JPH0794833B2 - タービン型燃料ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車用内燃機関に燃料タンク内の燃
料を圧送供給するのに好適に用いられるタービン型燃料
ポンプに関する。

〔従来の技術〕

自動車用内燃機関に用いられる燃料ポンプとして、ロー
ラベーン型燃料ポンプが使用されているが、近時非容積
型ポンプとしてタービン型燃料ポンプが用いられるよう
になってきた。

かかるタービン型燃料ポンプとして、本出願人は先に実
願昭61−15852号（実開昭62−128188号）に示す構成の
もの（以下、これを「先行技術」という）を提案した。

そこで、第３図および第４図に先行技術のタービン型燃
料ポンプを示す。

図において、１はケーシングを示し、該ケーシング１は
筒状のケーシング本体２と、該ケーシング本体２の下端
側に設けられたポンプハウジング３と、ケーシング本体
２の上端側に設けられた上カバー４とからなり、該上カ
バー４およびポンプハウジング３によってケーシング本
体２の上、下両端側は施蓋されている。ここで、該ポン
プハウジング３は略有底円筒状に形成された外側ハウジ
ング５と、該外側ハウジング５上に衝合された略円板状
の内側ハウジング６とからなり、該内側ハウジング６の
中央部には貫通穴6Aが穿設されている。また、外側ハウ
ジング５の底部側中央には後述するタービン11のボス部
11Aに対応して凹設された凹部5Aと、該凹部5Aの中央か
ら軸方向下向きに伸長し、後述する固定シャフト10の下
端側が嵌合する軸穴5Bとが設けられている。

７はポンプハウジング３内に位置して、外側ハウジング
５と内側ハウジング６との間に設けられたポンプ室を示
し、該ポンプ室７の外周側には後述するタービン11の各
羽根11B,11Cの周囲を取囲むように燃料流路7Aが形成さ
れ、該燃料流路7Aの横断面は略矩形状となっている。そ
して、該燃料流路7Aの始端側は外側ハウジング５の底部
外周側に形成された燃料の吸込口８と連通し、終端側は
内側ハウジング６の外周側に穿設された吐出口９と連通
し、該燃料流路7Aは、例えば300度程度の角度範囲に亘
ってポンプ室７の周方向に延びている。また、前記外側
ハウジング５の底部上面および内側ハウジング６の下面
には燃料流路7Aの径方向内側に位置して、タービン11の
上、下両面に対面する摺動面5C,6Bが平坦面状に形成さ
れている。

10はケーシング１内を軸方向に伸長して設けられた固定
シャフトを示し、該固定シャフト10の上端側は上カバー
４の中央部に嵌合され、その下端側は内側ハウジング６
の貫通穴6Aを介して外側ハウジング５の軸穴5Bに嵌合さ
れている。11は外側ハウジング５と内側ハウジング６と
の間のポンプ室７内に位置して、固定シャフト10の下端
側に軸受12を介して回転可能に取付けられたクローズド
ベーン型のタービンを示し、該タービン11は、例えばガ
ラス材40％、フェノール樹脂40％、結合剤20％の強化プ
ラスチック材料等により上、下面が平行な略円板状体と
して形成され、その下面側中央にはボス部11Aが穿設さ
れている。

また、該タービン11の外周側は燃料流路7A内へと延び、
その上、下外周部には全周にわたって多数の羽根11B,11
B,…、11C,11C,…が互いに位相をずらして列設されてい
る（第４図参照）。そして、該タービン11の中央部側に
は軸受12の周囲に位置して、例えば４個の係合穴11D,11
D,…が穿設され、該各係合穴11Dには後述するジョイン
ト21の各突起21Aが係合し、該タービン11はジョイント2
1と共に後述の電動モータ13によって回転駆動されるよ
うになっている。なお、第３図中では省略しているが、
該タービン11の上、下両面と各ハウジング5,6の摺動面5
C,6Bとの間には10〜30μｍ程度の微小間隙が通常設けら
れ、この間隙内に形成される油膜によりフローティング
シールが行なわれるようになっている。

13はケーシング本体２内に設けられたモータとしての電
動モータを示し、該電動モータ13は固定シャフト10に軸
受14,14およびスリーブ15を介して回転自在に取付けら
れた回転子16と、該回転子16に巻回された複数極のコイ
ル17と、該コイル17の周囲に位置してケーシング本体２
に固設された固定子18と、回転子16に一体に設けられ、
コイル17と同極数の整流子片をもったコンミテータ19
と、ケーシング本体２に固設され、該コンミテータ19に
摺接する一対のブラシ20,20とから大略構成されてい
る。また、前記回転子16の下端側には下向きに突出部16
Aが設けられ、該突出部16Aは後述のジョイント21と係合
するようになっている。

21は内側ハウジング６の貫通穴6A内に位置して、固定シ
ャフト10に回転可能に配設されたジョイントを示し、該
ジョイント21の上端側には回転子16の突出部16Aが係合
し、その下端側にはタービン11の各係合穴11Dと係合す
る複数の突起21Aが下向きに突設されている。そして、
該ジョイント21はタービン11と共に電動モータ13によっ
て回転駆動され、該タービン11の回転により吸込口８か
ら燃料流路7A内に吸込まれた燃料は吐出口９から突出さ
れ、ケーシング本体２内を第３図中に示す矢示方向に圧
送される。

22は上カバー４に設けられた吐出ポートを示し、該吐出
ポート22は吐出配管等を介して燃料噴射弁（いずれも図
示せず）と接続され、ケーシング１内の燃料をこの燃料
噴射弁へと吐出させるようになっている。また、該吐出
ポート22内には残圧保持用のチェック弁23が設けられ、
該チェック弁23は電動モータ13の停止時に前記吐出配管
内を所定の残圧状態に保持するようになっている。さら
に24は上カバー４に設けられたリリーフポートを示し、
該リリーフポート24内にはケーシング１内の過剰圧を外
部にリリーフするリリーフ弁25が設けられている。

このように構成される燃料ポンプでは、ケーシング１を
燃料タンク（図示せず）の燃料中に沈漬して、油中型ポ
ンプとして使用される。そして、燃料タンク内の燃料を
燃料噴射弁へと圧送供給するときには、電動モータ13の
コイル17にブラシ20、コンミテータ19等を介して外部か
ら給電を行ない、回転子16によりジョイント21を介して
タービン11を回転駆動し、燃料タンク内の燃料を吸込口
８から燃料流路7A内に吸込み、該燃料流路7A内で圧送し
つつ吐出口９から吐出させ、ケーシング本体２内から吐
出ポート22を介して吐出配管内へと送り出す。

この場合、ポンプハウジング３の各摺動面5C,6Bとター
ビン11の上、下両面との間にはそれぞれ10〜30μｍ程度
の微小間隙を介在させ、この間隙内には油膜を形成する
ことによってフローティングシールを行ない、燃料流路
7Aの吐出口９側の燃料が各摺動面5C,6Bとタービン11と
の間等を介して吸込口８側等へと漏洩するのを防止し、
ポンプ性能が低下するのを防止するようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、例えばカナダ、アラスカ等の北米市場におい
て、燃料としてアルコール混合ガソリンが最近使用され
ている。そして、この種のガソリンを燃料として使用し
た場合、タービン11がフェノール樹脂等の強化プラスチ
ックで形成されているから、該タービン11は膨潤して、
変形することがあり、特に、この変形はタービン11の中
央部側で著しくなる。

このため、上述した先行技術では、タービン11の変形に
より、該タービン11の上、下面中央部側がポンプハウジ
ング３の摺動面5C,6Bと摩擦接触するようになり、該タ
ービン11の上、下面中央部側には第４図中に示すよう
に、摩耗痕26が残るばかりでなく、摩擦抵抗等によって
該タービン11の回転速度が低下し、吐出流量が大幅に下
がる等の問題が生じている。

本発明は上述した先行技術の問題に鑑みなされたもの
で、本発明はタービンが膨潤等により変形した場合でも
ポンプハウジングに摩擦接触するのを防止でき、吐出流
量が低下する等の問題を解消できるようにしたタービン
型燃料ポンプを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した問題点を解決するために本発明は、ケーシング
本体の一側に設けられたポンプハウジングと、該ポンプ
ハウジング内に設けられ、外周側に吸込口から吐出口に
向けて燃料流路が形成されたポンプ室と、該ポンプ室内
に回転可能に配設された上、下面が平行な円板状体から
なり、外周側に前記燃料流路内で燃料を圧送する多数の
羽根が形成された樹脂製のタービンと、該タービンを回
転駆動すべく、前記ケーシング本体内に設けられたモー
タとからなるタービン型燃料ポンプに適用される。

そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記ポンプハ
ウジングのポンプ室上、下面に、前記タービンの外周側
に形成した各羽根の溝底よりも径方向内側に位置し前記
タービンの上、下面との間に微小間隙を与えるリング状
のシール部と、該シール部の径方向内側に位置し前記タ
ービンの上、下面との間に前記微小間隙よりも大きい間
隙を与える当り逃がし部とを設け、該当り逃がし部は、
前記タービンの上、下面との間の間隙が内周部から前記
シール部側の外周部に向けて漸次小さくなるように形成
し、前記シール部は前記タービンの上、下面に対して平
行となり、径方向の幅寸法が前記当り逃がし部に比較し
て幅狭となる構成としたことにある。

〔作用〕

上記構成により、燃料としてアルコール混合ガソリン等
を使用し、タービンが中央部（内周）側でより大きく変
形するように膨潤しても、ポンプハウジングのポンプ室
上、下面には、タービンの上、下面との間の間隙が内周
部から外周部に向けて漸次小さくなるように当り逃がし
部を形成しているから、タービンが膨潤した状態でもポ
ンプ室上、下面との間に間隙を確保でき、タービンがポ
ンプハウジングに摩擦接触したりするのを確実に防止で
きる上に、当り逃がし部はタービンの上、下面との間の
間隙が外周部に向けて漸次小さくなっているから、少な
くとも外周部側でシール作用を発揮し得る。

また、ポンプハウジングのポンプ室上、下面には、当り
逃がし部の外周部側で各羽根の溝底よりも径方向内側に
位置して、タービンの上、下面との間に微小間隙を与え
るリング状のシール部を形成しているから、リング状の
シール部によってタービンとの間をフローティングシー
ルでき、吸込口側から吐出口側へと燃料流路内を圧送さ
れる燃料が当り逃がし部側に漏れるのを確実に防止する
ことができる。

さらに、リング状のシール部は前記タービンの上、下面
に対して平行となり、径方向の幅寸法が前記当り逃がし
部に比較して幅狭となっているから、リング状のシール
部によってタービンとの間をフローティングシールでき
る上に、ポンプハウジングのポンプ室上、下面にはシー
ル部の径方向内側に比較的広い範囲に亘って当り逃がし
部を形成でき、タービンの膨潤による摩擦接触の発生を
なくすことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第３図に示す先行
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

図中、31はケーシング本体２の下端側に設けられたポン
プハウジングを示し、該ポンプハウジング31は先行技術
で述べたポンプハウジング３とほぼ同様に、凹部32Aお
よび軸穴32Bを備えた外側ハウジング32と、貫通穴33Aを
備えた内側ハウジング33とから構成されている。そし
て、該内側ハウジング33と外側ハウジング32との間には
先行技術と同様に、外周側に燃料流路7Aを有するポンプ
室７が形成され、外側ハウジング32には吸込口８が、内
側ハウジング33には吐出口９が形成されている。

然るに、該外側ハウジング32の底部上面および内側ハウ
ジング33の下面には、タービン11の上、下両面との間に
位置して、燃料流路7Aの径方向内側であって、かつター
ビン11の各羽根11B,11Cよりも径方向内側に幅狭リング
状のシール部32C,33Bを形成し、該シール部32C,33Bの径
方向内側にはタービン11の上、下面に対する当り逃がし
部32D,33Cを全周に亘って凹設するようにしている。そ
して、該当り逃がし部32D,33Cはタービン11の上、下面
との間隙（第２図中に例示する最大深さ寸法ｃ参照）
が、凹部32A、貫通穴33Aの周囲に位置する内周部からシ
ール部32C,33B側の外周部に向けて漸次小さくなるよう
に凹湾曲状に形成されている。

また、シール部32C,33Bおよび当り逃がし部32D,33Cは凹
部32A、貫通穴33Aに対して同心円状に形成され、シール
部32C,33Bはタービン11の上、下面に対して平行とな
り、その間に微小間隙S,Sを形成している。そして、該
シール部32C,33Bは各間隙Ｓ内に燃料による油膜を形成
し、ポンプ室７の燃料流路7A内に燃料を封じ込めるよう
にして、タービン11の上，下面との間をフローティング
シールする。

さらに、シール部32C,33Bは第２図に示す如く、径方向
の幅寸法ａが当り逃がし部32D,33Cに比較して十分に小
さく幅狭となっているから、ポンプハウジング31のポン
プ室７上、下面にはシール部32C,33Bの径方向内側に比
較的広範囲に亘って当り逃がし部32D,33Cを形成でき、
タービン11の膨潤等による摩擦接触の発生を効果的に防
止できるようになっている。

ここで、該シール部32C,33Bはタービン11の外径が44mm
のとき、その幅寸法ａは1mm程度、タービン11の上、下
面との間隙寸法ｂは５〜30μｍ程度、特に10μｍ程度の
微少間隙Ｓに形成されている。そして、当り逃がし部32
D,33Cはタービン11の上、下面との間に微少間隙Ｓより
も大きな間隙（ｂ＋ｃ）を与えるべく、シール部32C,33
Bに対する最大深さ寸法ｃが10〜20μｍ程度に形成さ
れ、タービン11が膨潤等により変形した場合に、該ター
ビン11が外側ハウジング32の底部上面や内側ハウジング
33の下面に摩擦接触するのを防止するようになってい
る。また、該当り逃がし部32D,33Cはシール部32C,33Bに
対する最大深さ寸法ｃが10〜20μｍ程度であるから、該
当り逃がし部32D,33Cでもタービン11の上、下両面との
間に油膜を形成してフローティングシールを行ないう
る。

本実施例による燃料ポンプは上述の如き構成を有するも
ので、その基本的作動については先行技術によるものと
格別差異はない。

然るに、本実施例では、外側ハウジング32の底部上面と
内側ハウジング33の下面とに、燃料流路7Aの径方向内側
に位置して幅狭リング状のシール部32C,33Bを設け、該
シール部32C,33Bの径方向内側にはタービン11との当り
逃がし部32D,33Cを凹湾曲状に凹設したから、タービン1
1がアルコール混合ガソリン等により膨潤して、変形
し、タービン11の中央部で変形量が大きくなったような
場合でも、該タービン11が外側ハウジング32や内側ハウ
ジング33に摩擦接触するのを当り逃がし部32D,33Cによ
って防止でき、該タービン11の上、下面中央部側に第４
図に例示した如き摩耗痕26が生じるのを防止できる。

また、シール部32C,33Bはタービン11の上、下両面との
間に油膜を形成してフローティングシールを行ないうる
上に、当り逃がし部32D,33Cは該シール部32C,33Bに対す
る最大深さ寸法ｃが10〜20μｍ程度に形成されるから、
該当り逃がし部32D,33Cにおいても油膜を形成してフロ
ーティングシールを行なうことが可能となり、燃料流路
7A内に燃料を確実に封じ込めて、この燃料を吸込口８側
から吐出口９側へと圧送することができる。即ち、吸込
口８側から吐出口９側へと燃料流路7A内を圧送される燃
料は、まずシール部32C,33Bによって比較的強いフロー
ティングシール作用を与えられ、このシール作用は当り
逃がし部32D,33Cによって補助されるようになり、前記
燃料流路7A内に燃料を確実に封じ込めることができる。

従って、本実施例によれば、シール部32C,33B等によっ
て燃料流路7A内に燃料を封じ込めて、吸込口８側から吐
出口９側へと燃料を圧送できる上に、該タービン11が変
形した場合でも、該タービン11が外側ハウジング32や内
側ハウジング33に摩擦接触するのを当り逃がし部32D,33
Cによって防止できるから、先行技術で生じている吐出
流量の低下等の問題を解消することができる。

なお、前記実施例では、シール部32C,33Bの幅寸法ａを1
mm程度、タービン11との間の間隙寸法ｂを５〜30μｍ程
度、当り逃がし部32D,33Cの最大深さ寸法ｃを10〜20μ
ｍ程度とするものとしたが、これらは上記の値に必ずし
も限定されず、適宜に変更してもよい。また、当り逃が
し部32D,33Cは必ずしも凹湾曲状に形成しなくてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明によれば、ポンプハウジング
にタービンの上、下両面との間に位置して、リング状の
シール部と当り逃がし部とを形成し、該当り逃がし部
は、前記タービンの上、下面との間の間隙が内周部から
前記シール部側の外周部に向けて漸次小さくなるように
形成し、前記シール部は前記タービンの上、下面に対し
て平行となり、径方向の幅寸法が前記当り逃がし部に比
較して幅狭となる構成としたから、シール部によって燃
料流路内に燃料を封じ込めるようにフローティングシー
ルを行うことができ、この燃料を吸込口側から吐出口側
へと確実に圧送できる上に、タービンが膨潤等により中
央部（内周）側で大きく変形した場合でも、このタービ
ンがポンプハウジングに摩擦接触するのを当り逃がし部
によって効果的に防止でき、吐出流量が低下してしまう
等の問題を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示し、第１図は
燃料ポンプの要部縦断面図、第２図は第１図中の要部を
拡大して示す半断面図、第３図および第４図は先行技術
を示し、第３図は燃料ポンプの縦断面図、第４図は第３
図中に示すタービンの斜視図である。 １……ケーシング、２……ケーシング本体、７……ポン
プ室、7A……燃料流路、10……固定シャフト、11……タ
ービン、11B,11C……羽根、13……電動モータ、31……
ポンプハウジング、32……外側ハウジング、32C,33B…
…シール部、32D,33C……当り逃がし部、33……内側ハ
ウジング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−143188（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−120392（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−14992（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−174591（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−28752（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭32−3267（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング本体の一側に設けられたポンプ
   ハウジングと、該ポンプハウジング内に設けられ、外周
   側に吸込口から吐出口に向けて燃料流路が形成されたポ
   ンプ室と、該ポンプ室内に回転可能に配設された上、下
   面が平行な円板状体からなり、外周側に前記燃料流路内
   で燃料を圧送する多数の羽根が形成された樹脂製のター
   ビンと、該タービンを回転駆動すべく、前記ケーシング
   本体内に設けられたモータとからなるタービン型燃料ポ
   ンプにおいて、前記ポンプハウジングのポンプ室上、下
   面には、前記タービンの外周側に形成した各羽根の溝底
   よりも径方向内側に位置し前記タービンの上、下面との
   間に微小間隙を与えるリング状のシール部と、該シール
   部の径方向内側に位置し前記タービンの上、下面との間
   に前記微小間隙よりも大きい間隙を与える当り逃がし部
   とを設け、該当り逃がし部は、前記タービンの上、下面
   との間の間隙が内周部から前記シール部側の外周部に向
   けて漸次小さくなるように形成し、前記シール部は前記
   タービンの上、下面に対して平行となり、径方向の幅寸
   法が前記当り逃がし部に比較して幅狭となる構成とした
   ことを特徴とするタービン型燃料ポンプ。