WO2014038280A1 - 燃料ポンプ - Google Patents

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WO2014038280A1
WO2014038280A1 PCT/JP2013/068491 JP2013068491W WO2014038280A1 WO 2014038280 A1 WO2014038280 A1 WO 2014038280A1 JP 2013068491 W JP2013068491 W JP 2013068491W WO 2014038280 A1 WO2014038280 A1 WO 2014038280A1
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fuel
bearing
fuel pump
axis
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Inventor
森 哲也
泰久 岡部
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel pump for supplying fuel from a fuel tank to an engine, and more particularly to a fuel pump disposed outside the fuel tank.
  • in-tank type fuel pumps are mainly used.
  • a small motorcycle may employ a fuel pump that can be mounted outside the fuel tank for the purpose of securing the capacity of the fuel tank, reducing the size, and reducing the weight.
  • a rotary swash plate type fuel pump As a fuel pump that can be mounted outside a fuel tank, a rotary swash plate type fuel pump (hereinafter referred to as “rotary swash plate type fuel pump”) is known as disclosed in Patent Document 1.
  • the rotary swash plate type fuel pump includes a drive shaft, a rotary swash plate, a cylinder, a piston configured to be movable in the cylinder, and a drive device.
  • the drive device rotates the drive shaft to rotate the rotary swash plate attached to the drive shaft while being inclined with respect to the drive shaft.
  • the axis of the piston is parallel to the axis of the drive shaft, and the piston is biased toward the rotating swash plate.
  • the rotary swash plate type fuel pump sucks fuel into the cylinder by the reciprocating motion of the piston, pressurizes it with the piston, and supplies the fuel with a predetermined pressure to the engine.
  • the fuel tank is generally arranged in the vicinity of the engine and the exhaust pipe. For this reason, when arrange
  • the rotary swash plate type fuel pump has a high-pressure fuel chamber communicating with the fuel discharge port and a fuel reservoir chamber communicating with the fuel suction port. Then, when fuel is sucked from the fuel reservoir chamber to the cylinder by the reciprocating motion of the piston, the pressure in the fuel reservoir chamber decreases. For this reason, in addition to the increase in the fuel temperature described above, the generation of vapor is further promoted in the fuel reservoir chamber due to the decrease in the vapor pressure of the fuel accompanying the decrease in the pressure in the fuel reservoir chamber.
  • a bearing provided between the rotary swash plate and the drive shaft in the rotary swash plate type fuel pump is disposed in the fuel reservoir chamber.
  • the fuel reservoir chamber communicates with the fuel tank and is filled with fuel flowing from the fuel tank. Therefore, the entire bearing is usually immersed in the fuel, and the fuel serves as a lubricant for the bearing.
  • the bearing may be partially covered with the vapor and may not be immersed in the fuel. In this case, there is a problem that the lubrication of the bearing is insufficient or the rotational load is biased, the wear of the bearing is promoted, and the life of the rotary swash plate type fuel pump is shortened.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems. That is, in a rotary swash plate type fuel pump disposed outside a fuel tank, a rotary swash plate and a drive shaft inside the rotary swash plate type fuel pump. It is an object of the present invention to obtain a rotary swash plate type fuel pump that is provided between the two and can improve the durability of the bearing.
  • the present invention is a fuel pump that is disposed outside a fuel tank, sucks fuel in the fuel tank, and supplies the fuel to an engine.
  • the fuel pump includes a drive shaft and a rotary swash plate attached to the drive shaft. And a piston and a piston that is urged so that one end of the rotary swash plate comes into contact with the cylinder and is movable in the cylinder by the rotation of the rotary swash plate.
  • An annular rotating plate that contacts the piston, a driving-side first wheel attached to the drive shaft, a driven-side second wheel attached to the annular rotating plate, and the first wheel and the second wheel.
  • the straight line connecting the contact points between the rolling elements of the bearing and the first wheel and the second wheel is non-perpendicular to the inclined axis of the bearing. It is possible to increase the bearing load resistance against the load. For this reason, even when vapor is generated in the rotary swash plate type fuel pump and the lubrication to the bearing in the rotary swash plate type fuel pump is insufficient, durability of the bearing is ensured by increasing the bearing load resistance. be able to.
  • the load in the piston operating direction is larger than when a bearing (radial bearing) in which the straight line connecting the contact points between each ring of the bearing and the rolling element is perpendicular to the tilt axis is employed. Durability against
  • the present invention preferably further comprises the following configuration.
  • the bearing is a thrust bearing or an angular bearing.
  • the first wheel has an inner diameter part centered on the inclined axis and an annular seating surface on the drive side orthogonal to the inner diameter part, and the drive shaft has the inner diameter An inclined cylindrical surface that fits into the portion, and a thrust receiving surface that contacts the annular seating surface.
  • the drive shaft includes a drive shaft main body and a mounting shaft that is attached to the drive shaft main body separately from the drive shaft main body. The inclined cylindrical surface and the thrust receiving surface are provided.
  • the fuel pump is mounted on the motorcycle with the axis of the drive shaft as a substantially horizontal direction, and further, a fuel inlet communicating with the fuel tank, and communicating with the fuel inlet and the cylinder. And the rotary swash plate is disposed in the fuel reservoir chamber, and the inclined axis extends in a direction intersecting the vertical direction.
  • a plurality of the cylinders are provided, and the number of cylinders provided below the axis of the drive shaft is higher than the axis of the drive shaft. Has become more than the number of.
  • the fuel pump further includes a vapor escape path communicating with the fuel tank from the fuel reservoir chamber separately from the fuel inlet.
  • the drive shaft with an inclined cylindrical surface centering on the inclined axis of the bearing, and fitting the inner diameter portion of the first wheel of the bearing with the inclined cylindrical surface of the drive shaft,
  • the first wheel of the bearing can be fixed in an inclined state with respect to the axis of the drive shaft.
  • the drive shaft can be divided into the cylindrical drive shaft main body and the mounting shaft that tilts and fixes the bearing, the drive shaft can be easily manufactured. .
  • the configuration (4) is a specific configuration of the rotary swash plate type fuel pump mounted outside the fuel tank of the motorcycle.
  • a rotary swash plate type fuel pump when vapor is generated in a rotary swash plate type fuel pump, there is a possibility that insufficient lubrication of a bearing provided between the rotary swash plate and the drive shaft may occur. By adopting, the durability of the bearing can be ensured.
  • the configuration (5) it is possible to reduce the amount of vapor flowing into the cylinder by reducing the number of cylinders arranged in the upper part of the rotary swash plate type fuel pump into which the vapor easily flows. As a result, a decrease in the amount of fuel discharged to the engine can be suppressed and vapor lock can be prevented.
  • the vapor generated in the rotary swash plate type fuel pump can be discharged to the fuel tank, ensuring the lubrication by the fuel to the bearing and suppressing the inflow of the vapor into the cylinder. be able to.
  • FIG. 1 is a left side view of a motorcycle including a rotary swash plate type fuel pump according to the present invention. It is sectional drawing which shows the structure of the rotary swash plate type fuel pump which concerns on this invention. It is an expanded sectional view showing the rotation swash plate concerning a 1st embodiment. It is sectional drawing which shows cylinder arrangement
  • FIG. 1 is a left side view of a motorcycle 1 provided with a rotary swash plate type fuel pump according to a first embodiment of the present invention. Note that the concept of direction used in the present embodiment will be described as being consistent with the concept of direction viewed from the driver of the motorcycle 1.
  • the motorcycle 1 includes a front wheel 2 and a rear wheel 3, and the front wheel 2 is rotatably supported by a lower portion of a front fork 4 extending in a substantially vertical direction.
  • the front fork 4 is supported by the steering shaft 5.
  • the steering shaft 5 is rotatably supported by the head pipe 6.
  • a bar-type steering handle 8 extending to the left and right is attached to the upper bracket 7 provided at the upper end portion of the front fork 4. Accordingly, when the driver swings the steering handle 8 to the left and right, the front wheels 2 are steered with the steering shaft 5 as the rotation axis.
  • the body frame 9 extends rearward from the head pipe 6.
  • a front end portion of the swing arm 10 is pivotally supported by a pivot bolt 11 at the rear lower end portion of the body frame 9, and the rear wheel 3 is rotatably supported at the rear end portion of the swing arm 10.
  • a fuel tank 12 is disposed above the body frame 9 and behind the steering handle 7, and a driver's seat 13 is disposed behind the fuel tank 12.
  • An engine 14 is mounted below the fuel tank 12.
  • An output sprocket 15 is disposed at the rear of the engine 14, and the power of the output sprocket 15 is transmitted to the rear wheel 3.
  • An air cleaner 16 for purifying intake air to the engine 14 is disposed below the seat 13 and behind the engine 14.
  • the air cleaner 16 cleans the air introduced from the front of the vehicle body by a cleaner element (not shown) disposed in the air cleaner 16 and then sends the air to the engine 14.
  • the rotary swash plate type fuel pump 20 is directly attached to the outer surface of the fuel tank 12 below the front portion of the fuel tank 12.
  • the rotary swash plate type fuel pump 20 pressurizes the fuel sucked from the fuel tank 12 to a predetermined pressure and then supplies the fuel to the engine 14 via the high-pressure pipe 17.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the rotary swash plate type fuel pump 20 according to the present embodiment.
  • the fuel pump 20 is disposed directly outside the fuel tank 12 and directly on the lower surface of the fuel tank 12 with the axis 43 of the drive shaft 40 being substantially horizontal and the fuel inlet 211 being upward.
  • the fuel pump 20 includes a housing 21 that forms an outer shape, a cylinder block 24, a piston 25, a drive device 26, a drive shaft 40, and a rotary swash plate 50.
  • the housing 21 has a fuel inlet 211 connected to the fuel tank 12 and a fuel outlet 212 for supplying fuel to the engine 14.
  • a fuel reservoir chamber 22 that communicates with the fuel suction port 211 and a high-pressure fuel chamber 23 that communicates with the fuel discharge port 212 are formed inside the housing 21.
  • the cylinder block 24 is supported in the housing 21, and includes a plurality of cylinders 241 parallel to the axis 43 of the drive shaft 40 on a circumference centered on the axis 43 of the drive shaft 40.
  • the cylinder 241 communicates with the fuel reservoir chamber 22 and the high pressure fuel chamber 23.
  • the drive shaft 40 is rotatably supported in the housing 21 and is driven to rotate by the drive device 26.
  • the rotary swash plate 50 is attached to the drive shaft 40 so as to be inclined with respect to the drive shaft 40.
  • the piston 25 is provided in the cylinder 241 so as to be movable in a direction parallel to the axis 43 of the drive shaft 40.
  • One end 251 of the piston 25 protrudes from the cylinder 241 toward the rotary swash plate 50, and a spring stopper 253 is provided on the outer circumferential surface 251a in the circumferential direction of the one end 251.
  • a compression spring 252 is provided between the spring stopper 253 and the cylinder block 24, and the piston 25 is always urged in a direction (X direction) to escape from the cylinder 241.
  • a contact surface 251b of one end 251 of the piston 25 with the rotary swash plate 50 is finished in a smooth hemispherical shape, and is supported by a drive shaft 40 connected to the drive device 26 and rotates together. 50 is slidably contacted.
  • FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2 showing the rotating swash plate 50.
  • the rotary swash plate 50 includes an annular rotary plate 52 that slidably contacts the piston 25, and a bearing 51.
  • the bearing 51 is disposed on the side far from the piston 25 and attached to the drive shaft 40, and the driven side second wheel 511 is disposed on the side close to the piston 25 and attached to the annular rotating plate 52.
  • 512, and a rolling element 513 disposed between the first wheel 511 and the second wheel 512.
  • the annular rotating plate 52 has a contact surface that is inclined with respect to the shaft center 43 of the drive shaft 40.
  • the bearing 51 has an inclined axis 514 that is inclined with respect to the axis 43 of the drive shaft 40, a contact point 511 c between the first wheel 511 and the rolling element 513, a second wheel 512, and the rolling element 513.
  • a straight line 515 connecting the contact point 512a is not perpendicular to the tilt axis 514 but has a component extending along the tilt axis 514.
  • the bearing 51 according to the present embodiment employs a thrust bearing.
  • the first wheel 511 of the bearing 51 has an inner diameter portion 511a centering on the inclined axis 514, and a driving-side annular seating surface 511b orthogonal to the inner diameter portion 511a.
  • the drive shaft 40 has an inclined cylindrical surface 40a centered on the inclined axis 514 and a thrust receiving surface 40b orthogonal to the inclined cylindrical surface 40a.
  • the first wheel 511 is fixed to the drive shaft 40 by fitting the inner diameter portion 511 a to the inclined cylindrical surface 40 a of the drive shaft 40 and abutting the annular seat surface 511 b on the thrust receiving surface 40 b of the drive shaft 40. ing.
  • the first wheel 511 is fixed integrally with the drive shaft 40 so as not to rotate relative to the drive shaft 40.
  • the inclined cylindrical surface 40a and the thrust receiving surface 40b of the drive shaft 40 are integrally formed with the drive shaft 40 as one component, and are manufactured by cutting, for example.
  • the second wheel 512 is fitted and fixed to the annular rotating plate 52.
  • the second wheel 512 is configured to be rotatable relative to the first wheel 511 via a rolling element 513. That is, the drive shaft that fixes the first wheel and the annular rotating plate 52 that fits the second wheel are configured to be rotatable around the tilt axis 514 relative to each other. As a result, the contact surface of the annular rotating plate 52 is configured to be rotatable relative to the first wheel 511 around the inclined axis 43 by the bearing 51.
  • the angle ⁇ formed by the tilt axis 514 and the axis 43 of the drive shaft 40 is preferably around 11 degrees. If the angle ⁇ is too small, the reciprocating stroke amount of the piston 25 is insufficient, and a sufficient fuel supply amount and pressure cannot be obtained. Conversely, if the angle ⁇ is too large, the fuel pressure by the piston 25 is too strong and the fuel pressure increases. This is because the load on the driving device 26 increases.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2 and shows the arrangement of the plurality of cylinders 241 in the fuel pump 20 in which the axis 43 of the drive shaft 40 is substantially horizontal.
  • three cylinders 241 are arranged, of which cylinder 241 a is arranged above the axis 43 of the drive shaft 40, and the other cylinders 241 b and 241 c are the axis of the drive shaft 40. It is arranged below 43.
  • the number of cylinders 241b and 241c disposed below the axis of the drive shaft is larger than the number of cylinders 241a disposed above the axis 43 of the drive shaft 40.
  • the number of cylinders is not limited to three, and a plurality of cylinders may be provided.
  • the number of cylinders 241 provided above the axis 43 of the drive shaft 40 is provided below the axis 43 of the drive shaft 40. The number should be smaller than the number of cylinders 241.
  • the fuel pump 20 takes measures to discharge the vapor generated in the fuel pump 20 to the fuel tank 12.
  • a vapor escape path 27 that communicates between the fuel tank 12 and the fuel reservoir 22 is shown separately from the fuel inlet 211.
  • the vapor escape path 27 is provided in a portion of the fuel reservoir chamber 22 where the vapor tends to accumulate.
  • the region W where the upper opening 22a of the fuel reservoir chamber 22 is outside the range of the upper fuel inlet 211 does not easily escape to the fuel tank and the vapor tends to stay. Therefore, an area where such vapor easily stays in the fuel reservoir 22 is communicated with the fuel tank 12.
  • the vapor escape path 27 may be provided as an external pipe, or may be formed integrally with the housing 21 of the fuel pump 20.
  • the fuel pump 20 takes measures to suppress the generation of vapor in the fuel pump 20.
  • a heat shield 18 provided between the fuel pump 20 and the engine is shown.
  • the heat shield plate 18 blocks the heat radiated from the engine to the rotary swash plate type fuel pump, thereby preventing the temperature of the fuel in the fuel pump 20 from rising and suppressing the generation of vapor.
  • an air guide plate for introducing traveling wind, an air cooling fan, or a water cooling means may be used.
  • the fuel pump 20 further includes a fuel filter 70 at the fuel inlet 22 to prevent foreign matter in the fuel tank 12 from flowing into the fuel pump 20.
  • a fuel filter 70 at the fuel inlet 22 to prevent foreign matter in the fuel tank 12 from flowing into the fuel pump 20. This eliminates the need for piping for connecting the fuel pump 20 and the fuel filter 70 and simplifies the piping. If the fuel filter 70 is clogged, the pressure in the fuel pump 20 is reduced and vapor is likely to be generated. Therefore, an optimal mesh size of the fuel filter 70 is selected.
  • the drive shaft 40 rotates.
  • the first wheel 511 of the bearing 51 fitted to the drive shaft 40 first rotates at the same rotational speed as the drive shaft.
  • the rotation of the first wheel 511 is transmitted to the second wheel 512 on the driven side via the rolling elements 514, and the second wheel 512 rotates.
  • the annular rotating plate 52 fitted to the second wheel 512 rotates.
  • the annular rotating plate 52 is attached to be inclined with respect to the axis 43 of the drive shaft 40.
  • the flow of fuel in the rotary swash plate type fuel pump is indicated by white arrows.
  • the fuel flows from the fuel tank 12 into the fuel reservoir chamber 22 through the fuel inlet 211, and the fuel reservoir chamber 22 is filled with fuel.
  • the fuel is sucked into the cylinder 241 by the reciprocating motion of the piston 25, pressurized, and then discharged into the fuel high pressure chamber 23. Thereafter, fuel is supplied from the fuel discharge port 212 to the engine 14 via the high-pressure pipe 17.
  • the fuel pump 20 having the above-described configuration can exhibit the following effects.
  • the annular rotating plate 52 Since friction is generated in the contact portion 52a of the annular rotating plate 52 with the piston 25 due to the load in the piston operating direction at the contacting portion 52a, the annular rotating plate 52 is difficult to rotate smoothly.
  • the drive shaft 40 can be smoothly rotated because it is separated from the annular rotary plate 52 by the bearing 51. As a result, the load on the drive device 26 can be reduced and the drive device 26 can be downsized.
  • F, Fr, and Fs in FIG. 3 indicate loads acting between the piston 25 and the rotary swash plate 50 at the contact portion 52a.
  • F indicates a load at which the piston 25 acts on the annular rotating plate 52 in the contact portion 52a.
  • Fs indicates the component force in the thrust direction of the bearing 51 of F.
  • Fr indicates the component force in the radial direction of the bearing 51 of F.
  • the inclined axis 514 has an angle of about 11 degrees with respect to the axis 43 of the drive shaft 40, and in the load at the contact portion 52 a between the piston 29 and the annular rotating plate 50, The component force Fs in the thrust direction of the bearing is larger than the component force Fr in the radial direction of the bearing.
  • the bearing 51 mainly supports the thrust direction component force Fs. That is, according to the bearing 51 according to the present invention, since the load in the thrust direction can be supported, the load by the piston 25 can be effectively supported, and the load resistance in the piston operating direction of the bearing is improved. it can.
  • the drive shaft 40 With an inclined cylindrical surface 40a centered on the inclined axis 514 of the bearing 51 and fitting the inner diameter portion 511a of the first wheel 511 of the bearing 51 with the inclined cylindrical surface 40a of the drive shaft 40,
  • the first wheel 511 of the bearing 51 can be fixed in an inclined state with respect to the shaft center 43 of the drive shaft 40.
  • the rotary swash plate 50 including the bearing 51 having the inclined axis 514 inclined with respect to the axis 43 of the drive shaft 40 can be easily formed.
  • a rotating swash plate 50 is disposed in the fuel reservoir chamber 22, and the fuel filled in the fuel reservoir chamber 22 serves as a lubricant for the bearing 51.
  • the fuel pump 20 since the fuel pump 20 according to the present embodiment is disposed in a high temperature atmosphere and the internal pressure is likely to decrease due to the operation of the piston, vapor is easily generated in the fuel reservoir chamber 22 in the pump. For this reason, the vapor generated in the fuel reservoir chamber 22 may cause insufficient lubrication to the bearing 51, which may damage the bearing 51 and shorten the life of the bearing 51. Further, when the vapor stays in the upper part of the fuel reservoir chamber 22 and the upper part of the bearing 51 is not immersed in the fuel, load fluctuation occurs in the upper and lower parts of the bearing, and the bearing 51 is damaged.
  • the life of the bearing 51 may be further shortened.
  • the fuel pump 20 according to the present invention can improve the load resistance of the bearing 51 with respect to the operation direction of the piston 25. Even if the load fluctuates, the damage to the bearing 51 can be prevented and the durability of the bearing 51 can be ensured.
  • the vapor generated in the fuel reservoir chamber 22 is discharged from the fuel supply port 211 to the fuel tank 12, but a part of the vapor stays in the upper portion of the fuel reservoir chamber 22. Further, when a large amount of vapor is generated, the upper part of the fuel reservoir 22 is filled with the vapor, and the vapor easily flows into the cylinder 241 disposed above the axis 43 of the drive shaft 40. As a result, a large amount of vapor may flow into the cylinder 241 and a vapor lock may occur or fuel supplied to the engine 14 may be insufficient.
  • the rotary swash plate type fuel pump 21 reduces the number of cylinders 241a disposed above the axis 43 of the drive shaft 40 into which vapor easily flows, so that the vapor is transferred to the cylinder 241.
  • the amount of inflow can be suppressed, and as a result, a decrease in the amount of fuel discharged supplied to the engine 14 can be suppressed.
  • the vapor staying in the fuel reservoir chamber 22 can be discharged to the fuel tank 12, and the vapor staying in the fuel reservoir chamber 22 can be reduced. For this reason, insufficient lubrication of the rotary swash plate 50 disposed in the fuel reservoir chamber 22 to the bearing 51 can be prevented.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the bearing portion of the rotary swash plate type fuel pump 20 according to the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment is different in bearing from the first embodiment, and the other configurations are the same as those of the first embodiment. For this reason, only the bearing will be described, and description of the other components will be omitted.
  • an angular bearing 61 may be employed instead of the thrust bearing as a bearing employed for the rotary swash plate 60. By adopting the angular bearing, a radial load can be supported in addition to a thrust load.
  • the rotary swash plate 60 includes an annular rotary plate 62 that slidably contacts the piston 25 and an angular bearing 61.
  • the angular bearing 61 is disposed on the radially inner side of the bearing 61 and is attached to the drive shaft 40, and the driven side is disposed on the radially outer side of the bearing 61 and attached to the annular rotating plate 62.
  • a second wheel 612 and a rolling element 613 disposed between the first wheel 611 and the second wheel 612 are provided.
  • the angular bearing 61 has an inclined axis 614 that is inclined with respect to the axis 43 of the drive shaft 40, a contact point 611 c between the first wheel 611 and the rolling element 613, a second wheel 612 and the rolling element 613.
  • a straight line 615 connecting the contact point 612a to the contact point 612a is not perpendicular to the tilt axis 614 but has a component extending along the tilt axis 614.
  • the angular bearing 61 can receive a load in the thrust direction.
  • the first ring 611 of the angular bearing 61 includes an inner diameter portion 611 a centered on the inclined axis 614 and a drive-side annular seat surface 611 b orthogonal to the inner diameter portion 611 a.
  • the drive shaft 40 has an inclined cylindrical surface 40a centered on the inclined axis 614 and a thrust receiving surface 40b orthogonal to the inclined cylindrical surface 40a.
  • the first wheel 611 is fixed to the drive shaft 40 by fitting the inner diameter portion 611 a to the inclined cylindrical surface 40 a of the drive shaft 40 and abutting the annular seat surface 611 b on the thrust receiving surface 40 b of the drive shaft 40. ing.
  • the inclined cylindrical surface 40a and the thrust receiving surface 40b of the drive shaft 40 are integrally formed with the drive shaft 40 as one component, and are manufactured by cutting, for example.
  • the second wheel 612 is fitted and fixed to the annular rotating plate 62.
  • the second wheel 612 is configured to be able to move relative to the first wheel 611 via the rolling elements 613. That is, the drive shaft for fixing the first wheel and the annular rotating plate 62 for fitting the second wheel are configured to be rotatable relative to each other.
  • the bearing 61 can increase the load resistance against the load in the operation direction of the piston as compared with the case where a radial bearing such as an angular bearing is employed.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the drive shaft showing the drive shaft main body 41 and the mounting shaft 42 which is a separate body from the drive shaft main body 41.
  • the drive shaft main body 41 has a stepped cylindrical shape for fixing the mounting shaft 42, and the mounting shaft 42 having the inclined cylindrical surface 42a and the thrust receiving surface 42b is used as the drive shaft main body.
  • the drive shaft can be configured by being provided separately from 41 and fitting the mounting shaft 42 to the drive shaft main body 41. Thus, the drive shaft 40 can be easily manufactured.
  • the fuel inlet 211 is smaller than the upper opening 22 a of the fuel reservoir 22, but the fuel supply port 211 is enlarged so that the upper portion of the fuel reservoir 22 is expanded. It may be the same as or larger than the opening 22a.
  • the contact portion 52 a between the piston 25 and the annular rotating plate 52 is set on the radially outer side of the second wheel 512.
  • a small-diameter bearing can be used. As a result, the space filled with fuel around the bearing can be increased, the pressure fluctuation due to the reciprocating motion of the piston 25 can be suppressed, and the generation of vapor can be suppressed.
  • the annular rotary plate 52 of the rotary swash plate 50 may be extended in the direction of the inclined axis 43 so as to partially close the gap between the first wheel 511 and the second wheel 512. Accordingly, it is possible to prevent dust from entering the periphery of the rolling element 513 and to prevent the fuel filled around the rolling element 513 from flowing out, thereby preventing insufficient lubrication of the bearing 51.
  • a stopper may be provided.
  • the stoppers are desirably provided on both sides of the first wheel 511 with respect to the direction of the axis 43 of the drive shaft 40.
  • the stopper is formed separately from the drive shaft 43. As a result, the drive shaft 43 can be easily formed.
  • the 1st spacer member of a shape is arrange
  • the first spacer member extends in the direction of the axis 43 of the drive shaft 40, so that the contact amount with the drive shaft 40 can be increased, and the first spacer member is supported by the first spacer member being held by the stopper. It is possible to realize an inclined support. Thereby, rattling can be suppressed and durability can be further improved.
  • first spacer member extends in the radial direction on the opposite side of the rolling element 513 with respect to the first wheel 511 and comes into contact with the first wheel 511, thereby moving the first spacer member in the operation direction of the piston applied to the first wheel 511.
  • a cylindrical second spacer member that reduces the radial gap between the second wheel 512 and the drive shaft 40 may be disposed. Thereby, rattling between the second wheel 512 and the drive shaft 40 until the second wheel rotates and is automatically aligned can be prevented.
  • the drive shaft 40 may pass through the rotary swash plate 50 and be rotatably supported at both ends of the drive shaft 40, and may be prevented from moving in the piston operating direction. As a result, even if the drive shaft 40 receives a pressing force from the piston, it is possible to suppress the swinging of the tip portion of the drive shaft 40.
  • the number of cylinders 241 provided above the axis 43 of the drive shaft 40 is smaller than that of the cylinders 241 provided below, and the vapor relief path 27 is provided.
  • the number of cylinders 241 provided above the shaft center 43 of the drive shaft 40 may be larger than the number of cylinders 241 provided below, and the vapor escape path 27 may not be provided.
  • a thrust ball bearing As the bearing used in the present invention, a thrust ball bearing, a thrust roller bearing, an angular ball bearing, or the like can be adopted.
  • a configuration in which the fuel pump is actively cooled may be employed.
  • the periphery of the fuel reservoir chamber may be cooled using cooling water.
  • a relatively low temperature fuel may be supplied so as to prevent the temperature of the fuel reservoir chamber from rising. It is good also as a structure which sprays a fuel on a bearing so that it may not become insufficient lubrication.
  • the fuel may be supplied to the upper part of the bearing which is highly likely not to be filled with fuel. A part of the supplied fuel is supplied, or a communication hole is provided between the outer surface and the inner surface of the drive shaft. Alternatively, fuel may be injected into the bearing from the communication hole on the inner diameter side.
  • a stirring portion such as a fin may be provided in a portion that rotates together with the drive shaft, and the surrounding fuel may be stirred to prevent insufficient lubrication at the upper portion of the bearing.
  • the motorcycle fuel pump has been described as an example.
  • the present invention is not limited to a motorcycle fuel pump, but can be applied to a fuel pump of a vehicle equipped with an engine.

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Abstract

 燃料タンクの外部に配置された燃料ポンプにおいて、軸受の耐久性を向上させた燃料ポンプを提供する。燃料ポンプ(20)は、駆動軸(40)と、駆動軸(40)に取り付けられた回転斜板(50)と、シリンダ(241)と、回転斜板(50)に一端が当接するように付勢され、回転斜板(50)の回転によってシリンダ(241)内を移動可能に設けられたピストン(25)と、を備え、回転斜板(50)は、ピストン(25)に当接する環状回転板(52)と、駆動軸(40)に取り付けられた駆動側第1輪(511)と、環状回転板(52)に取り付けられた従動側第2輪(512)と、第1輪(511)と第2輪(512)との間に設けられた複数の転動体(513)と、を有した軸受(51)と、を備えており、軸受(51)は、軸心が駆動軸(40)の軸心(43)に対して傾斜した傾斜軸心(514)を有し、転動体(513)と各輪(511)、(512)との接触点(511c)、(512a)を結ぶ直線(515)が、傾斜軸心(514)に対して非垂直であることを特徴とする。

Description

燃料ポンプ
 本発明は、燃料タンクからエンジンに燃料を供給する燃料ポンプに関し、特に、燃料タンクの外部に配置された燃料ポンプに関するものである。
 自動車および中大型の自動二輪車においては、燃料タンクの内部に配置されるインタンク式の燃料ポンプが主に採用されている。一方、小型の自動二輪車においては、燃料タンクの容量の確保、小型化、および軽量化を目的として、燃料タンクの外部に搭載可能な燃料ポンプを採用することがある。
 燃料タンクの外部に搭載可能な燃料ポンプとしては、特許文献1に示されるように回転斜板型アキシャルピストンポンプ(以下、「回転斜板型燃料ポンプ」と称する)が知られている。回転斜板型燃料ポンプは、駆動軸と、回転斜板と、シリンダと、シリンダ内を移動可能に構成されたピストンと、駆動装置と、を備えている。駆動装置は、駆動軸を回転させて、駆動軸に対して傾斜して駆動軸に取り付けられた回転斜板を回転させる。ピストンの軸心は駆動軸の軸心と平行であって、ピストンは回転斜板に向けて付勢されている。その結果、回転斜板の回転はピストンの往復運動に変換されることになる。そして、回転斜板型燃料ポンプは、ピストンの往復運動によって、燃料をシリンダ内へ吸引し、ピストンで加圧して、エンジンへ所定圧力の燃料を供給している。
 また、回転斜板型燃料ポンプにおいては、回転斜板と駆動軸との間に軸受を設けることが知られている。これによって、回転斜板が駆動軸に対して滑らかに回転できるようになり、回転斜板とピストンとの間の動摩擦係数が低減されるため、回転斜板とピストンとの間のかじりや磨耗を抑制することができる。
特開2008-255846号公報
 自動二輪車においては、一般的に、燃料タンクは、エンジンおよび排気管の近傍に配置されている。このため、燃料ポンプを燃料タンクの外部に配置する場合、燃料ポンプはエンジンおよび排気管の近傍に配置されることになる。結果として、燃料ポンプは、エンジンおよび排気管からの熱に晒されることになり、燃料ポンプ内の燃料温度の上昇するために、燃料ポンプ内に燃料のベーパー(蒸発した燃料の気泡)が発生することがある。
 さらに、回転斜板型燃料ポンプは、燃料吐出口に連通する高圧燃料室と、燃料吸入口に連通する燃料溜め室と、を有している。そして、ピストンの往復動作によって燃料溜め室からシリンダへ燃料が吸引される際に、燃料溜め室内の圧力は低下する。このため、上述した燃料温度の上昇に加えて、燃料溜め室の圧力の低下に伴う燃料の蒸気圧の低下によって、燃料溜め室において、さらにベーパーの発生が促進されることになる。
 また、回転斜板型燃料ポンプ内の回転斜板と駆動軸との間に設けられた軸受は、燃料溜め室に配置されている。燃料溜め室は、燃料タンクに連通しており、燃料タンクから流入する燃料で満たされている。従って、通常は軸受全体が燃料に浸かっており、燃料が軸受への潤滑材となっている。しかしながら、上述したように回転斜板型燃料ポンプ内に多量のベーパーが発生した場合において、軸受が部分的にベーパーに覆われ、燃料に浸からなくなる場合がある。この場合、軸受への潤滑が不足したり、回転負荷に偏りが生じたりすることになり、軸受の磨耗が促進され、回転斜板型燃料ポンプの寿命が短くなってしまうという問題があった。
 この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、すなわち、燃料タンクの外部に配置された、回転斜板型燃料ポンプにおいて、回転斜板型燃料ポンプ内部の回転斜板と駆動軸との間に設けられた、軸受の耐久性を向上させることのできる回転斜板型燃料ポンプを得ることを目的とする。
 本発明は、燃料タンクの外部に配置され、前記燃料タンク内の燃料を吸入しエンジンへ供給する燃料ポンプであって、前記燃料ポンプは、駆動軸と、前記駆動軸に取り付けられた回転斜板と、シリンダと、前記回転斜板に一端が当接するように付勢され、前記回転斜板の回転によって前記シリンダ内を移動可能に設けられたピストンと、を備え、前記回転斜板は、前記ピストンに当接する環状回転板と、前記駆動軸に取り付けられた駆動側第1輪と、前記環状回転板に取り付けられた従動側第2輪と、前記第1輪と前記第2輪との間に設けられた複数の転動体と、を有した軸受と、を備えており、前記軸受は、軸心が前記駆動軸の軸心に対して傾斜した傾斜軸心を有し、前記転動体と前記各輪との接触点を結ぶ直線が、前記傾斜軸心に対して非垂直であることを特徴とする。
 前記構成によれば、軸受けの転動体と第1輪および第2輪との接触点を結ぶ直線が、軸受けの傾斜軸心に対して非垂直であるため、回転斜板が受けるピストン動作方向の荷重に対する、軸受の耐荷重を増大させることができる。このため、回転斜板型燃料ポンプ内にベーパーが発生し、回転斜板型燃料ポンプ内の軸受への潤滑が不足する場合においても、軸受の耐荷重の増大によって、軸受の耐久性を確保することができる。特に、本発明に係る軸受は、軸受の各輪と転動体との接触点を結ぶ直線が傾斜軸心に対して垂直な軸受(ラジアル軸受)を採用する場合に比べて、ピストン動作方向の荷重に対する耐久性を向上できる。
 本発明は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。
(1)前記軸受が、スラスト軸受またはアンギュラ軸受である。
(2)前記第1輪は、前記傾斜軸心を中心とする内径部と、前記内径部に対して直交する駆動側の環状座面と、を有しており、前記駆動軸は、前記内径部に嵌合する傾斜円筒面と、前記環状座面に当接するスラスト受け面とを、有している。
(3)前記構成(2)において、前記駆動軸は、駆動軸本体と、前記駆動軸本体に対して別体となり前記駆動軸本体に取り付けられる取付軸と、を備えており、前記取付軸は、前記傾斜円筒面および前記スラスト受け面を備えている。
(4)前記燃料ポンプは、前記駆動軸の軸心を略水平方向として、自動二輪車に搭載されており、さらに、前記燃料タンクに連通する燃料吸入口と、前記燃料吸入口および前記シリンダに連通する燃料溜め室と、を備えており、前記回転斜板は、前記燃料溜め室内に配置されており、前記傾斜軸心は、鉛直方向に交差する方向に伸びている。
(5)前記構成(4)において、前記シリンダは、複数設けられており、前記駆動軸の軸心より下方に設けられたシリンダの数が、前記駆動軸の軸心より上方に設けられたシリンダの数より多くなっている。
(6)前記構成(4)または(5)において、前記燃料ポンプは、前記燃料吸入口とは別に、前記燃料溜め室から前記燃料タンクへ連通するベーパー逃がし経路を、さらに有している。
 前記構成(1)によれば、ラジアル軸受を採用する場合に比べて、ピストンの動作方向の荷重に対する、耐荷重を増加させることができる。
 前記構成(2)によれば、駆動軸に軸受の傾斜軸心を中心とした傾斜円筒面を設けて、軸受の第1輪の内径部を駆動軸の傾斜円筒面に嵌合させることによって、軸受の第1輪を駆動軸の軸心に対して傾斜した状態で固定できる。その結果、駆動軸に対して傾斜した傾斜軸心を有する軸受を備えた回転斜板を容易に形成することができる。
 前記構成(3)によれば、駆動軸を、円筒状の駆動軸本体と、軸受を傾斜して固定する取付軸と、に分割することができるため、容易に駆動軸を製作することができる。
 前記構成(4)は、自動二輪車の燃料タンクの外部に搭載された回転斜板型燃料ポンプの具体的な構成である。自動二輪車においては、回転斜板型燃料ポンプ内にベーパーが発生した場合、回転斜板と駆動軸との間に設けられた軸受への潤滑不足が引き起こされることがあるが、本発明に係る軸受けを採用することによって、軸受けの耐久性を確保することができる。
 前記構成(5)によれば、ベーパーの流入しやすい回転斜板型燃料ポンプ内上方へのシリンダの配置数を少なくして、ベーパーがシリンダ内へ流入する量を低減させることができる。その結果、エンジンへ供給される燃料吐出量の減少を抑制し、ベーパーロックを防ぐことができる。
 前記構成(6)によれば、回転斜板型燃料ポンプ内で発生したベーパーを燃料タンクへ排出することができ、軸受への燃料による潤滑の確保および、シリンダ内へのベーパーの流入を抑制することができる。
 要するに本発明によると、軸受の耐荷重を向上させることによって、ベーパーが発生しやすい状況に回転斜板型燃料ポンプが配置され、該燃料ポンプ内部の軸受への潤滑が不十分となる場合においても、軸受の耐久性を確保することができる。
本発明に係る回転斜板型燃料ポンプを備えた自動二輪車の左側面図である。 本発明に係る回転斜板型燃料ポンプの構成を示す断面図である。 第1の実施の形態に係る回転斜板を示す拡大断面図である。 回転斜板型燃料ポンプ内のシリンダ配置を示す断面図である。 第2の実施の形態に係る回転斜板を示す拡大断面図である。 駆動軸の軸受取付部の他の実施の形態を示す拡大断面図である。
[第1の実施の形態]
(自動二輪車全体の構成)
 図1は本発明の第1の実施の形態に係る回転斜板型燃料ポンプを備えた自動二輪車1の左側面図である。なお、本実施形態で用いる方向の概念は、自動二輪車1の運転者から見た方向の概念と一致するものとして説明する。
 図1に示されるように、自動二輪車1は前輪2と後輪3とを備え、前輪2は略上下方向に伸びるフロントフォーク4の下部にて回転自在に支持されている。フロントフォーク4は、ステアリングシャフト5に支持されている。ステアリングシャフト5は、ヘッドパイプ6によって回転自在に支持されている。フロントフォーク4の上端部に設けられたアッパーブラケット7には、左右に延びるバー型のステアリングハンドル8が取り付けられている。従って、運転者がステアリングハンドル8を左右に揺動させることによって、ステアリングシャフト5を回転軸として、前輪2が操舵される。
 車体フレーム9は、ヘッドパイプ6から後方に延設されている。車体フレーム9の後下端部には、スイングアーム10の前端部がピボットボルト11で軸支されており、スイングアーム10の後端部には後輪3が回転自在に支持されている。車体フレーム9の上方であって、ステアリングハンドル7の後方には、燃料タンク12が配置され、燃料タンク12の後方には、運転者用のシート13が配置されている。燃料タンク12の下方には、エンジン14が搭載されている。エンジン14の後部には、出力スプロケット15が配置されており、出力スプロケット15の動力が後輪3へと伝達される。
 シート13の下方であり、エンジン14の後方には、エンジン14への吸気を浄化するエアクリーナ16が配置されている。エアクリーナ16は、車体前方より導入した空気を、エアクリーナ16内に配置されたクリーナエレメント(図示せず)によって清浄化した後、エンジン14に送るようになっている。
 回転斜板型燃料ポンプ20は、燃料タンク12の前部の下側であって、前記燃料タンク12の外面に直付けされている。回転斜板型燃料ポンプ20は、燃料タンク12から吸入された燃料を、所定圧力に加圧した後、高圧配管17を介してエンジン14へ供給している。
(回転斜板型燃料ポンプの構造)
 図2は本実施の形態に係る回転斜板型燃料ポンプ20の構成を示す縦断面図である。燃料ポンプ20は、駆動軸40の軸心43を略水平方向とし、燃料吸入口211を上方として、燃料タンク12の外部であって、燃料タンク12の下面に直付けされて配置されている。図2に示すように、燃料ポンプ20は、外形を形成するハウジング21と、シリンダブロック24と、ピストン25と、駆動装置26と、駆動軸40と、回転斜板50と、を備えている。ハウジング21は、燃料タンク12に接続される燃料吸入口211と、エンジン14へ燃料を供給する燃料吐出口212と、を有している。また、ハウジング21の内部には、燃料吸入口211に連通する燃料溜め室22と、燃料吐出口212に連通する高圧燃料室23とが、形成されている。シリンダブロック24は、ハウジング21内に支持されており、駆動軸40の軸心43を中心とする円周上に駆動軸40の軸心43に平行な複数のシリンダ241を備えている。シリンダ241は、燃料溜め室22と高圧燃料室23とに連通している。駆動軸40はハウジング21内に回転可能に支持されており、駆動装置26によって回転駆動される。回転斜板50は、駆動軸40に対して傾斜して、駆動軸40に取り付けられている。ピストン25はシリンダ241内を駆動軸40の軸心43に平行な方向に移動可能に設けられている。
 ピストン25の一方の端部251は、シリンダ241から回転斜板50側へ突出しており、一方の端部251の円周方向の外周面251aにはバネ止め253が設けられている。バネ止め253とシリンダブロック24との間に圧縮ばね252が備えられていて、ピストン25が常時、シリンダ241から抜け出る方向(X方向)に付勢されている。ピストン25の一方の端部251の回転斜板50との当接面251bは滑らかな半球状に仕上げられていて、駆動装置26に接続された駆動軸40に支持されて共に回転する回転斜板50に摺動可能に当接している。
 図3は回転斜板50を示す図2の拡大図である。図3に示すように、回転斜板50は、ピストン25に摺動可能に当接する環状回転板52と、軸受51と、を有している。軸受51は、ピストン25から遠い側に配置されて駆動軸40に取り付けられた駆動側第1輪511と、ピストン25に近い側に配置されて環状回転板52に取り付けられた従動側第2輪512と、第1輪511と第2輪512との間に配置された転動体513とを備えている。環状回転板52は、駆動軸40の軸心43に対して傾斜した当接面を有する。軸受51は、駆動軸40の軸心43に対して傾斜した傾斜軸心514を有しており、第1輪511と転動体513との接触点511cと、第2輪512と転動体513との接触点512aと、を結ぶ直線515が、傾斜軸心514に対して垂直でなく、傾斜軸心514に沿って延びる成分を有している。これによって、軸受51は、スラスト方向の荷重を受けることができるようになっている。本実施の形態に係る軸受51は、スラスト軸受を採用している。
 次に、軸受51の駆動軸40および環状回転板52への固定方法について説明する。図3に示すように、軸受51の第1輪511は、傾斜軸心514を中心とする内径部511aと、内径部511aに対して直交する駆動側の環状座面511bと、を有している。駆動軸40は、傾斜軸心514を中心とする傾斜円筒面40aと、傾斜円筒面40aに対して直交するスラスト受け面40bと、を有している。第1輪511は、内径部511aが駆動軸40の傾斜円筒面40aに嵌合し、環状座面511bが駆動軸40のスラスト受け面40bに当接することによって、駆動軸40に対して固定されている。これによって、第1輪511は、駆動軸40とは相対回転不能に一体に固定される。
 駆動軸40の傾斜円筒面40aおよびスラスト受け面40bは、駆動軸40に一体に一部品として形成されており、例えば、削り出しによって製作されている。
 第2輪512は、環状回転板52に嵌合固定されている。第2輪512は、転動体513を介して、第1輪511に対して相対回転可能に構成されている。すなわち、第1輪を固定する駆動軸と、第2輪を嵌合する環状回転板52とは、互いに相対して傾斜軸心514の周りを回転可能に構成されている。この結果、環状回転板52の当接面は、軸受51によって、第1輪511に対して傾斜軸心43まわりに相対回転可能に構成されている。
 傾斜軸心514と駆動軸40の軸心43とのなす角度θは、11度前後が望ましい。角度θが小さすぎるとピストン25の往復ストローク量が不足し、十分な燃料供給量および圧力を得られず、逆に大きすぎるとピストン25による燃料の加圧が強すぎ、燃料の圧力が高くなり過ぎたり、駆動装置26への負荷が高くなったりするためである。
 さらに、本発明に係る燃料ポンプ20は、該燃料ポンプ20内に発生したベーパーがエンジン14へ供給されるのを防止する対策を施している。図4は、図2のIV-IV断面図であり、駆動軸40の軸心43が略水平方向である燃料ポンプ20内の、複数のシリンダ241の配置状況を示している。図4において、シリンダ241は3個配置されており、その内のシリンダ241aは、駆動軸40の軸心43よりも上に配置されており、他のシリンダ241b、241cは駆動軸40の軸心43よりも下側に配置されている。すなわち、複数設けられたシリンダ241において、駆動軸40の軸心43より上方に配置されたシリンダ241aの数に比べ、駆動軸の軸心より下方に配置されたシリンダ241b、241cの数が多くなっている。なお、シリンダの数は3個に限られず、複数設けてよく、要するに、駆動軸40の軸心43より上方に設けられたシリンダ241の数が、駆動軸40の軸心43より下方に設けられたシリンダ241の数より少なければよい。
 加えて、本発明に係る燃料ポンプ20は、燃料ポンプ20内に発生したベーパーを燃料タンク12へ排出する対策を施している。図2において、燃料吸入口211とは別に、燃料タンク12と燃料溜め室22とを連通するベーパー逃がし経路27が、示されている。ベーパー逃がし経路27は、燃料溜め室22のベーパーが溜まり易い部位に設けられている。例えば、上面視において、燃料溜め室22の上部開口部22aが上方の燃料吸入口211の範囲の外にある領域Wは、ベーパーが容易に燃料タンクへ抜け出ず、滞留し易い。従って、このようなベーパーが燃料溜め室22に滞留し易い領域を、燃料タンク12へと連通させている。ベーパー逃がし経路27は外部配管として設けてもよく、燃料ポンプ20のハウジング21に一体に形成してもよい。
 また、本発明に係る燃料ポンプ20は、燃料ポンプ20内におけるベーパーの発生を抑制する対策を施している。図1において、燃料ポンプ20とエンジンとの間に設けられた遮熱板18が示されている。遮熱板18によって、エンジンから回転斜板型燃料ポンプへ放射する熱を遮って、燃料ポンプ20内の燃料の温度上昇を防ぎ、ベーパーの発生を抑制できる。なお、遮熱板18を追加する代わりに、燃料ポンプ20を冷却させる手段として、走行風を導入する導風板を用いたり、空冷ファンを用いたり、水冷手段を用いたりしてもよい。
 図2に示すように、燃料ポンプ20は燃料吸入口22に、燃料タンク12内の異物が燃料ポンプ20内に流入するのを防ぐ燃料フィルタ70をさらに備えている。これによって、燃料ポンプ20と燃料フィルタ70とを接続する配管が不要となり、配管を簡単にできる。なお、燃料フィルタ70が目詰まりすると、燃料ポンプ20内の圧力が低下し、ベーパーが発生し易くなるため、燃料フィルタ70のメッシュサイズは最適なサイズを選択する。
 次に、図2に基づいて、燃料ポンプ20の作動と燃料の流れを説明する。駆動装置26を駆動させると駆動軸40が回転する。駆動軸40が回転することによって、まず駆動軸40に嵌合している軸受51の第1輪511が駆動軸と同じ回転数で回転する。次に、第1輪511の回転が、転動体514を介して、従動側の第2輪512に伝わり、第2輪512が回転する。このため、第2輪512に嵌合している環状回転板52が回転することになる。環状回転板52は、駆動軸40の軸心43に対して傾斜して取り付けられている。その結果、環状回転板52が駆動軸の軸心43周りに回転することによって、環状回転板52に向けて付勢されたピストン25は、往復運動を与えられる。すなわち、駆動装置2を駆動させることによって、シリンダ241内においてピストン25が往復運動する。
 図2において、回転斜板型燃料ポンプにおける燃料の流れが白塗り矢印で示されている。燃料は、燃料タンク12から燃料吸入口211を通して燃料溜め室22に流入して、燃料溜め室22は燃料によって満たされる。燃料は、ピストン25の往復運動によって、シリンダ241内に吸入され、加圧されて、その後、燃料高圧室23に吐出される。その後、燃料吐出口212から、高圧配管17を介して、エンジン14へ燃料が供給される。
 前記構成の燃料ポンプ20によれば、次のような効果を発揮できる。
 環状回転板52のピストン25との当接部52aには、当接部52aにおけるピストン動作方向の荷重によって摩擦が発生するため、環状回転板52は滑らかに回転し難い。一方、駆動軸40は、環状回転板52から軸受51によって切り離されているために、滑らかに回転できる。その結果、駆動装置26の負荷を低減させて、駆動装置26を小型化できる。
 図3のF、Fr、Fsは当接部52aにおける、ピストン25と回転斜板50との間に作用する荷重を示している。Fは、当接部52aにおける、ピストン25が環状回転板52へ作用する荷重を示している。FsはFの軸受51のスラスト方向の分力を示している。FrはFの軸受51のラジアル方向の分力を示している。図3に示すように、傾斜軸心514は駆動軸40の軸心43に対して11度前後の角度を有しており、ピストン29と環状回転板50との当接部52aにおける荷重において、軸受けのラジアル方向の分力Frより、軸受けのスラスト方向の分力Fsの方が大きい。つまり、ピストン25と環状回転板52との当接部52aにおいては、軸受51は、スラスト方向分力Fsを主に支持することになる。すなわち、本発明に係る軸受51によれば、スラスト方向の荷重を支持できるようになっているため、ピストン25による荷重を効果的に支持することができ、軸受のピストン動作方向の耐荷重を向上できる。
 駆動軸40に軸受51の傾斜軸心514を中心とした傾斜円筒面40aを設けて、軸受51の第1輪511の内径部511aを駆動軸40の傾斜円筒面40aに嵌合させることによって、軸受51の第1輪511を駆動軸40の軸心43に対して傾斜した状態で固定できる。その結果、駆動軸40の軸心43に対して傾斜した傾斜軸心514を有する軸受51を備えた回転斜板50を容易に形成することができる。
 燃料溜め室22には、回転斜板50が配置されており、燃料溜め室22に満たされた燃料が軸受51への潤滑材となっている。しかし、本実施の形態に係る燃料ポンプ20は、高温雰囲気中に配置されており、またピストンの動作によって内部の圧力低下を生じ易いために、ポンプ内の燃料溜め室22にベーパーを生じ易い。このため、燃料溜め室22に生じたベーパーによって軸受51への潤滑が不足して、軸受51が損傷して、軸受51の寿命が短くなる可能性がある。また、燃料溜め室22の上部にベーパーが滞留することによって、軸受51の上部が燃料に浸からない状態が生じた場合には、軸受の上下において負荷変動を生じて、軸受51が損傷し、軸受51の寿命がさらに短くなる可能性がある。しかし、本発明に係る燃料ポンプ20は、上述したように、軸受51のピストン25の動作方向に対する耐荷重を向上させることができるために、軸受51への潤滑が不足して、軸受51の上下において負荷変動が生じたとしても、軸受51の損傷を防いで、軸受51の耐久性を確保することができる。
 また、燃料溜め室内22で発生したベーパーは、燃料供給口211から燃料タンク12へ排出されるが、一部は燃料溜め室22の上部に滞留する。さらに多量にベーパーが発生した場合は、燃料溜め室22の上部がベーパーで満たされることになり、駆動軸40の軸心43より上方に配置されたシリンダ241へ、ベーパーが流入し易くなる。その結果、シリンダ241内に多量のベーパーが流入し、ベーパーロックが生じたり、エンジン14へ供給する燃料が不足したりする可能性がある。しかし、本実施の形態に係る回転斜板型燃料ポンプ21は、ベーパーの流入し易い駆動軸40の軸心43より上方へ配置されたシリンダ241aの数を少なくすることによって、ベーパーがシリンダ241へ流入する量を抑制させることができ、その結果、エンジン14へ供給される燃料吐出量の減少を抑制することができる。
 ベーパー逃がし経路27を設けることによって、燃料溜め室22に滞留するベーパーを燃料タンク12へ排出して、燃料溜め室22に滞留するベーパーを減じることができる。このため、燃料溜め室22に配置された回転斜板50の軸受51への潤滑不足を防止することができる。
[第2の実施の形態]
 図5は、本発明の第2の実施の形態に係る回転斜板型燃料ポンプ20の軸受部の拡大図である。第2の実施の形態は、第1の実施の形態に対して軸受が異なっており、その他の構成は第1の実施の形態と同じである。このため、軸受についてのみ説明し、その他の構成の説明は省略する。図5に示すように、回転斜板60に採用する軸受として、スラスト軸受の代わりにアンギュラ軸受61を採用してもよい。アンギュラ軸受を採用することによって、スラスト荷重に加えて、ラジアル方向の荷重を支持することができるようになる。
 回転斜板60は、ピストン25に摺動可能に当接する環状回転板62と、アンギュラ軸受61と、を有している。アンギュラ軸受61は、軸受61の径方向内側に配置されて駆動軸40に取り付けられた駆動側第1輪611と、軸受61の径方向外側に配置されて環状回転板62に取り付けられた従動側第2輪612と、第1輪611と第2輪612との間に配置された転動体613とを備えている。アンギュラ軸受61は、駆動軸40の軸心43に対して傾斜した傾斜軸心614を有しており、第1輪611と転動体613との接触点611cと、第2輪612と転動体613との接触点612aと、を結ぶ直線615が、傾斜軸心614に対して垂直でなく、傾斜軸心614に沿って延びる成分を有している。これによって、アンギュラ軸受61は、スラスト方向の荷重を受けることができるようになっている。
 次に、アンギュラ軸受61の駆動軸40および環状回転板62への固定方法について説明する。図5に示すように、アンギュラ軸受61の第1輪611は、傾斜軸心614を中心とする内径部611aと、内径部611aに対して直交する駆動側の環状座面611bと、を有している。駆動軸40は、傾斜軸心614を中心とする傾斜円筒面40aと、傾斜円筒面40aに対して直交するスラスト受け面40bと、を有している。第1輪611は、内径部611aが駆動軸40の傾斜円筒面40aに嵌合し、環状座面611bが駆動軸40のスラスト受け面40bに当接することによって、駆動軸40に対して固定されている。
 駆動軸40の傾斜円筒面40aおよびスラスト受け面40bは、駆動軸40に一体に一部品として形成されており、例えば、削り出しによって製作されている。
 第2輪612は、環状回転板62に嵌合固定されている。第2輪612は、転動体613を介して、第1輪611に対して相対動作可能に構成されている。すなわち、第1輪を固定する駆動軸と、第2輪を嵌合する環状回転板62とは、互いに相対して回転可能に構成されている。本実施の形態によれば、軸受61はアンギュラ軸受なのラジアル軸受を採用する場合に比べて、ピストンの動作方向の荷重に対する耐荷重を増加させることができる。
[他の実施の形態]
 上記の実施の形態では、軸受51の第1輪511を駆動軸40に一体に形成された傾斜円筒面40aおよびスラスト受け面40bに取り付ける例が示されているが、駆動軸40を駆動軸本体41と駆動軸本体41とは別体となる取付軸42とに分割して、取付軸42に傾斜円筒面42aおよびスラスト受け面42bを設けてもよい。
 図6は、駆動軸本体41と駆動軸本体41とは別体となる取付軸42とを、示した駆動軸の拡大図である。図6に示すように、駆動軸本体41は取付軸42を固定する段付きの円筒状の形態を有しており、傾斜円筒面42aおよびスラスト受け面42bを有した取付軸42を駆動軸本体41と別体で設けて、駆動軸本体41に取付軸42を嵌合することによって、駆動軸を構成することができる。これによって、駆動軸40を容易に製作することができる。
 上記の実施の形態では、図2に示すように燃料吸入口211は、燃料溜め室22の上部開口部22aより小さくなっているが、燃料供給口211を拡大させて、燃料溜め室22の上部開口部22aと同じか、それよりも大きくしてもよい。これによって、上述したベーパーが溜まり易い領域を解消することができ、燃料溜め室22内に配置された回転斜板50の軸受51への潤滑不足を防止することができる。
 回転斜板50の環状回転板52を第2輪512の径方向外側に位置させて、ピストン25と環状回転板52との当接部52aを第2輪512の径方向外側に設定することで、小径の軸受を用いることができる。これによって、軸受周囲で燃料が充填される空間を増やすことができ、ピストン25の往復動作による圧力変動を抑えて、ベーパーの発生を抑えることができる。
 また、回転斜板50の環状回転板52を傾斜軸心43の方向に延長して第1輪511と第2輪512との間の隙間を部分的に塞ぐように構成してもよい。これによって、転動体513の周囲にごみが侵入することを防ぐと共に転動体513の周囲に充填される燃料の流出を防いで、軸受51の潤滑不足を防ぐことができる。
 ピストン25からの押圧力が転動体513を介して第1輪511に伝わった際に、第1輪511が駆動軸40に対して駆動軸40の軸心43の方向に移動しないようにするためのストッパが設けられても良い。ストッパは、駆動軸40の軸心43の方向に対して、第1輪511の両側に設けられることが望ましい。ストッパは、駆動軸43と別体に形成される。これによって、駆動軸43の形成を容易にすることができる。ストッパによって第1輪511が狭持されることで、駆動軸40に対して傾斜した状態で軸受51を固定することができる。
 第1輪511の内径部511aが、駆動軸40の傾斜円筒面40aよりも大きい場合には、第1輪511の内径部511aと駆動軸40の傾斜円筒面40aとの間の隙間を塞ぐ円筒状の第1のスペーサ部材が配置されることが好ましい。第1のスペーサ部材は、駆動軸40の軸線43の方向に延びることによって、駆動軸40との接触量を増やすことができると共に、第1のスペーサ部材が前記ストッパに狭持されることで軸受の傾斜支持を実現することができる。これによって、がたつきを抑えてさらに耐久性を向上できる。また、第1のスペーサ部材は、第1輪511に対して転動体513と反対側で径方向に延長して第1輪511に当接することによって、第1輪511にかかるピストンの動作方向に作用する荷重を受けることができる。同様に、第2輪512と駆動軸40との間の径方向の隙間を小さくする円筒状の第2のスペーサ部材を配置してもよい。これによって、第2輪が回転して自動調芯されるまでの第2輪512と駆動軸40との間のがたつきを防ぐことができる。
 駆動軸40が回転斜板50を貫通して、駆動軸40の両端で回転支持されると共に、ピストン動作方向への移動が阻止されても良い。これによって、駆動軸40がピストンから押圧力を受けても、駆動軸40の先端部の振れ回りを抑えることができる。
 上記の実施の形態では、駆動軸40の軸心43よりも上方に設けられたシリンダ241の数が、下方に設けられたシリンダ241よりも少なく、ベーパー逃がし経路27を備えていることを説明したが、駆動軸40の軸心43よりも上方に設けられたシリンダ241の数が、下方に設けられたシリンダ241の数よりも多くてもよく、ベーパー逃がし経路27を備えていなくても良い。
 本発明に使用される軸受けとしては、スラスト玉軸受、スラストころ軸受、アンギュラ玉軸受等を採用できる。
 ベーパーの発生を防止するために、積極的に燃料ポンプを冷却する構成を採用してもよい。例えば、水冷エンジンの場合には、冷却水を用いて燃料溜め室の周囲を冷却するようにしてもよい。また、燃料溜め室の温度上昇を防ぐように比較的温度の低い燃料が供給されるようにしてもよい。潤滑不足にならないように軸受に燃料を吹き付ける構造としてもよい。具体的には燃料で満たされなくなる可能性の高い軸受上部に燃料を供給する構造としてもよく、供給される燃料の一部を供給したり、駆動軸外面と内面との間に連通孔を設けて内径側の連通孔から燃料を軸受に噴射したりしてもよい。また、駆動軸と共に回転する部分にフィンなどの攪拌部を設けて、周囲燃料を攪拌させて軸受上部での潤滑不足を防いでも良い。
 上記の実施の形態では、自動二輪車の燃料ポンプを例として説明したが、本発明は、自動二輪車の燃料ポンプに限定されず、エンジンを備える車両等の燃料ポンプに適用することができる。
 特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各種変形および変更を行うことも可能である。
 本発明の回転斜板型燃料ポンプでは、燃料ポンプ内にベーパーが発生し、回転遮板内の軸受への潤滑が不足する場合においても、軸受の耐久性を確保できるので、産業上の利用価値が大である。
 1 自動二輪車
 12 燃料タンク
 14 エンジン
 18 遮熱板
 20 回転斜板型燃料ポンプ
 21 ハウジング
 25 ピストン
 26 駆動装置
 27 ベーパー逃がし経路
 40 駆動軸
 40a 傾斜円筒面 40b スラスト受け面
 41 駆動軸本体
 42 取付軸
 42a 傾斜円筒面 42b スラスト受け面
 43 軸心
 50 回転斜板
 51 軸受け
 511 第1輪
 512 第2輪
 513 転動体
 52 環状回転板
 70 燃料フィルタ

Claims (7)

  1.  燃料タンクの外部に配置され、前記燃料タンク内の燃料を吸入しエンジンへ供給する燃料ポンプであって、
     前記燃料ポンプは、駆動軸と、前記駆動軸に取り付けられた回転斜板と、シリンダと、前記回転斜板に一端が当接するように付勢され、前記回転斜板の回転によって前記シリンダ内を移動可能に設けられたピストンと、を備え、
     前記回転斜板は、
     前記ピストンに当接する環状回転板と、
     前記駆動軸に取り付けられた駆動側第1輪(511)と、前記環状回転板に取り付けられた従動側第2輪(512)と、前記第1輪(511)と前記第2輪(512)との間に設けられた複数の転動体(513)と、を有した軸受(51)と、を備えており、
     前記軸受(51)は、軸心が前記駆動軸の軸心(43)に対して傾斜した傾斜軸心(514)を有し、前記転動体(513)と前記各輪(511、512)との接触点(511c、512a)を結ぶ直線(515)が、前記傾斜軸心(514)に対して非垂直であることを特徴とする、燃料ポンプ。
  2.  前記軸受が、スラスト軸受またはアンギュラ軸受である、請求項1記載の燃料ポンプ。
  3.  前記第1輪は、前記傾斜軸心を中心とする内径部と、前記内径部に対して直交する駆動側の環状座面と、を有しており、
     前記駆動軸は、前記内径部に嵌合する傾斜円筒面と、前記環状座面に当接するスラスト受け面とを、有している、請求項1または2に記載の燃料ポンプ。
  4.  前記駆動軸は、駆動軸本体と、前記駆動軸本体に対して別体となり前記駆動軸本体に取り付けられる取付軸と、を備えており、
     前記取付軸は、前記傾斜円筒面および前記スラスト受け面を備えている、請求項3記載の燃料ポンプ。
  5.  前記燃料ポンプは、前記駆動軸の軸心を略水平方向として、自動二輪車に搭載されており、
     さらに、前記燃料タンクに連通する燃料吸入口と、前記燃料吸入口および前記シリンダに連通する燃料溜め室と、を備えており、
     前記回転斜板は、前記燃料溜め室内に配置されており、
     前記傾斜軸心は、鉛直方向に交差する方向に伸びている、請求項1から4のいずれか1つに記載の燃料ポンプ。
  6.  前記シリンダは、複数設けられており、
     前記駆動軸の軸心より下方に設けられたシリンダの数が、前記駆動軸の軸心より上方に設けられたシリンダの数より多くなっている、請求項5記載の燃料ポンプ。
  7.  前記燃料ポンプは、前記燃料吸入口とは別に、前記燃料溜め室から前記燃料タンクへ連通するベーパー逃がし経路を、さらに有している、請求項5または6に記載の燃料ポンプ。
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