(57)【要約】【課題】インペラの各羽根の先端側に面取り部を設けることにより、ポンプの製造工程でインペラが損傷するのを防止しつつ、ポンプ効率も維持する。【解決手段】インペラ１７の各羽根１８には、先端面１８Ａと前面１８Ｂとの間に面取り部２１を設け、インペラ１７の径方向に対する面取り部２１の長さＬを、例えば０．０５〜０．１５ｍｍに設定する。これにより、燃料ポンプの製造工程で羽根１８の先端側が欠けるのを防止でき、その取扱いを容易にして製造工程を簡略化することができる。また、燃料ポンプの作動時には、面取り部２１を形成した影響でポンプ効率が低下するのを防止でき、燃料ポンプを効率よく作動させることができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータを収容する筒状のケーシングと、該ケーシングに設けられ燃料の吸込口と吐出口との間に環状の燃料通路を有するポンプハウジングと、該ポンプハウジング内に回転可能に設けられ前記電動モータによって回転されることにより前記燃料通路内で燃料を圧送する羽根が外周側に列設された円板状のインペラとを備えてなるタービン型燃料ポンプにおいて、
前記インペラの各羽根は、前記インペラの径方向に突出し突出端側に位置する先端面を挟んで前記インペラの回転方向前側に位置する前面と回転方向後側に位置する後面とが設けられた略四角形状の板状体として形成し、前記羽根の前面は先端部が根元部に対して回転方向前側に先行するように形成し、前記各羽根の先端面と前面との間には、これらの間の角隅を切欠くことにより面取り部を設ける構成としたことを特徴とするタービン型燃料ポンプ。
【請求項２】
前記各羽根の面取り部は前記先端面と前面との間で一定の長さをもって伸長し、前記面取り部の長さを０．０５〜０．１５ｍｍに形成してなる請求項１に記載のタービン型燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジン等に向けて燃料を供給するのに好適に用いられるタービン型燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の車両には、エンジンに燃料を供給する燃料ポンプが設けられており、このような燃料ポンプとしては、円板状のインペラを回転させることにより燃料を圧送するタービン型燃料ポンプ等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２２９３８８号公報
【０００４】
この種の従来技術による燃料ポンプは、筒状のケーシングを有し、その内部には、ポンプの動力源となる電動モータと、該電動モータの出力側に連結された回転軸とが設けられている。
【０００５】
また、ケーシングには、回転軸の先端側に位置してポンプハウジングが設けられ、その内部には、燃料の吸込口と吐出口に接続された環状の燃料通路が画成されている。また、ポンプハウジング内には、燃料通路の内周側に位置してインペラが回転可能に配置され、このインペラは回転軸の先端側に連結されている。
【０００６】
そして、燃料ポンプは、電動モータにより回転軸を介してインペラが回転駆動されると、インペラの回転動作によって吸込口から燃料通路に燃料を吸込みつつ、この燃料を燃料通路内で吐出口に向けて圧送するものである。
【０００７】
ここで、インペラは、例えば射出成形等の手段により歯車形状を有する円形の樹脂板として形成され、その外周側には、燃料通路内に配置される複数の羽根が周方向に一定の間隔をもって列設されている。また、各羽根は、インペラの径方向外向きに突出する四角形の板状体として形成され、その突出端（先端）側は、例えば角隅が尖った所定の形状となっている。
【０００８】
この場合、燃料ポンプは、例えばインペラの羽根の形状、寸法等を僅かに変更するだけでも、インペラにより燃料を圧送するときの効率（所謂ポンプ効率）が大きく変化する。このため、従来技術では、各羽根が予め定められた形状、寸法となるように、インペラを高い精度で樹脂成形し、その後にインペラの外周面（各羽根の先端面）および両側の端面等を機械加工している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、インペラの各羽根を高い精度で樹脂成形した後に機械加工することにより、所定のポンプ効率を実現する構成としている。しかし、インペラを成形し、機械加工するときや燃料ポンプの組立作業を行うときには、インペラに様々な外力が加わることになる。この外力は、例えば樹脂成形機等からインペラの成形品を取出したり、その外周面を研削加工するとき等に加わるものである。この場合、インペラの各羽根は先端側が尖った形状となっているため、外力が加わることによって羽根の先端側が欠けることがある。
【００１０】
このため、従来技術では、ポンプの製造工程でインペラの羽根に不規則な形状の欠け等が生じ易くなり、このような欠損によって羽根の形状が設計上の規格等から外れると、ポンプ効率が低下するという問題がある。また、これを防止するためには、製造工程でインペラの羽根欠けが発生しないような特別な設備や管理等が必要となり、コストが増大するという問題がある。
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、インペラの羽根に欠け等が生じるのを防止でき、その取扱いを容易にしてポンプの製造工程を簡略化できると共に、ポンプ効率を向上できるようにしたタービン型燃料ポンプを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、電動モータを収容する筒状のケーシングと、該ケーシングに設けられ燃料の吸込口と吐出口との間に環状の燃料通路を有するポンプハウジングと、該ポンプハウジング内に回転可能に設けられ前記電動モータによって回転されることにより前記燃料通路内で燃料を圧送する羽根が外周側に列設された円板状のインペラとを備えてなるタービン型燃料ポンプに適用される。
【００１３】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、インペラの各羽根は、前記インペラの径方向に突出し突出端側に位置する先端面を挟んで前記インペラの回転方向前側に位置する前面と回転方向後側に位置する後面とが設けられた略四角形状の板状体として形成し、前記羽根の前面は先端部が根元部に対して回転方向前側に先行するように形成し、前記各羽根の先端面と前面との間には、これらの間の角隅を切欠くことにより面取り部を設ける構成としたことにある。
【００１４】
このように構成することにより、インペラには、各羽根の先端面と前面との間の部位に対して、例えば燃料の流動状態に影響を与えない程度の小さな面取り部を形成でき、この部位を鋭角状に尖っていない形状、即ち欠け難い形状とすることができる。
【００１５】
これにより、燃料ポンプの製造工程で羽根の先端側が欠けるのを防止でき、その取扱いを容易にしてポンプの製造工程を簡略化することができる。また、面取り部の大きさ（長さ）を予め適切に設定しておくことにより、面取り部を形成した影響でポンプ効率が低下するのを防止でき、高いポンプ効率を維持することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によると、各羽根の面取り部は先端面と前面との間で一定の長さをもって伸長し、前記面取り部の長さを０．０５〜０．１５ｍｍに形成する構成としている。
【００１７】
これにより、面取り部の長さを０．０５ｍｍ以上とすることにより、羽根の先端側を欠け難い形状とすることができる。また、面取り部の長さを０．１５ｍｍ以下とすることにより、ポンプ効率を、例えば面取り部がない場合と比較してほぼ等しい値か、これよりも少し低下する程度の値に保持することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるタービン型燃料ポンプを、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１９】
まず、図１ないし図６は第１の実施の形態を示している。１は燃料ポンプの外殻を構成する筒状のケーシングで、該ケーシング１は、その軸方向両端側が後述の吐出カバー２とポンプハウジング９とにより閉塞されている。
【００２０】
２はケーシング１の軸方向一側に設けられた有蓋筒状の吐出カバ−で、該吐出カバー２には、吐出ポート２Ａ、コネクタ部２Ｂがケーシング１の外側に向けてそれぞれ突設され、吐出カバー２の中心側には、ケーシング１内に向けて延びる軸受筒２Ｃが設けられている。
【００２１】
３は吐出ポ−ト２Ａ内に設けられた残圧保持用のチェック弁で、該チェック弁３は、後述する電動モータ７の回転時に開弁し、ケーシング１内を流通する燃料を吐出ポート２Ａから外部の燃料配管（図示せず）等に向けて吐出させる。また、チェック弁３は、電動モータ７の停止時に閉弁して吐出燃料がケーシング１内を戻るのを阻止し、燃料配管内を所定の残圧状態に保持するものである。
【００２２】
４はケーシング１内に回転可能に設けられた回転軸で、該回転軸４は、図２に示す如く、例えば軸線Ｏ−Ｏに沿って延びる円柱状の金属ロッド等からなり、その軸方向途中部位には、後述する電動モータ７の回転子７Ｂ等が取付けられている。そして、回転軸４は、その軸方向一側が吐出カバー２の軸受筒２Ｃにブッシュ５を介して回転可能に支持され、その軸方向他側が後述する内側ハウジング１２の蓋部１２Ｂの内周側にブッシュ６を介して回転可能に支持されている。
【００２３】
また、回転軸４の他端側はブッシュ６を介してポンプハウジング９内に突出し、この突出端側には、後述のインペラ１７を廻止め状態で取付けるために非円形の断面形状を有する係合軸部４Ａが一体形成されている。
【００２４】
７はケーシング１内に収容された電動モータで、該電動モータ７は、吐出カバー２とポンプハウジング９との間に位置してケーシング１内に嵌合して設けられ、永久磁石からなる固定子（図示せず）を支持した筒状のヨーク７Ａと、該ヨーク７Ａの内側に隙間をもって挿入され、回転軸４に一体回転するように取付けられた回転子７Ｂおよびコンミテ−タ７Ｃと、該コンミテータ７Ｃに摺接する導電性のブラシ（図示せず）等とにより構成されている。
【００２５】
そして、電動モータ７は、吐出カバー２のコネクタ部２Ｂからコンミテータ７Ｃ等を介して回転子７Ｂに給電されると、該回転子７Ｂが回転軸４と一体に回転し、これによってインペラ１７を回転駆動するものである。また、ヨーク７Ａと回転子７Ｂとの間には、後述するポンプハウジング９の吐出口１４から吐出された燃料を吐出カバー２側に流通させる通路部８が形成されている。
【００２６】
９はケーシング１の軸方向他側に設けられたポンプハウジングで、該ポンプハウジング９は、後述の外側ハウジング１０と内側ハウジング１２とを軸方向で衝合することにより構成されている。
【００２７】
１０はケーシング１を外側から閉塞する外側ハウジングで、該外側ハウジング１０は、ケーシング１にカシメ等の手段を用いて嵌合状態で取付けられ、燃料の吸込口１１が一体形成されている。また、外側ハウジング１０には、インペラ１７の中心側に位置して円形状の凹窪部１０Ａが形成され、インペラ１７の外周側に位置する部位には、軸線Ｏ−Ｏを中心として周方向に延びる断面略半円形状の円弧溝１０Ｂが形成されている。
【００２８】
１２はケーシング１内に嵌合して設けられた内側ハウジングで、該内側ハウジング１２は、図２に示す如く、扁平な有蓋筒状体として形成され、外側ハウジング１０に衝合される筒部１２Ａと、該筒部１２Ａの軸方向一側を施蓋する環状の蓋部１２Ｂとにより構成されている。そして、筒部１２Ａの内周側には、外側ハウジング１０に面して円形状のタービン収容凹部１３が設けられている。また、蓋部１２Ｂの外周側には、吐出口１４が軸方向に延びて穿設されている。
【００２９】
１５はタービン収容凹部１３の外周側に位置してポンプハウジング９内に形成された環状の燃料通路で、該燃料通路１５は、図３に示す如く、外側ハウジング１０の円弧溝１０Ｂを含み、軸線Ｏ−Ｏ（軸心Ｏ）を中心として周方向に延びる縦長な断面Ｃ字状の通路として構成されている。
【００３０】
そして、燃料通路１５は、その始端側が吸込口１１に連通し、その終端側が吐出口１４に連通している。この場合、内側ハウジング１２には、筒部１２Ａの内周側からインペラ１７の外周に近接する位置まで径方向に突出する円弧状のシール隔壁１６が設けられ、該シール隔壁１６は、燃料通路１５の位置を除いて吸込口１１と吐出口１４との間でインペラ１７の外周側をシールしている。
【００３１】
次に、１７は本実施の形態によるインペラで、該インペラ１７は、図２、図３に示す如く、例えば強化プラスチック材料によって略円板状に形成され、ポンプハウジング９のタービン収容凹部１３内に回転可能に設けられている。この場合、インペラ１７は、外側ハウジング１０と内側ハウジング１２の蓋部１２Ｂとの間にフローティングシールされている。
【００３２】
そして、インペラ１７は、電動モータ７により回転軸４を介して駆動され、軸線Ｏ−Ｏ（軸心Ｏ）を中心として図３中の矢示Ａ方向に回転することにより、吸込口１１から燃料通路１５に燃料を吸込みつつ、この燃料を燃料通路１５内で吐出口１４に向けて圧送するものである。
【００３３】
ここで、インペラ１７には、その回転中心（軸線Ｏ−Ｏ）に回転軸４が廻止め状態で係合される軸係合孔１７Ａが設けられ、該軸係合孔１７Ａの周囲には、インペラ１７の軸方向両側の燃料圧力等を均一化するために複数個、例えば３個の透孔１７Ｂが設けられている。また、インペラ１７の外周側には、後述の羽根１８が周方向に列設されている。
【００３４】
１８はインペラ１７の外周側を構成する多数の羽根で、該各羽根１８は、図４、図５に示す如く、例えば断面略四角形状の板状体として形成され、インペラ１７の径方向に突出すると共に、周方向に一定の間隔をもって並んでいる。そして、各羽根１８の突出端（先端部）側は、インペラ１７の回転方向前側（矢示Ａ方向）に向けて円弧状に湾曲している。
【００３５】
また、羽根１８は、その突出端側に位置してインペラ１７の外周面を構成する四角形状の先端面１８Ａと、該先端面１８Ａに対してインペラ１７の回転方向前側に位置する前面１８Ｂと、回転方向後側に位置する後面１８Ｃと、インペラ１７の軸方向両側に位置する一対の側面１８Ｄとを含んで構成されている。そして、各羽根１８の前面１８Ｂは、その先端部１８Ｂ１が根元部１８Ｂ２よりも回転方向前側に向けて先行（前進）するように湾曲し、これによって各羽根１８は所謂前進翼として形成されている。
【００３６】
また、各羽根１８の間には、軸方向の両側に位置して円弧状凹部１９（一方のみ図示）がそれぞれ形成されている。そして、これらの円弧状凹部１９は、インペラ１７の軸方向途中部位を頂点として山形状をなすように配置され、燃料通路１５の周壁の円弧形状にほぼ対応する曲率をもって形成されている。
【００３７】
さらに、各羽根１８の根元側には、軸方向の両側に位置して傾斜面部２０（一方のみ図示）がそれぞれ形成されている。そして、これらの傾斜面部２０は、各羽根１８の後面１８Ｃと側面１８Ｄとの間の角隅を斜めに切欠くように形成され、各羽根１８間に燃料を円滑に流入させるものである。
【００３８】
２１はインペラ１７の各羽根１８にそれぞれ設けられた面取り部で、該各面取り部２１は、図５に示す如く、羽根１８の先端面１８Ａと前面１８Ｂの先端部１８Ｂ１との間の角隅を切欠くことにより平坦面として形成されている。そして、面取り部２１は、インペラ１７の回転中心（軸心Ｏ）から径方向に伸びる直線Ｒと、インペラ１７の軸方向とからなる２方向に沿って伸長している。
【００３９】
また、面取り部２１は、直線Ｒの伸長方向に所定の長さＬをもって形成されている。そして、面取り部２１の長さＬ（ｍｍ）は、後述の図６に示す実験データ等を用いて下記数１の式のように予め設定され、これによって羽根１８の先端側を欠け難い形状としつつ、ポンプ効率を良好に維持できる構成となっている。
【００４０】
【数１】
０．０５≦Ｌ≦０．１５
【００４１】
ここで、図６を参照しつつ、実験データ等により得られた面取り部２１の長さＬとポンプ効率との関係について述べる。
【００４２】
まず、インペラ１７は、面取り部２１の長さＬを０．０５ｍｍ以上とすることにより、羽根１８の先端側を外力等に対して十分に安定した形状とすることができる。即ち、羽根１８の先端面１８Ａと前面１８Ｂとの間の部位を、鋭角状に尖っていない（欠け難い）形状とすることができる。
【００４３】
また、面取り部２１の長さＬが０．１５ｍｍ以下であるときには、面取り部２１を形成しても、燃料通路１５内で燃料の流動状態が大きな影響を受けることがないため、ポンプ効率は、面取り部２１がない場合と比較してほぼ等しい値か、これよりも少し低下する程度の値に保持される。
【００４４】
これに対し、面取り部２１の長さＬが０．１５ｍｍよりも大きくなると、燃料の流動状態が面取り部２１によって影響を受けるようになり、ポンプ効率が大きく低下することが判った。
【００４５】
従って、面取り部２１の長さＬを前記数１の式によって設定することにより、インペラ１７の取扱いを容易にしつつ、燃料ポンプを効率よく作動させることができる。
【００４６】
本実施の形態によるタービン型燃料ポンプは、上述の如き構成を有するもので、燃料ポンプの作動時には、吐出カバー２のコネクタ部２Ｂを通じて電動モータ７に給電すると、その回転子７Ｂが回転軸４と一体に回転し、ポンプハウジング９内でインペラ１７が回転駆動される。そして、燃料タンク（図示せず）内の燃料は、インペラ１７の回転動作によって吸込口１１から燃料通路１５に吸込まれ、インペラ１７の各羽根１８により燃料通路１５に沿って圧送されつつ、吐出口１４からケーシング１内に吐出される。
【００４７】
かくして、本実施の形態では、インペラ１７の各羽根１８に面取り部２１を形成する構成としたので、燃料ポンプの製造工程でインペラに様々な外力が加わったとしても、各羽根１８の先端側が欠けるのを防止でき、その取扱いを容易にして製造工程を簡略化することができる。また、ポンプの作動時においても、各羽根１８の先端部位の強度を高めることができ、高速回転するインペラ１７の耐久性を向上させることができる。
【００４８】
特に、インペラ１７の各羽根１８は、前面１８Ｂの先端部１８Ｂ１が根元部１８Ｂ２よりも回転方向前側に先行しているため、この前面１８Ｂの先端部１８Ｂ１と羽根１８の先端面１８Ａとの間に形成される鋭角状の角隅に欠損が生じ易い。従って、この角隅に面取り部２１を形成することにより、各羽根１８を欠損し難い形状とすることができる。
【００４９】
この場合、面取り部２１の長さＬを、例えば０．０５〜０．１５ｍｍ程度の値として予め適切に設定しておくことにより、外力等による衝撃に対して羽根１８の先端側を十分に安定した形状とすることができる。しかも、面取り部２１を形成した影響でポンプ効率が低下するのを防止でき、面取り部２１がない場合と比較して十分に高いポンプ効率を維持することができる。
【００５０】
また、面取り部２１を、インペラ１７の回転中心（軸心Ｏ）から径方向に延びる直線Ｒに沿って平坦状に形成しているので、例えば面取り部が直線Ｒに対して傾いている場合と比較して、成形用の金型をより簡単な形状にすることができる。
【００５１】
次に、図７は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、第１の実施の形態と異なる角度の面取り部を形成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５２】
３１は本実施の形態によるタービン型燃料ポンプのインペラ、３２は該インペラ３１の外周側に列設された多数の羽根で、該各羽根３２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、先端面３２Ａ、前面３２Ｂ、後面３２Ｃおよび側面３２Ｄからなる断面略四角形状の板状体として形成され、前面３２Ｂは先端部３２Ｂ１と根元部３２Ｂ２とにより形成されている。そして、インペラ３１には、各羽根３２の間に円弧状凹部３３が設けられ、各羽根３２の根元側には傾斜面部３４が設けられている。
【００５３】
３５は各羽根３２の先端側にそれぞれ設けられた面取り部で、該各面取り部３５は、第１の実施の形態とほぼ同様に、羽根３２の先端面３２Ａと前面３２Ｂとの間の角隅を切欠くことにより平坦状に形成され、例えば０．０５〜０．１５ｍｍ程度の長さＬ′を有している。
【００５４】
しかし、面取り部３５は、インペラ３１の回転中心（軸心Ｏ）から径方向に伸びる直線Ｒに対して、一定の角度をもって傾くように形成され、直線Ｒと異なる方向に伸長している。
【００５５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、例えばインペラ３１に一定の長さをもつ面取り部を形成する場合に、ポンプ効率に対する面取り部３５の影響をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるタービン型燃料ポンプを示す縦断面図である。
【図２】図１中のポンプハウジング、インペラ等を拡大して示す部分断面図である。
【図３】内側ハウジングおよびインペラを図２中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向からみた横断面図である。
【図４】インペラの羽根を拡大して示す要部拡大の斜視図である。
【図５】インペラの羽根を拡大して示す要部拡大の平面図である。
【図６】インペラの羽根に形成した面取り部の長さとポンプ効率との関係を示す特性線図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるタービン型燃料ポンプのインペラを図５と同様位置からみた要部拡大の平面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
４  回転軸
７  電動モータ
９  ポンプハウジング
１０  外側ハウジング
１１  吸込口
１２  内側ハウジング
１４  吐出口
１５  燃料通路
１７，３１  インペラ
１８，３２  羽根
１８Ａ，３２Ａ  先端面
１８Ｂ，３２Ｂ  前面
１８Ｃ，３２Ｃ  後面
１８Ｄ，３２Ｄ  側面
２１，３５  面取り部
【図１】
2004257284.tif 000003
【図２】
2004257284.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004257284.tif 000007
【図６】
2004257284.tif 000008
【図７】
2004257284.tif 000009