JP2016114045A - スクリュポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】スラスト方向の力による摺動損失や摩耗を低減し、摺動部の信頼性を向上させるスクリュポンプを提供する。【解決手段】スクリュポンプ101のモータ(駆動手段)8は、出力軸85を介してオススクリュ(駆動側スクリュ)5を回転駆動する。受け板22は、オススクリュ5及びメススクリュ(被駆動側スクリュ)6の先端側において回転軸P、Qと直交するように配置され、オススクリュ5の先端55、及びメススクリュ6の先端65を支持する。ジャーナル71は、モータ8の出力軸85とオススクリュ5との間に一体に回転可能に設けられる。軸受部材36は、ジャーナル71を回転可能に支持する。燃料圧送時、吐出口42側から吸入口21側へ向かう方向に発生するスラスト方向の力Fsを軸受部材36がジャーナル71から受力可能なように、ジャーナル71の吐出口42側の最大外径が吸入口21側の外径よりも大きく形成されている。【選択図】図1
Description
本発明は、スクリュの回転によって流体を圧送するスクリュポンプに関する。
従来、羽根車等を回転駆動することにより流体を圧送する流体ポンプが知られている。例えば特許文献1に開示されたウォータポンプは、電動モータが回転することにより、電動モータのロータに取り付けられた羽根車を回転駆動し、冷却水を圧送する。ロータは、軸方向両端部が動圧軸受を介して回転自在にケーシングに支持されている。
特許文献1のウォータポンプにて冷却水を圧送する時、冷却水の圧力が羽根車の螺旋状の羽根に対し電動モータから離れる方向に作用する。このとき、動圧軸受は直径が一定の直円筒状であるため、スラスト方向の力を受けることができない。そのため、ロータが羽根車側に移動し、ロータの羽根車側の端面が動圧軸受に接触する。その結果、動圧軸受における摺動損失が増大し、摩耗が発生するおそれがある。
上記の問題は、羽根車式ポンプに限らず、オススクリュ及びメススクリュが互いに噛み合いながら回転することにより流体を圧送するスクリュポンプでも同様である。すなわちスクリュポンプでは、流体圧送時に、駆動手段の出力軸に連結された駆動側スクリュの高圧側から低圧側に向かってスラスト方向の力が作用する。したがって、摺動部において、摺動損失の増大や摩耗の発生により信頼性が低下するおそれがある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スラスト方向の力による摺動損失や摩耗を低減し、摺動部の信頼性を向上させるスクリュポンプを提供することにある。
本発明は、オススクリュ又はメススクリュの一方で構成される一つの駆動側スクリュと、オススクリュ又はメススクリュの他方で構成される一つ以上の被駆動側スクリュとが互いに噛み合いながら回転することにより、低圧側の吸入口から高圧側の吐出口に流体を圧送するスクリュポンプに係る発明である。
このスクリュポンプは、駆動側スクリュ、被駆動側スクリュ、駆動手段、受け板、ジャーナル及び軸受部材を備える。
このスクリュポンプは、駆動側スクリュ、被駆動側スクリュ、駆動手段、受け板、ジャーナル及び軸受部材を備える。
駆動手段は、駆動側スクリュにトルクが伝達される出力軸を有し、出力軸を介して駆動側スクリュを回転駆動可能である。
受け板は、駆動側スクリュ及び被駆動側スクリュの先端側において回転軸と直交するように配置され、駆動側スクリュの先端、及び、被駆動側スクリュの先端のうち、少なくとも被駆動側スクリュの先端を支持する。
受け板は、駆動側スクリュ及び被駆動側スクリュの先端側において回転軸と直交するように配置され、駆動側スクリュの先端、及び、被駆動側スクリュの先端のうち、少なくとも被駆動側スクリュの先端を支持する。
ジャーナルは、駆動手段の出力軸と駆動側スクリュとの間に一体に回転可能に設けられる。軸受部材は、ジャーナルを回転可能に支持する。
そして、流体圧送時、吐出口側から吸入口側へ向かう方向に発生するスラスト方向の力を軸受部材がジャーナルから受力可能なように、ジャーナルの吐出口側の最大外径が吸入口側の外径よりも大きく形成されていることを特徴とする。
そして、流体圧送時、吐出口側から吸入口側へ向かう方向に発生するスラスト方向の力を軸受部材がジャーナルから受力可能なように、ジャーナルの吐出口側の最大外径が吸入口側の外径よりも大きく形成されていることを特徴とする。
ジャーナルの具体的形状としては、吐出口側から吸入口側に向かって縮径するテーパ部を有する形状や、吐出口側に本体部より大径のフランジ部を有する形状を採用し得る。
受け板が被駆動側スクリュの先端に加え、駆動側スクリュの先端を支持する形態では、軸受部材及び受け板の二部材でスラスト方向の力(以下、「スラスト力」という。)を受ける。一方、受け板は、駆動側スクリュの回転軸の延長上において、駆動側スクリュの先端頂点が非接触状態で収容される凹部が形成されてもよい。この場合、受け板はスラスト力を受ける部材とはならず、軸受部材のみがジャーナルからスラスト力を受ける。
受け板が被駆動側スクリュの先端に加え、駆動側スクリュの先端を支持する形態では、軸受部材及び受け板の二部材でスラスト方向の力(以下、「スラスト力」という。)を受ける。一方、受け板は、駆動側スクリュの回転軸の延長上において、駆動側スクリュの先端頂点が非接触状態で収容される凹部が形成されてもよい。この場合、受け板はスラスト力を受ける部材とはならず、軸受部材のみがジャーナルからスラスト力を受ける。
本発明のスクリュポンプは、上記構成により、流体圧送時に駆動側スクリュの高圧側から低圧側に向かって作用するスラスト力を、軸受部材及び受け板、又は軸受部材のみが受けることができる。よって、スラスト力による摺動損失や摩耗を低減し、摺動部の信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の複数の実施形態によるスクリュポンプを図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
最初に、本発明の実施形態によるスクリュポンプが適用される燃料供給システムの全体構成、及び、スクリュポンプの概略構成について、図1〜図3を参照して説明する。
(第1実施形態)
最初に、本発明の実施形態によるスクリュポンプが適用される燃料供給システムの全体構成、及び、スクリュポンプの概略構成について、図1〜図3を参照して説明する。
図3に示すように、燃料供給システム90は、燃料タンク91内に設けられた液面センサ92、サクションフィルタ93、スクリュポンプ101、フューエルフィルタ(図中「F/F」と記す。)94、プレッシャレギュレータ95、及び、エンジン(図中「E/G」と記す。)98の近傍に設けられた高圧ポンプ96、燃料噴射装置97等を含み、ガソリン等の燃料Fを燃料タンク91からエンジン98に供給する。
スクリュポンプ101は、サクションフィルタ93で濾過された燃料タンク91の燃料Fを吸入口21から吸入し、昇圧して吐出口42から吐出する。吐出された燃料Fは、フューエルフィルタ94を経由して高圧ポンプ96へ圧送される。また、フューエルフィルタ94後の分岐経路に設けられたプレッシャレギュレータ95を通じて過剰圧力分の燃料Fが燃料タンク91に戻されることにより、吐出圧が調整される。
高圧ポンプ96は、スクリュポンプ101から圧送された燃料をさらに昇圧し、燃料噴射装置97に圧送する。燃料噴射装置97は、燃料噴射弁(インジェクタ)、及びその燃料噴射を制御する制御装置から構成されており、エンジン98の気筒や吸気通路へ高圧燃料を噴射する。
このように、本実施形態のスクリュポンプ101は、燃料供給システム90において燃料タンク91内に設けられ、従来、例えばインペラ式の燃料ポンプ等によって行われていた役割を担うものである。
このように、本実施形態のスクリュポンプ101は、燃料供給システム90において燃料タンク91内に設けられ、従来、例えばインペラ式の燃料ポンプ等によって行われていた役割を担うものである。
図1に示すように、スクリュポンプ101は、ロアカバー2、受け板22、ケース3、軸受部材36、アッパーカバー4、オススクリュ5及びメススクリュ6、ジャーナル71、「駆動手段」としてのモータ8等を含む。本実施形態では、オススクリュ5がモータ8の出力軸85に連結される「駆動側スクリュ」に相当し、オススクリュ5と互いに噛み合いながら従動するメススクリュ6が「被駆動側スクリュ」に相当する。
本実施形態では、オススクリュ5は、回転軸Pを中心として、モータ8側から見たとき反時計回り方向となる回転方向Rmに回転駆動される。これに従動してメススクリュ6は、回転軸Qを中心として、モータ8側から見たとき時計回り方向となる回転方向Rfに回転する。
オススクリュ5は山部の幅が溝部の幅よりも狭く、メススクリュ6は山部の幅が溝部の幅よりも広い。メススクリュ6の山部がオススクリュ5の溝部に噛み合う。なお、本実施形態では、オススクリュ5は二条ねじ、メススクリュ6は三条ねじで構成されている。
オススクリュ5は山部の幅が溝部の幅よりも狭く、メススクリュ6は山部の幅が溝部の幅よりも広い。メススクリュ6の山部がオススクリュ5の溝部に噛み合う。なお、本実施形態では、オススクリュ5は二条ねじ、メススクリュ6は三条ねじで構成されている。
オススクリュ5及びメススクリュ6が互いに噛み合いながら回転することにより、スクリュポンプ101は、吸入口21から吸入された低圧燃料を昇圧し、吐出口42から吐出する。以下、スクリュポンプ101における軸方向の一方側及び他方側の基準として、図1の下側を「吸入口21側」、図1の上側を「吐出口42側」という。燃料圧力の観点から、吸入口21側は「低圧側」、吐出口42側は「高圧側」に相当する。
ロアカバー2は、一方の端部に吸入口21が開口しており、ケース3と吸入口21との間に受け板22を設けている。受け板22には、吸入口21とケース孔31とを連通する吸入通路23が形成されている。
受け板22は、オススクリュ5及びメススクリュ6の先端側において、回転軸P、Qと直交するように配置されている。第1実施形態の受け板22は、オススクリュ5の先端55、及びメススクリュ6の先端65の両方を支持する。本実施形態では、オススクリュ5の先端55及びメススクリュ6の先端65は円錐突起状に形成されており、受け板22の表面に点接触する。
受け板22は、オススクリュ5及びメススクリュ6の先端側において、回転軸P、Qと直交するように配置されている。第1実施形態の受け板22は、オススクリュ5の先端55、及びメススクリュ6の先端65の両方を支持する。本実施形態では、オススクリュ5の先端55及びメススクリュ6の先端65は円錐突起状に形成されており、受け板22の表面に点接触する。
ケース3は、軸方向に貫通し、オススクリュ5及びメススクリュ6を収容するケース孔31を有している。図2に示す径方向断面において、ケース孔31は、オススクリュ5を収容する部分と、メススクリュ6を収容する部分とがダルマ形につながった形状を呈している。ここで、ダルマ形の対称面に相当する仮想平面を「基準平面V」と定義する。オススクリュ5及びメススクリュ6は、回転軸Pと回転軸Qとの間の噛み合い部50で互いに噛み合っている。オススクリュ5及びメススクリュ6が傾いていない理想的な状態では、オススクリュ5の回転軸P、及びメススクリュ6の回転軸Qは、基準平面Vに含まれる。
ケース3のモータ8側の端面32には軸受収容部33が凹設されている。また、ケース孔31とアッパーカバー4内の吐出室41とを連通する連通路35が軸受収容部33とは異なる箇所に形成されている。
軸受部材36は、軸受収容部33に収容され、ジャーナル71を回転可能に支持する。第1実施形態の軸受部材36は、下端面364が軸受収容部33の底面34に当接している。また、図1の例では、軸受部材36の上端面363はケース3の端面32にほぼ一致している。ジャーナル71が嵌合する部分の軸受部材36の形状については後述する。
軸受部材36は、軸受収容部33に収容され、ジャーナル71を回転可能に支持する。第1実施形態の軸受部材36は、下端面364が軸受収容部33の底面34に当接している。また、図1の例では、軸受部材36の上端面363はケース3の端面32にほぼ一致している。ジャーナル71が嵌合する部分の軸受部材36の形状については後述する。
アッパーカバー4は、連通路35から圧送された燃料が収容される吐出室41、及び、吐出室41から外部に燃料を吐出する吐出口42が形成されている。また、アッパーカバー4の内部には、モータ8が設置されている。
モータ8は、コイル82が巻回され回転磁界を発生するステータ81と、永久磁石のN極とS極とが周方向に交互に配置されステータ81が発生する回転磁界に応じて回転するロータ83とを有している。ロータ83のシャフトの吐出口42側の端部は、アッパーカバー4の軸保持部48に回転可能に支持されている。また、ロータ83のシャフトの吸入口21側の端部は、「出力軸85」としてジャーナル71に連結されている。
モータ8は、コイル82が巻回され回転磁界を発生するステータ81と、永久磁石のN極とS極とが周方向に交互に配置されステータ81が発生する回転磁界に応じて回転するロータ83とを有している。ロータ83のシャフトの吐出口42側の端部は、アッパーカバー4の軸保持部48に回転可能に支持されている。また、ロータ83のシャフトの吸入口21側の端部は、「出力軸85」としてジャーナル71に連結されている。
ジャーナル71は、モータ8の出力軸85とオススクリュ5との間に一体に回転可能に設けられている。モータ8のトルクは、出力軸85からジャーナル71を介してオススクリュ5に伝達される。
第1実施形態のジャーナル71は、外径が吐出口42側から吸入口21側に向かって縮径する凸テーパ部711を有している。また、軸受部材36の内径には、ジャーナル71の凸テーパ部711が嵌合する凹テーパ部361が形成されている。凸テーパ部711の軸方向の長さLjは、凹テーパ部361の軸方向の長さLbよりも長く設定されている。
第1実施形態のジャーナル71は、外径が吐出口42側から吸入口21側に向かって縮径する凸テーパ部711を有している。また、軸受部材36の内径には、ジャーナル71の凸テーパ部711が嵌合する凹テーパ部361が形成されている。凸テーパ部711の軸方向の長さLjは、凹テーパ部361の軸方向の長さLbよりも長く設定されている。
次に、スクリュポンプ101において燃料圧送時に発生するラジアル方向の力(以下、「ラジアル力」という。)、及び、スラスト方向の力(以下、「スラスト力」という。)について説明する。
まず、ラジアル力について、図2を参照する。オススクリュ5及びメススクリュ6の噛み合い部50では、基準平面Vに対し図の上方が回転方向の前方、図の下方が回転方向の後方となる。軸方向の同じ高さにおいて、回転方向後方の溝部内を流れる燃料の圧力は、回転方向前方の溝部に流れる燃料の圧力よりも高くなり、噛み合い部50では、回転方向後方から前方に向かってラジアル力Frが発生する。
また、燃料圧送時には吸入側の圧力が相対的に低く吐出側の圧力が相対的に高いため、ラジアル力Frは、吐出口42側に近づくほど高くなる。この圧力分布により、オススクリュ5は先端55を支点として図1の紙面後方(図2の上方)に倒れようとする。同様にメススクリュ6も先端65を支点として図1の紙面後方に倒れようとする。オススクリュ5の倒れのモーメントがジャーナル71に伝達され、主に軸受部材36で支持される。
続いて、スラスト力について、図1及び図2を参照する。スラスト力は、スクリュ5、6の軸に直交する平面に投影した投影面積(図2におけるスクリュ5、6のハッチング部の面積)とスクリュ5、6に作用する圧力との積で表される。オススクリュ5、メススクリュ6共に吐出口42側の圧力が相対的に高いため、図1に示すように、スラスト力Fsは吐出口42側から吸入口21側に向かって下向きに作用する。
第1実施形態では、軸受部材36がジャーナル71からスラスト力Fsを受けると共に受け板22がオススクリュ5の先端55からスラスト力Fsを受ける。ここで、軸受部材36による抗力をN1、受け板22による抗力をN2とすると、スラスト力Fsは、抗力N1と抗力N2との和と釣り合う(Fs=N1+N2)。
軸受部材36の下端面364は軸受収容部33の底面34に当接しているため、軸受部材36が受けたスラスト力Fsは、下端面364からケース3に伝達される。また、受け板22が受けたスラスト力Fsは、ロアカバー2に伝達される。
軸受部材36の下端面364は軸受収容部33の底面34に当接しているため、軸受部材36が受けたスラスト力Fsは、下端面364からケース3に伝達される。また、受け板22が受けたスラスト力Fsは、ロアカバー2に伝達される。
なお、軸受部材36及び受け板22以外に、モータ8のステータ81とロータ83との間に作用する磁力も、両者間の軸方向位置を保持するように働くため、抗力として、スラスト力Fsの一部を負担すると考えられる。ただし、上記の釣合の式では、この磁力を無視することとする。
(効果)
第1実施形態のスクリュポンプ101の効果について説明する。
(1)例えば従来技術の特許文献1に開示されたウォータポンプの構成では、動圧軸受が直円筒状であるため、スラスト方向の力を受けることができない。
それに対し、本発明の第1実施形態では、ジャーナル71は、外径が吐出口42側から吸入口21側に向かって縮径している。すなわち、ジャーナル71の吐出口42側の最大外径が吸入口21側の外径よりも大きく形成されている。これにより、燃料圧送時、高圧側(吐出口42側)から低圧側(吸入口21側)に向かって発生するスラスト力Fsを、軸受部材36がジャーナル71から受けることができる。よって、スラスト力Fsによる摺動損失や摩耗を低減し、摺動部の信頼性を向上させることができる。
第1実施形態のスクリュポンプ101の効果について説明する。
(1)例えば従来技術の特許文献1に開示されたウォータポンプの構成では、動圧軸受が直円筒状であるため、スラスト方向の力を受けることができない。
それに対し、本発明の第1実施形態では、ジャーナル71は、外径が吐出口42側から吸入口21側に向かって縮径している。すなわち、ジャーナル71の吐出口42側の最大外径が吸入口21側の外径よりも大きく形成されている。これにより、燃料圧送時、高圧側(吐出口42側)から低圧側(吸入口21側)に向かって発生するスラスト力Fsを、軸受部材36がジャーナル71から受けることができる。よって、スラスト力Fsによる摺動損失や摩耗を低減し、摺動部の信頼性を向上させることができる。
(2)第1実施形態では、受け板22は、オススクリュ5の先端55及びメススクリュ6の先端65を支持するため、軸受部材36及び受け板22の二部材でスラスト力Fsを受けることができる。したがって、一つの部材あたりに掛かる応力を低減することができる。
(3)ジャーナル71及び軸受部材36はテーパ嵌合しているため、テーパ接触面全体でスラスト力Fsを分散して受けることができる。したがって、応力が局部に集中することを回避することができる。
また、ジャーナル71の凸テーパ部711の軸方向の長さLjが、軸受部材36の凹テーパ部361の軸方向の長さLbよりも長く設定されているため、凸テーパ部711の縁(エッジ)が凹テーパ部361に引っ掛かることを防止することができる。
更に言えば、ジャーナル71の凸テーパ部711の軸心を通る平面で切断した断面形状が台形もしくはわずかに太鼓形(いわゆるクラウニング)になっていることが望ましい。
また、ジャーナル71の凸テーパ部711の軸方向の長さLjが、軸受部材36の凹テーパ部361の軸方向の長さLbよりも長く設定されているため、凸テーパ部711の縁(エッジ)が凹テーパ部361に引っ掛かることを防止することができる。
更に言えば、ジャーナル71の凸テーパ部711の軸心を通る平面で切断した断面形状が台形もしくはわずかに太鼓形(いわゆるクラウニング)になっていることが望ましい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態のスクリュポンプについて図4を参照して説明する。
第2実施形態のスクリュポンプ102は、第1実施形態に対し、ジャーナル72及び軸受部材37の形状が異なる。ジャーナル72は、軸受部材37の内径に嵌合する本体部721、及び、本体部721の吐出口42側に形成され本体部721より大径のフランジ部722を有している。すなわち、ジャーナル72の吐出口42側の最大外径が吸入口21側の外径よりも大きく形成されている。
図4の例では、フランジ部722は、ジャーナル72の吐出口42側の端部に形成され、軸受部材37の上端面373に当接している。ただし、フランジ部722は、ジャーナル72の端部に限らず、端部よりも少し吸入口21寄りの位置に形成されてもよい。
本発明の第2実施形態のスクリュポンプについて図4を参照して説明する。
第2実施形態のスクリュポンプ102は、第1実施形態に対し、ジャーナル72及び軸受部材37の形状が異なる。ジャーナル72は、軸受部材37の内径に嵌合する本体部721、及び、本体部721の吐出口42側に形成され本体部721より大径のフランジ部722を有している。すなわち、ジャーナル72の吐出口42側の最大外径が吸入口21側の外径よりも大きく形成されている。
図4の例では、フランジ部722は、ジャーナル72の吐出口42側の端部に形成され、軸受部材37の上端面373に当接している。ただし、フランジ部722は、ジャーナル72の端部に限らず、端部よりも少し吸入口21寄りの位置に形成されてもよい。
また図4の例では、軸受部材37の吐出口42側の端部に、ケース3の端面32に当接するフランジ部372が形成されている。軸受部材37が受けたスラスト力Fsは、フランジ部372を介してケース3に伝達される。この例の他、軸受部材37の下端面374が軸受収容部33の底面34に当接し、軸受部材37が受けたスラスト力Fsが下端面374からケース3に伝達されるように構成してもよい。
第2実施形態は第1実施形態の効果(1)、(2)を共通に奏する。また、第1実施形態のテーパ嵌合の構成に比べ、部品加工時の寸法精度の管理が容易となる。
第2実施形態は第1実施形態の効果(1)、(2)を共通に奏する。また、第1実施形態のテーパ嵌合の構成に比べ、部品加工時の寸法精度の管理が容易となる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態のスクリュポンプについて図5〜図7を参照して説明する。図6は、図5のスクリュ先端部を拡大して示し、さらに図7は、図6のスクリュの先端頂点部近傍を拡大して示している。
本発明の第3実施形態のスクリュポンプについて図5〜図7を参照して説明する。図6は、図5のスクリュ先端部を拡大して示し、さらに図7は、図6のスクリュの先端頂点部近傍を拡大して示している。
第3実施形態のスクリュポンプ103は、第1実施形態に対し、オススクリュ5の回転軸Pの延長上において、受け板25に凹部26が形成されていることを特徴とする。この凹部26には、オススクリュ5の先端頂点Tが非接触状態で収容される。図7の凹部26は、底260が平坦な有底穴状に形成されている。これにより、オススクリュ5は、先端頂点Tが受け板25の表面24に接触することなく回転可能となる。
ここで、凹部26は、製品の製造時に初期的に形成される形態の他、受け板25の表面24がオススクリュ5の先端55との接触によって摩耗し、破線Bで示すように後発的に形成されてもよい。
ここで、凹部26は、製品の製造時に初期的に形成される形態の他、受け板25の表面24がオススクリュ5の先端55との接触によって摩耗し、破線Bで示すように後発的に形成されてもよい。
図7に示すように、スクリュ先端55の頂点Tと凹部26の底260との間には、微小な隙間Δが形成されるため、受け板25は、オススクリュ5側のスラスト力Fsを受ける部材とはならない。したがって、第3実施形態では、軸受部材36のみがオススクリュ5側のスラスト力Fsを受ける。そして、スラスト力Fsと軸受部材36による抗力N1とが釣り合う(Fs=N1)。
こうして第3実施形態では、テーパ嵌合した軸受部材36のみがスラスト力Fsを受けるため、第1実施形態の効果(1)、(3)を共通に奏する。なお、ジャーナル及び軸受部材の構成として、第2実施形態の構成を採用してもよい。
こうして第3実施形態では、テーパ嵌合した軸受部材36のみがスラスト力Fsを受けるため、第1実施形態の効果(1)、(3)を共通に奏する。なお、ジャーナル及び軸受部材の構成として、第2実施形態の構成を採用してもよい。
また、第3実施形態の特有の効果(4)について説明する。
(4)第3実施形態では、スクリュ先端55の円錐突起状の頂点Tと凹部26の底260との間に、微小な隙間Δが形成される。これにより、図7に示すように、オススクリュ5の回転軸Pが芯振れしたとき、先端55の斜面が凹部26の開口縁部29に当接する位置P’、P”で芯振れが規制される。
このように、第3実施形態では、受け板25に、オススクリュ5の先端頂点Tが非接触状態で収容される凹部26が形成されることにより、オススクリュ5の芯振れを抑制することができる。
(4)第3実施形態では、スクリュ先端55の円錐突起状の頂点Tと凹部26の底260との間に、微小な隙間Δが形成される。これにより、図7に示すように、オススクリュ5の回転軸Pが芯振れしたとき、先端55の斜面が凹部26の開口縁部29に当接する位置P’、P”で芯振れが規制される。
このように、第3実施形態では、受け板25に、オススクリュ5の先端頂点Tが非接触状態で収容される凹部26が形成されることにより、オススクリュ5の芯振れを抑制することができる。
(第3実施形態の変形例)
第3実施形態の変形例として凹部の形状バリエーションを図8に示す。
図8(a)に示す凹部27は底が円錐状に形成されており、図8(b)に示す凹部28は底が半球状に形成されている。いずれの凹部27、28についても、頂点Tと凹部の底との間に、微小な隙間Δが形成される。また、オススクリュ5の回転軸Pが芯振れしたとき、先端55の斜面が凹部27、28の開口縁部29に当接する位置P’、P”で芯振れが規制される。
第3実施形態の変形例として凹部の形状バリエーションを図8に示す。
図8(a)に示す凹部27は底が円錐状に形成されており、図8(b)に示す凹部28は底が半球状に形成されている。いずれの凹部27、28についても、頂点Tと凹部の底との間に、微小な隙間Δが形成される。また、オススクリュ5の回転軸Pが芯振れしたとき、先端55の斜面が凹部27、28の開口縁部29に当接する位置P’、P”で芯振れが規制される。
(他の実施形態)
(ア)上記実施形態のスクリュポンプは、一つの駆動側スクリュ及び一つの被駆動側スクリュを備えている。その他の形態では、一つの駆動側スクリュの周囲に複数の被駆動側スクリュを備える構成としてもよい。
(イ)上記実施形態とは逆に、メススクリュを駆動側スクリュとし、オススクリュを被駆動側スクリュとしてもよい。
(ア)上記実施形態のスクリュポンプは、一つの駆動側スクリュ及び一つの被駆動側スクリュを備えている。その他の形態では、一つの駆動側スクリュの周囲に複数の被駆動側スクリュを備える構成としてもよい。
(イ)上記実施形態とは逆に、メススクリュを駆動側スクリュとし、オススクリュを被駆動側スクリュとしてもよい。
(ウ)上記実施形態の駆動側(オス)スクリュ5の先端55は円錐突起状に形成されており、特に第3実施形態では、円錐突起状の先端55の斜面が受け板25の凹部26の開口縁部29に当接することで、駆動側スクリュ5の芯振れが規制される。これとは逆に、例えば駆動側スクリュの先端に円錐状の凹みを形成し、受け板に当該凹みの中心を軸支する突起を設けることで、駆動側スクリュの芯振れを規制するようにしてもよい。
(エ)駆動手段は、電動モータ以外に、油圧、エア圧等を動力源とする回転アクチュエータを用いてもよい。また、駆動手段は、アッパーカバーの外部に設けられてもよい。
(オ)本発明の特徴部であるジャーナル、軸受部材及び受け板以外のスクリュポンプの構成に関しては、上記実施形態に対し、形状、配置、数量等、適宜変更してよい。
(オ)本発明の特徴部であるジャーナル、軸受部材及び受け板以外のスクリュポンプの構成に関しては、上記実施形態に対し、形状、配置、数量等、適宜変更してよい。
本発明のスクリュポンプが適用される流体は燃料に限らず、燃料以外の液体や、空気等の気体に適用されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
101、102、103・・・スクリュポンプ、
21・・・吸入口、
22、25・・・受け板、
36、37・・・軸受部材、
42・・・吐出口、
5 ・・・オススクリュ(駆動側スクリュ)、 55・・・先端、
6 ・・・メススクリュ(被駆動側スクリュ)、 65・・・先端、
71、72・・・ジャーナル、
8 ・・・モータ(駆動手段)、
85・・・出力軸。
21・・・吸入口、
22、25・・・受け板、
36、37・・・軸受部材、
42・・・吐出口、
5 ・・・オススクリュ(駆動側スクリュ)、 55・・・先端、
6 ・・・メススクリュ(被駆動側スクリュ)、 65・・・先端、
71、72・・・ジャーナル、
8 ・・・モータ(駆動手段)、
85・・・出力軸。
Claims (6)
- オススクリュ(5)又はメススクリュ(6)の一方で構成される一つの駆動側スクリュと、前記オススクリュ又は前記メススクリュの他方で構成される一つ以上の被駆動側スクリュとが互いに噛み合いながら回転することにより、低圧側の吸入口(21)から高圧側の吐出口(42)に流体を圧送するスクリュポンプであって、
前記駆動側スクリュと、
前記被駆動側スクリュと、
前記駆動側スクリュにトルクが伝達される出力軸(85)を有し、前記出力軸を介して前記駆動側スクリュを回転駆動可能な駆動手段(8)と、
前記駆動側スクリュ及び前記被駆動側スクリュの先端側において回転軸と直交するように配置され、前記駆動側スクリュの先端(55)、及び、前記被駆動側スクリュの先端(65)のうち、少なくとも前記被駆動側スクリュの先端を支持する受け板(22、25)と、
前記駆動手段の前記出力軸と前記駆動側スクリュとの間に一体に回転可能に設けられるジャーナル(71、72)と、
前記ジャーナルを回転可能に支持する軸受部材(36、37)と、
を備え、
流体圧送時、前記吐出口側から前記吸入口側へ向かう方向に発生するスラスト方向の力を前記軸受部材が前記ジャーナルから受力可能なように、前記ジャーナルの前記吐出口側の最大外径が前記吸入口側の外径よりも大きく形成されていることを特徴とするスクリュポンプ。 - 前記ジャーナル(71)は、外径が前記吐出口側から前記吸入口側に向かって縮径する凸テーパ部(711)を有しており、前記凸テーパ部は、前記軸受部材(36)の内径に形成された凹テーパ部(361)に嵌合することを特徴とする請求項1に記載のスクリュポンプ。
- 前記ジャーナルの前記凸テーパ部は、前記軸受部材の前記凹テーパ部に対し、軸方向の長さが長いことを特徴とする請求項2に記載のスクリュポンプ。
- 前記ジャーナル(72)は、前記軸受部材(37)の内径に嵌合する本体部(721)、及び、前記本体部の前記吐出口側に形成され前記本体部より大径のフランジ部(722)を有していることを特徴とする請求項1に記載のスクリュポンプ。
- 前記受け板(25)は、
前記駆動側スクリュの回転軸の延長上において、前記駆動側スクリュの先端頂点(T)が非接触状態で収容される凹部(26、27、28)が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のスクリュポンプ。 - 前記駆動側スクリュの先端は円錐突起状に形成されており、
前記駆動側スクリュは、芯振れ時に円錐突起状の先端の斜面が前記凹部の開口縁部(29)に当接可能であることを特徴とする請求項5に記載のスクリュポンプ。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016114045A true JP2016114045A (ja) | 2016-06-23 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021088988A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | ライストリッツ プムペン ゲーエムベーハー | スクリュースピンドルポンプ |
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-
2014
- 2014-12-18 JP JP2014256033A patent/JP2016114045A/ja active Pending
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