KR101851537B1

KR101851537B1 - 연료 펌프

Info

Publication number: KR101851537B1
Application number: KR1020167025470A
Authority: KR
Inventors: 노리히로 하야시
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2018-06-07
Also published as: CN106460836B; JP6319056B2; JP2016089809A; DE112015005116T5; KR20160122821A; WO2016075898A1; CN106460836A

Abstract

외측 기어(30)의 내부 톱니(300)와 내측 기어(20)의 외부 톱니(200)가 가장 가까이 접근하는 곳 사이에 형성되는 펌프실(40)이 복수로 이어진다. 편심 방향(De)으로 기준축(Ae)을 정의하고, 내측 기어(20)의 회전 방향(Rig)으로 기준축(Ae)으로부터의 편각(θ)을 정의하고, 기준축(Ae)에 대하여 직각의 편각(θ)을 부여하는 직교축(Ao)을 정의한다. 이 경우, 흡입구(120)의 회전 방향(Rig)에 있어서의 중앙 위치(P)의 편각(θ)은 직교축(Ao)보다도 소각도측에 설정되고, 또한 흡입구(120)는 편각(θ)에 관하여 단위 각도당에서의 각 펌프실(40)의 용적 확대량이 최대량으로 되는 피크 각도로부터 소각도측으로 벗어나서 직교축(Ao) 상에 배치된다.

Description

연료 펌프{FUEL PUMP}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2014년 11월 11일에 출원된 일본국 특허 출원 제2014―229156호에 기초하는 것으로, 본 개시로서 그 내용을 본 명세서에 개시한 것이다.

본 개시는 연료를 흡입구로부터 펌프실로 흡입하여 상기 펌프실로부터 토출하는 연료 펌프에 관한 것이다.

복수의 내부 톱니를 가진 외측 기어와 외부 톱니를 가진 내측 기어의 사이에 펌프실을 형성하는 용적식 연료 펌프는 종래부터 널리 알려져 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1 및 2에 개시된 연료 펌프에서는 내측 기어가 외측 기어와 편심 방향으로 편심되어 치합되면서 회전함으로써 그들 양 기어 간의 펌프실의 용적이 확대되고 축소된다. 이때, 용적이 확대되는 측의 펌프실에는 연료가 흡입되고, 상기 펌프실이 양 기어의 회전에 동반하여 용적이 감소하는 측으로 됨으로써 연료가 가압 상태로 토출된다. 여기서, 외측 기어의 내부 톱니와 내측 기어의 외부 톱니의 가장 가까이 접근하는 곳 사이에 형성되는 펌프실은 복수로 이어지기 때문에, 연료의 흡입과 토출을 각각의 펌프실에서 동시에 실현할 수 있게 된다.

그런데, 특허 문헌 1 및 2에 개시된 연료 펌프에 있어서 양 기어를 회전 가능하게 수용하는 펌프 하우징에는 연료를 펌프실로 흡입하기 위한 흡입구가 형성된다. 여기서, 기준축을 편심 방향으로 정의하고, 내측 기어의 회전 방향으로 기준축으로부터의 편각을 정의하고, 기준축에 대하여 직각의 편각을 가진 직교축을 정의하면, 특허 문헌 1 및 2에 개시된 연료 펌프에서는 기준축 및 직교축에 대하여 흡입구가 배치되는 편각의 범위가 서로 다르다.

구체적으로, 특허 문헌 1에 개시된 연료 펌프에서는, 편각에 관하여 직교축보다 소각도측(smaller angle side)으로 벗어난 범위에 흡입구의 전역(entire range)이 배치된다. 이와 같은 배치의 경우, 편각의 소각도측에 있는 소용적의 펌프실이 흡입구와 대향하기 때문에, 상기 흡입구의 대향 펌프실로 실제 흡입되는 연료량은 적어지게 된다. 그 결과, 흡입구보다 편각이 대각도측(larger angle side)인 펌프실에서는, 펌프 하우징과 양 기어의 사이를 통하여 흡입구의 대향 펌프실로부터 보급되는 연료량이 감소하기 때문에, 펌프 효율이 감소하게 된다.

한편, 특허 문헌 2에 개시된 연료 펌프에서는, 내측 기어의 회전 방향에 있어서 흡입구의 중앙 위치의 편각이 직각으로 설정됨으로써 흡입구가 직교축 상에 배치된다. 이와 같은 배치의 경우, 직교축 상에 있는 대용적 펌프실이 흡입구와 대향함으로써 펌프실로 흡입 가능한 연료량은 증대된다. 그러나 압력 손실을 억제하는 큰 개구 면적을 직교축 상의 흡입구에 부여하려면, 흡입구와 대향하는 펌프실에서는 편각에 관한 단위 각도당 용적 확대량이 지나치게 증대되기 때문에, 상기 용적 확대량에 따라 실제로 흡입되는 연료량은 부족하게 된다. 그 결과, 흡입구보다 편각이 대각도측인 펌프실에서는 펌프 하우징과 양 기어의 사이를 통하여 흡입구의 대향 펌프실로부터 보급되는 연료량이 감소되기 때문에, 펌프 효율이 저하하게 된다.

이와 같은 상황에서, 본 발명자는 편각에 관한 단위 각도당 각 펌프실의 용적 확대량이 최대량으로 되는 피크 각도에 착안하여, 흡입구가 배치되는 편각 범위를 상기 피크 각도 및 직교축에 대하여 최적으로 설정함으로써 펌프 효율이 향상될 수 있다는 것을 알게 되었다.

특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 제2012―197709호 공보 특허 문헌 2: 일본국 특허 공개 제2011―132894호 공보

본 개시는 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 펌프 효율이 향상된 연료 펌프를 제공하는 것에 있다.

본 개시에서는 내부 톱니를 복수 가진 외측 기어와, 외부 톱니를 복수 가지고, 외측 기어와는 편심 방향으로 편심되어 치합되는 내측 기어와, 연료를 흡입하는 흡입구를 형성하고, 외측 기어 및 내측 기어를 회전 가능하게 수용하는 펌프 하우징을 구비하는 연료 펌프를 제공한다. 외측 기어 및 내측 기어는 그들 양 기어 간에 형성되는 펌프실의 용적을 확대 축소시키면서 회전함으로써 연료를 흡입구로부터 펌프실로 흡입하여 상기 펌프실로부터 토출한다. 내부 톱니와 외부 톱니가 가장 가까이 접근하는하게 곳 사이에 형성되는 펌프실이 복수로 이어진다. 편심 방향으로 기준축을 정의하고, 내측 기어의 회전 방향으로 기준축으로부터의 편각을 정의하고, 기준축에 대하여 직각의 편각을 부여하는 직교축을 정의한다. 이 경우, 흡입구의 상기 회전 방향에 있어서의 중앙 위치의 편각은 직교축보다도 소각도측에 설정되고, 또한 흡입구는 편각에 관하여 단위 각도당에서의 각 펌프실의 용적 확대량이 최대량으로 되는 피크 각도로부터 소각도측으로 벗어나서 직교축 상에 배치된다.

이 연료 펌프의 구성에 따르면, 내측 기어의 회전 방향에 있어서 중앙 위치의 편각이 직교축보다도 소각도측인 흡입구는 직교축 상에는 배치되지만, 편각에 관하여 단위 각도당에서의 각 펌프실의 용적 확대량이 최대량으로 되는 피크 각도로부터는 소각도측으로 벗어난다. 이에 따르면, 직교축 상에 있는 대용적의 펌프실이 흡입구와 대향함으로써 펌프실로 흡입 가능한 연료량이 증대한다. 또한, 흡입구에 대향하는 펌프실에서는 단위 각도당에서의 용적 확대량이 최대량보다도 작게 억제됨으로써 상기 용적 확대량에 따라서 실제로 흡입되는 연료량이 부족한 것을 억제할 수 있다. 이에 따르면, 흡입구보다도 편각이 대각도측인 펌프실에서는 펌프 하우징과 양 기어의 사이를 통하여 흡입구의 대향 펌프실로부터 보급되는 연료량을 확보할 수 있기 때문에 펌프 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 의한 연료 펌프를 도시한 부분 단면 정면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 의한 연료 펌프를 도시한 도면으로서, 도 3의 Ⅱ―Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ―Ⅲ선에 따른 단부도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ―Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ―Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 2의 Ⅵ―Ⅵ선에 따른 단면도이다.
도 7은 일 실시 형태에 의한 연료 펌프의 상세 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 일 실시 형태에 의한 연료 펌프의 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 일 실시 형태에 의한 연료 펌프의 펌프 효율을 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 본 개시의 일 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시 형태에 의한 연료 펌프(1)는 용적식 트로코이드 펌프(trochoid pump)이다. 연료 펌프(1)는 원통 형상의 펌프 몸체(pump body)(2) 내부에 수용된 펌프 본체(3) 및 전동 모터(4)를 구비한다. 이와 함께, 연료 펌프(1)는, 펌프 몸체(2) 중 축방향으로 전동 모터(4)를 사이에 두고 펌프 본체(3)와는 반대측단으로부터 외부로 돌출된 사이드 커버(side cover)(5)를 구비한다. 여기서, 사이드 커버(5)는 전동 모터(4)에 통전하기 위한 전기 커넥터(electric connector)(5a)와 연료를 토출하기 위한 토출 포트(discharge port)(5b)를 일체로 가진다. 이러한 연료 펌프(1)에서는 전기 커넥터(5a)를 통한 외부 회로로부터의 통전에 의해 전동 모터(4)가 회전 구동된다. 그 결과, 전동 모터(4)의 회전력을 이용하여 펌프 본체(3)에 의해 흡입 및 가압된 연료는 토출 포트(5b)로부터 토출된다. 또한, 연료 펌프(1)에 대해서는, 연료로서 가솔린을 토출하는 것이어도 좋고, 연료로서 경유를 토출하는 것이어도 좋다.

이하, 펌프 본체(3)에 대하여 상세히 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 펌프 본체(3)는 펌프 하우징(10), 내측 기어(inner gear)(20) 및 외측 기어(outer gear)(30)를 구비한다. 여기서, 펌프 하우징(10)은 펌프 커버(12)와 펌프 케이싱(14)이 겹쳐져 이루어진다.

펌프 커버(12)는 금속으로 이루어지며 원반 형상으로 형성된다. 펌프 커버(12)는 펌프 몸체(2) 중 축방향으로 전동 모터(4)를 사이에 두고 사이드 커버(5)와는 반대측단으로부터 외부로 돌출된다.

도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 펌프 커버(12)는 외부로부터 연료를 흡입하기 위하여 원통 구멍 형상의 흡입구(120) 및 원호 홈 형상의 흡입 통로(122)를 형성한다. 흡입구(120)는 펌프 커버(12) 중 내측 기어(20)의 내측 중심선(Cig)으로부터 편심된 특정 부분(Ss)을 펌프 커버(12)의 축방향을 따라 관통한다. 흡입 통로(122)는 펌프 커버(12) 중 펌프 케이싱(14) 측으로 개구된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 흡입 통로(122)의 내주부(122a)는 내측 기어(20)의 회전 방향(Rig)(도 6도 참조)을 따라 반주(半周)) 미만의 길이로 연장된다. 흡입 통로(122)의 외주부(122b)는 외측 기어(30)의 회전 방향(Rog)(도 6도 참조)을 따라 반주 미만의 길이로 연장된다.

여기서, 흡입 통로(122)는 시단부(始端部)(122c)로부터 회전 방향(Rig, Rog)의 종단부(終端部)(122d)를 향해 갈수록 확대된다. 또한, 흡입구(120)는 흡입 통로(122)의 홈 저부(122e)의 특정 부분(Ss)으로 개구되고, 이에 따라 흡입 통로(122)는 상기 흡입구(120)와 연통된다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 흡입구(120)가 개구되는 특정 부분(Ss)의 전역에서는 반경 방향으로의 흡입 통로(122)의 폭(Wip)이 흡입구(120)의 직경(Ø)보다도 작게 설정된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 펌프 케이싱(14)은 금속으로 이루어져 있으며 바닥을 가진 원통 형상으로 형성된다. 펌프 케이싱(14) 중 개구부(140)는 펌프 커버(12)에 의해 덮임으로써 전주(全周, entire circumferential extent)에 걸쳐 밀폐된다. 펌프 케이싱(14)의 내주부(147)는 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내측 기어(20)의 내측 중심선(Cig)으로부터 편심된 원통 구멍 형상으로 형성된다.

도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 펌프 케이싱(14)은 펌프 몸체(2) 및 전동 모터(4) 간의 연료 통로(6)를 통하여 연료를 토출 포트(5b)로부터 토출하기 위하여, 원호 구멍 형상의 토출 통로(142)를 형성한다. 토출 통로(142)는 펌프 케이싱(14)의 오목 저부(141)를 축방향으로 관통한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 토출 통로(142)의 내주부(142a)는 내측 기어(20)의 회전 방향(Rig)을 따라 반주 미만의 길이로 연장된다. 토출 통로(142)의 외주부(142b)는 외측 기어(30)의 회전 방향(Rog)을 따라 반주 미만의 길이로 연장된다.

여기서, 토출 통로(142)는 시단부(142c)로부터 회전 방향(Rig, Rog)의 종단부(142d)를 향해 갈수록 축소된다. 또한, 토출 통로(142)는 펌프 케이싱(14)의 반경 방향 변형을 억제하기 위해 설치된 보강 리브(reinforcing rib)(143)에 의해 시단부(142c)측과 종단부(142d)측으로 분단(分斷)된다. 또한, 토출 통로(142)는 시단부(142c)측과 종단부(142d)측의 양쪽에서 도 1에 도시된 연료 통로(6)와 연통된다.

도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 펌프 케이싱(14)의 오목 저부(141) 중 양 기어(20, 30) 간의 펌프실(40)(상세히 후술함)을 사이에 두고 흡입 통로(122)와 대향하는 부분에는, 원호 홈 형상의 흡입 홈(144)이 흡입 통로(122)를 축방향으로 투영한 형상과 대응하여 형성된다. 이에 따라, 펌프 케이싱(14)에서는 토출 통로(142)가 흡입 홈(144)과는 선대칭으로 설치된다. 한편, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 펌프 커버(12) 중 펌프실(40)을 사이에 두고 토출 통로(142)와 대향하는 부분에는, 원호 홈 형상의 토출 홈(124)이 토출 통로(142)를 축방향으로 투영한 형상과 대응하여 형성된다. 이에 따라, 펌프 커버(12)에서는 흡입 통로(122)가 토출 홈(124)과는 선대칭으로 설치된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 펌프 케이싱(14)의 오목 저부(141) 중 내측 중심선(Cig) 상에는 전동 모터(4)의 회전축(4a)을 반경 방향으로 축받침하기 위하여 래디얼 베어링(radial bearing)(146)이 끼워 맞춤 고정된다. 한편, 펌프 커버(12) 중 내측 중심선(Cig) 상에는 회전축(4a)을 축방향으로 축받침하기 위하여 스러스트 베어링(thrust bearing)(126)이 끼워 맞춤 고정된다.

도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 펌프 케이싱(14)의 오목 저부(141) 및 내주부(147)는 내측 기어(20) 및 외측 기어(30)를 수용하는 수용 공간(148)을 펌프 커버(12)와 공동으로 구획한다. 내측 기어(20)의 톱니(200)의 프로파일 및 외측 기어(30)의 톱니(300)의 프로파일은 트로코이드 곡선을 형성한다. 즉, 내측 기어(20)와 외측 기어(30)는 트로코이드 기어(trochoid gear)이다.

내측 기어(20)는 내측 중심선(Cig)을 회전축(4a)과 공통으로 함으로써 수용 공간(148) 내에 편심되어 배치된다. 내측 기어(20)의 내주부(202)는 래디얼 베어링(146)에 의해 반경 방향으로 축받침되고, 또한 펌프 케이싱(14)의 오목 저부(141)와 펌프 커버(12)에 의해 축방향으로 축받침된다. 이들의 축받침에 의해 내측 기어(20)는 내측 중심선(Cig)을 중심으로 일정한 회전 방향(Rig)으로 회전 가능하게 된다.

내측 기어(20)는 이러한 회전 방향(Rig)을 따라 등간격으로 나열되는 복수의 외부 톱니(200)를 외주부(204)에 가진다. 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 외부 톱니(200)는 내측 기어(20)의 회전에 따라 통로(122, 142) 및 홈(124, 144)과 축방향으로 대향 가능하게 되기 때문에, 오목 저부(141) 및 펌프 커버(12)에 대한 내측 기어(20)의 부착이 억제된다.

도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 외측 기어(30)는 내측 기어(20)의 내측 중심선(Cig)에 대하여 편심됨으로써 수용 공간(148) 내에 동축으로 배치된다. 이에 따라, 외측 기어(30)에 대해서는 반경 방향으로서의 편심 방향(De)으로 내측 기어(20)가 편심된다. 외측 기어(30)의 외주부(302)는 펌프 케이싱(14)의 내주부(147)에 의해 반경 방향으로 축받침되고, 또한 펌프 케이싱(14)의 오목 저부(141)와 펌프 커버(12)에 의해 축방향으로 축받침된다. 이들의 축받침에 의해 외측 기어(30)는 내측 중심선(Cig)으로부터 편심된 외측 중심선(Cog)을 중심으로 일정한 회전 방향(Rog)으로 회전 가능하게 된다.

외측 기어(30)는 이러한 회전 방향(Rog)을 따라 등간격으로 나열되는 복수의 내부 톱니(300)를 내주부(304)에 가진다. 여기서, 외측 기어(30)에 있어서의 내부 톱니(300)의 개수는 내측 기어(20)에 있어서의 외부 톱니(200)의 개수보다 하나 많도록 설정된다. 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 내부 톱니(300)는 외측 기어(30)의 회전에 따라 통로(122, 142) 및 홈(124, 144)과 축방향으로 대향 가능하게 되기 때문에 오목 저부(141) 및 펌프 커버(12)에 대한 외측 기어(30)의 부착이 억제된다.

외측 기어(30)에 대하여 내측 기어(20)는 편심 방향(De)으로의 상대적인 편심에 의해 치합된다. 이에 따라, 수용 공간(148) 중 양 기어(20, 30)의 사이에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 펌프실(40)이 복수로 이어져 형성된다.

여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 기준축(Ae)을 외측 기어(30)에 대한 내측 기어(20)의 편심 방향(De)으로 정의하고, 내측 기어(20)의 회전 방향(Rig)으로 기준축(Ae)으로부터의 편각(deviation angle)(θ)을 정의한다. 또한, 직교축(Ao)을 기준축(Ae)에 대하여 직각(90도)의 편각(θ)을 부여하는 직교 방향(Do)으로 정의한다. 또한, 편각(θ)이 0도∼180도(degree)인 영역을 흡입 영역(Ti)으로 정의한다. 또한, 흡입 영역(Ti)에 있어서 내측 기어(20)의 외부 톱니(200)와 외측 기어(30)의 내부 톱니(300)가 가장 접근함으로써 펌프실(40)의 양단부를 규정하는 부분을 플러스의 정수(n)를 이용한 최접근 부분(Sa[n])으로 정의한다.

이들의 정의 하에서, 흡입 영역(Ti)의 각 펌프실(40)은 편각(θ)의 최접근 부분(Sa[n]) 및 그보다 편각(θ)이 작은 각도측의 최접근 부분(Sa[n－1])의 사이에 걸쳐 각각 규정된다. 따라서, 흡입 영역(Ti)에서는 각 펌프실(40)의 양단부를 결정하는 최접근 부분(Sa[n], Sa[n－1]) 중 대각도측의 최접근 부분(Sa[n])에서의 편각(θ)을 특히 각 펌프실(40)의 편각(이하, “펌프실 각도(pump deviation angle)”라 한다)(θr)로서 정의한다. 또한, 도 7에서는 이점쇄선을 이용하여 최접근 부분(Sa[n])을 모식적으로 도시한다.

이상의 정의 하에서, 기준축(Ae)으로부터의 편각(θ)이 직교축(Ao)을 걸친 범위로 되어 있는 흡입 영역(Ti)에서는, 흡입 통로(122) 및 흡입 홈(144)과 대향하여 연통하는 펌프실(40)에 대하여, 편각(θ)으로서의 펌프실 각도(θr)가 클수록 용적이 확대된다. 그 결과로서, 흡입 영역(Ti)에서는 흡입구(120)로부터 연료가 흡입 통로(122)를 통하여 펌프실(40)로 흡입된다. 이때, 시단부(122c)로부터 종단부(122d)를 향할수록(도 4 참조), 즉, 편각(θ)이 큰 위치일수록 흡입 통로(122)가 확대되기 때문에, 상기 흡입 통로(122)를 통하여 흡입되는 연료량은 도 8에 도시된 펌프실(40)의 용적 확대량(△V)에 따르게 된다. 그래서 또한 흡입 영역(Ti)에서는 펌프실 각도(θr)에 관한 단위 각도(△θ)를 이용하여, 펌프실 각도(θr)에서의 펌프실(40)의 용적으로부터 펌프실 각도(θr－△θ)에서의 펌프실(40)의 용적을 뺀 차분을 상기 단위 각도(△θ)당에서의 용적 확대량(△V)으로서 정의한다. 또한, 도 8에서는 단위 각도(△θ)를 5도로 설정하고 있지만, 예를 들면 1도 등으로 단위 각도(△θ)를 설정하여도 물론 좋다.

이러한 단위 각도(△θ)당 각 펌프실(40)의 용적 확대량(△V)은, 도 8에 도시된 흡입 영역(Ti)에서는 펌프실 각도(θr)로서의 피크 각도(peak angle)(θrp)에서 최대량으로 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는 흡입구(120)가 배치되는 편각(θ)의 전역(Ta)을 피크 각도(θrp)로부터 작은 각도측으로 벗어나게 하여 직교축(Ao) 상에 설정한다. 이와 함께, 본 실시 형태에서는 흡입구(120)의 회전 방향(Rig)에 있어서의 중앙 위치(P)에 부여되는 편각(θ)을 직교축(Ao)보다 작은 각도측에 설정한다.

한편, 여기까지 설명한 흡입 영역(Ti)에 대하여, 편각(θ)이 180도∼360도인 영역을 토출 영역(To)으로 정의한다. 이러한 토출 영역(To)에서는 토출 통로(142) 및 토출 홈(124)과 대향하여 연통하는 펌프실(40)에 대하여, 흡입 영역(Ti)에 준하여 정의되는 편각(θ)으로서의 펌프실 각도(θr)가 클수록 용적이 축소된다. 그 결과, 토출 영역(To)에서는 흡입 영역(Ti)에서의 상기 흡입 기능과 동시에 펌프실(40)로부터 연료가 토출 통로(142)를 통하여 연료 통로(6)로 토출된다. 이때, 시단부(142c)로부터 종단부(142d)를 향해 갈수록, 즉 편각(θ)이 큰 위치일수록 토출 통로(142)가 축소되기 때문에, 상기 토출 통로(142)를 통하여 토출되는 연료량은 펌프실(40)의 용적 축소량에 따르게 된다. 또한, 이때, 연료 통로(6)는 토출 포트(5b)에 연통되어 있기 때문에, 토출 통로(142)를 통한 연료 통로(6)로의 토출 연료는 재차 상기 토출 포트(5b)로부터 외부로 토출된다.

여기서, 토출 통로(142)를 통한 연료 토출량에 실질적으로 비례하는 펌프 효율(η)은 도 9에 도시된 바와 같이, 흡입구(120)의 회전 방향(Rig)에 있어서의 중앙 위치(P)의 편각(θ)에 따라서 변동한다. 도 9에서 명백한 바와 같이, 펌프 효율(η)은 내측 기어(20)의 회전수(Nr)를 4000rpm, 6000rpm 및 8000rpm으로 변화시켜도 유사한 변동 경향을 나타낸다. 따라서, 본 실시 형태에서는 도 3, 도 4, 도 6 및 도 7에 도시된 중앙 위치(P)의 편각(θ)을 특히 펌프 효율(η)이 높은 70도∼85도의 범위(Tp)로 설정한다. 또한, 도 9는 밀도가 843.6㎏／㎥ 및 점성 계수가 2.53×10^－3Paㆍs의 경유(輕油)를 연료로서 상정하고, 펌프 하우징(10)의 축방향에 있어서의 흡입 통로(122)의 깊이를 1.5㎜로 설정한 경우의 예를 도시하고 있다.

(작용 효과)

이상 설명한 연료 펌프(1)의 작용 효과를 이하 설명한다.

연료 펌프(1)에 따르면, 내측 기어(20)의 회전 방향(Rig)에 있어서 중앙 위치(P)의 편각(θ)이 직교축(Ao)보다 소각도측인 흡입구(120)는 직교축(Ao) 상에는 배치되지만, 편각(θ)으로서의 펌프실 각도(θr)에 관하여 단위 각도(△θ)당 각 펌프실(40)의 용적 확대량(△V)이 최대량으로 되는 피크 각도(θrp)로부터 소각도측으로 벗어난다. 이에 따르면, 직교축(Ao) 상에 있는 대용적의 펌프실(40)이 흡입구(120)와 대향함으로써 펌프실(40)로 흡입 가능한 연료량이 증대된다. 또한, 흡입구(120)에 대향하는 펌프실(40)에서는 단위 각도(△θ)당 용적 확대량(△V)이 최대량보다 작게 억제됨으로써 상기 용적 확대량(△V)에 따라 실제로 흡입되는 연료량이 부족하게 되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따르면, 흡입구(120)보다 펌프실 각도(θr)가 대각도측인 펌프실(40)에서는 펌프 하우징(10)과 양 기어(20, 30)의 사이를 통하여 흡입구(120)의 대향 펌프실(40)로부터 보급되는 연료량을 확보할 수 있기 때문에, 펌프 효율(η)을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 연료 펌프(1)에 따르면, 직교축(Ao) 상에 배치되는 흡입구(120)의 중앙 위치(P)의 편각(θ)이 70도∼85도의 범위(Tp)로 설정됨으로써 상기 흡입구(120)와 대향하는 펌프실(40)의 용적을 가급적으로 크게 확보할 수 있다. 또한, 중앙 위치(P)의 편각(θ)이 70도∼85도의 범위(Tp)로 되는 흡입구(120)는 압력 손실을 억제하기 위해 개구 면적을 크게 하여도, 중앙 위치(P)가 직교축(Ao)보다도 소각도측으로 되는 배치 구조와 함께, 전역(Ta)이 피크 각도(θrp)로부터 벗어나는 배치 구조를 확실하게 실현할 수 있다. 따라서, 펌프 효율(η)을 높이는 효과의 신뢰성을 보장할 수 있게 된다.

또한, 연료 펌프(1)에 따르면, 흡입구(120)로부터 연료를 흡입하는 흡입 영역(Ti)에 있어서 펌프실(40)과 대향하는 흡입 통로(122)는 편각(θ)이 큰 위치일수록 확대된다. 이에 따르면, 편각(θ)으로서의 펌프실 각도(θr)가 클수록 용적 확대되는 흡입 영역(Ti)측의 펌프실(40)에서는 흡입구(120)로부터 실제로 흡입되는 연료량에 대하여 흡입 통로(122)의 폭에 따르는 양을 확보하여 펌프실(40)의 연료가 부족하게 되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 이러한 흡입 통로(122)로 개구되는 흡입구(120)의 특별한 배치 구조에 의한 상기 작용과 아울러 높은 펌프 효율(η)의 달성에 공헌할 수 있다.

또한, 연료 펌프(1)에 따르면, 흡입 영역(Ti)에 있어서 펌프실(40)을 사이에 둔 흡입 통로(122)와의 대향 부분에는 흡입 통로(122)를 투영한 형상으로 흡입 홈(144)이 형성된다. 이에 따르면, 펌프실 각도(θr)가 흡입구(120)보다 대각도측인 펌프실(40)에서는 펌프 하우징(10)과 양 기어(20, 30)의 사이의 흡입 홈(144)을 통하여 흡입구(120)의 대향 펌프실(40)로부터 보급되는 연료량을 확실하게 확보할 수 있다. 따라서, 펌프 효율(η)을 향상시키기 위해 흡입 통로(122)와 대향하는 흡입 홈(144)은 특히 유효하게 된다.

또한, 연료 펌프(1)에 따르면, 원통 구멍 형상으로 형성되는 흡입구(120)는 동일한 개구 면적이더라도 자신이 배치되는 특정 부분(Ss)의 전역(Ta)이 내측 기어(20)의 회전 방향(Rig)으로 가급적 좁혀질 수 있다. 따라서, 이러한 흡입구(120)는 압력 손실을 억제하기 위해 개구 면적을 크게 하여도, 전역(Ta)이 피크 각도(θrp)로부터 벗어나는 배치 구조를 실현하기 용이하다. 따라서, 펌프 효율(η)을 향상시키기 위해 원통 구멍 형상의 흡입구(120)는 특히 유효하게 된다.

(다른 실시 형태)

이상, 본 개시의 일 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되어 해석되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 실시 형태가 적용될 수 있다.

구체적으로, 변형예 1에서는 직교축(Ao)보다 소각도측으로 되는 한, 흡입구(120)의 중앙 위치(P)의 편각(θ)을 70도∼85도의 범위(Tp) 외의 각도로 설정하여도 좋다. 다만, 이러한 변형예 1의 경우에도 흡입구(120)의 전역(Ta)을 피크 각도(θrp)로부터 소각도측으로 벗어나게 하여 직교축(Ao) 상에 설정할 필요가 있는 것은 말할 것도 없다.

변형예 2에서는 흡입 통로(122)의 폭을 시단부(122c)로부터 종단부(122d)를 향하여 실질적으로 일정한 폭으로 설정하여도 좋다. 또한, 변형예 3에서는 토출 통로(142)의 폭을 시단부(142c)로부터 종단부(142d)를 향하여 실질적으로 일정한 폭으로 설정하여도 좋다.

변형예 4에서는 펌프 케이싱(14)에 보강 리브(143)를 설치하지 않음으로써 양단부(142c, 142d) 간에 분단되지 않는 토출 통로(142)를 채용하여도 좋다. 또한, 변형예 5에서는 흡입 홈(144) 및 토출 홈(124)의 적어도 한쪽을 설치하지 않아도 좋다.

변형예 6에서는 흡입구(120)를 원통 구멍 형상 이외의 형상, 예를 들면, 타원 구멍 형상이나 직사각형 구멍 형상 등으로 형성하여도 좋다. 또한, 변형예 7에서는 펌프 커버(12)에 있어서 축방향과 비스듬하게 흡입구(120)를 관통시켜도 좋다.

Claims

복수의 내부 톱니(300)를 가진 외측 기어(30),
복수의 외부 톱니(200)를 가지며 상기 외측 기어(30)와 편심 방향(De)으로 편심되어 치합되는 내측 기어(20) 및
연료를 흡입하는 흡입구(120)를 형성하며 상기 외측 기어(30) 및 내측 기어(20)를 회전 가능하게 수용하는 펌프 하우징(10)을 구비하고,
상기 외측 기어(30) 및 상기 내측 기어(20)는 상기 외측 기어(30)와 상기 내측 기어(20)의 양 기어 간에 형성되는 펌프실(40)의 용적을 확대 축소시키면서 회전함으로써 연료를 상기 흡입구(120)로부터 상기 펌프실(40)로 흡입하여 상기 펌프실(40)로부터 토출하고,
상기 내부 톱니(300)와 상기 외부 톱니(200)가 가장 가까이 접근하는 곳 사이에 형성되는 상기 펌프실(40)이 복수로 이어지고,
상기 편심 방향(De)으로 기준축(Ae)을 정의하고, 상기 내측 기어(20)의 회전 방향(Rig)으로 상기 기준축(Ae)으로부터의 편각(θ, θr)을 정의하고, 상기 기준축(Ae)에 대하여 직각의 상기 편각을 부여하는 직교축(Ao)을 정의하면,
상기 흡입구(120)의 상기 회전 방향(Rig)에 있어서의 중앙 위치(P)의 상기 편각은 상기 직교축(Ao)보다 소각도측에 설정되고,
상기 흡입구(120)는 상기 편각에 관하여 단위 각도(△θ)당 각 상기 펌프실(40)의 용적 확대량(△V)이 최대량으로 되는 피크 각도(θrp)로부터 소각도측으로 벗어나 상기 직교축(Ao) 상에 배치되는
연료 펌프.
제1항에 있어서,
상기 흡입구(120)의 상기 중앙 위치(P)의 상기 편각은 70도∼85도의 범위(Tp)로 설정되는
연료 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 펌프 하우징(10)은, 상기 흡입구(120)로부터 연료를 흡입하는 흡입 영역(Ti)에 있어서 상기 펌프실(40)과 대향하는 부분에 상기 편각이 큰 위치일수록 확대되는 흡입 통로(122)를 형성하고,
상기 흡입구(120)는 상기 흡입 통로(122)에 개구하는
연료 펌프.
제3항에 있어서,
상기 펌프 하우징(10)은, 상기 흡입 영역(Ti)에 있어서 상기 펌프실(40)을 사이에 두고 상기 흡입 통로(122)와 대향하는 부분에 상기 흡입 통로(122)를 투영한 형상의 흡입 홈(144)을 형성하는
연료 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 흡입구(120)는 원통 구멍 형상으로 형성되는
연료 펌프.