WO2016103663A1 - 燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

　燃料ポンプは、内歯を複数有するアウタギアと、外歯を複数有し、アウタギアとは偏心方向に偏心して噛合するインナギアと、燃料を吐出する吐出口（１７）を形成し、アウタギア及びインナギアを回転可能に収容するポンプハウジング（１０）とを、備える。アウタギア及びインナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各ポンプ室に順次吸入して各ポンプ室から吐出口（１７）に吐出する。ポンプハウジング（１０）のポンプケーシング（１６）は、インナギアの回転方向（Ｒｉｇ）に対して交差する交差方向に吐出口（１７）を跨ぐことにより当該ポンプケーシング（１６）を補強する補強リブ（６０）を有する。補強リブ（６０）は、ポンプ室と対向する側において、インナギアの回転方向（Ｒｉｇ）に傾斜する傾斜面（６２）を有する。

Description

燃料ポンプ 関連出願の相互参照

　本願は、２０１４年１２月２６日に出願された日本国特許出願第２０１４－２６４４２１号に基づくものであり、この開示をもってその内容を本明細書中に開示したものとする。

　本開示は、燃料を順次ポンプ室に吸入して吐出する燃料ポンプに関する。

　従来、燃料を順次ポンプ室に吸入して吐出する燃料ポンプが知られている。特許文献１に開示の燃料ポンプは、内歯を複数有するアウタギアと、外歯を複数有し、アウタギアとは偏心方向に偏心して噛合するインナギアと、燃料を吐出する吐出口を形成し、アウタギア及びインナギアを回転可能に収容するポンプハウジングとを、備えている。アウタギア及びインナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各ポンプ室に順次吸入して当該各ポンプ室から吐出口に吐出するのである。

　また、ベーンポンプの分野では、例えば特許文献２に開示されているように、ポンプ室から流体を吐出する吐出口が、ポンプハウジングに形成されている。そして、ロータの回転方向に対して交差する交差方向に吐出口を跨ぐリブが設けられている。

　しかしながら、特許文献１の構成における吐出口に、特許文献２のようなリブを闇雲に設けただけでは、当該リブにより、燃料の吐出が阻害され、その結果、ポンプ効率が低下することが懸念されている。

特開２０１２－１９７７０９号公報 特開２０１４－１７３５８８号公報

　本開示は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポンプ効率の高い燃料ポンプを提供することにある。

　本開示では、内歯を複数有するアウタギアと、
　外歯を複数有し、アウタギアとは偏心方向に偏心して噛合するインナギアと、
　燃料を吐出する吐出口を形成し、アウタギア及びインナギアを回転可能に収容するポンプハウジングとを、備え、
　アウタギア及びインナギアは、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各ポンプ室に順次吸入して当該各ポンプ室から吐出口に吐出する燃料ポンプであって、
　ポンプハウジングは、インナギアの回転方向に対して交差する交差方向に吐出口を跨ぐことによりポンプハウジングを補強する補強リブを有し、
　補強リブは、ポンプ室と対向する側において、インナギアの回転方向に傾斜する傾斜面を有する燃料ポンプを提供する。

　この燃料ポンプでは、インナギアの回転方向に対する交差方向に吐出口を跨ぐことによりポンプハウジングを補強する補強リブは、ポンプ室と対向する側において、回転方向に傾斜する傾斜面を有している。この傾斜面により、補強リブが燃料に与える流体抵抗は抑制されるので、吐出口内にて燃料を円滑に流すことができる。これによれば、吐出口を通して吐出させる燃料の吐出流量を高めることができるので、ポンプ効率の高い燃料ポンプを提供することができる。

一実施形態における燃料ポンプを示す部分断面正面図である。 図１のII－II線断面図である。 図１のIII－III線断面図である。 図１のIV－IV線断面図である。 図３のV－V線断面において、ポンプケーシングを示す断面図である。 図５のVI－VI線断面において、補強リブの形状を示す断面図である。 変形例２における図６に対応する図である。 変形例３における図６に対応する図である。 変形例４における図６に対応する図である。

　以下、本開示の一実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１に示すように、本発明の一実施形態による燃料ポンプ１００は、車両に搭載される容積式のトロコイドポンプである。燃料ポンプ１００は、円筒状のポンプボディ２内部に収容されたポンプ本体３及び電動モータ４を、備えている。それと共に燃料ポンプ１００は、ポンプボディ２のうち電動モータ４を軸方向に挟んでポンプ本体３とは反対側端から外部へ張り出したサイドカバー５を、備えている。ここでサイドカバー５は、電動モータに通電するための電気コネクタ５ａと、燃料を吐出するための吐出ポート５ｂとを、備えている。こうした燃料ポンプ１００では、電気コネクタ５ａを介した外部回路からの通電により、電動モータ４が回転駆動される。その結果、電動モータ４が有する回転軸４ａの回転力を利用してポンプ本体３により吸入及び加圧された燃料は、吐出ポート５ｂから吐出されることになる。なお、燃料ポンプ１００については、ガソリンよりも粘性が高い軽油を、燃料として吐出するものである。

　以下、ポンプ本体３について詳細に説明する。ポンプ本体３は、ポンプハウジング１０、インナギア２０及びアウタギア３０を備えている。ここでポンプハウジング１０は、ポンプカバー１２とポンプケーシング１６を重ね合わせてなる。

　ポンプカバー１２は、金属により円盤状に形成されている。ポンプカバー１２は、ポンプボディ２のうち電動モータ４を軸方向に挟んでサイドカバー５とは反対側端から、外部へ張り出している。

　図１，２に示すポンプカバー１２は、外部から燃料を吸入するために、円筒孔状の吸入口１２ａ及び円弧溝状の吸入通路１３を形成している。吸入口１２ａは、ポンプカバー１２のうちインナギア２０のインナ中心線Ｃｉｇから偏心した特定箇所Ｓｓを、同カバー１２の軸方向に沿って貫通している。吸入通路１３は、ポンプカバー１２のうちポンプケーシング１６側に開口している。図２に示すように吸入通路１３の内周部１３ａは、インナギア２０の回転方向Ｒｉｇ（図４も参照）に沿って半周未満の長さに延伸している。吸入通路１３の外周部１３ｂは、アウタギア３０の回転方向Ｒｏｇ（図４も参照）に沿って半周未満の長さに延伸している。

　ここで吸入通路１３は、始端部１３ｃから回転方向Ｒｉｇ，Ｒｏｇの終端部１３ｄに向かう程、拡幅している。また、吸入通路１３は、溝底部１３ｅの特定箇所Ｓｓに吸入口１２ａを開口させることで、当該吸入口１２ａと連通している。特に図２に示すように、吸入口１２ａが開口する特定箇所Ｓｓの全域では、吸入通路１３の幅が吸入口１２ａの直径よりも小さく設定されている。

　図１，３～５に示すポンプケーシング１６は、金属により有底円筒状に形成されている。ポンプケーシング１６のうち開口部１６ａは、ポンプカバー１２により覆われることで、全周に亘って密閉されている。ポンプケーシング１６の内周部１６ｂは、特に図１，４に示すように、インナギア２０のインナ中心線Ｃｉｇから偏心した円筒孔状に形成されている。

　ポンプケーシング１６は、ポンプボディ２及び電動モータ４間の燃料通路６を通じて燃料を吐出ポート５ｂから吐出するために、円弧孔状の吐出口１７を形成している。吐出口１７は、ポンプケーシング１６の凹底部１６ｃを軸方向に沿って貫通している。換言すると、凹底部１６ｃは、吐出口１７に隣接する箇所に設けられている。特に図３に示すように吐出口１７の内周部１７ａは、インナギア２０の回転方向Ｒｉｇに沿って半周未満の長さに延伸している。吐出口１７の外周部１７ｂは、アウタギア３０の回転方向Ｒｏｇに沿って半周未満の長さに延伸している。ここで吐出口１７は、始端部１７ｃから回転方向Ｒｉｇ，Ｒｏｇの終端部１７ｄに向かう程、縮幅している。

　また、ポンプケーシング１６は、吐出口１７において、補強リブ６０を有している。本実施形態の補強リブ６０は、吐出口１７の略中央において、１つ設けられている。補強リブ６０は、金属によりポンプケーシング１６と一体に形成されており、インナギア２０の回転方向Ｒｉｇに対して交差する交差方向に吐出口１７を跨ぐことにより、ポンプケーシング１６を補強するリブである。具体的に補強リブ６０は、回転方向Ｒｉｇに沿って延伸する吐出口１７に対して、ポンプケーシング１６の交差方向の変形を抑制する。このような補強リブ６０により、吐出口１７は、始端側通路１７ｅと終端側通路１７ｆとに分断されている。さらに吐出口１７は、始端側通路１７ｅと終端側通路１７ｆとの双方において、図１に示す燃料通路６と連通している。

　ポンプケーシング１６の凹底部１６ｃのうち両ギア２０，３０間のポンプ室４０（後に詳述）を挟んで吸入通路１３と対向する箇所には、特に図３に示すように、同通路１３を軸方向に投影した形状と対応させて、円弧溝状の吸入溝１８が形成されている。これによりポンプケーシング１６では、吐出口１７が吸入溝１８とその輪郭を線対称に設けられている。一方で特に図２に示すように、ポンプカバー１２のうちポンプ室４０を挟んで吐出口１７と対向する箇所には、当該吐出口１７を軸方向に投影した形状と対応させて、円弧溝状の吐出溝１４が形成されている。これによりポンプカバー１２では、吸入通路１３が吐出溝１４とは線対称に設けられている。

　図１に示すように、ポンプケーシング１６の凹底部１６ｃのうちインナ中心線Ｃｉｇ上には、電動モータ４の回転軸４ａを径方向に軸受するために、ラジアル軸受５０が嵌合固定されている。一方で、ポンプカバー１２のうちインナ中心線Ｃｉｇ上には、回転軸４ａを軸方向に軸受するために、スラスト軸受５２が嵌合固定されている。

　図１，４に示すように、ポンプケーシング１６の凹底部１６ｃ及び内周部１６ｂは、インナギア２０及びアウタギア３０を収容する収容空間５６を、ポンプカバー１２と共同して画成している。そして、凹底部１６ｃは、後述するインナギア２０及びアウタギア３０の回転により、インナギア２０及びアウタギア３０が摺動する摺動面となっている。インナギア２０及びアウタギア３０は、それぞれの歯の歯形曲線をトロコイド曲線した、所謂トロコイドギアである。

　インナギア２０は、インナ中心線Ｃｉｇを回転軸４ａと共通にすることで、収容空間５６内では偏心して配置されている。インナギア２０の内周部２２では、ラジアル軸受５０により径方向に軸受されていると共に、ポンプケーシング１６の凹底部１６ｃとポンプカバー１２とにより軸方向に軸受されている。また、インナギア２０は、ジョイント部材５４を介して回転軸４ａと連結されている。これらによりインナギア２０は、電動モータ４による回転軸４ａの回転に応じて、インナ中心線Ｃｉｇ周りとなる一定の回転方向Ｒｉｇへ回転可能になっている。

　インナギア２０は、そうした回転方向Ｒｉｇに等間隔に並ぶ複数の外歯２４ａを、外周部２４に有している。各外歯２４ａは、インナギア２０の回転に応じて吐出口１７、吸入通路１３及び各溝１４，１８と軸方向に対向可能となっていることで、凹底部１６ｃ及びポンプカバー１２への張り付きを抑制されている。

　アウタギア３０は、インナギア２０のインナ中心線Ｃｉｇに対して偏心することで、収容空間５６内では同軸上に配置されている。これによりアウタギア３０に対しては、一径方向としての偏心方向Ｄｅにインナギア２０が偏心している。アウタギア３０の外周部３４は、ポンプケーシング１６の内周部１６ｂにより径方向に軸受されていると共に、ポンプケーシング１６の凹底部１６ｃとポンプカバー１２とにより軸方向に軸受されている。これらの軸受によりアウタギア３０は、インナ中心線Ｃｉｇから偏心したアウタ中心線Ｃｏｇ周りとなる一定の回転方向Ｒｏｇへ回転可能になっている。

　アウタギア３０は、そうした回転方向Ｒｏｇに等間隔に並ぶ複数の内歯３２ａを、内周部３２に有している。ここでアウタギア３０における内歯３２ａの数は、インナギア２０における外歯２４ａの数よりも一つ多くなるように、設定されている。各内歯３２ａは、アウタギア３０の回転に応じて吐出口１７、吸入通路１３及び各溝１４，１８と軸方向に対向可能となっていることで、凹底部１６ｃ及びポンプカバー１２への張り付きを抑制されている。

　図４に示すように、アウタギア３０に対してインナギア２０は、偏心方向Ｄｅへの相対的な偏心により噛合している。これにより、収容空間５６のうち両ギア２０，３０の間には、ポンプ室４０が複数連なって形成されている。このようなポンプ室４０は、アウタギア３０及びインナギア２０が回転することにより、その容積が拡縮するようになっている。

　両ギア２０，３０の回転に伴って、吸入通路１３及び吸入溝１８と対向して連通するポンプ室４０にて、その容積が拡大する。その結果として、吸入口１２ａから燃料が吸入通路１３を通してポンプ室４０に吸入される。このとき、始端部１３ｃから終端部１３ｄに向かう程（図２も参照）、吸入通路１３が拡幅していることで、当該吸入通路１３を通して吸入される燃料量は、ポンプ室４０の容積拡大量に応じたものとなる。

　両ギア２０，３０の回転に伴って、吐出口１７及び吐出溝１４と対向して連通するポンプ室４０にて、その容積が縮小する。その結果として、上記吸入機能と同時に、ポンプ室４０から燃料が吐出口１７を通して燃料通路６に吐出される。このとき、始端部１７ｃから終端部１７ｄに向かう程（図３も参照）、吐出口１７が縮幅していることで、当該吐出口１７を通して吐出される燃料量は、ポンプ室４０の容積縮小量に応じたものとなる。

　このようにして、燃料は、燃料ポンプ１００により、各ポンプ室４０に順次吸入されて、当該各ポンプ室４０から吐出口１７に吐出されるのである。

　（補強リブの詳細構成）
　ここで、図３，５，６に示す補強リブ６０について詳細に説明する。補強リブ６０は、吐出口１７の内周部１７ａ及び外周部１７ｂに接続されると共に、傾斜面６２、側面６６、及び奥面６８を有し、これらに囲まれて形成されている。

　傾斜面６２は、補強リブ６０のうちポンプ室４０と対向する側において、インナギア２０の回転方向Ｒｉｇに傾斜して設けられている。特に本実施形態の傾斜面６２は、補強リブ６０の先端６４を挟んで両側に設けられており、当該先端６４を挟んで略対称の傾斜形状を呈している。具体的に傾斜面６２は、先端６４よりも回転方向Ｒｉｇのうち回転進行側に向かう程、奥側に傾斜する平面状を呈しており、また、先端６４よりも回転方向Ｒｉｇのうち回転逆側に向かう程、奥側に傾斜する平面状を呈している。

　ここで、傾斜面６２に両側を挟まれ、交差方向に沿って延びる先端６４は、回転方向Ｒｉｇに沿っては凸状に湾曲しており、両側の傾斜面６２と滑らかに接続されている。先端６４は、図６の断面において円弧状となっている。この補強リブ６０の先端６４は、特に図５，６に示すように、吐出口１７において摺動面としての凹底部１６ｃよりも奥側に位置している。ここで奥側とは、吐出口１７においてポンプ室４０と離れる側を示している。凹底部１６ｃと先端６４との位置関係を示す、凹底部１６ｃから先端６４までの寸法ＬＨは、例えば１．５ｍｍとなっている。

　側面６６は、傾斜面６２よりも奥側において、燃料の吐出方向に沿って形成されている。本実施形態の吐出方向は、凹底部１６ｃに垂直な方向として定義され、また、軸方向に沿っている。側面６６は、傾斜面６２と同様に、先端６４を挟んで両側に形成されている。また、この側面６６と傾斜面６２との間も、凸状の湾曲により滑らかに接続されている。両側の側面６６間がなす補強リブの幅ＷＲは、例えば３．０ｍｍとなっている。

　奥面６８は、補強リブ６０の最も奥側に位置し、両側の側面６６を接続する面である。このような補強リブ６０の凹底部１６ｃに平行な方向の断面積は、先端６４よりも奥面６８が位置する箇所において大きくなっている。

　このような補強リブ６０が形成された吐出口１７に、ポンプ室４０から燃料が流れ込むと、図６に矢印で模式的に示すように、当該燃料は、先端６４を挟んで両側の傾斜面６２に沿うように、始端側通路１７ｅと、終端側通路１７ｆに分かれて奥側へと流れる。さらに燃料は、各通路１７ｅ，１７ｆにおいて側面６６が位置する箇所まで達すると、側面６６が沿う方向、すなわち吐出方向に沿うように流れ、燃料通路６へと吐出されるのである。

　（作用効果）
　以上説明した本実施形態の作用効果を以下に説明する。

　本実施形態によると、インナギア２０の回転方向Ｒｉｇに対する交差方向に吐出口１７を跨ぐことによりポンプハウジング１０のポンプケーシング１６を補強する補強リブ６０は、ポンプ室４０と対向する側において、回転方向Ｒｉｇに傾斜する傾斜面６２を有している。この傾斜面６２により、補強リブ６０が燃料に与える流体抵抗は抑制されるので、吐出口１７内にて燃料を円滑に流すことができる。これによれば、吐出口１７を通して吐出させる燃料の吐出流量を高めることができるので、ポンプ効率の高い燃料ポンプ１００を提供することができる。

　また、本実施形態によると、ポンプケーシング１６は、吐出口１７に隣接する箇所において、インナギア２０が摺動する摺動面としての凹底部１６ｃを有し、補強リブ６０の先端６４は、当該凹底部１６ｃよりも奥側に位置する。このように先端位置が凹底部１６ｃよりも奥側にあることにより、ポンプ室４０から吐出される燃料を吐出口１７内へと確実に流入させることができる。これによれば、吐出口１７を通して吐出させる燃料の吐出流量を高めて、ポンプ効率の高い燃料ポンプ１００を提供することができる。

　また、本実施形態によると、補強リブ６０の先端６４は、凸状に湾曲している。このような湾曲によって、吐出口１７内では燃料が円滑に流れることになるので、ポンプ効率を高めることができるだけでなく、脈動や音の発生を抑制することができる。

　また、本実施形態によると、補強リブ６０は、傾斜面６２よりも奥側において、燃料の吐出方向に沿う側面６６を有する。このように側面６６を設けることで、傾斜面６２に沿って奥側へと案内された燃料に対して、燃料の吐出方向に沿う整流作用を与えることができる。これによれば、吐出口１７内での燃料流れを円滑にして、ポンプ効率を高めることができる。

　また、本実施形態によると、傾斜面６２は、補強リブ６０の先端６４を挟んで回転方向Ｒｉｇの両側に設けられる。このように両側に設けられた傾斜面６２によれば、吐出口１７内において燃料を円滑に且つバランスよく流すことができるので、ポンプ効率が高まる。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

　具体的に変形例１としては、補強リブ６０の先端６４は、尖っていてもよい。また、補強リブ６０の先端６４は、平面状であってもよい。

　変形例２としては、図７に示すように、傾斜面６２が凸状に湾曲するものであってもよい。

　変形例３としては、補強リブ６０の先端６４に対して片側に形成されるものであってもよい。図８に示す一例では、先端６４よりも回転方向Ｒｉｇのうち回転逆側が、燃料の吐出方向に沿う側面６６と接続されている。

　変形例４としては、補強リブ６０は、図９に示すように、傾斜面６２よりも奥側において、燃料の吐出方向に沿う側面６６を有していなくてもよい。

　変形例５としては、補強リブ６０の先端６４は、吐出口１７において摺動面としての凹底部１６ｃと同一平面上に位置していてもよい。

　変形例６としては、吐出口１７において、補強リブ６０が２つ以上形成されていてもよい。

　変形例７としては、燃料ポンプ１００は、燃料として、軽油以外のガソリン、又はこれに準じた液体燃料を吸入して吐出するものであってもよい。
 

 

Claims (5)

1. 　内歯（３２ａ）を複数有するアウタギア（３０）と、
   　外歯（２４ａ）を複数有し、前記アウタギア（３０）とは偏心方向（Ｄｅ）に偏心して噛合するインナギア（２０）と、
   　燃料を吐出する吐出口（１７）を形成し、前記アウタギア（３０）及び前記インナギア（２０）を回転可能に収容するポンプハウジング（１０，１２，１６）とを、備え、
   　前記アウタギア（３０）及び前記インナギア（２０）は、それら両ギア間に複数形成されるポンプ室（４０）の容積を拡縮させつつ回転することにより、燃料を各前記ポンプ室（４０）に順次吸入して当該各ポンプ室（４０）から前記吐出口（１７）に吐出する燃料ポンプであって、
   　前記ポンプハウジング（１０，１２，１６）は、前記インナギア（２０）の回転方向（Ｒｉｇ）に対して交差する交差方向に前記吐出口（１７）を跨ぐことにより前記ポンプハウジング（１０，１２，１６）を補強する補強リブ（６０）を有し、
   　前記補強リブ（６０）は、前記ポンプ室（４０）と対向する側において、前記インナギア（２０）の回転方向（Ｒｉｇ）に傾斜する傾斜面（６２）を有する燃料ポンプ。
2. 　前記ポンプハウジング（１０，１２，１６）は、前記吐出口（１７）に隣接する箇所において、前記インナギア（２０）が摺動する摺動面（１６ｃ）を有し、
   　前記補強リブ（６０）の先端（６４）は、前記吐出口（１７）において前記摺動面（１６ｃ）よりも奥側に位置する請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 　前記補強リブ（６０）の先端（６４）は、凸状に湾曲している請求項１又は２に記載の燃料ポンプ。
4. 　前記補強リブ（６０）は、前記傾斜面（６２）よりも前記吐出口（１７）の奥側において、燃料の吐出方向に沿う側面（６６）を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
5. 　前記傾斜面（６２）は、前記補強リブ（６０）の先端（６４）を挟んで前記インナギア（２０）の回転方向（Ｒｉｇ）の両側に設けられる請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料ポンプ。
   
    

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