TW201315894A - 燃料泵 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種燃料泵(10)，係在具備圓盤狀的葉輪(20)、由以可旋轉方式收容該葉輪之泵罩(14)及泵主體(16)所構成之殼體(18)、以及旋轉驅動葉輪的馬達部(70)之燃料泵(10)中，在前述殼體(18)之至少一方之密封部之與前述葉輪的凹部群(20b、20c)相對向之位置，形成預測前述葉輪(20)之凹部群(20b、20c)的膨脹量的微級之凹形狀(35、36)。

Description

燃料泵

本發明係關於一種燃料泵，詳細而言，係關於具有葉輪(impeller)、以及以可旋轉方式收容該葉輪之泵殼體(pump casing)的一種燃料泵。

已知有一種燃料泵，係作為用以將燃料槽(tank)內之燃料供應至內燃機(例如汽車之引擎(engine)等)的裝置。在該種燃料泵中，通常具有泵部。泵部係具備殼體、以及以可旋轉方式收容於殼體內之大致圓盤狀的葉輪。在相對向於葉輪之燃料吸入側之面，係沿著葉輪之外周部而形成有環狀的翼片溝部。在相對向於葉輪之燃料送出側之面，在與形成於吸入側之翼片溝部對應的位置形成有翼片溝部。形成於葉輪之吸入側面與送出側面的翼片溝部係在底部相連通。

在與葉輪之吸入側面及送出側面相對向之殼體內面的各者形成有泵通路，該泵通路係使與形成於葉輪之翼片溝部相對向的區域沿著葉輪之旋轉方向從上游端延伸至下游端為止。吸入側之泵通路的上游端係藉由燃料吸入口與殼體外相連通，送出側之泵通路的下游端係藉由燃料送出口與殼體外相連通。

在根據前述所構成之燃料泵中，當葉輪旋轉時，燃料會從吸入口被吸入至泵殼體內，而被吸入之燃料係導入至葉輪之翼片溝部及泵通路。被吸入於泵殼體內之燃料，係作用有起因於葉輪之旋轉的離心力。被吸入於泵殼體內之燃料係一邊藉由葉輪之離心力而升壓，一邊沿著泵通路流至下游側，而從送出口送出至泵殼體外。

在此種燃料泵中，為了防止在葉輪之表面與接觸於該葉輪表面之泵罩(pump cover)、及泵基底(pump base)的滑動面之間的間隙發生由於洩露損失導致泵的送出效率的降低，而將推力(thrust)方向之間隙設成為非常地微小。因此，當藉由翼片溝之旋轉使泵室內的燃料壓力從燃料吸入口朝向泵室出口上昇時，葉輪係由於位於泵殼體之泵室出口附近與位於泵殼體之燃料吸入口附近之間的壓力失衡，而會一邊接觸於泵殼體中相對向於泵室出口之位置，一邊旋轉。

因此，為了防止該接觸，已知在泵殼體之滑動面之泵出口附近，形成大於葉輪之表面與泵殼體之間之微小間隙的間隙，而形成避讓部(例如參照專利文獻1)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平5-181382號公報

根據發明者所進行之實驗、驗證，確認葉輪之尺寸變形係顯著地出現在凹部群。因此，為了防止泵殼體與葉輪之接觸，僅以專利文獻1所示之避讓部難以稱為萬全之策。

本發明係為了解決上述問題點而研創者，其目的係為提供以簡單且廉價之構成，而防止葉輪之旋轉阻力的增大及/或泵室之閉鎖(lock)等之故障的發生，並兼具確保可靠性與維持泵性能的燃料泵。

本發明之燃料泵係為具備圓盤狀的葉輪、由以可旋轉方式收容該葉輪之泵罩及泵主體所構成之殼體、以及旋轉驅動前述葉輪的馬達部之燃料泵，且在前述葉輪之表背兩面，係於從外周朝內側隔著預定距離延伸於圓周方向的區域，分別向圓周方向形成重覆的凹部群，在相對向於前述葉輪表面之泵罩，係形成有使相對向於前述葉輪之凹部群的區域從上游端延伸至下游端為止之第1溝，在相對向於前述葉輪背面之泵主體，係形成有使相對向於前述葉輪之凹部群的區域從上游端延伸至下游端為止之第2溝，而在前述殼體形成有：燃料送出口以及燃料吸入口；該燃料送出口係連通前述第1溝之下游端附近與殼體外部，而該燃料吸入口係連通前述第2溝之上游端附近與殼體外部；向前述葉輪之旋轉方向觀看，在前述泵罩之第1溝的上游端與下游端之間，以及前述泵主體之上游端與下游端之間，係分別設置有密封部，該燃料泵於前述殼體之至少一方之密封部之與前述葉輪的凹部群相對向之位置，形成預測前述葉輪之凹部群的膨脹量的微級(micron order)之凹形狀。

依據本發明之燃料泵，可獲得以簡單且廉價之構成，通防止葉輪之旋轉阻力的增大及/或泵室之閉鎖等之故障的發生，並兼具確保可靠性與維持泵性能的燃料泵。

前述或者其他之本發明之目的、特徵、效果，係根據在以下之實施形態中之詳細說明及圖式之記載即可明瞭。

實施形態1.

參照第1圖至第6圖，說明本發明之實施形態1。

另外，各圖中，相同符號係表示相同或者相等部份者。如摘要本發明之特徵處，係在相對向葉輪翼片溝群之殼體內面的滑動面上，於從葉輪旋轉方向觀看從燃料送出口至燃料吸入口為止的密封(seal)部份，形成以更加微級方式擴大間隙(clearance)之大致圓周上之凹形狀者。

第1圖係為顯示本發明之實施形態1之燃料泵之全體構成的縱剖面圖，如第1圖所示，燃料泵10係由馬達部70及泵部12所構成。

馬達部70係具備外殼(housing)72、馬達罩(motor cover)73、磁鐵(magnet)74、75、以及轉子76。外殼72係形成為大致圓筒狀。馬達罩73係藉由將外殼72之上端72a(將第1圖之上下設為燃料泵10之上下)朝內側鉚緊，而固定在外殼72。在馬達罩73形成有朝上方開口之送出口73a。磁鐵74、75係固定在外殼72之內壁。轉子76係具有本體77以及軸(shaft)78；該本體77係由積層鐵心及線圈等所構成，而該軸78係朝上下貫穿本體77。軸78之上端部78a係透過軸承(bearing)81以可旋轉之方式安裝在馬達罩73。軸78之下端部78b係透過軸承82以可旋轉之方式安裝在泵部12之泵罩14。在此，就馬達部70而言，由於與習知之燃料泵為相同之構成，故省略更詳細之說明。

第2圖係將第1圖之泵部12擇要抽出予以放大顯示。

泵部12係具備殼體18及葉輪20。

如第3圖所示，葉輪20係呈大致圓盤狀。在葉輪20之燃料吸入側之面，係從外周面20e隔著預定距離，而以環狀方式形成在圓周方向連續之第1翼片溝群20b。亦即，第1翼片溝群20b係藉由葉輪20之外周壁20d而與葉輪20之外周面20e分隔。在葉輪20之燃料送出側之面，於與形成於葉輪20之吸入側面之第1翼片溝群20b相對應的位置(亦即從外周面20e隔著預定距離的區域)，以環狀方式形成有在圓周方向連續之第2翼片溝群20c。另外，第1翼片溝群20b之底部與第2翼片溝群20c之底部係藉由連通孔(未圖示)相連通。在葉輪20之中心部，係形成有朝厚度方向貫穿之軸直角方向剖面呈大致D字形的卡合孔20a。在卡合孔20a卡合有軸78。當對轉子77之線圏通電時，軸78會旋轉，藉此葉輪20會旋轉。

殼體18係組合泵罩14及泵本體16而成者。如第2圖及第5圖所示，在泵罩14之葉輪側之面(亦即，第1圖之下表面)，形成有以俯視觀看呈圓形之凹部14a。凹部14a之直徑係與葉輪20之直徑大致相同，凹部14a之深度係與葉輪20之厚度大致相同。

在凹部14a，以可旋轉之方式嵌入有葉輪20。

在泵罩14之凹部14a的底面(以下會有稱為「泵罩之下表面」之情形)，形成有使與葉輪20之第2翼片溝群20c相對向之區域朝圓周方向延伸的溝狀之第2泵通路31。第2泵通路31之上游端31a係形成在與後述之第1泵通路30之上游端30a相對向之位置的附近。

在第2泵通路31之下游端31b形成有燃料送出口41。燃料送出口41係從第2泵通路31延伸至泵罩14之上表面(第1圖之上表面)為止，並連通第2泵通路31與殼體18外部(詳細而言，係外殼72內部)。

在葉輪20與泵罩14之凹部14a之間，形成有第6圖所示之軸方向的些微間隙A，且在葉輪20與泵罩14之凹部14a的內周面14b之間，形成有第6圖所示之直徑方向的些微間隙B。該等間隙A、B係為了使葉輪20順暢地旋轉而設置者。

另外，在圖中，雖示意性地將葉輪20與泵罩14之間隙顯示較寬，但實際上為數μm至數十μm左右。

在泵本體16之上表面，形成有使與葉輪20之第1翼片溝群20b相對向之區域朝圓周方向延伸之溝狀的第1泵通路30。在第1泵通路30之上游端30a設置有燃料吸入口40。在第1泵通路30之上游端30a與下游端30b之間，設置有朝上下(第1圖之上下)貫穿泵本體16的蒸氣(Vapor)排放口30c。在泵本體16的中心部形成有凹部16b，在凹部16b內配設有與軸78位在同心上之推力軸承(thrust bearing)33。

推力軸承33係承受轉子76之推力負載。

由泵罩14及泵本體16所構成之殼體18係在將葉輪20組裝於泵罩14之凹部14a的狀態下，藉由將外殼72之下端72b朝內側鉚緊，而固定在外殼72。

再者，在將殼體18固定於外殼72之狀態下，軸78之下端部78b係在比由軸承82所支持之部位更下方的部位，嵌插於葉輪20之卡合孔20a。在軸78之下端與泵本體16之間，介裝有推力軸承33。

在根據前述所構成之燃料泵10中，當電流流動於轉子76而葉輪20旋轉時，燃料槽(省略圖示)內之燃料係通過燃料吸入口40而被吸入至殼體18內。被吸入至殼體18內之燃料係首先流入第1泵通路30之上游端30a。如第6圖所示，流入第1泵通路30之燃料係藉由葉輪20之旋轉而在第1泵通路30與第1翼片溝群20b之間形成渦流S，藉此進行升壓。再者，流入於第1泵通路30之燃料係一邊藉由葉輪20之旋轉而升壓，一邊從上游端30a朝下游端30b流動於第1泵通路30。然後，藉由形成於第2泵通路31之下游端的燃料送出口41送出至馬達部70的燃料，係流動於馬達部70內，且從形成於馬達罩73之送出口73a送出至燃料泵10外部。

在前述之第6圖所示之軸方向的些微間隙A，係為大幅左右燃料泵10之送出性能之重要因素之一。亦即，如擴大間隙，則阻礙前述渦流S之順暢的流動的同時，增大了在殼體18內的洩漏損失，結果引起從燃料送出口41所送出之燃料送出量的降低。換言之，儘可能小地維持、控管前述間隙係為在維持泵之送出性能上極為重要的課題。另一方面，已知雖藉由熱硬化性、或者熱可塑性等之樹脂材料形成葉輪20，惟如前述，因葉輪20通常在恆常地浸漬於燃料之狀態下使用，故由於水份吸著而引起尺寸變化(膨脹)。在水份吸著導致之膨脹量接近設置於軸方向之間隙A時，由於葉輪與殼體的干涉阻礙旋轉運動，從而增大旋轉磨耗阻力，而引起降低燃料泵之送出效率，進而在葉輪20膨脹超過設定之間隙A時，在最嚴重的情形下甚至有導致泵室之閉鎖之虞慮。根據前述背景，間隙必須在預估由於燃料浸漬導致之葉輪的膨脹後，並且很小地設定、控管在不發生閉鎖等之程度。

在具有第3圖所示之外輪部20g之形態下，特別是在熱硬化性樹脂之葉輪20中，具有在翼部20f相較於其他之部位(平面部、外周部20e)的膨脹量大之特徵。在本實施形態1中，係著眼於前述特徵，在殼體18之內部、相對向於滑動面上之葉輪翼片部20f之部位，預先設置已預估膨脹量之凹形狀。

具體而言，係相對於設置在泵本體16、以及泵罩14之滑動面上大致C字上之泵通路30、31，並沿著將該等朝向圓周方向延長之方向，換言之，在設置於泵通路30、31之上游端30a與下游端30b、以及上游端31a與下游端31b之間之密封部，設置已預估葉輪20之膨脹量之微級的凹形狀35、36，且進行部份性間隙的擴大。

根據如前述所構成之本發明之實施形態1的燃料泵，在翼片部20f膨脹之時，亦可防止葉輪20之旋轉阻力增大、或泵室閉鎖等之故障發生。同時，由於僅將擴大間隙之區域限定在必要區域，故不會大幅降低泵送出性能，換言之為能兼具確保可靠性與維持泵性能者。

另外，在前述的說明中，形成於殼體18之內面之凹形狀35、36，雖已就分別形成於泵主體16與泵罩14者進行說明，惟亦可僅形成在其中任何一方。

此外，與前述實施形態相對地，如第6圖所示，即使在葉輪側設置已預估膨脹量之凹形狀50a、50b，亦可期待同樣之效果。

此外，在前述實施形態1之燃料泵10中，因僅在泵主體16以及泵罩14、或葉輪20形成凹形狀，故其他部位係為能夠使用以往之構成(構件)者。

以上，雖將本發明之具體例使用實施形態1詳細地進行說明，惟該等係僅為例示，並非限定專利申請範圍者。在專利申請範圍所述記載之技術中，係含有將以上所例示之具體例進行種種地變形、變更者。

此外，本說明書或圖示所說明之技術要素，係為藉由以單獨或各種之組合而發揮技術性之有用性者，並非限定於申請專利時之請求項記載的組合者。再者，本說明書或圖式所例示之技術，係為同時達成複數目的者，且為達成其中之一的目的而在自身具有技術性之有用性者。

(產業上之可利用性)

本發明係為適宜作為用以將燃料槽內之燃料供應至內燃機(例如汽車之引擎等)的燃料泵者。

10．．．燃料泵

12．．．泵部

14．．．泵罩

14a、16b．．．凹部

14b．．．內周面

16．．．泵本體

18．．．殼體

20．．．葉輪

20a．．．卡合孔

20b．．．第1翼片溝群(凹部群)

20c．．．第2翼片溝群(凹部群)

20d．．．外周壁

20e．．．外周面

20f．．．翼部

20g．．．外輪部

30．．．第1泵通路

31．．．第2泵通路

30a．．．第1泵通路30之上游端

30b．．．第1泵通路30之下游端

30c．．．蒸氣排放口

31a．．．第2泵通路31之上游端

31b．．．第2泵通路31之下游端

33．．．推力軸承

35．．．凹形狀(泵主體側)

36．．．凹形狀(泵罩側)

40．．．燃料吸入口

41．．．燃料送出口

50a、50b．．．凹形狀(葉輪側)

70．．．馬達部

72．．．外殼

72a．．．上端

72b．．．下端

73．．．馬達罩

73a．．．送出口

74、75．．．磁鐵

76．．．轉子

77．．．本體

78．．．軸

78a．．．上端部

78b．．．下端部

81、82．．．軸承

A．．．軸方向間隙

B．．．直徑方向間隙

S．．．渦流

第1圖係為顯示本發明實施形態1之燃料泵之全體構成的縱剖視圖。

第2圖係將第1圖之泵部予以放大顯示之縱剖視圖。

第3圖係為在本發明之實施形態1中的葉輪之俯視圖。

第4圖係為從葉輪側觀看在本發明之實施形態1中的泵本體之俯視圖。

第5圖係為從葉輪側觀看在本發明之實施形態1中的泵罩之俯視圖。

第6圖係為在本發明之實施形態1中之泵部12的部份剖視圖。

12．．．泵部

14．．．泵罩

14a、16b．．．凹部

14b．．．內周面

16．．．泵本體

18．．．殼體

20．．．葉輪

20a．．．卡合孔

20b．．．第1翼片溝群(凹部群)

20c．．．第2翼片溝群(凹部群)

20d．．．外周壁

20e．．．外周面

30．．．第1泵通路

31．．．第2泵通路

33．．．推力軸承

40．．．燃料吸入口

41．．．燃料送出口

72b．．．下端

78．．．軸

78b．．．下端部

82．．．軸承

Claims (4)

1. 一種燃料泵(10)，係具備圓盤狀的葉輪(20)、由以可旋轉方式收容該葉輪之泵罩(14)及泵主體(16)所構成之殼體(18)、以及旋轉驅動前述葉輪的馬達部(70)，在前述葉輪(20)之表背兩面，係於從外周朝內側隔著預定距離延伸於圓周方向的區域，分別向圓周方向形成重覆的凹部群(20b、20c)，在相對向於前述葉輪表面之泵罩(14)，係形成有使相對向於前述葉輪之凹部群(20c)的區域從上游端(31a)延伸至下游端(31b)為止之第1溝(31)，在相對向於前述葉輪背面之泵主體(16)，係形成有使相對向於前述葉輪之凹部群(20b)的區域從上游端(30a)延伸至下游端(30b)為止之第2溝(30)，在前述殼體(18)形成有：燃料送出口(41)以及燃料吸入口(40)；該燃料送出口(41)係連通前述第1溝(31)之下游端(31b)附近與前述殼體(18)外部，而該燃料吸入口(40)係連通前述第2溝(30)之上游端(30a)附近與前述殼體(18)外部，向前述葉輪之旋轉方向觀看，在前述泵罩(14)之第1溝(31)的上游端與下游端之間，以及前述泵主體(16)之上游端與下游端之間，係分別設置有密封部，該燃料泵於前述殼體(18)之至少一方之密封部之與前述葉輪的凹部群(20b、20c)相對向之位置，形成預測前述葉輪(20)之凹部群(20b、20c)的膨脹量的微級之凹形狀(35、36)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燃料泵，其中，在前述泵罩(14)以及泵主體(16)的雙方形成前述凹形狀(35、36)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之燃料泵，其中，將前述葉輪(20)之凹部群(20b、20c)的形狀，做成為預測該葉輪之凹部群之膨脹量的凹形狀(50a、50b)。
4. 一種燃料泵(10)，係具備圓盤狀的葉輪(20)、由以可旋轉方式收容該葉輪之泵罩(14)及泵主體(16)所構成之殼體(18)、以及旋轉驅動前述葉輪的馬達部(70)，在前述葉輪(20)之表背兩面，係於從外周朝內側隔著預定距離延伸於圓周方向的區域，分別向圓周方向形成重覆的凹部群(20b、20c)，在相對向於前述葉輪表面之泵罩(14)，係形成有使相對向於前述葉輪之凹部群(20c)的區域從上游端(31a)延伸至下游端(31b)為止之第1溝(31)，在相對向於前述葉輪背面之泵主體(16)，係形成有使相對向前述葉輪之凹部群(20b)的區域從上游端(30a)延伸至下游端(30b)為止之第2溝(30)，在前述殼體(18)形成有：燃料送出口(41)以及燃料吸入口(40)；該燃料送出口(41)係連通前述第1溝(31)之下游端(31b)附近與前述殼體(18)外部，而該燃料吸入口(40)係連通前述第2溝(30)之上游端(30a)附近與前述殼體(18)外部，向前述葉輪之旋轉方向觀看，在前述泵罩(14)之第1溝(31)的上游端與下游端之間，以及前述泵主體(16)之上游端與下游端之間，係分別設置有密封部，該燃料泵將前述葉輪(20)之凹部群(20b、20c)的形狀，做成為預測該葉輪之凹部群之膨脹量的凹形狀(50a、50b)。