JP4912149B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

【技術分野】
本発明は、車両の燃料タンク等に設けられる燃料ポンプの技術分野に属するものである。
【背景技術】
一般に、この種燃料ポンプのなかには、吸入口が形成された外側隔壁と、排出口が形成された内側隔壁と、これら隔壁の対向間に収容されるインペラとを備えて構成されたものがある。
このようなものにおいて、各隔壁に、インペラと対向する面に、インペラ外周に形成される羽根体に対向する部位に位置して環状の燃料流路を形成するとともに、外側隔壁には燃料流路に連通する吸入口を形成し、また、内側隔壁には燃料流路に連通する排出口を形成したものがあり、このようにすることにより、燃料ポンプをインタンク式のものとしたものがある（例えば、特開２００３−２９３８８０号公報参照。）。
ところが、前記従来のものにおいて、インペラの回転に伴い吸入口から流入する燃料は、円筒状の筒内に沿って流入することから、筒内周面に沿って旋回する渦流となって燃料流路側に流入し、このため、渦流の中心に低圧部が形成されて気泡が発生しやすくなり、燃料が高温になるほど流量が低下する（高温特性の流量低下）という問題がある。特に、吸入口の外側端と内側端とが偏寄して形成されているような場合では、渦流の発生が一層顕著であり、改善が強く望まれている。
また、近年、小型、軽量化を図ることが急務であり、このような燃料ポンプを薄型のタンクに用いる燃料ポンプとする場合に、外側隔壁を薄型にすることが提唱される。一方、このような燃料ポンプにおいて、吸入口から燃料流路へ至る部位を切り欠いてＲ状部（傾斜状または湾曲状）とし、これによって、燃料の導入部を大きくして流量低下を防止するとともに、流れの剥離が起きて圧力低下が発生しないようにすることが提唱されるが、外側隔壁を薄型とした場合、Ｒ状部の曲率半径（切り欠き部位）を大きく確保することが難しく、このままでは薄型とすることができないという別な問題もあり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【発明の開示】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、吸入口が形成される外側隔壁と、排出口が形成される内側隔壁と、これら隔壁の対向間に収容されるインペラとを備え、各隔壁のインペラ外周の羽根体に対向する部位に、前記吸入口と排出口とに連通するリング状の燃料流路が形成された燃料ポンプにおいて、前記吸入口に、流入する燃料が渦流となるのを阻止する渦流阻止部を設けるにあたり、該渦流阻止部は、吸入口におけるインペラの回転方向先側に設けられ、該インペラの回転方向に直交する渦流阻止面を備えて構成されているものである。
そして、このようにすることにより、吸入口において渦流が形成されることがなく、気泡の発生を防止できるばかりでなく、吸入抵抗が生じるのを防止でき、さらには、渦中心が局所的に減圧するのが防止されて、高温特性の流量低下を抑制することが可能となり、インペラの回転に追随する燃料の流れによる渦流の形成を効果的に阻止することができる。
請求項２の発明は、請求項１において、吸入口の外部に面する外側端は、インペラに面する内側端よりも大径で、かつ、内径側に偏寄して形成されているものであり、このようにすることにより、燃料ポンプの小型化を果すことができる。
請求項３の発明は、請求項１または２において、吸入口から燃料流路に至る連結部位は、傾斜状および／または湾曲状に切り欠かれているものとすることができ、このようにすることにより、外側隔壁の板厚を厚くすることなく前記連結部の切り欠き部位を大きく確保できて、流れの剥離に基づく流量低下を低減できる。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１において、渦流阻止部は、前記渦流阻止面と、該渦流阻止面に対し、インペラの回転方向後側方向に延出する円弧状の案内面とから構成されているのであり、このようにすることにより、渦流形成の阻止を一層図ることができる。
請求項１の発明とすることにより、渦流が形成されず、気泡の発生を防止できるばかりでなく、吸入抵抗が生じるのを防止でき、さらには、渦中心が局所的に減圧するのが防止されて、高温特性の流量低下を抑制することが可能となり、インペラの回転に追随する燃料の流れによる渦流の形成を効果的に阻止することができる。
請求項２の発明とすることにより、燃料ポンプの小型化を果すことができる。
請求項３の発明とすることにより、外側隔壁の板厚を厚くすることなく前記連結部の切り欠き部位を大きく確保できて、流れの剥離に基づく流量低下を低減できる。
請求項４の発明とすることにより、渦流形成の阻止を一層図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ燃料ポンプの側面図、正面図、側面図、エンドカバーを取り外した状態の側面図である。である。
第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ第二プレートの側面図、図２（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図、側面図である。
第３図は、要部の拡大斜視図である。
第４図は、要部を展開した断面図である。
第５図は、本実施の形態の燃料ポンプと従来型燃料ポンプとの温度変化に対する吐出量の変化を示す表図である。
第６図は、第二の実施の形態における要部の拡大斜視図である。
第７図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ第三、第四、第五、第六の実施の形態における要部のパターン図である。
第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ第七、第八、第九の実施の形態における要部を展開した断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
次に、本発明の第一の実施の形態を第１図〜第４図に示す図面に基づいて説明する。
図面において、１は燃料タンク内に配される燃料ポンプであって、該燃料ポンプ１は、筒状のケーシング２の一端側にモータ部Ｍが構成され、他端側にポンプ部Ｐが構成されている。前記モータ部Ｍのモータ軸３は、一端部がケーシング２の一端側の筒端を覆蓋するように配されるブラケット４に、軸受４ａを介して回動自在に軸承されている。一方、モータ軸３の他端部３ａは、後述するように、ケーシング２他端側の筒端を覆蓋するように配され、本発明のポンプ部Ｐを構成するポンプケーシング５に、回動自在、かつ、軸方向への移動が規制される状態で支持されている。
尚、６はケーシング２、ブラケット４、ポンプケーシング５との外周を被覆するカバーであって、該カバー６は、これらケーシング２、ブラケット４、ポンプケーシング５の外周にカシメ付けられる状態で嵌着されることにより、これらを一体化するように設定されている。尚、７はモータ軸３に一体的に外嵌されるアーマチュアコア、８はケーシング内周面に固着される永久磁石、４ｂはブラケット４を覆蓋するように配されるエンドカバーである。
前記ポンプケーシング５は、本発明の内側隔壁、外側隔壁に相当する第一、第二プレート９、１０により構成されており、これら第一、第二プレート９、１０は、円板状に形成され、モータ軸３の軸方向に並列して配設されている。そして、前記モータ軸３の他端部３ａは、内側に位置する第一プレート９の貫通孔９ａに配された軸受３ｂを介して回動自在な状態で貫通支持されているとともに、貫通先端部が、外側に位置する第二プレート１０の凹部１０ａにスラスト方向の軸受３ｃを介して支持されている。これによって、前述したように、モータ軸３は、ポンプケーシング５に軸方向の移動が規制され、かつ、回動自在な状態での支持を受けるように設定されている。
そして、前記第一、第二プレート９、１０の対向間に形成される間隙に、インペラ１１が内装されるが、該インペラ１１は、所定の板厚に設定された円板状の板体（円板体）の中央部にモータ軸３に外嵌するためのモータ軸用貫通孔１１ａが形成されている。一方、前記モータ軸他端部３ｃには面取り部３ｄが形成されており、インペラ１１をモータ軸他端部３ａに外嵌させたとき、インペラ１１はモータ軸３に回り止め状に外嵌され、モータ軸３と一体回転するように構成されている。
さらに、インペラ１１は、外径部に板厚方向に貫通する貫通孔１１ｂが周回り方向に並列する状態で複数形成されており、これによって、インペラ１１の外径部には、隣接する貫通孔１１ｂとのあいだに周回り方向に並列する複数の羽根体１１ｃが形成され、さらにこれら羽根体１１ｃの外径側において周回り方向に一体化されたリング状部１１ｄが形成されている。
一方、内側隔壁となる前記第一プレート９のインペラ１１内装側（外側であって、他端側）の面には、インペラ羽根体１１ｃに対向する部位に位置して、一端側に凹設された内側リング状凹溝９ｂが形成されている。また、外側隔壁となる第二プレート１０の一端側面には、凹部１０ａ形成部位の外径側、つまり、インペラ羽根体１１ｃに対向する部位に位置して、他端側に凹設された外側リング状凹溝１０ｂが形成されており、前記内側リング状凹溝９ｂと外側リング状凹溝１０ｂとは、インペラ１１によるポンプ作動がなされたとき、インペラ１１に形成される羽根体１１ｃの回転に伴い、インペラ貫通孔１１ｂとともに燃料流路（燃料流路）となるように設定されている。
そして、第一プレート９の外径側には、内側リング状凹溝９ｂに連通する軸方向を向いた排出口９ｃが開設され、モータ部Ｍ側（ケーシング２内側）に連通するように設定されている。
さらに、第二プレート１０の外径側には、外側リング状凹溝１０ｂに連通する吸入口１２が開設されており、該吸入口１２に本発明が実施されている。
つまり、吸入口１２は、第二プレート１０の外側面から外方に突出する筒状体に形成されており、インペラに面する内側端１０ｃと、外部に面する外側端１２ａとを備え、第二プレート１０と一体型成形されている。前記吸入口１２の外側端１２ａは、内側端１０ｃよりも大径に形成されているとともに、内側端１０ｃより内径側に偏寄して形成されている。ここで、内側端１０ｃの開口形状は、略四角形に形成されており、インペラ１１の回転方向を基準として先側に位置する先側辺部１０ｄ、後側に位置する後側辺部１０ｅ、第二プレート１０の円板中心を基準として内径側に位置する内径側辺部１０ｆ、外径側に位置する外径側辺部１０ｇの四辺により囲繞される空間で構成されている。
そして、吸入口１２の外側端１２ａから内側端１０ｃに至る筒内周面のうち、インペラ１１の回転方向先側に位置する部位は肉厚に形成されて内径側に突出しており、これによって、インペラ１１の回転方向に直交する渦流阻止面（渦流阻止部）１２ｂが形成されており、該渦流阻止面１２ｂは、内側端先側辺部１０ｄに続いていて、第二プレート１０の板面に直交する状態で形成されている。これによって、吸入口１２の外側端１２ａから流入される燃料は、渦流阻止面１２ｂに突き当たることで渦流の形成を妨げられ、吸入口１２の筒内において渦流になるのが防止されるように設定されている。さらに、吸入口１２の外側端１２ａから内側端１０ｃに至る筒内周面において、後側辺部１０ｅ、内径側辺部１０ｆ、外径側辺部１０ｇと外側端１２ａとのそれぞれのあいだには、傾斜面１２ｃ、１２ｄ、１２ｅがそれぞれ形成されている。
さらに、渦流阻止面１２ｂに続く内側端先側辺部１０ｄと、燃料流路である外側リング状凹部１０ｂとのあいだは、略直交状に連結されているが、該部位は、湾曲状に切り欠かれてＲ状部１２ｆに形成されている。このとき、渦流阻止面１２ｂは、吸入口１２を構成する筒状部におけるインペラ１１の回転方向先側部位を肉厚にすることで形成されており、渦流阻止面１２ｂとリング状凹部１０ｂとのあいだを面取りして形成されるＲ状部１２ｆの曲率半径を大きく確保できるように構成されている。これによって、吸入口１２からリング状凹部１０ｂに至る部位に形成される空間（燃料導入部）を大きくすることができて、流量を大きく確保することができるうえ、燃料がポンプ室内に流入する際に、渦流阻止面１２ｂとリング状凹部１０ｂとの連結部において燃料が剥離されることがなく、圧力低下が発生しないように構成されている。
このように形成された吸入口１２において、モータ軸３の回転駆動に基づいてインペラ１１が矢印方向に回転した場合、燃料タンク内に貯留される燃料は、吸入口１２の外側端１２ａから内側端１０ｃを経由してポンプ室内に流入し、リング状凹部１０ｃ、９ｂ内を移送されることで所定の圧力となった状態で排出口９からモータ部Ｍ側へ排出され、そして、エンドカバー４ｂに開設された吐出口４ｃから吐出されるように設定されている。この場合に、第３図に示すように、インペラ１１が矢印方向に回転して、羽根体１１ｃによるポンプ作動がなされると、燃料は、吸入口１２の大径の外側端１２ａから小径の内側端１０ｃを経由してポンプ室内に流入するが、このとき、燃料は、吸入口１２の筒内に沿って内側端１０ｃ側へ流入する際に、インペラ１１の回転方向と同方向（時計回り）の渦流を形成しようとするが、吸入口１２の筒内周面には、インペラ１１の回転方向先側に位置して、インペラ１１の回転方向に直交する渦流阻止面１２ｂが形成されている。これによって、時計回り方向に旋回しようとする燃料は、渦流阻止面１２ｂに突き当たる（当接する）ことにより流れの方向の変更を余儀なくされ、これによって、燃料による渦流の形成が阻止され、もって、気泡の発生が防止されるように設定されている。
ここで、本実施の形態の燃料ポンプ１と、渦流阻止面１２ｂが形成されていない燃料誘導路を備えた従来型燃料ポンプとを用い、温度変化に対する燃料の吐出流量の変化を測定した結果を第５図の表図に示す。前記第５図によると、従来の燃料ポンプは、燃料が高温になることに伴い、吐出流量が低下するのに体し、本実施の形態の燃料ポンプ１は、高温になっても吐出流量の低下がみられず、吸入口１２に形成された渦流阻止面１２ｂの効果を確認することができる。
叙述の如く構成された本形態において、モータ部Ｍの駆動に基づいてインペラ１１が回転すると、前述したように、ポンプ作動がなされて燃料が吸入口１２の外側端１２ａから内側端１０ｃを経てポンプ室内に流入するが、この場合に、燃料が吸入口１２の筒内に沿って流入する際に、燃料の流れは、インペラ１１の回転方向に沿って渦流を形成しようとしても、吸入口１２の筒内周面に形成された渦流阻止面１２ｂに当接することにより阻止され、もって、内側端１０ｃの近傍が低圧となって気泡が発生することを防止できるばかりでなく、吸入抵抗が生じるのを防止できるとともに、渦中心における局所的な減圧が防止されて、流量低下による性能の低下を回避することができる。
しかも、このものにおいて、渦流阻止面１２ｂは、吸入口１２におけるインペラ１１の回転方向先側に位置して形成されているので、インペラ１１の回転に追随して流入することにより形成される燃料の渦流を効果的に阻止することができる。
さらに、このものにおいて、渦流阻止面１２ｂは、インペラの回転方向に直交する面となっているので、吸入口に流入する燃料の流れに直交するようにして流れの方向を強制的に変更させるので、渦流の防止を効果的に行うことが可能となる。
また、このものにおいて、吸入口１２の外側端１２ａは、内側端１０ｃよりも大径で、しかも、形成位置が内径側に偏寄して設けられているので、ポンプ部Ｐの小径化を図ることができ、ポンプ部Ｐとモータ部Ｍとを一体化するようにカシメ付けられるカバー６のカシメ代を確保することができる。しかるに、このようにした場合、外側端１２ａが内側端１０ｃに対して偏寄しているが故に渦流の発生が一層顕著となるが、このものでは、渦流阻止面１２ｂが形成されているため渦流が防止されることになり、コンパクト化を実現しながら渦流の防止も図れる優れた燃料ポンプとすることができる。
さらに、このものにおいて、渦流阻止面１２ｂを形成するにあたり、吸入口１２を肉厚にして形成しているので、渦流阻止面１２ｂから外側リング状凹溝１０ｂに至る部位をＲ状に形成する場合に、第二プレート１０の板厚を厚くすることなくＲ状部の曲率半径を大きく確保できることになって、吸入口１２からポンプ室内に至るあいだに形成される燃料導入部の面積を大きく確保できるとともに、燃料の流れを剥離しないようにすることができて、高温特性における流量低下の抑制をさらに効果的に図れ、優れた燃料ポンプとすることができる。
尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、第６図に示す第二の実施の形態のようにすることもできる。
第二の実施の形態において、第二プレート（外側隔壁）１３の吸入口１３ａに連通して形成される燃料誘導路１４はインペラの回転方向に直交する渦流阻止面１４ａと、該渦流阻止面１４ａに対し、インペラの回転方向後側方向に延出する円弧状の案内面１４ｂが形成されたものとなっており、これによって、燃料誘導路１４に進入する燃料は案内面１４ｂに沿って渦流阻止面１４ａ側に向けて流れ込むことになり、これによって、一層の渦流形成の阻止が図れて、気泡の発生を低減し、高温特性における流量低下を抑制することが可能となる。
さらに、前記各実施の形態のものは、吸入口の内側端と外側端とが偏寄して形成されたものであるが、内側端の開口中心（インペラ羽根体の径方向長さの中心位置）と、外側端の筒中心とが略同位置となっている吸入口についても、渦流阻止部を形成することにより、吸入口の筒内周面に沿って旋回する渦流を防止できて、もって、高温特性における流量低下を図ることができる。
さらに、第７図（Ａ）〜（Ｄ）に示す第三〜第六の実施の形態のようにすることもできる。
第三の実施の形態のものは、吸入口１５の筒中心Ｏから、インペラの回転方向先側に向く放射状の板状体１５ａを設けることにより、渦流の流れに直交する渦流阻止面１５ｂが形成されており、このようにすることでも渦流の発生を低減できる。また、第四、第五の実施の形態のものは、吸入口１６、１７を、外形状は円形であるが、内筒形状を、インペラの回転方向先側に頂部が位置する三角形状、または、インペラの回転方向先側に位置側片が位置する四角形状にしたものであり、このものでも、筒内周面１６ａ、１７ａに角形状を形成することにより渦流阻止部が構成され、渦流の発生を低減することができる。さらには、第六の実施の形態のように、吸入口１８の筒内周面１８ａを内径側に膨出する複数の湾曲面で構成された渦流阻止部とすることもでき、このように構成しても渦流の低減が図れる。
さらには、第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す第七、第八、第九の実施の形態のようにすることもできる。これら各実施の形態のものは、外側隔壁１９、２０、２１のそれぞれに板厚方向に貫通する貫通孔１９ａ、２０ａ、２１ａを開設する一方、これら貫通孔１９ａ、２０ａ、２１ａの孔縁に、該外側隔壁１９、２０、２１とは別途形成された筒状の吸入口２２、２３、２４の基端部を一体的に連結することにより構成ている。そして、これらの場合にも、各吸入口２２、２３、２４におけるインペラ１１の回転方向先側の内周に、インペラ１１の回転方向に直交する渦流阻止面２２ａ、２３ａ、２４ａを形成することにより、渦流の形成が防止されて高温特性における流量低下を図ることができる。
さらに、第七の実施の形態のものでは、吸入口２２（渦流阻止面２２ａ）から外側隔壁１９の燃料流路１９ｂに至る部位において、燃料流路１９ｂ側を切り欠くことで傾斜面１９ｃを形成することで、流れの剥離に基づく流量低下を防止している。また、第八、第九の実施の形態のものでは、それぞれ渦流阻止面２３ａ、２４ａから外側隔壁２０、２１の燃料流路２０ｂ、２１ｂに至る部位において、渦流阻止面２３ａ、２４ａを切り欠いて湾曲状のＲ状部２３ｂ、２４ｂを形成するとともに燃料流路２０ｂ、２１ｂ側を切り欠いて傾斜状の傾斜面２０ｃ、２１ｃを形成することにより、流れの剥離に基づく流量低下を防止している。そして、第九の実施の形態のものでは、吸入口２４に段差部２４ｃを形成して、燃料流路２１ｂ側の筒長方向の長さ短くし、燃料流路２１ｂ側の傾斜面２１ｃを大きく確保するように構成されており、これによって、渦流阻止面２４ａから燃料流路２１ｂに至る部位の容積が大きくなって、流量低下の一層の防止が計れるようにしている。
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明にかかる燃料ポンプは、車両の燃料タンク等に設けられる燃料ポンプ等として有用であり、特に渦流が発生するような吸入口の外側端と内側端とが偏寄して形成されているような燃料ポンプとして、また燃料ポンプを小型、軽量化したい場合に適している。

Claims (4)

1. 吸入口が形成される外側隔壁と、排出口が形成される内側隔壁と、これら隔壁の対向間に収容されるインペラとを備え、各隔壁のインペラ外周の羽根体に対向する部位に、前記吸入口と排出口とに連通するリング状の燃料流路が形成された燃料ポンプにおいて、前記吸入口に、流入する燃料が渦流となるのを阻止する渦流阻止部を設けるにあたり、
   該渦流阻止部は、吸入口におけるインペラの回転方向先側に設けられ、該インペラの回転方向に直交する渦流阻止面を備えて構成されている燃料ポンプ。
2. 請求項１において、吸入口の外部に面する外側端は、インペラに面する内側端よりも大径で、かつ、内径側に偏寄して形成されている燃料ポンプ。
3. 請求項１または２において、吸入口から燃料流路に至る連結部位は、傾斜状および／または湾曲状に切り欠かれている燃料ポンプ。
4. 請求項１乃至３の何れか１において、渦流阻止部は、前記渦流阻止面と、該渦流阻止面に対し、インペラの回転方向後側方向に延出する円弧状の案内面とから構成されている燃料ポンプ。

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