JP2005016514A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプエレメントＰＥの軸方向両側のサイドクリアランスを小さくして、ポンプ性能を向上できるフィードポンプ３の提供。
【解決手段】フィードポンプ３のポンプエレメントＰＥを構成するアウタロータ２２とインナロータ２３には、それぞれアウタロータ２２の歯先部とインナロータ２３の歯先部に貫通孔２２ａ、２３ａが形成されている。これにより、両ロータ２２、２３の軸方向両側に設けられるサイドクリアランスが連通するので、両ロータ２２、２３の軸方向両側でスラスト方向の圧力が均一化される。その結果、両ロータ２２、２３がポンプカバー１９及びポンププレート２０と金属接触することはなく、フローティングさせることができるので、ポンプカバー１９とポンプエレメントＰＥとのサイドクリアランスを小さく設定しても、異常摩耗や焼付き等の不具合を抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に用いられる回転式ポンプに関する。

本発明に係わる先願技術として、特許文献１に記載された燃料噴射ポンプがある。
この燃料噴射ポンプは、燃料タンクから燃料を汲み上げてポンプ本体に供給するフィードポンプを備えている。
フィードポンプは、図６に示す様に、ポンプ本体のカム軸１００に駆動されるポンプエレメント１１０と、このポンプエレメント１１０をロータ室に収容するポンプカバー１２０と、このポンプカバー１２０に液密に組み合わされてロータ室の開口面を閉じるポンププレート１３０とで構成され、ポンプハウジング１４０の側面に螺子止めされている。

ポンプエレメント１１０は、例えば図７に示す様に、内歯を有するアウタロータ１１１の内側に外歯を有するインナロータ１１２が配置されたトロコイド式ポンプであり、アウタロータ１１１の方がインナロータ１１２より歯数が１枚多く設けられ、且つインナロータ１１２の回転中心Ｏｉに対しアウタロータ１１１の回転中心Ｏａが偏心して配置されている。これにより、インナロータ１１２がカム軸１００に駆動されて回転すると、アウタロータ１１１が連動して回転することにより、両者の間に形成される歯間室１１３の容積が順次変化して、燃料タンクから汲み上げた燃料をポンプ本体に供給する。
特願２００２−１６４０１２

上記のフィードポンプは、送油効率を高めるために、ポンプカバー１２０とポンプエレメント１１０とのサイドクリアランス（図６参照）を小さくして漏れ量を少なくすることにより、高効率化を狙っている。しかし、サイドクリアランスを小さくし過ぎると、各部品の加工ばらつきを吸収できなくなり、異常摩耗や焼付き等の不具合が発生する可能性があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ポンプエレメントと相手側部品との金属接触を生じることなく、ポンプエレメントの軸方向両側のサイドクリアランスを小さくして、ポンプ性能を向上できる回転式ポンプを備えた燃料供給装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の燃料供給装置は、ロータの回転に応じて容積が変化するポンプ室を有し、ロータの回転と共にポンプ室に吸入した燃料を加圧して送り出す回転式ポンプを備える。
回転式ポンプは、ロータを軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、この貫通孔によって、ロータの軸方向両側に設けられるサイドクリアランスが連通していることを特徴とする。

この構成によれば、ロータに設けられた貫通孔を通じて、ロータの軸方向両側に設けられるサイドクリアランスが連通するため、ロータの軸方向両側の圧力（スラスト方向の圧力）が均一化される。その結果、ロータの軸方向両側に均一なサイドクリアランスを確保することができる。言い換えると、ロータをフローティングさせることが可能になる。これにより、ロータの軸方向両側に設けられるサイドクリアランスを小さくして、送油効率を高めることができ、且つサイドクリアランスを形成するロータと相手側部品との金属接触を防止できるので、異常摩耗や焼付き等の不具合を抑制できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料供給装置において、複数の貫通孔がロータの周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ロータの周方向等間隔の位置で、それぞれ貫通孔を通じてロータの軸方向両側の圧力（スラスト方向の圧力）が均一化されるため、ロータの略全周で軸方向両側に均一なサイドクリアランスを確保できる。これにより、サイドクリアランスをより小さくして、送油効率を更に高めることが可能であり、且つロータと相手側部品との金属接触を防止でき、異常摩耗や焼付き等の不具合を抑制できる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した燃料供給装置において、回転式ポンプは、内歯を有するアウタロータの内側に外歯を有するインナロータ（本発明のロータ）が配置されたトロコイド式ポンプであり、インナロータの歯先部または歯底部に貫通孔が形成されていることを特徴とする。
インナロータに貫通孔を設けることにより、カム軸に駆動されて回転するインナロータをフローティングさせることができるので、インナロータの回転時に相手側部品との金属接触を防止でき、異常摩耗や焼付き等の不具合を抑制できる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載した燃料供給装置において、回転式ポンプは、インナロータの全ての歯先部または歯底部に貫通孔が形成されていることを特徴とする。
この場合、インナロータの全ての歯先部または歯底部でスラスト方向の圧力を均一化できるので、より確実にインナロータをフローティングさせて、相手側部品との金属接触を防止することができる。

（請求項５の発明）
請求項３または４に記載した燃料供給装置において、回転式ポンプは、アウタロータの歯先部または歯底部に、アウタロータを軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、この複数の貫通孔がアウタロータの周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする。
インナロータだけでなく、アウタロータにも貫通孔を形成することにより、アウタロータに対するスラスト方向の圧力も均一化できる。その結果、インナロータと共にアウタロータも積極的にフローティングさせることができる。

（請求項６の発明）
請求項３〜５に記載した何れかの燃料供給装置は、回転式ポンプをフィードポンプとして備えるディーゼル機関用の燃料噴射ポンプであり、フィードポンプは、円形のロータ室を形成すると共に、このロータ室にインナロータとアウタロータとで構成されるポンプエレメントを収容するポンプカバーと、このポンプカバーに液密に組み合わされてロータ室の開口面を閉じると共に、ロータ室に連通する燃料ポートが形成されたポンププレートとを有し、燃料噴射ポンプのハウジング側面にポンププレートを押し当てて螺子止めされていることを特徴とする。
この構成によれば、ポンプエレメントと相手側部品であるポンプカバー及びポンププレートとのサイドクリアランスを小さくして送油効率を高めることができるので、フィードポンプとしての性能向上を実現できる。

（請求項７の発明）
請求項１または２に記載した燃料供給装置において、回転式ポンプは、ロータにベーン溝が形成され、このベーン溝に進退可能に挿入されたベーンを有するベーンポンプであることを特徴とする。
ベーンポンプは、ベーンを有するロータのみがカム軸に駆動されて回転するので、ロータに複数の貫通孔を形成してスラスト方向の圧力を均一化することにより、ロータをフローティングさせて、相手側部品との金属接触を防止できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

実施例１では、本発明の燃料供給装置をディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料噴射ポンプに適用した一例を説明する。
図１はフィードポンプの断面図、図２はポンプエレメントの平面図、図３は燃料噴射ポンプの断面図である。
燃料噴射ポンプ１は、図３に示す様に、燃料を加圧して圧送するポンプ本体２と、燃料タンク（図示せず）から燃料を汲み上げてポンプ本体２に供給するフィードポンプ３（図１参照）とを備えている。

ａ）ポンプ本体２は、ディーゼル機関（図示せず）に駆動されて回転するカム軸４と、このカム軸４を回転自在に支持するポンプハウジング５、カム軸４に駆動されてシリンダ６内を往復運動するプランジャ７等を備える。
カム軸４には、自身の回転中心と偏心した位置に中心を有する断面円形のカム８が一体に設けられている。また、カム８の外周には、ブッシュ９を介してカムリング１０が回転自在に嵌合している。このカムリング１０には、カム８の径方向に対向する二つの平面が設けられている。

ポンプハウジング５には、二つのシリンダヘッド１１がカム軸４の径方向に対向して液密に組み付けられている。
シリンダヘッド１１には、プランジャ７が挿入されるシリンダ６と、このシリンダ６に連通する吐出通路１２等が形成されると共に、シリンダ６の反カム軸側に逆止弁１３が組み込まれている。また、吐出通路１２の出口側には、燃料配管１４を接続する配管継手１５が螺子結合されている。

逆止弁１３は、フィードポンプ３に通じる燃料通路（図示せず）とシリンダ６との間に配置され、プランジャ７がシリンダ６内を下降する（内径方向へ移動する）吸入行程の際に開弁して、フィードポンプ３から送られた燃料をシリンダ６内に導入し、プランジャ７がシリンダ６内を上昇する（外径方向へ移動する）圧送行程の際に閉弁して、シリンダ６内に導入された燃料がフィードポンプ３側へ逆流することを防止している。

吐出通路１２は、内径が小さい小径通路と内径が大きい大径通路とで構成され、小径通路と大径通路との間に円錐状のシート面が形成されている（図３参照）。吐出通路１２の内部には、スプリング１６に付勢されてシート面に着座するボール弁１７が配設され、このボール弁１７によって小径通路と大径通路との間が遮断されている。
ボール弁１７は、プランジャ７の圧送行程によって加圧された燃料の圧力がスプリング１６の付勢力に打ち勝つと、シート面からリフトして、小径通路と大径通路との間を連通する。

プランジャ７は、自身の内径側端部にプランジャヘッド７ａを有し、このプランジャヘッド７ａがスプリング１８に付勢されてカムリング１０の外周面（平面）に押圧されている。これにより、カム軸４の回転がカム８を介してカムリング１０に伝達されると、そのカムリング１０が、自身の姿勢を保ちながら（カム８に対してカムリング１０は自転しない）、カム軸４の回転中心から所定距離ずれた軌道上を公転運動することにより、カムリング１０の平面に押圧されたプランジャ７がシリンダ６内を往復運動する。

ｂ）フィードポンプ３は、以下に説明するポンプエレメントＰＥと、ポンプカバー１９及びポンププレート２０とで構成され、図３に示す様に、ボルト２１によりポンプハウジング５の側面に固定されている。
ポンプエレメントＰＥは、図２に示す様に、内歯を有するアウタロータ２２の内側に外歯を有するインナロータ２３を配置した周知のトロコイド式ポンプであり、インナロータ２３がカム軸４にキー結合されてカム軸４と一体に回転する。

アウタロータ２２は、インナロータ２３より歯数が１枚多く設けられ、且つインナロータ２３の回転中心Ｏｉに対しアウタロータ２２の回転中心Ｏａが偏心して配置されている（図２参照）。これにより、インナロータ２３がカム軸４に駆動されて回転すると、アウタロータ２２が連動して回転することにより、両者の間に形成される歯間室２４（本発明のポンプ室）の容積が順次変化して、燃料タンクから汲み上げた燃料をポンプ本体２に供給する。

上記のアウタロータ２２とインナロータ２３には、図２に示す様に、それぞれ軸方向にアウタロータ２２及びインナロータ２３を貫通する貫通孔２２ａ、２３ａが形成されている。この貫通孔２２ａ、２３ａは、アウタロータ２２及びインナロータ２３に、それぞれ複数箇所形成され、周方向等間隔（具体的には、アウタロータ２２の全ての歯先部及びインナロータ２３の全ての歯先部）に設けられている。

ポンプカバー１９には、図１に示す様に、ポンプエレメントＰＥを収容する円形のロータ室１９ａが形成されている。ロータ室１９ａの内径は、ポンプエレメントＰＥの外径（即ちアウタロータ２２の外径）より若干大きく設定され、アウタロータ２２の回転を許容している。また、ロータ室１９ａの深さは、ポンプエレメントＰＥとの間に所定のサイドクリアランスが確保される様に、ポンプエレメントＰＥの幅（軸方向の厚み幅）より若干大きく設定されている。

ポンププレート２０は、ポンプカバー１９に液密に組み合わされて、ロータ室１９ａの開口面を閉じている。このポンププレート２０には、中央部にカム軸４を挿通する軸穴が形成されると共に、その軸穴の周囲に燃料ポート２０ａ（入口ポートと出口ポート）が形成され（図１参照）、この燃料ポート２０ａがアウタロータ２２とインナロータ２３との間に形成される歯間室２４に連通している。

（実施例１の作用及び効果）
上記のフィードポンプ３は、アウタロータ２２とインナロータ２３にそれぞれ複数の貫通孔２２ａ、２３ａが形成され、その複数の貫通孔２２ａ、２３ａが、両ロータ２２、２３の周方向等間隔に設けられている。これにより、複数の貫通孔２２ａ、２３ａを通じて、両ロータ２２、２３の軸方向両側に設けられるサイドクリアランスが連通するため、両ロータ２２、２３の軸方向両側でスラスト方向の圧力が均一化される。その結果、両ロータ２２、２３の軸方向両側に均一なサイドクリアランスを確保することが可能である。

上記の構成によれば、アウタロータ２２とインナロータ２３を、ポンプカバー１９及びポンププレート２０と金属接触することなく、フローティングさせることができる。特に、インナロータ２３の場合は、インナロータ２３の外周部である全ての歯先部に貫通孔２３ａが形成されているので、インナロータ２３の傾きを効果的に抑制でき、インナロータ２３の全周において軸方向両側のサイドクリアランスを均一に確保できる。

上記の結果、送油効率を高めるためにポンプカバー１９とポンプエレメントＰＥとのサイドクリアランスを小さく設定しても、ポンプエレメントＰＥとポンプカバー１９及びポンププレート２０との金属接触を防止できるので、異常摩耗や焼付き等の不具合を抑制でき、フィードポンプ３の性能を向上できる。
なお、実施例１では、アウタロータ２２とインナロータ２３の両方に貫通孔２２ａ、２３ａを形成する例を記載したが、カム軸４に直接駆動されるインナロータ２３だけに貫通孔２３ａを形成した場合でも、充分な効果（異常摩耗や焼付き等の抑制）を得ることは可能である。

図４は実施例２に係わるポンプエレメントＰＥの平面図である。
実施例１では、アウタロータ２２及びインナロータ２３に形成される複数の貫通孔２２ａ、２３ａを各ロータ２２、２３の周方向等間隔に設ける例を記載したが、必ずしも周方向等間隔である必要はなく、例えば、図４に示す様に、インナロータ２３に対して周方向不等間隔に貫通孔２３ａを設けることもできる。なお、図４はインナロータ２３のみ示しているが、アウタロータ２２に貫通孔２２ａを形成する場合でも、インナロータ２３と同様に、周方向不等間隔に貫通孔２２ａを設けることができる。

図５は実施例３に係わるロータ２５の平面図である。
実施例３は、本発明の回転式ポンプをベーンポンプに適用した場合の一例である。
ベーンポンプは、図５に示す様に、外周部に複数のベーン溝２５ａが周方向等間隔に形成されたロータ２５と、各ベーン溝２５ａにそれぞれ進退可能に挿入されるベーン２６とを有している。
このベーンポンプに用いられるロータ２５に複数の貫通孔２５ｂを形成して、実施例１と同様に、ロータ２５をフローティングさせることで、相手側部品との金属接触を防止でき、異常摩耗や焼付き等の不具合を抑制できる。

なお、本実施例では、図５に示すように、貫通孔２５ｂが各ベーン２６の両側にそれぞれ形成されており、各ベーン２６間における貫通孔２５ｂの周方向間隔が等間隔になっている。しかしながら、各ベーン２６間における貫通孔２５ｂの周方向間隔は、必ずしも等間隔である必要はなく、例えば、不等間隔に形成することもできる。

（他の実施例）
以上説明した各実施例では、本発明の燃料供給装置をディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料噴射ポンプに適用した例について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ガソリン機関用の燃料ポンプに適用しても良い。

フィードポンプの断面図である（実施例１）。 ポンプエレメントの平面図である（実施例１）。 燃料噴射ポンプの断面図である（実施例１）。 ポンプエレメントの平面図である（実施例２）。 ロータの平面図である（実施例３）。 フィードポンプの断面図である（従来技術）。 ポンプエレメントの平面図である（従来技術）。

符号の説明

１ 燃料噴射ポンプ（燃料供給装置）
２ ポンプ本体
３ フィードポンプ（回転式ポンプ）
４ カム軸
５ ポンプハウジング
１９ ポンプカバー
１９ａ ロータ室
２０ ポンププレート
２０ａ 燃料ポート
２２ アウタロータ
２２ａ 貫通孔
２３ インナロータ（ロータ）
２３ａ 貫通孔
２４ 歯間室（ポンプ室）
２５ ロータ
２５ａ ベーン溝
２５ｂ 貫通孔
２６ ベーン
ＰＥ ポンプエレメント

Claims (7)

1. ロータの回転に応じて容積が変化するポンプ室を有し、前記ロータの回転と共に前記ポンプ室に吸入した燃料を加圧して送り出す回転式ポンプを備えた燃料供給装置であって、 前記回転式ポンプは、前記ロータを軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、この貫通孔によって、前記ロータの軸方向両側に設けられるサイドクリアランスが連通していることを特徴とする燃料供給装置。
2. 請求項１に記載した燃料供給装置において、
   前記複数の貫通孔が前記ロータの周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする燃料供給装置。
3. 請求項１または２に記載した燃料供給装置において、
   前記回転式ポンプは、内歯を有するアウタロータの内側に外歯を有するインナロータ（前記ロータ）が配置されたトロコイド式ポンプであり、前記インナロータの歯先部または歯底部に前記貫通孔が形成されていることを特徴とする燃料供給装置。
4. 請求項３に記載した燃料供給装置において、
   前記回転式ポンプは、前記インナロータの全ての歯先部または歯底部に前記貫通孔が形成されていることを特徴とする燃料供給装置。
5. 請求項３または４に記載した燃料供給装置において、
   前記回転式ポンプは、前記アウタロータの歯先部または歯底部に、前記アウタロータを軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする燃料供給装置。
6. 請求項３〜５に記載した何れかの燃料供給装置は、前記回転式ポンプをフィードポンプとして備えるディーゼル機関用の燃料噴射ポンプであり、
   前記フィードポンプは、円形のロータ室を形成すると共に、このロータ室に前記インナロータと前記アウタロータとで構成されるポンプエレメントを収容するポンプカバーと、 このポンプカバーに液密に組み合わされて前記ロータ室の開口面を閉じると共に、前記ロータ室に連通する燃料ポートが形成されたポンププレートとを有し、前記燃料噴射ポンプのハウジング側面に前記ポンププレートを押し当てて螺子止めされていることを特徴とする燃料供給装置。
7. 請求項１または２に記載した燃料供給装置において、
   前記回転式ポンプは、前記ロータにベーン溝が形成され、このベーン溝に進退可能に挿入されたベーンを有するベーンポンプであることを特徴とする燃料供給装置。