JPS63314392A - 燃料タンク内蔵式燃料ポンプ装置 - 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］ 本発明は高い燃料圧力が得られるタービン型再生ポンプ
を用いた燃料タンク内蔵式燃料ポンプ装置に関する。

［従来の技術］ 従来、車両用燃料タンク内に装架される燃料タンク内蔵
式燃料ポンプ装置におけるポンプとしては、容積型のロ
ーラベーンポンプが主流であったが、吐出脈動圧が高く
騒音が大きいとともに構造が複雑であり、コスト高等の
問題が有るため、近年タービン型の再生ポンプが装着さ
れてきている。この種のポンプは非容積型であることか
ら吐出脈動圧が非常に低く、これにより騒音が低減され
、かつポンプ構成部品数が少なく、構造が簡素になる等
の効果を有している。しかしながらこの再生ポンプを車
両用燃料ポンプに採用する場合、そのポンプ性能を満足
させるにはモータの回転数が高くなってしまいポンプ室
内で燃料が高速で渦状にかくはんされることからキャビ
テーションが発生しやすくなり、特に高温時あるいは減
圧時にポンプ室内の燃料がベイバーライズしてポンプの
ベイパーロックが発生する原因となることがある。

これらに対処するため例えば米国特許第３．２５９，０
７２号明細書又は米国特許第３，４１８，９９１号明″
ｓｆに示されている様にポンプ室内の吸込孔から吐出孔
に至る流路内にペイパー抜きの通気孔を設けている。

第７図は再生ポンプ部のポンプ室部分の拡大円周断面展
開図である。第７図において２４はポンプ室２７を画定
するポンプケーシングであり、該ポンプケーシング２４
は上部ケーシング２５と下部ケーシング２６とからなる
。このポンプ室２７内にはモータ部（図示せず）に作動
連結された羽根車２日が配設され、該ポンプ室２７と羽
根車２８により形成される環状の流路２９の始点は下部
ケーシング２Ｇに設けた吸込孔３０に連通し、該流路２
９の終点は上部ケーシング２５に設けた吐出孔３１に連
通している。３６はベイパー３５をポンプ外部へ排出さ
せるための通気孔であり、下部ケーシング２６に設けら
れ前記環状の流路２９の中間部に連通している。羽根車
２８の回転により矢印で示す如く吸込孔３０から流入し
た燃料３４は、吐出孔３１に至る過程で徐々に昇圧され
て該吐出孔３１部で最大吐出圧力となって吐出される。

このとき吸込孔３０部は負圧となる。

ここで、第８図は再生ポンプ部のポンプ室内部の燃料圧
力分布特性図であり、実線Ｓは常温時（燃料温度が２０
°Ｃ±１０°Ｃ）、二点鎖線Ｔは高温時（燃料温度が５
０°Ｃ±ｌｏ’ｃ）のそれぞれのポンプ室内圧力分布特
性曲線である。高温時の燃料３４は沸騰状態に近づいて
おり、吸込孔３０部の急激な圧力低下によりペイパー３
５が発生し、羽根車２８により燃料３４がかくはんされ
ることによりペイパー３５の発生が更に促進される。従
って、ペイパー３５を含んだ燃料３４がポンプ室２７内
の流路２９を移動しながら昇圧されることになるが、ペ
イパー３５を効率よくポンプ外部に排出することができ
ない構造の場合は二点鎖線Ｔの特性曲線のようにポンプ
の吐出性能が低下することになる。

従って、ペイパー３５を効率よくポンプ外部に排出しポ
ンプの吐出性能を高めるために前記通気孔３６の設定位
置及び大きさが重要となる。

第９図は高温時における再生ポンプのポンプ室内の流体
状態図であり、吸込孔３０より流入したペイパー３５を
含んだ燃料３４は羽根車２日の回転による遠心力によっ
て、ベイパー密度の高い燃料３４ａは流路２９の内周側
壁３７側に押しやられ、ベイパー密度の低い燃料３４ｂ
は流路２９の外周側壁３８側に押しやられる。このベイ
パー密度の高い燃料３４ａは流路２９中を移動するにつ
れてＧ点付近で内周側壁３７に収束され、このＧ点から
吐出部３９に至る流路２９内はベイパー密度の低い燃料
３４ｂで満たされる。

ベイパー密度の高い燃料３４ａは内周側壁３７に収束さ
れるので該燃料３４ａの流速は減速され部分的に昇圧さ
れることになる。

従って、Ｇ点より若干手曲に通気孔３６を設けることに
より効率よくペイパー３５をポンプ外部に排出すること
ができ、ポンプの吐出性能を高めることが可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、車両の運転状態、車両構造の相違等によ
りペイパー３５の発生量及び燃料温度の上昇値が一定で
はなく、このため前記Ｇ点が吸込孔３０側または吐出部
３９側に移動することになり、設定した能動通気孔３６
の位置ではペイパー３５をポンプ外部に排出不能となっ
てポンプ室内部にペイパー３５が充満し、ポンプの吐出
性能が低下し、さらには吐出量がゼロとなってペイパー
ロックに至る場合がある。このため、通気孔３６の位置
を吐出部３９側のポンプ内圧の高い位置に移動した構造
として、ペイパー３５の発生量が多くなった場合にも該
ペイパー３５をポンプ外部に排出し得るようにしている
。しかし、この場合にはポンプ内圧の高い位置に通気孔
３６を設けているので、特に常温時には該通気孔３６カ
ーらの燃料３４の漏れが多くなりポンプの吐出性能が低
下する不具合が生ずる。尚、通気孔３６の孔径寸法を小
さくしてポンプの吐出性能の低下を防ぐ方法も考えられ
るが、この場合には通気孔３６の通路抵抗によってペイ
パー３５が通過しずらくなり効率よくペイパー３５をポ
ンプ外部へ排出することができなくなるので適当な方法
ではないそこで、ポンプの吐出性能を高めるためにはポ
ンプの回転数を高くするか羽根車２８の直径を大きくし
てポンプの仕事旦を増大させる必要があるが、前者の場
合にはキャビテーションが発生しやすくなるとともに騒
音の増大といった不具合が生じ、後者の場合にはポンプ
負荷が増加しモータ電流が大となるとともに羽根車２日
の直径寸法の増大によってポンプ装首全体が大型化する
不具合が生ずる。

本発明は上記した従来の不具合に鑑み案出したものであ
り、再生ポンプのポンプ室内の流路を改善することによ
り、キャビテーションの発生を極力少なくしてペイパー
の発生量を減少させるとともにポンプの吐出性能を低下
させずにペイパーを効率よくポンプ外部へ排出させ、更
に、ポンプ装置の小型化、騒音の減小が可能となる燃料
タンク内蔵式燃料ポンプ装置を提供することを目的とし
ている。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため１本発明に係る燃料タンク内蔵
式燃料ポンプ装置の構成は、再生ポンプ部と該再生ポン
プ部を駆動するモータ部とを有するとともに、前記再生
ポンプ部は、ポンプ室を画定するポンプケーシングと、
前記モータ部に作動連結され前記ポンプ室内に配設した
羽根車と、該ポンプ室と羽根車により形成される環状の
流路の始点と終点における前記ポンプケーシングの対応
位置にそれぞれ設けた吸込孔及び吐出孔と、該ポンプケ
ーシングに設けられ環状の流路の中間部に連通して燃料
とともに移送されるペイパーをポンプ外部へ排出させる
ための通気孔とを備え、車両用燃料タンク内に装架され
る燃料ポンプ装置において、前記吸込孔から前記環状の
流路の第１の所定位置までの流量領域を、吸込孔側の前
記ポンプケーシングの内側面と前記羽根車とのサイドク
リアランスが該吸込孔側に向うほど拡大するような第１
の傾斜流路領域とするとともに、この吸込孔側のポンプ
ケーシングの傾斜した内側面の一部に羽根車と平行な溝
を設けて該内側面に段差を形成し、前記溝にポンプ外部
と連通する前記通気孔を設けたことを特徴としている。

［作用］ 上記構成の本発明によれば、吸込孔付近の流路断面積と
吸込孔の断面積との差が少なくなり、吸込孔付近の燃料
の流速は急激に増加することなく第１の傾斜流路領域を
移動するにつれて徐々に増加することになるから、該吸
込孔付近の燃料の静圧の急激な低下がなくなる。このた
め、吸込孔付近ではキャビテーションが発生しずらくな
りペイパーの発生量は少なくなる。また、たとえペイパ
ーが発生しても第１の傾斜流量領域に設けた溝により形
成される段差によりペイパーを含んだ燃料は減速され、
該段差付近が部分的に昇圧されるので前記溝に設けた通
気孔からペイパーが効率よくポンプ外部へ排出される。

［実施例］ 以下２本発明を第１図乃至第６図に示す一実施例に基づ
き説明する。

第１図は燃料ポンプ装置の縦断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は再生ポンプ部のポンプ室部分
の拡大円周断面展開図である。

第１図乃至第３Ｉ２１において、１は図示しない車両用
燃料タンク内に装架される燃料タンク内蔵式燃料ポンプ
室７内であり、再生ポンプ部２と該再生ポンプ部２を駆
動せしめるモータ部３とを一体に連結した構造としてい
る。３ａはアマチュアであり、３ｂは該アマチュア３ａ
のロータシャフトである。

４はポンプ室７を画定するポンプケーシングであり、該
ポンプケーシング４は上部ケーシング５と下部ケーシン
グ６とからなる。前記ポンプ室７内にはモータ部３のロ
ータシャフト３ｂに作動連結された羽根車８が配設され
、該ポンプ室７と羽根車８により形成さ、れる環状の流
路９の始点と終点におけるポンプケーシング４の対応位
置にはそれぞれ吸込孔ｌＯ及び吐出孔１１を設けている
。前記吸込孔ｌＯは下部ケーシング６に貫通して設け、
前記吐出孔１１は上部ケーシング５に貫通して設ける。

アマチュア３ａの回転によりロータシャフト３ｂに連結
した羽根車８が回転することによるポンプ作用によって
、燃料が吸込孔１０から環状の流路９内に流入する。流
入した燃料は羽根車８の回転により生ずる流体ｌγ擦力
によって昇圧され吐出孔１！よリモータ部３の内部を通
り吐出管１２から図示しない配管中に圧送される。

ここで、前記環状の流路９は第２図及び第３１１Ａに示
すように、吸込孔１０の基端位１ｉ！ＩＢから前記羽根
車８の軸中各位ｖ１０に対して０１の角度をなす第１の
所定位置Ｃまでの流路領域を第１の傾斜流路領域１９ａ
としている。この第１の傾斜流路領域１９ａは、吸込孔
１０側のポンプケーシング４、即ち下部ケーシング６の
内側面６ごと羽根車８の下面８ａとのサイドクリアラン
スが吸込孔１０側に向うほど拡大するように、前記内側
面６２に傾斜を持たせた構造としているとともに、上部
ケーシング５の内側面５ａを傾斜した内側面６ａと平行
になるように同様の傾斜を持たせた構造としている。ま
た、流路９は吐出孔１１の終端位ＷｉＥから羽根車８の
軸中各位′ａＯに対してθ３の角度をなす第２の所定位
置りまでの流路領域を第２の傾斜流路領域１９ｃ　とし
ている、この第２の傾斜流路領域１９ｃは、吐出孔ｉｌ
側のポンプケーシング４、即ち上部ケーシング５の内側
面５ａと羽根車８の上面８ｂとのサイドクリアランスが
吐出孔１１側に向うほど拡大するように、前記内側面５
ａに傾斜を持たせているとともに。

下部ケーシング６の内側面６ａを傾斜した内側面５ａと
平行になるように同様の傾斜を持たせている。

前記第１の所定位１ｃから羽根車８の軸中心位置０に対
して０２の角度をなす前記第２の所定位置りまでの流路
領域は、上部ケーシング５の内側面５ａと下部ケーシン
グ６の内側面６ａが羽根車８と平行となる平坦流路領域
９ｂに形成しており、内側面６ａと羽根車８の下面８ａ
とのサイドクリアランスは内側面５ａと羽根車８の上面
８ｂとのサイドクリアランスと同一としている。従って
、各流路領域９ａ。

９ｂ、９ｃにおいて上部ケーシング５の内側面５ａと下
部ケーシング６の内側面６ａは互いに平行となっており
、環状の流路９の全流路断面積はどの位置においても同
一となっている。尚１本実施例においては、角度θｌ＝
角度θ２＝角度θ３として環状の流路９を第１の傾斜流
路領域９ａ−、平坦流路領域９ｂ及び第２の傾斜流路領
域９ｃで３等分させた構造とした。

前記第１の傾斜流路領域９ａにおける下部ケーシング６
の傾斜した内側面６ａの一部には羽根車８と平行な溝１
３が設けてあり、この溝１３にポンプ外部と連通し燃料
１４とともに移送されるペイパー１５をポンプ外部へ排
出させるための通気孔１６が下部ケーシング６を貫通し
て設けである。前記溝１３により傾斜した内側面６ａに
段差６ｂが形成される。

好ましくは、前記溝１３は前記第１の所定位Ｂｃを起点
として吸込孔１０方向に形成し、且つ前記通気孔１６は
前記段差６ｂに接するように形成する。

上部ケーシング５に設けた吐出孔１１に対向した下部ケ
ーシング６の位置に設けた吐出部１７と前記吸込孔１０
とは同一円周上の近接した位置にあり、作用流体の圧力
差が大きいので両ケーシング５゜６に液封止部１８．１
８を儲けて逆流を防止している上記構成において、次に
作用を説明する。

吸込孔１０から流入した燃料１４は環状の流路９内を螺
旋状に回転し昇圧されて吐出孔１１からモータ部３の内
部に圧送される。ここで、一般にこの種の再生ポンプに
おいては、環状の流路の吸込孔部の流路断面積は吸込孔
の断面積の２割程度に過ぎないから吸込孔付近で燃料の
流速は急に増加し静圧は急激に低下することになり、該
吸込孔付近でキャビテーションによるペイパーの発生量
が多くなると云われている。

本実施例においては、第１の傾斜流路領域９ａにおける
羽根車８の下面８ａと下部ケーシング６の傾斜内側面６
ａとで形成される流路断面積（全流路断面積の一部を構
成）は、吸込孔１０の基端位ｒＩＩＢで最大であるとと
もに第１の所定位置Ｃに向って徐々に減少し該所定位置
Ｃで羽根車８の下面８ａと下部ケーシング６の平坦な内
側面６ａとで形成される流路断面積（平坦流路領域９ｂ
の全流路断面積の一部を構成）と一致する構成としてい
る。このため、吸込孔ｌθ付近の流路断面積と吸込孔ｌ
Ｏの断面積との差が少なくなり吸込孔ｌＯ付近の燃料１
４の流速は急激に増加することなく第１の傾斜流路領域
９ａを移動するにつれて徐々に増加することになるから
、該吸込孔１０付近の燃料の静圧の急激な低下がなくな
る。従って、吸込み孔ｌＯ付近ではキャビテーションが
発生しずらくなリペイパー１５の発生μが少なくなる。

若干のペイパー１５を含んだ燃料１４は前記段差６ｂに
より減速され、該段差６ｂ付近が部分的に昇圧されるの
で前記溝！３に設けた通気孔１６からペイパー１５を効
率よくポンプ外部、即ち燃料タンク内に排出することが
できる。尚、前記第１の傾斜流路領域９ａの全流路断面
積は、他の環状の流路９を構成する平坦流路領域９ｂ及
び第２の傾斜流路領域９ｃの各全流路断面積と同じであ
り特別に拡大してはいないので、ポンプの運転トルクの
増加及びポンプ効率の低下は非常に少ない。

第１の傾斜流路領域９ａを通過した燃料１４は、羽根車
８の下面８ａ及び上面８ｂ側の夫々の流路断面積を同一
とした平坦流路領域９ｂにより効率よく昇圧され、第２
の傾斜流路領域９ｃを通り吐出孔１１からモータ部３の
内部に圧送される０本実施例においては、この第２の傾
斜流路領域９ｃを、上部ケーシング５の内側面５ａと羽
根車８の上面８ｂとのサイドクリアランスが吐出孔１１
側に向うほど拡大するような構造として、吐出孔１１側
の流路断面積と吐出孔１１の断面積との差を少なくし燃
料１４をできるだけ円滑に移送できるようにしているが
、この第２の傾斜流路頭域９ｃは必ずしも必要ではなく
平坦流路領域９ｂを吐出孔１１の終端位１ｉ７Ｅまで延
長してもよい。

次に、第４図は本実施例の再生ポンプ部のポンプ室内部
の燃料圧力分布特性図であり、横軸にポンプ室展開位置
を取り、縦軸にポンプ室内圧力を取っている。実ｍｖは
常温時（燃料温度が２０°Ｃ±１０’Ｃ）　、二点鎖線
Ｗは高温時（燃料温度が５０°Ｃ±１０”ｃ）の夫々の
ポンプ室内圧力分布特性曲線であり、高温時の特性曲線
Ｗは常温時の特性曲線Ｖに比べ若干の特性劣化にとどま
っている。これはキャビテーションによるペイパー１５
の発生量が少なくなっていること及び該ペイパー１５が
発生しても通気孔１６から効率よく排出できることによ
る。

第５図は本実施例と従来例の燃料温度に対する吐出流量
の特性図であり、横軸に燃料温度を取り、縦軸に吐出流
量を取っている。実線Ｘは本実施例の特、性であって、
燃料温度が略４５°Ｃ以上になると吐出流量は若干減少
するものの７０°Ｃにおいてもペイパーロックに至らな
いことが確認できた。一点鎖線Ｙは従来例の特性であり
、燃料温度が略４４”Ｃまでの特性は本実施例の特性Ｘ
と同じであるが４４°Ｃ以上になると吐出流量が急激に
減少し、最後には吐出流量がゼロとなってペイパーロッ
クに至ることを示している。

次に、第６図は本実施例のポンプ再起動特性図である。

この特性図は、高温時において燃料１４を圧送中に燃料
ポンプ（再生ポンプ部２）を駆動するモータ部３の電源
を一時的に０ＦＦＬ、該燃料ポンプからの燃料１４の圧
送を停止させたのち、Ｔ秒（約２０〜６０秒）後にモー
タ部３の電源をＯＮした場合に、何秒後に燃料１４の圧
送を開始できるかを示したものであり１本実施例による
とｔ＝約約３〜抄 発生がないことが確認できた．これは、燃料ボンプが停
止するとポンプ室７内、モータ部３内部は急激に圧送圧
力（例えば２．６ｋｇ／ｃｍ２）から大気圧近くまで減
圧されるためベイパー１５の発生が激しくなるが、本実
施例のｖｆＪ述のベイパー除去作用によって流路９内の
ベイパー１５は効率よくポンプ外部へ排出されることに
よるものである。

本実施例においては、従来の如くポンプの吐出性能を高
めるためにポンプの回転数を高くしたり或いは羽根車８
の直径を大きくしてポンプの仕事量を増大させる必要が
ないので、騒音の減小とポンプ装置の小型化が図れる。

尚、溝ｉ３はｆＡｌの所定位Ｈｃを起点として吸込孔ｌ
Ｏ力方向形成し、且つ通気孔１６は該溝１３により形成
される段差６ｂに接するように形成したが、前記溝１３
は第１の所定位ｒ！ＩＣより若干吸込孔１０側寄りの位
ｎを起点として吸込孔１０方向に形成することもＯＪ能
であり、またＩ）ｆ記通気孔１６は段差６ｂに接するこ
となく形成することも可能である。しかしながら１本実
施例のものが一番ペイパー１５の排出能力が優れている
。

［発明の効果］ 以上の如く本発明に係る燃料タンク内蔵式燃料ポンプ装
置は、再生ポンプ部のポンプ室内の環状の流路を改善す
ることにより、ベイパーの発生旦が少なくなるとともに
ポンプの吐出性能を低下させろことなく該ベイパーを効
率よくポンプ外部へ排出することができ、高温時或いは
減圧時においてもペイパーロックの発生を阻止できる。

また、ポンプ装置の小型化、騒音の減小を図ることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明に係る燃料タンク内蔵式燃料
ポンプ装置の一実施例を示し、第１＠は燃料ポンプ装置
の縦断面図、第２図は第１図の八−Ａ線断面図、第３図
は再生ポンプ部のポンプ室部分の拡大円周断面展開図、
第４図はポンプ室内部の燃料圧力分布特性図、第５図は
燃料温度に対する吐出流量の特性図、第６図はポンプ再
起動特性図であり、第７図は従来の再生ポンプ部のポン
プ室部分の拡大円周断面展開図、第８図は従来のポンプ
室内部の燃料圧力分布特性図、第９図は高温時における
再生ポンプのポンプ室内の流体状態図である。 １・・・燃料タンク内蔵式燃料ポンプ装置。 ２・・・再生ポンプ部、　　　３・・・モータ部、　　
４゜２４・・・ポンプケーシング、　　　５，２５・・
・ポンプケーシングを構成する上部ケーシング、　　　
５ａ・・・内側面、　　６，２６・・・ポンプケーシン
グを構成する下部ケーシング、　　６ａ・・・内側面、
６ｂ・・・段差、７．２７・・・ポンプ室、　　８，２
日・・・羽根車、　　　８ａ・・下面、Ｆｌｂ・・・上
面、　　９，２９・・・環状の流路、　　　９ａ・・第
１の傾斜流路領域、　　９ｂ・・・平坦流路領域、　　
９ｃ・・・第２の傾斜流路領域、１０゜３０・・・吸込
孔、　　■、３１・・吐出孔、　　１３・・・溝、１４
．３４・・・燃料、　　　ｔｓ、３ｓ・・・ベイパー。 １６、３６・・・通気孔、　　Ｃ・・・第１の所定位置
。 Ｄ・・・第２の所定位置 特許出願人　　自動車電機工業株式会社第１図 第Ｚ（ｎ ｇ：Ｔ？ｐケーンンｒ ９久：　第１　Ｑ４ｔｊ蓮新）Ｌ蹄頽Ｊｊ％ＩＧ；通気
孔 第３図 第（’Ｑ 電源　　ＯＦＦ　　　　　ＯＮ 第ｒ１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）再生ポンプ部と該再生ポンプ部を駆動せしめるモ
   ータ部とを有するとともに、前記再生ポンプ部は、ポン
   プ室を画定するポンプケーシングと、前記モータ部に作
   動連結され前記ポンプ室内に配設した羽根車と、該ポン
   プ室と羽根車により形成される環状の流路の始点と終点
   における前記ポンプケーシングの対応位置にそれぞれ設
   けた吸込孔及び吐出孔と、該ポンプケーシングに設けら
   れ環状の流路の中間部に連通して燃料とともに移送され
   るベイパーをポンプ外部へ排出させるための通気孔とを
   備え、車両用燃料タンク内に装架される燃料ポンプ装置
   において、前記吸込孔から前記環状の流路の第１の所定
   位置までの流路領域を、吸込孔側の前記ポンプケーシン
   グの内側面と前記羽根車とのサイドクリアランスが該吸
   込孔側に向うほど拡大するような第１の傾斜流路領域と
   するとともに、この吸込孔側のポンプケーシングの傾斜
   した内側面の一部に羽根車と平行な溝を設けて該内側面
   に段差を形成し、前記溝にポンプ外部と連通する前記通
   気孔を設けたことを特徴とする燃料タンク内蔵式燃料ポ
   ンプ装置。
2. （２）前記傾斜した内側面の一部に設けた溝は、前記第
   １の所定位置を起点として吸込孔方向に形成し、且つ前
   記通気孔は前記段差に接するように形成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の燃料タンク内蔵式燃
   料ポンプ装置。
3. （３）前記吐出孔から前記環状の流路の第２の所定位置
   までの流路領域を、吐出孔側の前記ポンプケーシングの
   内側面と前記羽根車とのサイドクリアランスが該吐出孔
   側に向うほど拡大するような第２の傾斜流路領域とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の燃料タンク内蔵式燃料ポンプ装置。