JP2005233103A - Positive-displacement pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、容積変化を利用して流体のポンプ作用を行なうラジアルピストンポンプ、ベーンポンプ、トロコイドポンプ等の容積型ポンプに関する。 The present invention relates to a positive displacement pump such as a radial piston pump, a vane pump, or a trochoid pump that performs a fluid pumping action using a volume change.
従来、容積型ポンプには、ポンプロータの回転にともなうピストンの往復運動による容積変化を利用して、流体の吸入及び吐出といったポンプ作用を行なうラジアルピストンポンプがある。
ラジアルピストンポンプの従来例を説明する。図7に示すように、ラジアルピストンポンプは、流体である燃料を吸入して吐出するポンプ部110と、そのポンプ部110を駆動するモータ部112とを一体的に備えている。ポンプ部110のポンプハウジング114は、ポンプハウジング筒115とポンプカバー116とを備えている。また、モータ部112のモータハウジング118は、モータハウジング筒119とモータカバー120とを備えている。そして、ポンプハウジング筒115とモータハウジング筒119は隔壁122を介して接続されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, positive displacement pumps include radial piston pumps that perform a pumping action such as suction and discharge of fluid using a volume change caused by a reciprocating motion of a piston accompanying rotation of a pump rotor.
A conventional example of a radial piston pump will be described. As shown in FIG. 7, the radial piston pump integrally includes a
前記ポンプ部110内には、ポンプハウジング114に設けられたポンプ軸部144に回転可能に嵌合されかつモータ部112のアーマチュア130のモータ出力軸131に従動可能に嵌合されたポンプロータ140が設けられている。
前記ポンプロータ140の外周部に形成されたシリンダ穴156内には、例えば、3個の球状のピストン157がポンプロータ140の径方向に往復動可能に収納されている。
In the
In a
前記ポンプハウジング筒115は、カムリングを兼用するものであって、その内周面に前記ピストン157が移動すなわち摺動及び/又は転動するカムプロフィール160が形成されている。カムプロフィール160の中心160cは、ポンプロータ140の回転中心140cに対して偏心している(図9参照)。なお、ポンプロータ140の回転中心140cは、ポンプ軸部144及びモータ出力軸131と同一軸線上に位置している(図7び図8参照)。
したがって、モータ部112の駆動によりポンプロータ140が回転すると、遠心力により外方へ付勢されるピストン157がカムプロフィール160に沿って移動しながらポンプロータ140のシリンダ穴156内を往復動する。そのピストン157の往復動により、シリンダ穴156内の容積が変化する。その容積変化を利用して燃料のポンプ作用が行なわれることにより、ポンプ部110から吐出される燃料が、モータ部112内を経由して外部へ吐出されるようになっている。
The
Therefore, when the
また、上記のほか、例えば、特許文献1、2に記載されたラジアルピストンポンプがある。
前記したラジアルピストンポンプ(図7参照)によると、カムリングすなわちポンプハウジング筒115と、アーマチュア130が同心上に配置されている。これとともに、ポンプハウジング筒(カムリング)115の外周面115aに対してカムプロフィール160が偏心している(図9参照)。このため、ポンプハウジング筒(カムリング)115の肉厚115tが不均一とならざるを得ないことから、カムリングの大径化を余儀なくされるという問題があった。
According to the above-described radial piston pump (see FIG. 7), the cam ring or
本発明が解決しようとする課題は、カムリングを小径化することのできる容積型ポンプを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a positive displacement pump capable of reducing the diameter of a cam ring.
前記した課題は、本発明の特許請求の範囲に記載された構成を要旨とする容積型ポンプによって解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項1に記載された容積型ポンプによると、モータロータ及びポンプロータの回転中心がモータハウジング及びポンプ部に対して偏心され、カムプロフィールがカムリングに対して同心上に形成されている。このため、カムプロフィールの偏心に起因するカムリングの大径化を回避し、カムリングを小径化することができる。このことは、容積型ポンプの小型化に有効である。
The above-described problems can be solved by a positive displacement pump having the gist of the configuration described in the claims of the present invention.
That is, according to the positive displacement pump described in claim 1, the rotation center of the motor rotor and the pump rotor is eccentric with respect to the motor housing and the pump portion, and the cam profile is formed concentrically with respect to the cam ring. Has been. For this reason, it is possible to avoid an increase in the diameter of the cam ring due to the eccentricity of the cam profile and to reduce the diameter of the cam ring. This is effective for downsizing the positive displacement pump.
また、特許請求の範囲の請求項2に記載された容積型ポンプによると、モータ部がブラシレスモータで構成され、モータ部にステータが設けられ、ポンプロータに磁石が設けられる。そして、ポンプ部の内部空間とモータ部の内部空間とがポンプロータの吐出通路とモータ部の内部空間とを連通する連通口を有する仕切り壁により区画されている。したがって、ポンプ部の内部空間とモータ部の内部空間とを圧力的に区分することにより、両内部空間の相互間の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避し、ポンプ効率を向上することができる。 According to the positive displacement pump described in claim 2 of the claims, the motor part is constituted by a brushless motor, the stator is provided in the motor part, and the magnet is provided in the pump rotor. And the internal space of a pump part and the internal space of a motor part are divided by the partition wall which has a communicating port which connects the discharge passage of a pump rotor, and the internal space of a motor part. Therefore, by partitioning the internal space of the pump part and the internal space of the motor part in pressure, a decrease in pump efficiency due to pressure leakage between the internal spaces can be avoided, and the pump efficiency can be improved.
本発明の容積型ポンプによれば、カムプロフィールの偏心に起因するカムリングの大径化を回避し、カムリングを小径化することができる。このことは、容積型ポンプの小型化に有効である。 According to the positive displacement pump of the present invention, an increase in the diameter of the cam ring due to the eccentricity of the cam profile can be avoided, and the diameter of the cam ring can be reduced. This is effective for downsizing the positive displacement pump.
以下、本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例を参照して説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the following examples.
本発明の実施例1にかかる容積型ポンプを説明する。なお、本実施例では、流体として燃料を圧送する燃料ポンプに用いられる容積型ポンプとしてのラジアルピストンポンプを例示する。
図1に示すように、ラジアルピストンポンプは、燃料を吸入して吐出するポンプ部10と、そのポンプ部10を駆動するモータ部12とを一体的に備えている。
ラジアルピストンポンプの外郭を形成するハウジング13は、ポンプ部10の外郭を形成するポンプハウジング14と、モータ部12の外郭を形成するモータハウジング18とにより構成されている。ポンプハウジング14は、ほぼ円筒状のポンプハウジング筒15と、その一端面(図1において左端面)を閉塞するポンプカバー16とを備えている。また、モータハウジング18は、ほぼ円筒状のモータハウジング筒19と、その一端面(図1において右端面)を閉塞するモータカバー20とを備えている。
そして、ポンプハウジング筒15とモータハウジング筒19は、隔壁22を介して接続されている。隔壁22は、ハウジング13内をポンプ部10の内部空間24とモータ部12の内部空間26とに区画している。
また、モータカバー20には、モータ部12の内部空間26を外部に連通する吐出口27が形成されている。なお、モータカバー20には、図示しないが、アーマチュア30(後述する)のコンミュテータに対して摺動接触するブラシ、及び、そのブラシに導通接続されたチョークコイル等が組込まれている。
A positive displacement pump according to Example 1 of the present invention will be described. In this embodiment, a radial piston pump as a positive displacement pump used in a fuel pump that pumps fuel as a fluid is illustrated.
As shown in FIG. 1, the radial piston pump is integrally provided with a
The
The
Further, the
前記モータ部12は、周知の直流モータにより構成されており、そのモータ部12の内部空間26でモータ出力軸31と一体に回転するアーマチュア30と、前記モータハウジング筒19の内周面に配設された複数の磁石32とを備えている。なお、アーマチュア30は、本明細書でいう「モータロータ」に相当する。
また、モータ出力軸31の一端部(図1において右端部)は、前記モータカバー20に軸受37を介して回転可能に支持されている。また、モータ出力軸31の他端部には、後述するポンプロータ40が従動可能に嵌合されている。
The
Further, one end portion (right end portion in FIG. 1) of the
前記ポンプ部10は、そのポンプ部10の内部空間24で前記モータ出力軸31に従動して回転するほぼ円形のポンプロータ40を備えている。ポンプロータ40の軸心部には、前記ポンプカバー16側に開口するほぼ有底円筒状の嵌合穴41、及び、その反対側に突出するほぼ円柱状のロータ軸部42が同一軸線上に形成されている。
また、前記ポンプカバー16の軸心部の内側面には、ほぼ円柱状のポンプ軸部44が突出されている。ポンプ軸部44には、ポンプロータ40の嵌合穴41が回転可能に嵌合されている。ポンプ軸部44の突出端面44aと、ポンプロータ40の嵌合穴41の底面は、所定の隙間を隔てて対向している。
また、前記隔壁22には、ロータ軸部42が軸受48を介して回転可能に支持されている。また、ロータ軸部42には、異形断面(例えば、D形断面)の嵌合連結穴42aが形成されている。嵌合連結穴42aには、前記モータ出力軸31の左端部における異形断面(例えば、D形断面)の連結軸部31aが連動可能に嵌合されている。
The
A substantially cylindrical
A
前記ポンプカバー16のポンプ軸部44には、吸入通路50及び吐出通路52が形成されている。
吸入通路50の一端部(図1において左端部)は外部に連通されている。また、吸入通路50の他端部(図1において右端部)は、前記ポンプロータ40の嵌合穴41の周壁に形成されかつシリンダ穴56(後述する)に連通する連通孔43に連通可能に形成されている。
また、吐出通路52の一端部(図1において左端部)は、前記ポンプロータ40の連通孔43に連通可能に形成されている。また、吐出通路52の他端部(図1において右端部)は、ポンプ軸部44の突出端面44aに開放されている。
また、前記ポンプロータ40のロータ軸部42には、連通路54が形成されている。連通路54の一端部(図1において左端部)は、前記嵌合穴41の底面に開放されている。また、連通路54の他端部(図1において右端部)は、前記モータ部12の内部空間26に開放されている。
A
One end of the suction passage 50 (the left end in FIG. 1) communicates with the outside. Further, the other end portion (the right end portion in FIG. 1) of the
Further, one end portion (left end portion in FIG. 1) of the
A
前記ポンプロータ40の外周部には、円周方向に等分する筒所に放射状に延びる複数(図1では2個を示す。)の円筒状のシリンダ穴56が形成されている。シリンダ穴56内には、それぞれ球状のピストン57がポンプロータ40の径方向に往復動可能に収納されている。シリンダ穴56は、前記連通孔43に連通している。
A plurality (two are shown in FIG. 1) of cylindrical cylinder holes 56 extending radially are formed in the outer peripheral portion of the
前記ポンプハウジング筒15は、カムリングを兼用するものであるから、カムリング15ともいう。カムリング15の内周面には、前記ピストン57が移動すなわち摺動及び/又は転動するカムプロフィール60が形成されている(図3参照)。なお、カムプロフィール60を有するカムリングを、ポンプハウジング筒15と別体で設けることができる。
前記カムプロフィール60の中心60cは、ポンプロータ40の回転中心40cに対して所定量xをもって偏心している(図1及び図2参照)。なお、ポンプロータ40の回転中心40cは、ポンプ軸部44及びモータ出力軸31と同一軸線40c上に位置している。また、図3に示すように、カムリング15は、均一な肉厚15tで形成されており、カムプロフィール60の中心60cと同心をなす外周面15aを有している。また、前記ハウジング13のポンプハウジング14及びモータハウジング18は、カムプロフィール60の中心60cと同心上に形成されている。
Since the
The
したがって、ポンプロータ40が回転すると、遠心力により外方へ付勢されるピストン57がカムプロフィール60に沿って移動しながらシリンダ穴56内を往復動する。そのピストン57の往復動により、シリンダ穴56内(詳しくは、ピストン57によって閉塞される空間であるシリンダ室58)の容積が変化する。その容積変化を利用して燃料のポンプ作用が行なわれる。
Therefore, when the
しかして、前記アーマチュア30及び前記ポンプロータ40の回転中心40cは、前記ハウジング13のモータハウジング18及びポンプハウジング14の中心(すなわち、カムプロフィール60の中心60c)に対して所定量xをもって偏心されている(図2参照)。このため、磁石32は、前記偏心によってモータ部12の内部空間26の片半部(図2において上半部)に広がる空間部分に偏って配置されている。
Thus, the
次に、上記したラジアルピストンポンプの作動について説明する。
モータ部12の駆動によりアーマチュア30が回転する。アーマチュア30の回転力が、モータ出力軸31からポンプロータ40に伝わり、ポンプロータ40がポンプ軸部44の周りを所定方向へ回転する。ここで、ポンプロータ40の回転中心40cとポンプハウジング筒15のカムプロフィール60の中心60cとが所定量x(図1参照)だけ偏心して設けられているため、ポンプロータ40の回転によりピストン57がシリンダ穴56内を往復動する。
そして、ポンプロータ40とカムプロフィール60との間隔が増大するにつれて、ピストン57がシリンダ穴56内を外方へ移動(いわゆる往動)することにより、シリンダ室58の容積が増大する。このとき、シリンダ室58が連通孔43を介して吸入通路50と連通する。これにより、燃料が吸入通路50から連通孔43を介してシリンダ室58に吸入される吸入行程が行なわれる。
また、ポンプロータ40とカムプロフィール60との間隔が減少するにつれて、ピストン57がシリンダ穴56内を底方へ移動(いわゆる復動)することにより、シリンダ室58の容積が減少する。このとき、シリンダ室58が連通孔43を介して吐出通路52と連通する。これにより、シリンダ室58内の燃料が連通孔43から吐出通路52、連通路54を通じてモータ部12の内部空間26に流出される吐出行程が行なわれる。また、モータ部12の内部空間26に吐出した燃料は、その内部空間26を経由して、モータカバー20の吐出口27を通じて外部へ吐出される。
Next, the operation of the above-described radial piston pump will be described.
The
As the distance between the
Further, as the distance between the
上記したラジアルピストンポンプによると、アーマチュア30及びポンプロータ40の回転中心40cがモータハウジング18及びポンプハウジング14に対して偏心され、カムプロフィール60がカムリング15に対して同心上に形成されている。このため、カムリング15の肉厚15tが均一化することができ、そのカムプロフィール60の偏心に起因するカムリング15の大径化を回避し、そのカムリング15を小径化することができる。このことは、容積型ポンプの小型化に有効である。
According to the above-described radial piston pump, the
また、カムリング15の内外径の中心60cが一致し、カムリング15の肉厚15tが周方向に均一化されている(図3参照)。このため、カムリング15の成形性を向上し、低コスト化を実現することができる。
Further, the
また、アーマチュア30の回転中心40cがモータハウジング18の中心60cに対して偏心されているため、モータ部12の内部空間26における片半部(図2において上半部)に広い空間部分が形成される。したがって、モータ部12の内部空間26内における燃料流路が広がることにより、燃料の流動抵抗を低減することができる。
Further, since the
ところで、前記ラジアルピストンポンプにおいて、モータ部12の内部空間26内の燃料圧力は、ポンプ部10の内部空間24内の燃料圧力に比べて高圧である。このため、ポンプロータ40のロータ軸部42と、そのロータ軸部42を支持する軸受48との間のクリアランスを通じて、モータ部12の内部空間26からポンプ部10の内部空間24への圧力洩れが発生する場合がある。このような圧力洩れが発生すると、ポンプ部10の内部空間24すなわちポンプロータ40の外周側の空間が高圧となり、ピストン57の往動が妨げられるおそれがある。
そこで、このような場合には、図4に示すように、ポンプカバー16に、ポンプ部10の内部空間24を外部に開放する圧力逃がし孔16aを設けることにより、圧力洩れによるピストン57の往動の妨げを防止あるいは低減することができる。
あるいは、図5に示すように、ポンプロータ40のシリンダ穴56内に、ピストン57を付勢するスプリング59を追加するとよい。
Meanwhile, in the radial piston pump, the fuel pressure in the
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 4, the
Alternatively, as shown in FIG. 5, a
次に、本発明の実施例2にかかるラジアルピストンポンプを説明する。本実施例は前記実施例1の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。なお、以降の実施例についても同様に重複する説明は省略する。
すなわち、実施例2は、図6に示すように、前記実施例1(図1参照)のラジアルピストンポンプの直流モータのモータ部12に代えて、ブラシレスモータによりモータ部64が構成されている。
本実施例のモータ部64の内部空間26内には、ステータ70が設けられている。ステータ70の中心は、前記ポンプロータ40の回転中心40cと同心上をなしており、ポンプハウジング14及びモータハウジング18並びにカムプロフィール60の中心60cに対して所定量xをもって偏心している。なお、モータハウジング18は、前記実施例1(図1参照)におけるモータハウジング筒19とモータカバー20が一体形成されたものとなっている。
Next, a radial piston pump according to Example 2 of the present invention will be described. Since this embodiment is obtained by changing a part of the first embodiment, the changed portion will be described in detail, and redundant description will be omitted. In addition, the description which overlaps similarly about the subsequent Examples is also abbreviate | omitted.
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, instead of the
A stator 70 is provided in the
また、前記実施例1(図1参照)におけるアーマチュア30に代えて、ポンプロータ40がモータロータを兼用している。ポンプロータ40のモータ部64側の端面には、前記ステータ70に対向する磁石69が設けられている。
また、ポンプロータ40は、嵌合穴41を開放するように形成されており、前記実施例1(図1参照)における連通路54を含むロータ軸部42が省略されている。
そして、ポンプ部10の内部空間24とモータ部64の内部空間26とが仕切り壁72により区画されている。仕切り壁72には、ポンプロータ40の嵌合穴41を貫通したポンプカバー16のポンプ軸部44の突出端面44aが面接触状に当接されている。また、仕切り壁72には、ポンプロータ40の吐出通路52とモータ部12の内部空間26とを連通する連通口72aが形成されている。このようにして、ポンプ部10の内部空間24とモータ部12の内部空間26とが圧力的に区分されている。
Further, instead of the
The
The
次に、上記したラジアルピストンポンプの作動について説明する。
モータ部64の駆動により、磁石69を有するポンプロータ40がポンプ軸部44の周りを所定方向へ回転する。これにより、前記と同様に、ピストン57の往復運動による容積変化を利用して燃料のポンプ作用が行なわれ、ポンプ部10から吐出される燃料が、仕切り壁72の連通口72aからモータ部64内を経由して外部へ吐出される。
Next, the operation of the above-described radial piston pump will be described.
By driving the
上記した実施例2のラジアルピストンポンプによっても、前記実施例1と同様の作用効果が得られる。
また、ポンプ部10の内部空間24とブラシレスモータによるモータ部12の内部空間26とを仕切り壁72により圧力的に区分することにより、両内部空間24,26の相互間の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避し、ポンプ効率を向上することができる。
詳しくは、前記実施例1の変更例として説明した圧力逃がし孔16aを設けた場合(図4参照)の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避することにより、ポンプ効率を向上することができる。また、前記スプリング59を設けた場合(図5参照)のカムプロフィール60に対するピストン57の摺動抵抗の増加によるポンプ効率の低下を回避することにより、ポンプ効率を向上することができる。
The same effects as those of the first embodiment can be obtained by the radial piston pump of the second embodiment described above.
In addition, by dividing the
Specifically, the pump efficiency can be improved by avoiding a decrease in pump efficiency due to pressure leakage when the
本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、ラジアルピストンポンプに限らず、ベーンポンプ、ローラーベーンポンプ、トロコイドポンプ等の容積型ポンプに適用することができる。また、球状のピストン57は、プランジャ型ピストンに代えることができる。また、ピストン57の個数は、適宜増減することができる。また、吸入通路50と吐出通路52とは、前記実施例の一対に限らず、複数対として設けることができる。また、実施例1の直流モータのモータ部12に代えて、ブラシレスモータを採用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the present invention can be applied not only to a radial piston pump but also to a positive displacement pump such as a vane pump, a roller vane pump, or a trochoid pump. The
10 ポンプ部
12 モータ部
14 ポンプハウジング
15 カムリング
18 モータハウジング
24 ポンプ部の内部空間
26 モータ部の内部空間
30 アーマチュア(モータロータ)
32 磁石
40 ポンプロータ
60 カムプロフィール
64 モータ部
69 磁石
70 ステータ
72 仕切り壁
72a 連通口
DESCRIPTION OF
32
Claims (2)
前記ポンプ部には、カムリングを同心上に有するポンプハウジングと、前記カムリングの内周に設けられたカムプロフィールに対して偏心して回転するポンプロータとが設けられ、
前記モータ部には、前記ポンプハウジングに対して同心をなすモータハウジングと、前記ポンプロータを同一回転中心上で回転駆動するモータロータとが設けられ、
前記モータ部の駆動により前記ポンプ部から吐出される流体が前記モータ部内を経由して外部へ吐出される容積型ポンプであって、
前記モータロータ及び前記ポンプロータの回転中心が前記モータハウジング及び前記ポンプ部に対して偏心され、前記カムプロフィールが前記カムリングに対して同心上に形成されていることを特徴とする容積型ポンプ。 A pump part that sucks and discharges fluid and a motor part that drives the pump part are integrally provided,
The pump portion is provided with a pump housing having a concentric cam ring, and a pump rotor that rotates eccentrically with respect to a cam profile provided on the inner periphery of the cam ring,
The motor unit includes a motor housing that is concentric with the pump housing, and a motor rotor that rotationally drives the pump rotor on the same rotation center.
A positive displacement pump in which fluid discharged from the pump unit by driving the motor unit is discharged outside through the motor unit,
The positive displacement pump characterized in that the rotation center of the motor rotor and the pump rotor is eccentric with respect to the motor housing and the pump portion, and the cam profile is formed concentrically with the cam ring.
前記モータ部がブラシレスモータで構成され、
前記モータ部に、前記ブラシレスモータのステータが設けられ、
前記ポンプロータに、前記ステータに対向する磁石が設けられ、
前記ポンプ部の内部空間と前記モータ部の内部空間とが、前記ポンプロータの吐出通路と該モータ部の内部空間とを連通する連通口を有する仕切り壁により区画されている
ことを特徴とする容積型ポンプ。
The positive displacement pump according to claim 1,
The motor part is composed of a brushless motor,
The motor unit is provided with a stator of the brushless motor,
The pump rotor is provided with a magnet facing the stator,
The internal space of the pump unit and the internal space of the motor unit are partitioned by a partition wall having a communication port that communicates the discharge passage of the pump rotor and the internal space of the motor unit. Type pump.
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