(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根溝を外周部に有するインペラと、前記インペラを取り囲むポンプハウジングとを備え、前記インペラの回転によって燃料圧力を昇圧するフューエルポンプであって、前記インペラの側面とその側面に対向するポンプハウジングのガイド面のうち一方の面をインペラの回転軸線と直交する平面で形成し、また他方の面にはその円周方向に直交する断面において前記平面と点接触可能な凸部を形成したことを特徴とするフューエルポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のフューエルポンプであって、一方の平面に対向する他方の面の断面幅をＷとしたとき、その断面幅Ｗの外端から凸部までの距離Ｄを、
（２／７）Ｗ≦Ｄ≦（５／７）Ｗ
に設定したことを特徴とするフューエルポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載のフューエルポンプであって、凸部を形成する面には、その円周方向に直交する断面において前記凸部を頂部とする外方に向けて傾斜する外側斜面と、前記凸部を頂部とする内方に向けて傾斜する内側斜面とを形成したことを特徴とするフューエルポンプ。
【請求項４】
請求項３記載のフューエルポンプであって、外側斜面の傾斜角度θ1 を、
０．１°≦θ1 ≦０．４°
に設定したことを特徴とするフューエルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車に用いられるフューエルポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例について図１０〜図１３を参照して説明する。図１０に断面図で示すフューエルポンプは、図示しない自動車の燃料タンク内に設置されるインタンク式のもので、円筒状をしたモータハウジング３に組み込まれたモータ部１およびそのモータ部１の下側に設けられたポンプ部２とで構成されている。
【０００３】
モータ部１において、モータハウジング３の上端部にはモータカバー４が取り付けられている。また、モータハウジング３の下端部にはポンプカバー５が取り付けられている。モータカバー４とポンプカバー５との間のモータハウジング３の内部空間にモータ室６が形成されている。モータ室６には、コンミュテータ１２を有するアーマチュア７が配置されている。アーマチュア７の軸８の上下端部は、前記モータカバー４およびポンプカバー５にそれぞれ軸受９，１０を介して回転可能に支持されている。モータ室６におけるモータハウジング３の内側面には、一対のマグネット１１が固定されている。
【０００４】
モータカバー４には、前記アーマチュア７のコンミュテータ１２と摺接するブラシ１３がスプリング１４を介して組み込まれている。スプリング１４は、ブラシ１３をコンミュテータ１２に押しつける方向へ付勢している。ブラシ１３にはチョークコイル１５が導通接続されている。なおチョークコイル１５には、図示しない外部接続端子の接続用ターミナルが導通接続されている。
【０００５】
モータカバー４には燃料の吐出口１６が設けられており、その吐出口１６にはチェックバルブ１７が組み込まれている。なお吐出口１６には、図示しない自動車用エンジンの燃料噴射弁に通じる燃料供給ラインが接続される。
【０００６】
ポンプ部２において、ポンプカバー５には、ポンプボデー１８がモータハウジング３の下端部をかしめることによって取り付けられている。ポンプボデー１８には、その軸方向に貫通する中空円筒状のインレットポート１９が設けられている。またポンプカバー５には、その軸方向に貫通する中空円筒状のアウトレットポート２０が設けられている。前記ポンプカバー５とポンプボデー１８とにより本発明でいうポンプハウジング（符号、２４を付す。）が構成されている。なお図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図が図１１に示されている。
【０００７】
図１０および図１１に示すように、ポンプカバー５とポンプボデー１８との間には、上下の両側面２１ａの外周部に多数の羽根溝２２をもつ円板状のインペラ２１が回転可能に配置されている。インペラ２１は、その軸心部の軸孔２１０に前記アーマチュア７の軸（アーマチュア軸ともいう。）８の下端部を嵌挿することによって連結されている。前記軸孔２１０とアーマチュア軸８との嵌合部は、図１１に示すように断面Ｄ字形状に形成されているため、アーマチュア軸８の回転がインペラ２１に伝達される。また，ポンプカバー５とポンプボデー１８は、インペラ２１の羽根溝２２に対応し、インレットポート１９からインペラ２１回転方向に沿ってアウトレットポート２０に至るポンプ流路２３を形成している。なおインペラ２１には、図示しないが、両側面２１ａに加わる燃料圧力のバランスをとるための適数個の連通孔が軸方向に貫通される。
【０００８】
上記したフューエルポンプにおいて、モータ部１を通電してアーマチュア７の軸８を回転させると、インペラ２１が回転させられることにより、図示しない燃料タンク内の燃料がインレットポート１９より吸入される。燃料は、ポンプ流路２３を流れていくうちに昇圧され、昇圧された状態でアウトレットポート２０からモータ部１のモータ室６に入り、そのモータ室６を通過した後、モータカバー４の吐出口１６から吐出される。なお従来のフューエルポンプには、例えば特許２５３６６６５号公報がある。
【０００９】
ところで、従来のフューエルポンプにおいては、図１３に要部説明図で示すように、インペラ２１の上下の両側面２１ａとその両側面２１ａに対向するポンプハウジング２４（ポンプカバー５およびポンプボデー１８）のガイド面２４ａは、それぞれインペラ２１の回転軸線Ｌと直交する平面で形成されている。なおポンプボデー１８の斜視図が図１２に示されている。
【００１０】
また、インペラ２１の両側面２１ａとポンプハウジング２４のガイド面２４ａとの間には、インペラ２１の円滑な回転を確保するための微小のクリアランスＣ1 が設けられている。このため、インペラ２１はクリアランスＣ1 相当分の軸移動が可能である。なおインペラ２１は、その軸孔２１０にアーマチュア軸８がクリアランスＣ2 をもって嵌挿されているため傾動（図１３の二点鎖線参照）も可能である。また、図１３および同図に類する図（図３、図５、図７、図８、図９）は、クリアランスＣ1 ，Ｃ2 等の寸法を適宜誇張して表した略体図である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のフューエルポンプでは、回転中のインペラ２１の軸移動すると、インペラ２１の側面２１ａがポンプハウジング２４のガイド面２４ａと面接触することによりフリクションが増大する。また前記インペラ２１の傾動により、インペラ２１の側面２１ａがポンプハウジング２４のガイド面２４ａの外端（点Ａ参照）と点接触することによってもフリクションが増大する。したがって、前記フリクションの増大によりポンプ効率の低下を招いている。
【００１２】
そこで、本発明は、インペラとポンプハウジングとの接触により生じるフリクションを低減することによって、ポンプ効率を向上することのできるフューエルポンプを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１の発明は、羽根溝を外周部に有するインペラと、前記インペラを取り囲むポンプハウジングとを備え、前記インペラの回転によって燃料圧力を昇圧するフューエルポンプであって、前記インペラの側面とその側面に対向するポンプハウジングのガイド面のうち一方の面をインペラの回転軸線と直交する平面で形成し、また他方の面にはその円周方向に直交する断面において前記平面と点接触可能な凸部を形成したことを特徴とする。
このように構成すると、回転中のインペラが軸移動したときには、インペラの側面とポンプハウジングのガイド面のうちの一方の面に形成された平面と他方の面に形成された凸部とが線接触するため、従来の面接触する場合と比べて、接触面積が小さく、フリクションの増大が少なくて済む。また、前記インペラの傾動したときには、前記平面と凸部とが点接触するものの、従来の点接触する場合と比べて、その点接触する位置がインペラの軸心寄りの位置となり、モーメントが小さくなるため、フリクションの増大が少なくて済む。したがって、インペラとポンプハウジングとの接触により生じるフリクションを低減して、ポンプ効率を向上することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載のフューエルポンプであって、一方の平面に対向する他方の面の断面幅をＷとしたとき、その断面幅Ｗの外端から凸部までの距離Ｄを、
（２／７）Ｗ≦Ｄ≦（５／７）Ｗ
に設定したことを特徴とする。
このように構成すると、Ｄ＜（２／７）Ｗの場合におけるフリクションの増大によるポンプ効率の低下、および、Ｄ＞（５／７）Ｗの場合における燃料の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避することができ、高いポンプ効率を得ることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２記載のフューエルポンプであって、凸部を形成する面には、その円周方向に直交する断面において前記凸部を頂部とする外方に向けて傾斜する外側斜面と、前記凸部を頂部とする内方に向けて傾斜する内側斜面とを形成したことを特徴とする。
このように構成すると、インペラの側面とポンプハウジングのガイド面との間の空間容積を小さくし、燃料の圧力洩れをより一層低減することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３記載のフューエルポンプであって、外側斜面の傾斜角度θ1 を、
０．１°≦θ1 ≦０．４°
に設定したことを特徴とする。
このように構成すると、θ1 ＜０．１°の場合におけるフリクションの増大によるポンプ効率の低下、および、θ1 ＞０．４°の場合における燃料の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避することができ、より一層高いポンプ効率を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
実施の形態１について図１〜図４を参照して説明する。図１にポンプ部２の断面図、図２にポンプボデー１８の斜視図、図３に要部説明図、図４に凸部の位置とポンプ効率との関係を示すデータ図が示されている。なお、実施の形態１は従来例のフューエルポンプの一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。また、次以降の実施の形態についても同様の考えで重複する説明は省略する。
【００１８】
図１および図３において、インペラ２１は、従来のものと同一であり、その両側面２１ａはインペラ２１の回転軸線Ｌと直交する平面（同一符号、２１ａを付す。）となっている。
【００１９】
また、前記インペラ２１の両側面２１ａに対向するポンプハウジング２４（図１に示すポンプカバー５とポンプボデー１８参照。）のガイド面２４ａには、図３に示すように、その円周方向と直交する断面において前記平面２１ａと点接触可能な凸部２６と、前記凸部２６を頂部とする外方に向けて傾斜角度θ1 で傾斜する外側斜面２７と、前記凸部２６を頂部とする内方に向けて傾斜角度θ2 で傾斜する内側斜面２８とが形成されている。なお、ポンプボデー１８のガイド面２４ａは図２に良く示されている。
【００２０】
前記凸部２６は、ガイド面２４ａの次の位置に設定されている。すなわち図３において、前記インペラ２１の側面（平面）２１ａに対向するポンプハウジング２４のガイド面２４ａの断面幅をＷとしたとき、その断面幅Ｗの外端（図３中、点Ａ参照）から凸部２６までの距離Ｄを、
（２／７）Ｗ≦Ｄ≦（５／７）Ｗ
に設定している。なお図３中、点Ｃは断面幅Ｗの内端を示している。
【００２１】
また、前記傾斜角度θ1 は０．２°、傾斜角度θ2 は傾斜角度θ1 と同一の０．２°としている。
【００２２】
前記フューエルポンプにおいて、回転中のインペラ２１が軸移動したときには、インペラ２１の側面（平面）２１ａとポンプハウジング２４のガイド面２４ａに形成された凸部２６とが線接触するため、従来の面接触する場合と比べて、接触面積が小さく、フリクションの増大が少なくて済む。また、前記インペラ２１の傾動したときには、前記平面２１ａと凸部２６とが点接触するものの、従来の点接触する場合と比べて、その点接触する位置がインペラ２１の軸心寄りの位置となりモーメントが小さくなるため、フリクションの増大が少なくて済む。したがって、インペラ２１とポンプハウジング２４との接触により生じるフリクションを低減して、ポンプ効率を向上することができる。
【００２３】
また、断面幅Ｗの外端から凸部２６までの距離Ｄを、
（２／７）Ｗ≦Ｄ≦（５／７）Ｗ
に設定している。この設定は、多数の試料の測定結果をまとめた図４のデータ図に基づくものである。図４において、横軸は距離Ｄを示し、縦軸はポンプ効率を示している。なお図４のデータは、傾斜角度θ1 ，θ2 を０．２°とし、クリアランスＣ1 （本発明では、インペラ２１の側面２１ａとポンプハウジングＰＨのガイド面２４ａとの最小クリアランスが相当する。），Ｃ2 は従来と同一寸法としている。また、印加電圧は１２Ｖ、吐出圧力は２５０ kPa  である。なお傾斜角度θ2 は、燃料の圧力洩れ（詳しくは、燃料圧力がポンプ流路２３からクリアランスＣ1 を通って軸心部へ洩れることをいう。）への影響がないため、インペラ２１の側面２１ａと凸部２６との点接触を妨げない最小角度以上、ポンプハウジング２４の構成を損なわない最大角度以下であればよい。
【００２４】
図４から明らかなように、Ｄ＜（２／７）Ｗの場合では、凸部２６が外端位置（点Ａ参照）に近くなるほど、フリクションが増大するためにポンプ効率が低下している。また、Ｄ＞（５／７）Ｗの場合では、凸部２６が外端から離れるほど、すなわち内端位置（点Ｃ参照）に近くなるほど、燃料の圧力洩れが増大するためにポンプ効率が低下している。したがって、距離Ｄを、
（２／７）Ｗ≦Ｄ≦（５／７）Ｗ
に設定することにより、Ｄ＜（２／７）Ｗの場合やＤ＞（５／７）Ｗの場合に比べて、高いポンプ効率を得ることができる。
【００２５】
また、凸部２６を形成するガイド面２４ａに外側斜面２７と内側斜面２８とを形成したことにより、インペラ２１の側面２１ａとポンプハウジング２４のガイド面２４ａとの間の空間容積を小さくし、燃料の圧力洩れをより一層低減することが可能である。
【００２６】
〔実施の形態２〕
実施の形態２について図５および図６を参照して説明する。図５は要部説明図、図６は傾斜角度θ1 とポンプ効率との関係を示すデータ図である。なお、実施の形態２は、実施の形態１の一部を変更したものである。すなわち、外側斜面２７の傾斜角度θ1 を、
０．１°≦θ1 ≦０．４°
に設定している。この設定は、多数の試料の測定結果をまとめた図６のデータ図に基づくものである。図６において、横軸は傾斜角度θ1 を示し、縦軸はポンプ効率を示している。また凸部２６は、図４における点Ｂの位置に設定した。なお図６のデータは、傾斜角度θ1 および凸部２６の位置以外は、前記実施の形態１と同様の条件で測定したものである。
【００２７】
図６から明らかなように、θ1 ＜０．１°の場合では、θ1 が０°に近くなるほどフリクションが増大することにより、ポンプ効率が低下している。また、θ1 ＞０．４°の場合では、θ1 が大きくなるほど燃料の圧力洩れが増大することにより、ポンプ効率が低下している。したがって、傾斜角度θ1 を、
０．１°≦θ1 ≦０．４°
に設定することにより、θ1 ＜０．１°の場合やθ1 ＞０．４°の場合に比べて、高いポンプ効率を得ることができる。
【００２８】
〔実施の形態３〕
実施の形態３について図７の要部説明図を参照して説明する。実施の形態３は、実施の形態１の一部を変更したものである。すなわち、ポンプハウジング２４のガイド面２４ａを、実施の形態１のインペラ２１の両側面２１ａと同様に、インペラ２１の回転軸線Ｌと直交する平面で形成する。また、インペラ２１の両側面２１ａには、実施の形態１のポンプハウジング２４のガイド面２４ａと同様に、凸部２６と外側斜面２７と内側斜面２８とを形成している。
【００２９】
〔実施の形態４〕
実施の形態４について図８の要部説明図を参照して説明する。実施の形態３は、実施の形態１の一部を変更したものである。すなわち、ポンプハウジング２４のガイド面２４ａの凸部２６を先端に有する断面三角形状の突起部２９を形成し、また外側斜面２７および内側斜面２８に代えてインペラ２１の回転軸線Ｌと直交する外側平面２７ａおよび内側平面２８ａを形成している。
【００３０】
〔実施の形態５〕
実施の形態５について図９の要部説明図を参照して説明する。実施の形態５は、実施の形態４の一部を変更したものである。すなわち、ポンプハウジング２４のガイド面２４ａの凸部２６を先端に有する突起部２９を断面半円形状に形成したものである。
【００３１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、各実施の形態においては、一枚のインペラ２１による１段式フューエルポンプを例示したが、複数枚のインペラ２１による多段式フューエルポンプにおいても流用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、インペラとポンプハウジングとの接触により生じるフリクションを低減して、ポンプ効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のポンプ部を示す断面図である。
【図２】ポンプボデーの斜視図である。
【図３】要部説明図である。
【図４】凸部の位置とポンプ効率との関係を示すデータ図である。
【図５】実施の形態２を示す要部説明図である。
【図６】傾斜角度θ1 とポンプ効率との関係を示すデータ図である。
【図７】実施の形態３を示す要部説明図である。
【図８】実施の形態４を示す要部説明図である。
【図９】実施の形態５を示す要部説明図である。
【図１０】従来例を示すフューエルポンプの断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】ポンプボデーの斜視図である。
【図１３】要部説明図である。
【符号の説明】
２１  インペラ
２１ａ  側面
２２  羽根溝
２４  ポンプハウジング
２４ａ  ガイド面
２６  凸部
２７  外側斜面
２８  内側斜面
Ｌ  回転軸線
Ｗ  断面幅
θ1 傾斜角度
θ2 傾斜角度
【図１】
0003542477.tif 000002
【図２】
0003542477.tif 000003
【図３】
0003542477.tif 000004
【図４】
0003542477.tif 000005
【図５】
0003542477.tif 000006
【図６】
0003542477.tif 000007
【図７】
0003542477.tif 000008
【図８】
0003542477.tif 000009
【図９】
0003542477.tif 000010
【図１０】
0003542477.tif 000011
【図１１】
0003542477.tif 000012
【図１２】
0003542477.tif 000013
【図１３】
0003542477.tif 000014