JP2000320471A - ギヤ式燃料ポンプ - Google Patents

ギヤ式燃料ポンプ

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JP2000320471A
JP2000320471A JP11133736A JP13373699A JP2000320471A JP 2000320471 A JP2000320471 A JP 2000320471A JP 11133736 A JP11133736 A JP 11133736A JP 13373699 A JP13373699 A JP 13373699A JP 2000320471 A JP2000320471 A JP 2000320471A
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Japan
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gear
drive
seal ring
pump
fuel pump
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JP11133736A
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English (en)
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Masayuki Kurita
昌幸 栗田
Kenji Heiko
賢二 平工
Muneo Mizumoto
宗男 水本
Hiroyuki Sadamori
博之 貞森
Yukio Takahashi
由起夫 高橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/086Carter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0007Radial sealings for working fluid
    • F04C15/0019Radial sealing elements specially adapted for intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps

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Abstract

(57)【要約】 【課題】筒内噴射ガソリンエンジン用の燃料噴射ポンプ
において、密封面における漏れによる効率低下を、高い
加工精度を要することなく防止する。 【解決手段】外接型ギヤポンプのギヤ端面に、四フッ化
エチレン樹脂またはその化合物からなる円筒形のシール
リングを、背後から弾性体によって押し付け、高圧部か
ら軸受への漏れを防止する。シールリングのギヤと向か
い合う面には段差部、傾斜部、あるいは半径方向溝を設
けて動圧効果によって高速回転時の摩耗を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、効率を高めた燃料
ポンプに係り、特に作動流体が低粘度で、かつ高圧に圧
縮する必要がある、筒内噴射ガソリンエンジン用燃料ポ
ンプに関する。
【0002】
【従来の技術】油圧機器をはじめ各産業分野で常用され
ている、いわゆる外接型ギヤポンプは、駆動軸とともに
回転する駆動ギヤと、前記駆動ギヤと噛み合って回転す
る従動ギヤとが、ハウジング内に配置されている。
【0003】特開平9−60595号公報には、相互の
歯車を非接触状態に噛合させてケーシング内に回転自在
に取付けられた、電池電極用活物質ペーストを輸送する
一対の歯車と、前記ケーシングの外側に配置された、前
記一対の歯車の駆動機構と、前記一対の歯車の両側面と
この両側面に対向する前記ケーシングの内側面との間
に、前記各歯車の回転軸を囲繞するように形成された液
体シールと、前記ケーシングの、前記一対の歯車の噛合
部に対して進退可能に設けられた調整駒とを具備してい
ることを特徴とする歯車ポンプが開示されている。
【0004】また、特開平4−76281号公報には、
ギヤポンプの外箱と、動外箱に収納したギヤと、同外箱
の側部と同ギヤの側面との間に介装する受圧板とを有
し、同受圧板のギヤ摺動面にテフロン系樹脂シートを装
着したことを特徴とする水中走行体の給水用ギヤポンプ
が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内噴射ガ
ソリンエンジン用燃料ポンプでは、ガソリンという低粘
度の作動流体を扱う。また、ガソリンを吸気ポートへ噴
射する従来のガソリンエンジンと異なり、高圧の燃焼シ
リンダ内へ直接ガソリンを噴射する筒内噴射ガソリンエ
ンジンにおける燃料ポンプは、5MPa以上の高圧にガ
ソリンを圧縮することを要求される。
【0006】従来の、作動油など粘性の高い流体を扱う
ギヤ式ポンプにおいては、前述したような単純な構成で
十分な吐出性能を得られたが、ガソリンを高圧に加圧し
ようとする場合、その低粘性に起因するすきま漏れが生
じ、特に低速回転時において、求める吐出性能を得られ
ないという問題が生じている。
【0007】特開平9−60595号公報のギヤポンプ
は、粘性の高い液体を搬送するためのものであり上記問
題を解決することができない。
【0008】また、特開平4−76281号公報に記さ
れたギヤポンプを筒内噴射ガソリンエンジンに適用しよ
うとすると、第一に多少のすきまは樹脂シートの弾性で
埋めるが大きなすきまには追随できず、高圧低速での使
用にはやはり高い加工精度が必要となる、第二に初期的
には意図した吐出性能を得られても摩耗によってすきま
が開いた時に追随できず漏れる、という問題が生じる。
【0009】本発明の目的は、ガソリンの低粘性に起因
する、特に低速回転時におけるすきま漏れを防ぎ、漏れ
による理論効率からの低下を最小限に防いだ、筒内噴射
ガソリンエンジン用燃料ポンプを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明が提供する高圧燃
料ポンプは、圧縮室内で互いに噛み合い燃料を圧縮する
駆動ならびに従動ギヤを備えた外接型ギヤポンプであっ
て、前記駆動ギヤおよび従動ギヤの端面に、樹脂ででき
た円筒状のシールリングを、背後から弾性力によって押
し付けたものである。
【0011】ガソリンは作動油に比べて粘性が低く、わ
ずかなすきまでも漏れを生じてポンプ効率を低下させる
が、前記シールリングを設けたことによって、ギヤと側
板の間に多少のすきまがあっても漏れを防ぐことがで
き、高い加工精度を要しない、量産に適した燃料ポンプ
を提供することができる。
【0012】摩耗によって前記シールリングが減った場
合も、背後の弾性体によって更に押し付けられるので、
漏れが生じることはない。
【0013】高速運転の場合にはギヤと側板の間にすき
まがあっても十分な吐出性能が得られるので、前記シー
ルリングは不要になる。逆に高速の場合も押し付けられ
ているとシールリングの摩耗が必要以上に進行する。本
発明ではシールリングに断差部、あるいは傾斜部、ある
いは半径方向溝を設け、その動圧効果によって高速では
故意にシールリングを浮かせることにより、シールリン
グの過大な摩耗を防ぐ。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて説明す
る。
【0015】図1は本発明の一実施例の燃料ポンプの断
面図、図2は部品に分解して示した斜視図である。
【0016】本実施例は筒内噴射ガソリンエンジン用の
燃料ポンプである。上記エンジンは、ガソリンを吸気ポ
ートへ噴射する従来のガソリンエンジンと異なり、高圧
の燃焼シリンダ内に直接ガソリンを噴射する形式である
ため、上記燃料ポンプには、5MPaあるいはそれ以上
の高圧にガソリンを圧縮することを要求される。
【0017】ポンプの形式は、油圧機器をはじめ各産業
分野で常用されている、いわゆる外接型のギヤポンプで
ある。
【0018】駆動軸3に軸着または一体成形された駆動
ギヤ5と、従動軸4に軸着または一体成形された従動ギ
ヤ6とが、ハウジング1とカバー2によって作られた圧
縮室空間内で互いに噛み合った状態で配置されている。
両ギヤの噛み合い部22の奥にある吸入口23から吸入
された作動流体は、歯先の噛み合いによって圧縮され、
噛み合い部の手前にある吐出口24から吐出される。図
2中の矢印はギヤの回転方向を示している。
【0019】駆動軸3は左端側がカバー2から突出して
いる軸で、ハウジング1およびカバー2に埋めこまれた
軸受ブシュ14、15によって回転自由に支持され、外
部から駆動トルクを与えられて駆動される。他方従動軸
4は非突出形の軸で、軸受ブシュ16、17によって回
転自由に支持されている。なお、駆動軸3を伝ってポン
プ外部へ漏れる作動流体を密封するため、カバー2に回
転軸シール10を設ける。
【0020】駆動ギヤ5および従動ギヤ6の端面と、ハ
ウジング1およびカバー2の間にすきまがあると、高圧
の外周部から低圧の軸受ブシュへ、作動流体が差圧によ
って流れ、漏れとなってポンプ効率を悪化させる。
【0021】本発明では上記漏れを防ぐため、前記駆動
ギヤ5および従動ギヤ6の端面に、樹脂でできた円筒状
のシールリング7を、背後から弾性体8の弾性力によっ
て押し付ける。樹脂として具体的には、四フッ化エチレ
ン樹脂またはその化合物が挙げられる。弾性体として具
体的には、ゴムのOリングや、金属コイルスプリングが
挙げられる。本シールリング7を設けたことによって、
ギヤと側板の間に多少のすきまがあっても漏れを防ぐこ
とができ、高い加工精度を要しなくなる。
【0022】また、初期的にはギヤ端面とハウジングお
よびカバーの間がきわめて小さく加工、組み付けがなさ
れていたとしても、軸受ブシュ14乃至17の軸受すき
まが摩耗によって拡大すると、ギヤ端面のすきまも増大
し、しいてはポンプ効率低下につながる可能性がある。
本発明は摩耗によるポンプ効率低下も防止するものであ
る。
【0023】更に、金属同士の摺動を少なくして樹脂を
摺動部材として用いることにより、作動トルクを下げる
効果、焼き付き危険性を減じる効果がある。
【0024】なお、図1ではハウジング1およびカバー
2にシールリング7が格納される溝を設けているが、ギ
ヤ側にシールリング溝を設けても同様の効果が得られ
る。又ハウジング1とカバー2の接合面部にはOリング
等の弾性体8を収納する溝を設けて有る(図1ではカバ
ー2側に溝を設けてある)。
【0025】図3は本発明の他の実施例のシールリング
の斜視図である。
【0026】ギヤポンプにおいては、回転数に比例して
理論吐出流量は増大するのに対し、漏れ量は回転数によ
ってそれほど影響されない。したがって、高速回転時に
は、低速回転時に比べて前記ギヤ端面からの漏れ損失は
それほど問題にならない。シールリングの摩耗を最小限
に抑えるには、シールの必要な低速回転時にはギヤ端面
にすきまなく押し付けられ、シールの必要ない高速回転
時には浮き上がって漏らす構造のシールリングが最適で
ある。
【0027】高速回転時には浮き上がるという特性を実
現するため、本発明においてはシールリング端面に図3
(a)に示すように段差部11を設けた場合、(b)の
ように傾斜部12を設けた場合、あるいは(c)のよう
に半径方向溝13を設けた場合がある。
【0028】その結果、前述のシールリング7の構成と
すると、高速回転時は流体潤滑による動圧を生じ、シー
ルリングとギヤ端面の間に液膜が形成されて、シールリ
ングの摩耗を最小限に抑える。低速回転時は動圧が小さ
いので、シールリングとギヤ端面の間に液膜は形成され
ないか、ごく薄い膜となって、漏れによるポンプ効率低
下を防止する。なお、低速回転時のシール性を保つた
め、前記段差部11、傾斜部12、あるいは半径方向溝
13は、半径方向に連通しない必要がある。
【0029】図4は本発明の他の実施例のギヤ式燃料ポ
ンプの断面図である。
【0030】図1と異なる点は、ハウジング1およびカ
バー2と、駆動ギヤ5および従動ギヤ6の端面が直接摺
動するのではなく、間に可動式の側板18、19を挟ん
だ、いわゆる可動側板式のギヤポンプにおいても、側板
あるいはギヤの端面にシールリングを設けることによ
り、同様の効果、すなわち高い加工精度を要することな
くポンプ効率低下を防ぐ効果が得られる。なお、可動式
側板18、19とハウジング1及びカバー2との間には
シール用のOリングが設けてある。
【0031】図5は本発明の他の実施例のギヤ式燃料ポ
ンプの断面図である。
【0032】図4と異なる点は、可動側板式のギヤポン
プの駆動ギヤ5および従動ギヤ6の両端面と、側板1
8、19の間に、樹脂でできた板20がそれぞれ設置し
た点である。これにより、ギヤ周囲の高圧が軸受14〜
17へ漏れるのを密封し、ポンプ効率低下を防ぐ。同時
にギヤと側板の焼き付きを防ぐ効果もある。樹脂板20
は側板18、19に接着されていてもよい。
【0033】このシール構造は、背後の弾性体21の弾
性範囲なら、加工精度が悪く大きなすきまがあいていて
も追随することができる。また、摩耗によって隙間が開
いても弾性耐21の弾性範囲なら追随できる。
【0034】本発明は以上説明したとおりであるが、図
示例に限定されない。例えば、図2においては、ギヤ
5、6の円周方向に関しては、歯先とポンプケース1の
内周面が隙間なく接することにより密封されている。こ
れを、円周方向には一部分だけブロックを押し当てて漏
れを防ぐシールブロック形式のギヤポンプに変更して
も、本発明のシールリングの効果は同様に得られる。
【0035】
【発明の効果】以上の如く、本発明のギヤポンプによれ
ば、高い密封差圧と低い流体粘度にもかかわらず、高い
加工精度を要することなく、軸受部への漏れに起因する
ポンプ効率低下を防ぐことができる。また、上記効果は
初期のみではなく、十分な耐久性を合わせもって得られ
る。更に、金属同士の摺動を少なくして樹脂を摺動部材
として用いることにより、作動トルクを下げる効果、焼
き付き危険性を減じる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に関わるギヤポンプの断面図
である。
【図2】図1のギヤポンプの構成部品を分解して示した
斜視図である。
【図3】本発明の他の実施例のシールリングの斜視図で
ある。
【図4】本発明の他の実施例のギヤ式燃料ポンプの断面
図である。
【図5】本発明の他の実施例のギヤ式燃料ポンプの断面
図である。
【符号の説明】
1…ハウジング、2…カバー、3…駆動軸、4…従動
軸、5…駆動ギヤ、6…従動ギヤ、7…シールリング、
8…弾性体、10…回転軸シール、11…段差部、12
…傾斜部、13…半径方向溝、14〜17…軸受ブシ
ュ、18〜19…側板、20…樹脂板、21…弾性体、
22…噛み合い部、23…吸入口、24…吐出口。
フロントページの続き (72)発明者 水本 宗男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 貞森 博之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高橋 由起夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Fターム(参考) 3G066 AA02 AB02 AD12 BA36 BA46 BA55 CA01S CA07 CD03 CD17 CE01 DA01 3H041 AA02 BB02 CC03 CC13 CC15 CC19 DD04 DD05 DD15 DD24 DD26 DD33

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジングとカバーから形成される圧縮室
    の内部に、駆動軸と、前記駆動軸と共に回転する駆動ギ
    ヤと、前記駆動ギヤと噛み合って回転する従動ギヤと、
    前記受動ギヤを支持する従動軸とを有するギヤ式燃料ポ
    ンプにおいて、 前記駆動ギヤおよび従動ギヤの端面に、樹脂でできた円
    筒状のシールリングを設け、前記シールリングを弾性体
    によって前記駆動ギヤ及び従動ギヤに押し付ける構成と
    したことを特徴とするギヤ式燃料ポンプ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のギヤ式燃料ポンプにおい
    て、 前記シールリングの、前記ギヤ端面に相対する面に、断
    差部、あるいは傾斜部、あるいは半径方向溝を設け、前
    記段差部、あるいは前記傾斜部、あるいは前記半径方向
    溝が、半径方向に連通しない構成としたことを特徴とす
    るギヤ式燃料ポンプ。
  3. 【請求項3】ハウジングとカバーから形成される圧縮室
    の内部に、駆動軸と、前記駆動軸と共に回転する駆動ギ
    ヤと、前記駆動ギヤと噛み合って回転する従動ギヤと、
    前記柔道ギヤを支持する従動軸とを有するギヤ式燃料ポ
    ンプにおいて、 前記駆動ギヤと従動ギヤの軸方向端面に両側から接する
    二枚の側板と、前記側板と前記ハウジングの間および前
    記側板と前記カバーの間にあって前記側板を前記駆動お
    よび従動ギヤ端面に押し付ける弾性体とを備え、前記側
    板と、前記駆動および従動ギヤとの間に、樹脂製の板を
    挟んだことを特徴とするギヤ式燃料ポンプ。
JP11133736A 1999-05-14 1999-05-14 ギヤ式燃料ポンプ Pending JP2000320471A (ja)

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Cited By (5)

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