JPS58195094A - 車両用燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両エンジンの燃料噴射装置に燃料を圧送する
ポンプに関する。

この種のポンプとして現在外国で実用化されているもの
に閉羽根式の再生ポンプを使用したものが知られており
、又、米国特許第３．６７６．０２５号等でも公知であ
る。しかし、公知のものは効率が充（１） 分ではないという問題点を有し、又、比較的高圧力状態
で吐出する用途に使用して、効率の良いポンプ構造が望
まれている。

本発明は上記の問題点に雛み、比較的高吐出圧のポンプ
においてポンプ室内での流体損失が少なくなるポンプ室
の形状を提供することを目的とするものである。

以下、本発明について説明する。

発明者は従来構造において何故効率が低いのかを考えた
が、これが渦流による損失ではないかと考えた。第１図
は従来のりを示したものである。

これを用いて渦流による損失を説明する。３２はインペ
ラであり、中央部に仕切り部・３２ａがあるところの一
般的に閉羽根と称されるものである。

この閉羽根のインペラ３２が回転するとき、ポンプ室内
でのインペラ３２周辺の流体は矢印ＸＹで示す如き、楕
円形状の流となる。そしてこの楕円の大きさはインペラ
３２の軸方向厚さｔに従って大きくなる。ところで、こ
のような楕円流が生じているときに流路のコーナ一部２
２Ｃ（隅部）（２） の曲率半径が小さいと、この部分に流体の速度が小さい
淀み部分が生じ、ここに渦が発生するのである。

このために本発明は渦の発生をなくすために流路隅部の
半径ｒを大きくし、流れの淀みをなくしたものである。

そして、発明者はインペラの軸方向の厚さｔが前述の楕
円形状の大きさに最も関係することに鑑みて、前記イン
ペラ厚さｔに対して流路隅部の半ｑｒを種々変化させて
、効率がどのようになるか特性試験をしてみた。

その結果が第２図に示すものである。この第２図におい
ては、インペラの厚さをｔ［ｍｌとし隅部の半径をｒ［
ｍｌ　としたときのｒ　／　ｔの値を０゜０．３．０．
４．無限と変化したものであり、縦軸には、その時のポ
ンプ効率［％］をとっである。

この結果、ｒ　／　ｔ　＝：Ｉ　Ｏ，４以上では高吐出
圧時の効率向上は飽和し、−１方、ｒ　／　ｔ　＝　０
．４未満では高吐出圧領域＜　ｔ　ｓ　Ｊ１／ｃｄ以上
）の低下が大きい、□えい。辷１１．＋、ｒ　／　ｔ　
＝　０．４つよ。

（３） ンプ室の形状を決定すること、つまり、第３図の如き形
状にすることにより効率の良いポンプが得られる。

なお、ポンプ室のその他の寸法については設計的に求め
られるが、第３図において流体の流れを示す楕円形状Ｘ
、Ｙが丁度入る位のムダのないポンプ室内空間をつくる
ことが好しい。そして、発明者らの検討によれば、イン
ペラの直径３ｏｌｆｉφ〜５０ｍφの大きさのものを用
いて、１．８ｋｇ／ｃｄ以上、６０Ｉｌ／時間以上の特
性を目標とするポンプにおいては次のような範囲に前記
空間の寸法を設計すれば良いことが判明している。

すなわち、第３図において、ｂ−ｅ間のポンプ室内沿面
距離をＬ工、　　ｃ−ｄ間をＬａ、ａｆ間をＬ３．ａ−
ｄ間をり、とすればＬ１＝３〜７ｗ。

Ｌン＝２〜５鶴、Ｌ３＝２〜４日、Ｌ、＝２〜４鶴の範
囲に設計すれば良い。

なお、隅−η９ｒを大きくしていくと最終的にｒ　／　
ｔ　＝無限　　リ、これは第４図の如きテーパ、つＣｒ
、Ｃ６＋、□″・ｌ−）ゎ、６□カ、あ７え。。、４（
４） 図のｒｌはテーバ相互間の小さな半径であり、本発明で
いう半径ｒではない。

なお、半径ｒをインペラ軸方向厚さの４０％とすること
を説明したが、これは、あくまでも１．８ｋｇ／−以上
の比較的高吐出圧において主張できることである。

この点について説明すると、発明者は流路隅部の半径ｒ
の大きさは種々の実験から吐出圧力が低いポンプでは比
較的小さくすることが望ましく、吐出圧力が高いポンプ
では半径ｒを大きく設定する方が有利であることを発見
した。

この原因は完全に解析されていないが、この種ポンプは
一般的には流路の隅部の半径を小さくしてポンプ室内の
流路断面積を大きくした方が流量をかせぐことができる
ため、ポンプ効率が良くなるが、半径ｒが小さいと前述
したような渦流の発生や又、逆流の発生があり、この渦
流や逆流による効率の低下は、吐出圧力の増加とともに
大きくなるためであると考えている。

前述した第２図はこのことを簡単に説明するこ（５） とのできる特性図であり、ｒ　／　ｔを０．０．３゜０
．４．無限に選定したものを試作しこれらのポンプが吐
出圧力を変化させたときに効率がどのようになるか調べ
たものである。

この結果、最大効率はいずれも３２％程度であるが、最
大効率の発生するポイントがｒ　／　ｔを大きくすると
高吐出圧倒すなわち高揚程側に推移することが判明する
。

従って、本発明が目的とするところの、１．８ｋｇ／−
以上の比較的高い吐出圧をもつポンプにあっては半径を
インペラ軸方向厚さの４０％以上（つまりｒ　／　ｔ　
＝　０．４以上）に選定すれば良く、これより小さい値
では効率が低下する。なお、流体の粘度、比重の相異は
ほとんど影響がなかった。

又、４０％以上の大きさとしても、効率が余りかわらぬ
ことは、ｒ　／　ｔ　＝　０．４とｒ　／　を−無限の
曲線が近似していることから明らかである。

以下一実施例について説明する。

第５図および第６図において、このポンプ装置は例えば
車輌の燃料タンク内の液体燃料に沈めも（６） れて設置されるようになっている。そのポンプ装置は概
ね円筒状のハウジング１０を有し、そのハウジングは開
口１１及び１２を夫々備えた輪縁方向一端壁１３及び他
端壁１４を有している。ポンプ装置は更に、ハウジング
１０の軸線方向一端壁１１に接してそのハウジング内に
配備された再生ポンプ部１５と、その再生ポンプに隣接
してハウジング１０内に配備されたモータ１６とを有し
、そのモータ１６は再生ポンプ部１５に作動連結されて
いてそのポンプ部を駆動するようになっている。

再生ポンプ部１５はポンプケーシングを有し、そのポン
プケーシングはハウジング１０の輪縁方向一端壁１３に
設けられている開口１１を実質的に閉じる第１のケーシ
ング部分１７及びその第１のケーシング部分１７と協働
し、て間にポンプ室を画定する第２のケーシング部分１
８とを有してい・・　　　　、、・、１１１．：し 具体的には、第１のケージ　１部分１７は第２のケーシ
ング部分１８に対向する内面２１に形成（７） された円弧状凹所２２を有し、また、第２のケーシング
部分１８は第１のケーシング部分１７に対向する内面に
形成された円形凹所２３及びその円形凹所２３の底面の
半径方向外周部に形成された円孤状凹所２４を有してい
る。又、２２ｃは先に述べた流路隅部であり、半径ｒは
２．０鶴である。

ポンプ室は第１のケーシング部分１７の内面２１、その
第１のケーシング部分に設けられている円孤状凹所２２
、第２のケーシング部分１８に設けられている円形凹所
２３、及びその第２のケーシング部分に設けられている
円弧状凹所２４により画定されている。

軸２５は円弧状凹所２２及び２４と菓軸線関係をなして
延在する軸線を有している。軸２５の軸線方向一端部２
６は第２のケーシング１８に設けられている軸線方向中
央孔２７に軸受２８によって回転可能に支持されそいる
。軸２５の軸線方向一端部２６はポンプ室１貫通して、
第１のケージ２ヶ、お第１□。□２．７”””Ｆｔ　＠
　ｒｆｃ　＊　ｈ　Ｔい、□。

所３１内に位置する軸線方向端面を有している。

（８） 概ね円板状をなすインペラ３２は直径φが４０ｆｉ。

軸方向厚さｔが２．８鶴であり、ポンプ室内で回転可能
なように軸２５に装着されている。インペラ３２は軸２
５の軸線方向一端部２６が嵌合せられる軸線方向中央孔
３３（第２図）を有し、その中央孔３３の壁面には直径
方向に対向せられた一対の軸線方向溝３４が形成されて
いる。断面円形のビン３６は軸２５を貫通して延在し、
また、一対の軸線方向溝３４に夫々嵌合せられる端部を
有している。

こうして、インペラ３２は軸２５に相対して軸線方向移
動可能に、しかしその軸２５に相対して回転不可能にそ
の軸に装着されている。インペラ３２は第１のケーシン
グ部分１７の内面２１かられずかな間隙（Ｗｌ）だけ隔
離せられた軸線方向一端面３８及び第２のケーシング部
分１８に設けられている円形凹所２３の底面かられずか
な間隙（Ｗｌ）だけ隔離せられた軸線方向他端面３９を
有している。

これら間隙（Ｗｌ）及び（Ｗｌ）は実際には極（９） めて小さく、第５図には誇張して示されている。

インペラ３２の軸線方向一端面３８及び他端面３９には
夫々環状突起４１及び４２が一体をなして備えられ、そ
れら環状突起４１及び４２は間隙（Ｗｌ）及び（Ｗｌ）
よりも小さい高さを有している。

インペラ３２はポンプケーシング１７及び１８内に画定
されたポンプ室と協働して円弧状のポンプ流路４６を画
定する外周部を有し、その外周部には軸線方向一端面３
８及び他端面３９にインペラ３２の円周方向に互いに等
間隔をなして離隔された複数個の半径方向羽根溝４７が
形成されている。図示されているインペラ３２はそれの
軸線方向一端面３８に形成されている羽根溝４７の底面
と軸線方向他端面３９に形成されている羽根溝４７の底
面とが互いに交差していない、いわゆる閉羽根形のもの
である。

ポンプ流路４６は第１のケーシング部分１７に設けられ
た吸込口５１を介して図示していない燃料タンク内の液
体燃料に連通され、また、第２のケーシング部分１８に
設けられた吐出口５２を介（１０） してハウジング１０内の空間に連通されている。

なお、吐出口５２は第２図１−１断面である第１図には
現われないが、説明の便宜のため仮想的に示した。

電気モータ部１６は軸２５と同心円関係をなしてハウジ
ング１０内に配置されて２個の約半円筒状永久磁石６１
と、その永久磁石６１に対し同心円関係をなして軸２５
に固定して装着されたアーマチュア６２と、そのアーマ
チェアロ２に接続されて軸２５に固着されたコンミテー
タ６３とを有している。コンミテータ６３にはブラシ６
４が摺動接触せられている。ブラシ６４は端部ブロック
６７に固着されたブラシホルダ６６によって保持されて
いる。その端部ブロック６７はハウジング１０の軸線方
向他端壁１４に設けられている開口１２を実質的に閉じ
るよらそのハウジング内に配備されている。　　　　　
”′１ ．１゜ 端部７’　ｔ’　°ｙ　Ｉ　６７４；！　’、ｍＩＩ□
′戸’；　７１’　１０内空間９面する軸線方向一端面
に　晟された中央凹所７１及びその中央凹所の底面に形
成された第２の中央凹所７２を有している。その第２の
凹所７２の壁面には周方向に互いに離隔されて複数個の
溝７３が形成され、その溝７３は傾斜した底面を有して
いるとともに中央凹所７１の底面に開口する端を有して
いる。端部ブロック６７はそれの軸線方向他端面から外
方に突出する中空突出部７４を有し、その中空突出部７
４の中空部は第２の凹所７２に連通している。その中空
突出部７４は図示していない燃料噴射装置Ｚへ接続され
るようになっている。

軸２５の軸線方向他端部８１は軸受８２に回転可能に支
持され、その軸受８２は第２の凹所７２に面取りして形
成された座８３に着座せられているとともに中央間′：
・所７１に配備された環状リテーナ８５により所定１の
位置に保持されている。そのリテーナ８５は周方向に互
いに離隔して形成され１．１ テーナ８５によ　　定の半径方向位置に保持されている
。軸２５は　　８２の軸線方向一端面に当接してその軸
２５に装着されたスペーサ８７及び軸受２８の軸線方向
一端面に当接してその軸２５に装着されたスペーサ８８
により軸線方向所定の位置に保持されるようになってい
る。

以上述べた電動式燃料ポンプ装置の作動につ（１て説明
する。図示しない電源からの電流はブラシ６４を通って
コンミテータ６３に供給されてアーマチェアロ２を回転
せしめる。アーマチュア６２の回転は軸２５によりイン
ペラ３２に伝えられてそのインペラを第６図中矢印Ｕで
示した時計方向へ回転せしめる。

インペラ３２の回転により液体燃料は吸込口５１からポ
ンプ流路４６へ導入せられる。燃料はインペラ３２の羽
根溝４７によりポンプ流路４６内で昇圧され、吐出口５
２を通って）１ウジングｌＯ内空間へ吐出され、永久磁
石６１とアーマチェアロ２との間の環状間隙、リテーナ
８５に設けられている孔８６、端部ブロック６７に設け
られている溝７３及び中空突出部７４の中空部を通って
燃料噴射装置Ｚへ送られる。

そして、この第５図、第６図のポンプ運転中に（１３） おいて、ポンプ流路４６内では旋回流Ｘ、Ｙが第３図と
同様に発生する。この旋回流Ｘ、Ｙは低圧の吸入口５１
から高圧の吐出口５２まで連続的に発生しこの旋回流Ｘ
、Ｙによって流体圧は徐々に昇圧される。

流路４６内のコーナ部つまり隅部２２Ｃの半径ｒを大き
くしであるため隅部２２Ｃに淀みが発生せずポンプ性能
を低下させることがない。特に高圧力下でポンプを使用
した場合、この隅部に逆流が生じることがなくなりポン
プ効率が低下することがなくなる。

なお、隅部は単純な円孤でなくても良く、複数の半径ｒ
を用いてなめらかなスロープ状に形成しても良い。この
場合でも前記半径ｒがインペラ厚さｔの４０％以上であ
ることは勿論である。

以上述べたように本発明においては、ポンプの吐出圧が
高い場合は、流路隅部の半径が大き０方が効率が良くな
ることを見い出し、かつ、ｒ　／　ｔ＝０．４付近から
高吐出圧倒効率が飽和し、このｒ　／　ｔ　＝　０．４
のときの最大効率が１．８　［ｋｇ／ｃｊｌ（ｌ　４） において発生することを見い出したから、吐出圧が１．
８　［ｋｇ／ａａ１以上の閉羽根式再生ポンプにおいて
、前記半径の大きさを、インペラの軸方向厚さの４０％
以上の大きさとするという本発明が完成され、これによ
り例えばポンプの吐出仕様圧が変化してもすぐに対応で
きるので設計作業が容易になり、又、コストアンプなし
で効率の良好な車両用燃料ポンプが得られる。

この結果、車載バッテリの負担を軽くすることができ、
体格を小型化でき、安価にできるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のポンプ室内形状を示す一部断面図、第２
図は本発明を説明するに供する特性図、第３図は本発明
の一実施例を説明するに供するポンプ室内形状の一部断
面図、第４図は本発明のその他の実施例を示すポンプ室
内形状の一部断面図１、、．１ ”５１ｉ１１″″″１°”１−塁、：　Ｎ　Ｉ　ｍ°゛
ゞ１′プの矢視１−１断面図および　　■−■断面図で
ある。 １６・・・モータ、４６・・・ポンプ流路、３２・・・
インペラ、２２ｃ・・・流路隅部、ｒ・・・隅部半径、
ｔ・・・インペラの厚さ。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 ９１１［１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータ（１６）によって駆動されポンプ流路（４６）内
   を回転する閉羽根の再生ポンプ形式のインペラ（３２）
   をもつ車両用燃料ポンプであって、１．８［ｋｇ／ａＪ
   ］以上の圧力で燃料を車両エンジンに付属する燃料噴射
   装置に圧送するものにおいて、前記ポンプ流路（４６）
   内の流路隅部（２２Ｃ）の曲がり具合を決定する半径（
   ｒ）を前記インペラ（３２）の軸方向の厚さ寸法（１）
   の４０％以上としたことを特徴とする車両用燃料ポンプ
   。