JP3982262B2

JP3982262B2 - 電動燃料ポンプ

Info

Publication number: JP3982262B2
Application number: JP2001565521A
Authority: JP
Inventors: 浩吉岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: CN1114034C; US6511283B1; EP1178207A1; TW472111B; CN1349591A; WO2001066930A1

Description

技術分野
この発明は、自動車等の燃料タンク内に装備され、エンジンへ燃料を圧送する電動燃料ポンプに関し、特に低騒音と高効率特性を有する電動燃料ポンプに関する。
背景技術
第４図及び第５図は例えば特公昭６３−６３７５６号公報に示された従来の電動燃料ポンプのインペラの部分拡大斜視図及びポンプベースのラジアルシール部周辺の拡大斜視図である。
図において、１０はインペラで円板形状の外周縁部に多数の羽根片２１を有しており、羽根片２１は隔壁２２により表裏に分割され、各羽根片２１間には羽根溝２３を形成している。９はポンプベースでポンプケーシング（図示しない）を構成し、円弧帯状のポンプ流路１３、吸入口１４、吐出口１５、燃料の逆流を防止するためのラジアルシール部９ａ、燃料の流れる方向を変える端面９ｂを有している。
インペラ１０がポンプケーシング（図示しない）内で回転すると、吸入口１４から吸い込まれた燃料が各羽根溝２３に流れ込み、各羽根片２１により運動エネルギーを受けてポンプ流路１３を通って、吐出口１５側へ圧送される。このようにして、吐出口１５へ圧送された燃料はポンプ流路１３の終端に形成されたラジアルシール部９ａの端面９ｂに衝突して方向転換しながら吐出口１５から吐出される。
この構成においては隔壁２２により表裏に分割された左右の羽根溝２３内に入った燃料がラジアルシール部９ａの端面９ｂに同時に衝突するため、燃料衝突による騒音が大きくなるという問題があった。
この問題に対する対応として例えば、特開平６−１５９２８３号公報に開示された第６図、第７図に示すようなものにおいては、ポンプケーシング（図示しない）を構成するポンプベース９のラジアルシール部９ａの端面９ｂに段差９ｃを設けることにより流体衝突のタイミングをずらし低騒音化すると同時に、羽根片２１の外周面を隔壁２２の外周面よりも外周側に突出させることにより、隔壁２２の真上に逆流域（ポンプ作用を妨げる領域）が発生するのを防止し、ポンプ効率を向上させるものがある。
近年、作動音低減と共に燃費低減ニーズが高まっており、この対応として従来の電動燃料ポンプは、以上に記述したように、インペラの形状を変更すると共にポンプベースの形状を変更して作動音低減とポンプ効率向上を図る方策が取られてきた。しかしながら、ポンプベースは寸法精度、機械的強度の面から通常、アルミダイキャストが用いられることから、製造金型の改修や製作において多額の費用を要するという問題があった。また、作動音低減するためには、ポンプケーシングの吸入口側と吐出口側の両方に上述した段差９ｃを設けることが望ましいが、このような構造のポンプケーシングを成形で得ることが困難であった。
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、ポンプ作動時の騒音を低減すると共に、ポンプ効率が高い電動燃料ポンプを得ることを目的としている。
発明の開示
この発明に係わる電動燃料ポンプは、外周縁部に設けられその円周方向に突出する多数の羽根片（３１）と各羽根片（３１）間に延在する隔壁（３２）とこの隔壁（３２）及びこの隔壁（３２）の前後に設けられた羽根片（３１）により形成される羽根溝（３３）とを有する円板形状のインペラ（３０）と、このインペラ（３０）を回転駆動するモータ部（３）と、前記インペラ（３０）を収納すると共に該インペラ（３０）の外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ流路（１３）を形成し、且つ、このポンプ流路（３０）の一端部に吸入口（１４）を、他端部に吐出口（１５）を有するポンプケーシング（７）とを備えたものにおいて、前記羽根片（３１）は、前記インペラ（３０）の一端面側の羽根片（３１Ａ）と該インペラ（３０）の他端面側の羽根片（３１Ｂ）とを有するとともに、該一端面側の羽根片（３１Ａ）と他端面側の羽根片（３１Ｂ）とは該インペラ（３０）の円周方向に所定の距離（ｄ）ずらして配置され、該一端面側の羽根片（３１Ａ）と他端面側の羽根片（３１Ｂ）に夫々該インペラ（３０）の他端面側と一端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ａ、３１ｂ）が形成され、前記隔壁（３２）は、インペラ（３０）の一端面側と他端面側から夫々延在し燃料を案内する案内面（３２ａ、３２ｂ）を有し、前記羽根溝（３３）は、前記インペラ（３０）の一端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ｂ）と前記一端面側の羽根片（３１Ａ）により形成される溝部（３３Ａ）と、前記隔壁（３２）の両案内面（３２ａ、３２ｂ）が対向する隔壁（３２）周りに形成される溝部（３３Ｂ）と、前記インペラ（３０）の他端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ａ）と前記他端面側の羽根片（３１Ｂ）により形成される溝部（３３Ｃ）とから構成されたものである。
また、隔壁（３２）の最外周面（３２ｃ）は、羽根片（３１）の最外周面（３１ｃ）よりも内周側に設けられたものである。
また、案内面（３１ａ、３１ｂ）の最外周部はインペラ（３０）における厚さ方向の中心線としたことものである。
発明を実施するための最良の形態
第１図はこの発明の一実施の形態における電動燃料ポンプを一部破断して示す側面図、第２図はインペラの羽根片部分の拡大斜視図、第３図は第２図のインペラの羽根片部分のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面拡大図であり、以下第１図〜第３図を用いて説明する。この電動燃料ポンプ１はポンプ部２とこのポンプ部２を駆動するモータ部３から構成されている。モータ部３は例えば、図示しないブラシ付の直流モータを有し、円筒状のハウジング４内に永久磁石５を環状に配置し、この永久磁石５の内周側に同心状に電機子６を配置した構成となっている。
ポンプ部２はポンプカバー８とポンプベース９から成るポンプケーシング７、ポンプケーシング７の内部に収納されたインペラ３０で構成され、ポンプカバー８とポンプベース９は例えばアルミダイキャスト成形や樹脂成形により形成されている。
ポンプベース９はハウジング４の一端に圧入固定され、その中心に嵌着された軸受１１で、電機子６と一体に形成された回転シャフト１２を貫通支持している。一方、ポンプカバー８はポンプベース９に被せられた状態でハウジング４の一端にかしめ付け等により固定されている。
インペラ３０の中心には、ほぼＤ字形の挿入孔３０ａが形成され、この挿入孔３０ａに回転シャフト１２のＤカット部１２ａが緩挿されている。これにより、インペラ３０は回転シャフト１２と一体的に回転するとともに、シャフト１２の軸方向に摺動可能となっている。
ポンプケーシング７を形成するポンプカバー８とポンプベース９の各内側面には円弧帯状のポンプ流路１３が形成され、ポンプカバー８にポンプ流路１３の一端に連通する吸込口１４が形成され、ポンプベース９にポンプ流路１３に連通する吐出口１５が形成されている。これら吸込口１４と吐出口１５との間には逆流を防止するためのラジアルシール部９ａ（第５図参照）が形成され、吐出口１５はモータ部３内の空間に連通しており、吐出口１５から吐出された燃料はモータ部３内を通りモータ部３に隣接して設けられた燃料出口パイプ１６からエンジン（図示しない）へ圧送されるようになっている。
インペラ３０は、例えばフェノール樹脂などにより一体成形されており、外周に羽根片３１と羽根溝３３を円周方向に交互に有している。
羽根片３１はインペラ３０の一端面側の羽根片３１Ａと、インペラ３０の他端面側の羽根片３１Ｂとからなる。羽根片３１Ａと羽根片３１Ｂとはインペラ３０の円周方向に所定の距離ｄ例えば羽根片３１周方向長さの半分の距離ずらして配置されている。インペラ３０の一端面側の羽根片３１Ａには、インペラ３０の他端面側からインペラ３０の最外周まで延在し燃料を案内する案内面３１ａが形成されている。同様に、インペラ３０の他端面側の羽根片３１Ｂには、インペラ３０の一端面側からインペラ３０の最外周まで延在し燃料を案内する案内面３１ｂが形成されている。案内面３１ａ、３１ｂの最外周部はインペラ３０における厚さ方向の中心線と一致している。
隔壁３２は、インペラ３０の一端面側と他端面側から夫々延在し燃料を案内する案内面３２ａ、３２ｂと、羽根片３１の最外周面３１ｃよりも内周側に設けられた最外周面３２ｃを有している。隔壁３２の案内面３２ａ、３２ｂは、インペラ３０の外周方向に行くにしたがって近接するように、例えばインペラ３０の径方向において所定の曲率で形成されている。また、隔壁３２の案内面３２ａ、３２ｂは、羽根片３１Ｂ、３１Ａの案内面３１ｂ、３１ａと同じ面形状に形成されている。即ち、隔壁３２の案内面３２ａ、３２ｂは、羽根片３１Ｂ、３１Ａの案内面３１ｂ、３１ａの羽根片３１の付根部分から隔壁３２の最外周面３２ｃまでにおいて同じ曲率で形成されている。隔壁３２の最外周面３２ｃは平坦面である。
羽根溝３３は、案内面３１ｂと羽根片３１Ａにより形成される溝部３３Ａと、隔壁３２の両案内面３２ａ、３２ｂが対向する隔壁３２周りに形成される即ち両案内面３２ａ、３２ｂと最外周面３２ｃとを境界とする隣接する羽根片３１間の空間である溝部３３Ｂと、案内面３１ａと羽根片３１Ｂにより形成される溝部３３Ｃとから構成されている。
次に上記のように構成した電動燃料ポンプの動作について説明する。
モータ部３の電機子６のコイル（図示しない）に通電すると、電機子６が回転し、電機子６と一体に形成された回転シャフト１２と回転シヤフト１２のＤカット部１２ａに係合した挿入孔３０ａを有するインペラ３０が回転する。これにより、インペラ３０の外周部にある羽根片３１が円弧帯状のポンプ流路１３に沿って回転し、羽根溝３３内に旋回流Ａが発生し、羽根溝３３がポンプ流路１３内を回転移動することにより、運動エネルギーが大きくなり、ポンプ作用を生じる。
この結果、燃料タンク（図示しない）内の燃料は吸込口１４からポンプ流路１３に吸い込まれて、各羽根溝３３内に流れ込み、ポンプ流路１３内を回転移動した後、吐出口１５側へ圧送され、モータ部３内を通過して燃料出口パイプ１６からエンジン（図示しない）へ圧送される。
以上のように、羽根片３１Ａ、３１Ｂをインペラ３０の周方向に所定の距離ｄだけずらしたので、ポンプ作動時の騒音が低く、ポンプ効率が高い電動燃料ポンプを得ることができる。さらにこの特性をポンプケーシング７の形状を変えることなく第５図に示す構成のままで実現できる。
つまり、インペラ３０の一端面に存在する羽根溝３３Ａ内の燃料をインペラ３０の他端面に存在する羽根片３１Ｂの案内面３２ｂに沿って案内する。この際、案内面３２ｂがインペラ３０の最外周面まで延在しているので、旋回流Ａが効率良く発生する。同様に、案内面３２ａがインペラ３０の最外周面まで延在しているので、旋回流Ａが効率良く発生する。また、隔壁３２の最外周面３２ｃがインペラ３０の最外周面よりも内周側に配置されており、隔壁３２の最外周面３２ｃの真上に逆流域（ポンプ作用を妨げる領域）が生成し難い。これら二つの作用によりポンプ効率が向上する。また、案内面３１ａ、３１ｂの最外周部はインペラ３０における厚さ方向の中心線と一致しているので、旋回流Ａが滑らかに合流することができ効率よく旋回流Ａが発生する。
また、羽根片３１Ａ、３１Ｂをインペラ３０の周方向に所定の距離ｄだけずらしたので、インペラ３０の表裏にある羽根溝３３に入っている燃料がラジアルシール部９ａの端面９ｂ（第５図参照）に衝突するタイミングがずれ、電動燃料ポンプの作動時に主に２つの周波数帯域に音が分散されるため、燃料衝突時の騒音が低減される。また、羽根片３１Ａと羽根片３１Ｂとはインペラ３０の円周方向に所定の距離ｄ、例えば羽根片３１周方向長さの半分の距離ずらしているので、電動燃料ポンプの作動時に主に２つの周波数帯域で音が発生し、低い方に比較し高い方の周波数帯域はその周波数が数倍となるので、高い方の周波数を可聴音域外とすることが容易に実現できる。
産業上の利用可能性
この発明に係わる電動燃料ポンプは、外周縁部に設けられその円周方向に突出する多数の羽根片（３１）と各羽根片（３１）間に延在する隔壁（３２）とこの隔壁（３２）及びこの隔壁（３２）の前後に設けられた羽根片（３１）により形成される羽根溝（３３）とを有する円板形状のインペラ（３０）と、このインペラ（３０）を回転駆動するモータ部（３）と、前記インペラ（３０）を収納すると共に該インペラ（３０）の外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ流路（１３）を形成し、且つ、このポンプ流路（３０）の一端部に吸入口（１４）を、他端部に吐出口（１５）を有するポンプケーシング（７）とを備えたものにおいて、前記羽根片（３１）は、前記インペラ（３０）の一端面側の羽根片（３１Ａ）と該インペラ（３０）の他端面側の羽根片（３１Ｂ）とを有するとともに、該一端面側の羽根片（３１Ａ）と他端面側の羽根片（３１Ｂ）とは該インペラ（３０）の円周方向に所定の距離（ｄ）ずらして配置され、該一端面側の羽根片（３１Ａ）と他端面側の羽根片（３１Ｂ）に夫々該インペラ（３０）の他端面側と一端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ａ、３１ｂ）が形成され、前記隔壁（３２）は、インペラ（３０）の一端面側と他端面側から夫々延在し燃料を案内する案内面（３２ａ、３２ｂ）を有し、前記羽根溝（３３）は、前記インペラ（３０）の一端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ｂ）と前記一端面側の羽根片（３１Ａ）により形成される溝部（３３Ａ）と、前記隔壁（３２）の両案内面（３２ａ、３２ｂ）が対向する隔壁（３２）周りに形成される溝部（３３Ｂ）と、前記インペラ（３０）の他端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ａ）と前記他端面側の羽根片（３１Ｂ）により形成される溝部（３３Ｃ）とから構成されたので、ポンプ作動時の騒音が低く、ポンプ効率が高い電動燃料ポンプを得ることができる。
また、隔壁（３２）の最外周面（３２ｃ）は、羽根片（３１）の最外周面（３１ｃ）よりも内周側に設けられたので、さらにポンプ効率が高い電動燃料ポンプを得ることができる。
また、案内面（３１ａ、３１ｂ）の最外周部はインペラ（３０）における厚さ方向の中心線としたので、さらにポンプ効率が高い電動燃料ポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施の形態における電動燃料ポンプを一部破断して示す側面図である。
第２図はこの発明の一実施の形態における電動燃料ポンプのインペラ羽根片部分の拡大斜視図である。
第３図は第２図のインペラの羽根片部分のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面拡大図である。
第４図は従来の電動燃料ポンプのインペラの羽根片部分の拡大斜視図である。
第５図は従来の電動燃料ポンプのポンプベースのラジアルシール部周辺の拡大斜視図である。
第６図は従来の電動燃料ポンプのポンプベースのラジアルシール部周辺の拡大斜視図である。
第７図は従来の電動燃料ポンプインベラの羽根片部分の拡大斜視図である。

Claims

外周縁部に設けられその円周方向に突出する多数の羽根片（３１）と各羽根片（３１）間に延在する隔壁（３２）とこの隔壁（３２）及びこの隔壁（３２）の前後に設けられた羽根片（３１）により形成される羽根溝（３３）とを有する円板形状のインペラ（３０）と、このインペラ（３０）を回転駆動するモータ部（３）と、前記インペラ（３０）を収納すると共に該インペラ（３０）の外周縁部に沿って延在する円弧帯状のポンプ流路（１３）を形成し、且つ、このポンプ流路（３０）の一端部に吸入口（１４）を、他端部に吐出口（１５）を有するポンプケーシング（７）とを備えたものにおいて、
前記羽根片（３１）は、前記インペラ（３０）の一端面側の羽根片（３１Ａ）と該インペラ（３０）の他端面側の羽根片（３１Ｂ）とを有するとともに、該一端面側の羽根片（３１Ａ）と他端面側の羽根片（３１Ｂ）とは該インペラ（３０）の円周方向に所定の距離（ｄ）ずらして配置され、該一端面側の羽根片（３１Ａ）と他端面側の羽根片（３１Ｂ）に夫々該インペラ（３０）の他端面側と一端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ａ、３１ｂ）が形成され、
前記隔壁（３２）は、インペラ（３０）の一端面側と他端面側から夫々延在し燃料を案内する案内面（３２ａ、３２ｂ）を有し、
前記羽根溝（３３）は、前記インペラ（３０）の一端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ｂ）と前記一端面側の羽根片（３１Ａ）により形成される溝部（３３Ａ）と、前記隔壁（３２）の両案内面（３２ａ、３２ｂ）が対向する隔壁（３２）周りに形成される溝部（３３Ｂ）と、前記インペラ（３０）の他端面側から該インペラ（３０）の最外周まで延在し燃料を案内する案内面（３１ａ）と前記他端面側の羽根片（３１Ｂ）により形成される溝部（３３Ｃ）とから構成された
ことを特徴とする電動燃料ポンプ。
請求項１記載の電動燃料ポンプにおいて、隔壁（３２）の最外周面（３２ｃ）は、羽根片（３１）の最外周面（３１ｃ）よりも内周側に設けられたことを特徴とする電動燃料ポンプ。
請求項１記載の電動燃料ポンプにおいて、案内面（３１ａ、３１ｂ）の最外周部はインペラ（３０）における厚さ方向の中心線としたことを特徴とする電動燃料ポンプ。