JP7350020B2 - 非容積型ポンプ及び液体供給装置 - Google Patents
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Description
このような非容積型ポンプは、例えば自動二輪車や四輪車等の車両用の液体供給装置(燃料ポンプ)として用いられる。この種の液体供給装置は、燃料タンク内に配置される。
円板状のインペラと、
前記インペラの全体を覆うように形成され、前記インペラの径方向中心を回転中心とし
て前記インペラを回転自在に収容したポンプケースと、を備え、
前記インペラは、
前記インペラの外周部寄りに、周方向に並んで形成された複数の羽根部と、
前記周方向に隣接する前記羽根部の間に形成され、前記インペラを板厚方向に貫通する複数の貫通流路と、を有し、
前記ポンプケースは、
前記インペラを収納する収納部と、
前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記インペラの板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吸入口と、
前記インペラを挟んで前記吸入口とは反対側に配置され、前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吐出口と、
前記周方向における前記吸入口と前記吐出口との間に設けられるシール部と、を有し、
前記シール部の前記周方向における両端と、前記回転中心と、を結ぶ2つの直線の間の角度は、43°以上47°以下であり、
前記シール部は、前記両端の間に少なくとも2つの前記貫通流路を閉塞可能な大きさを有する。
前記ポンプケースは、
前記インペラの一面に摺接され、前記一面を覆うアッパーケースと、
前記インペラの前記一面とは反対側の他面に摺接され、前記他面を覆うロワケースと、を有し、
前記アッパーケースと前記ロワケースとにより前記収納部が画成され、
前記アッパーケースは、
前記吐出口と、
前記インペラに面する第1摺接面に設けられるとともに前記吐出口に連通される円弧状の第1流路溝と、を有し、
前記ロワケースは、
前記吸入口と、
前記インペラに面する第2摺接面に設けられるとともに前記吸入口に連通される円弧状の第2流路溝と、を有し、
前記シール部は、
前記吐出口と前記吸入口との間であり且つ前記貫通流路の回転軌跡上にある。
上記第1の側面又は上記第2の側面に記載の非容積型ポンプと、
前記非容積型ポンプを駆動するモータ部と、を備え、
前記モータ部の回転軸と前記インペラとが相対回転不能に連結されている。
図1は、液体供給装置1の斜視図である。図2は、液体供給装置1の軸方向に沿う断面図である。
液体供給装置1は、自動二輪車や四輪車等の車両用の燃料ポンプとして用いられる。液体供給装置1は、不図示の燃料タンク内に配置されるいわゆるインタンク式の燃料ポンプである。
液体供給装置1は、ポンプ部4を重力方向下側に向けて使用される。このため、以下の説明では、モータ部3側を上方、ポンプ部4側を下方などと称する場合がある。また、以下の説明では、ハウジング2、モータ部3、及びポンプ部4の軸方向を単に軸方向、ハウジング2、モータ部3、及びポンプ部4の径方向を単に径方向、ハウジング2、モータ部3、及びポンプ部4の周方向を単に周方向と称する。
また、ハウジング2におけるポンプ嵌合部12の下端には、径方向内側に向かう内フランジ部12aが屈曲延出されている。これら位置決め凸部13、及び内フランジ部12aは、ハウジング2とポンプ部4との軸方向の位置決めを行う。
このような永久磁石8は、回転軸14を中心に径方向で対向配置されている。永久磁石8の内周面とアーマチュアコア15における後述のティース17及び樹脂モールド部22の径方向外側端との間には、微小隙間が形成される。
コンミテータ16は、略円板状に形成された樹脂製のコンミテータ本体18を有する、いわゆるディスク型のコンミテータである。コンミテータ本体18のアーマチュアコア15とは反対側の一面18aに複数のセグメント19が周方向に並んで配置されている。セグメント19の径方向外側端には、コンミテータ本体18の外周面を通ってアーマチュアコア15側に屈曲延出されるライザ21が一体成形されている。各ライザ21に、不図示の巻線の一端が接続されている。
また、アウトレットカバー7の底部7bには、上方に向かって突出する吐出ポート28が一体成形されている。吐出ポート28は、液体供給装置1によって汲み上げられる燃料が吐出される箇所であり、不図示の燃料流路に接続されている。また、吐出ポート28を介し、アウトレットカバー7の内外が連通されている。
回転軸14の下端部は、ポンプ部4に挿入されている。
ポンプ部4は、インペラ40を有する非容積型のポンプが用いられている。ポンプ部4は、インペラ40と、インペラ40の全体を覆うように形成されたポンプケース41と、により構成されている。ポンプケース41が、ハウジング2のポンプ嵌合部12に嵌合される。
図3は、インペラ40の斜視図である。
図2、図3に示すように、インペラ40は、樹脂材料からなる略円板状に形成された部材である。インペラ40の径方向略中央には、回転軸14の下端部14bを挿通可能な挿通孔61が形成されている。ここで、回転軸14の下端部14bは、軸方向に直交する断面形状が略D字状に形成されている。また、インペラ40の挿通孔61は、回転軸14における下端部14bの断面形状に対応するように、軸方向からみて略D字状に形成されている。このような挿通孔61に、回転軸14の下端部14bが挿入されることにより、回転軸14とインペラ40とが相対回転不能に一体となって回転される。
図2に示すように、インペラ40の全体を覆うポンプケース41は、アッパーケース43と、ミドルケース44と、ロワケース42と、により構成されている。
図2、図4に示すように、アッパーケース43は、インペラ40のモータ部3側に配置されている。アッパーケース43は、インペラ40の上面を覆うように略円板状に形成されている。アッパーケース43の外周部に、ミドルケース44が接合されている。アッパーケース43の外径は、ヨーク5の外径よりも若干小さく設定されている。
また、アッパーケース43の上面43aには、挿通孔46の周囲を取り囲むように軸方向からみて略円環状の凹部47が形成されている。アッパーケース43の上面43aにおいて、凹部47よりも外周側は、ヨーク5が当接される当接面43bとなる。当接面43bは十分なスペースが確保されているので、当接面43bにヨーク5の下端を当接させても、これら当接面43bやヨーク5が座屈変形してしまうことが抑制される。
図2、図5に示すように、ロワケース42は、インペラ40の下方に配置されている。ポンプケース41は、ミドルケース44が一体に形成されたアッパーケース43と、ロワケース42とで、インペラ40の全体を覆うように形成されている。アッパーケース43の下面43cと、ロワケース42の上面42aとにより、インペラ40を収納する収納部60が形成される。
ロワケース42は、略円板状に形成されている。ロワケース42の外径は、ミドルケース44の外径とほぼ同一に設定されている。
また、ロワケース42の下面42bには、外周縁に、段差部49が形成されている。段差部49は、ロワケース42の下面42b側を縮径させることにより形成される。段差部49は、軸方向からみて、ハウジング2の内フランジ部12aと重なる位置に形成されている。
また、第2流路溝65には、吸入口53と先細り部65aとの間の中央よりもやや吸入口53寄りに、脱気孔68がロワケース42の板厚方向に貫通形成されている。脱気孔68は、ポンプケース41内で発生するベーパ(気泡)を排出するための孔である。
次に、図2、図6に基づいて、液体供給装置1の動作について説明する。
図6は、ポンプ部4の軸方向に沿う断面の簡略図である。
図2、図6に示すように、モータ部3の回転軸14を回転させると、この回転軸14と一体となってインペラ40が回転される。すると、吸入口53を介してポンプケース41内に燃料Nが吸い上げられる。吸い上げられた燃料Nは、インペラ40の貫通流路63内に入り込み、さらに、アッパーケース43の第1流路溝64、及びロワケース42の第2流路溝65に入り込む。そして、インペラ40とポンプケース41との間で旋回流が発生する。この旋回流により、吐出口48に向かうに従って貫通流路63内の燃料が昇圧される。
ヨーク5内に吐出された燃料Nは、永久磁石8と樹脂モールド部22(アーマチュアコア15におけるティース17の径方向外側端)との間の微小隙間を介し、吐出ポート28に圧送される。この後、吐出ポート28を介して不図示のエンジン等に燃料が圧送される。
また、図5に示すように、第2シール部67の周方向両端と回転軸14の軸心Cとを結ぶ直線をL2とする。ここで、第2シール部67の周方向両端とは、軸心Cを通る直線L2が、第2流路溝65の先細り部65aと接する箇所と、吸入口53のテーパ孔部53aと接する箇所とする。
θ1≒θ2=45°±2°・・・(1)
を満たすように設定されている。換言すると、角度θ1及びθ2は、43°≦θ1≦47°であり且つ43°≦θ2≦47°であるように、設定されている。
また、図6に詳示するように、第1シール部66、及び第2シール部67は、周方向両端の間に少なくとも2つの貫通流路63を閉塞可能な大きさに形成されている。なお、この少なくとも2つの貫通流路63を閉塞可能な大きさで、かつ上記式(1)を満たす各シール部66,67の条件を、以下ではシール条件という。
図7は、縦軸をポンプ部4による燃料の吐出流量(以下、単に燃料の吐出流量という)[L/h]とした場合において、各シール部66,67がシール条件を満たす場合と満たさない場合との燃料の吐出流量を比較したグラフである。
なお、図7において、「従来」とは、第1シール部66の2つの直線L1の間の角度θ1が22°であり、第2シール部67の2つの直線L2の間の角度θ2が24°である場合である。「従来」の角度θ1,θ2は、上記式(1)を満たさない。図7において、「45°-1」とは、各シール部66,67の2つの直線L1,L2間の間の角度θ1,θ2が45°-1である場合であり、上記式(1)を満たす。図7において、「45°-2」とは、各シール部66,67の2つの直線L1,L2間の間の角度θ1,θ2が45°-2である場合であり、上記式(1)を満たす。図7において、「67°」とは、各シール部66,67の2つの直線L1,L2間の間の角度θ1,θ2が67°である場合であり、上記式(1)を満たさない。
図8に示すように、各シール部66,67の2つの直線L1,L2間の間の角度θ1,θ2が上記式(1)満たす範囲において、所望の吐出流量の範囲Wを満たしつつ、燃料の音圧レベルを低減できることが確認できる。吐出流量の範囲Wは、この種の液体供給装置1を実際に使用するにあたり、許容し得る音圧レベルと実用上望ましい吐出流量との両立を図り得る範囲として、定められている。
各シール部66,67がシール条件を満たす場合、従来と比較して音圧レベルを低減することが可能であり、また、「67°」と比較して流量の条件を満たすことが可能となる。そのため、各シール部66,67がシール条件を満たす場合、流量や音圧レベルにおける性能のバランスが良いことが確認できる。
Claims (2)
- 円板状のインペラと、
前記インペラの全体を覆うように形成され、前記インペラの径方向中心を回転中心として前記インペラを回転自在に収容したポンプケースと、を備え、
前記インペラは、
前記インペラの外周部寄りに、周方向に並んで形成された複数の羽根部と、
前記周方向に隣接する前記羽根部の間に形成され、前記インペラを板厚方向に貫通する複数の貫通流路と、を有し、
前記ポンプケースは、
前記インペラの一面に摺接され、前記一面を覆うアッパーケースと、
前記インペラの前記一面とは反対側の他面に摺接され、前記他面を覆うロワケースと、
前記アッパーケースと前記ロワケースとの間に画成され、前記インペラを収納する収納部と、
前記ロワケースに設けられ、前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記インペラの板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吸入口と、
前記アッパーケースに設けられ、前記インペラを挟んで前記吸入口とは反対側に配置され、前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吐出口と、を有し、
前記アッパーケースは、
前記インペラに面する第1摺接面に設けられるとともに前記吐出口に連通される円弧状の第1流路溝と、
前記周方向における前記第1流路溝の両端間の領域である第1シール部と、を有し、
前記ロワケースは、
前記インペラに面する第2摺接面に設けられるとともに前記吸入口に連通される円弧状の第2流路溝と、
前記周方向における前記第2流路溝の両端間の領域である第2シール部と、を有し、
前記第1シール部及び前記第2シール部は、
前記周方向において前記吸入口と前記吐出口との間に設けられるシール部を、前記貫通流路の回転軌跡上に構成し、
前記第1シール部の前記周方向における前記両端と前記回転中心とを結ぶ2つの直線の間の第1角度と、前記第2シール部の前記周方向における前記両端と前記回転中心とを結ぶ2つの直線の間の第2角度と、は同一であり、且つ、前記第1シール部の前記周方向における位置と、前記第2シール部の前記周方向における位置と、は同一であり、
前記第1シール部の前記第1角度、及び、前記第2シール部の前記第2角度は、43°以上47°以下であり、
前記シール部は、前記周方向において、少なくとも2つの前記貫通流路を閉塞可能な大きさを有する、
非容積型ポンプ。 - 請求項1に記載の非容積型ポンプと、
前記非容積型ポンプを駆動するモータ部と、を備え、
前記モータ部の回転軸と前記インペラとが相対回転不能に連結されている、
液体供給装置。
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