JP2010505059A

JP2010505059A - 圧送側で圧力脈動の減少された歯車ポンプ

Info

Publication number: JP2010505059A
Application number: JP2009529627A
Authority: JP
Inventors: フクスアレクサンダー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: WO2008037525A1; JP4909415B2; CN101517235A; CN101517235B; DE102006045932A1; EP2078163B1; US20100047102A1; EP2078163A1; US8444406B2

Abstract

歯車ポンプであって、この歯車ポンプでは、第１溝（３２）および／または第２溝（３４）の適切な構成によって、吐出室（２６）における圧力脈動の振幅を大幅に減少させることができる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、特に燃料を燃料貯蔵タンクから燃料高圧ポンプに圧送するための歯車ポンプから出発する。

背景技術
そのような歯車ポンプは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４６２２号明細書によって公知である。この歯車ポンプは、ハウジングを有しており、このハウジング内に、ポンプチャンバが形成されており、このポンプチャンバ内に、外周で互いに噛合する１対の歯車が配置されている。これらの歯車は、圧送されるべき媒体を、歯車の外周と、ポンプチャンバの、歯車の外周に隣接する周壁との間に形成された圧送通路に沿って、吸込室から吐出室に圧送する。歯車ポンプの運転の際に、時間的に相前後して、一方の歯車の歯溝が吐出室に到達し、引き続いて他方の歯車の歯溝が吐出室にそれぞれ到達する。ここでは、歯車の回転角度は、間隔に応じて、それぞれ３６０°／２ｚであり、この場合、ｚは歯車の歯数である。

歯溝が吐出室に進入する際に、吐出室の体積が増大し、これによって、吐出室内の圧力が減少する。したがって、歯車ポンプの運転の際に、吐出室内で圧力脈動が生じ、この圧力脈動は、歯車の、歯の割出角（歯の分配角）の半分に相当する周期を有している。したがって、歯数ｚ＝１０の場合、周期は、歯車のそれぞれの回転軸に関して１８°である。つまり、歯車のそれぞれ１８°の回転角度ごとに、歯溝が吐出室に進入し、吐出室の体積が増大する。圧力脈動によって、歯車ポンプに高い機械負荷が及ぼされ、この機械負荷により、歯車ポンプの要求強度を有する割高な構造を考慮する必要がある。さらに圧力脈動によって、歯車ポンプの搬送能力が減少する。この脈動を減少させるために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４６２２号明細書では、溝を設けることが提案されており、この溝によって、歯車の外周と周壁との間の半径方向間隔が拡大されている。すでにこのような構成によって、圧力脈動の振幅の大幅な減少が達成されている。

発明の開示
本発明の課題は、歯車ポンプを改良して、圧力脈動の振幅の大幅に減少させられたものを提供することである。

請求項１の特徴部に記載した、本発明による歯車ポンプの利点によれば、ポンプチャンバの外周における溝の異なる半径方向間隔によって、圧力脈動の大幅な減少が達成される。これによって、歯車ポンプの機械負荷が減少するので、この歯車ポンプは、低コストに製造することができる。さらに、これによって、歯車ポンプの搬送能力が改善される。

従属請求項には、本発明による歯車ポンプの有利な構成および改良形を記載した。

以下に、本発明の実施の形態を図示して詳説する。

歯車ポンプを示す横断図である。歯車ポンプの圧力室における圧力脈動の経過を示す図である。

本発明の実施の形態
図１には歯車ポンプが示してあり、この歯車ポンプは特に、燃料を燃料貯蔵タンクから、自動車の内燃機関の燃料噴射系の高圧ポンプに圧送する。この歯車ポンプは、ハウジング部１０を備えた、複数部材から成るハウジングを有しており、ハウジング部１０内に、ポンプチャンバ１２が形成されている。ポンプチャンバ１２内には、外周で互いに噛合する１対の歯車１４、１６が配置されており、これらの歯車１４、１６は、それぞれ歯列を有している。歯車１４は、軸線１５を中心として回転可能に支承されていて、歯車１６は、軸線１７を中心として回転可能に支承されている。歯車１４、１６のうちの一方、たとえば歯車１４は、詳しくは図示しないが、回転軸線１５を中心として回転方向１８に回転駆動され、噛合によって他方の歯車１６を回転軸線１７を中心として回転方向１９に回転駆動する。

ポンプチャンバ１２は、歯車１４、１６の外周に向いた周壁２０、２２を有しており、これらの周壁２０、２２は、歯車の外周に対応して、凹状に湾曲している。歯車１４、１６は、ポンプチャンバ１２のほぼ中心で噛合しており、この場合、歯車１４、１６の噛合箇所から出発して、ポンプチャンバ１２内の、回転方向１８、１９に向いた側に吸込室２４が形成されていて、ポンプチャンバ１２内の、回転方向１８、１９に向いた側とは反対側に吐出室２６が形成されている。吸込室２４から出発して、歯車１４、１６の外周と、ポンプチャンバ１２の、歯車１４、１６と隣接する周壁２０、２２との間に、圧送通路２８および３０がそれぞれ形成されている。歯車ポンプの運転の際に、歯車１４、１６によって、燃料が、吸込室２４から、圧送通路２８、３０に沿って、歯車１４、１６の歯溝内で吐出室２６に圧送される。吸込室２４に、燃料貯蔵タンクから供給路が通じており、吐出室２６から、燃料高圧ポンプへの接続路が延びている。

ポンプチャンバ１２の、歯車１４に向いた周壁２０に、溝３２が形成されており、この溝３２によって、歯車１４の外周と周壁２０との間の半径方向間隔が拡大されている。第１溝３２は、歯車１４の回転方向１８で、吐出室２６の始端部まで延在している。第１溝３２の第１角度領域α₁においては、周壁２０と第１歯車１４との間に、半径方向間隔Ａ_r1が存在する。第１溝３２の第２角度領域α₂においては、周壁２０と第１歯車１４との間に、半径方向間隔Ａ_r2が存在し、この場合、Ａ_r1とＡ_r2とは同一ではない。図１に示した実施形態においては、Ａ_r1はＡ_r2よりも大きい。

ポンプチャンバ１２の、歯車１６に向いた周壁２２に、第２溝３４が形成されており、この第２溝３４によって、歯車１６の外周と周壁２２との間の半径方向間隔が拡大されている。第２溝３４は、歯車１６の回転方向１９で、吐出室２６の始端部まで延在している。第２溝３４の第１角度領域β₁においては、周壁２２と第２歯車１６との間に、半径方向間隔Ａ_r1が存在する。第２溝３４の第２角度領域β₂においては、周壁２２と第１歯車１４との間に、半径方向間隔Ａ_r2が存在しており、この場合、Ａ_r1とＡ_r2とは同一ではない。図１に示した実施形態では、Ａ_r1はＡ_r2よりも大きい。

溝３２、３４のこのような構成によって、圧力脈動の大幅な減少が達成される。選択的に、同様の効果が、それぞれに一定の横断面を有する複数の溝を所望に配置することによっても達成される。もちろん、この形態は、製造が面倒であり、キャビテーションが発生し易い。

キャビテーション発生を防止するために、第１角度領域α₁、β₁と第２角度領域α₂、β₂との間の移行領域３６は、丸み付けされている。簡単な形態では、移行領域３６は、短縮するか、または省略してもよい。

図２には、歯車ポンプの回転数ｎに関する、吐出室２６内での圧力脈動の振幅を示した。第１線３８で、従来技術による歯車ポンプの圧力脈動の振幅を示した。第２線４０で、本発明による歯車ポンプの圧力脈動の振幅を示した。

第１線３８と第２線４０との比較によって明確であるが、圧力脈動の振幅は、本発明による歯車ポンプでは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３４５６２２号明細書から公知の歯車ポンプに対して、大幅に減少させることができる。これによって、本発明による歯車ポンプは、比較的容易に組み立てることができ、かつ低コストで製造することができるだけでなく、圧力調整が、燃料噴射装置の低圧領域においても、また、低圧領域に後置された燃料高圧ポンプの吸込側においても、改善される。

Claims

特に燃料貯蔵タンクから燃料高圧ポンプに燃料を圧送するための歯車ポンプであって、ハウジング（１０）を有しており、該ハウジング（１０）内にポンプチャンバ（１２）が形成されており、該ポンプチャンバ（１２）内に、互いに噛合する１対の歯車（１４，１６）が配置されており、これらの歯車（１４，１６）は、圧送されるべき媒体を、前記歯車（１４，１６）の外周と、前記ポンプチャンバ（１２）の、前記歯車（１４，１６）に隣接する周壁（２０，２２）との間に形成された複数の圧送通路（２８，３０）に沿って、吸込室（２４）から吐出室（２６）に圧送するようになっており、前記ポンプチャンバ（１２）の前記周壁（２０，２２）は、前記吐出室（２６）に向かって延びる角度領域（α，β）において、前記吐出室（２６）に接続されたそれぞれ１つの溝（３２，３４）を有しており、これらの溝（３２，３４）によって、前記歯車（１４，１６）の外周と、前記周壁（２０，２２）との間の半径方向間隔が拡大されている形式のものにおいて、
前記歯車（１４，１６）の外周と前記周壁（２０，２２）との間の半径方向間隔（Ａ_r1，Ａ_r2）は、前記溝（３２，３４）の領域において異なった値を有している、特に燃料貯蔵タンクから燃料高圧ポンプに燃料を圧送するための歯車ポンプ。
第１の前記溝（３２）の第１角度領域（α₁）内での、第１の前記歯車（１４）の外周と第１の前記溝（３２）の領域における前記周壁（２０）との間の半径方向間隔（Ａ_r1）は、第１の前記溝（３２）の第２角度領域（α₂）内での、第１の前記歯車（１４）の外周と前記周壁（２０）との間の半径方向間隔（Ａ_r2）よりも大きいことを特徴とする、請求項１記載の歯車ポンプ。
前記第１角度領域（α₁）は、前記第２角度領域（α₂）よりも前記吐出室（２６）に近接して配置されていることを特徴とする、請求項２記載の歯車ポンプ。
第２の前記溝（３４）の前記第１角度領域（β₁）内での、第２の前記歯車（１６）の外周と第２の前記溝（３４）の領域における前記周壁（２０）との間の前記半径方向間隔（Ａ_r1）は、第２の前記溝（３４）の前記第２角度領域（β₂）内での、第２の前記歯車（１６）の外周と前記周壁（２０）との間の前記半径方向間隔（Ａ_r2）よりも大きいことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の歯車ポンプ。
前記第１角度領域（β₁）は、前記第２角度領域（β₂）よりも前記吐出室（２６）に近接して配置されていることを特徴とする、請求項４記載の歯車ポンプ。
前記第１角度領域（α₁，β₁）から前記第２角度領域（α₂，β₂）への移行領域（３６）は、丸み付けされていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の歯車ポンプ。
前記第１角度領域（α₁，β₁）および／または前記第２角度領域（α₂，β₂）は、前記歯車（１４，１６）のピッチよりも大きいか、またはほぼ等しいことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の歯車ポンプ。
第１の前記溝（３２）の前記第１角度領域（α₁）は、第２の前記溝（３４）の前記第１角度領域（β₁）とほぼ等しい大きさであることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の歯車ポンプ。
第１の前記溝（３２）の前記第２角度領域（α₂）は、第２の前記溝（３４）の前記第２角度領域（β₂）とほぼ等しい大きさであることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の歯車ポンプ。
前記各歯車（１４，１６）の回転軸線（１５，１７）に関して、前記溝（３２，３４）の終端部は、前記吐出室（２６）内で、少なくともほぼ同じ位置に配置されており、前記溝（３２，３４）の始端部は、異なる角度間隔（α，β）を成して終端部から離れて配置されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の歯車ポンプ。
前記溝（３２，３４）の延在している前記角度領域（α，β）は、前記歯車（１４，１６）の、それぞれ１つの歯溝もしくは歯が、少なくともほぼ同時に、前記溝（３２，３４）に覆われるように規定されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の歯車ポンプ。