(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシング内で回転するインペラを備え、そのインペラが、略円盤状であり、表裏両面の外周に沿って伸びる領域において相互に間隔をおいて周方向に繰返す凹所群が形成されており、隣接する凹所間に隔壁が確保されており、その隔壁の半径方向内側端部と外側端部は同一半径上に位置しており、その隔壁の半径方向中間部はインペラの回転方向後側に湾曲しており、前記内側端部は隔壁の回転方向後側の湾曲半径の曲線と凹所の半径方向内側の面の延長線が交差した点であり、前記外側端部は隔壁の回転方向後側の湾曲半径の曲線と凹所の半径方向外側の面の延長線が交差した点であることを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項２】
インペラの直径が３０〜３６ｍｍであり、隔壁の半径方向長さが２．９〜４．５ｍｍであり、隔壁間の周方向距離が１．５〜２．５ｍｍであり、隔壁の厚みが０．２〜１．５ｍｍであり、インペラの厚みが３．０〜４．５ｍｍであり、前記湾曲の最大量が０．１〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１の燃料ポンプ。
【請求項３】
インペラの直径が３０〜３６ｍｍであり、隔壁の半径方向長さが２．９〜４．５ｍｍであり、隔壁間の周方向距離が１．５〜２．５ｍｍであり、隔壁の厚みが０．２〜１．５ｍｍであり、インペラの厚みが３．０〜４．５ｍｍであり、隔壁の表裏両面における回転方向前側の湾曲形状が半径２．３〜４．３ｍｍの円弧であることを特徴とする請求項１の燃料ポンプ。
【請求項４】
インペラの直径が３０〜３６ｍｍであり、隔壁の半径方向長さが２．９〜４．５ｍｍであり、隔壁間の周方向距離が１．５〜２．５ｍｍであり、隔壁の厚みが０．２〜１．５ｍｍであり、インペラの厚みが３．０〜４．５ｍｍであり、隔壁の表裏両面における回転方向後側の湾曲形状が半径３．０〜５．０ｍｍの円弧であることを特徴とする請求項１又は３の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記隔壁が表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて回転方向後側に傾斜していることを特徴とする請求項１から４のいずれかの燃料ポンプ。
【請求項６】
前記隔壁が、厚み方向の中間面から４０〜６０°傾斜していることを特徴とする請求項５の燃料ポンプ。
【請求項７】
前記隔壁が、厚み方向の中間面の回転方向前側で、緩やかな円弧面を描いて連続していることを特徴とする請求項５又は６の燃料ポンプ。
【請求項８】
隔壁の厚みが表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて厚くなっていることを特徴とする請求項１から７のいずれかの燃料ポンプ。
【請求項９】
厚み方向の中間面での隔壁の厚みが、表裏両面での厚みよりも、０．１〜０．４ｍｍ肉厚であることを特徴とする請求項８の燃料ポンプ。
【請求項１０】
前記凹所の半径方向内側端面が、厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持っていることを特徴とする請求項１から９のいずれかの燃料ポンプ。
【請求項１１】
円弧面の半径が０．７〜２．２ｍｍであることを特徴とする請求項１０の燃料ポンプ。
【請求項１２】
前記凹所の半径方向外側端面が、厚み方向の中間面から表裏両面に向かって拡がっていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかの燃料ポンプ。
【請求項１３】
厚み方向の中間面からの開き角度が２０°以下であることを特徴とする請求項１２の燃料ポンプ。
【請求項１４】
前記凹所の半径方向外側端面が、厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持っていることを特徴とする請求項１２又は１３の燃料ポンプ。
【請求項１５】
円弧面の半径が０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１４の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガソリン等の燃料を吸引して昇圧し、昇圧された燃料を吐出する燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプケーシング内でインペラを回転させることによって、燃料を吸引して吐出する燃料ポンプが知られている。その一例が特表平９−５１１８１２号公報に記載されている。ポンプケーシング内で回転するインペラは、略円盤状であり、表裏両面の外周に沿って伸びる領域において相互に間隔をおいて周方向に繰返す凹所群が形成されており、隣接する凹所間に隔壁が確保されており、モータによって回転対称軸の回りに高速回転させられる。
【０００３】
燃料ポンプの寿命は、多くの場合に、モータの整流子とブラシ間で摩耗が進行することで決定される。その摩耗の進行速度にはモータ電流値が密接に影響し、小電流であれば摩耗も少ない。そこで、ポンプ効率を上げ、モータ電流を下げ、摩耗の進行速度を低下させることによって燃料ポンプの寿命を延ばしたという要請が存在する。
【０００４】
特表平９−５１１８１２号公報に記載の技術では、インペラの表裏両面において周方向に繰返す凹所群を形成する隔壁を傾斜させることによってポンプ効率を向上させる。即ち、隔壁の半径方向内側端部よりも半径方向外側端部を回転方向の前側に変位させることによって、ポンプ効率を上げる技術を教示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、さらにポンプ効率を向上させることを目的にする。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】
本発明で創作された燃料ポンプは、ポンプケーシング内で回転するインペラが略円盤状であり、表裏両面の外周に沿って伸びる領域において相互に間隔をおいて周方向に繰返す凹所群が形成されており、隣接する凹所間に隔壁が確保されており、その隔壁の半径方向内側端部と外側端部は同一半径上に位置しており、その隔壁の半径方向中間部がインペラの回転方向後側に湾曲していることを特徴とする。ここで、前記内側端部は隔壁の回転方向後側の湾曲半径の曲線と凹所の半径方向内側の面の延長線が交差した点であり、前記外側端部は隔壁の回転方向後側の湾曲半径の曲線と凹所の半径方向外側の面の延長線が交差した点である。
この燃料ポンプの場合、燃料の流れに剥離現象や渦流が発生する割合が抑制され、高いポンプ効率が得られる。
【０００７】
インペラの直径が３０〜３６ｍｍである場合、隔壁の半径方向長さが２．９〜４．５ｍｍであり、隔壁間の周方向距離が１．５〜２．５ｍｍであり、隔壁の厚みが０．２〜１．５ｍｍであり、インペラの厚みが３．０〜４．５ｍｍであり、湾曲の最大量が０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。あるいは、隔壁の表裏両面における回転方向前側の湾曲形状が半径２．３〜４．３ｍｍの円弧であること、及び／又は、隔壁の表裏両面における回転方向後側の湾曲形状が半径３．０〜５．０ｍｍの円弧であることが好ましい。
隔壁の半径方向内側端部と外側端部を同一半径上に位置させておき、その隔壁の半径方向中間部をインペラの回転方向後側に湾曲させる特徴に加えて、下記の特徴をさらに備えることが好ましい。
・隔壁が表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて回転方向後側に傾斜している。
・・隔壁が、厚み方向の中間面から４０〜６０°傾斜している。
・・隔壁が、厚み方向の中間面の回転方向前側で、緩やかな円弧面を描いて連続している。
・隔壁の厚みが表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて厚くなっている。
・・厚み方向中間面での隔壁の厚みが、表裏両面での厚みよりも、０．１〜０．４ｍｍ肉厚である。
・隔壁間に位置する凹所の半径方向内側端面が、厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持っている
・・その円弧面の半径が０．７〜２．２ｍｍである。
・隔壁間に位置する凹所の半径方向外側端面が、厚み方向の中間面から表裏両面に向かって拡がっている。
・・厚み方向の中間面からの開き角度が２０°以下である。
・・前記外側端面が、厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持っている。
・・・その円弧面の半径が０．２〜１．０ｍｍである。
これらの特徴を一個ないし複数個を組合せて備えていると、ポンプ効率が高くなり、ポンプ駆動電流が小さく押えられ、ポンプ寿命が伸ばされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
最初に本発明の実施例に認められる特徴のうち、ポンプ効率の向上に有益な特徴を列記する。
Ａ．隔壁の半径方向内側端部と外側端部は同一半径上に位置しており、その隔壁の半径方向中間部はインペラの回転方向後側に湾曲している。この特徴は重要であり、本発明ではこの特徴を利用する。この場合、下記の特徴をさらに備えていることが好ましい。特に、「インペラの外径は３０〜３６ｍｍ、隔壁の半径方向距離は２．９〜４．５ｍｍ、隔壁間の周方向距離は１．５〜２．５ｍｍ、隔壁の厚みは０．２〜１．５ｍｍ、インペラの厚みは３．０〜４．５ｍｍ」の場合、下記に記載の数値条件を満たしていると高効率が得られる。
Ａ１：大湾曲量が０．１〜１．０ｍｍであるか、あるいは、
Ａ２：回転方向前側の湾曲半径が２．３〜４．３ｍｍであるか、あるいは、
Ａ３：回転方向後側の湾曲半径が３．０〜５．０ｍｍであることが好ましい。
Ｂ．隔壁が表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて回転方向後側に傾斜している。この場合、
Ｂ１：厚み方向の中間面に対する傾斜角が４０〜６０°であることが好ましく、
Ｂ２：その傾斜した隔壁が厚み方向の中間面の回転方向前側で緩やかな円弧面を描いて連続していることが好ましい。
Ｃ．隔壁の厚みが表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて厚くなっている。
Ｃ１：厚み方向の中間面での隔壁の厚みが、表裏両面での厚みよりも、０．１〜０．４ｍｍ肉厚であることが好ましい。
Ｄ．隔壁間に形成される燃料収容空間（凹所）の半径方向内側の端面が、厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持っている。この場合、
Ｄ１：その円弧の半径が０．７〜２．２ｍｍであることが好ましい。
Ｅ．隔壁間に形成される燃料収容空間（凹所）の半径方向外側の端面が、厚み方向の中間面から表裏両面に向かって拡がっている。
Ｅ１：その拡がり角は２０°以下であることが好ましい。これに代えて、あるいは、これに加えて、
Ｅ２：厚み方向の中間面で接する２つの円弧面を持っていることが好ましい。
Ｅ３：その円弧の半径が０．２〜１．０ｍｍであると高効率が得られる。
【０００９】
【実施例】
本発明を具体化した実施例に係わる燃料ポンプを図面を参照して説明する。この実施例の燃料ポンプは、自動車用の燃料ポンプであり、燃料タンク内で用いられ、自動車のエンジンヘ燃料を供給するために利用される。
【００１０】
燃料ポンプの断面図を示した図１において、燃料ポンプは、ポンプ部１と、そのポンプ部１を駆動するモータ部２とから構成されている。モータ部２は、ブラシ付きの直流モータであり、ほぼ円筒形状のポンプハウジング４内にマグネット５を配置し、このマグネット５と同心状に回転子６を配置している。
【００１１】
回転子６のシャフト７の下部は、ポンプハウジング４の下端部に取り付けられたポンプカバー９にベアリング１０を介して回転可能に支持されている。また、シャフト７の上端部は、ポンプハウジング４の上端部に取り付けられたモータカバー１２にベアリング１３を介して回転可能に支持されている。
【００１２】
モータ部２は、モータカバー１２に設けられた端子（図示省略）を介して回転子６のコイル（図示省略）に通電することにより、その回転子６を回転させる。なお、このようなモータ部２の構成は周知であるから、詳しい説明は省略する。また、モータ部２としては、図示した以外の他の形式のものも利用することができる。
【００１３】
モータ部２により駆動されるポンプ部１の構成を説明する。ポンプ部１は、ポンプカバー９と、ポンプボディ１５およびインペラ１６から構成されている。ポンプカバー９とポンプボディ１５は、例えばアルミのダイカスト成形により形成されており、両者が組み合わされることによって、内部にインペラ１６を収容するポンプケーシング１７が構成される。
【００１４】
インペラ１６は樹脂成形により形成され、図２に示すように略円板状であり、表裏両面の外周に沿って伸びる領域において相互に間隔をおいて周方向に繰返す凹所１６ａ群が形成されており、インペラ１６の中心には、ほぼＤ字形の係合孔１６ｎが形成されている。係合孔１６ｎに、シャフト７の下端部の断面Ｄ字形の係合軸部７ａが係合している。これにより、インペラ１６がシャフト７に対し追従回転可能で軸方向にわずかに移動可能に連結されている。インペラ１６の側面１６ｐは、円周面となっている。
【００１５】
図３にインペラの拡大図が示され、隣接する凹所１６ａ間に隔壁１６ｂが確保されている。このインペラ１６は下記の特徴を備えている。
・インペラの外径Ｄは３０〜３６ｍｍ、隔壁の半径方向距離Ｗは２．９〜４．５ｍｍ、隔壁間の周方向距離Ｌは１．５〜２．５ｍｍ、隔壁の厚みｔは０．２〜１．５ｍｍ、インペラの厚みＴは３．０〜４．５ｍｍに設定する。
・隔壁１６ｂの半径方向内側端部１６ｂ１と外側端部１６ｂ２は同一半径１６ｑ上に位置しており、その隔壁の半径方向中間部１６ｒはインペラの回転方向後側Ｒに湾曲している。
・最大湾曲量Ａは０．１〜１．０ｍｍであり、
・回転方向前側の湾曲半径Ｒ３が２．３〜４．３ｍｍであり、
・回転方向後側の湾曲半径Ｒ４が３．０〜５．０ｍｍである。
・図４に示すように、隔壁１６ｂは、表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて回転方向後Ｒ側に傾斜している。
・厚み方向中間面１６ｓに対する傾斜角が４０〜６０°である。
・傾斜した隔壁１６ｂが、厚み方向の中間面１６ｓの回転方向前Ｆ側で緩やかな円弧面１６ｆを描いて連続している。
・隔壁１６ｂの厚みが表裏両面から厚み方向内側に向かうにつれて厚くなっている。図中１６ｅは、隔壁１６ｂの前面１６ｃが湾曲しない場合の面を示し、図中のｔ１は厚み方向中間面１６ｓでの隔壁１６ｂの厚みを示している。図中のｔ２は表裏面での隔壁１６ｂの厚みを示している。ｔ１はｔ２よりも厚く、ｔ１−ｔ２は０．１〜０．４ｍｍである。
・隔壁１６ｂ間に形成される燃料収容空間１６ａ（凹所）の半径方向内側の端面は、図５に示すように、厚み方向の中間面１６ｓで接する２つの円弧面１６ｇ、１６ｈを持っている。
・円弧１６ｇ、１６ｈの半径Ｒ１は０．７〜２．２ｍｍである。
・隔壁１６ｂ間に形成される燃料収容空間１６ａ（凹所）の半径方向外側の端面１６ｉ、１６ｊが、図５に示すように、厚み方向の中間面１６ｓから表裏両面に向かって拡がっている。
・その拡がり角は２０°以下である。あるいは、第２実施例を示す図６に示されているように、
・厚み方向の中間面１６ｓで接する２つの円弧面１６ｋ、１６ｍを持っている。
・その円弧１６ｋ、１６ｍの半径が０．２〜１．０ｍｍである。
【００１６】
図１に示すように、ポンプカバー９には、インペラ１６の凹所１６ａ群との間で周方向に伸びる流路溝を形成する周方向に伸びる凹部２１と、その凹部２１の下流端に連通する吐出口２４と、周壁９ｂとを有する。吐出口２４は、図１に示すようにポンプカバー９を貫通してモータ部２の内部空間２ａに連通している。周壁９ｂの内周面９ｃは、インペラ１６の外周面１６ｐにクリアランスを隔てて向い合う。
【００１７】
ポンプボディ１５は、ポンプカバー９に重ねた状態でポンプハウジング４の下端部にかしめ付け等により固定されている。このポンプボディ１５の中心部にスラストベアリング１８が固定されている。スラストベアリング１８によって、シャフト７のスラスト荷重が受けられる。ポンプカバー９とポンプボディ１５とによりポンプケーシング１７が構成されている。そのポンプケーシング１７の内部にインペラ１６が回転可能にかつ軸方向にわずかに移動可能に収納されている。ポンプボディ１５の内面には、インペラ１６の凹所１６ａ群との間で周方向に伸びる流路溝を形成する周方向に伸びる凹部２０と、凹部２０の上流端に連通する吸入口２２が形成されている。
【００１８】
ポンプカバー９の周方向に伸びる凹部２１と、ポンプボディ１５の周方向に伸びる凹部２０は、インペラ１６の回転方向に沿って、ポンプボディ１５側の吸入口２２に対応する位置から、ポンプカバー９側の吐出口２４に対応する位置まで伸びており、吸入口２２から周方向に伸びて吐出口２４に至る流路溝を形成する。インペラが方向に回転すると、燃料は吸入口２２から流路溝に吸入され、流路溝内を吸入口２２から吐出口２４側に流れ、その間に昇圧され、昇圧された燃料が吐出口２４からモータ部２に送り出される。インペラ１６の回転方向に沿ってポンプカバー９側の吐出口２４に対応する位置からポンプボディ１５側の吸入口２２に対応するまでは凹部２１、２０が形成されておらず、昇圧された燃料が吸入口２２側に戻ることを極力防止している。なお、モータ部２に送り出された高圧燃料は、吐出口２８からポンプ外に送り出される。
この実施例の燃料ポンプは、上記した定性的特徴と定量的特徴を併せ持っていることから、ポンプ効率が高い。従来では２．２アンペアのモータ電流を通電していたのと同じポンプ能力を１．５アンペアのモータ電流で実現することができた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の燃料ポンプでは、インペラの表裏両面の外周に沿って伸びる領域において相互に間隔をおいて周方向に繰返して形成されている隣接する凹所間に隔壁が確保されており、その隔壁の半径方向内側端部と外側端部は同一半径上に位置しており、その隔壁の半径方向中間部はインペラの回転方向後側に湾曲していることから、ポンプ効率が高くなり、ポンプ駆動電流が小さく押えられ、ポンプ寿命が伸ばされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る燃料ポンプの断面図である。
【図２】インペラの平面図である。
【図３】インペラの一部の拡大平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】第２実施例の図５に対応する図である。
【符号の説明】
１６  インペラ
１７  ポンプケーシング
１６ａ  凹所
１６ｂ  隔壁
２０  流路溝
２１  流路溝
２２  吸入口
２４  吐出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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