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1、10申请公布号CN102062104A43申请公布日20110518CN102062104ACN102062104A21申请号201010526213X22申请日20101021200925762920091111JPF04D5/0020060171申请人爱三工业株式会社地址日本爱知县72发明人河合勇太本田义彦74专利代理机构北京林达刘知识产权代理事务所普通合伙11277代理人刘新宇张会华54发明名称流体泵57摘要本发明提供一种流体泵，提供进一步降低从流体泵产生的声音的技术。燃料泵利用叶轮的旋转，向泵壳体内吸入流体并且使该流体向上述泵壳体外排出。在该燃料泵中，在叶轮的外周缘形成有N个N是2以上。
2、的整数叶片槽。叶片槽之间的节距角不均等，并且在各节距角中存在1个以上的角度相等的节距角。叶片槽的节距角满足005/的平均值030、015C035。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书9页附图6页CN102062113A1/1页21一种流体泵，利用叶轮的旋转，向泵壳体内吸入流体并且使该流体增压，向上述泵壳体外排出增压了的流体，其中，在上述叶轮的外周缘形成有N个叶片槽，设俯视上述叶轮时连结上述叶轮的旋转中心和第I个上述叶片槽的周向中心的线段与连结上述叶轮的旋转中心和第I1个上述叶片槽的周向中心的线段所成的角度为节距角I，相邻的节距角的差为。
3、II1I时，上述节距角I不均等，并且在各节距角I中存在1个以上的角度相等的其他的节距角K，满足005/的平均值030、015C035，其中，数学式1的平均值数学式2数学式3数学式4数学式5数学式6其中，I为1N的整数，当I1N1时I11，K为I以外的1N中的任一整数。2根据权利要求1所述的流体泵，其中，满足01节距角相等的节距角的个数/N05。权利要求书CN102062104ACN102062113A1/9页3流体泵技术领域0001本说明书公开一种降低从流体泵产生的声音的技术。背景技术0002公知具有在外周缘上形成有多个叶片槽的叶轮的流体泵。这种流体泵利用叶轮旋转，从泵壳体的吸入口向泵壳体内吸。
4、入流体，所吸入的流体在泵壳体内流体流路中流动的期间被增压，增压后的流体从泵壳体的排出口向泵壳体外排出。由于排出口侧的流体流路内的流体的压力高于吸入口侧的流体流路内的流体的压力，所以需要防止流体从排出口侧的流体流路朝向吸入口侧的流体流路流动。因此，在泵壳体上接近叶轮的外周缘地设有用于隔离排出口侧的流体流路和吸入口侧的流体流路的隔壁。因此，在具有以恒定的节距角形成的叶轮的流体泵中，在叶轮旋转时，叶片槽周期性地通过隔壁。其结果，由于由叶轮的转速和叶片槽的节距角决定的频率，从流体泵产生大的声音。在此，所谓节距角，是指俯视叶轮时，分别连结叶轮的旋转中心和相邻的叶片槽的周向中心的2条线段所成的角度。为了解。
5、决上述的问题，正在开发降低从流体泵产生的声音的技术例如专利文献1。0003专利文献1的流体泵具有所有的叶片槽的节距角均不同的叶轮，以叶片槽的节距角满足规定的条件的方式形成。由此，叶片通过隔壁的周期产生偏差，从而能降低流体泵的声音。0004专利文献1日本特开平1150990号公报0005可是，虽然利用上述的专利文献1的技术能在某种程度上降低噪音，但希望能实现进一步降低噪音的技术。本说明书提供一种能进一步降低从流体泵产生的声音的技术。0006为了降低从流体泵产生的声音声压，发明人进行了深入的研究，其结果，注意到从流体泵产生的声音与叶片槽内的流体的压力变动相关，发现为了降低从流体泵产生的声音，降低叶。
6、片槽内的流体的压力变动的谱峰值是有效的。发明人还发现了与流体的压力变动的谱峰值相关性强的指标，通过研究所发现的指标和压力变动的谱峰值的关系，确定了能够降低压力变动的谱峰值的指标的范围。发明内容0007本说明书提供的技术是一种流体泵，该流体泵利用叶轮的旋转，向泵壳体内吸入流体并且使该流体增压，向泵壳体外排出增压了的流体。在该流体泵中，在叶轮的外周缘形成有N个叶片槽。设俯视叶轮时连结叶轮的旋转中心和第I个I1N的整数叶片槽的周向中心的线段与连结叶轮的旋转中心和第I1个其中，在I1N1时，I11叶片槽的周向中心的线段所成的角度为节距角I，相邻的节距角的差为II1I时，节距角I不均等，并且在各节距角I。
7、中存在1个以上的角度相等的其他的节距角KK1N中的任一整数且是I以外的整数。而且，满足005/的平均值030、015C035。其中，、的平均值和C如以下那样被定义。另外，叶片槽的编号为，将多个叶片槽中的任1个叶片槽设定为第1个，沿着叶轮的旋转方向说明书CN102062104ACN102062113A2/9页4或与旋转方向相反的方向依次以升顺设定。0008数学式10009的平均值0010数学式200110012数学式300130014数学式400150016数学式500170018数学式600190020本发明人发现了/的平均值和C与叶片槽内的流体的压力变动的谱峰值相关性强。而且发现，在/的平均。
8、值和C满足上述的范围的情况下，与以往技术相比，能降低从流体泵产生的声音。此外，以在上述叶轮的叶片槽的各节距角II1N中存在角度相等的1个以上的其他的节距角KK1N中的任一整数且是I以外的整数的方式形成流体泵。在节距角I只有一个的情况下，在叶轮旋转时，因该节距角I而产生压力变动，无法降低因该节距角I而产生的压力变动。即，无法降低由节距角I产生的声音成分。另一方面，在具有多个角度相等的节距角的情况下，例如，在节距角I和节距角K相同的情况下，能够利用由于以其他的节距角K形成的叶片槽通过隔壁而产生的声音成分使由于以节距角I形成的叶片槽通过隔壁而产生的声音成分衰减。通过满足该条件和上述/的平均值和C的条。
9、件，能够降低因特定的节距角I而产生的噪音。0021该叶轮优选满足01节距角相等的节距角的个数/N05。根据该构成，能够不使流体泵的泵效率大幅度地降低地降低从流体泵产生的声音。0022根据本说明书提供的技术，能降低从流体泵产生的声音。例如，本说明书提供的流体泵能够较佳地用于汽车的向发动机供给燃料的燃料泵。该流体泵在要求安静性的汽车中说明书CN102062104ACN102062113A3/9页5对降低声音是有用的。附图说明0023图1是燃料泵的纵剖视图。0024图2是图1的IIII剖视图。0025图3是表示解析结果和实验结果的相关关系的座标图。0026图4是表示/的平均值和C与压力变动的谱峰值的。
10、相关关系的等值线图。0027图5是表示节距角相等的叶片槽的个数与压力变动的谱峰值的相关关系的等值线图。0028图6是表示节距角相等的叶片槽的个数与泵效率的相关关系的等值线图。0029图7是表示具有等节距的叶轮的燃料泵产生的声压的实验结果的座标图。0030图8是表示具有不等节距叶轮的燃料泵产生的声压的实验结果的座标图。具体实施方式0031用附图说明将本说明书提供的技术具体化了的实施例。本实施例的燃料泵是汽车用的燃料泵，该燃料泵在燃料箱内使用，用于向汽车的发动机供给燃料。如图1所示，燃料泵10包括电动机部12和泵部14。电动机部12和泵部14被收容在外壳16内。电动机部12具有转子18。转子18包。
11、括轴20；固定在轴20上的层叠铁芯22；缠绕在层叠铁芯22上的未图示的线圈；连接该线圈的端部的换向器24。轴20利用轴承26、28能够旋转地支承于外壳16。在外壳16的内侧，以围绕转子18的方式固定有永磁铁30。在安装于外壳16的上部的顶盖32上设有未图示的端子，向电动机部12供电。在经由电刷34和换向器24向线圈通电时，转子18和轴20旋转。0032在外壳16的下部收容有泵部14。泵部14具有大致圆板状的叶轮36。如图2所示，在叶轮36的中心设有通孔39，在通孔39中不能相对旋转地卡合有轴20。因此，在轴20旋转时，叶轮36也旋转。在叶轮36的外周缘形成有N个N39个叶片槽37。在图2中，以。
12、叶片槽371表示的叶片槽37是指第1个叶片槽37。同样，以叶片槽372、37N表示的叶片槽37分别是指第2个、第N39个叶片槽37。即，在本实施例中，从第1个叶片槽37起沿着叶轮36的旋转方向图的箭头标记60以升序排列顺序依次设定。N39个叶片槽37排列配置于叶轮36的外周缘，绕叶轮36的外周缘一周。在相邻的2个叶片槽37之间形成有叶片37A。即，在叶轮36上形成有与叶片槽37相同个数的叶片37A。N39个叶片37A全部以相同形状形成。叶片槽37以相邻的2个叶片槽37之间的节距角不均等的方式形成。节距角是在相邻的2个叶片槽37中，从各叶片槽37的沿着叶轮36的外周缘的中点到叶轮36的旋转中心画。
13、出直线的情况下的2条直线间的角度。在叶轮36中，在设第I个叶片槽37和第I1个I是1N的整数，其中，在IN时，IN11叶片槽37的节距角为I时，I1N中的各整数的情况下，存在1个以上满足节距角IMM是1以上的整数并且MI的节距角M。而且，满足005/的平均值030和015C035。其中，、的平均值和C如以下那样被定义。说明书CN102062104ACN102062113A4/9页60033学式10034的平均值0035学式200360037数学式300380039数学式400400041数学式500420043数学式600440045在此，表示相邻的节距角的差II1I的标准偏差。/的平均值是评。
14、价相邻的节距角的偏差的指标。/的平均值越大，表示相邻的节距角的偏差越大。/的平均值主要有助于基本频率总叶片槽数叶轮的转速的声音的大小。此外，C是评价遍及叶轮整周的节距角的偏差的指标。C越接近于0，表示遍及叶轮整周的节距角的偏差越大。C主要有助于比基本频率低的频率的声音的大小。0046而且，叶片槽37满足01节距角相等的节距角的个数/总叶片槽数N3905。0047收容叶轮36的泵壳体由排出侧壳体38和吸入侧壳体40构成。在排出侧壳体38的与叶轮36的外周缘相对的区域形成有槽38A。槽38A与叶轮36的外周面和外周缘的上表面相对。槽38A沿着叶轮36的旋转方向形成为从上游端延伸到下游端的大致C字型。
15、。在排出侧壳体38上形成有从槽38A的下游端到排出侧壳体38的上表面的排出口50。排出口50连通泵壳体的内部和外部电动机部12的内部空间。0048在吸入侧壳体40的与叶轮36的外周缘相对的区域形成有槽40A。槽40A的一部分与叶轮36的外周缘的下表面相对，在叶轮36的外周侧该槽40A与槽38A连接。槽40A也与槽38A相同，沿着叶轮36的旋转方向形成为从上游端延伸到下游端的大致C字型。在吸入侧壳体40上形成有从吸入侧壳体40的下表面到槽40A的上游端的吸入口42。吸入说明书CN102062104ACN102062113A5/9页7口42连通泵壳体的内部和外部燃料泵的外部。利用叶片槽37、槽38。
16、A、槽40A，覆盖叶轮36的外周缘地形成有泵流路44。0049在壳体38、40的吸入口42和排出口50之间设有隔壁41。隔壁41是为了防止燃料从排出口50侧朝向吸入口42侧流动而设置的。因此，隔壁41的与叶轮36的外周缘相对的面和与叶轮36的外周缘相对的壳体38、40的其他的面相比，与叶轮36的外周缘的距离近。0050叶轮36在泵壳体38、40内旋转时，燃料从吸入口42向泵部14内吸引而导入泵流路44。在泵流路44中流动的期间而增压的燃料从排出口50向电动机部12侧输送。被输送到电动机部12的燃料通过电动机部12从形成于顶盖32的口48向外部输送。0051在燃料泵10中，叶轮36的叶片槽37满。
17、足005/的平均值030和015C035。因此，采用燃料泵10，与具有均匀地形成叶片槽的节距角的叶轮的燃料泵相比，产生的声音被降低。0052此外，在燃料泵10中，叶轮36的叶片槽37满足01节距角相等的节距角的个数/总叶片槽数N3905。因此，采用燃料泵10，与具有均匀地形成叶片槽的节距角的叶轮的燃料泵相比，产生的声音被降低，并且抑制泵效率的降低。0053此外，在燃料泵10中，存在1个以上的满足节距角IK的节距角KIK。由此，由与节距角I相对应的叶片槽37所产生的声音成分被与节距角K相对应的叶片槽37衰减。由此，能够降低由与节距角I相对应的叶片槽37所产生的声音。0054研究叶片槽的节距角与从。
18、燃料泵产生的声音的关系的解析0055以下，说明本发明人所实施的解析结果。首先，说明研究叶片槽37的节距角与从燃料泵10产生的声音的关系的解析结果。0056叶片槽的节距角排列的决定方法0057首先，说明如何决定本解析所用的叶轮36的叶片槽37的排列。在本解析中，决定了叶轮36的叶片槽37的个数、最小节距角MIN、最大节距角MAX和节距角的差量，并决定了各节距角的个数。表1表示在决定了叶片槽37的个数为39个、MIN为80度，MAX为105度，并且节距角的差量为05度的情况下，所决定的各节距角的个数的一个例子。0058表100590060根据上述的方法，决定了1万组的组合。接着，决定节距角的排列即。
19、如何将决定了个数的各节距角排列在叶轮36上。根据该方法，对上述1万组的组合，分别平均决定了10万种的节距角的排列。即，在本解析中，对1万10万种的节距角的排列不同的叶轮以下称为不等节距叶轮36进行了解析。0061解析方法0062在本解析中，首先，对具有形成有以均等的节距角75度排列的叶片槽的叶说明书CN102062104ACN102062113A6/9页8轮以下称为等节距叶轮36的燃料泵实施了CAE解析。在该CAE解析中，算出了燃料的压力随时间的变动。所谓燃料的压力变动，是指叶轮36的叶片槽37从隔壁41的排出口50侧通过吸入口42侧时的叶片槽37内的燃料压力的经时变化。接着，利用压力变动的算。
20、出结果，与被决定的节距角的排列相对应，算出了各不等节距叶轮36中的燃料的压力随时间的变动。具体而言，使算出的压力变动的经时变化与排列的节距角的大小相对应地调整时间轴，算出了不等节距叶轮36旋转1周时的压力波形。0063接着，对与节距角的排列相对应地算出来的燃料的压力随时间的变动波形进行FFTFASTFOURIERTRANSFORM解析，对压力变动进行谱分解，算出了压力变动的谱峰值。0064解析和实验的相关关系的研究0065接着，对实验结果实际产品的测量结果与对在该实验中所用的叶轮进行了上述解析方法的解析结果的相关关系进行了研究，对上述解析方法的有效性进行了确认。在此，研究了由本解析得到的燃料的。
21、压力变动的谱峰值与由实验得到的从燃料泵10产生的声压的谱峰值的相关关系。图3是表示由实验得到的声压的谱峰值和由本解析得到的压力变动的谱峰值的相关关系的座标图。图3的横轴表示由本解析得到的压力变动的谱峰值，纵轴表示由实验得到的声压的谱峰值。从图3的座标图可知，由实验得到的声压的谱峰值与由解析得到的压力变动的谱峰值大致成正比。而且，由实验得到的声压的谱峰值与由解析得到的压力变动的谱峰值的相关系数为079。由以上可知由实验得到的声压的谱峰值和由解析得到的压力变动的谱峰值相关性强，确认了上述解析方法的有效性。此外，从以上的研究结果可知，由解析得到的压力变动的谱峰值小的，则在实际产品中，从燃料泵10产生。
22、的声音小。0066/的平均值和C对压力变动的影响的研究0067接着，通过由本解析得到的解析结果，对上述/的平均值和C与燃料的压力变动的谱峰值的相关关系进行了研究。图4是表示/的平均值和C与压力变动的谱峰值的关系的等值线图。图4的横轴表示/的平均值，纵轴表示C。在图4中，表示20LOG10PI/PR其中，PR是具有上述的等节距叶轮36的燃料泵10的压力变动的谱峰值的解析结果恒定值，PI是具有不等节距叶轮36的燃料泵10的压力变动的谱峰值的解析结果的值的等值线。0068如图4所示可知，压力变动的谱峰值与/的平均值和C具有较强的相关关系。而且可知，若005/的平均值030且015C035，则与具有等。
23、节距叶轮36的燃料泵相比，能降低压力变动的谱峰值。由此可知，若005/的平均值030且015C035，则能降低燃料泵10产生的声音。由如图4明显可知，特别是在020/的平均值030且020C030的情况下，降低声音的效果好。0069相等的节距角的个数对压力变动的影响的研究0070接着，通过由本解析得到的解析结果，研究了相等的节距角的个数与燃料的压力变动的谱峰值的关系。在此，将相等的节距角的个数定义为N个，N的最小值为NMIN、最大值为NMAX的情况下，以NMIN/N其中，N总叶片槽数和NMAX/N为指标，评论了压力变动的谱峰值。以上述表1为例，节距角8度的情况下N5个。同样，在节距角分别为85。
24、、9、95、10、105度的情况下，N6、8、10、6、4。在该情况下，NMIN4，NMAX10。说明书CN102062104ACN102062113A7/9页9图5是以NMIN/N和NMAX/N为指标，表示NMIN/N和NMAX/N与从燃料泵10产生的压力变动的谱峰值的关系的等值线图。图5的横轴表示NMIN/N，纵轴表示NMAX/N。在图5中，与图4相同地表示20LOG10PI/PR的值的等值线。另外，即使NMIN和NMAX相同，根据节距角的排列不同，有时压力变动的谱峰值PI也不同。因此，采用NMIN和NMAX相同情况下的多个压力变动的谱峰值的平均值而算出了20LOG10PI/PR。0071。
25、如图5所示，在NMAX/N05的情况下，20LOG10PI/PR的值减小。由此，若是具有满足N/N05的叶轮36的燃料泵10，则与具有等节距叶轮36的燃料泵10相比，能大幅度降低压力变动的谱峰值。即，通过本解析结果，若N/N05，则能降低燃料泵10产生的声音。0072相等的节距角的个数对泵效率的影响的研究0073接着，通过由本解析得到的解析结果，研究了相等的节距角的个数和泵效率的关系。在此，以NMIN/N和NMAX/N为指标，评价了燃料泵10的泵效率。图6是以NMIN/N和NMAX/N为指标，表示NMIN/N和NMAX/N与燃料泵10的泵效率的关系的等值线图。图6的横轴表示NMIN/N，纵轴表。
26、示NMAX/N。图6表示I/R其中，R是具有上述等节距叶轮36的燃料泵10的泵效率的解析结果恒定值，I是具有不等节距叶轮36的燃料泵10的泵效率的解析结果的值的等值线。0074如图6所示可知，在01NMIN/N的情况下，20LOG10I/R的值比较大。由此，若是具有满足01N/N的叶轮36的燃料泵10，则与具有等节距叶轮36的燃料泵10相比，能抑制泵效率降低。从以上结果可知，若01N/N05，则能够抑制泵效率的降低，并降低燃料泵产生的声压。0075具有等节距叶轮的燃料泵和具有不等节距叶轮的燃料泵的实际产品的比较0076用具有等节距叶轮36的燃料泵10和具有不等节距叶轮36的燃料泵10，在以实际。
27、上燃料泵10所使用的转速的30009000RPM的中间值的6000RPM使叶轮36旋转的情况下，实施了比较从燃料泵10产生的声音的实验。0077在本实验所准备的等节距叶轮36中，节距角是75度。此外，在本实验所准备的不等节距叶轮36中，以表2所示的节距角形成叶片槽37。不等节距叶轮36的叶片槽37的节距角满足005/的平均值030且015C035。0078表20079叶片槽编号12345678910节距角7585758575997575850080叶片槽编号11121314151617181920节距角7597585758575857585说明书CN102062104ACN102062113A。
28、8/9页100081叶片槽编号21222324252627282930节距角99985759759990082叶片槽编号31323334353637383940节距角97599859975990083叶片槽编号414243节距角75990084图7表示从具有等节距叶轮的燃料泵10产生的声音的测量结果。另外，关于具有等节距叶轮36的燃料泵10，准备了5个该燃料泵10，对各燃料泵10实施了测量。图7包括5个具有等节距叶轮36的燃料泵10的测量结果。图8表示具有以上述表2的节距角形成叶片槽37的叶轮36的燃料泵10产生的声音的测量结果。图7、8的横轴表示声音的频率，纵轴表示声音的大小DB。图8的虚线。
29、100表示从具有等节距叶轮36的燃料泵10产生的声音的峰值。从图7、8可知，采用具有不等节距叶轮36的燃料泵10，与具有等节距叶轮36的燃料泵10相比，产生的声音的频率分散，声音的峰值变小。由此可知，采用具有不等节距叶轮36的燃料泵10，与具有等节距叶轮36的燃料泵10相比，产生的声音变小。0085从本解析结果可知，在燃料泵10中，通过使叶轮36的叶片槽37满足005/的平均值030和015C035，能降低燃料泵10产生的声音。还可知，在燃料泵10中，通过使叶轮36的叶片槽37满足01节距角相等的节距角的个数/总叶片槽数4305，与具有均匀地形成叶片槽的节距角的叶轮36的燃料泵10相比，能够抑。
30、制泵效率的降低，并且能降低燃料泵10产生的声音。0086本说明书或附图所说明的技术要素能够通过单独或各种组合发挥技术的有用性，并不限定于申请时权利要求记载的组合。0087例如，本说明书提供的技术在吸入、排出燃料的燃料泵以外，能应用于各种流体泵。0088此外，本说明书或附图所例示的技术同时实现多个目的，实现其中一个目的本身就具有技术的有用性。0089本发明人发现了/的平均值和C与叶片槽内的流体的压力变动的谱峰值相关性强。而且，发现了在/的平均值和C满足上述范围的情况下，与以往技术相比，能降低从流体泵产生的声音。此外，以在上述叶轮的叶片槽的各节距角II1N中存在角度相等的1个以上的其他的节距角KK。
31、1N中的任一整数且是I以外的整数的方式形成流体泵。在节距角I只有一个的情况下，在叶轮旋转时，因该节距角I而产生压力变动，无法降低因该节距角I而产生的压力变动。即，无法降低由说明书CN102062104ACN102062113A9/9页11节距角I产生的声音成分。另一方面，在具有多个角度相等的节距角的情况下，例如，在节距角I和节距角K相同的情况下，能够利用由于以其他的节距角K形成的叶片槽通过隔壁而产生的声音成分使由于以节距角I形成的叶片槽通过隔壁而产生的声音成分衰减。通过满足该条件和上述/的平均值和C的条件，能够降低因确定的节距角I而产生的噪音。说明书CN102062104ACN102062113A1/6页12图1说明书附图CN102062104ACN102062113A2/6页13图2说明书附图CN102062104ACN102062113A3/6页14图3图4说明书附图CN102062104ACN102062113A4/6页15图5说明书附图CN102062104ACN102062113A5/6页16图6说明书附图CN102062104ACN102062113A6/6页17图7图8说明书附图CN102062104A。