JPH0443880A

JPH0443880A - ベーンポンプ

Info

Publication number: JPH0443880A
Application number: JP15190090A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Sadakata; 伸泰定方
Original assignee: Mitsuba Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1992-02-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ベーンポンプに関し、特に、ベーンおよびポ
ンプ室の耐久性の向上技術に係“す、例えば、機関の一
圧用燃料ボンブに利用して有効なものに関する。

〔従来の技術〕

一般に、機関の燃料ポンプに使用されるベーンポンプと
して、ポンププレートとポンプへ２ドとの間にポンプリ
ングが挟設されて形成されているポンプ室と、ポンプ室
に偏心されて回転自在に配設されているロータと、ロー
タの外周に開設されている複数の溝と、これら溝に進退
自在にそれぞれ嵌挿されているベーンと、隣り合うベー
ン間、ポンプ室およびロータによって形成され、ロータ
の回転に伴ってその容積を増減変化する圧力室と、容積
が漸増して行く圧力室に連通されている吸込口と、容積
が縮小して行く圧力室に連通されている吐出口とを備え
ており、ベーンがロータの回転時に受ける遠心力により
溝から突出してポンプリングの内周面に押接することに
より、ベーンが構成する隣り合う圧力室相互の気密を維
持するように構成されているとともに、圧力室が圧縮行
程から吸込行程に移行する時にシール行程を経由するよ
うに構成されているものがある。

そして、従来のこの種のベーンポンプにおいては、この
ベーンポンプが駆動モータのエンドブラケットに組み付
けられるため、ロータは片持ち支持構造に構成されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなベーンポンプにおいては、ロータが
片持ち支持構造に構成されているため、軸受に負担が掛
り、耐久性が低下するという問題点がある。特に、ガソ
リン、アルコール燃料等の潤滑性の悪い燃料を高圧吐出
する場合、軸受の耐久性は著しく低下する。

本発明の第１の目的は、軸心方向の長さの増加を抑制し
つつ、ロータ軸を両持ち支持することで、軸受の荷重負
荷を軽減し、耐久性を向上させることができるベーンポ
ンプを提供することにある。

ところで、高圧用燃料ポンプとして使用される場合、圧
力の逃げを防ぐため、ポンプ室の両側壁とベーンとのク
リアランスを小さくする必要がある。特に、前述したよ
うな低潤滑性燃料ではベーンと側壁部とが当接する摺動
部の異常摩耗あるいは焼付きが発生する不具合がある。

そこで、ポンプ室の両側壁を構成するポンププレートお
よびポンプヘッドをセラミック材料を用いてそれぞれ形
成することが考えられる。しかし、セラミック材料は加
工が困難であるため、吐出口や吐出路、および、吸込口
や吸込路等を備えたポンププレートおよびポンプヘッド
をセラミック材料を用いて製作するのは困難であり、コ
ストアップが招来される。

本発明の第２の目的は、コストアップを抑制しつつ、ポ
ンプ室の両側壁をセラミック化することができるベーン
ポンプを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るベーンポンプは、ポンププレートとポンプ
ヘッドとの間にポンプリングが挟設されて形成されてい
るポンプ室と、ポンプ室に偏心されて回転自在に配設さ
れているロータと、ロータの外周に開設されている複数
の溝と、これら溝に進退自在にそれぞれ嵌挿されている
ベーンと、隣り合うベーン間、ポンプ室およびロータに
よって形成され、ロータの回転に伴ってその容積を増減
変化する圧力室と、容積が漸増して行く圧力室に連通さ
れている吸込口と、容積が縮小して行く圧力室に連通さ
れている吐出口とを備えているベーンポンプにおいて、前記ポンププレートとポンプリングとの間、および、ポ
ンプリングとポンプヘッドとの間には、セラミックによ
りそれぞれ形成されている第１サイドプレートおよび第
２サイドプレートがそれぞれ挟設されており、第１サイ
ドプレートには前記吐出口が、第２サイドプレートには
前記吸込口がそれぞれ開設されており、前記ポンププレートには吐出路が前記第１サイドプレー
トに開設された吐出口に連通ずるように形成されている
とともに、前記ポンプヘッドには吸込路が前記第２サイ
ドプレー２こ開設された吸込口に連通ずるように形成さ
れており、また、前記ポンププレートおよび前記ポンプ
ヘラドには軸受がそれぞれ装置され、前記う一部の回転
軸はこの両方の軸受により両持ち支持されていることを
特徴とする。

〔作用〕

前記した手段によれば、ロータの回転軸が両持ち支持さ
れているため、各軸受の負担が軽減されるとともに、回
転軸が精密に支持されるため、回転系全体の耐久性が高
められる。

また、ポンプ室の両側壁面が高硬度のセラミックス材料
を用いられてそれぞれ製作されたサイドプレートで構成
されているため、ポンプ室両側壁面の摩耗が抑制される
。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるベーンポンプを示す第
２図の■−■線に沿う側面断面図、第２図はその正面断
面図、第３図は要部を示す分解斜視図、第４図はその作
用を説明するための説明はである。

本実施例において、本発明に係るベーンポンプ１１は高
圧用燃料ポンプとして構成されている。

このベーンポンプ１１はポンププレート１２と、ポンプ
リング１３と、ポンプヘッド１４とを備えており、これ
らは順に組み付けられている。ポンプリング１３にはポ
ンプ室１５が円形形状に大きく開設されており、ポンプ
リング１３はポンプ室１５が後記するロータの回転軸に
対して偏心するように配設されている。

ポンプ室１５内には略円盤形状に形成されたロータ１６
がポンプ室１５に偏心され、ポンプリング１３に対して
回転自在に収容されている。ロータ１６には後記するよ
うに両持ち支持された回転軸２０が貫通され〜で固装さ
れており、この回転軸２０にカップリング等を介してモ
ータ（図示せず）が連結されることにより、回転駆動さ
れるように構成されている。ロータ１６の外周には複数
のベーン溝１７が周方向に略等間隔に配されて、放射状
に切設されており、各溝１７内にはベーンとしてのロー
ラ１８が径方向に進退自在に嵌入されている。各ローラ
１８はセラミックス材料としての炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ
）が用いられて略円柱形状に一体成形されている。そし
て、隣り合゛うローラ１８．１８はポンプ室と協働して
圧力室１９をそれぞれ構成し、ロータ１６の回転に伴っ
てその容積を変化することにより、吸込行程ｓｂ、圧縮
行程Ｓｃ、シール行程Ｓａを経過するようになっている
。

ポンププレート１２はステンレス鋼等のような材料が用
いられて略円盤形状に形成されており、後記するサイド
プレートを介してポンプリング１３の片側に配されて組
み付けられている。ポンププレート１２にはボールベア
リング収納凹部２１がポンプリング１３と反対側の端面
における中央部に配されて、軸方向に没設されており、
この凹部２１にはボールベアリング２２が嵌装されてい
る。ポールベアリング２２にはロータ１６を固装した回
転軸２０の一端が挿入されており、ポールベアリング２
２はこの回転軸２０の片側端を回転自在に支承するよう
になっている。ポンププレート１２の外側端面にはカバ
ープレート２３が当接されて、複数本のボルト２４によ
りポンププレート１２、ポンプリング１３、後記する両
方のサイドプレートと共にポンプヘッド１４に締結され
ており、このカバープレート２３によりポールベアリン
グ２２は固定されている。

また、ポンプブレー）１２におけるサイドプレト側端面
には吐出室２５が回転軸２０と同心円に配されて、一定
幅一定深さの円形環状に切設されており、この吐出室２
５の内外両脇位Ｉには○リング２６．２７がサイドプレ
ートとの間にそれぞれ挟設されている。吐出室２５にお
ける適当箇所の底面には吐出路２８が溝内に連通ずるよ
うに開設されており、この吐出路２８の他端はポンププ
レート１２の外周面の一部に開口されている。

ポンプヘッド１４はステンレス鋼等のような材料が用い
られて略円柱形状に形成されており、後記するサイドプ
レートを介してポンプリング１３のポンププレート１２
とは反対側に配されて組み付けられている。ポンプヘッ
ド１４にはボールベアリング収納凹部３１がポンプリン
グ１３例の端面における中央部に配されて軸方向に没設
されており、この凹部３１にはポールベアリゾグ３２が
嵌装されている。−ボールベアリング３２にはロータ回
転軸２０の中間部が貫通されており、ボールベアリング
３２はこの回転軸２０を他方のボールベアリング２２と
反対側において回転自在に支承するようになっている。

ボールベアリング３２の凹部開口側はサイドプレートに
当接されて押さえられている。ポンプヘッド１４のボー
ルベアリング収納凹部３１の底にはメカニカルシール装
置３３が設備されており、このメカニカルシール装置３
３によりボールベアリング等の軸周りがシールされてい
る。

また、ポンプへラド１４におけるサイドプレート側端面
には吸込路３４が所定箇所に配されて開設されており、
この吸込路３４の他端はポンプヘッド】４の外周面の一
部に開口されている。このポンプヘッド１４の端面には
０リング３５が吸込路３４の開口外方位置において回転
軸２０と同心円に配されてサイドプレートとの間に挟設
されている。

ポンププレート１２とポンプリング１３との間に挟設さ
れているサイドプレート（以下、第１サイドプレートと
いう、）４０、および、ポンプヘッド１４とポンプリン
グ１３との間に挟設されているサイドプレート（以下、
第２サイドプレートという、）５０は、セラミック材料
としての炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）が用いられて、略円板
形状にそれぞれ一体的に焼成されている。

第１サイドプレート４０には吐出孔４１が、前記ポンプ
室１５の外縁よりも外側に対向する位置であって、圧縮
行程Ｓｃの最終段階、すなわち、シール行程Ｓａ付近に
配されて、肉厚方向に貫通するように開設されている。

この吐出孔４１は前記ポンププレート１２における吐出
室２５の吐出路２８の開口に略対向する位置において、
吐出室２５の溝内に連通ずるようになっている。また、
第１サイドプレート４０には略正方形の溝形状に形成さ
れた吐出口４２が一体的に没設されている。

この吐出口４２は吐出孔４１の径方向内側位置に配され
て、ポンプ室１５の外縁の内外にわたるように延設され
ており、その一方において２圧縮行程Ｓｃ、Ｌこおける
最終段階の圧力室１９に連通ずるように、他方において
、吐出孔４工に連通ずるように、なっている。

さらに、第１サイドプレート４０のポンプリングと当接
する側の端面には、円弧形の溝形状に形成された圧力抜
き口４３が一体的に没設されている。この圧力抜き口４
３は吐出口４２の上手側に配されて、圧縮行程Ｓｃにお
ける各ベーン溝１７の底部内に連通ずるように構成され
ている。この圧力抜き口４３のシール行程Ｓａ側の溝端
には短尺の溝形状に形成された連絡口４４が、吐出口４
２とこの圧力抜き口４３とを連通ずるように没設されて
いる。

ちなみに、第１サイドプレート４０とポンプリング１３
との合わせ面にはＯＩＪソング５が吐出孔４１、吐出口
４２、圧力抜き口４３および連絡口４４を取り囲むよう
に配されて挟設さ−れている。

他方、第２サイドプレート５０には吸込孔５１が、ポン
プ室１５の外縁よりも外側に対向する位置であって、吸
込行程ｓｂの初期段階、すなわち、ソール行程Ｓａ付近
に配されて、肉厚方向に貫通するように開設されており
、この吸込孔５１は前記ポンプヘッド１４における吸込
路３４に連通ずるようになっている。さらに、第２サイ
ドプレート５０には略円弧形の溝形状に形成された吸込
口５２が一体的に没設されている。この投込口５２はポ
ンプ室１５の外縁に沿って配されて、一方において、吸
込行程ｓｂにおける初期段階の圧力室１９に連通ずるよ
うに、他方において吸込口５１に連通ずるようになって
いる。

ちなみに、第２サイドプレート５０とポンプリング１３
との合わせ面には０リング５３が吸込孔５１および吸込
口５２を取り囲むように配されて挟設されている。

次に作用を説明する。

モータに連結された回転軸２０によりヘーンボンブ１１
におけるロータ１６が第４図に実線矢印Ａで示されてい
る方向に回転されると、ベーン溝１７に嵌入されている
ローラ１８は、遠心力を受けるとともに、ポンプ室１５
とロータ１６とが偏心されているため、ベーン溝１７に
対して進退しながらポンプ室１５の内周面に対する押接
を維持しつつ公転して行くことになる。このローラ１８
の公転に伴って、隣り合うローラー１８．１８が画成す
る各圧力室１９の容積が拡大および縮小されるため、燃
料は吸込口５２から吸い込まれるとともに、吐出口４２
から吐き出され、吐出路２８からエンジン等へと送り出
されることになる。

一方、吐出口４２から吐き出された高圧の燃料の一部は
連絡口４４および圧力抜き口４３に相対的に流れ込み、
この圧力抜き口４３が連通しているベーン溝１７の底部
に相対的に導入される。すなわち、この圧力抜き口４３
は圧縮行程Ｓｃに位置するベーン溝１７の底部に連通さ
れているため、この圧縮行程Ｓｃにあるローラ１８は背
圧を受けてポンプ室１５の内周面に強く押接されること
になる。したがって、ローラ１８によって画成されてい
る隣り合う圧力室１９．１９相互のシール性は良好に保
たれることになる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　ロータ１６の回転軸２０が各ポールベアリン
グ２２．３２により両持ち支持に構成されているため、
両ボールベアリング２２．３２の負担を互いに軽減化す
ることができ、その結果、両ポールベアリング２２．３
２の耐久性を高めることができる。

（２）　　前記（１）により、両ボールベアリングの大
きさを小型化することができるため、装置全長の増加を
抑制することができる。

（３）　　ところで、ロータ１６が回転するときには、
ローラ１８がポンプ室１５の壁面を押接されるため、摩
耗が発生する。しかし、本実施例においては、ローラ１
８および両側壁を構成するサイドプレート４０．５０が
セラミック材料であるＳｉＣにより形成されているため
、ローラ１８および両サイドプレート４０．５０壁面の
高硬度と、耐摩耗性の効果とによって両者の摩耗を抑制
することができる。

（４）　　さらに、前記（３）により、ローラ１８とポ
ンプ室１５の側壁面との摩耗が低減されるため、ロータ
１６の回転に伴う摺動ノイズの低減にも寄与することが
できる。

（５）流体管継手のニップル等が螺入される吐出路２８
および吸込路３４は、ステンレス鋼等が用いられて製作
されるポンププレート１２およびボンプヘンド１４にそ
れぞれ開設されているため、セラミック材料が用いられ
て製作される第１および第２サイドプレート４０．５０
の製作を容易化させることができる。

（６）　　ポンププレート１２と、第１サイドプレート
４０との合わせ面に吐出室２５が環状溝形状に形成され
ているため、吐出圧力の脈動を効果的に１収することが
できる。

（７）　　前記（６）の吐出室２５の内外に０リング２
６．２７がそれぞれ配設されているため、吐出室２５、
および、これに連通ずる吐出系を容易にシールすること
ができる。

（８）圧力抜き口４３が吐出行程ｓｂの最終段階におい
て吐出口４２に連絡口４４を介して接続されているため
、連絡口４４において最終段階におけるベーン溝１７の
溝底の流体の閉じ込み現象を防止することができる。

第５図は本発明の実施例２を示す第４図に相当する説明
図である。

本実施例２が前記実施例１と異なる点は、吐出口４２Ａ
および連絡口４４Ａがソール行程Ｓｃにおけるトップク
リアランス位置Ｔの接線に対して直交する方向に延設さ
れており、吐出口４２Ａおよび連絡口４４Ａの溝底内に
は、ローラ１８の落ち込み防止部４６が浮島形状的に突
設されている点にある。

本実施例２によれば、圧縮行程Ｓｃの最終段階における
閉し込み防止効果をより一層高めることができる。また
、ローラ１８の吐出口４２Ａおよび連絡口４４Ａの溝内
への落ち込みを落ち込み防止部４６により防止すること
ができるため、溝のエツジ付近の破損ないしは摩耗を防
止することができる。

第６図は本発明の実施例３を示す第４図に相当する説明
図である。

本実施例３が前記実施例１と異なる点は、圧力抜き口４
３Ａがポンプ室１５の外周と同心円に形成されている点
にある。

本実施例３によれば、ローラ１８の公転軌跡が圧力抜き
口４３Ａと一致するため、ローラ１８が圧力抜き口４３
Ａに落ち込むのを防止することができ、その結果、圧力
抜き口４３Ａの溝エツジの破損ないしは摩耗を防止する
ことができる。

第７図は本発明の実施例４を示す第４図に相当する説明
図である。

本実施例４が前記実施例１と興なる点は、圧力抜き口４
３Ｂがポンプ室１５の外周と同心円に形成されていると
ともに、その径方向幅がローラ１８の直径よりも充分に
小さく形成されている点にある。

本実施例４によれば、前記実施例３の効果に加えて、圧
力抜き口４３Ｂが狭く形成されているため、シール化が
増加され、内部洩れに対するシール性を向上することが
できる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であ
ることはいうまでもない。

例えば、サイドプレートを形成するセラミック材料とし
ては、炭化珪素（ＳｉＣ）系セラミック材料を使用する
に限らず、アルミナ系、タングステン系、チタン系等の
セラミック材料を使用してもよい。

また、ベーンはローラを使用するに限らず、板状部材等
を使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、軸長の増加を抑
制しつつ、ロータ軸を両持ち構造に構成することができ
るとともに、耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるベーンポンプを示す第
２図の■−■線に沿う側面断面図、第２図はその正面断
面図、第３図は要部を示す分解斜視図、第４図はその作
用を説明するための説明１である。第５図は本発明の実施例２を示す第４図に相当する説明
図である。第６図は本発明の実施例３を示す第４図に相当する説明
図である。第７図は本発明の実施例４を示す第４図に相当する説明
図である。１１・・・ベーンポンプ、１２・・・ポンププレート、
１３・・・ポンプリング、１４・・・ポンプヘッド、１
５・・・ポンプ室、１６・・・ロータ、１７・・・ベー
ン溝、１８・・・ローラ（ベーン）、１９・・・圧力室
、２０・・・回転軸、２１．３１・・・ボールベアリン
グ収納凹部、２２．３２・・・ボールベアリング、２３
・・・カバープレート、２４・・・ボルト、２５・・・
吐出室、２６．２７・・・ＯＩＪング、２８・・・吐出
路、３３・・・メカニカルシール装置、３４・・・吸込
路、３５・・・０リング、４０・・・第１サイドプレー
ト、４１・・・吐出孔、４２．４２Ａ・・・吐出口、４
３．４３Ａ、４３Ｂ・・・圧力抜き口、４４．４４Ａ・
・・連絡口、４５・・・０リング、５０・・・第２サイ
ドプレート、５１・・・吸込孔、５２・・・吸込口、５
３・・・Ｏリング。

Claims

【特許請求の範囲】１、ポンププレートとポンプヘッドとの間にポンプリン
グが挟設されて形成されているポンプ室と、ポンプ室に
偏心されて回転自在に配設されているロータと、ロータ
の外周に開設されている複数の溝と、これら溝に進退自
在にそれぞれ嵌挿されているベーンと、隣り合うベーン
間、ポンプ室およびロータによって形成され、ロータの
回転に伴ってその容積を増減変化する圧力室と、容積が
漸増して行く圧力室に連通されている吸込口と、容積が
縮小して行く圧力室に連通されている吐出口とを備えて
いるベーンポンプにおいて、前記ポンププレートとポンプリングとの間、および、ポ
ンプリングとポンプヘッドとの間には、セラミックによ
りそれぞれ形成されている第１サイドプレートおよび第
２サイドプレートがそれぞれ挟設されており、第１サイ
ドプレートには前記吐出口が、第２サイドプレートには
前記吸込口がそれぞれ開設されており、前記ポンププレートには吐出路が前記第１サイドプレー
トに開設された吐出口に連通するように形成されている
とともに、前記ポンプヘッドには吸込路が前記第２サイ
ドプレートに開設された吸込口に連通するように形成さ
れており、また、前記ポンププレートおよび前記ポンプ
ヘッドには軸受がそれぞれ装置され、前記ロータの回転
軸はこの両方の軸受により両持ち支持されていることを
特徴とするベーンポンプ。２、前記ポンププレートの第１サイドプレートとの合わ
せ面に吐出室が環状溝形状に形成されており、この吐出
室は吐出口に連通されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のベーンポンプ。