JPS61104190A - ポンプ装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、高圧小流量を要求されるところのポンプ装置
に関し、自動車の他、一般産業用に使用されるものであ
り、特に自動車用燃料ポンプに通用される。

（従来の技術） 最近の自動車用燃料ポンプとして再生ポンプが注目され
ているが、従来の単段再生ポンプの特性は、高圧中流量
型で、吐出圧の変化に対し、流量の変化が太き（、車両
用高圧燃料ポンプのように、高圧小流量、かつ、吐出圧
の変化に対し比較的流量変化の少ない特性を要求される
場合には、適当とはいえない。すなわち、従来の単段再
生ポンプの構造において、車両用高圧燃料ポンプとして
必要な前記要求特性を満足するためには、外形を大きく
したり、インペラとポンプ室壁との間のサイドクリアラ
ンスを極めて小さくする必要があり、羽根溝を小さくす
る等の処置が必要となってくる。

（発明が解決しようとする問題点） 前記の処置は、いずれの場合においても、ポンプ効率が
悪くなるとか、製作コストが高くなるとか、モータへの
負荷が増加したり、インペラの側面がポンプカバーある
いはエンドフレームに接触しやすく騒音、耐久性、効率
等の面で、問題点があった。

（問題を解決するための手段） 本発明は、インペラの外周部に外羽根を形成して第１の
ポンプ部を構成し、インペラの中央部の両側面に円板状
の突出部を設け、この突出部の外周部に内羽根溝を形成
して第２のポンプ部を構成した。

（作　用） インペラ回転を始めると、燃料は第１のポンプ部へ吸い
込まれて１段目の昇圧がされ、その後燃料は第２のポン
プ部へ送られて２段目の昇圧が行なわれ、吐出口を通し
てモータ内部へ送られる。

また、インペラ側面に第２ポンプ部を有することにより
、インペラ側面とハウジングとの接触をなくずことが可
能となる。

（実施例） 以下、本発明を図に示す実施例について説明する。第１
図は、本発明になるポンプ装置を車両用燃料ポンプに適
用した場合の第１実施例の構成を示す縦断面図、第２図
は第１図図示装置におけるインペラの平面図、第３図は
第１図図示のＡ−Ａ線に沿う断面図、第４図は第３図図
示のＢ−Ｂ線　　　　　１に沿う部分断面図である。１
はインペラ（羽根車）で、概略円板状をなしており、ポ
ンプカバー２とエンドフレーム３により形成されるポン
プ室内において、その中心部が回転軸となるモータシャ
フト４に取付けられ、軸方向に滑動自在で、回転方向に
は規制されている。そして、インペラ１の形状は、外周
部には両側に複数の外羽根？１１ｃが設けられており、
またインペラ１の中央部の両側面に円板状の突出部を設
け、その外周部には内羽根ｉｔａ，１ｂが片羽根ずつ設
けられている。また、前記インペラ１の中心部付近には
、インペラ１の両側の空間２７．２８の圧力を等しく保
ち、燃料の吐出通路となる連通口１ｄが設けられている
。

ポンプカバー２およびエンドフレーム３には、インペラ
１の外羽根溝１　ｃを包みこむようにして円弧状の溝が
設けられ、外法路５を形成している。

外法路５の一端は吸入口６に開口し、外法路５の他端は
連通路２２ｂに開口している。また、連通路２２ｂは第
３図示のように向流路２１ｂに接続されている。そして
、連通路２２ｂと向流路２１ｂとはエンドフレーム３の
インペラ１に対面する部分に形成されている。

また、ポンプカバー２　（［１１にも連通路２２ｂと向
流路２１ｂに対応する流路が形成されている。よって、
このポンプカバー２側の連通路を以下連通路２２ａ（第
４図）とし、向流路を２１ａ　（第１図）とする。向流
路２１ａ、２１ｂはインペラ１に設けられた内羽根溝１
ａと１ｂを包みこむようにした円弧状の溝の形をしてお
り、一端は連通路２２’ａ、２２ｂに、他端は吐出ボー
ト２３ａ、２３ｂ（第１図参照）に開口している。また
外法路５において、吸入口６に開口（７ている部分と連
通路２２ｂに開口している部分の間には、仕切部３２（
第３図参照）が設けられている。

そして、仕切部３２ではインペラ１と仕切部３２間の間
隙が極めて少なくなるように寸法が定められている。こ
れによりインペラ１の外周部及び側面部共にポンプカバ
ー２とフレーム３との間に微少な隙間が保たれている。

そして、外羽根溝ＩＣ１外流路５．及び仕切部３２によ
り形成されているポンプ流路を以下、第１のポンプ部と
呼ぶことにする、この第１のポンプ部は前述の構成のと
おり、再生ポンプとして構成されている。また、内胴（
長溝１ａ，１ｂおよび内流路２１ａ、２１ｂにより形成
されているポンプ流路を以下、第２のポンプ部と呼ぶこ
とにする。

また、内流路２１ａ、２１ｂにおいて、連通路２２ａ、
２２ｂに開口している部分と吐出ポート２３ａ、２３ｂ
　（第１図参照）に開口している部分との間には、仕切
部５０　（第３図参照）が設けられている。そして、仕
切部５０では、インペラ１と仕切部５０間の隙間がなく
なるように寸法が定められている。これによりインペラ
１の内羽根ｉ１ａ，１ｂ部分の外周及び側面にポンプカ
バー２とフレーム３との間に微少な隙間が保たれている
。

また、吐出ポート２３ａ、２３ｂは第１図に示す如く空
間２７．２８に開口している。そして、この空間２７，
２８とモータ内室３０とは、エンドフレーム３に圧入さ
れた軸受７の周囲に設けられた吐出口３１を通して導通
している。一方、モータ部はケース１０に固着された永
久磁石１１とアーマチュア１２、コンミテータ１３によ
り形成され、モータシャフト４の両端は夫々エンドハウ
ジング１５とリテーナ１４に保持された軸受１６及びエ
ンドフレーム３に圧入された軸受７により回転自在に支
持され、軸方向にはスペーサ１７゜１８により定位置に
固定されている。エンドハウジング１５にはブラシホル
ダ１９か固定され、このブラシホルダ１９にブラシ２０
が支持され、さらに吐出流路３２゛及び吐出パイプ３３
が設けられている。そして、ポンプカバー２、エンドフ
レーム３、及びエンドハウジング１５をヨークを兼ねた
ケース１０によって固定することにより全体が形成され
ている。このように構成された燃料ポンプは通常燃料タ
ンク内に設置される。

次に、上記構成になる本発明ポンプ装置を通用した燃料
ポンプの作動について説明する。モータ部は・図示しな
い電源からブラシ２０を通り″。

ミテータ１３に印加された電圧によりアーマチュア１２
が回転することによって作動し、この回転によりインペ
ラ１を第２図図示の矢印方向に回転させ、燃料タンク内
の燃料は、インペラ１が回転することにより、吸入口６
から吸込まれ、インペラ１の外羽根溝１ｃと外流路５で
形成されている第１ポンプ部により昇圧（第１段目の昇
圧）されて、連通路２２ａ、２２ｂを通して内羽根溝１
ａ。

１ｂと内流路２１ａ、２１ｂにより形成されている第２
のポンプ部に送られて第２段目の昇圧が行なわれる。第
２ポンプ部により昇圧された燃料は、吐出ポート２３ａ
、ｚ３ｂからポンプ内室空間２８．２７へ吐出され、ポ
ンプ内室２７に吐出された燃料は連通口１ｄ及び吐出口
３１を通してモータ室内３０に吐出される。また、ポン
プ内室２８に吐出された燃料は吐出口３１を通してモー
タ内室３０に吐出される。モータ内室３０に吐き出さ・
　　れた燃料はアーマチュア１２を冷却しながら、吐出
パイプ３３により吐出される。

上記実施例に示すようなポンプを用いた場合は、第５図
（ＩＩＩ）に示すような直列につながれた２段ポンプと
同等と考えることができる。性能的に見ると、第６図に
示されるように、第５図（１）に示される従来の単段ポ
ンプの特性曲線Ｘに対して、２段ポンプの特性曲線Ｙは
流ｉＱが変らず、吐出圧Ｐだけ（△Ｐ　’Ｉ＋ΔＰ２）
７６２１倍に上がっている。つまり吐出圧の変化の割合
△Ｑ／△Ｐは、２段ポンプ゛にすることにより小さくな
る。また、この場合、２つのポンプの効率η１．η２が
同一であるならば、最終的なポンプ効率η°　もほぼ前
記η１．η２に等しい、ただし羽根溝１ａ，１ｂ。

ＩＣの形、あるいは流路５，２１ａ、２１ｂ・などによ
り△Ｐ＋と△Ｐ２の大き、さの違い、また、ポンプ部の
効率η１．η２の大きさも当然変ってくることになる。

本発明の場合には、第７図の第２ポンプ部の部分断面図
において、矢印Ｚで示すような力が内羽根に生じるため
、インペラ１がポンプカバー２あるいはエンドフレーム
３に接触しに（くなっており、より大きな力が生じ、外
乱に対しても強（なっている。従って、本発明による２
段ポンプを用いることにより、高圧少流量で、吐出圧の
変化による吐出量の変化が少なく、しかも１枚のインペ
ラにより、２段ポンプを実現したため、製作コストも低
いポンプ装置を提供することができる。

次に、第８図は本発明になるポンプ装置の第２実施例の
構成を示す縦断面図で、回転軸４内に連通穴４ａが設け
られており、ボンフ内室２７と吐出パイプ３３が導通し
ており、吐出ボート２３ａ、よりポンプ内室２７内に吐
き出された燃料は連通穴４ａを通って吐出パイプ３３に
送られる。この燃料圧送系路に生じる流体損失は僅かな
ものであり、ボンフ内室２７と２８の圧力をほぼ等しく
保つことができる。上記以外の構成は、第１図図示の構
成と同じである。

次に、第９．１０，１１．１２図は本発明になるポンプ
装置の第３実施例の構成を示し、第９図は本発明ポンプ
装置を通用した燃料ポンプの第３実施例の全体構成を示
す縦断面図、第１０図はインペラの平面図、第１１図は
カップリングの斜視図、第１２図はポンプカバー２に打
ち込まれたインペラシャフト部の一部断面図で、インペ
ラ１には軸受１０２が取付けられており、ポンプカバー
２に固定れたインペラシャフト１００に滑動方向、回転
方向自在に取付けられている。インペラシャフト１００
にはポンプ内室２７と２８を導通する連通穴１００ａ、
１００ｂが設けられている。インペラ１には連通口１ｄ
が設けられ、その一部はモータ回転軸４に固定されたカ
ンプリング１０１の継手１０１ａと緩く嵌合している。

。 上記以外の構成は、第１図に示す第１実施例の構成と同
じである。

上記第３実施例の作動について説明すると、インペラ１
は、アーマチュア１２が回転を始めるとカップリング１
０１、継手１０１ａを回転し、ポンプ作用を行なう。吐
出ボート２３ａよりポンプ内室２７へ圧送された燃料は
インペラシャフト′１００の連通穴１００ａ、１００ｂ
を通してポンプ内室２８へ送られ、吐出ボート２３ｂか
ら送られた燃料と合流し、吐出口３１を通してモータ内
部ｄ。

３０へ送られる。この場合、燃料がポンプ内室２７から
２８へ送られる糸路（連通穴１００３．１００ｂ）にお
いて圧…はほとんどなく、ポンプ内室２７と２８の圧力
のバランスを保つことができる。

また、前述した３つの実施例においては、ポンプの段数
がすべて２段であったが、インペラ径を大きくすること
により、羽根溝を３段以上にすることも可能である。

（本発明の効果） 本発明においては、インペラの外周側に配設された両羽
根再生ポンプのポンプ作用と内側に配設された片羽根再
生ポンプのポンプ作用が直列的に相加わって流体を圧送
するため、すなわち、第１と第２のポンプ部分が直列接
続されているため、例えば吐出圧が△Ｐだけ上昇したと
すると、その上昇分を前記２つのポンプで受けるため、
夫々のポンプに加わる負荷は小さくなる。従って、圧力
の上昇による流量の低下を１つのポンプによる場合より
小さくすることができる。また、夫々のポンプの昇圧が
１段ポンプの場合より低いために、サイドクリアランス
を大きくとることができ、製作が容易になるという効果
がある。また、インペラの外周端のみに羽根溝を設けた
従来ポンプに比べるとインペラの外径を小さくすること
ができるという効果もある。

また、本発明においては、インペラの中央部に円板状の
突出部を形成し、この突出部の外周側に内羽根溝を設け
、この内羽根溝の周囲に内流路が形成されており、イン
ペラが回転すると内羽根溝部に第７図図示の矢印Ｚで示
す力が外方に向かって生じるため、インペラがポンプカ
バー２あるいはエンドフレーム３により接触しにくくな
り、より大きな力が生じ、外乱に対しても強くなってお
り、より効率が高いという効果が大である。

なお、回転軸４内に貫通穴４ａを設け、ポンプ内室２７
と吐出パイプ３３を直接導通することにより、燃料圧送
系路における圧損をなくし、ポンプ内室２７と２８の圧
力バランスをほぼ等しく保つことができるという効果が
ある。

また、インペラ１に軸受１０２を取付け、ポンプカバー
２に固定されたインペラシャフト１００にインペラを取
付け、インペラシャフト１００にばポンプ内室２７と２
８を導通ずる連通穴１００ａ、１００ｂを設け、インペ
ラ１には連通口１ｄを設け、その一部をモータ回転軸４
に固定されたカップリング１０１の継手１０１ａと緩＜
嵌合させることにより、燃料がポンプ内室２７から２８
へ送られる糸路（連通路１００ａ、１００ｂ）において
圧損はほとんどなく、ポンプ内室２７と２８の圧力のバ
ランスを保つことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるポンプ装置を車両用燃料ポンプに
適用した場合の第１実施例の構成を示す縦断面図、第２
図は第１図図示装置におけるインペラの平面図、第３図
は第１図図示のＡ−Ａ線に沿う断面図、第４図は第３図
図示のＢ−Ｂ線に治国は本発明第１実施例の特性図、第
７図は第１図図示の本発明第１実施例における第２のポ
ンプ部の部分断面図、第８図は本発明になるポンプ装置
の第２実施例の年４≠だ考坤牢み４構成を示す縦断面図
、第９図は本発明になる第３実施例を適用した燃料ポン
プの全体構成を示す縦断面図、第１０図は第９図図示の
本発明第３実施例におけるインペラの平面図、第１１図
は第９図図示の本発明第３実施例におけるカップリング
の斜視図、第１２図は第９図図示の本発明第３実施例に
おけるインペラシャフトの断面図で、図中同一符号は同
−又は均等部分を示す。 ■・・・インペラ、２・・・ポンプカバー、３・・・エ
ンドプレーム、４・・・回転軸、１ｃ・・・第１ポンプ
部の外羽根溝、ｌａ，１ｂ・・・第２ポンプ部の内羽根
溝、５・・・外流路、６・・・吸入口、２２ａ、２２ｂ
・・・連通路、２１ａ、２１ｂ−内流路、２３ａ、２３
ｂ・・・吐出ポート、３２・・・仕切部、５ｏ・・・仕
切部、２７゜２日・・・ポンプ内室、１ｄ・・・連通口
、３１・・・吐出口１．１２・・・モータのアーマチュ
ア、３２”・・・吐出流路、３３・・・吐出パイプ、４
ａ・・・シャフト４内の連通穴、　　　　　ｄｌｏｏ・
・・インペラシャフト、１００ａ、１００ｂ・・・連通
穴、１０１・・・カップリング、１０１ａ・・・カンプ
リングの継手、１ｄ・・・連通口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ室内で回転するインペラ（１）を持つポン
   プ装置であって、前記インペラ（１）は、円板状の形状
   を有すると共に中心部が回転軸（４）に連結され、かつ
   、前記インペラ（１）の外周部に設けられた外羽根溝（
   １ｃ）を有し、前記インペラ（１）の外周部とポンプ室
   壁との間で再生ポンプを構成しており、この再生ポンプ
   を第１のポンプ部とし、前記インペラ（１）の中央両側
   面に前記回転軸（４）と同心の円板状の突出部を形成し
   、この円板状の突出部の外周部に内羽根溝（１ａ，１ｂ
   ）を設け、前記ポンプ室壁との間で片羽根式再生ポンプ
   を構成しており、この再生ポンプを第２のポンプ部とし
   、前記第１のポンプ部及び前記第２のポンプ部が直列に
   連なっていることを特徴とするポンプ装置。
2. （２）前記回転軸（４）内に貫通孔（４ａ）を設け、ポ
   ンプ内室（２７）と吐出パイプ（２２）を直接導通する
   ようにしてことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のポンプ装置。
3. （３）前記インペラ（１）に軸受（１０２）を取付け、
   ポンプカバー（２）に固定されたインペラシャフト（１
   ００）に前記インペラ（１）を取付け、前記インペラシ
   ャフト（１００）には前記ポンプ内室（２７）とポンプ
   内室（２８）を導通する連通穴（１００ａ，１００ｂ）
   を設け、その一部を前記モータ回転軸（４）に固定され
   たカップリング（１０１）の継手（１０１ａ）と緩く嵌
   合させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のポンプ装置。