本発明の燃料ポンプ用インペラーは、前記外周部における羽根溝間の平面形状を略長方形となるように形成する。
更に、好ましくは、本発明の燃料ポンプ用インペラーは、前記中央部を前記平面部と厚さが異なるように形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１，図２，図４を用いて説明し、また、その比較例を図３，図５を用いて説明する。尚、図１は本発明の実施例の平面図であり、図２は図１の一部拡大図である。図３は図１に示した実施例の比較例を示す平面図であり、この比較例については図２に対応する一部拡大図として図９が適用される。図４は、実施例の平面部における平面度の測定結果を示すチャートであり、図４（ａ）は大径部、図４（ｂ）は小径部における測定結果を示している。また、図５は実施例と同じようにして測定した比較例の測定結果を示したものであり、図５（ａ）は大径部、図５（ｂ）は小径部における測定結果である。
【００１４】
先ず、実施例の構成を図１及び図２を用いて説明する。図１に示した本実施例のインペラー１４は、その外周部には複数の羽根溝１４ａを等間隔に形成し、中央部には軸孔を中心にして円形の凹部１４ｃが形成されている。凹部１４ｃは裏面にも同じ位置に同一形状で形成されており、この凹部１４ｃに表裏に貫通させて４個の孔１４ｂが同一円上に等間隔に形成されている。尚、この孔１４ｂは、燃料を通過させるという観点からすれば少なくとも１個だけ設けておけばよいものであるが、インペラー１４の回転をよりスムーズなものにするという点からは、この孔１４ｂを複数個設けることが、より望ましい。
【００１５】
また、表面側の凹部１４ｃには図１に示すように射出成形時の８個のゲート跡１４ｄが同一円上に等間隔に残っている。しかも、孔１４ｂがゲート跡１４ｄよりも軸孔側となるように形成されている。尚、ゲートの設定位置としては、必ずしも同一円上に等間隔で配置しなくてもよいが、より精度を向上させるためには同一円上に等間隔で配置した方が、より好ましい。
【００１６】
インペラー１４の外周部に形成されている複数の羽根溝１４ａは、従来と同じように、裏面側にも位相を１／２ずらせて形成されており、その断面形状は上記した従来のものと同じであるが、平面形状が異なっている。即ち、本実施例においては図２から分かるように、各羽根溝１４ａの平面形状は楔状となっており、その結果、羽根溝１４ａ間の平面形状は略長方形となっている。
【００１７】
本実施例はこのような構成をしているから、射出成形によって所定の形状寸法を得やすく、成形後に凹部１４ｃ以外の表裏面を研削する必要が全くない。つまり、ゲート（ゲート跡１４ｄの位置）から注入された溶融樹脂は、外周部に向けて殆ど同じ条件で放射状に流れて行き、収縮も同じように行われるからである。また、羽根溝１４ａ間の平面形状が略長方形をしているので、離型がし易くなる。そのため、離型が原因で平面度を損なうようなことがない。
【００１８】
上記の形状に製作したインペラーの測定結果が図４に示されている。通常、平面度とは、被測定面を二つの平行な平面で挟んだときに、二つの平面の間隔が最も狭くなる状態においての、その間隔の値をいう。しかし、上記のようなインペラーにおいて、平面度が要求される全範囲の平面度を、定義通りに正確に測定することは実際には困難であるため、この測定においては真円度計を用いて、二つの円上でのうねり具合を測定したものである。測定チャートの１目盛は２μｍである。
【００１９】
測定したインペラーの主な形状仕様は、全体の直径が約３０ｍｍ、厚さが約２．６ｍｍであり、羽根溝１４ａまでの直径が約２５ｍｍである。凹部１４ｃの直径は約１１ｍｍ、厚さは約１．６ｍｍであり、孔１４ｂの直径は約１．３ｍｍである。測定は直径約２０ｍｍの大径部で行った結果が図４（ａ）に、また直径約１５ｍｍの小径部で行った結果が図４（ｂ）に示されている。図４（ａ）においてこの部分のうねりは１５μｍであり、図４（ｂ）においては７μｍという結果が得られた。しかも、両者とも円形に近く、極めて良好な仕上がり状態が得られている。
【００２０】
次に、上記の実施例に対する比較例の形状と、その測定結果を説明する。図３に示すように、この比較例のインペラー２４にも表裏両面に凹部２４ｃが形成されている。凹部２４ｃには貫通孔２４ｂとゲート跡２４ｄが形成されているが、上記の実施例と異なる点は、ゲート跡２４ｄを配置した円上に貫通孔２４ｂを形成していることである。また、外周部に形成された羽根溝２４ａの形状は図９に示された従来のものと同じである。そして、測定に供された比較例の主な形状仕様と測定位置については、上記の実施例の場合と同じである。
【００２１】
このようなインペラーの測定結果は図５に示されている。それによれば、図５（ａ）に示された大径部でのうねりは２６μｍであり、図５（ｂ）に示された小径部でのうねりは１５．５μｍである。このように、上記の実施例における数値との開きは歴然としており、しかも、チャートは上記の実施例のものに比較して明らかに不規則に描かれている。
【００２２】
このようになる大きな原因の一つは、貫通孔２４ｂとゲート跡２４ｄとの位置関係にある。金型内においては貫通孔２４ｂを形成するためにピンが配置されている。そのため、ピンの両側のゲート（ゲート跡２４ｄの位置）から注入された溶融樹脂の一部は、ピンに当たって流れを変え、放射方向へ進みつつ合流していく。これによって周知のようにウエルド現象が発生し、平面度に影響を及ぼすことになる。そのため、図５（ｂ）から明らかなように、ピン数と同じように等間隔に４箇所で同じ傾向を呈している。
【００２３】
このことから、上記の実施例のように、ピンの位置、即ち貫通孔２４ｂの位置を軸孔寄りにずらせば、このような問題点は改善されることになる。他方、図５（ａ）は極めて特異な形状を呈している。これは図５（ｂ）の傾向があるのに加えて、離型時の影響が大きく作用したものと判断される。これは、既に述べたように羽根溝２４ａの形状に起因したものである。
【００２４】
尚、上記の実施例においては、中央部に凹部１４ｃを形成しているが、他の面と同一面に形成しても、平面度を必要とする面に対する影響は殆どない。また、僅かに厚い凸部としても差し支えない。ただ、凹部１４ｃを形成すると中央部の厚さが薄くなり、ヒケの影響を少なくし、軸孔の形状精度を保ち易いという利点がある。また、上記の実施例においては、複数の孔１４ｂは、軸孔の回りの同一円上に等間隔に形成されているが、この孔１４ｂはゲート位置より軸孔側に位置していれば、同一円上から多少ずれていても、また等間隔でなくても差し支えない。更に、上記の実施例においては、羽根溝１４ａの位相を表裏面で１／２ピッチずらしているが、本発明は、位相のずれがそれ以外のものにも、また同一位相にしたものにも適用が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、中央部に設けられる貫通孔を、成形時に同じように中央部に配置されるゲート位置より軸孔寄りに形成するため、成形後、従来のように平面度を必要とする面を研削することなく、合成樹脂製のインペラーを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す平面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】本発明の実施例の比較例を示す平面図である。
【図４】図１に示した実施例の平面部を測定した平面度のチャートであり、図（ａ）は大径の円周部、図（ｂ）は小径の円周部における測定結果を示している。
【図５】図３に示した比較例の平面部を測定した平面度のチャートであり、図（ａ）は大径の円周部、図（ｂ）は小径の円周部における測定結果を示している。
【図６】本発明のインペラーが使用される燃料ポンプの一例を示す断面説明図である。
【図７】図６の一部拡大図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線から視た図である。
【図９】図８の一部拡大図である。
【符号の説明】
１ケーシング
１ａ吸入口
１ｂ吐出口
１ｃリリーフ・バルブ
１ｄチェック・バルブ
１ｅ溝
１ｆ，４ｂ，１４ｂ，２４ｂ孔
１ｇ，１ｈ溜まり部
２回転子
２ａ回転軸
３固定子
４，１４，２４インペラー
４ａ，１４ａ，２４ａ羽根溝
１４ｃ，２４ｃ凹部
１４ｄ，２４ｄゲート跡

Claims

中央部にはモータの回転軸へ嵌合させる軸孔を有すると共にその近傍位置に貫通孔を形成し、外周部には表裏両面に各々複数の羽根溝を形成し、該中央部と該外周部との間にはケーシングの内壁に対し狭い間隔で対向する平面部を表裏に形成した合成樹脂製の燃料ポンプ用インペラーにおいて、前記中央部に射出成形時のゲート位置を設定し、該ゲート位置より前記軸孔側に前記貫通孔を形成するようにしたことを特徴とする燃料ポンプ用インペラー。
前記貫通孔が同一円上に等間隔で複数個形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ用インペラー。
前記射出成形時のゲート位置が同一円上に等間隔で複数箇所設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料ポンプ用インペラー。
前記外周部における羽根溝間の平面形状を略長方形となるように形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料ポンプ用インペラー。
前記中央部を前記平面部と厚さが異なるように形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の燃料ポンプ用インペラー。