WO2014038280A1

WO2014038280A1 - 燃料ポンプ

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Publication number: WO2014038280A1
Application number: PCT/JP2013/068491
Authority: WO
Inventors: 森　哲也; 泰久岡部
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2014-03-13
Also published as: US20150252763A1; EP2896831A1; JP2013177880A; JP5687257B2; EP2896831A4; EP2896831B1

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。

　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

　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。