JP3933242B2

JP3933242B2 - ポンプ用インペラ−及びその成形方法

Info

Publication number: JP3933242B2
Application number: JP08596297A
Authority: JP
Inventors: 敏雄西内; 光則角田; 亮一中田; 勉佐々木; 充福田
Original assignee: Enplas Corp; Keihin Corp
Current assignee: Enplas Corp; Keihin Corp
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: JPH10259789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンに燃料を供給する燃料ポンプ等のポンプに用いられるインペラー及びその成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からこの種のポンプとしては、例えば車載用の燃料ポンプがあり、この燃料ポンプは、燃料タンク内に配置されたインタンク方式が主流となっている。このインタンク方式の燃料ポンプは、一般的に図６乃至図８に示すような構成となっている。
【０００３】
すなわち、図６中符号１は両端部が閉塞された略円筒形状を呈するケーシングで、このケーシング１の一方の端部側には燃料が吸入される吸入口１ａが形成され、他方の端部側には燃料が吐出される吐出口１ｂが形成されている。
【０００４】
そして、このケーシング１内部には、隔壁１ｊを介してモータ室１ｅ,インペラー室１ｆが形成され、そのモータ室１ｅには回転子２が回転可能に配設され、円筒形の内壁には固定子３が取り付けられている。その回転子２の回転軸２ａは、その一端がインペラー室１ｆ内に突出しており、この突出部がインペラー室１ｆ内に配設されたインペラー４の軸孔４ａに嵌合している。また、このインペラー室１ｆの周囲には、空間部１ｇが図８に示すように略Ｃ字型に形成されている。この空間部１ｇの一端部１ｈは、前記吸入口１ａに対応した位置にあり、他端部１ｉは、モータ室１ｅとインペラー室１ｆとの間の隔壁１ｊに設けられた連通孔１ｋによってモータ室１ｅに連通している。
【０００５】
このインペラー４は、フェノ−ル樹脂等の熱硬化性樹脂からなる合成樹脂製で円板形状に形成され、中心部には、前記軸孔４ａが形成され、外周部には表裏両面に各々複数の羽根溝４ｂが形成されており、この例では表側の各羽根溝４ｂと裏側の各羽根溝４ｂとが１／２ピッチ位相がずれるように形成されている。また、前記軸孔４ａの周囲近傍には、表裏面側に貫通する計４つの貫通孔４ｃが同一円周上に形成されている。
【０００６】
この貫通孔４ｃは、インペラー室１ｆの溜まり部１ｍ，１ｎに臨んでおり、一方、羽根溝４ｂは、空間部１ｇに臨んでいる。そして、このインペラー４の羽根溝４ｂと貫通孔４ｃとの間の部分は、インペラー室１ｆの内壁面と微少な間隙Ｃに設定されている（図７参照）。
【０００７】
このような構成の燃料ポンプにおいて、モータの回転子２の回転に伴いインペラー４が回転すると、インペラー室１ｆ内の燃料は加圧され、モータ室１ｅへ送り込まれる。そのため、一方では、図示省略の燃料タンク内の燃料が吸入口１ａからインペラー室１ｆ内に吸入され、他方では、モータ室１ｅから吹出口１ｂを介して燃料がキャブレターや燃料噴射装置に供給されることとなる。
【０００８】
この作動中には、モータ室１ｅ内の燃料の一部は、回転軸２ａと軸受け５との間の微少な間隙を通ってインペラー室１ｆの一方の溜まり部１ｍへ戻り、インペラー４の回転により、流路溝１ｇ側に向かうこととなる。この時、燃料は、図７に示すインペラー４の左側の間隙Ｃを通って流路溝１ｇに向かうものと、インペラー４に設けられた連通孔１ｋを介して反対側の溜まり部１ｎに流入し、インペラー４の図７中右側の間隙Ｃを通って空間部１ｇに向かうものとに分かれる。これにより、インペラー４の表裏面側とインペラー室１ｆの内壁との間隙Ｃに燃料による被膜が形成されると共に、その燃料の流れが生じるので、インペラー４はスムーズに回転することが可能となり、低騒音・低振動であって、しかも耐久性が向上することとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、インペラー４とインペラー室１ｆ内壁との微少間隙Ｃは、燃料ポンプの小型化,燃料の安定供給等のために極力狭く、且つ、均一に保つ必要がある。従って、インペラー４の表裏面は厳しい平面精度が要求されている。このため、従来では、インペラー４を射出成形した後、外周部の羽根溝４ｂの間も含めて表裏面を切削加工で仕上げるようにしている。その理由は、従来の射出成形において、ゲートの位置を、図８のＸ印で示した位置に設けることが多く、ゲート跡が残ってしまうと共に、収縮時の影響でゲート位置とゲート位置間とでは均一な厚さに仕上げ難いことから平面度を出し難いからである。
【００１０】
また、フェノ−ル樹脂のような熱硬化性の樹脂を用いると成形サイクルが長くなってしまい、生産性を向上させることが難しいという問題もあった。そこで、この発明は、射出成形後に切削加工をする必要がなく、表裏面の平面精度を確保でき且つ生産性の実現も向上しうるポンプ用インペラー及びこの成形方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、円板形状を呈し、中央部には中心にモータの回転軸が嵌合される軸孔及び該軸孔の外側近傍位置に表裏両面に貫通する貫通孔が形成され、外周部には表裏両面に各々複数の羽根溝が形成され、該外周部と前記中央部との間にはケーシングの内壁に対して微少間隙を持って対向する平面部が表裏に形成された合成樹脂製のポンプ用インペラーにおいて、射出成形時のゲート位置は、前記軸孔を中心とするリング状を呈し、前記中央部で、且つ、前記貫通孔の周囲に設定されているポンプ用インペラーとしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、液晶ポリマー樹脂により形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１乃至２の何れか一つに記載のポンプ用インペラーの成形方法であって、前記ゲート位置に対応したリング状のゲートから金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、硬化後、離型してポンプ用インペラーを成形する方法としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記離型時には、前記ポンプ用インペラーの平面部の略全面を押圧して前記ポンプ用インペラーを金型から離脱させることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１乃至図５には、この発明の実施の形態を示す。
【００１７】
まず構成を説明すると、図中符号１１はインペラーで、このインペラー１１は従来例の図６等で説明した燃料ポンプと同様な燃料ポンプに使用されている。従って、以下の説明では、従来例と同一な部材は同一符号を用いて説明する。
【００１８】
この実施の形態のインペラー１１は、合成樹脂としての液晶ポリマー樹脂等の熱可塑性樹脂により円板形状に形成されている。
【００１９】
そして、このインペラー１１の中央部１２は、他の部分より凹んで形成されており、モータ（正確には回転子２）の回転軸２ａが嵌合される軸孔１２ａが中心に形成されている。この軸孔１２ａは、大略Ｄ形状を呈している。また、この軸孔１２ａの外側近傍位置には、表裏両面（板厚方向）に貫通する貫通孔１２ｂが同一円周上に等間隔で複数個（ここでは４個）形成されている。
【００２０】
また、この中央部１２には、片面側で、前記貫通孔１２ｂの周囲に、図１に示すように、リング状のゲート跡１２ｃが残っている。このゲート跡１２ｃが射出成形時のゲート位置である。
【００２１】
さらに、外周部１３には、表裏両面に各々複数の羽根溝１３ａが形成されている。この例では、表側の各羽根溝１３ａと裏側の各羽根溝１３ａと１／２ピッチ位相がずれるように形成されている。
【００２２】
さらにまた、この外周部１３と前記中央部１２との間には、図７で示す、インペラー室１ｆの内壁に対して微少間隙Ｃを持って対向する平面部１４が表裏に形成されている。
【００２３】
次に、かかるインペラー１１の成形方法について説明する。
【００２４】
図３には、かかるインペラー１１を成形する成形金型を示す。この成形金型は、固定型１７と可動型１８とを有し、この固定型１７には、移動駒１７ａが上下方向に移動自在に設けられると共に、この移動駒１７ａに、インペラー１１の軸孔１２ａを形成する第１ピン１７ｂ及び貫通孔１２ｂを形成する第２ピン１７ｃが挿通されている。この第１，第２ピン１７ｂ,１７ｃは固定式である。
【００２５】
また、可動型１８には、溶融した熱可塑性樹脂をキャビティ２０内に射出するリング状のゲート１８ａが設けられ、離型時には、この可動型１８が上方に移動するようになっている。
【００２６】
かかる成形金型を用いてインペラー１１を成形するには、まず、型締めした状態で、キャビティ２０内にリング状のゲート１８ａから溶融樹脂を射出して充填する。
【００２７】
そして、溶融樹脂の硬化後、離型するのであるが、これは、まず、図３の（ａ）に示す状態から、同図の（ｂ）に示すように、可動型１８を上昇させた後、移動駒１７ａを上昇させることにより、成形後のインペラー１１が離型される。
【００２８】
このようにしてインペラー１１を形成することにより、平面部１４は切削加工をしなくても、平面度が確保されることとなる。
【００２９】
すなわち、リング状のゲート１８ａから溶融樹脂を射出すると、平面部１４側に向けてリング形状が徐々に拡径するように流れて行き、又、軸孔１２ａ側に向けてリング形状が徐々に縮径するように流れて行く。従って、平面部１４に溶融樹脂が流れて行く場合に、第２ピン１７ｃの影響が発生することがなく、成形後の平面部１４にウエルド現象が生じることがない。よって、この平面部１４の平面度が離型した状態で確保されるため、切削加工が不要となる。
【００３０】
これに対して、中央部１２側は、溶融樹脂の一部が第２ピン１７ｃに当たって流れを変え、この第２ピン１７ｃを回り込んだ後、合流して行く。従って、この合流位置にウエルド現象が生じ、この中央部１２の平面度に影響を及ぼすことになる。しかし、この中央部１２は、平面度をそれ程要求されないため、このウエルド現象により、平面度が悪くても、又、ゲート跡１２ｃが残っていても問題はなく、切削加工する必要がない。
【００３１】
その平面部１４の平面度が向上している証拠として、図４を提示する。この図４の（ａ）は、この発明のインペラー平面部１４の任意の円上でのうねり具合を真円度計を用いて測定したものである。また、図４の（ｂ）は、図５に示すようなインペラー２１の平面部２４のうねり具合を測定したものである。
【００３２】
この図５に示すインペラー２１は、中央部２２には貫通孔２２ｂの周囲で、同心円上に計８ヶ所のゲート跡２２ｃが等間隔に設けられている。他の構成は、この発明のインペラー１１と同様である。
【００３３】
このインペラー２１でも、平面度はかなり向上しているが、図４の（ａ）に示すこの発明に係る平面部１４のうねり量Ｂ１と、図４の（ｂ）に示すインペラー２１に係る平面部２４のうねり量Ｂ２とを比較すると、うねり量Ｂ１の方がかなり小さいことが分かる。これは、図５に示すインペラー２１が、複数のゲートから溶融樹脂を射出して成形されるものであるため、溶融樹脂の合流部が発生し、この合流部にウエルド現象が生じることに起因するものである。
【００３４】
また、インペラー１１の離型時には、移動駒１７ａにて、インペラー１１の中央部１２及び平面部１４を全面に渡って押圧することにより、平面部１４の変形を防止できる。つまり、この離型時には、外周部１３に多数の羽根溝１３ａが形成されているため、この部分を離型するときに、大きな力が必要となる。従って、数点で平面部１４を押圧すると、この平面部１４に傷が付いてしまうと共に、中央部１２のみを押圧すると、この中央部１２は多少傷が付いても問題ないが、この中央部１２から外周部１３に力が伝達される過程で、平面部１４に曲げ等の外力が生じ変形する虞がある。これに対して、この実施の形態のように、移動駒１７ａでインペラー１１の平面部１４及び中央部１２の略全面を押圧することにより、そのような不具合を防止でき、平面度を向上させることができる。
【００３５】
さらに、このインペラー１１を液晶ポリマー樹脂で形成するとすれば、更に、以下のような利点がある。すなわち、この液晶ポリマー樹脂は、高流動性を有し薄肉成形に適し、又、固化速度が速いため、バリが出難く、ハイサイクルでインペラー１１を成形できる。更に、成形時の収縮率が小さいため、高い寸法精度で成形でき、特に、平面部１４の平面度を向上させることができる。
【００３６】
上記のような各利点を有するが、固化速度が速いこと等からウエルド現象が生じ易い。しかし、この発明のように、貫通孔１２ｂの周囲のリング状のゲート１８ａから溶融樹脂を射出し、そのゲート１８ａの外側に位置する平面部１４を形成するようにしているため、固化速度等に関係なく、ウエルド現象が生じることがない。
【００３７】
しかも、インペラー１１の中央部１２は他の部分より薄肉に形成されているが、他の部分と同じ肉厚に形成しても、平面部１４の平面度に悪影響を及ぼさない。しかし、薄肉に形成した方が、ヒケの影響が少なく、軸孔１２ａ等の形状精度を保ち易いという利点がある。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、燃料ポンプに設けられたインペラー１１について説明したが、これに限らず、他のポンプに適用されるインペラーについても適用できることは勿論である。また、羽根溝１３ａの位相を表裏面で１／２ピッチずらしているが、この発明は、位相のずれがそれ以外のものにも、又、同一位相にしたものにも適用が可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、各請求項に記載の発明によれば、インペラーの中央部で、しかも、貫通孔の周囲に射出成形時のゲート位置を設定することにより、ゲートから射出された溶融樹脂は平面部側に向けてリング形状が徐々に拡径するように流れて行くため、成形後の平面部にウエルド現象が生じることがなく、この平面部の平面度を離型した状態で確保することができ、又、中央部にゲート跡が残ってもこの中央部は平面度をそれ程要求されないため問題はない。従って、従来のように、射出成形後に切削加工をする必要がなく、表裏面の平面精度を確保できる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば、インペラーを液晶ポリマー樹脂で形成することにより、高流動性を有し薄肉成形ができ、又、固化速度が速いため、バリが出難く、ハイサイクルでインペラーを成形できる。また、成形時の収縮率が小さいため、高い寸法精度で成形でき、特に、平面部の平面度を向上させることができる。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、インペラーの離型時には、平面部を全面に渡って押圧することにより、この平面部の傷付きや変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るインペラーの平面図である。
【図２】同実施の形態に係るインペラーの断面図である。
【図３】同実施の形態に係る成形金型の断面図で、（ａ）は型締め状態、（ｂ）は離型状態を示す図である。
【図４】インペラーの平面部のうねり量を示すグラフ図で、（ａ）はこの実施の形態を示す図、（ｂ）は既出願のものを示す図である。
【図５】既出願で未公開のインペラーを示す平面図である。
【図６】従来例を示す燃料ポンプの断面図である。
【図７】同従来例のインペラー配設部分の拡大断面図である。
【図８】同従来例を示す図７のＡ−Ａ線から見た図である。
【符号の説明】
１ケーシング
２回転子
2a 回転軸
11 インペラー
12 中央部
12a 軸孔
12b 貫通孔
13 外周部
13a 羽根溝
14 平面部
17 固定型
18 可動型
18a ゲート
20 キャビティ
Ｃ間隙

Claims

円板形状を呈し、中央部には中心にモータの回転軸が嵌合される軸孔及び該軸孔の外側近傍位置に表裏両面に貫通する貫通孔が形成され、外周部には表裏両面に各々複数の羽根溝が形成され、該外周部と前記中央部との間にはケーシングの内壁に対して微少間隙を持って対向する平面部が表裏に形成された合成樹脂製のポンプ用インペラーにおいて、
射出成形時のゲート位置は、前記軸孔を中心とするリング状を呈し、前記中央部で、且つ、前記貫通孔の周囲に設定されていることを特徴とするポンプ用インペラー。
液晶ポリマー樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用インペラー。
請求項１乃至２の何れか一つに記載のポンプ用インペラーの成形方法であって、
前記ゲート位置に対応したリング状のゲートから金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、硬化後、離型してポンプ用インペラーを成形することを特徴とするポンプ用インペラーの成形方法。
前記離型時には、前記ポンプ用インペラーの平面部の略全面を押圧して前記ポンプ用インペラーを金型から離脱させることを特徴とする請求項３記載のポンプ用インペラーの成形方法。