JP2000265972A - 燃料ポンプ - Google Patents

燃料ポンプ

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JP2000265972A
JP2000265972A JP11069400A JP6940099A JP2000265972A JP 2000265972 A JP2000265972 A JP 2000265972A JP 11069400 A JP11069400 A JP 11069400A JP 6940099 A JP6940099 A JP 6940099A JP 2000265972 A JP2000265972 A JP 2000265972A
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pump
fuel
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suction port
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Tatsuya Matsumoto
辰也 松本
Toshihiko Muramatsu
俊彦 村松
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Denso Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes

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  • Rotary Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トロコイドギヤ式の燃料ポンプを低騒音・低
振動化する。 【解決手段】 トロコイドギヤ式の燃料ポンプは、アウ
タギヤ２５とインナギヤ２６とを偏心配置し、両ギヤ２
５，２６を噛み合わせて形成した複数のポンプ室３０
を、両ギヤ２５，２６の回転により回転方向に移動させ
ながら、該ポンプ室３０の容積を連続的に増加・減少さ
せることで、吸入ポートから燃料を吸入し、吐出ポート
から燃料を吐出する。吸入ポートから吐出ポートに至る
領域と吐出ポートから吸入ポートに至る領域の少なくと
も一方又は両方には、該領域を通過するポンプ室３０の
圧力上昇を抑制して吐出脈動を低減するダンパ手段３７
を設ける。このダンパ手段３７は、吸入側のサイドカバ
ー１４に貫通孔３８を形成し、該サイドカバー１４の外
側に貫通孔３８に連通する容積可変室を形成するように
弾性プレート３９を固定して構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ部から燃料
を吐出する際に発生する吐出圧の脈動を低減する機能を
備えたトロコイドギヤ式の燃料ポンプに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車に搭載されている燃料
ポンプは、ウエスコ式（タービン式）等の非容積式ポン
プと、トロコイドギヤ式等の容積式ポンプとの２通りが
ある。非容積式ポンプは、例えばポンプケーシング内で
インペラ（タービン）を回転させて燃料を吸入・吐出す
るポンプであり、容積式ポンプと異なり、ポンプ室の容
積が変化しないため、吐出圧の脈動が小さく、低騒音・
低振動であるという利点がある。
【０００３】これに対し、容積式ポンプは、ポンプケー
シング内にトロコイドギヤ等によって複数の容積（ポン
プ室）を区画して、その容積の変化により燃料を吸入・
吐出するため、非容積式ポンプと比較してポンプ効率が
高いという利点があるが、容積変化によって吐出圧の脈
動が大きくなり、その吐出脈動により燃料タンク、燃料
配管、車両のフロアパネル等を振動させて、騒音・振動
が大きくなるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年の自動車は、静粛
性・快適性が重視されるため、低騒音・低振動の特長を
持つ非容積式の燃料ポンプが主流となっている。しか
し、非容積式の燃料ポンプは、容積式の燃料ポンプと比
較してポンプ効率が低く、その分、消費電力が増加した
り、ポンプ部が大型化するという欠点がある。
【０００５】一方、トロコイドギヤ式ポンプ等の容積式
の燃料ポンプを用いる場合には、低騒音化・低振動化の
ために、燃料ポンプの外部に圧力脈動低減装置を取り付
けたり、燃料配管を弾性材で形成したり、車体に遮音材
を張り付ける等の騒音対策を施す必要があり、コスト高
になるという欠点がある。
【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、ポンプ効率向上の要
求と、低騒音・低振動・低コスト化の要求とを両立させ
ることができる燃料ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ところで、トロコイドギ
ヤ式の燃料ポンプは、内歯付きのアウタギヤと外歯付き
のインナギヤとを偏心配置すると共に、両ギヤを噛み合
わせて形成した複数のポンプ室を、両ギヤの回転により
回転方向に移動させながら、該ポンプ室の容積を連続的
に増加・減少させ、該ポンプ室の容積が増加する領域に
形成された吸入ポートから燃料を吸入し、該ポンプ室の
容積が減少する領域に形成された吐出ポートから燃料を
吐出するようになっている。この場合、ポンプ室が吸入
ポートから吐出ポートに至る領域と、吐出ポートから吸
入ポートに至る領域では、ポンプ室がサイドカバーで密
閉され、この状態で、両ギヤの回転により該ポンプ室の
容積が瞬間的に縮小される状態が生じる。これにより、
ポンプ室内の燃料の圧力が瞬間的に吐出圧（燃圧）より
も上昇し、この圧力上昇が燃料ポンプの吐出圧を大きく
脈動させる原因となっている。
【０００８】この点に着目し、本発明の請求項１のトロ
コイドギヤ式の燃料ポンプは、ポンプ室が吸入ポートか
ら吐出ポートに至る領域と吐出ポートから吸入ポートに
至る領域のいずれか一方又は両方に、該領域を通過する
ポンプ室の圧力上昇を抑制するダンパ手段を設けたもの
である。このようにすれば、サイドカバーで密閉された
ポンプ室の圧力上昇をダンパ手段によって抑制すること
ができ、燃料ポンプの吐出圧の脈動をその発生源で効果
的に低減することができて、吐出圧の脈動による騒音・
振動を低減できる。しかも、ダンパ手段は、小さなポン
プ室の圧力上昇を抑制するものであるから、小さなサイ
ズのもので良く、燃料ポンプ内の空きスペースにコンパ
クトに設けることができて、燃料ポンプが大型化せず、
従来の騒音対策コストと比較してコストも安く済む。更
に、本発明は、トロコイドギヤ式の燃料ポンプを用いる
ため、高いポンプ効率を得ることができる。
【０００９】この場合、請求項２のように、ダンパ手段
を、ポンプ室のサイドカバーに形成した貫通孔と、該サ
イドカバーの外側に前記貫通孔に連通する容積可変室を
形成するように取り付けた弾性プレートとから構成して
も良い。このようにすれば、ポンプ室のサイドカバーを
有効に利用して最小限の部品数でダンパ手段を構成する
ことができ、ダンパ手段のコストも安くできる。
【００１０】また、請求項３のように、ポンプ室が吸入
ポートから吐出ポートに至る領域に、ダンパ手段に代え
て圧抜き孔を設けても良い。このようにすれば、ポンプ
室が吸入ポートから吐出ポートに至る過程で生じるポン
プ室の圧力上昇を圧抜き孔によって抑制することがで
き、燃料ポンプの吐出圧の脈動をその発生源で効果的に
低減することができる。しかも、圧力上昇抑制手段とし
て圧抜き孔を形成するだけであるから、コストも極めて
安く済む。
【００１１】この場合、請求項４のように、ポンプ室が
吐出ポートから吸入ポートに至る領域についても圧抜き
孔を設けても良い。このようにすれば、ポンプ室が吐出
ポートから吸入ポートに至る過程で生じるポンプ室の圧
力上昇を圧抜き孔によって抑制することができ、吐出圧
の脈動低減効果を更に高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００１３】まず、図３に基づいてトロコイドギヤ式の
燃料ポンプ全体の構成を概略的に説明する。円筒状のハ
ウジング１１内にトロコイドギヤ式のポンプ部１２とモ
ータ部１３とが組み付けられている。ハウジング１１の
一端（下端）には、ポンプ部１２の側面をカバーするサ
イドカバー１４がかしめ等により固定され、このサイド
カバー１４に燃料吸入口１５が形成され、この燃料吸入
口１５から燃料タンク（図示せず）内の燃料がポンプ部
１２内に吸入される。ハウジング１１の他端（上端）に
は、モータ部１３をカバーするモータカバー１６がかし
め等により固定され、このモータカバー１６には、モー
タ部１３に通電するためのコネクタ１７と燃料吐出口１
８とが設けられている。ポンプ部１２から吐出された燃
料は、モータ部１３の外周側に形成された燃料通路１９
を通って燃料吐出口１８から吐出される。
【００１４】次に、図１及び図２に基づいてトロコイド
ギヤ式のポンプ部１２の構成を説明する。２枚のサイド
カバー１４，２２の間に円筒ハウジング２３が挟み込ま
れ、これら三者が複数本のねじ２４で締め付け固定され
てポンプケーシングが構成されている。このポンプケー
シングの内部には、アウタギヤ２５とインナーギヤ２６
とが収納されている。アウタギヤ２５の内周側とインナ
ーギヤ２６の外周側には、それぞれ内歯２７と外歯２８
が形成され、インナーギヤ２６の外歯２８の歯数がアウ
タギヤ２５の内歯２７の歯数よりも１つ少なく形成され
ている。アウタギヤ２５は、円筒ハウジング２３に偏心
して形成された円形穴２９内に回転自在に嵌合されてい
る。このアウタギヤ２５の内側にはインナーギヤ２６が
偏心して収納され、両ギヤ２５，２６の歯２７，２８の
噛合い又は接触によって多数のポンプ室３０が形成され
ている。この場合、アウタギヤ２５とインナーギヤ２６
とが互いに偏心しているため、回転時に両ギヤ２５，２
６の歯２７，２８の噛合い量が連続的に増加・減少し、
各ポンプ室３０の容積が連続的に増加・減少する動作を
１回転を周期として繰り返す。
【００１５】吐出側（図１の上側）のサイドカバー２２
の中心部に形成された挿通孔３１には円筒状の軸受３２
が嵌着され、この軸受３２の内径部にモータ部１３の回
転軸３３が回転自在に挿通され、該軸受３２の外径部に
インナーギヤ２６が回転自在に嵌合されている。モータ
部１３の回転軸３３の先端部にはカップリング３４が固
定され、このカップリング３４がインナーギヤ２６に係
合されている。これにより、モータ部１３の回転軸３３
が回転すると、これと一体的にインナーギヤ２６が回転
し、更に、このインナーギヤ２６と噛み合うアウタギヤ
２５も回転するようになっている。
【００１６】吸入側のサイドカバー１４には、燃料吸入
口１５からポンプ室３０に燃料を吸い込む吸入ポート３
５が形成されている。この吸入ポート３５は、サイドカ
バー１４の内側面に沿って円周方向に溝状に延長され、
且つ、ギヤ２５，２６の回転により容積が増加する複数
のポンプ室３０に連通するように三日月状に形成されて
いる。
【００１７】また、吐出側のサイドカバー２２には、吐
出ポート３６が形成されている。この吐出ポート３６
は、サイドカバー２２の内側面に沿って円周方向に溝状
に延長され、且つ、ギヤ２５，２６の回転により容積が
減少する複数のポンプ室３０に連通するように三日月状
に形成されている。
【００１８】ギヤ２５，２６の回転中にポンプ室３０が
吸入ポート３５から吐出ポート３６に至る領域と吐出ポ
ート３６から吸入ポート３５に至る領域は、それぞれ、
ポンプ室３０が１個分、サイドカバー１４，２２で密閉
され、この状態で、該ポンプ室３０の容積が変化する。
この点を考慮し、吸入ポート３５から吐出ポート３６に
至る領域と吐出ポート３６から吸入ポート３５に至る領
域の両方には、該領域を通過するポンプ室３０の圧力上
昇を抑制するダンパ手段３７が設けられている。このダ
ンパ手段３７は、吸入側のサイドカバー１４に形成され
た貫通孔３８と、該サイドカバー１４の外側に貫通孔３
８に連通する小さな容積可変室を形成するように取り付
けられた弾性プレート３９とから構成されている。この
ダンパ手段３７内の容積可変室は、貫通孔３８を通して
ポンプ室３０と連通し、該ポンプ室３０の圧力が上昇す
ると、該ポンプ室３０内の燃料の一部が貫通孔３８を通
して容積可変室に押し出され、該ポンプ室３０の圧力上
昇が抑えられる。
【００１９】以上のように構成したトロコイドギヤ式の
燃料ポンプでは、モータ部１３が回転してインナーギヤ
２６とアウタギヤ２５が回転すると、両ギヤ２５，２６
の歯２７，２８の噛み合い量が連続的に増加・減少し、
両歯２７，２８間に形成された各ポンプ室３０の容積が
連続的に増加・減少する動作を１回転を周期として繰り
返す。これにより、容積が拡大するポンプ室３０では、
吸入ポート３５から燃料を吸い込みながら吐出ポート３
６の方向へ燃料を移送し、容積が縮小するポンプ室３０
では、移送した燃料を吐出ポート３６から吐出する。
【００２０】この場合、吸入ポート３５から吐出ポート
３６に至る領域と、吐出ポート３６から吸入ポート３５
に至る領域では、ポンプ室３０がサイドカバー１４，２
２で密閉され、この状態で、両ギヤ２５，２６の回転に
より該ポンプ室３０の容積が瞬間的に縮小される状態が
生じる。このとき、ポンプ室３０内の燃料が容積縮小分
だけサイドカバー１４の貫通孔３８から弾性プレート３
９側に押し出され、ポンプ室３０の圧力上昇が抑制され
る。この結果、燃料ポンプの吐出脈動の発生原因となる
ポンプ室３０の圧力上昇が効果的に低減されて、燃料ポ
ンプの燃料吐出口１８から圧力脈動の少ない燃料が吐出
され、圧力脈動による騒音・振動が低減される。これに
より、トロコイドギヤ式のポンプ部１２の利点である高
いポンプ効率を損なうことなく、従来の欠点である騒音
・振動の問題を解消することができ、静粛性・快適性の
要求を満たすことができる。
【００２１】しかも、サイドカバー１４の貫通孔３８と
弾性プレート３９とによって構成されるダンパ手段３７
は、小さなポンプ室３０の圧力上昇を抑制するものであ
るから、小さなサイズのもので良く、燃料ポンプ内の空
きスペースにコンパクトに設けることができて、燃料ポ
ンプが大型化せず、従来の騒音対策コストと比較してコ
ストも安く済む。
【００２２】ところで、燃料高温時に、吐出ポート３６
側からポンプ室３０内に持ち込まれた燃料が高圧の状態
で吸入ポート３５に持ち込まれると、減圧沸騰が発生し
て吸入ポート３５で多量のベーパが発生し、燃料の吸入
・吐出流量が減少してしまう。この点、本実施形態
（１）では、吐出ポート３６から吸入ポート３５に至る
領域にダンパ手段３７が設けられているため、吐出ポー
ト３６側からポンプ室３０内に持ち込まれた燃料の圧力
がダンパ手段３７によって適度に低下されて、燃料高温
時の減圧沸騰によるベーパの発生が抑制され、燃料の吸
入・吐出流量の低下が防止される。
【００２３】尚、本実施形態（１）では、吸入ポート３
５から吐出ポート３６に至る領域と吐出ポート３６から
吸入ポート３５に至る領域の両方にそれぞれダンパ手段
３７を設けたが、いずれか一方の領域のみにダンパ手段
３７を設ける構成としても良い。
【００２４】［実施形態（２）］図４及び図５に示す本
発明の実施形態（２）では、吸入ポート３５から吐出ポ
ート３６に至る領域と吐出ポート３６から吸入ポート３
５に至る領域の両方に、ダンパ手段３７に代えて、小径
の圧抜き孔４１を設けている。この圧抜き孔４１は、吸
入側のサイドカバー１４に形成されている。その他の構
成は、前記実施形態（１）と同じである。
【００２５】本実施形態（２）では、ポンプ室３０が吸
入ポート３５から吐出ポート３６に至る領域と、吐出ポ
ート３６から吸入ポート３５に至る領域を通過する際
に、ポンプ室３０内の燃料の一部が圧抜き孔４１から漏
れ出して、該ポンプ室３０の圧力上昇が抑制される。こ
れにより、燃料ポンプの燃料吐出口１８から圧力脈動の
少ない燃料が吐出され、圧力脈動による騒音・振動が低
減される。また、吐出ポート３６から吸入ポート３５に
至る領域に形成された圧抜き孔４１は、吐出ポート３６
側からポンプ室３０内に持ち込まれた燃料の圧力を低下
させる役割も果たし、燃料高温時の減圧沸騰によるベー
パの発生が抑制され、燃料の吸入・吐出流量の低下が防
止される。
【００２６】本実施形態（２）では、吸入ポート３５か
ら吐出ポート３６に至る領域と吐出ポート３６から吸入
ポート３５に至る領域の両方にそれぞれ圧抜き孔４１を
設けたが、吸入ポート３５から吐出ポート３６に至る領
域のみに圧抜き孔４１を設ける構成としても良い。
【００２７】本発明者は、吸入ポート３５から吐出ポー
ト３６に至る領域（以下「高圧領域」という）と吐出ポ
ート３６から吸入ポート３５に至る領域（以下「低圧領
域」という）の両方にそれぞれ圧抜き孔４１を設けた構
成と、高圧領域のみに圧抜き孔４１を設けた構成と、圧
抜き孔４１が無い従来の構成について、それぞれ同一条
件で吐出脈動を測定したので、その測定結果を図６に示
す。
【００２８】測定時の吐出圧（燃圧）は３００ｋＰａで
あり、圧抜き孔４１の孔径はいずれも直径０．３ｍｍで
ある。騒音源となる６００〜１０００Ｈｚの周波数帯域
の吐出脈動を測定したところ、従来構成（圧抜き孔な
し）では、６００〜１０００Ｈｚの吐出脈動が４ｋＰａ
前後にもなり、かなり大きな騒音が発生した。
【００２９】これに対し、高圧領域のみに圧抜き孔４１
を設けた構成では、６００〜１０００Ｈｚの吐出脈動が
従来の半分程度に低減され、騒音がかなり小さくなっ
た。また、高圧領域と低圧領域の両方にそれぞれ圧抜き
孔４１を設けた構成では、高圧領域のみに圧抜き孔４１
を設けた構成よりも吐出脈動が更に０．５ｋＰａ程度、
低減され、騒音が更に小さくなった。この測定結果から
も明らかなように、吐出脈動による騒音を小さくするに
は、少なくとも高圧領域に圧抜き孔４１を設ければ良い
ことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）における燃料ポンプの
ポンプ部の構造を示すもので、図２のＡ−Ａ線に沿って
示すポンプ部の縦断面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿って示すポンプ部の横断面
図である。
【図３】燃料ポンプの一部破断正面図である。
【図４】本発明の実施形態（２）における燃料ポンプの
ポンプ部の構造を示すもので、図５のＣ−Ｃ線に沿って
示すポンプ部の縦断面図である。
【図５】図４のＤ−Ｄ線に沿って示すポンプ部の横断面
図である。
【図６】吐出脈動の測定データを示す図である。
【符号の説明】
１１…ハウジング、１２…ポンプ部、１３…モータ部、
１４…サイドカバー、１５…燃料吸入口、１８…燃料吐
出口、２３…円筒ハウジング、２５…アウタギヤ、２６
…インナーギヤ、２７…内歯、２８…外歯、３０…ポン
プ室、３５…吸入ポート、３６…吐出ポート、３７…ダ
ンパ手段、３８…貫通孔、３９…弾性プレート、４１…
圧抜き孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H041 AA02 BB04 CC11 DD02 DD04 DD12 DD13 DD17 DD18 DD34 3H044 AA02 BB03 BB09 CC11 CC13 CC16 CC21 DD02 DD04 DD11 DD15 DD16 DD24

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内歯付きのアウタギヤと外歯付きのイン
    ナギヤとを偏心配置すると共に、両ギヤを噛み合わせて
    形成した複数のポンプ室を、両ギヤの回転により回転方
    向に移動させながら、該ポンプ室の容積を連続的に増加
    ・減少させて燃料を吸入・吐出する燃料ポンプにおい
    て、 前記ポンプ室が通過する領域のうちの該ポンプ室の容積
    が増加する領域に該ポンプ室に連通して設けられ、該ポ
    ンプ室内に燃料を吸入する吸入ポートと、 前記ポンプ室が通過する領域のうちの該ポンプ室の容積
    が減少する領域に該ポンプ室に連通して設けられ、該ポ
    ンプ室内の燃料を吐出する吐出ポートと、 前記ポンプ室が前記吸入ポートから前記吐出ポートに至
    る領域と前記吐出ポートから前記吸入ポートに至る領域
    のいずれか一方又は両方に設けられ、該領域を通過する
    前記ポンプ室の圧力上昇を抑制するダンパ手段とを備え
    ていることを特徴とする燃料ポンプ。
  2. 【請求項２】 前記ダンパ手段は、前記ポンプ室のサイ
    ドカバーに形成された貫通孔と、該サイドカバーの外側
    に前記貫通孔に連通する容積可変室を形成するように取
    り付けられた弾性プレートとから構成されていることを
    特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
  3. 【請求項３】 内歯付きのアウタギヤと外歯付きのイン
    ナギヤとを偏心配置すると共に、両ギヤを噛み合わせて
    形成した複数のポンプ室を、両ギヤの回転により回転方
    向に移動させながら、該ポンプ室の容積を連続的に増加
    ・減少させて燃料を吸入・吐出する燃料ポンプにおい
    て、 前記ポンプ室が通過する領域のうちの該ポンプ室の容積
    が増加する領域に該ポンプ室に連通して設けられ、該ポ
    ンプ室内に燃料を吸入する吸入ポートと、 前記ポンプ室が通過する領域のうちの該ポンプ室の容積
    が減少する領域に該ポンプ室に連通して設けられ、該ポ
    ンプ室内の燃料を吐出する吐出ポートと、 前記ポンプ室が前記吸入ポートから前記吐出ポートに至
    る領域に設けられ、該領域を通過する前記ポンプ室の圧
    力上昇を抑制する圧抜き孔とと備えていることを特徴と
    する燃料ポンプ。
  4. 【請求項４】 前記ポンプ室が前記吐出ポートから前記
    吸入ポートに至る領域に、該領域を通過する前記ポンプ
    室の圧力上昇を抑制する圧抜き孔が設けられていること
    を特徴とする請求項３に記載の燃料ポンプ。
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