JP2016125361A - 燃料ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】ポンプ効率の高い燃料ポンプを提供する。【解決手段】燃料ポンプは、内歯を複数有するアウタギアと、外歯を複数有し、アウタギアとは偏心方向に偏心して噛合するインナギアと、燃料を吐出する吐出口17を形成し、アウタギア及びインナギアを回転可能に収容するポンプハウジング10とを、備える。アウタギア及びインナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各ポンプ室に順次吸入して各ポンプ室から吐出口17に吐出する。ポンプハウジング10のポンプケーシング16は、インナギアの回転方向Rigに対して交差する交差方向に吐出口17を跨ぐことにより当該ポンプケーシング16を補強する補強リブ60を有する。補強リブ60は、ポンプ室と対向する側において、インナギアの回転方向Rigに傾斜する傾斜面62を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、燃料を順次ポンプ室に吸入して吐出する燃料ポンプに関する。
従来、燃料を順次ポンプ室に吸入して吐出する燃料ポンプが知られている。特許文献1に開示の燃料ポンプは、内歯を複数有するアウタギアと、外歯を複数有し、アウタギアとは偏心方向に偏心して噛合するインナギアと、燃料を吐出する吐出口を形成し、アウタギア及びインナギアを回転可能に収容するポンプハウジングとを、備えている。アウタギア及びインナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各ポンプ室に順次吸入して当該各ポンプ室から吐出口に吐出するのである。
また、ベーンポンプの分野では、例えば特許文献2に開示されているように、ポンプ室から流体を吐出する吐出口が、ポンプハウジングに形成されている。そして、ロータの回転方向に対して交差する交差方向に吐出口を跨ぐリブが設けられている。
しかしながら、特許文献1の構成における吐出口に、特許文献2のようなリブを闇雲に設けただけでは、当該リブにより、燃料の吐出が阻害され、その結果、ポンプ効率が低下することが懸念されている。
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポンプ効率の高い燃料ポンプを提供することにある。
本発明は、内歯(32a)を複数有するアウタギア(30)と、
外歯(24a)を複数有し、アウタギアとは偏心方向(De)に偏心して噛合するインナギア(20)と、
燃料を吐出する吐出口(17)を形成し、アウタギア及びインナギアを回転可能に収容するポンプハウジング(10,12,16)とを、備え、
アウタギア及びインナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室(40)の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各ポンプ室に順次吸入して当該各ポンプ室から吐出口に吐出する燃料ポンプであって、
ポンプハウジングは、インナギアの回転方向(Rig)に対して交差する交差方向に吐出口を跨ぐことによりポンプハウジングを補強する補強リブ(60)を有し、
補強リブは、ポンプ室と対向する側において、インナギアの回転方向に傾斜する傾斜面(62)を有することを特徴とする。
外歯(24a)を複数有し、アウタギアとは偏心方向(De)に偏心して噛合するインナギア(20)と、
燃料を吐出する吐出口(17)を形成し、アウタギア及びインナギアを回転可能に収容するポンプハウジング(10,12,16)とを、備え、
アウタギア及びインナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室(40)の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各ポンプ室に順次吸入して当該各ポンプ室から吐出口に吐出する燃料ポンプであって、
ポンプハウジングは、インナギアの回転方向(Rig)に対して交差する交差方向に吐出口を跨ぐことによりポンプハウジングを補強する補強リブ(60)を有し、
補強リブは、ポンプ室と対向する側において、インナギアの回転方向に傾斜する傾斜面(62)を有することを特徴とする。
このような発明によると、インナギアの回転方向に対する交差方向に吐出口を跨ぐことによりポンプハウジングを補強する補強リブは、ポンプ室と対向する側において、回転方向に傾斜する傾斜面を有している。この傾斜面により、補強リブが燃料に与える流体抵抗は抑制されるので、吐出口内にて燃料を円滑に流すことができる。これによれば、吐出口を通して吐出させる燃料の吐出流量を高めることができるので、ポンプ効率の高い燃料ポンプを提供することができる。
なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、本発明の一実施形態による燃料ポンプ100は、車両に搭載される容積式のトロコイドポンプである。燃料ポンプ100は、円筒状のポンプボディ2内部に収容されたポンプ本体3及び電動モータ4を、備えている。それと共に燃料ポンプ100は、ポンプボディ2のうち電動モータ4を軸方向に挟んでポンプ本体3とは反対側端から外部へ張り出したサイドカバー5を、備えている。ここでサイドカバー5は、電動モータに通電するための電気コネクタ5aと、燃料を吐出するための吐出ポート5bとを、備えている。こうした燃料ポンプ100では、電気コネクタ5aを介した外部回路からの通電により、電動モータ4が回転駆動される。その結果、電動モータ4が有する回転軸4aの回転力を利用してポンプ本体3により吸入及び加圧された燃料は、吐出ポート5bから吐出されることになる。なお、燃料ポンプ100については、ガソリンよりも粘性が高い軽油を、燃料として吐出するものである。
以下、ポンプ本体3について詳細に説明する。ポンプ本体3は、ポンプハウジング10、インナギア20及びアウタギア30を備えている。ここでポンプハウジング10は、ポンプカバー12とポンプケーシング16を重ね合わせてなる。
ポンプカバー12は、金属により円盤状に形成されている。ポンプカバー12は、ポンプボディ2のうち電動モータ4を軸方向に挟んでサイドカバー5とは反対側端から、外部へ張り出している。
図1,2に示すポンプカバー12は、外部から燃料を吸入するために、円筒孔状の吸入口12a及び円弧溝状の吸入通路13を形成している。吸入口12aは、ポンプカバー12のうちインナギア20のインナ中心線Cigから偏心した特定箇所Ssを、同カバー12の軸方向に沿って貫通している。吸入通路13は、ポンプカバー12のうちポンプケーシング16側に開口している。図2に示すように吸入通路13の内周部13aは、インナギア20の回転方向Rig(図4も参照)に沿って半周未満の長さに延伸している。吸入通路13の外周部13bは、アウタギア30の回転方向Rog(図4も参照)に沿って半周未満の長さに延伸している。
ここで吸入通路13は、始端部13cから回転方向Rig,Rogの終端部13dに向かう程、拡幅している。また、吸入通路13は、溝底部13eの特定箇所Ssに吸入口12aを開口させることで、当該吸入口12aと連通している。特に図2に示すように、吸入口12aが開口する特定箇所Ssの全域では、吸入通路13の幅が吸入口12aの直径よりも小さく設定されている。
図1,3〜5に示すポンプケーシング16は、金属により有底円筒状に形成されている。ポンプケーシング16のうち開口部16aは、ポンプカバー12により覆われることで、全周に亘って密閉されている。ポンプケーシング16の内周部16bは、特に図1,4に示すように、インナギア20のインナ中心線Cigから偏心した円筒孔状に形成されている。
ポンプケーシング16は、ポンプボディ2及び電動モータ4間の燃料通路6を通じて燃料を吐出ポート5bから吐出するために、円弧孔状の吐出口17を形成している。吐出口17は、ポンプケーシング16の凹底部16cを軸方向に沿って貫通している。換言すると、凹底部16cは、吐出口17に隣接する箇所に設けられている。特に図3に示すように吐出口17の内周部17aは、インナギア20の回転方向Rigに沿って半周未満の長さに延伸している。吐出口17の外周部17bは、アウタギア30の回転方向Rogに沿って半周未満の長さに延伸している。ここで吐出口17は、始端部17cから回転方向Rig,Rogの終端部17dに向かう程、縮幅している。
また、ポンプケーシング16は、吐出口17において、補強リブ60を有している。本実施形態の補強リブ60は、吐出口17の略中央において、1つ設けられている。補強リブ60は、金属によりポンプケーシング16と一体に形成されており、インナギア20の回転方向Rigに対して交差する交差方向に吐出口17を跨ぐことにより、ポンプケーシング16を補強するリブである。具体的に補強リブ60は、回転方向Rigに沿って延伸する吐出口17に対して、ポンプケーシング16の交差方向の変形を抑制する。このような補強リブ60により、吐出口17は、始端側通路17eと終端側通路17fとに分断されている。さらに吐出口17は、始端側通路17eと終端側通路17fとの双方において、図1に示す燃料通路6と連通している。
ポンプケーシング16の凹底部16cのうち両ギア20,30間のポンプ室40(後に詳述)を挟んで吸入通路13と対向する箇所には、特に図3に示すように、同通路13を軸方向に投影した形状と対応させて、円弧溝状の吸入溝18が形成されている。これによりポンプケーシング16では、吐出口17が吸入溝18とその輪郭を線対称に設けられている。一方で特に図2に示すように、ポンプカバー12のうちポンプ室40を挟んで吐出口17と対向する箇所には、当該吐出口17を軸方向に投影した形状と対応させて、円弧溝状の吐出溝14が形成されている。これによりポンプカバー12では、吸入通路13が吐出溝14とは線対称に設けられている。
図1に示すように、ポンプケーシング16の凹底部16cのうちインナ中心線Cig上には、電動モータ4の回転軸4aを径方向に軸受するために、ラジアル軸受50が嵌合固定されている。一方で、ポンプカバー12のうちインナ中心線Cig上には、回転軸4aを軸方向に軸受するために、スラスト軸受52が嵌合固定されている。
図1,4に示すように、ポンプケーシング16の凹底部16c及び内周部16bは、インナギア20及びアウタギア30を収容する収容空間56を、ポンプカバー12と共同して画成している。そして、凹底部16cは、後述するインナギア20及びアウタギア30の回転により、インナギア20及びアウタギア30が摺動する摺動面となっている。インナギア20及びアウタギア30は、それぞれの歯の歯形曲線をトロコイド曲線した、所謂トロコイドギアである。
インナギア20は、インナ中心線Cigを回転軸4aと共通にすることで、収容空間56内では偏心して配置されている。インナギア20の内周部22では、ラジアル軸受50により径方向に軸受されていると共に、ポンプケーシング16の凹底部16cとポンプカバー12とにより軸方向に軸受されている。また、インナギア20は、ジョイント部材54を介して回転軸4aと連結されている。これらによりインナギア20は、電動モータ4による回転軸4aの回転に応じて、インナ中心線Cig周りとなる一定の回転方向Rigへ回転可能になっている。
インナギア20は、そうした回転方向Rigに等間隔に並ぶ複数の外歯24aを、外周部24に有している。各外歯24aは、インナギア20の回転に応じて吐出口17、吸入通路13及び各溝14,18と軸方向に対向可能となっていることで、凹底部16c及びポンプカバー12への張り付きを抑制されている。
アウタギア30は、インナギア20のインナ中心線Cigに対して偏心することで、収容空間56内では同軸上に配置されている。これによりアウタギア30に対しては、一径方向としての偏心方向Deにインナギア20が偏心している。アウタギア30の外周部34は、ポンプケーシング16の内周部16bにより径方向に軸受されていると共に、ポンプケーシング16の凹底部16cとポンプカバー12とにより軸方向に軸受されている。これらの軸受によりアウタギア30は、インナ中心線Cigから偏心したアウタ中心線Cog周りとなる一定の回転方向Rogへ回転可能になっている。
アウタギア30は、そうした回転方向Rogに等間隔に並ぶ複数の内歯32aを、内周部32に有している。ここでアウタギア30における内歯32aの数は、インナギア20における外歯24aの数よりも一つ多くなるように、設定されている。各内歯32aは、アウタギア30の回転に応じて吐出口17、吸入通路13及び各溝14,18と軸方向に対向可能となっていることで、凹底部16c及びポンプカバー12への張り付きを抑制されている。
図4に示すように、アウタギア30に対してインナギア20は、偏心方向Deへの相対的な偏心により噛合している。これにより、収容空間56のうち両ギア20,30の間には、ポンプ室40が複数連なって形成されている。このようなポンプ室40は、アウタギア30及びインナギア20が回転することにより、その容積が拡縮するようになっている。
両ギア20,30の回転に伴って、吸入通路13及び吸入溝18と対向して連通するポンプ室40にて、その容積が拡大する。その結果として、吸入口12aから燃料が吸入通路13を通してポンプ室40に吸入される。このとき、始端部13cから終端部13dに向かう程(図2も参照)、吸入通路13が拡幅していることで、当該吸入通路13を通して吸入される燃料量は、ポンプ室40の容積拡大量に応じたものとなる。
両ギア20,30の回転に伴って、吐出口17及び吐出溝14と対向して連通するポンプ室40にて、その容積が縮小する。その結果として、上記吸入機能と同時に、ポンプ室40から燃料が吐出口17を通して燃料通路6に吐出される。このとき、始端部17cから終端部17dに向かう程(図3も参照)、吐出口17が縮幅していることで、当該吐出口17を通して吐出される燃料量は、ポンプ室40の容積縮小量に応じたものとなる。
このようにして、燃料は、燃料ポンプ100により、各ポンプ室40に順次吸入されて、当該各ポンプ室40から吐出口17に吐出されるのである。
(補強リブの詳細構成)
ここで、図3,5,6に示す補強リブ60について詳細に説明する。補強リブ60は、吐出口17の内周部17a及び外周部17bに接続されると共に、傾斜面62、側面66、及び奥面68を有し、これらに囲まれて形成されている。
ここで、図3,5,6に示す補強リブ60について詳細に説明する。補強リブ60は、吐出口17の内周部17a及び外周部17bに接続されると共に、傾斜面62、側面66、及び奥面68を有し、これらに囲まれて形成されている。
傾斜面62は、補強リブ60のうちポンプ室40と対向する側において、インナギア20の回転方向Rigに傾斜して設けられている。特に本実施形態の傾斜面62は、補強リブ60の先端64を挟んで両側に設けられており、当該先端64を挟んで略対称の傾斜形状を呈している。具体的に傾斜面62は、先端64よりも回転方向Rigのうち回転進行側に向かう程、奥側に傾斜する平面状を呈しており、また、先端64よりも回転方向Rigのうち回転逆側に向かう程、奥側に傾斜する平面状を呈している。
ここで、傾斜面62に両側を挟まれ、交差方向に沿って延びる先端64は、回転方向Rigに沿っては凸状に湾曲しており、両側の傾斜面62と滑らかに接続されている。先端64は、図6の断面において円弧状となっている。この補強リブ60の先端64は、特に図5,6に示すように、吐出口17において摺動面としての凹底部16cよりも奥側に位置している。ここで奥側とは、吐出口17においてポンプ室40と離れる側を示している。凹底部16cと先端64との位置関係を示す、凹底部16cから先端64までの寸法LHは、例えば1.5mmとなっている。
側面66は、傾斜面62よりも奥側において、燃料の吐出方向に沿って形成されている。本実施形態の吐出方向は、凹底部16cに垂直な方向として定義され、また、軸方向に沿っている。側面66は、傾斜面62と同様に、先端64を挟んで両側に形成されている。また、この側面66と傾斜面62との間も、凸状の湾曲により滑らかに接続されている。両側の側面66間がなす補強リブの幅WRは、例えば3.0mmとなっている。
奥面68は、補強リブ60の最も奥側に位置し、両側の側面66を接続する面である。このような補強リブ60の凹底部16cに平行な方向の断面積は、先端64よりも奥面68が位置する箇所において大きくなっている。
このような補強リブ60が形成された吐出口17に、ポンプ室40から燃料が流れ込むと、図6に矢印で模式的に示すように、当該燃料は、先端64を挟んで両側の傾斜面62に沿うように、始端側通路17eと、終端側通路17fに分かれて奥側へと流れる。さらに燃料は、各通路17e,17fにおいて側面66が位置する箇所まで達すると、側面66が沿う方向、すなわち吐出方向に沿うように流れ、燃料通路6へと吐出されるのである。
(作用効果)
以上説明した本実施形態の作用効果を以下に説明する。
以上説明した本実施形態の作用効果を以下に説明する。
本実施形態によると、インナギア20の回転方向Rigに対する交差方向に吐出口17を跨ぐことによりポンプハウジング10のポンプケーシング16を補強する補強リブ60は、ポンプ室40と対向する側において、回転方向Rigに傾斜する傾斜面62を有している。この傾斜面62により、補強リブ60が燃料に与える流体抵抗は抑制されるので、吐出口17内にて燃料を円滑に流すことができる。これによれば、吐出口17を通して吐出させる燃料の吐出流量を高めることができるので、ポンプ効率の高い燃料ポンプ100を提供することができる。
また、本実施形態によると、ポンプケーシング16は、吐出口17に隣接する箇所において、インナギア20が摺動する摺動面としての凹底部16cを有し、補強リブ60の先端64は、当該凹底部16cよりも奥側に位置する。このように先端位置が凹底部16cよりも奥側にあることにより、ポンプ室40から吐出される燃料を吐出口17内へと確実に流入させることができる。これによれば、吐出口17を通して吐出させる燃料の吐出流量を高めて、ポンプ効率の高い燃料ポンプ100を提供することができる。
また、本実施形態によると、補強リブ60の先端64は、凸状に湾曲している。このような湾曲によって、吐出口17内では燃料が円滑に流れることになるので、ポンプ効率を高めることができるだけでなく、脈動や音の発生を抑制することができる。
また、本実施形態によると、補強リブ60は、傾斜面62よりも奥側において、燃料の吐出方向に沿う側面66を有する。このように側面66を設けることで、傾斜面62に沿って奥側へと案内された燃料に対して、燃料の吐出方向に沿う整流作用を与えることができる。これによれば、吐出口17内での燃料流れを円滑にして、ポンプ効率を高めることができる。
また、本実施形態によると、傾斜面62は、補強リブ60の先端64を挟んで回転方向Rigの両側に設けられる。このように両側に設けられた傾斜面62によれば、吐出口17内において燃料を円滑に且つバランスよく流すことができるので、ポンプ効率が高まる。
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
具体的に変形例1としては、補強リブ60の先端64は、尖っていてもよい。また、補強リブ60の先端64は、平面状であってもよい。
変形例2としては、図7に示すように、傾斜面62が凸状に湾曲するものであってもよい。
変形例3としては、補強リブ60の先端64に対して片側に形成されるものであってもよい。図8に示す一例では、先端64よりも回転方向Rigのうち回転逆側が、燃料の吐出方向に沿う側面66と接続されている。
変形例4としては、補強リブ60は、図9に示すように、傾斜面62よりも奥側において、燃料の吐出方向に沿う側面66を有していなくてもよい。
変形例5としては、補強リブ60の先端64は、吐出口17において摺動面としての凹底部16cと同一平面上に位置していてもよい。
変形例6としては、吐出口17において、補強リブ60が2つ以上形成されていてもよい。
変形例7としては、燃料ポンプ100は、燃料として、軽油以外のガソリン、又はこれに準じた液体燃料を吸入して吐出するものであってもよい。
100 燃料ポンプ、10 ポンプハウジング、12 ポンプカバー、16 ポンプケーシング、16c 凹底部(摺動面)、17 吐出口、20 インナギア、24a 外歯、30 アウタギア、32a 内歯、40 ポンプ室、60 補強リブ、62 傾斜面、64 先端、66 側面、De 偏心方向、Rig 回転方向
Claims (5)
- 内歯(32a)を複数有するアウタギア(30)と、
外歯(24a)を複数有し、前記アウタギアとは偏心方向(De)に偏心して噛合するインナギア(20)と、
燃料を吐出する吐出口(17)を形成し、前記アウタギア及び前記インナギアを回転可能に収容するポンプハウジング(10,12,16)とを、備え、
前記アウタギア及び前記インナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室(40)の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各前記ポンプ室に順次吸入して当該各ポンプ室から前記吐出口に吐出する燃料ポンプであって、
前記ポンプハウジングは、前記インナギアの回転方向(Rig)に対して交差する交差方向に前記吐出口を跨ぐことにより前記ポンプハウジングを補強する補強リブ(60)を有し、
前記補強リブは、前記ポンプ室と対向する側において、前記インナギアの回転方向に傾斜する傾斜面(62)を有することを特徴とする燃料ポンプ。 - 前記ポンプハウジングは、前記吐出口に隣接する箇所において、前記インナギアが摺動する摺動面(16c)を有し、
前記補強リブの先端(64)は、前記吐出口において前記摺動面よりも奥側に位置することを特徴とする請求項1に記載の燃料ポンプ。 - 前記補強リブの先端は、凸状に湾曲していることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料ポンプ。
- 前記補強リブは、前記傾斜面よりも奥側において、燃料の吐出方向に沿う側面(66)を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料ポンプ。
- 前記傾斜面は、前記補強リブの先端を挟んで前記インナギアの回転方向の両側に設けられることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料ポンプ。
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