WO2017073205A1

WO2017073205A1 - 外接歯車式の燃料ポンプ

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Publication number: WO2017073205A1
Application number: PCT/JP2016/077771
Authority: WO
Inventors: 文明有川; 桂　涼
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2018-04-29
Also published as: JP2017082715A; DE112016004930T5; JP6348092B2

Abstract

外接歯車式の燃料ポンプは、軽油よりも低粘度の燃料を吸入して昇圧し、エンジン側へ吐出する。燃料ポンプは、一対のギヤ（４、５）と、一対のギヤの回転軸（ＲＬ１、ＲＬ２）方向の両側に配置される一対のサイドプレート（１１、１２）と、を備える。一対のギヤは、回転軸方向の両側に形成されるギヤ側面（２１、２２、３１、３２）をそれぞれ有している。一対のサイドプレートは、各ギヤ側面が回転摺動可能に接触する接触面（５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ）をそれぞれ有している。各ギヤ側面または各接触面のうちのいずれか一方には、燃料ポンプにおける吐出側空間（４５）と吸入側空間（４４）とを連通して低粘度の燃料の一部を一対のギヤと一対のサイドプレートとの接触部に供給する複数の油溝（６１～６６、７１～７４、８１～８８、９１～９４）が形成されている。複数の油溝それぞれの溝深さをｈとした場合、５μｍ≦ｈ≦１０μｍの関係が満たされる。

Description

外接歯車式の燃料ポンプ

関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年１０月２９日に出願された日本特許出願２０１５－２１３４１６号を基にしている。

　本開示は、軽油よりも低粘度の燃料を吸入して昇圧し、エンジン側へ送油する外接歯車式の燃料ポンプに関するものである。

　燃料タンクから吸入した燃料を昇圧し、エンジン側へ送油する外接歯車式の燃料ポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　燃料ポンプは、互いに噛み合って回転する一対のギヤと、一対のギヤの回転軸方向の両側に設置された一対のサイドプレートと、一対のサイドプレート間に形成されるギヤ室とを備えている。

　ギヤ室には、燃料ポンプにおける吐出側の空間と、燃料ポンプにおける吸入側の空間とが形成されている。また、ギヤ室内には、一対のギヤが回転可能に収容されている。

　そして、少なくとも一方のサイドプレートは、弾性部材によって軸方向両側から一対のギヤの各側面に押し付けられている。これにより、一対のサイドプレートの各接触面に一対のギヤの各側面が回転摺動する。

　ここで、特許文献１には、サイドプレートの接触面に、吐出側の空間と吸入側の空間とを連通する油溝を設けた燃料ポンプが開示されている。燃料ポンプは、吐出側の空間から吸入側の空間へ向けて燃料を流し、一対のギヤと一対のサイドプレートとの接触部における潤滑性を高めるように構成されている。

　ところが、軽油よりも粘度が低いＤＭＥ燃料を潤滑油として使用した場合には、吐出側の空間から吸入側の空間へリークするＤＭＥ燃料が軽油よりも増加する。このため、燃料ポンプでＤＭＥ燃料を昇圧する昇圧効率が低下するので、ポンプ効率が低下するという問題がある。

　したがって、ＤＭＥ燃料を潤滑油として使用する場合には、接触部における潤滑性を高めるとともに、ポンプ効率の低下を抑えることが可能な外接歯車式の燃料ポンプが要望される。

特開平１１－０８２３２３号公報

　上記点に鑑み、本開示は、軽油よりも粘度が低い燃料を潤滑油として使用する場合であっても、接触部における潤滑性を高めるとともに、ポンプ効率の低下を抑えることのできる外接歯車式の燃料ポンプを提供することを目的とする。

　本開示の第１態様に係る外接歯車式の燃料ポンプは、軽油よりも低粘度の燃料を吸入して昇圧し、エンジン側へ吐出する。

　外接歯車式の燃料ポンプは、互いに噛み合って回転する一対のギヤと、一対のギヤの回転軸方向の両側に配置される一対のサイドプレートと、を備える。一対のギヤは、その回転軸方向の両側に形成されるギヤ側面をそれぞれ有している。一対のサイドプレートは、一対のギヤの各ギヤ側面が回転摺動可能に接触する接触面をそれぞれ有している。一対のギヤの各ギヤ側面または一対のサイドプレートの各接触面のうちのいずれか一方には、燃料ポンプにおける吐出側空間と燃料ポンプにおける吸入側空間とを連通して低粘度の燃料の一部を一対のギヤと一対のサイドプレートとの接触部に供給する複数の油溝が形成されている。複数の油溝それぞれの溝深さをｈとした場合、５μｍ≦ｈ≦１０μｍの関係が満たされる。

　ここで、複数の油溝における各溝深さが５μｍよりも小さいと、吐出側空間から吸入側空間へリークする低粘度の燃料量が少なく、接触部における潤滑性を維持することができない。複数の油溝における各溝深さが１０μｍよりも大きいと、油溝を流れる低粘度の燃料量が多くポンプ効率を低下させる。したがって、軽油よりも粘度が低い燃料を潤滑油として使用する場合であっても、接触部における潤滑性を高めるとともに、ポンプ効率の低下を抑えることができる。

　あるいは、本開示の第２態様に係る外接歯車式の燃料ポンプは、第１ギヤ、第２ギヤ、第１サイドプレート、および第２サイドプレートを有してもよい。

　第１ギヤおよび第２ギヤは、駆動軸により駆動されて互いに噛み合って回転する。第１サイドプレートおよび第２サイドプレートは、駆動軸の軸方向において第１ギヤおよび第２ギヤの両側にそれぞれ配置される。第１ギヤは軸方向において対向する２つのギヤ側面を有している。第２ギヤは軸方向において対向する２つのギヤ側面を有している。

　第１サイドプレートは、軸方向において対向し、第１ギヤの２つのギヤ側面のうちの一方のギヤ側面および第２ギヤの２つのギヤ側面のうちの一方のギヤ側面とそれぞれ摺接する２つの接触面を有している。第２サイドプレートは、軸方向において対向し、第１ギヤの２つのギヤ側面のうちの他方のギヤ側面および第２ギヤの２つのギヤ側面のうちの他方のギヤ側面とそれぞれ摺接する２つの接触面を有している。

　燃料ポンプは、吐出側空間と吸入側空間を有している。第１および第２ギヤのギヤ側面、または第１および第２サイドプレートの接触面のうちのいずれか一方には、複数の油溝が形成されている。複数の油溝は、吐出側空間と吸入側空間とを連通して第１および第２ギヤと第１サイドプレートとの接触部と、第１および第２ギヤと第２サイドプレートとの接触部と、に低粘度の燃料の一部を供給する。複数の油溝の溝深さをｈとした場合、５μｍ≦ｈ≦１０μｍの関係が満たされている。

　第２態様によっても、第１態様と同様の効果を得ることができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第１実施形態に係る外接歯車式の燃料ポンプを示した断面図である。図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。第１実施形態に係る、サイドプレートの接触面を示した正面図である。第１実施形態に係る、燃料リーク量と溝面積／接触部全面積の関係を示したグラフである。第１実施形態の比較例に係る、サイドプレートの接触面を示した説明図ある。第２実施形態に係る、サイドプレートの接触面を示した正面図である。第３実施形態に係る、サイドプレートの接触面を示した正面図である。第４実施形態に係る、サイドプレートの接触面を示した正面図である。第５実施形態に係る、サイドプレートの接触面を示した正面図である。第５実施形態に係る、燃料の流れを示した説明図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　第１実施形態を図１から図５を参照して説明する。

　本実施形態の燃料供給装置は、自動車に搭載された走行用エンジンの燃料として、軽油よりも低粘度で、しかも大気圧下で気化する成分が含まれたジメチルエーテルを主成分としたジメチルエーテル燃料（以下、ＤＭＥ燃料と称する）を使用している。ＤＭＥ燃料は、２５℃における動粘度が０．２７ｃｓｔの液体燃料である。

　燃料供給装置は、低圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプ（図示せず）と、コモンレール（図示せず）と、複数の燃料噴射弁（図示せず）と、を備えている。本実施形態では、低圧燃料ポンプとして外接歯車式の燃料ポンプを使用している。以下、外接歯車式の燃料ポンプを低圧燃料ポンプ１と称する。低圧燃料ポンプ１は、燃料タンク（図示せず）からＤＭＥ燃料を吸入して昇圧する。高圧燃料ポンプは、低圧燃料ポンプ１から送油されたＤＭＥ燃料を加圧する。コモンレールには、高圧燃料ポンプからＤＭＥ燃料が導入される。複数の燃料噴射弁には、コモンレールからＤＭＥ燃料が分配供給される。

　高圧燃料ポンプは、公知の構成を備え、シリンダ内をプランジャが往復移動することによって加圧室に吸入したＤＭＥ燃料を加圧して高圧化し、エンジン側へ吐出する。コモンレールは、公知の構成を備え、内部にＤＭＥ燃料を蓄圧する蓄圧室を有している。複数の燃料噴射弁は、公知の構成を備え、蓄圧室に蓄圧されたＤＭＥ燃料をエンジンの気筒内に噴射する。

　第１実施形態では、低圧燃料ポンプ１は、燃料タンク内に設置されている。しかしながら、低圧燃料ポンプ１を燃料タンク外に設置しても良い。低圧燃料ポンプ１は、吸入したＤＭＥ燃料を昇圧して高圧燃料ポンプに向かって送油する。低圧燃料ポンプ１は、電動モータ２と一対のギヤを備えている。電動モータ２は、電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する）によって通電制御される。一対のギヤは駆動ギヤ４および従動ギヤ５から構成されて、電動モータ２の駆動軸３によって回転駆動される。換言すれば、低圧燃料ポンプ１は、対を成して配置され、駆動軸３により駆動されて互いに噛み合って回転する駆動ギヤ４（第１ギヤ）および従動ギヤ５（第２ギヤ）を備える。

　低圧燃料ポンプ１は、ポンプケース７と、一対のサイドプレート（第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２）と、スクリュー１３、１４と、を備えている。

　ポンプケース７は、電動モータ２のブラケット６に取り付けられる。一対のサイドプレートは、駆動軸３の軸方向（回転軸ＲＬ１方向）における駆動ギヤ４の両側、および当該軸方向（回転軸ＲＬ２方向）における従動ギヤ５の両側に配置される。つまり、一対のサイドプレートは、駆動軸３の軸方向において駆動ギヤ４および従動ギヤ５の両側にそれぞれ配置される第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２を有している。

　スクリュー１３は、駆動ギヤ４と一対のサイドプレートとの間の隙間をなくすための隙間調整用のスクリューである。スクリュー１４は、従動ギヤ５と一対のサイドプレートとの間の隙間をなくすための隙間調整用のスクリューである。

　電動モータ２は、電力の供給を受けると、駆動ギヤ４を回転駆動する回転動力を発生する。電動モータ２は、ＥＣＵによって電子制御されるモータ駆動回路を介して、バッテリ（図示せず）に電気接続されている。

　駆動ギヤ４は、金属によって形成されている。駆動ギヤ４は、図１に示す回転軸ＲＬ１を軸に所定の回転方向に回転する。駆動ギヤ４は、駆動軸３の先端側の外周にキー１５を介して固定されている。駆動ギヤ４は、駆動軸３と一体回転可能に連結している。

　駆動ギヤ４の軸方向の両側には、第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２に対してそれぞれ回転摺動可能な２つのギヤ側面２１、２２が形成されている。２つのギヤ側面２１、２２は、駆動軸３の軸方向において対向している。駆動ギヤ４は、円筒状のスリーブ２４および円環状の歯形成部２５を有している。スリーブ２４の内部には、軸方向に延びる貫通孔２３が形成されている。歯形成部２５は、スリーブ２４の外周面から径方向外側へ突出している。

　スリーブ２４の内部には、駆動軸３の先端側が挿し込まれている。スリーブ２４は、歯形成部２５のモータ側が、ベアリング２６を介して回転可能に支持されている。また、スリーブ２４は、歯形成部２５のモータ側に対して反対側が、ベアリング２７を介して回転可能に支持されている。歯形成部２５の外周には、周方向全体に従動ギヤ５と噛み合う複数のギヤ歯部２８が設けられている。

　従動ギヤ５は、金属によって形成されている。従動ギヤ５は、図１に示す回転軸ＲＬ２を軸に所定の回転方向に回転する。従動ギヤ５の軸方向の両側には、第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２に対してそれぞれ回転摺動可能な２つのギヤ側面３１、３２が形成されている。２つのギヤ側面３１、３２は、駆動軸３の軸方向において対向している。従動ギヤ５は、内部に軸方向に延びる貫通孔３３が形成された円筒状のスリーブ３４、およびスリーブ３４の外周面から径方向外側へ突出する円環状の歯形成部３５を有している。

　スリーブ３４は、内部に空洞を有している。スリーブ３４は、歯形成部３５のモータ側の部位が、ベアリング３６を介して回転可能に支持されている。また、スリーブ３４は、歯形成部３５のモータ側に対して反対側の部位が、ベアリング３７を介して回転可能に支持されている。歯形成部３５の外周には、周方向全体に複数のギヤ歯部２８と噛み合う複数のギヤ歯部３８が設けられている。

　ブラケット６は、電動モータ２のフロント側に一体的に取り付けられている。ブラケット６は、複数のスクリュー（図示せず）を用いてポンプケース７のフランジ（図示せず）を締結固定している。また、ブラケット６のポンプ側端面には、ポンプケース７を結合する結合端面が形成されている。また、ブラケット６には、駆動軸３が回転可能に摺動する軸受孔４１が形成されている。

　ポンプケース７は、ブラケット６のポンプ側端面との間にポンプ室４２を形成している。ポンプ室４２内には、駆動ギヤ４および従動ギヤ５を回転可能に収容している。また、ポンプ室４２内には、第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２が収容されている。

　第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２は、金属によって形成されている。第１サイドプレート１１と第２サイドプレート１２との間には、駆動ギヤ４および従動ギヤ５を収容するギヤ室４３が形成されている。第１サイドプレート１１と第２サイドプレート１２は、ギヤ室４３を隔てて対向して配置されている。

　図１および図２に示すように、ポンプ室４２は、低圧燃料ポンプ１の吸入側空間４４および吐出側空間４５を有している。吸入側空間４４には、ポンプケース７に形成される吸入通路（図示せず）を介して、燃料タンクからＤＭＥ燃料が吸入される。吸入側空間４４は、燃料吸入通路４４ａを介してギヤ室４３と連通している。吐出側空間４５には、ポンプケース７に形成される吐出通路（図示せず）を介して、高圧燃料ポンプへ供給されるＤＭＥ燃料が導入される。吐出側空間４５は、燃料吐出通路４５ａを介してギヤ室４３と連通している。

　ここで、吸入側空間４４から燃料吸入通路４４ａを通ってポンプ室４２の吸入側に到達したＤＭＥ燃料は、駆動ギヤ４の外周側を移動するＤＭＥ燃料と従動ギヤ５の外周側を移動するＤＭＥ燃料とに別れる。駆動ギヤ４の外周側を移動するＤＭＥ燃料と従動ギヤ５の外周側を移動するＤＭＥ燃料は、ポンプ室４２の吐出側に到達して合流する。

　より具体的には、ポンプ室４２の吸入側のＤＭＥ燃料は、駆動ギヤ４が回転軸ＲＬ１を軸に回転すると、複数のギヤ歯部２８の各歯面とギヤ室４３の内周面との間に吸入される。当該ＤＭＥ燃料は、駆動ギヤ４の外周側をギヤ回転方向に移動してポンプ室４２の吐出側に到達する。一方、従動ギヤ５が回転軸ＲＬ２を軸に回転すると、ポンプ室４２の吸入側のＤＭＥ燃料は、複数のギヤ歯部３８の各歯面とギヤ室４３の内周面との間に吸入される。当該ＤＭＥ燃料は、従動ギヤ５の外周側をギヤ回転方向に移動してポンプ室４２の吐出側に到達する。

　駆動ギヤ４の外周側からのＤＭＥ燃料と従動ギヤ５の外周側からのＤＭＥ燃料は、ポンプ室４２の吐出側にて合流し、燃料吐出通路４５ａを通って吐出側空間４５に到達する。吐出側空間４５に到達したＤＭＥ燃料は、低圧燃料ポンプ１から高圧燃料ポンプへ供給される。

　第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２はそれぞれ、軸受孔４６および軸受孔４７を有している。軸受孔４６は、ベアリング２６、２７を介してスリーブ２４の外周面を軸受する。軸受孔４７は、ベアリング３６、３７を介してスリーブ３４の外周面を軸受する。

　第１サイドプレート１１は、駆動ギヤ４および従動ギヤ５と摺動接触するプレート接触面５１ａ，５２ａ，５３（接触面）を有している。第２サイドプレート１２は、駆動ギヤ４および従動ギヤ５と摺動接触するプレート接触面５１ｂ，５２ｂ，５３を有している。

　具体的には、第１サイドプレート１１は、２つのプレート接触面５１ａ、５２ａ（２つの接触面）を有している。プレート接触面５１ａは、駆動ギヤ４の２つのギヤ側面２１、２２のうちの一方のギヤ側面２１と摺接する。プレート接触面５２ａは、従動ギヤ５の２つのギヤ側面３１、３２のうちの一方のギヤ側面３１と摺接する。第２サイドプレート１２は、２つのプレート接触面５１ｂ、５２ｂ（２つの接触面）を有している。プレート接触面５１ｂは、駆動ギヤ４の２つのギヤ側面２１、２２のうちの他方のギヤ側面２２と摺接する。プレート接触面５２ｂは、従動ギヤ５の２つのギヤ側面３１、３２のうちの他方のギヤ側面３２と摺接する。

　プレート接触面５１ａ、５１ｂは、駆動ギヤ４のギヤ側面３１、３２とそれぞれ摺接する。プレート接触面５１は、軸受孔４６の周囲を周方向に取り囲むように環状に形成されている。換言すれば、軸受孔４６は、プレート接触面５１にて開口している。プレート接触面５２ａ、５２ｂは、従動ギヤ５のギヤ側面３１、３２とそれぞれ摺接する。プレート接触面５２は、軸受孔４７の周囲を周方向に取り囲むように環状に形成されている。換言すれば、軸受孔４７は、プレート接触面５２にて開口している。

　また、プレート接触面５３は、複数のギヤ歯部２８と複数のギヤ歯部３８との噛合部分において、複数のギヤ歯部２８の軸方向の両側面および複数のギヤ歯部３８の軸方向の両側面の双方と摺接する。第１サイドプレート１１において、プレート接触面５３は、プレート接触面５１ａとプレート接触面５２ａとを連結している。第２サイドプレート１２において、プレート接触面５３は、プレート接触面５１ｂとプレート接触面５２ｂとを連結している。

　ここで、図３に示すように、第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２の長軸ＣＬ方向を長手方向（図３における上下方向）とし、長手方向に垂直な方向を短手方向（図３における左右方向）とする。図３に示す状態で、プレート接触面５１がプレート接触面５３よりも上側に配置され、また、プレート接触面５２がプレート接触面５３よりも下側に配置される。また、図３に示す状態で、第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２の長軸ＣＬよりも右側が、ポンプ室４２およびギヤ室４３の吸入側となり、また、長軸ＣＬよりも左側が、ポンプ室４２およびギヤ室４３の吐出側となる。

　プレート接触面５１ａ、５１ｂにはそれぞれ、ポンプ室４２の吐出側空間４５とポンプ室４２の吸入側空間４４とを連通する複数の油溝６１、６３が形成されている。プレート接触面５２ａ、５２ｂにはそれぞれ、ポンプ室４２の吐出側空間４５とポンプ室４２の吸入側空間４４とを連通する複数の油溝６２，６４が形成されている。複数の油溝６１～６４は、駆動ギヤ４の２つのギヤ側面２１、２２とプレート接触面５１ａ、５１ｂとの接触部と、従動ギヤ５の２つのギヤ側面３１、３２とプレート接触面５２ａ、５２ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料の一部を供給する。

　複数の油溝６１は、プレート接触面５１ａ、５１ｂのそれぞれに設けられて径方向に延びる複数の径方向油溝である。複数の油溝６１は、軸受孔４６を中心にして放射状に延びている。複数の油溝６２は、プレート接触面５２ａ、５２ｂのそれぞれに設けられて径方向に延びる複数の径方向油溝である。複数の油溝６２は、軸受孔４７を中心にして放射状に延びている。

　油溝６３は、プレート接触面５１ａ、５１ｂの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝６３は、複数の油溝６１を連結するように複数の油溝６１のそれぞれと交差している。油溝６４は、プレート接触面５２ａ、５２ｂの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝６４は、複数の油溝６２を連結するように複数の油溝６２のそれぞれと交差している。

　なお、複数の油溝６１、６２の溝幅および溝深さは、径方向の全長に亘って一定である。また、油溝６３、６４の溝幅および溝深さは、各プレート接触面５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂの周方向の全長に亘って一定である。

　ここで、複数の油溝６１～６４の溝深さをｈとした場合、５μｍ≦ｈ≦１０μｍの関係を満たすように設けられる。

　複数の油溝６１～６４それぞれの溝深さｈを５μｍよりも浅くした場合、ギヤ側面２１とプレート接触面５１ａとの接触部と、ギヤ側面２２とプレート接触面５１ｂとの接触部と、ギヤ側面３１とプレート接触面５２ａとの接触部と、ギヤ側面３２とプレート接触面５２ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料が流れ難くなる。その結果、ポンプ効率の低下を抑制できるが、接触部における潤滑性が低下する傾向にある。また、複数の油溝６１～６４それぞれの溝深さｈを１０μｍよりも深くした場合には、複数の油溝６１～６４を介して、吐出側空間４５から吸入側空間４４へ大量にＤＭＥ燃料が漏れるため、接触部における潤滑性を確保できるが、ポンプ効率が低下する傾向にある。

　また、吐出側空間４５から吸入側空間４４へ漏れる燃料リーク量Ｑと溝深さｈとの関係を示す演算式を下記の数式（１）に示す。

　Ｑ＝｛（ｂ・ｈ³）÷（１２・μ・Ｌ）｝×ΔＰ　・・・（１）
　μは液体燃料の動粘度、Ｌは吐出側空間４５と吸入側空間４４との直線距離、ｂは複数の油溝６１～６４の溝幅、ｈは複数の油溝６１～６４の溝深さである。また、ΔＰは吸入側空間４４内の燃料圧と吐出側空間４５内の燃料圧との圧力差である。

　以上のように、本実施形態の低圧燃料ポンプ１においては、ギヤ側面２１、２２とプレート接触面５１ａ、５１ｂとの接触部と、ギヤ側面３１、３２とプレート接触面５２ａ、５２ｂとの接触部と、がそれぞれ周方向の全周に亘って接触することがないように、複数の油溝６１、６２が径方向に延びるように設けられている。さらに、ＤＭＥ燃料が全面に行き渡るように、複数の油溝６１、６２と交差して複数の油溝６１、６２を周方向に連結する油溝６３、６４が周方向に延びるように設けられている。

　これによって、軸受孔４６、４７を介して、複数の油溝６１～６４によって吐出側空間４５と吸入側空間４４とが連通しているので、複数の油溝６１～６４内にＤＭＥ燃料の流れが常時に形成される。これにより、ギヤ側面２１とプレート接触面５１ａとの接触部、ギヤ側面２２とプレート接触面５１ｂとの接触部、ギヤ側面３１とプレート接触面５２ａとの接触部、およびギヤ側面３２とプレート接触面５２ｂとの接触部において局所的な摺動抵抗によって発熱が生じ、複数の油溝６１～６４内のＤＭＥ燃料が局所的に気化した場合であっても、速やかに気化燃料を吸入側空間４４へ排出することができる。したがって、ギヤ側面２１とプレート接触面５１ａとの接触部、ギヤ側面２２とプレート接触面５１ｂとの接触部、ギヤ側面３１とプレート接触面５２ａとの接触部、およびギヤ側面３２とプレート接触面５２ｂとの接触部における焼き付きを防止することができる。換言すれば、駆動ギヤ４と一対のサイドプレートとの接触部、および従動ギヤ５と一対のサイドプレートとの接触部における焼き付きを防止することができる。

　ここで、特許文献１には、一対のギヤの各ギヤ側面と一対のサイドプレートの各プレート接触面との摺動性を確保するための油溝が、燃料ポンプの吐出側空間と吸入側空間とを連通しない構成も開示されている。

　しかしながら、沸点の低いＤＭＥ燃料を潤滑油として使用した場合には、各ギヤ側面と各プレート接触面との摺動抵抗による発熱が生じる恐れがある。この場合には、ＤＭＥ燃料の温度上昇に伴って飽和蒸気圧が上昇するため、油溝内に液体状態で供給されたＤＭＥ燃料の一部が気化する恐れがある。

　したがって、特許文献１の燃料ポンプでは、油溝が燃料ポンプの吐出側空間と吸入側空間とを連通させない構成を採用しているので、油溝中のＤＭＥ燃料が置換（循環）されず、気相状態のＤＭＥ燃料がそのまま滞ってしまう恐れがある。このため、ＤＭＥ燃料が気相状態で存在する領域において潤滑が非常に低下し、摺動抵抗の増加、さらには各ギヤ側面と各プレート接触面との接触部が焼き付く恐れがある。

　そこで、本実施形態の低圧燃料ポンプ１においては、接触部を潤滑するという目的で、吐出側空間４５と吸入側空間４４とを連通する複数の油溝６１～６４を設け、複数の油溝６１～６４中を液体状態のＤＭＥ燃料が常時に流れるようにしている。これにより、接触部における潤滑性を高めることができる。

　また、油溝６１～６４の溝深さｈを、１０μｍ以下と極浅くする。望ましくは溝深さｈを、５～１０μｍとすることで、吐出側空間４５から油溝６１～６４を通って吸入側空間４４へ流出するＤＭＥ燃料の量を最少としている。これにより、ポンプ効率の低下を抑制することができる。

　次に、溝面積／接触部全面積を変化させて、低圧燃料ポンプ１における吐出側空間４５から吸入側空間４４へ漏れる燃料リーク量がどのように変化するかについて調査した実験について説明する。図４はこの実験結果を示すものであり、燃料リーク量と溝面積／接触部全面積の関係を示したグラフである。

　図５は、この実験における比較例に係るサイドプレートのプレート接触面の説明図である。図５の（ａ）は比較例の第１条件（条件ｊ１）に係るサイドプレートのプレート接触面を示した正面図であり、図５の（ｂ）は図５の（ａ）の断面図である。図５の（ｃ）は比較例の第２条件（条件ｊ２）に係るサイドプレートのプレート接触面を示した正面図であり、図５の（ｄ）は図５の（ｃ）の断面図である。

　比較例の条件ｊ１では、図４と図５の（ａ）および（ｂ）に示したように、複数の油溝６５、６６の溝幅ｂが０．８ｍｍで、溝深さｈ（クリアランス）が１５μｍである。比較例の条件ｊ２では、図４と図５の（ｃ）および（ｄ）に示したように、複数の油溝６５、６６の溝幅ｂが１．７ｍｍで、溝深さｈ（クリアランス）が１５μｍである。

　第１実施形態の条件Ｊ１では、複数の油溝６５、６６の溝幅ｂが０．８ｍｍで、溝深さｈ（クリアランス）が８μｍである。第１実施形態の条件Ｊ２では、複数の油溝６５、６６の溝幅ｂが１．７ｍｍで、溝深さｈ（クリアランス）が８μｍである。

　図４のグラフからも確認できるように、溝深さｈを１５μｍに固定した比較例では、条件ｊ２から条件ｊ１へ向かって徐々に溝面積／接触部全面積を変化させた場合、溝面積が小さくなるにつれて燃料リーク量は低減する。しかし、比較例は、条件ｊ１まで溝面積／接触部全面積を変化させた場合でも、ポンプ効率の低下を抑制可能な目標値よりも燃料リーク量が多いことが分かる。

　一方、溝深さｈが８μｍの第１実施形態は、条件Ｊ２から条件Ｊ１へ向かって徐々に溝面積／接触部全面積を変化させた場合、溝面積が小さくなるにつれて燃料リーク量は低減する。その上、第１実施形態は、条件Ｊ１における燃料リーク量が、ポンプ効率の低下を抑制可能な目標値よりも少ないことが分かる。

　また、燃料リーク量Ｑは、上記の数式（１）に示したように、複数の油溝６１～６４の溝深さｈの３乗に反比例して少なくなる。すなわち、溝深さｈを小さくすればする程、燃料リーク量Ｑが少なくなる。

　したがって、軸受孔４６、４７を介して、複数の油溝６１～６４によって吐出側空間４５と吸入側空間４４とが連通させ、且つ複数の油溝６１～６４の溝深さｈを、５μｍ以上で、且つ１０μｍ以下とすることにより、ＤＭＥ燃料を潤滑油として使用する場合であっても、接触部における潤滑性の確保と、ポンプ効率の低下抑制との両立を図ることができる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態を、図６を参照して説明する。

　本実施形態のプレート接触面５１ａ、５１ｂにはそれぞれ、複数の油溝７１、７３が形成されている。複数の油溝７１、７３は、ギヤ側面２１とプレート接触面５１ａとの接触部と、ギヤ側面２２とプレート接触面５１ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料の一部を供給する。また、プレート接触面５２ａ、５２ｂにはそれぞれ、複数の油溝７２、７４が形成されている。複数の油溝７２、７４は、ギヤ側面３１とプレート接触面５２ａとの接触部と、ギヤ側面３２とプレート接触面５２ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料の一部を供給する。

　ここで、第１サイドプレート１１および第２サイドプレート１２の長軸ＣＬ方向を長手方向（図６における上下方向）とし、長手方向に垂直な短軸方向を短手方向（図６における左右方向）とする。この場合、複数の油溝７１～７４は、長手方向に延びる複数の縦溝である複数の油溝７１、７２と、短手方向に延びる複数の縦溝である複数の油溝７３、７４とを備えている。

　複数の油溝７１は、プレート接触面５１ａ、５１ｂのそれぞれにおいて、複数の油溝７３を互いに連結するように複数の油溝７３とそれぞれ垂直に交差している。複数の油溝７２は、プレート接触面５２ａ、５２ｂのそれぞれにおいて、複数の油溝７４を互いに連結するように複数の油溝７４とそれぞれ垂直に交差している。

　本実施形態の低圧燃料ポンプ１においては、第１実施形態と同様な効果を奏する。

　（第３実施形態）
　第３実施形態について、図７を参照して説明する。

　本実施形態のプレート接触面５１ａ、５１ｂのそれぞれには、複数の油溝８１、８３が形成されている。複数の油溝８１、８３は、ギヤ側面２１とプレート接触面５１ａとの接触部と、ギヤ側面２２とプレート接触面５１ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料の一部を供給する。また、プレート接触面５２ａ、５２ｂのそれぞれには、複数の油溝８２、８４が形成されている。複数の油溝８２、８４は、ギヤ側面３１とプレート接触面５１ａとの接触部と、ギヤ側面３２とプレート接触面５２ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料の一部を供給する。

　複数の油溝８１は、プレート接触面５１ａ、５１ｂのそれぞれにおいて径方向に延びる径方向油溝である。複数の油溝８１は、径方向に対して図７の矢印ＲＤ１が示すギヤ回転方向に向かって所定の角度だけ傾斜している。

　複数の油溝８２は、プレート接触面５２ａ、５２ｂのそれぞれにおいて径方向に延びる径方向油溝である。複数の油溝８２は、径方向に対して図７の矢印ＲＤ２が示すギヤ回転方向に向かって所定の角度だけ傾斜している。

　油溝８３は、プレート接触面５１ａ、５１ｂそれぞれの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝８３は、複数の油溝８１を互いに連結するように、複数の油溝８１のそれぞれと交差している。油溝８４は、プレート接触面５２ａ、５２ｂそれぞれの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝８４は、不空数の油溝８２を互いに連結するように、複数の油溝８２のそれぞれと交差している。

　本実施形態の低圧燃料ポンプ１においては、第１および第２実施形態と同様な効果を奏する。

　（第４実施形態）
　第４実施形態について、図８を参照して説明する。

　本実施形態のプレート接触面５１ａ、５１ｂにはそれぞれ、複数の油溝８５、８７が形成されている。複数の油溝８５、８７はそれぞれ、ギヤ側面２１とプレート接触面５１ａとの接触部と、ギヤ側面２２とプレート接触面５１ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料の一部を供給する。また、プレート接触面５２ａ、５２ｂにはそれぞれ、複数の油溝８６、８８が形成されている。複数の油溝８６、８８は、ギヤ側面３１とプレート接触面５２ａとの接触部と、ギヤ側面３２とプレート接触面５２ｂとの接触部と、にＤＭＥ燃料の一部を供給する。

　複数の油溝８５は、径方向に延びる径方向油溝である。複数の油溝８５は、径方向に対して図８の矢印ＲＤ１が示すギヤ回転方向に向かって傾斜している。また、複数の油溝８５は、径方向外側から軸受孔４６側へ向かって溝幅が次第に狭くなっている。

　複数の油溝８６は、径方向に延びる径方向油溝である。複数の油溝８６は、径方向に対して図８の矢印ＲＤ２が示すギヤ回転方向に向かって傾斜している。また、複数の油溝８６は、径方向外側から軸受孔４７側へ向かって溝幅が次第に狭くなっている。

　油溝８７は、プレート接触面５１ａ、５１ｂそれぞれの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝８７は、複数の油溝８５を互いに連結するように、複数の油溝８５のそれぞれと交差している。油溝８８は、プレート接触面５２ａ、５２ｂそれぞれの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝８８は、複数の油溝８５を互いに連結するように、複数の油溝８５それぞれと交差している。

　ここで、駆動ギヤ４および従動ギヤ５の径方向内側の速度よりも径方向外側速度の方が速いため、図７の油溝８１、８２のように複数の油溝８５、８６の溝幅を径方向で一定とすると、複数の油溝８５、８６の径方向外周側にＤＭＥ燃料が滞留し易くなる。このため、複数の油溝８５、８６において径方向内周側の溝幅よりも径方向外周側の幅を広くすることにより、速度の違いによるＤＭＥ燃料の滞留を防ぐことができる。これにより、吐出側空間４５から各油溝８５～８８を通って吸入側空間４４へ向かってＤＭＥ燃料が流れ易くなる。

　以上のように、本実施形態の低圧燃料ポンプ１においては、第１、第２、第３実施形態と同様な効果を奏する。

　（第５実施形態）
　第５実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。

　本実施形態のプレート接触面５１ａ、５１ｂのそれぞれには、複数の油溝９１、９３が形成されている。複数の油溝９１、９３は、ギヤ側面２１とプレート接触面５１ａとの接触部と、ギヤ側面２２とプレート接触面５１ｂとの接触部と、ＤＭＥ燃料の一部を供給する。また、プレート接触面５２ａ、５２ｂのそれぞれには、複数の油溝９２、９４が形成されている。複数の油溝９２、９４は、ギヤ側面３１とプレート接触面５２ａとの接触部と、ギヤ側面３２とプレート接触面５２ｂとの接触部と、ＤＭＥ燃料の一部を供給する。

　複数の油溝９１は、径方向に延びる径方向油溝である。また、複数の油溝９１は、径方向外側から軸受孔４６側へ向かって溝幅が次第に狭くなっている。

　複数の油溝９２は、径方向に延びる径方向油溝である。また、複数の油溝９２は、径方向外側から軸受孔４７側へ向かって溝幅が次第に狭くなっている。油溝９３は、プレート接触面５１ａ、５１ｂそれぞれの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝９３は、複数の油溝９１を連結するように、複数の油溝９１のそれぞれと交差している。油溝９４は、プレート接触面５２ａ、５２ｂそれぞれの径方向外側において、周方向に延びるように設けられている周方向油溝である。油溝９４は、複数の油溝９２を互いに連結するように、複数の油溝９２のそれぞれと交差している。

　ここで、複数の油溝９１を、吐出側空間４５に最も近い吐出側の油溝９１から吸入側空間４４に最も近い吸入側の油溝９１まで順番に、油溝９１ａ～９１ｇと呼ぶ場合がある。また、複数の油溝９２を、吐出側空間４５に最も近い吐出側の油溝９２から吸入側空間４４に最も近い吸入側の油溝９２まで順番に、油溝９２ａ～９２ｇと呼ぶ場合がある。

　本実施形態の低圧燃料ポンプ１においては、比較的高圧になる吐出側空間４５から比較的低圧になる吸入側空間４４にＤＭＥ燃料がリークする。

　しかし、図３の油溝６１、６２のように油溝９１、９２の溝幅および溝深さを一定とすると、吐出側の油溝９１ａ、９２ａからＤＭＥ燃料が流入する。油溝９１ａ、９２ａから流入したＤＭＥ燃料は、図１０において矢印Ｆで示すように、油溝９３、９４、油溝９１ｂ、９２ｂおよび油溝９１ｃ、９２ｃを通って、吸入側の油溝９１ｇ、９２ｇから流出する。

　この場合、油溝９１ａ、９２ａから流入したＤＭＥ燃料が軸受孔４６、４７を介して油溝９１ｇ、９２ｇより流出する場合には、潤滑流路が比較的短くなる。潤滑流路を通るＤＭＥ燃料の量が多い場合には、それ以外の油溝９１ｄ～９１ｆ、９２ｄ～９２ｆへの燃料供給が不十分となる恐れがある。

　そこで、本実施形態では、複数の油溝９１を、溝幅が径方向外側から径方向内側へ向かって次第に細くなる溝形状とした。同様に、複数の油溝９２を、溝幅が径方向外側から径方向内側へ向かって次第に細くなる溝形状とした。

　このような溝形状の複数の油溝９１、９２によって、油溝９１ａ、９２ａの入口には、十分なＤＭＥ燃料が流れる潤滑流路が形成される。油溝９１ａ、９２ａの溝幅は軸受孔４６、４７に向かって次第に狭くなるので、油溝９１ａ、９２ａを流れるＤＭＥ燃料の量を溝幅および溝深さを一定とした場合と比べて少なくすることが可能となる。また、他の油溝９１ｂ～９１ｆ、９２ｂ～９２ｆに対しても、ＤＭＥ燃料を潤滑油として満足する程度に供給できるので、プレート接触面５１ａ、５１ｂに形成された油溝９１、９３全体と、プレート接触面５２ａ、５２ｂに形成された油溝９２、９４全体と、へのＤＭＥ燃料の供給が可能となる。

　以上のように、本実施形態の低圧燃料ポンプ１においては、第１、第２、第３、第４実施形態と同様な効果を奏する。

　上述したように、本実施形態の油溝９１、９２の溝幅は、径方向外側から径方向内側へ向かって次第に細くなっている。しかしながら、油溝９１、９２の溝深さを径方向内側、つまり軸受孔４６、４７に向かって浅くしてもよい。この場合でも、本実施形態と同様な効果が得られる。

　（その他の実施例）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、本開示における記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

　上述した実施形態では、軽油よりも低粘度の液体燃料として、２５℃における動粘度が０．２７ｃｓｔのＤＭＥ燃料を使用している。しかしながら、軽油よりも低粘度の液体燃料として、２５℃における動粘度が０．２７ｃｓｔよりも高粘度の液体燃料を使用しても良い。望ましくは、２５℃における動粘度が１ｃｓｔ以下の液体燃料を使用する。

　エンジンの燃料および潤滑油（以下使用燃料とも言う）として、プロパン、イソブタン、ブタン、ブテン、プロピレンのいずれかの液体燃料を使用しても良い。あるいは使用燃料として、ＤＭＥ、プロパン、イソブタン、ブタン、ブテン、プロピレンのうちのいずれか２つを混合した混合燃料を使用しても良い。

　使用燃料は、プロパン、イソブタン、ブタン、ブテン、プロピレンのうちのいずれか１つ以上と軽油とを任意の割合で混合した混合燃料であっても良い。使用燃料は、ＤＭＥと軽油とを任意の割合で混合した高濃度ＤＭＥ混合燃料、あるいはＤＭＥ１００％燃料であっても良い。また、使用燃料は、ＬＰＧあるいはガソリン油であっても良い。

　上述した実施形態では、本開示の燃料ポンプとして、燃料タンクから吸入した液体燃料を昇圧して高圧燃料ポンプに向かって送油する低圧燃料ポンプ１を採用している。しかしながら、本開示の燃料ポンプとして、燃料タンクから吸入した液体燃料を昇圧してエンジン側に向かって送油する燃料ポンプを採用しても良い。例えば燃料噴射弁に向かって液体燃料を送油する燃料ポンプを採用しても良い。

　本実施形態では、一対のサイドプレートのプレート接触面５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂに複数の油溝６１～６４、７１～７４、８１～８８、９１～９４を設けている。しかしながら、駆動ギヤ４のギヤ側面２１，２２および従動ギヤ５のギヤ側面３１，３２に複数の油溝６１～６４、７１～７４、８１～８８、９１～９４を設けても良い。

　また、隙間調整用スクリュー１３、１４の代わりに、第１サイドプレート１１を駆動ギヤ４のギヤ側面２１および従動ギヤ５のギヤ側面３１のそれぞれに押し当てるとともに、第２サイドプレート１２を駆動ギヤ４のギヤ側面２２および従動ギヤ５のギヤ側面３２のそれぞれに押し当てるように付勢力を発生するスプリング等の弾性部材を設置しても良い。これにより、駆動ギヤ４および従動ギヤ５と第１サイドプレート１１との隙間、および駆動ギヤ４および従動ギヤ５と第２サイドプレート１２との間の隙間をなくすことが可能となる。あるいは隙間を必要最少限とすることが可能となる。

Claims

　軽油よりも低粘度の燃料を吸入して昇圧し、エンジン側へ吐出する外接歯車式の燃料ポンプにおいて、
　互いに噛み合って回転する一対のギヤ（４、５）と、
　前記一対のギヤの回転軸（ＲＬ１、ＲＬ２）方向の両側に配置される一対のサイドプレート（１１、１２）と、を備え、
　前記一対のギヤは、その回転軸方向の両側に形成されるギヤ側面（２１、２２、３１、３２）をそれぞれ有し、
　前記一対のサイドプレートは、前記一対のギヤの各ギヤ側面が回転摺動可能に接触する接触面（５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ）をそれぞれ有し、
　前記一対のギヤの各ギヤ側面または前記一対のサイドプレートの各接触面のうちのいずれか一方には、前記燃料ポンプにおける吐出側空間（４５）と前記燃料ポンプにおける吸入側空間（４４）とを連通して前記低粘度の燃料の一部を前記一対のギヤと前記一対のサイドプレートとの接触部に供給する複数の油溝（６１～６６、７１～７４、８１～８８、９１～９４）が形成されており、
　前記複数の油溝それぞれの溝深さをｈとした場合、５μｍ≦ｈ≦１０μｍの関係を満たす外接歯車式の燃料ポンプ。
　前記軽油よりも低粘度の燃料は、ジメチルエーテルを主成分としたＤＭＥ燃料である請求項１に記載の外接歯車式の燃料ポンプ。
　前記軽油よりも低粘度の燃料は、２５℃における動粘度が１ｃｓｔ以下の液体燃料である請求項１または２に記載の外接歯車式の燃料ポンプ。
　前記複数の油溝は、径方向に延びる複数の径方向油溝（６１、６２、８１、８２、８５、８６、９１、９２）を有している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の外接歯車式の燃料ポンプ。
　前記複数の径方向油溝は、径方向外側から径方向内側へ向かって溝幅が次第に狭くなっている請求項４に記載の外接歯車式の燃料ポンプ。
　前記複数の油溝は、周方向に延びる周方向油溝（６３、６４、８３、８４、８７、８８、９３、９４）を有し、
　前記周方向油溝は、前記複数の径方向油溝と交差して前記複数の径方向油溝を連結している請求項４または５に記載の外接歯車式の燃料ポンプ。
　前記一対のサイドプレートの長軸（ＣＬ）方向を長手方向とし、前記長手方向に垂直な短軸方向を短手方向とした場合、
　前記複数の油溝は、前記長手方向に延びる複数の縦溝（７１、７２）、および前記短手方向に延びる複数の横溝（７３、７４）を有し、
　前記複数の縦溝は、前記複数の横溝と垂直に交差して前記複数の横溝を連結している請求項１ないし６のいずれか１つに記載の外接歯車式の燃料ポンプ。
　軽油よりも低粘度の燃料を吸入して昇圧し、エンジン側へ吐出する外接歯車式の燃料ポンプにおいて、
　駆動軸（３）により駆動されて互いに噛み合って回転する第１ギヤ（４）および第２ギヤ（５）と、
　前記駆動軸の軸方向において前記第１ギヤおよび前記第２ギヤの一方側に配置される第１サイドプレート（１１）と、
　前記軸方向において前記第１ギヤおよび前記第２ギヤの他方側に配置される第２サイドプレート（１２）と、を備え、
　前記第１ギヤ（４）は前記軸方向において対向する２つのギヤ側面（２１，２２）を有し、
　前記第２ギヤ（５）は前記軸方向において対向する２つのギヤ側面（３１、３２）を有し、
　前記第１サイドプレート（１１）は、前記軸方向において対向する２つの接触面（５１ａ，５２ａ）を有し、前記２つの接触面は、前記第１ギヤの２つのギヤ側面のうち前記軸方向の一方側のギヤ側面（２１）および前記第２ギヤの２つのギヤ側面のうち前記軸方向の一方側のギヤ側面（３１）とそれぞれ摺接し、
　前記第２サイドプレート（１２）は、前記軸方向において対向する２つの接触面（５１ｂ，５２ｂ）を有し、前記２つの接触面は、前記第１ギヤの２つのギヤ側面のうち前記軸方向の他方側のギヤ側面（２２）および前記第２ギヤの２つのギヤ側面のうち前記軸方向の他方側のギヤ側面（３２）とそれぞれ摺接し、
　前記燃料ポンプは、吐出側空間（４５）と吸入側空間（４４）を有し、
　前記第１および第２ギヤのギヤ側面、または前記第１および第２サイドプレートの接触面には、複数の油溝（６１～６６、７１～７４、８１～８８、９１～９４）が形成されており、
　前記複数の油溝は、前記吐出側空間と前記吸入側空間とを連通して、前記第１および第２ギヤと前記第１サイドプレートとの接触部と、前記第１および第２ギヤと前記第２サイドプレートとの接触部と、に前記低粘度の燃料の一部を供給し、
　前記複数の油溝の溝深さをｈとした場合、５μｍ≦ｈ≦１０μｍの関係が満たされている外接歯車式の燃料ポンプ。