JPH0112937B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車等の燃料ポンプに関し、特
に、電子制御装置からの指令によりエンジンに燃
料を噴射する装置の一部品として構成され、イン
ジエクタに燃料を高圧にして送り込むところの電
動式燃料ポンプの改良に関する。

従来、高圧（２〜３Kg／cm²）の吐出圧力で燃料
を圧送するポンプとしては、容積式のポンプが主
に用いられていた。しかし、容積式ポンプでは、
所要の性能を出すために高い製作精度を必要と
し、コストがそれだけ高くなり、また容積式のた
めに吐出圧力の脈動が大きく、振動、騒音も大き
くなるという欠点があつた。

上記欠点を解消するために、燃料ポンプに再生
ポンプを利用することが知られている。

自動車が、高温高地での坂道登坂のような厳し
い負荷条件で運転されるときは、燃料タンク内の
燃料温度が徐々に上昇してタンク内に燃料蒸気の
気泡が発生することがある。このとき、燃料ポン
プは燃料だけでなく気泡をも燃料吸込口から吸い
込み、さらに極端な状態では燃料蒸気のみを吸い
込むことになつて、燃料ポンプでの燃料の昇圧が
行われず、燃料ポンプはベーパロツクを起こして
エンジンが停止してしまうことになる。

上述の燃料蒸気を燃料ポンプの外に排出するた
めに、ポンプ流路の途中にガス抜き穴を設けた再
生ポンプ式燃料ポンプがあり、この種の燃料ポン
プでは、ポンプ始動時にポンプ室内のガスを抜く
ことができ、さらにポンプ回転中に発生したキヤ
ビテーシヨンによるガスを抜くことができる。し
かし、従来のガス抜き穴は単にポンプ流路とポン
プ外部とを連通するだけのもので、燃料蒸気が発
生していない場合もガス抜き穴を通してかなりの
燃料がポンプ外部に洩れることは避けられなかつ
た。

本発明の目的は、再生ポンプ式燃料ポンプにお
いて燃料蒸気をポンプ外に排出して燃料ポンプの
ベーパロツクを防ぐとともに、燃料蒸気が発生し
ていない時には燃料ポンプからガス抜き穴を通し
て燃料が外部に洩れるのを減少させることにあ
る。

上述の目的を達成するために、本願の第１発明
は次の構成を有する。すなわち、再生ポンプ部
と、再生ポンプ部のインペラに連結する駆動部
と、前記再生ポンプ部および前記駆動部を包囲す
るハウジングとから成る燃料ポンプであつて、前
記再生ポンプの燃料吸込口から燃料吐出口に至る
ポンプ流路の途中に、ガス抜き穴が連通している
燃料ポンプにおいて、 前記ガス抜き穴は渦流ハウジングを経由して再
生ポンプ外部に連通しており、前記渦流ハウジン
グが、ほぼ円形の渦流室と、一端が前記渦流室に
対して接線方向に連通し他端が前記ガス抜き穴に
連通する接線溝と、一端が前記渦流室の中心部に
連通し他端が再生ポンプ外部に連通する排出穴と
を有することを特徴とする。

さらに、第２発明は次の構成を有する。すなわ
ち、再生ポンプ部と、再生ポンプ部のインペラに
連結する駆動部と、前記再生ポンプ部および前記
駆動部を包囲するハウジングとから成る燃料ポン
プであつて、前記再生ポンプ部の燃料吸込口から
燃料吐出口に至るポンプ流路の途中に、ガス抜き
穴が連通している燃料ポンプにおいて、 前記ガス抜き穴の下流側に、前記ポンプ流路に
連通する制御穴が設けられて、前記ガス抜き穴と
前記制御穴とが渦流ハウジングを経由して再生ポ
ンプ外部に連通しており、前記渦流ハウジング
が、ほぼ円形の渦流室と、一端が前記渦流室に対
して接線方向に連通し他端が前記制御穴に連通す
る接線構と、一端が前記渦流室に対して半径方向
に連通し他端が前記ガス抜き穴に連通するガス抜
き溝と、一端が前記渦流室の中心部に連通し他端
が再生ポンプ外部に連通する排出穴とを有するこ
とを特徴とする。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明する。

第１図は、第１発明および第２発明に共通する
燃料ポンプの実施例をポンプの軸線を含む平面に
沿つて切断した断面図である。この燃料ポンプ
は、例えば車輛の燃料タンク内の液体燃料に沈め
られて設置される。この燃料ポンプは、ほぼ円筒
状のハウジング１０を有し、このハウジングは、
開口１１および１２をそれぞれ備えた軸線方向一
端壁１３および他端壁１４を有している。燃料ポ
ンプはさらに、ハウジング１０の軸線方向一端壁
１３に接してそのハウジング内に配備された再生
ポンプ部１５と、この再生ポンプ部に隣接してハ
ウジング１０内に配備された電気モータ部１６と
を有し、電気モータ部１６は再生ポンプ部１５に
連結されていて再生ポンプ部を駆動するようにな
つている。

再生ポンプ部１５はポンプケーシングを有し、
このポンプケーシングは、ハウジング１０の軸線
方向一端壁１３に設けられている開口１１を実質
的に閉じる第１のケーシング部分１８と、第１の
ケーシング部分１８の内面１７との間にポンプ室
を画定する内面１９を有する第２のケーシング部
分２１とで構成されている。

ハウジング１０と共軸線関係をなして延在する
回転軸の２５の軸線方向一端部２６は第２のケー
シング部分２１に設けられている軸線方向中央孔
２７に圧入された軸受２８によつて回転可能に支
持されている。軸２５の軸線方向一端部２６はポ
ンプ室を貫通して、第１のケーシング部分１８の
内面１７に形成されている中央凹所３１内に位置
する軸線方向端面を有している。

円板状のインペラ３２はポンプ室内で回転可能
なように回転軸２５に装着されている。インペラ
３２は、回転軸２５の軸線方向一端部２６が嵌合
せられる軸線方向中央孔３３（第２図）を有し、
その中央孔３３の壁面には直径方向に対向した一
対の軸線方向溝３４が形成されている。断面円形
のピン３６は回転軸２５の軸線方向一端部２６を
貫通して延在し、また一対の軸線方向溝３４にそ
れぞれ嵌合された端部を有している。こうして、
インペラ３２は回転軸２５に相対して軸線方向移
動可能に、しかしその回転軸２５に相対して回転
不可能にその回転軸２５に装着されている。

インペラ３２は、第１の間隔W₁をはさんで第
１のケーシング部分１８の内面１７と対向する軸
線方向一端面３８と、第２の間隙W₂をはさんで
第２のケーシング部分２１の内面１９と対向する
軸線方向他端面３９を有している。これら間隙
W₁とW₂は実際には極めて小さく、第１図は誇張
して示されている。

第１のケーシング部分１８に設けられている凹
所３１は回転軸２５の軸線方向端部２６の外周面
および端面と協働して室４３を画定している。第
２のケーシング部分２１に設けられている軸線方
向中央孔２７は軸受２８の軸線方向端面および回
転軸２５の軸線方向一端部２６の外周面と協働し
て室４４を画定している。第２図に明瞭に示され
るごとく、インペラ３２に設けられている軸線方
向中央孔３３の壁面には直径方向に対向せられた
第２の一対の軸線方向溝４５が形成されている。
室４３および４４はその第２の一対の軸線方向溝
４５によつて互いに連通せられていてそれら室４
３および４４間の圧力がバランスされるようにな
つている。

インペラ３２はポンプケーシング１８および２
１内にほぼ環状のポンプ流路４６を画定する外周
部を有し、その外周部には軸線方向一端面３８お
よび他端面３９にインペラ３２の円周方向に互い
に等間隔をなして離隔された複数個の半径方向羽
根溝４７が形成されている。図示されているイン
ペラ３２は、その軸線方向一端面３８に形成され
ている羽根溝４７の底面がインペラ３２の軸線方
向他端面３９に交差しておらず、また軸線方向他
端面３９に形成されている羽根溝４７の底面が軸
線方向一端面３８に交差していない、いわゆる閉
羽根式のものである。

ポンプ流路４６は第１のケーシング部分１８に
設けられた燃料吸込口５１を介して図示していな
い燃料タンク内の液体燃料に連通され、また第２
のケーシング部分２１に設けられた燃料吐出口５
２を介してハウジング１０内の空間に連通されて
いる。

電気モータ部１６は回転軸２５と同心関係をな
してハウジング１０内に配置された２つの略円筒
状永久磁石６１と、その永久磁石６１に対し、同
心関係をなして回転軸２５に固定して装着された
アーマチユア６２と、そのアーマチユア６２に接
続されて回転軸２５に固着されたコンミテータ６
３とを有している。コンミテータ６３にはブラシ
６４が摺動接触している。ブラシ６４は端部ブロ
ツク６７に固着されたブラシホルダ６６によつて
保持されている。その端部ブロツク６７は、ハウ
ジング１０の軸線方向他端壁１４に設けられてい
る開口１２を実質的に閉じるようにハウジング内
に配備されている。端部ブロツク６７は、ハウジ
ング１０内空間に面する軸線方向一端面に形成さ
れた中央凹所７１と、中央凹所の底面に形成され
た第２の中央凹所７２を有している。第２の中央
凹所７２の壁面には周方向に互いに離隔されて複
数個の溝７３が形成され、その溝７３は傾斜した
底面を有するとともに中央凹所７２の底面に開口
する端を有する。端部ブロツク６７は、その軸方
向他端面から外方に突出する中空突出部７４を有
し、その中空突出部７４の中空部は第２の中央凹
所７２に連通している。その中空突出部７４は図
示していない燃料消費設備例えばエンジンへ接続
されるようになつている。

回転軸２５の軸線方向他端部８１は軸受８２に
回転可能に支持され、その軸受８２は、第２の中
央凹所７２に面取りして形成された座８３に着座
させられるとともに、中央凹所７１に配備された
環状リテーナ８５により所定の位置に保持されて
いる。そのリテーナ８５は周方向に互いに隔離し
て形成された複数個の孔８６を有している。回転
軸２５は環状リテーナ８５により所定の位置に保
持されている。回転軸２５は、軸受８２の軸線方
向一端面に当接してその回転軸２５に装着された
スペーサ８７と、軸受２８の軸線方向一端面に当
接してその回転軸２５に装着されたスペーサ８８
とにより軸線方向所定の位置に保持されるように
なつている。

説明の描宜上、まず第２発明の実施例について
説明する。第３図は、第２図発明の実施例を第１
図の右方向から見た端面図であり、第１のケージ
ング部分１８と渦流ハウジング７とが明瞭に示さ
れている。ポンプ流路４６の燃料吸込口５１から
燃料吐出口５２に至る中間点より少し前の位置
で、第１のケージング部分１８にガス抜き穴６が
設けられており、さらにガス抜き穴６より吐出側
の位置に制御穴６′が設けられていて、穴６′の径
は穴６の径より小さくなつている。第１のケージ
ング部分１８の開口１１側には、渦流ハウジング
７が接着またはかしめ等によつて固着してある。
渦流ハウジング７は樹脂成型あるいはアルミダイ
カスト等により一体で作られる。この渦流ハウジ
ング７を第１のケージング部分１８側から見たの
が第４図である。渦流ハウジング、渦流室７ｄ、
排出穴７ａ、接線溝７ｂおよびガス抜き溝７ｃを
有する。渦流室７ｄはほぼ円形の凹所である。排
出穴７ａは、一端が渦流室７ｄの中心部に連通し
他端が再生ポンプ外部に連通している。接線溝７
ｂは、一端が渦流室７ｄに対して接線方向に連通
し、他端７b′が第１のケージング部分１８に設け
られた制御穴６′に連通している。ガス抜き溝７
ｃは、一端が渦流室７ｄに対して半径方向に連通
し、他端７c′が第１のケージング部分１８に設け
られたガス抜き穴６に連通している。

上述の構造を有する燃料ポンプは次のように作
動する。すなわち、図示しない電源からブラシ６
４に電流が流れるアーマチユア６２が回転し、そ
のアーマチユア６２の回転が回転軸２５によりイ
ンペラ３２に伝えられて、インペラが第２図に矢
印で示した時計方向へ回転する。インペラ３２の
回転により燃料タンク内の液体燃料は燃料吸込口
５１からポンプ流路４６へ導入される。導入され
た燃料はインペラ３２の羽根溝４７によりポンプ
流路４６内で昇圧され、燃料吐出口５２を通つて
ハウジング１０内空間へ吐き出され、永久磁石６
１とアーマチユア６２との間の環状間隙、リテー
ナ８５に設けられている孔８６、端部ブロツクに
設けられている溝７３および中空突出部７４の中
空部を通つて燃料消費設備へ送られる。

次に、渦流ハウジングの作動原理を第５図と第
６図を参照して説明する。燃料蒸気が発生しない
一般走行時は、ポンプ流路４６内の燃料は、ガス
抜き穴６と制御穴６′の両方から洩れるが、第５
図に示すように、高圧側に位置する制御穴６′か
ら洩れる燃料が制御流となつて接線溝７ｂから渦
流室７ｄに対して接線方向に流れ出す。一方、ガ
ス抜き穴６から洩れる燃料は主流となつてガス抜
き溝７ｃから渦流室７ｄに対して半径方向に流れ
出す。このとき、ガス抜き溝７ｃからの主流は、
接線溝７ｂからの制御流によつて向きを変えられ
て渦流れ９となり、渦流れ９が渦流れ７ｄの中心
部に近づくにつれて燃料の圧力は低下して、結局
排出穴７ａからの燃料の流出量を減少させること
ができる。

これとは逆に、燃料蒸気が発生すると、ポンプ
流路４６での昇圧が十分でなくなり、ガス抜き穴
６と制御穴６′との間で燃料の圧力差が小さくな
つて、ガス抜き溝７ｃからの主流は、接線溝７ｂ
からの制御流にはほとんど影響を受けない。この
とき渦流室内部は、第６図に示すようなほぼ半径
方向の流れ９′となり、排出穴７ａからは、ガス
抜き穴６と制御穴６′の両方から洩れ出した、蒸
気を含む燃料が、小さな抵抗で流れ出し、燃料蒸
気を容易に排出することができる。なお、排出穴
７ａからの流出量は、接線溝７ｂおよびガス抜き
溝７ｃの面積と、両溝における燃料圧力差とに依
存し、本実施例では接線溝７ｂの面積をできるだ
け小さくとつてコンパクトな構成としている。

第７図は、第４図に示す渦流ハウジングを有す
る燃料ポンプの特性曲線を表わす。この特性曲線
は、燃料ポンプのモータの印加電圧を8Vと12V
に設定したときの実験結果を示しており、縦軸は
燃料ポンプの吐出圧力、横軸は流量を表わす。渦
流ハウジングを有する燃料ポンプは、渦流ハウジ
ングのない燃料ポンプに比べて、同じ吐出圧力で
流量が増加しており、特に寒冷始動時に相当する
印加電圧の8Vでは、性能がより改善されている。
燃料ポンプのベーパロツクを強制的に起こし、そ
の後の再始動時の所要時間を測定する試験におい
ても、渦流ハウジングを有する燃料ポンプでは十
分な性能が得られている。

第８図および第９図は、本発明の別の実施例を
示し、渦流ハウジングの接線溝開口部に板ばねを
配置したことを特徴とする。第８図において、渦
流ハウジング７は板ばね８用のストツパ７ｅを有
する。ストツパ７ｅの内壁は渦流室７ｄの内壁と
なめらかにつながり、ストツパ７ｅの先端は、ガ
ス抜き溝７ｃと接線溝７ｂが渦流室７ｄに開口す
る位置付近に、両溝開口部を妨げないように突出
する。板ばね８の一端はストツパ７ｅの外壁の根
元に固定され、板ばね８の自由端は接線溝７ｂの
渦流室への開口部を覆つている。燃料蒸気が発生
しているときは、接線溝７ｂ内の圧力は低くて板
ばね８の復元力に打ち克つことができず、接線溝
７ｂからの制御流は生じない。したがつて、ガス
抜き溝７ｃからの主流のみが生じ、燃料蒸気は流
れ９ａのように渦流室の半径方向に直接的に抵抗
なく流れ、燃料蒸気を燃料ポンプ外に効果的に排
出することができる。また、燃料蒸気が発生しな
い一般走行状態では、第９図のように接線溝７ｂ
内の圧力が板ばね８の復元力に打ち克つて、板ば
ね８はストツパ７ｅの外壁面に押し付けられ、接
線溝７ｂの渦流室への開口部は開放される。接線
溝７ｂから出てくる制御流のために、ガス抜き溝
からの主流は、流れ９ｂのように渦流となつて、
結局第４図の渦流ハウジングと同様に排出穴７ａ
からの燃料流出量が減少する。

以上説明してきた第２発明は、渦流ハウジング
が接線溝７ｂとガス抜き溝７ｃを備えていたが、
接線溝だけを備える渦流ハウジングでも本発明の
目的を達成することが可能であり、これを第１発
明として以下に説明する。

第１０図は第１発明の燃料ポンプに使用される
渦流ハウジングの実施例を示す。本実施例の燃料
ポンプは、第１のケージング部分１８（第１図参
照）と、渦流ハウジング７′とを除いて、上述の
第２発明の実施例と同様の構成を有する。第１の
ケージング部分１８はガス抜き穴６を備えている
が、制御穴は有しない。渦流ハウジング７′は、
ほぼ円形の渦流室７d′と、一端が渦流室７d′に対
して接線方向に連通し他端がガス抜き穴６に連通
する接線溝７b″と、一端が渦流室７d′の中心部に
連通し他端が再生ポンプ外部に連通する排出穴７
a′とを有する。この第１発明の構成においては、
燃料蒸気が発生しないときは渦流室７d′内に渦流
が強く発生して排出穴７ａからの洩れが減少し、
燃料蒸気が発生したときは渦流室７d′内の渦流が
弱く排出穴７ａからの流出量が増加する。

第１１図は第１発明の別の実施例を示し、渦流
ハウジング７′は、渦流室７d′内部に、４個の連
通穴５ａを設けたリング５を有する。リング５は
渦流室７d′に対して同心的に配置され、渦流室７
d′は２つの空間に分割される。これら２つの空間
はリング５の連通穴５ａによつて連通している。
こ実施例では第１０図の実施例に比べて燃料の排
出穴７a′からの排出量が抑制される。

第１発明および第２発明の構成をとることによ
つて、これら発明の燃料ポンプは以下の効果を有
する。すなわち、燃料蒸気発生時は燃料ポンプか
ら燃料蒸気を効果的に排出し、燃料蒸気未発生時
は燃料蒸気排出穴から燃料自体が流出するのを抑
制し、しかも可動部を有しない渦流ハウジングを
用いることで上述の利点を高い信頼性で実現でき
る。

第１発明は最も簡単な構成で本発明の目的を達
成するものであり、第２発明は制御流と主流とを
用いることによつて上述の利点をさらに効果的に
したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明および第２発明に共通する燃
料ポンプの実施例をポンプの軸線を含む平面に沿
つて切断した断面図、第２図は第１図から第１の
ケージング部分１８を取り除いて第１図を右方向
から見た端面図、第３図は第１発明の実施例の要
部断面図、第４図は第３図に示す渦流ハウジング
７を第１のケージング部分１８側から見た図、第
５図および第６図は第４図に示す渦流ハウジング
の作動原理図、第７図は第４図に示す渦流ハウジ
ングを有する燃料ポンプの特性曲線図、第８およ
び第９図は第２発明の別の実施例に係る渦流ハウ
ジングの作動原理図、第１０図は第１発明の実施
例に係る渦流ハウジングの第４図相当図、第１１
図は第１発明の別の実施例に係る渦流ハウジング
の第４図相当図である。 ５……リング、５ａ……連通穴、６……ガス抜
き穴、６′……制御穴、７……渦流ハウジング、
７ａ……排出穴、７ｂ……接線溝、７ｃ……ガス
抜き溝、７ｄ……渦流室、８……板ばね、１０…
…ハウジング、１５……再生ポンプ部、１６……
電気モータ部、３２……インペラ、４６……ポン
プ流路、５１……燃料吸込口、５２……燃料吐出
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 再生ポンプ部と、再生ポンプ部のインペラに
   連結する駆動部と、前記再生ポンプ部および前記
   駆動部を包囲するハウジングとから成る燃料ポン
   プであつて、前記再生ポンプ部の燃料吸込口から
   燃料吐出口に至るポンプ流路の途中に、ガス抜き
   穴が連通している燃料ポンプにおいて、 前記ガス抜き穴は渦流ハウジングを経由して再
   生ポンプ外部に連通しており、前記渦流ハウジン
   グが、ほぼ円形の渦流室と、一端が前記渦流室に
   対して接線方向に連通し他端が前記ガス抜き穴に
   連通する接線溝と、一端が前記渦流室の中心部に
   連通し他端が再生ポンプ外部に連通する排出穴と
   を有することを特徴とする燃料ポンプ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の燃料ポンプにお
   いて、前記渦流室内部に、複数個の連通穴を設け
   たリングを、渦流室と同心的に配置したことを特
   徴とする燃料ポンプ。 ３ 再生ポンプ部と、再生ポンプ部のインペラに
   連結する駆動部と、前記再生ポンプ部および前記
   駆動部を包囲するハウジングとから成る燃料ポン
   プであつて、前記再生ポンプ部の燃料吸込口から
   燃料吐出口に至るポンプ流路の途中に、ガス抜き
   穴が連通している燃料ポンプにおいて、 前記ガス抜き穴の下流側に、前記ポンプ流路に
   連通する制御穴が設けられて、前記ガス抜き穴と
   前記制御穴とが渦流ハウジングを経由して再生ポ
   ンプ外部に連通しており、前記渦流ハウジング
   が、ほぼ円形の渦流室と、一端が前記渦流室に対
   して接線方向に連通し他端が前記制御穴に連通す
   る接線溝と、一端が前記渦流室に対して半径方向
   に連通し他端が前記ガス抜き穴に連通するガス抜
   き溝と、一端が前記渦流室の中心部に連通し他端
   が再生ポンプ外部に連通する排出穴とを有するこ
   とを特徴とする燃料ポンプ。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の燃料ポンプにお
   いて、前記渦流ハウジングが、一端が前記渦流ハ
   ウジングに固定され他端が前記接線溝の渦流室へ
   の開口部を覆う板ばねを有し、前記接線溝内の燃
   料圧力に応じて、前記板ばねが前記開口部を開閉
   することを特徴とする燃料ポンプ。