JP2858993B2 - 電動式燃料ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はジロータ型の容積型流体
ポンプ、特に自動車の燃料送出しシステム等に利用され
ることが多い電動式ジロータポンプに関する。米国特許
4,697,995 号に記載されている電動式ジロータ型燃料ポ
ンプは、同軸方向に隔設される一対の端キャップと、該
端キャップを連結して閉鎖ポンプハウジングを形成する
ケースとを有する。端キャップの１つには周囲タンクか
らの燃料を導入するための燃料入口を設け、対向する端
キャップには加圧燃料をエンジンへ送るための出口を設
ける。電気モータはハウジング内にあり、端キャップ相
互間に回転可能に軸支される電機子と、該電機子を包囲
する固定子とを有する。電力は出口端キャップの整流子
ブラシを介して電機子に供給される。相互に係合し合う
１対の内外側歯車回転子は、入口端キャップに隣接する
ハウジング内に設けられ、該ハウジングを介して燃料入
口から出口まで燃料をポンプ輸送するために、端キャッ
プの入口及び出口は、相互に作用を及ぼし合うので、ハ
ウジング内の燃料はほぼ出口圧力と同じになる。

【０００２】本出願人による前記特許に記載されている
ジロータ型燃料ポンプは、商業的に受入れられてほぼ成
功してはいるが、まだ改良の余地がある。問題の１つ
は、該特許の燃料ポンプの場合、ポンプ組立中に入口端
キャップとジロータ構成部とを整合させるのが困難なこ
とである。外側歯車回転子は、それと摺動係合するよう
に環状軸受面を有するカムリングによって組立体に包囲
される。カムリングはねじで端キャップの対向面に固定
される。カムリングにスロット穴を設けるので組立時に
おける調節が可能となる。しかしながら、組立用工具を
用いても、カムリング軸受面が外側歯車回転子と同軸と
なるようにカムリングを端キャップに取付けるのは困難
である。更にカムリングに出口燃料通路を設けなければ
ならないので経費がかさみ製造が複雑になる。

【０００３】従来の燃料ポンプの構造上の別の問題点
は、ポンプ輸送機構の作動中に圧力による脈動が生じる
ことである。この圧力脈動は自動車の乗客を不愉快にさ
せるノイズの原因になるだけではなく、自動燃料制御が
一層困難になる。例えばポンプ出口の逆止弁の構造を種
々に適応させることによってポンプ出口の燃料ラインの
圧力脈動を減少させるべく数多くの試みがなされてき
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の主な目
的は、特に自動車の燃料送出し装置等に利用され、従来
の同種の型のポンプと比較して製造及び組立費が安価
で、ポンプの送出し能力を損うことなく従来の同種のポ
ンプと比較してポンプ出力の圧力脈動を減少できるジロ
ータ型ポンプを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の重要な特
徴は、ジロータポンプ機構の外側回転子を完全に包囲す
る軸受面を設ける必要がないことである。特に、円周方
向に広くなったり狭くなったりするポンプ室を設ける相
互係合歯を有することを主な特徴とするジロータ型ポン
プの場合、流体の入口及び出口は回転子相互間にて広く
なったり狭くなったりするポンプ室内にそれぞれ軸方向
へ開口し、出口に隣接する狭くなった室内の流体圧力に
より出口付近においてのみ外側歯車回転子は半径方向外
側へ自然に押しやられる。そして、外側歯車回転子を軸
支して案内するための軸受機構は、出口に隣接して設け
るだけでよい。本発明の実施例によれば、出口に隣接し
て外側歯車回転子の外周部を回転可能に係合させるよう
に端キャップにローラ軸受を取付ける。

【０００６】ジロータポンプ組立体の複雑性と価格を軽
減する他に、前記実施例は全て高温時におけるポンプ室
相互間の蒸気漏出を減少させることによりポンプの性能
を改良するという付加的利点を有する。すなわち、流体
出口付近の狭くなったポンプ室内の流体圧力が高いの
で、ポンプ機構の低圧入口側における歯車の歯相互間の
ギャップが閉鎖される。かくて、ポンプの低圧側から高
圧側へと転位する区域において、従来のポンプでは、内
外歯車回転子の歯が回転子の周囲で接触しなくなってい
たのに対し、内外歯車回転子の歯は接触したままとな
る。従って、ポンプ室相互間の蒸気漏出は減少する。更
に、外側歯車回転子を内側歯車回転子に対してもっと自
由に移動できるようにすることによって、歯車形成上の
誤差を容易に調整可能となり、前述の先行技術による従
来のポンプと比較して圧力脈動の振幅が約５０％減少す
ることが判っている。完全に理解されているという訳で
はないが、このように圧力脈動が減少する理由の１つと
して、従来の技術のように、外側歯車回転子が半径方向
の動きを止められている場合よりも、浮遊式のリング歯
車の方が、内外歯車回転子における半径方向の漏れをよ
り簡単に吸収可能であるという事実が考えられる。

【０００７】本発明の上記実施例による電動式燃料ポン
プは、入口端キャップと、出口端キャップと、該端キャ
ップを同軸上に連結して閉鎖ポンプハウジングを形成す
るケースとを包含する。電気モータはハウジング内にあ
り、端キャップ相互間で回転するように軸支される電機
子と、それを包囲する固定子と、モータに給電するため
の装置とを有する。電機子は入口からハウジングを通っ
て出口まで燃料をポンプ輸送するためのジロータ機構と
連結する。ジロータポンプ機構は、電機子と軸方向に対
向したポケットを備えた入口端キャップ上に環状壁を有
する。内外側歯車回転子はポケット内にあり、円周方向
に広がったり狭まったりするポンプ室が形成される半径
方向に対向した相互係合歯を有する。内側歯車回転子は
モータの電機子と連結している。端キャップのジロータ
入口及び出口は回転子相互間にて広くなったり狭くなっ
たりする室内へそれぞれ軸方向に開口する。

【０００８】ジロータポンプ機構からの出口は、歯車回
転子と対向する入口端キャップに弓形ポケットを形成
し、該ポケットは歯車回転子相互間の狭くなった室から
壁と外側歯車回転子との間のギャップまで半径方向外側
に設けられる。このギャップは２つの機能を果してい
る。１つは外側歯車回転子を端キャップから切り離して
外側歯車回転子の運動を相対的に自由にする機能で、も
う１つは、ポンプ機構とポンプハウジングの内側キャビ
ティとの間の流体通路としての機能である。このように
ポンプ室とポンプハウジングキャビティとの間に比較的
広い弓形燃料通路を設けることによって、ポンプ機構の
出口からポンプハウジングのキャビティまでの通路が比
較的狭い先行技術の装置と比較して圧力脈動が減少する
ことが判っている。

【０００９】本発明の重要な実施例によれば、前述の特
徴を有する容積移送式電動ジロータ型燃料ポンプの場
合、ジロータポンプ機構は、入口キャップと、該キャッ
プから軸方向に突出するピンにプレス嵌めしたポートプ
レートとの間に保持される。ポートプレートは、組立時
に端キャップの出口ポケットと整合する第２出口を有す
るので、歯車回転子における軸方向圧力差が減少して、
歯車回転子とポートプレートとの間の摩擦が減少する。

【００１０】

【実施例】本発朋の他の特徴を添附の図面を参照して以
下に詳述する。本願に関連する技術の参考例を示す図１
〜３の電動式燃料ポンプは、シェル又はケース１６と、
これにより互いに隔設され、同軸上に配置される入口端
キャップ１２と出口端キャップ１４とを有し、単一の中
空ポンプハウジング組立体１８を形成する。永久磁石か
らなる固定子２０はケース１６内に嵌装され、整流子板
２４に接続するための巻線を設けた電機子２２を囲んで
いる。電機子２２は、ハウジング１８内で回転できるよ
うに、軸２６によって端キャップ１２，１４相互間に軸
支される。特に軸２６は入口端キャップ１２の中心に形
成された中空ボス２８内に回転可能に収容される。軸受
スリーブ３０は軸２６の対向端に圧入されるか又は固定
され、出口端キャップ１４の中心に形成したポケット３
２内に回転可能にかつ軸方向へ摺動可能に収容される。
１対のブラシ３４，３６は整流子板２４と摺動係合する
ように出口端キャップ１４によって担持され、端キャッ
プ１４上によって１対の端子３８，４０に電気接続して
整流子板と電機子２２に電力を供給する。

【００１１】入口端キャップ１２は全体としてカップ型
構造で、内部には、中心軸上のボス２８と、その周辺に
形成される壁又は基部４２と、基部４２の外側に形成さ
れたケース１６を固定するための軸方向壁又はリング４
４とを有する。以上の構成から、基部４２及びリング４
４は、電機子２２と対向して軸方向に延びるポケット４
５を形成する。該端キャップのポケット４５内には１対
の内外歯車回転子４６，４８を位置決め配置する。内側
の歯車回転子４６は、圧入等の手段によって軸２６に結
合され、アイレット５０とシール５２とによって、電機
子２２から離間された状態で回転自在になっている。シ
ール５２は外側歯車４８とは自由に回転し、相互間の摩
擦を軽減する。図２に明示したように、内外歯車４６，
４８は、半径方向に対向して相互に噛み合う内歯と外歯
を有し、これら内外歯の間には、広げられたり狭められ
たりする複数のポンプ室が（電機子及び歯車の回転方向
（５４）に対する）円周方向に形成される。円弧状の入
口５６は、端キャップ壁４２を軸方向に貫通しており、
入口における圧力で、歯車回転子４６，４８相互間の拡
大されたポンプ室内に、流体を注入する。くさび形のポ
ケット５８は、歯車回転子４６，４８に対向する壁４２
に形成され、歯車ポンプ機構の出口となる。ポケット５
８は、狭くなっているポンプ室から回転子４８の周辺部
の外側まで形成されている。外側歯車回転子４８は、こ
れをほぼ完全に取り巻くラジアルギャップ６０によって
リング４４から離間している。ポケット５８は半径方向
外側に開口してラジアルギャップ６０に到る。こうし
て、出口圧力に達した流体は、ポケット５８からギャッ
プ６０を通ってポンプハウジング１８内の開口キャビテ
ィに送給される。

【００１２】軸受パッド６４は端キャップ１２のリング
４４と一体で、そこから弓形軸受面６６まで半径方向内
側に張り出し、外側歯車回転子４８の外周面と摺動接触
する。図２及び図３に示すように、弓形軸受面６６は両
端が切れた円弧であり、回転子４８の外周と同じ曲率半
径を有する。軸受パッド６４は、ポンプ室の流体圧力が
最大になる歯車回転子４６，４８相互間にあるポンプ室
の、半径方向外側においてポケット５８上に張り出して
いる。特に、図２から明らかなように、軸受パッド６４
の前縁（歯車回転方向５４に対して）はポケット５８の
弓形外側部の前縁と整合している。こうして、前述した
ように、流体圧力により外側歯車回転子４８は、軸受パ
ッド６４の弓形軸受面６６に押しつけられ、外側歯車回
転子４８周辺部の他の部分はラジアルギャップ６０によ
って周囲壁４４から隔設される。同じく前述の如く、外
側歯車回転子４８が周囲のハウジングに対して相対的に
自由に移動できるので、組立体構成時の製造公差の変動
を調整できるだけでなく、低圧入口側におけるポンプ室
相互間の漏れを減少させることもできる。更に組立体を
構成する部材の数と組立体の構成の複雑さは著しく解消
される。壁４２，４４及びスリーブ７６を含む端キャッ
プ１２は一体成型プラスチックで構成される。

【００１３】軸受パッド６４及び弓形軸受面６６の角度
寸法は決定的ではないが、かかる寸法は、外側歯車回転
子４８とパッド軸受面との間の摺動摩擦を減少させ、端
キャップポケット４５内にて外側歯車回転子４８の自由
遊動を増強させるために最小にすべきである。同様に、
軸受パッド６４の角度又は円周上における位置も限定さ
れるものではなく、軸受パッド６４が最高圧力のポンプ
室に対し、半径方向外側に隣接してさえいればよい。図
３から判るように、入口５６の内縁の曲率半径１１０の
中心は、軸２６及び内側歯車回転子４６の軸線１１２上
にあり、入口５６の外縁の半径１１４及び軸受面６６の
半径１１６の中心は、外側歯車回転子４８の回転軸線１
１８上にある。弓形軸受面６６を設けるのが望ましい
が、本発明を広範囲に考えれば、かかる弓形面構造は決
定的なものではないことに留意されたい。例えば軸受面
６６は最初は平らで、幾何学的に軸１１８に対する接線
になっており、軸１１８と平らな軸受面との間の距離が
最小寸法１１６になっている。ポンプが回転を始め、平
らな軸受面は０．００２〜０．００３インチ（約０．０
５０ミリ〜約０．０７６ミリ）の深さで僅かに弓形にへ
こむ。この軸受面のへこみは組立体にとってごく僅かで
はあるが、従来の製造基準の±０．００５インチ（約
０．１２７ミリ）から比較して改良されている。このこ
とから、軸受パッド６４と軸受面６６が実際には、小さ
な角度寸法であってもいいことがわかる。固定子２０と
リング４４との間のケース１６内に、圧力パルスダンパ
７０を位置決めする。入口燃料をろ過するために、端キ
ャップ１２と一体で、軸方向外側に突出するスリーブ７
６に、フィルタスクリーン７４をプレスばめする。円周
上に列をなすリブ７８は入口端キャップを強化するため
にスリーブ７６からボス２８まで延長する。

【００１４】図４は別型参考例のポンプ８０を示すもの
であり、外側歯車回転子４８は、それと摺動係合するよ
うに半径方向内側向きの軸受面を設けるカムリング８２
により包囲されている。カムリング８２は、出口ポケッ
ト５８に隣接する位置にてピボットピン８４により端キ
ャップポケット４５内の端キャップ１２に固定される。
以上によって、カムリング８２は、歯車回転子の回転軸
線を横切る面内で、ピン８４を中心に自由に枢動する。

【００１５】図５〜７は、端キャップ９１と対向する出
口ポートプレート９２との間に内外歯車回転子４６，４
８を保持するポンプ９０の実施例を示す。なお、出口ポ
ートプレート９２は、入口側の端キャップ９１にピン９
６及び１０２で固定されている。ローラ軸受９４は、プ
レート９２と端キャップ９１の対向面との間に、ピン９
６を軸支しており、回転自在に軸支される外側歯車回転
子に形成される高圧ポンプ室の半径方向の外側に取付け
られている。案内ピン９８は端キャップ９１に固定さ
れ、内側歯車回転子４６を回転可能に支持する。このポ
ンプ構造の場合、端キャップ及び歯車回転子組立体を２
次組立体として設け、米国特許第４，６９７，９９５号
に記載のように通路６２内へ延長するプロング（つの）
によって組立中に内側歯車回転子４６にモータの電機子
を連結する。端キャップ９１は端キャップ１２（図１〜
図３）に類似している。板９２の孔１００は、歯車回転
子相互間にて高圧室の軸方向上にある弓形外側部と、ピ
ン９８を取り囲む通路６２の上にある円形内側部とを有
する。軸受９４は、孔１００の円周方向前縁と半径方向
に整合するように位置決めされることに留意されたい。
ピン１０２によりプレート９２は端キャップ９１に対し
て移動しなくなる。

【００１６】図５及び図６に示す本発明の実施例におい
て、第２の重要な特徴によれば、歯車回転子４６，４８
は、ポートプレート９２と入口キャップ９１との間に回
転可能に保持され、該ポートプレート９２は、ピン９
６，１０２によって入口側の端キャップ９１にプレス等
により固定される。キャップ９１とポートプレート９２
のそれぞれに、軸方向に対向する出口５８，１００を設
けることにより、歯車回転子の軸方向圧力差が減少し、
従って外側歯車回転子４８とポートプレート９２との間
の摺動摩擦及び摩耗が減少するが、これは大きな利点と
なる。同様に図５及び図６の実施例の利点は、従来の装
置と比べて製造組立費が著しく減少することである。ポ
ートプレート９２は均一な厚さで、歯車回転子に伴う誤
差を小さくするための高価な機械加工を必要としない。
ポートプレート９２は、歯車回転子４６，４８の対向面
にグリース層を設けた後でピン９６，１０２にプレスば
めしてもよい。ポンプの初操作時にて、ポンプ輸送され
たガソリンにより薄いグリース層が洗い流され、０．０
００５インチ（約０．０１３ミリ）のオーダーの小間隙
が残り、歯車回転子の回転を収容して回転子とポートプ
レートとの間の漏れを最少限にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願に関連する技術の参考例である自蔵式電動
燃料ポンプの長手方向断面図である。

【図２】図１の線２−２にほぼ沿った断面図である。

【図３】図１のポンプの入口端キャップを示す端面図で
ある。

【図４】本願に関連する技術の別型参考例であって、図
２と同様な位置における断面図である。

【図５】本発明の実施例であって、図２と同様な位置に
おける断面図である。

【図６】図５の線６−６にほぼ沿った部分断面図であ
る。

【図７】図５の線７−７にほぼ沿った部分断面図であ
る。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−125583（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−174584（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−157188（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−20103（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−128905（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−515（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4697995（ＵＳ，Ａ) 米国特許5122039（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 2/10 341

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するように軸支した電機子を有する
   電気モータと、 円周方向の拡大し縮小するポンプ室を有して半径方向に
   対向する相互係合歯を有する内外側歯車回転子と、 該ポンプ室内にそれぞれ軸方向に開口する入口と第１出
   口とを形成する手段を備える入口キャップと、 前記電機子を内側歯車回転子と連結させる連結手段と、 該第１出口を該電機子の周りのポンプ空洞に連絡する連
   絡手段と、 前記第１出口に隣接し、前記外側歯車回転子を回転可能
   に支持する、前記外側歯車回転子の周りの一箇所に設け
   た支持部であって、前記外側歯車回転子は該支持部以外
   では自由遊動できるように構成した該支持部とを具備
   し、 該連絡手段は、第２出口を備えるポートプレートと、該
   プレートと前記入口キャップとの間で回転するように前
   記内外側歯車回転子を捕捉して前記入口キャップに該ポ
   ートプレートを回転しないように前記入口キャップに固
   定する取付手段とを有し、 該ポートプレートの該第２出口と該入口キャップの第１
   出口とを連通させたことを特徴とする電動式ポンプ。
2. 【請求項２】 前記取付手段が、前記入口キャップから
   軸方向に延長し、前記プレートの相応する開口部に締ま
   りプレスばめによって嵌められた複数個のピンを有する
   ことを特徴とする請求項１記載のポンプ。