JP2000265975A - 歯車ポンプ及びこれを用いた燃料供給装置と歯車モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外設された歯が互いに噛み合ってポンプ部また
は駆動部を形成する歯車ポンプ及び燃料供給装置と歯車
モータにおいて、小形、安価で効率の良いものとする。 【解決手段】ケース２１内で外周に設けられた歯が互い
に噛み合って回動するように配置された歯車３１、３
２、３２’の噛み合わせ部の一側から流体を吸込み昇圧
して他側へ吐出するポンプ部を構成してなる歯車ポンプ
において、共通の駆動歯車３１に２つの従動歯車３２、
３２’を噛み合わせて２つのポンプ部を形成し、この２
つのポンプ部を直列に接続して２段のポンプ部とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車ポンプ及びこ
れを用いた燃料供給装置と歯車モータに係わり、特にケ
ース内で外周に設けられた歯が互いに噛み合って回動す
るように配置された歯車を備えた歯車ポンプ及びこれを
用いた燃料供給装置と歯車モータに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】歯車ポンプの第１の従来技術として、閉
鎖空間を形成するケースと、このケース内で外周に設け
られた歯が互いに噛み合って回動するように配置された
歯車とを備え、この歯車の噛み合わせ部の一側から流体
を吸込み昇圧して他側へ吐出するポンプ部を構成したも
のがある。

【０００３】また、歯車ポンプの第２の従来技術とし
て、流体の内部漏れを低減するために上述の第１従来技
術の歯車を回転摺動可能に側板で挟設したものが、例え
ば特開平６−３１７２６０号公報に記載されたように公
知である。なお、この特開平６−３１７２６０号公報に
は歯車モータも示されている。

【０００４】更には、歯車ポンプの第３の従来技術とし
て、流体の内部漏れを低減するために上述の第２従来技
術の歯先をシールするシールブロックを備えたものが、
例えば特開平１０−２５２５８９号公報に記載されたよ
うに公知である。なお、この特開平１０−２５２５８９
号公報には、燃料タンク、該燃料タンクの燃料を昇圧す
るフィードポンプ、該フィードポンプで昇圧された燃料
を更に昇圧してエンジンの燃料噴射弁に高圧燃料を供給
する燃料供給ポンプを備えた燃料供給装置が示されてい
る。

【０００５】また、歯車ポンプの第４の従来技術とし
て、外周に設けられた歯が互いに噛み合って回動するよ
うに配置された歯車を備えたポンプ部を軸方向に２段直
列に接続したものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１から第３の従来技術の歯車ポンプでは、ポンプ部が１
段で構成されており、吐出側圧力と吸込み側圧力との圧
力差が全てこの１段のポンプ部に加わるので、この圧力
差に比例する流体の内部漏れが大きいものとなってい
た。特に、直噴ガソリンエンジンの燃料供給装置に用い
る場合には、ガソリンの粘度が水の２分の１以下、一般
の油圧作動油の約１００分の１以下という極めて低い粘
度であり、またエンジンの圧縮工程でもガソリンを噴射
できるように、例えば１０ＭＰａを超える程の高い圧力
で噴射しなければならず、しかも低速回転から高速回転
まで広い回転範囲で使用され、更にはエンジンルーム内
に機器を効率よく配置しなければならないために、低速
回転から高速回転まで広い回転範囲において流体の内部
漏れが少なく、かつ高い吐出圧力が得られ、しかも小形
である歯車ポンプが必要である。

【０００７】また、前記第４の従来技術の歯車ポンプで
は、外周に設けられた歯が互いに噛み合って回動するよ
うに配置された歯車を備えたポンプ部を軸方向に２段直
列に接続しているので、各段のポンプ部の歯車は各段毎
に独立して一対づつ必要であり、部品数が多い複雑な構
成となり、また軸方向の長さが長くなり、これにより高
価で大形のものとなっていた。なお、このポンプ部を軸
方向に２段直列に接続した歯車ポンプは、回転摺動可能
に側板で挟設する構成のもの、または歯先をシールする
シールブロックを備えたものではない。

【０００８】本発明は、小形、安価で効率の良い歯車ポ
ンプ及び燃料供給装置と歯車モータを得ることを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の特徴は、閉鎖空間を形成するケース
と、前記ケース内で外周に設けられた歯が互いに噛み合
って回動するように配置された歯車とを備え、前記歯車
は、その噛み合わせ部の一側から流体を吸込み昇圧して
他側へ吐出するポンプ部を構成してなる歯車ポンプにお
いて、前記ポンプ部は、共通の歯車に複数の歯車を噛み
合わせて複数のポンプ部を形成し、該複数のポンプ部を
直列に接続して複数段のポンプ部としたことにある。

【００１０】本発明の第２の特徴は、吸込ポートと吐出
ポートを有し、閉鎖空間を形成するケースと、前記ケー
スの閉鎖空間内で外周に設けられた歯が互いに噛み合っ
て回動するように配置された歯車とを備え、前記歯車
は、その噛み合わせ部の一側から流体を吸込み昇圧して
他側へ吐出するポンプ部を構成し、前記ポンプ部は、吸
込み側が前記吸込ポートに接続され、吐出し側が前記吐
出ポートに連通された歯車ポンプにおいて、前記ポンプ
部は、共通の歯車に複数の歯車を噛み合わせて複数のポ
ンプ部を形成し、該複数のポンプ部を前記ケースの閉鎖
空間を介して直列に接続して複数段のポンプ部としたこ
とにある。

【００１１】本発明の第３の特徴は、閉鎖空間を形成す
るケースと、前記ケース内でに外周に設けられた歯が互
い噛み合って回動するように配置された歯車と、前記歯
車を回転摺動可能に挟設する側板とを備え、前記歯車
は、その噛み合わせ部の一側から流体を吸込み昇圧して
他側へ吐出するポンプ部を構成してなる歯車ポンプにお
いて、前記ポンプ部は、共通の歯車に複数の歯車を噛み
合わせて複数のポンプ部を形成し、前記複数のポンプ部
を直列に接続して複数段のポンプ部とし、前記側板を複
数のポンプ部を形成する歯車に跨って設けたことにあ
る。

【００１２】本発明の第４の特徴は、吸込ポートと吐出
ポートを有し、閉鎖空間を形成するケースと、前記ケー
スの閉鎖空間内で外周に設けられた歯が互いに噛み合っ
て回動するように配置された歯車と、前記歯車の歯先を
シールするシールブロックとを備え、前記歯車は、その
噛み合わせ部の一側から流体を吸込み昇圧して他側へ吐
出するポンプ部を構成し、前記ポンプ部は、吸込み側が
前記吸込ポートに接続され、吐出し側が前記吐出ポート
に連通された歯車ポンプにおいて、前記ポンプ部は、共
通の歯車に２個の歯車を噛み合わせて２個のポンプ部を
形成し、該２個のポンプ部を直列に接続して２段のポン
プ部とし、前記ポンプ部の１段目の吸込み側に前記シー
ルブロックを設けて吸込み通路を形成し、前記ポンプ部
の２段目の吐出し側に前記シールブロックを設けて吐出
通路を形成し、前記吸込み通路を前記ケースの吸込ポー
トに接続すると共に、前記吐出通路を前記ケースの吐出
ポートに接続したことにある。

【００１３】本発明の第５の特徴は、吸込ポートと吐出
ポートを有し、閉鎖空間を形成するケースと、前記ケー
スの閉鎖空間内で外周に設けられた歯が互いに噛み合っ
て回動するように配置された歯車と、前記歯車を回転摺
動可能に挟設する側板と、前記歯車の歯先をシールする
シールブロックとを備え、前記歯車は、その噛み合わせ
部の一側から流体を吸込み昇圧して他側へ吐出するポン
プ部を構成し、前記ポンプ部は、吸込み側が前記吸込ポ
ートに接続され、吐出し側が前記吐出ポートに連通され
た歯車ポンプにおいて、前記ポンプ部は、共通の歯車に
２個の歯車を噛み合わせて２個のポンプ部を形成し、該
２個のポンプ部を前記ケースの閉鎖空間を介して直列に
接続して２段のポンプ部とし、前記ポンプ部の１段目の
吸込み側に前記シールブロックを設けて吸込み通路を形
成し、前記ポンプ部の２段目の吐出し側に前記シールブ
ロックを設けて吐出通路を形成し、前記吸込み通路を前
記ケースの吸込ポートに接続すると共に、前記吐出通路
を前記ケースの吐出ポートに接続し、前記側板を２個の
ポンプ部を形成する歯車に跨って設けたことにある。

【００１４】本発明の第６の特徴は、吸込ポートと吐出
ポートを有し、閉鎖空間を形成するケースと、前記ケー
スの閉鎖空間内で外周に設けられた歯が互いに噛み合っ
て回動するように配置された歯車と、前記歯車を回転摺
動可能に挟設する一対の側板と、前記歯車の歯先をシー
ルするシールブロックとを備え、前記歯車は、両側の軸
が前記ケースに軸支された駆動歯車と、両側の軸が前記
側板に軸支された従動歯車とを有し、その噛み合わせ部
の一側から流体を吸込み昇圧して他側へ吐出するポンプ
部を構成し、前記ポンプ部は、吸込み側が前記吸込ポー
トに接続され、吐出し側が前記吐出ポートに連通された
歯車ポンプにおいて、前記ポンプ部は、前記駆動歯車に
２個の前記従動歯車を噛み合わせて２個のポンプ部を形
成し、該２個のポンプ部を前記ケースの閉鎖空間を介し
て直列に接続して２段のポンプ部とし、前記駆動歯車と
前記従動歯車の一方により構成される１段目ポンプ部の
吸込み側に前記シールブロックを設けて吸込み通路を形
成し、前記駆動歯車と前記従動歯車他方により構成され
る２段目のポンプ部の吐出し側に前記シールブロックを
独立して設けて吐出通路を形成し、前記吸込み通路を前
記ケースの吸込ポートに接続すると共に、前記吐出通路
を前記ケースの吐出ポートに接続し、前記吐出通路を形
成するシールブロックの反歯車側に前記吐出通路の高圧
を導入してこのシールブロックを歯車側に押圧する押圧
手段を設け、前記２個のシールブロックの厚さを前記歯
車の厚さと同等にし、前記側板を２個のポンプ部を形成
する前記駆動歯車と２個の従動歯車と２個のシールブロ
ックとに跨って挟設するように設け、前記側板の反歯車
側に、前記吸込み通路に連通する低圧部と前記ケース内
の圧力部とを仕切ってシールする第１のシール部材と、
前記吐出通路に連通する高圧部と前記ケース内の圧力部
とを仕切ってシールする第２のシール部材とを設け、前
記第１のシール部材で前記駆動歯車の軸を囲んで低圧領
域にし、前記３個の歯車をその軸の位置が略三角形を形
成するように配置したことにある。

【００１５】本発明の第７の特徴は、燃料タンク、該燃
料タンクの燃料を昇圧するフィードポンプ、該フィード
ポンプで昇圧された燃料を更に昇圧してエンジンの燃料
噴射弁に高圧燃料を供給する燃料供給ポンプを備え、前
記歯車ポンプは、閉鎖空間を形成するケースと、前記ケ
ース内で外周に設けられた歯が互いに噛み合って回動す
るように配置された歯車とを有し、前記歯車は、その噛
み合わせ部の一側から流体を吸込み昇圧して他側へ吐出
するポンプ部を構成してなる燃料供給装置において、前
記燃料供給ポンプのポンプ部は、共通の歯車に複数の歯
車を噛み合わせて複数のポンプ部を形成し、該複数のポ
ンプ部を直列に接続して複数段のポンプ部としたことに
ある。

【００１６】本発明の第８の特徴は、閉鎖空間を形成す
るケースと、前記ケース内で外周に設けられた歯が互い
に噛み合って回動するように配置された歯車とを備え、
前記歯車は、その噛み合わせ部の一側から流体を供給さ
れ他側へ吐出することにより回転されるモータ駆動部を
構成してなる歯車モータにおいて、前記モータ駆動部
は、共通の歯車に複数の歯車を噛み合わせて複数のモー
タ駆動部を形成し、該複数のモータ駆動部を直列に接続
して複数段のモータ駆動部としたことにある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の歯車ポンプの実施
例を図を用いて説明する。各実施例の図において、同一
符号は同一物または相当物を示し、重複する説明を省略
する。

【００１８】図１は本発明の歯車ポンプの第１実施例を
示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１
のＢ−Ｂ断面図、図４は図１のＣ−Ｃ断面図である。

【００１９】図１〜図４において、ケース２１は、ケー
シング３７とカバー４１とから構成されている。ケーシ
ング３７は、有底開口した筒状に形成され、外周が円筒
状であり、内周が対向する２つの平坦部及び２つの円弧
部より形成され、開口部には外周が四角形状のフランジ
部３７ａが設けられ、底面中央部には軸受用凹部37ｂが
設けられている。カバー４１は、平板状に形成され、外
周がケーシング３７のフランジ部３７ａの外周を一致す
る四角形状であり、中央部には貫通孔４１ａが形成され
ている。ケーシング３７のフランジ部３７ａの側面とカ
バー４１の側面とが弾力性を有する封止部材、例えばＯ
リング４２を介して当接され、締結具、例えばボルト等
にて固定されてケース２１が構成される。ケース２１の
閉鎖空間２２には歯車３１，３２，３２′、側板３４，
３４′、シールブロック３３，３３′等が収容されてい
る。ケーシング３７の底部には、吸込み通路３５及び吐
出通路３６に連通する吸込ポート３５ａ及び吐出ポート
３６ａが設けられている。駆動歯車３１は、カバー４１
の中央孔４１ａに設けられた軸受３９とケーシング３７
の凹部３７ｂに設けられた軸受３９′に、両側に突出し
た駆動軸３１ａが軸支されている。第１および第２の従
動歯車３２，３２′は、駆動歯車３１と歯幅，外形等が
ほぼ等しく、駆動歯車３１に両側からかみ合って回転
し、ポンプ作用を行うポンプ部を構成する。側板３４，
３４′は、各歯車３１，３２，３２′の側面にまたがっ
て摺接して、各歯車３１，３２，３２′の側面シールを
行うと共に、従動歯車３２，３２′の歯車軸３２ａ，３
２ａ′の軸受を兼ね備えている。このシール側板３４，
３４ａ′によって駆動歯車３１，従動歯車３２，３２′
の軸３１ａ，３２ａ，３２ａ′が各々平行かつ所定の間
隔を有して支持されている。各歯車３１，３２，３２′
は、図３，図４に示すように、ケーシング３７の内周面
とは離れてケース２１の空間２２内に収納され、ケーシ
ング３７の底面とカバー４１の側面との間に側板３４，
３４′を介して挟持されている。具体的には、ケーシン
グ３７の内部深さ即ち、ケース２１の空間２２の深さ
は、両側板３４，３４′と歯車３１，３２または３２′
を重ねた厚さよりもわずかに深くなっているため、側板
３４，３４′とケース２１とは直接接触せず、両者間に
間挿されたシール部材３８，３８′および４９，４９′
の弾性力を介して挟設支持されている。

【００２０】両側板３４，３４′は、図３，図４に示す
ように吸込用流通孔となる吸込み通路３５と吐出用流通
孔となる吐出通路３６をシールブロック３３，３３′と
共に形成しており、ポート近傍における外縁Ｒが各歯車
３１，３２，３２′の歯先円の径にほぼ等しく形成され
ている。シールブロック３３は、１段目のポンプを構成
する歯車３１，３２の吸込み通路３５を形成するように
設けられると共に吸込み通路３５の近傍において歯先シ
ールを行うように歯車３１，３２の歯先面及び側板３
４，３４′に当接されている。シールブロック３３′
は、２段目のポンプを構成する歯車３１，３２′の吐出
通路３６を形成するように設けられると共に、吐出通路
３６の近傍において歯先シールを行うように歯車３１，
３２′の歯先面及び側板３４，３４′に当接されてい
る。即ち、シールブロック３３，３３′は、それぞれの
シール面が歯車３１，３２，３２′の歯先円の径とほぼ
等しく形成され、そのシール面の両側が両側板３４，３
４′の外縁Ｒに接合した状態で両持ち保持されている。

【００２１】吸込み通路３５は側板３４，３４′および
シールブロック３３とケーシング３７において形成され
ている。歯車３１，３２の１段目ポンプ作用によって吸
込み通路３５より吸い込まれた流体は、圧力Ｐ０から圧
力Ｐ１に昇圧されてケース２１の空間２２内に放出され
る。吐出通路３６は側板３４，３４′およびシールブロ
ック３３′とケーシング３７において形成されている。
歯車３１，３２′の２段目ポンプ作用によってケース内
に充満した流体は、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に昇圧されて
吐出通路３６より外部に吐出される。ここで、ケーシン
グ３７内の圧力Ｐ１は、両者の概ね中間圧力となり、各
段のポンプの歯先隙間および側面隙間が同じであればＰ
１＝（Ｐ２−Ｐ０）／２で与えられる。このため、所定
の圧力を発生するのに、単段のポンプに比べポンプ１段
当たりの圧力差が低減され、この実施例では半分になる
ので、隙間からの内部漏れが半減し、容積効率を大幅に
向上させることができる。

【００２２】なお、１段目ポンプのシールブロック３３
は、吸込圧力Ｐ０とケーシング内圧力Ｐ１の圧力差によ
って、自動的に歯車３１，３２及び側板３４，３４′に
向かって押圧されて歯先シールを行う。一方、２段目ポ
ンプのシールブロック３３′は、内側の吐出圧力Ｐ２が
外側の圧力Ｐ１より高いために、そのままでは側板３
４，３４′から離れようとする。このためシールブロッ
ク３３′は、図２〜図４に示すように内部に孔３３ａが
設けられ、吐出圧力Ｐ２をシールブロック33′の反歯車
歯先側の凹部３３′ｂ内に導いて側板３４，３４′への
押付力を発生させ、歯車歯先側の圧力による離反力と対
抗させるようにしている。凹部３３′ｂ内に導かれた流
体は、シール部材４８によりシールされ、この圧力Ｐ２
の受圧面積を調整して離反力に打ち勝つだけの十分な押
付力を発生させている。これにより１段目，２段目ポン
プがともに安定した歯先シールを実現でき、歯先漏れを
抑えて効率の高い２段式歯車ポンプが構成される。

【００２３】本実施例では、自己の吐出圧力Ｐ２により
シールブロック３３′を歯車３１，３２′方向に押圧す
る構成を採っているので、構成が簡単で安価なものとす
ることができるが、押圧手段としてばね等の弾性部材を
用いてもよく、あるいは流体圧とばね力を組合せてもよ
い。

【００２４】次に、図３においてシール部材３８，３
８′，４９，４９′は、側板３４およびシールブロック
３３の端面に形成された溝にはめ込まれ、各々吸込み通
路３５，吐出通路３６の接合面のシールを行うものであ
る。シール部材３８，３８′は、ケーシング内の圧力Ｐ
１と、吸込み通路部の圧力Ｐ０の圧力差によって、ケー
シング内の流体がこの接合面を通って吸込み通路と連通
しないようにするためのものである。シール部材４９
は、吐出圧力Ｐ２と、ケーシング内の圧力Ｐ１の圧力差
によって、吐出された流体がこの接合面を通ってケーシ
ング内と連通しないようにするためのものである。この
シール部材３８,４９は、側板３４,３４′の反歯車側面
の圧力分布を決定し、側板３４，３４′の歯車側面の圧
力との軸方向推力をバランスさせ、歯車３１，３２，３
２′に対してスラストな推力が生じないようにする役割
を担うものでもある。これにより、歯車側面への側板３
４，、３４′の押付けすぎによる駆動トルクの増大や焼
付きを防ぎつつ、歯車側面シールを良好に行うことがで
きる。

【００２５】また、シール部材３８，３８′は、吸込み
通路３５と駆動歯車３１の軸３１ａの両方を囲むように
設けられているので、駆動歯車３１の軸３１ａの周囲を
低圧としている。その理由は、ポンプ外部にまで貫通し
ている軸３１ａにおける内部の流体をシールする回転軸
シール４３の耐圧性を低いものの使用を可能にするため
である。即ち、回転軸シールとして信頼性の高いオイル
シールは、軸の摩耗や傾きに対しても安定した密封性能
を保ち、直噴ガソリンエンジンの燃料供給ポンプに使用
する上でも高い信頼性が得られるが、耐圧性が低いとい
う問題があるので、このような耐圧性の低いものを使用
することを可能とすることにより高い信頼性が得られ
る。

【００２６】次に、本発明の歯車ポンプの第２実施例を
図５から図７を用いて説明する。図５は、本発明の歯車
ポンプの第２実施例を示す図２相当図、図６は図５のＤ
−Ｄ断面図、図７は図５のＥ−Ｅ断面図である。本実施
例は、上述した第１実施例と比較して、シールブロック
３３，３３′が各歯車３１，３２，３２′の歯幅とほぼ
同じ厚みであり、側板３４，３４′を大きくして各歯車
３１，３２，３２′に加えシールブロック３３，３３′
も側板３４ａ，３４ａ′により挟持させた点で相違して
いる。

【００２７】先の第１実施例では、シールブロック３
３，３３′を両側板３４，３４′に両持ち支持させ、互
いの凹凸の部分円筒面同士で接触シールする構成であっ
たが、この第２実施例によれば、シールブロック３３，
３３′と側板３４，３４′の間のシール面が平面なの
で、加工が格段に簡単になる上、高い精度が容易に得ら
れ、隙間ができにくくなる。しかも、側板３４，３４′
は、シールブロック３３，３３′に接するシール面が歯
車３１，３２，３２′の摺動面と同じ面なので、これら
の面の加工は同時に行うことができる。従って側板３
４，３４′とシールブロック３３，３３′とのシール面
を形成するために新たに必要となる加工面はシールブロ
ック３３，３３ａ′の両端面だけで済み、加工工数を大
幅に低減できる。その上、この第２実施例では、シール
ブロック３３，３３′の歯先シール面を成す部分円筒面
は後で歯先により削ってしまうので、第１実施例のシー
ルブロック３３，３３′のように隙間を防ぐための高精
度の加工を不要とすることができる長所がある。

【００２８】なお、運転を開始すると、シールブロック
３３，３３′は吐出圧Ｐ２によって歯車３１，３２，３
２′へ押付けられ、歯車３１，３２，３２′の歯先で削
られて隙間のない良好な歯先シール面が形成され、歯車
側へ移動していくが、ピン４６，４７を設けたことによ
りその移動量が規制されているので、必要以上に削られ
ることはない。

【００２９】このような構成のシールブロックタイプの
歯車ポンプにおいても、昇圧を２段階にすることにより
先の第１実施例と同様に内部漏れをほぼ半減させること
ができ、上述のシール面精度向上と相俟ってより一層の
容積効率向上を図ることができる。

【００３０】次に、本発明の歯車ポンプの第３実施例を
図８を用いて説明する。図８は本発明の多段式歯車ポン
プの第３実施例の図４相当図である。上記の第１及び第
２実施例では３個の歯車３１，３２，３２′の回転軸は
一直線上に配置されているが、この第３実施例では図８
に示すように折り曲げて略三角形を形成するように配置
されている。このように配置することにより、３個の歯
車３１，３２，３２′全体の外径が小さくなり、従って
ポンプの外径を小さくすることができ、車両のエンジン
等への搭載性を向上することができる。ケーシング３７
は、３個の歯車３１，３２，３２′全体の外形にほぼ合
致した円筒状内周面３７ｃを有している。この円筒状内
周面３７ｃは、シールブロック３３，３３′を設けたこ
とにより、３個の歯車３１，３２，３２′の中心とは若
干偏心した中心位置を有し、第２ポンプ側のシールブロ
ック３３′が当接する平坦部３７ｄを有している。

【００３１】次に、上述した実施例における各歯車の軸
荷重について図９，図１０を用いて説明する。図９は歯
車を一直線に配置した第１及び第２実施例の場合の軸荷
重説明図、図１０は歯車を折り曲げて配置した場合の第
３実施例の軸荷重説明図である。１段目のポンプでは、
吸込み通路３５近傍の歯車かみ合い部からシールブロッ
ク３３による歯先シール部までの領域は吸込圧力Ｐ０
で、それ以外の部分はすべてＰ０より高圧のケーシング
内圧力Ｐ１であり、歯車３１，３２にはシールブロック
３３の方向へラジアル荷重Ｆ１が作用する。一方、２段
目のポンプでは、吐出通路３６近傍の歯車かみ合い部か
らシールブロック３３′による歯先シール部までの領域
が吐出圧力Ｐ２で、それ以外の部分はすべてＰ２より低
圧のケーシング内圧力Ｐ１であり、歯車３１，３２′に
はシールブロック３３′と反対の方向へラジアル荷重Ｆ
２が作用する。従って、駆動歯車３１の軸荷重として
は、これら２つのラジアル荷重Ｆ１，Ｆ２の合力Ｆｔが
作用し、図９の例ではラジアル荷重Ｆ１，Ｆ２の角度が
９０度以上となり従動歯車側の軸荷重Ｆ１よりも小さく
することができる。また、図１０の例では駆動歯車３１
の軸荷重Ｆｔは、従動歯車側の軸荷重Ｆ１よりも大きく
なるが、２段式ポンプではポンプ１段当たりの圧力差が
単段ポンプの半分になるので、単段ポンプの軸荷重より
小さくすることができる。なお、図示していないが、図
９より更に軸荷重を下げるには図１０と逆の方向に折り
曲げて各歯車軸を配置すればよい。この場合、歯数の大
きな歯車であればシールブロックが相対的に小さくなる
ので、シールブロックを配置することが可能である。

【００３２】次に、本発明の歯車ポンプを用いたエンジ
ンの燃料供給装置の一実施例を図１１，図１２を用いて
説明する。

【００３３】図１１は本発明のエンジン燃料供給装置の
第１実施例を示す構成図である。図１１において、エン
ジン１００には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄが設けてあ
る。燃料、例えばガソリンは、まず燃料タンク１０２か
らモータ１０３で駆動されるフィードポンプ１０４によ
って０.２〜０.５ＭＰａ程の圧力に昇圧された後、高圧
燃料供給ポンプ３によってさらに加圧され、圧力制御弁
１０６によって３〜１２ＭＰａ程の所定の燃圧に調整さ
れて燃料噴射弁１０１ａ〜１０１ｄに供給される。この
高圧燃料供給ポンプ３は、図１ないし図８のいずれかに
示した歯車ポンプであり、エンジン１００のカムシャフ
ト１０７の回転力によってカップリング１０８を介して
駆動される。圧力制御弁１０６の出力圧を検出する圧力
センサ１０９からのフィードバック信号１１０を目標値
１１１と照らし合わせ、他のセンサからの情報１１２を
参照して制御指令１１３を圧力制御弁駆動回路１１４に
与え、これに基づいて圧力制御弁１０６の燃圧が制御さ
れる。

【００３４】この第１実施例のエンジンの燃料供給装置
においては、高圧燃料供給ポンプ３として上述した本発
明の歯車ポンプを用いているので、漏れが少なくて低回
転域から高い容積効率が得られ、エンジン始動時やアイ
ドリング時等の低い回転数でも十分高い圧力で燃料を供
給することが可能となり、エンジン１００を確実に始動
できる。これにより安定したアイドリング運転ができる
のでより円滑に発進できる等の効果が得られ、このエン
ジン１００を搭載した車両の運転性能が向上する。ま
た、低回転域での容積効率の低下を補うために、吐出量
の大きいポンプを選定する必要がなくなるので、高圧燃
料供給ポンプ３とフィードポンプ１０４が小形のもので
済み、常用回転域から高回転域で過剰な燃料を吐出する
ことがなくなりエネルギー損失が増して燃費が向上し、
圧力制御弁１０６からのリリーフ流量が最小限に抑えら
れキャビテーションや発熱を防止でき、圧力制御弁１０
６の寿命が長くなる等、多くの効果を得ることができ
る。さらに、フィードポンプ１０４の吐出圧によって高
圧燃料供給ポンプ３の吸込み通路の圧力が燃料の飽和蒸
気圧よりも高く保たれるので、キャビテーションとこれ
による壊食が防止され、高い性能と信頼性を長期間にわ
たって保てるようになる。また、高圧燃料供給ポンプ３
は、製作が容易で低コストなので燃焼供給装置のコスト
が低減できる上、小形で軽量なのでエンジンルーム内の
機器の配置が容易になる等の効果も得られる。

【００３５】図１２は、本発明のエンジンの燃料供給装
置の第２実施例を示す構成図である。図１２において、
高圧燃料供給ポンプ３をフィードポンプ１０４と同様に
モータ１２０で駆動する構成としている。また、圧力セ
ンサ１０９からのフィードバック信号１１０を目標値１
１１と照らし合わせ、他のセンサからの情報１１２を参
照して制御指令１２１をモータ駆動回路１２２に与え、
これに基づいてモータ１２０の回転数を調整して燃圧を
制御する構成としてる。

【００３６】このように構成すれば、所望の燃圧に保つ
ために、エンジン１００の駆動に関係なく必要最小限の
流量だけを吐出するようにできるので、第１実施例にお
ける圧力制御弁１０６が不要になり、異物かみ込みによ
る動作不良やキャビテーション壊食による性能低下等の
不具合発生を解消できる。その上、高圧燃料供給ポンプ
３の回転数をエンジン１００の回転数とは無関係に選定
できるので、１種類のポンプ３で多機種のエンジン１０
０に対応できるようになり、ポンプ３の開発から生産，
保守までのコストが低減でき、量産効果によるポンプ３
の生産コスト低減の効果も一層大きくなる。

【００３７】本発明の歯車ポンプは、上記のように流体
を高圧かつ高効率に加圧供給できるので、水の２分の１
以下の粘度しかないガソリンに用いることができ、水や
食品，薬品等、他の流体にも用いることができる。勿
論、本発明の歯車ポンプを油圧装置の油圧源に用いれ
ば、漏れが小さくて高い容積効率が得られるので、より
高い圧力で吐出することが可能となり、歯車ポンプの使
用圧力を３０ＭＰａをも超える圧力まで高めることが可
能である。これにより安価な歯車ポンプの適用範囲を拡
大することができる。

【００３８】以上では、歯車ポンプの実施例を説明した
が、上述した本発明の歯車ポンプの構成において、吐出
通路に流体圧源から供給される高圧の供給ポートを、吸
込み通路にリザーバへ至る低圧の戻りポートをそれぞれ
接続して流体を流せば、歯車ポンプとは反対の向きに歯
車が回転して流体エネルギーを機械的な回転のエネルギ
ーに変換する歯車モータとして作用する。この歯車モー
タを用いれば、小流量から大流量まで広い範囲にわたっ
て高い効率が得られるので、モータの起動，停止時の特
性が向上する、小形化と低コスト化が図れる等の効果が
得られる。

【００３９】本発明においては、ケース内で共通の歯車
に複数の歯車を噛み合わせて複数のポンプ部を形成し、
該複数のポンプ部を直列に接続して複数段のポンプ部と
したので、歯車の数が少ない小形、簡単な構成で、高い
吐出圧力が得られると共に、各段ポンプ部当たりの圧力
差を低くすることができ、流体の内部漏れが低減できる
ため容積効率を向上できる。これにより、小形、安価で
効率の良い歯車ポンプが得られる。

【００４０】また、複数のポンプ部をケースの閉鎖空間
を介して直列に接続して複数段のポンプ部としたので、
より小形で簡単な構成とすることができる。

【００４１】更には、側板を複数のポンプ部を形成する
歯車に跨って設けたので、側板を備えた歯車ポンプにお
いて、構成を簡単なものとすることができる。

【００４２】また、ポンプ部の１段目の吸込み側にシー
ルブロックを設けて吸込ポートを形成し、ポンプ部の２
段目の吐出し側にシールブロックを設けて吐出ポートを
形成し、吸込ポートをケースの吸入口に接続し、吐出ポ
ートをケースの吐出口に連通したので、ポンプの吸込み
側と吐出し側をシールブロックでシールでき、内部漏れ
をより一層低減することができる。

【００４３】なお、本発明は、その精神または主要な特
徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施する
ことができる。そのため、本発明に記載した好ましい実
施例は例示的なものであり、限定的なものではない。本
発明の範囲は、特許請求の範囲によって示されており、
その特許請求の範囲の意味の中に入るすべての変形例は
本発明に含まれるものである。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、小形、安価で効率の良
い歯車ポンプ及び燃料供給装置と歯車モータが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歯車ポンプの第１実施例を示す縦断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線横断面図である。

【図５】本発明の歯車ポンプの第２実施例を示す縦断面
図である。

【図６】図５のＤ−Ｄ断面図である。

【図７】図５のＥ−Ｅ断面図である。

【図８】本発明の歯車ポンプの第３実施例を示す横断面
図である。

【図９】本発明の歯車ポンプの第１及び第２実施例の軸
受荷重のベクトルを示す説明図である。

【図１０】本発明の歯車ポンプの第３実施例の軸受荷重
のベクトルを示す説明図である。

【図１１】本発明のエンジン燃料供給装置の第１実施例
を示す構成図である。

【図１２】本発明のエンジン燃料供給装置の第２実施例
を示す構成図である。

【符号の説明】

３…歯車ポンプ（燃料供給ポンプ）、２１…ケース、３
１…駆動歯車、３２、３２’…従動歯車、３３…シール
ブロック、３４…側板、３５…吸込み通路、３５ａ…吸
込ポート、３６…吐出通路、３６ａ…吐出ポート、３７
…ケーシング、３８…シール部材、３９…軸受、４１…
フロントケース、４２…Ｏリング、４３…回転軸シー
ル、４４…止め輪、４６…ピン、４７…ピン、４８…シ
ール部材、４９…シール部材、１００…エンジン、１０
２…燃料タンク、１０４…フィードポンプ、１０１ａ〜
１０１ｄ…燃料噴射弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 2/18 ３２１ Ｆ０４Ｃ 2/18 ３２１Ｃ (72)発明者 門向 裕三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 貞森 博之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 亀谷 裕敬 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高橋 由起夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 Ｆターム(参考） 3H041 AA00 AA01 AA02 BB02 CC00 CC03 CC04 CC11 CC13 CC14 CC15 CC16 CC17 CC18 CC20 CC21 CC22 DD02 DD04 DD05 DD07 DD08 DD10 DD11 DD12 DD13 DD17 DD18 DD22 DD25 DD26 DD27 DD34 DD38 3H084 AA24 AA45 AA51 AA55 BB04 BB07 BB09 BB11 BB12 BB16 BB23 BB24 BB25 BB26 BB27 BB30 CC03 CC25 CC46 CC51 CC52 CC56 CC58 CC59 CC70

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】閉鎖空間を形成するケースと、前記ケース
   内で外周に設けられた歯が互いに噛み合って回動するよ
   うに配置された歯車とを備え、前記歯車は、その噛み合
   わせ部の一側から流体を吸込み昇圧して他側へ吐出する
   ポンプ部を構成してなる歯車ポンプにおいて、 前記ポンプ部は、共通の歯車に複数の歯車を噛み合わせ
   て複数のポンプ部を形成し、該複数のポンプ部を直列に
   接続して複数段のポンプ部としたことを特徴とする歯車
   ポンプ。
2. 【請求項２】吸込ポートと吐出ポートを有し、閉鎖空間
   を形成するケースと、前記ケースの閉鎖空間内で外周に
   設けられた歯が互いに噛み合って回動するように配置さ
   れた歯車とを備え、前記歯車は、その噛み合わせ部の一
   側から流体を吸込み昇圧して他側へ吐出するポンプ部を
   構成し、前記ポンプ部は、吸込み側が前記吸込ポートに
   接続され、吐出し側が前記吐出ポートに連通された歯車
   ポンプにおいて、 前記ポンプ部は、共通の歯車に複数の歯車を噛み合わせ
   て複数のポンプ部を形成し、該複数のポンプ部を前記ケ
   ースの閉鎖空間を介して直列に接続して複数段のポンプ
   部としたことを特徴とする歯車ポンプ。
3. 【請求項３】閉鎖空間を形成するケースと、前記ケース
   内でに外周に設けられた歯が互い噛み合って回動するよ
   うに配置された歯車と、前記歯車を回転摺動可能に挟設
   する側板とを備え、前記歯車は、その噛み合わせ部の一
   側から流体を吸込み昇圧して他側へ吐出するポンプ部を
   構成してなる歯車ポンプにおいて、 前記ポンプ部は、共通の歯車に複数の歯車を噛み合わせ
   て複数のポンプ部を形成し、前記複数のポンプ部を直列
   に接続して複数段のポンプ部とし、前記側板を複数のポ
   ンプ部を形成する歯車に跨って設けたことを特徴とする
   歯車ポンプ。
4. 【請求項４】吸込ポートと吐出ポートを有し、閉鎖空間
   を形成するケースと、前記ケースの閉鎖空間内で外周に
   設けられた歯が互いに噛み合って回動するように配置さ
   れた歯車と、前記歯車の歯先をシールするシールブロッ
   クとを備え、前記歯車は、その噛み合わせ部の一側から
   流体を吸込み昇圧して他側へ吐出するポンプ部を構成
   し、前記ポンプ部は、吸込み側が前記吸込ポートに接続
   され、吐出し側が前記吐出ポートに連通された歯車ポン
   プにおいて、 前記ポンプ部は、共通の歯車に２個の歯車を噛み合わせ
   て２個のポンプ部を形成し、該２個のポンプ部を直列に
   接続して２段のポンプ部とし、前記ポンプ部の１段目の
   吸込み側に前記シールブロックを設けて吸込み通路を形
   成し、前記ポンプ部の２段目の吐出し側に前記シールブ
   ロックを設けて吐出通路を形成し、前記吸込み通路を前
   記ケースの吸込ポートに接続すると共に、前記吐出通路
   を前記ケースの吐出ポートに接続したことを特徴とする
   歯車ポンプ。
5. 【請求項５】吸込ポートと吐出ポートを有し、閉鎖空間
   を形成するケースと、前記ケースの閉鎖空間内で外周に
   設けられた歯が互いに噛み合って回動するように配置さ
   れた歯車と、前記歯車を回転摺動可能に挟設する側板
   と、前記歯車の歯先をシールするシールブロックとを備
   え、前記歯車は、その噛み合わせ部の一側から流体を吸
   込み昇圧して他側へ吐出するポンプ部を構成し、前記ポ
   ンプ部は、吸込み側が前記吸込ポートに接続され、吐出
   し側が前記吐出ポートに連通された歯車ポンプにおい
   て、 前記ポンプ部は、共通の歯車に２個の歯車を噛み合わせ
   て２個のポンプ部を形成し、該２個のポンプ部を前記ケ
   ースの閉鎖空間を介して直列に接続して２段のポンプ部
   とし、前記ポンプ部の１段目の吸込み側に前記シールブ
   ロックを設けて吸込み通路を形成し、前記ポンプ部の２
   段目の吐出し側に前記シールブロックを設けて吐出通路
   を形成し、前記吸込み通路を前記ケースの吸込ポートに
   接続すると共に、前記吐出通路を前記ケースの吐出ポー
   トに接続し、前記側板を２個のポンプ部を形成する歯車
   に跨って設けたことを特徴とする歯車ポンプ。
6. 【請求項６】吸込ポートと吐出ポートを有し、閉鎖空間
   を形成するケースと、前記ケースの閉鎖空間内で外周に
   設けられた歯が互いに噛み合って回動するように配置さ
   れた歯車と、前記歯車を回転摺動可能に挟設する一対の
   側板と、前記歯車の歯先をシールするシールブロックと
   を備え、前記歯車は、両側の軸が前記ケースに軸支され
   た駆動歯車と、両側の軸が前記側板に軸支された従動歯
   車とを有し、その噛み合わせ部の一側から流体を吸込み
   昇圧して他側へ吐出するポンプ部を構成し、前記ポンプ
   部は、吸込み側が前記吸込ポートに接続され、吐出し側
   が前記吐出ポートに連通された歯車ポンプにおいて、 前記ポンプ部は、前記駆動歯車に２個の前記従動歯車を
   噛み合わせて２個のポンプ部を形成し、該２個のポンプ
   部を前記ケースの閉鎖空間を介して直列に接続して２段
   のポンプ部とし、前記駆動歯車と前記従動歯車の一方に
   より構成される１段目ポンプ部の吸込み側に前記シール
   ブロックを設けて吸込み通路を形成し、前記駆動歯車と
   前記従動歯車他方により構成される２段目のポンプ部の
   吐出し側に前記シールブロックを独立して設けて吐出通
   路を形成し、前記吸込み通路を前記ケースの吸込ポート
   に接続すると共に、前記吐出通路を前記ケースの吐出ポ
   ートに接続し、前記吐出通路を形成するシールブロック
   の反歯車側に前記吐出通路の高圧を導入してこのシール
   ブロックを歯車側に押圧する押圧手段を設け、前記２個
   のシールブロックの厚さを前記歯車の厚さと同等にし、
   前記側板を２個のポンプ部を形成する前記駆動歯車と２
   個の従動歯車と２個のシールブロックとに跨って挟設す
   るように設け、前記側板の反歯車側に、前記吸込み通路
   に連通する低圧部と前記ケース内の圧力部とを仕切って
   シールする第１のシール部材と、前記吐出通路に連通す
   る高圧部と前記ケース内の圧力部とを仕切ってシールす
   る第２のシール部材とを設け、前記第１のシール部材で
   前記駆動歯車の軸を囲んで低圧領域にし、前記３個の歯
   車をその軸の位置が略三角形を形成するように配置した
   ことを特徴とする歯車ポンプ。
7. 【請求項７】燃料タンク、該燃料タンクの燃料を昇圧す
   るフィードポンプ、該フィードポンプで昇圧された燃料
   を更に昇圧してエンジンの燃料噴射弁に高圧燃料を供給
   する燃料供給ポンプを備え、前記歯車ポンプは、閉鎖空
   間を形成するケースと、前記ケース内で外周に設けられ
   た歯が互いに噛み合って回動するように配置された歯車
   とを有し、前記歯車は、その噛み合わせ部の一側から流
   体を吸込み昇圧して他側へ吐出するポンプ部を構成して
   なる燃料供給装置において、 前記燃料供給ポンプのポンプ部は、共通の歯車に複数の
   歯車を噛み合わせて複数のポンプ部を形成し、該複数の
   ポンプ部を直列に接続して複数段のポンプ部としたこと
   を特徴とする燃料供給装置。
8. 【請求項８】閉鎖空間を形成するケースと、前記ケース
   内で外周に設けられた歯が互いに噛み合って回動するよ
   うに配置された歯車とを備え、前記歯車は、その噛み合
   わせ部の一側から流体を供給され他側へ吐出することに
   より回転されるモータ駆動部を構成してなる歯車モータ
   において、 前記モータ駆動部は、共通の歯車に複数の歯車を噛み合
   わせて複数のモータ駆動部を形成し、該複数のモータ駆
   動部を直列に接続して複数段のモータ駆動部としたこと
   を特徴とする歯車モータ。