JP2004278381A - ギヤポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2段ギヤポンプ1のポンプ部11内には、ドリブンシャフト29の円筒面29a周りでかつギヤ32,33に隣接する位置に、内部空間52が形成されている。内部空間52は、1段目ギヤ列36の吐出側と2段目ギヤ列37の吸入側とを連通する連通路43に導圧路67を介して連通されている。内部空間52は、導圧路67を介した連通路43からの圧力導入によって、ポンプ部11の吸入圧と吐出圧との中間の圧力雰囲気とされている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧送に用いられるギヤポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ギヤポンプとしては、例えば特許文献1に開示されたものが存在する。即ち、図9に示すように前記ギヤポンプは、互いに噛み合う一対のギヤ111a,111bからなるギヤ列111を有したポンプ部101を備えている。ポンプ部101内には、流体を移送するためのポンプ室111cが各ギヤ111a,111bによって形成されている。ギヤ列111は、一方のギヤ111aがドライブシャフト102に一体回転可能に連結されているとともに他方のギヤ111bがドリブンシャフト103に支持されている。
【0003】
そして、前記ドライブシャフト102が回転駆動されることで該シャフト102のギヤ111aが回転し、該ギヤ111aに噛合されたドリブンシャフト103のギヤ111bが従動回転することで、各ギヤ111a,111bにより形成されたポンプ室111cが流体を移送して該流体の昇圧が行われる。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−140770号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記ギヤポンプにおいては、ドライブシャフト102及びドリブンシャフト103の各端部側をそれそれ軸受け104を介して支持する構造上、ポンプ部101内において各シャフト102,103の円筒面周りでかつギヤ111a、111bに隣接する位置に、それぞれ内部空間105(隙間)が存在する。従って、高圧側のポンプ室111cから内部空間105へ流体が漏れ出して、ギヤポンプの効率が低下する問題があった。
【0006】
ここで、例えば、ジメチルエーテル(以下DMEとする)等の液化ガス燃料を車両の内燃機関へと供給するための燃料供給装置に、前述したギヤポンプが用いられることがある。ギヤポンプは膨張行程を有しないため、気化し易いDMEを取り扱うのに優れている。この場合、DMEは低粘度で漏れ易いため、前述したポンプ室111cから内部空間105への流体(DME)の漏れの問題が深刻となっていた。車載用のギヤポンプは特に小型化が要求されるため、ポンプ室111cと内部空間105との間の漏れ経路上にシール部材を配置することは困難である。
【0007】
本発明の目的は、ポンプ室と内部空間との間での流体の漏れを低減することが可能なギヤポンプを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明のギヤポンプは、ドライブシャフト及びドリブンシャフトの少なくとも一方において、円筒面周りでかつギヤに隣接する位置に形成されたポンプ部の内部空間を、ポンプ部の吸入圧と吐出圧との中間の圧力雰囲気とした。このように、内部空間の圧力を、ポンプ部の吸入圧よりも高くかつ吐出圧よりも低い中間圧とすることで、例えば、内部空間がポンプ部の吸入圧と同じ圧力雰囲気或いはポンプ部の吐出圧と同じ圧力雰囲気とされた場合と比較して、ポンプ室と内部空間との間に生じる最大差圧を小さくすることができる。
【0009】
従って、例えば、前記内部空間がポンプ部の吸入圧と同じ圧力雰囲気とされた場合と比較して、高圧側(行程後期)のポンプ室から内部空間への流体の漏れを低減することができる。また、例えば、内部空間がポンプ部の吐出圧と同じ圧力雰囲気とされた場合と比較して、内部空間から低圧側(行程前期)のポンプ室への流体の漏れを低減することができる。その結果、トータルとしてギヤポンプの効率を向上させることができる。
【0010】
請求項2の発明は請求項1において、前記内部空間は、ポンプ部の内部における吸入圧と吐出圧との中間の圧力雰囲気である中間圧力領域に、導圧路を介して連通されている。従って、内部空間には導圧路を介して中間圧力領域の圧力が導入され、内部空間は中間圧力領域と同じ圧力雰囲気つまりポンプ部の中間圧の圧力雰囲気となっている。このように本発明によれば、ポンプ部の内部において、内部空間と中間圧力領域とを導圧路を介して連通させる簡単な構成によって、内部空間を中間圧の圧力雰囲気とすることができる。
【0011】
請求項3の発明は請求項2において、前記ポンプ部はギヤ列を複数備えており、ポンプ部において第1のギヤ列の吐出側と、第1のギヤ列の次段たる第2のギヤ列の吸入側とを連通する連通路が中間圧力領域をなしている。
【0012】
従って、例えば、第1のギヤ列において行程途中にあるポンプ室に中間圧力領域を設定する場合と比較して、高圧(第1のギヤ列の吐出圧)を内部空間に導入することができ、ポンプ室と内部空間との間に生じる最大差圧をさらに小さくすることができる。よって、ギヤポンプの効率をさらに向上させることができる。また、例えば、ギヤ列において行程途中にあるポンプ室に中間圧力領域を設定する場合と比較して、中間圧力領域から内部空間への導圧路の取り回しが簡単となり、ギヤポンプの小型化に有利となる。
【0013】
請求項4の発明は請求項1において、前記内部空間は、高圧領域に連通されているとともに圧力調節通路を介して低圧領域に連通されている。圧力調節通路上には圧力調節弁が配設されている。圧力調節弁はその開度を調節することで内部空間から低圧領域への圧力導出を調節し、従って、高圧領域からの圧力漏れにより上昇しようとする内部空間の圧力を、ポンプ部の吸入圧と吐出圧との間の中間圧に調節する。このようにすれば、圧力調節弁の動作特性を変更することで、内部空間の圧力の目標値を簡単に変更することができる。よって、例えば、ギヤポンプの個体毎にバラつく内部空間の圧力を、簡単な作業で所望の値に修正することができる。
【0014】
請求項5の発明は請求項1〜4のいずれかにおいて、前記内部空間は、ドライブシャフト及びドリブンシャフトの円筒面周りにそれぞれ形成されている。各内部空間は、それぞれポンプ部の吸入圧と吐出圧との中間の圧力雰囲気とされている。従って、高圧側のポンプ室から両シャフト側の内部空間への流体の漏れ、及び該内部空間から低圧側のポンプ室への流体の漏れを低減することができ、ギヤポンプの効率をさらに向上させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のギヤポンプを、車両の走行駆動源たる内燃機関(エンジン)の燃料供給装置に用いられる2段ギヤポンプに具体化した第1〜第5実施形態について説明する。なお、第2〜第5実施形態においては第1実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【0016】
○第1実施形態
図4は、2段ギヤポンプ(以下単にポンプとする)1を備えた燃料供給装置を示す概略構成図である。ポンプ1の吸入側は、流体としてのDME(ジメチルエーテル)が貯留されたタンク2に吸入配管3を介して接続されている。ポンプ1の吐出側は、吐出配管4を介して噴射ポンプ5の吸入側に接続されている。噴射ポンプ5の吐出側にはエンジン6が接続されている。噴射ポンプ5は、ポンプ1から圧送された液化ガス燃料たるDMEを、高圧状態でエンジン6に供給する。
【0017】
図1は、前記ポンプ1の縦断面図である。ポンプ1は略有底円筒状のケース7と、ケース7の左端に複数のボルト8を介して固定された蓋体9とを備えている。ケース7と蓋体9とが、ポンプ1のハウジングを構成している。ポンプ1は、同図の左側が上になり右側が下となる状態で車両に搭載される。ケース7の内部には、蓋体9の内面に固定されたモータ部10と、モータ部10に連設されたポンプ部11とが収容されている。ケース7内においてモータ部10及びポンプ部11の外側の空間は、サブタンク7aをなしている。モータ部10及びポンプ部11の内部には、それらに亘ってドライブシャフト12が回転可能に収容されている。
【0018】
前記モータ部10は、略有底円筒状をなすハウジング10aを備えている。モータ部10は、ハウジング10aの内周面に沿って配置された巻線を有する固定子10bと、固定子10bに囲まれた状態で配置された鉄心からなる回転子10cを備えている。モータ部10の内部において固定子10b及び回転子10cを収容する空間が、モータ室60をなしている。回転子10cは、ドライブシャフト12に一体回転可能に固着されている。固定子10bの巻線は端子15に接続されている。外部からの給電により、端子15を介して固定子10bの巻線に電流が流れると、該巻線と回転子10cの鉄心との間の電磁誘導作用によってドライブシャフト12が回転する。
【0019】
前記ポンプ部11は、モータ部10側から順に基部ブロック16、連結プレート19、サイドプレート20、連結プレート21及び先端プレート22を備えている。基部ブロック16及びプレート19〜22はドライブシャフト12を挿通した状態で、複数のスルーボルト23(図2,図3参照)によって固定されている。ポンプ部11は、基部ブロック16のフランジ部16aを以て、複数(図1では1つのみ図示)のボルト24を介してハウジング10a(モータ部10)に固定されている。
【0020】
前記ドライブシャフト12は、ポンプ部11を構成する基部ブロック16及びプレート19〜22に亘って延びている。ドライブシャフト12の上端(図1では左端)は、ベアリング13を介してハウジング10aに、該ハウジング10aの内端面に形成された軸端収容凹部61内で支持されている。ドライブシャフト12の下端(図1では右端)は、ベアリング14を介して先端プレート22に、該先端プレート22に形成された軸端収容凹部62内で支持されている。ベアリング13,14は、転がり軸受けとしてのニードルベアリングよりなっている。ドライブシャフト12の下端側の外周面には、軸方向に沿って延びる溝部12aが形成され、溝部12aには略直方体のキー25が取り付けられている。
【0021】
前記ドライブシャフト12には、軸方向に沿って下端側から順に2つのギヤ26,27が取り付けられている。ギヤ26,27の外周面には歯26a,27aが形成されている。各ギヤ26,27の内周面にはキー溝26b,27bが形成されている。各ギヤ26,27は、キー溝26b,27bにキー25を係止することによってドライブシャフト12と一体化されている。
【0022】
前記ポンプ部11の内部には、ドライブシャフト12と平行状態でドリブンシャフト29が回転可能に収容されている。ドリブンシャフト29は、ポンプ部11を構成する基部ブロック16及びプレート19〜22に亘って延びている。ドリブンシャフト29の上端(図1では左端)は、ベアリング30を介して基部ブロック16に、該基部ブロック16に形成された軸端収容凹部63内で支持されている。ドリブンシャフト29の下端(図1では右端)は、ベアリング31を介して先端プレート22に、該先端プレート22に形成された軸端収容凹部64内で支持されている。各ベアリング30,31は、転がり軸受けとしてのニードルベアリングよりなっている。
【0023】
前記ドリブンシャフト29には、軸方向に沿って下端側から順に2つのギヤ32,33が設けられている。ギヤ32,33の外周面には歯32a,33aが形成されている。ギヤ32はドリブンシャフト29に対して相対回転可能に取り付けられている。ギヤ33は、ドリブンシャフト29に一体形成されている。ギヤ32はドライブシャフト12側のギヤ26に、ギヤ33はドライブシャフト12側のギヤ27にそれぞれ噛合されている。
【0024】
前記ケース7の外周面には、サブタンク7aに連通する吸入ポート35aを有する吸入接続部35が取り付けられている。吸入接続部35には、タンク2から延びる吸入配管3(図4参照)が接続されている。サブタンク7aには、吸入配管3及び吸入ポート35aを介してタンク2内のDMEが流入され、貯留されている。ポンプ部11はその作動時に、サブタンク7a内のDMEを吸入する。ポンプ部11は、吸入したDMEを複数のギヤ列に通して昇圧する直列式である。
【0025】
即ち、前記ポンプ部11は、ギヤ26,32からなる第1のギヤ列としての1段目ギヤ列36、ギヤ27,33からなる第2のギヤ列としての2段目ギヤ列37に、DMEを順に通すことで段階的に昇圧する。蓋体9の外面には、吐出ポート39aを有する吐出接続部39が取り付けられている。吐出接続部39には、噴射ポンプ5から延びる吐出配管4が接続されている(図4参照)。ポンプ部11は昇圧後のDMEを、図示しない内部通路を介して吐出ポート39aから吐出配管4へと吐出する。
【0026】
図2は図1のII−II線断面図、図3は図1のIII−III線断面図である。図2に示すように、連結プレート21にはギヤ26を収容するための孔部21aと、ギヤ32を収容するための孔部21bとが形成されている。連結プレート21には、ギヤ26とギヤ32が噛合う前後に若干の空間領域を設けることで、DMEの通路となる上流側通路40と下流側通路41とが形成されている。上流側通路40はサブタンク7aに、図示しない内部通路を介して連通されている。なお、連結プレート19にも同様に孔部、上流側通路及び下流側通路が形成されている。
【0027】
前記ドライブシャフト12は、図2の矢印方向(時計回り方向)に回転し、ドリブンシャフト29は各ギヤ列36,37を介してドライブシャフト12に連れ回りして同図の白抜き矢印方向に回転する。ドライブシャフト12及びドリブンシャフト29の回転時にポンプ部11の内部へ送り込まれたDMEは、上流側通路40を通じて1段目ギヤ列36に流れ込む。1段目ギヤ列36に至ったDMEは、ギヤ26の隣接する歯26aと孔部21aの内周面によって形成されるポンプ室36a、及びギヤ32の隣接する歯32aと孔部21bの内周面によって形成されるポンプ室36bを通じて下流側通路41に向かって移送される。
【0028】
図3に示すように、前記サイドプレート20には、ドライブシャフト12を挿通するための孔部20aが形成されている。サイドプレート20には、孔部20aに隣接してドリブンシャフト29を挿通するための孔部20bが形成されている。孔部20aはドライブシャフト12の径よりも大きく設定されている。従って、ドライブシャフト12と孔部20aとの間には隙間が形成されている。孔部20bはドリブンシャフト29の径よりも大きく設定されている。従って、ドリブンシャフト29と孔部20bとの間には隙間が形成されている。
【0029】
前記サイドプレート20の内部には、1段目ギヤ列36の下流側通路41と2段目ギヤ列37の上流側通路42とを連通する連通路43が形成されている。連通路43は、ポンプ1の径方向に延びる第1通路43aと、1段目ギヤ列36の下流側通路41から軸方向に延びて第1通路43aに連通された第2通路43bと、2段目ギヤ列37の上流側通路42から軸方向に延びて第1通路43aに連通された第3通路43cとからなる。従って、1段目ギヤ列36で昇圧されたDMEは、第2通路43b、第1通路43a、第3通路43cを同順に経由して2段目ギヤ列37の上流側通路42へと送られる。
【0030】
図1に示すように、前記2段目ギヤ列37に至ったDMEは、ギヤ27の隣接する歯27aと連結プレート19の内周面によって形成されるポンプ室37a、及びギヤ33の隣接する歯33aと連結プレート19の内周面によって形成されるポンプ室37bを通じて吐出ポート39aへと移送される。2段目ギヤ列37によって昇圧され吐出ポート39aへと送られたDMEは、吐出配管4を介して噴射ポンプ5に供給される。
【0031】
前記蓋体9には配管接続部54が取り付けられている。配管接続部54には、タンク2から延びるリーク用配管55(図4参照)が接続されている。配管接続部54には、軸端収容凹部61の内空間とリーク用配管55とを連通するリーク用ポート56が形成されている。軸端収容凹部61の内空間とモータ室60とは、ハウジング10aに形成された連通孔65を介して連通されている。ハウジング10aの側壁部には、モータ室60とサブタンク7aの上部空間とを連通する抜き孔57が形成されている。
【0032】
本実施形態のような軸密封型のポンプ1では、モータ部10やポンプ部11における摺動部分(例えばギヤ26,27,32,33)の発熱の影響を受けて、サブタンク7aのDMEや各ギヤ列36,37からモータ室60に漏出したDMEが気化してサブタンク7aやモータ室60に蓄積されることも考えられる。しかし、気化したDMEは、連通孔65、軸端収容凹部61の内空間、リーク用ポート56及びリーク用配管55を介してタンク2に戻されるので、DMEの気体充満に起因したモータ部10の冷却不足等の不具合が生じることはない。
【0033】
さて、前記ポンプ部11の内部には、ドライブシャフト12の円筒面12bの周りにおいて各ギヤ26,27と隣接する位置に内部空間51が存在する。内部空間51は、先端プレート22の軸端収容凹部62の内空間の一部であってギヤ26とベアリング14との間の第1空間51aと、ギヤ26とギヤ27との間の第2空間51bと、基部ブロック16とドライブシャフト12の下端側(図1の小径部分)との間の第3空間51cとからなっている。
【0034】
前記第1空間51aと第2空間51b、及び第2空間51bと第3空間51cは、それぞれキー25及び溝部12aの若干の隙間によって連通されている。尚、必要に応じてギヤ26,27等に第1空間51aと第2空間51b、及び第2空間51bと第3空間51cの連通路を設けてもよい。第1空間51aと、先端プレート22の軸端収容凹部62においてドライブシャフト12の端面側の空間62aとは、ベアリング14の隙間を介して連通されている。第3空間51cは、基部ブロック16とドライブシャフト12(図1の大径部分)との隙間を介してモータ室60に連通されている。前述したように、ハウジング10aの軸端収容凹部61(詳しくはドライブシャフト12の端面側の空間61a)とモータ室60とは、ハウジング10aの連通孔65を介して連通されている。
【0035】
従って、前記ハウジング10aの軸端収容凹部61及び先端プレート22の軸端収容凹部62は、ドライブシャフト12の端面側の空間61a,62aが、モータ室60の圧力(ポンプ部11の吸入圧と略同じ圧力)雰囲気となっている。よって、ドライブシャフト12の両端面に作用する、各軸端収容凹部61、62内の圧力に基づく力がバランスされ、該力のアンバランスに起因してドライブシャフト12に作用するスラスト荷重をキャンセルすることができる。その結果、ベアリング13が負担するスラスト荷重を軽減することができ、ベアリング13の耐久性を向上させることができる。
【0036】
また、前記ギヤ26を挟んで隣接する第1空間51aと第2空間51bが同じ圧力雰囲気となっている。従って、該圧力のアンバランスに起因してギヤ26に作用するスラスト荷重をキャンセルすることができ、該ギヤ26の摩耗等を防止することができる。さらに、ギヤ27を挟んで隣接する第2空間51bと第3空間51cが同じ圧力雰囲気となっている。従って、該圧力のアンバランスに起因してギヤ27に作用するスラスト荷重をキャンセルすることができ、該ギヤ27の摩耗等を防止することができる。
【0037】
前記ポンプ部11の内部には、ドリブンシャフト29の円筒面29a周りにおいて各ギヤ32,33と隣接する位置に内部空間52が存在する。内部空間52は、先端プレート22の軸端収容凹部64の内空間の一部であってギヤ32とベアリング31との間の第1空間52aと、ギヤ32とギヤ33との間の第2空間52bと、基部ブロック16の軸端収容凹部63の内空間の一部であってギヤ33とベアリング30との間の第3空間52cとからなっている。
【0038】
前記第1空間52aと第2空間52bとは、ギヤ32とドリブンシャフト29の円筒面29aとの間の若干の隙間によって連通されている。第1空間52aと、先端プレート22の軸端収容凹部64においてドリブンシャフト29の端面側の空間64aとは、ベアリング31の隙間を介して連通されている。第3空間52cと、基部ブロック16の軸端収容凹部63においてドリブンシャフト29の端面側の空間63aとは、ベアリング30の隙間を介して連通されている。基部ブロック16の軸端収容凹部63(端面側の空間63a)と先端プレート22の軸端収容凹部64(端面側の空間64a)とは、ドリブンシャフト29の軸心位置に貫通形成された軸内通路66を介して連通されている。
【0039】
従って、前記基部ブロック16の軸端収容凹部63及び先端プレート22の軸端収容凹部64は、ドリブンシャフト29の端面側の空間63a,64aが、同じ圧力雰囲気となっている。よって、ドリブンシャフト29の両端面に作用する、各軸端収容凹部63,64内の圧力に基づく力がバランスされ、該力のアンバランスに起因してドリブンシャフト29に作用するスラスト荷重をキャンセルすることができる。さらに、ギヤ33を挟んで隣接する第2空間52bと第3空間52cが同じ圧力雰囲気となっている。従って、第2空間52bと第3空間52cとの圧力のアンバランス及び各軸端収容凹部63,64内の圧力のアンバランスに起因してギヤ33に作用するスラスト荷重をキャンセルすることができ、該ギヤ33の摩耗等を防止することができる。
【0040】
また、前記ギヤ32を挟んで隣接する第1空間52aと第2空間52bが同じ圧力雰囲気となっている。従って、該圧力のアンバランスに起因してギヤ32に作用するスラスト荷重をキャンセルすることができ、該ギヤ32の摩耗等を防止することができる。
【0041】
ここで、前記1段目ギヤ列36と2段目ギヤ列37とを連通する連通路43内の圧力は、1段目ギヤ列36の吐出圧言い換えれば2段目ギヤ列37の吸入圧となっている。つまり、連通路43内は、ポンプ部11の吸入圧(1段目ギヤ列36の吸入圧)よりも高くかつポンプ部11の吐出圧(2段目ギヤ列37の吐出圧)よりも低い圧力雰囲気、言い換えればポンプ部11の中間圧の圧力雰囲気であると言える。本実施形態においては、連通路43が中間圧力領域をなしている。
【0042】
図1及び図3に示すように、前記サイドプレート20の内部には、連通路43の第1通路43aと、ドリブンシャフト29側の内部空間52の第2空間52bとを連通する導圧路67が形成されている。内部空間52の第2空間52bには、導圧路67を介して連通路43の中間圧が導入されている。前述したように、第2空間52bは、先端プレート22の軸端収容凹部64の内空間(第1空間52a及び端面側の空間64a)に連通されているとともに、先端プレート22の軸端収容凹部64の内空間は第3空間52cに連通されている。従って、ドリブンシャフト29の円筒面29a周りの内部空間52、及び各軸端収容凹部63,64におけるドリブンシャフト29の端面側の空間63a,64aは、連通路43と同じ圧力雰囲気つまりポンプ部11の中間圧の圧力雰囲気となっている。
【0043】
上記構成の本実施形態においては次のような作用効果を奏する。
(1)ポンプ部11の内部においてドリブンシャフト29側の内部空間52は、ポンプ部11の中間圧の圧力雰囲気となっている。従って、例えば、内部空間52が、ポンプ部11の吸入圧と同じ圧力雰囲気或いはポンプ部11の吐出圧と同じ圧力雰囲気とされた場合と比較して、ドリブンシャフト29側のポンプ室36b,37bと内部空間52との間に生じる最大差圧を小さくすることができる。
【0044】
よって、例えば、前記内部空間52がポンプ部11の吸入圧と同じ圧力雰囲気とされた場合と比較して、高圧側たる2段目ギヤ列37のポンプ室37bから内部空間52へのDMEの漏れを低減することができる。また、例えば、内部空間52がポンプ部11の吐出圧と同じ圧力雰囲気とされた場合と比較して、内部空間52から低圧側たる1段目ギヤ列36のポンプ室36bへのDMEの漏れを低減することができる。その結果、トータルとしてポンプ1の効率を向上させることができる。
【0045】
このように、前記ポンプ室36b,37bと内部空間52との間でのDME漏れの低減を、シール部材を用いることなく達成できることは、ポンプ1の小型化につながり、本実施形態のポンプ1は車載用として好適であると言える。
【0046】
(2)本実施形態によれば、ポンプ部11の内部において、内部空間52と中間圧力領域(連通路43)とを導圧路67を介して連通させるのみの簡単な構成によって、内部空間52を中間圧の圧力雰囲気とすることができる。
【0047】
(3)1段目ギヤ列36の吐出側と2段目ギヤ列37の吸入側とを連通する連通路43が中間圧力領域をなしている。従って、例えば、1段目ギヤ列36において行程途中にあるポンプ室36a,36bに中間圧力領域を設定する場合と比較して、高圧(1段目ギヤ列36の吐出圧)を内部空間52に導入することができる。よって、ポンプ室36b,37bと内部空間52との間に生じる最大差圧をさらに小さくすることができ、ポンプ1の効率をさらに向上させることができる。また、例えば、ギヤ列36,37の行程途中のポンプ室36a,36b,37a,37bに中間圧力領域を設定する場合と比較して、導圧路67の取り回しが簡単となり、ポンプ1の小型化に有利となる。
【0048】
○第2実施形態
図5に示すように本実施形態においては、前記基部ブロック16とドライブシャフト12との間に、モータ室60と内部空間51(第3空間51c)との連通を遮断する軸封装置71が配設されている。軸封装置71は、例えばリップシールよりなっている。サイドプレート20の内部には、連通路43の第1通路43aと内部空間51の第2空間51bとを連通する導圧路72が形成されている。
【0049】
従って、前記内部空間51の第2空間51bには、導圧路72を介して連通路43の中間圧が導入されている。つまり、ドライブシャフト12の円筒面12b周りの内部空間51、及び軸端収容凹部62におけるドライブシャフト12の端面側の空間62aは、ポンプ部11の中間圧の圧力雰囲気となっている。
【0050】
よって、本実施形態においては、前記ドライブシャフト12側のポンプ室36a,37aと内部空間51との間に生じる最大差圧も小さくすることができる。その結果、ポンプ室36a,37aと内部空間51との間の関係においても、上記第1実施形態(ポンプ室36b,37bと内部空間52との間の関係)と同様に、DMEの漏れ低減効果を奏し得る。ドライブシャフト12側のポンプ室36a,37aと内部空間51との間の関係、及びドリブンシャフト29側のポンプ室36b,37bと内部空間52との間の関係の両方においてDMEの漏れを低減できることは、ポンプ1のさらなる効率向上につながる。
【0051】
○第3実施形態
図6に示すように本実施形態においては、上記第1実施形態から抜き孔57が削除されているとともに、導圧路67が削除されている。軸端収容凹部63においてドリブンシャフト29の端面側の空間63a(図1参照)は、基部ブロック16に貫通形成された連通孔75を介してモータ室60と連通されている。ドライブシャフト12側の内部空間51は、第3空間51c(図1参照)が、基部ブロック16とドライブシャフト12(図の大径部分)との間の隙間(連通孔76)を介して、モータ室60に連通されている。従って、内部空間51,52及びモータ室60は、同じ圧力雰囲気となっている。
【0052】
前記配管接続部54においてリーク用ポート56の途中には、圧力調節弁77が配設されている。圧力調節弁77は、弁体77aと付勢バネ77bとからなる差圧弁よりなっている。圧力調節弁77は、弁体77aに作用するモータ室60側の圧力と、同じく弁体77aに作用するタンク2(図4参照)側の圧力との差に応じてリーク用ポート56を開閉する。
【0053】
前記圧力調節弁77は、高圧側のポンプ室37a,37b(高圧領域。図1参照)からのDMEの漏れ(圧力漏れ)や、モータ室60におけるDMEの気化に起因して、内部空間51,52及びモータ室60の圧力が所定値よりも高くなると、弁体77aが付勢バネ77bの弁閉方向の付勢力及びタンク2側の圧力に基づく弁閉方向の力に抗して移動してリーク用ポート56を開放する。従って、内部空間51,52及びモータ室60の圧力は、タンク2への圧力導出によって低下傾向となる。
【0054】
この状態から、前記内部空間51,52及びモータ室60の圧力が所定値より低くなると、圧力調節弁77の弁体77aが付勢バネ77bの弁閉方向の付勢力及びタンク2側の圧力に基づく弁閉方向の力によって移動してリーク用ポート56を閉塞する。従って、内部空間51,52及びモータ室60の圧力は上昇傾向となる。
【0055】
つまり、前記圧力調節弁77は、内部空間51,52及びモータ室60の圧力を所定値に維持するように、内部自律的にリーク用ポート56を開閉する。内部自律タイプの圧力調節弁77は、例えば外部制御タイプと比較して構成が簡単である。圧力調節弁77による内部空間51,52及びモータ室60の圧力調節目標(所定値)、詳しくは付勢バネ77bのバネ力は、定常運転状態におけるポンプ部11の中間圧(例えば1段目ギヤ列36の吐出圧)となるように設定されている。従って、内部空間51,52は、上記第2実施形態と同様にポンプ部11の中間圧の圧力雰囲気となる。よって、各ポンプ室36a,36b,37a,37bと内部空間51,52との間でのDME漏れを低減することができる。
【0056】
本実施形態においては、前記圧力調節弁77の動作特性(例えば付勢バネ77bのバネ力)を変更することで、内部空間51,52の圧力の目標値を簡単に変更することができる。従って、例えば、ポンプ1の個体毎にバラつく内部空間51,52の圧力を、簡単な作業で所望の値に修正することができる。つまり、例えば上記第2実施形態において、ポンプ1の個体毎にバラつく内部空間51,52の圧力を修正するには、導圧路67,72の径等を変更する必要があり面倒なのである。
【0057】
また、本実施形態においては、避け得ないポンプ部11からの圧力漏れを利用して、内部空間51,52の圧力を上昇傾向とすることで、該内部空間51,52を圧力調節弁77により調圧して中間圧力雰囲気としている。従って、例えば第2実施形態のように、各内部空間51,52とモータ室60との間を遮断しておく必要がない。よって、例えば、2段目ギヤ列37から漏れたDMEは、内部空間51,52及び連通孔75,76を介してモータ室60へ、積極的に供給されることとなる。その結果、このモータ室60へ供給されたDME(液)によるモータ部10の冷却が良好に行われることとなり、モータ部10の運転が安定される。
【0058】
なお、本実施形態においては、前記連通孔75,76、モータ室60、連通孔65、軸端収容凹部61の内空間、リーク用ポート56及びリーク用配管55(図4参照)が、内部空間51,52とタンク2(低圧領域)とを連通する圧力調節通路をなしている。
【0059】
○第4実施形態
図7に示すように、本実施形態においては上記第3実施形態を変更し、配管接続部54のリーク用ポート56の下流側をサブタンク7aの上部空間に連通させている。軸端収容凹部61の内空間とサブタンク7aの上部空間とは、蓋体9に形成された内部通路79を介して連通されている。モータ室60の気化DMEは、連通孔65、軸端収容凹部61の内空間及び内部通路79を介してサブタンク7aに排出され、該サブタンク7aにおいて気化されたDMEとともに、リーク用ポート56及びリーク用配管55を介してタンク2へと戻される。
【0060】
前記内部通路79上には、上記第3実施形態と同様に動作することでモータ室60を中間圧に調節する、圧力調節弁77が配設されている。本実施形態においてはサブタンク7aを低圧領域として把握することができるとともに、連通孔75,76、モータ室60、連通孔65、軸端収容凹部61の内空間、及び内部通路79を、内部空間51,52とサブタンク7a(低圧領域)とを連通する圧力調節通路として把握することができる。
【0061】
○第5実施形態
図8に示すように本実施形態においては、上記第3実施形態を変更し、モータ部10がケース7内の下部(図では右方)に配置されているとともに、ポンプ部11がケース7内の上部(図では左方)に配置されている。即ち、ポンプ1は、ポンプ部11が上になりモータ部10が下となる状態で車両に搭載される。
【0062】
このようにすれば、前記ポンプ部11と、蓋体9に取り付けられた吐出接続部39とを互いに近づけて配置することができ、ポンプ部11と吐出接続部39とを連通する内部通路(図示しない)の取り回しが容易となる。これはポンプ1の小型化に有利となる。また、モータ部10をケース7内の下部に配置することで、モータ室60内におけるDMEの液面を該モータ室60の上部に位置させることができる。従って、固定子10b及び回転子10cが、DMEの液面から露出し難くなり、DME(液)による固定子10b及び回転子10cの冷却が良好に行われる。
【0063】
さて、本実施形態において前記リーク用ポート56の上流側は、先端プレート22の軸端収容凹部62の内空間に連通されている。リーク用ポート56とモータ室60とは、ドライブシャフト12側の内部空間51を介して連通されている。従って、モータ室60の気化DMEは、内部空間51、リーク用ポート56及びリーク用配管55(図4参照)を介してタンク2に排出される。
【0064】
前記内部空間51の圧力は、高圧側のポンプ室37a,37b(高圧領域。図1参照)からのDMEの漏れや、モータ室60におけるDMEの気化の影響を受けて上昇しようとする。一方、内部空間51の圧力は、リーク用ポート56及びリーク用配管55を介してタンク2へと逃がされる。圧力調節弁77は、リーク用ポート56の開度つまり内部空間51からの圧力導出を調節することで、内部空間51の圧力をポンプ部11の中間圧に調節する。
【0065】
なお、本実施形態においては、前記連通孔75が削除されており、従ってドリブンシャフト29側の内部空間52とモータ室60との間が遮断されている。ドリブンシャフト29側の内部空間52は、上記第1実施形態と同様な手法(ギヤ列36,37間の連通路43に導圧路67を介して連通させること)によって、ポンプ部11の中間圧の圧力雰囲気とされている。
【0066】
本実施形態においては、前記ドライブシャフト12側の内部空間51の圧力を、圧力調節弁77によって直接的に調節している。従って、例えば、上記第3実施形態のように、直接的にはモータ室60の圧力を調節し、結果として該モータ室60の圧力を内部空間51の圧力に反映させる態様と比較して、圧力調節弁77の動作が内部空間51の圧力に直ちに反映されることとなる。よって、内部空間51の圧力が安定して、ポンプ室36a,37aとの間でのDME漏れをさらに効果的に抑制できる。
【0067】
なお、本実施形態においては、前記軸端収容凹部61の内空間、リーク用ポート56及びリーク用配管55(図4参照)が、内部空間51とタンク2とを連通する圧力調節通路をなしている。
【0068】
本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○上記第1又は第2実施形態を変更し、1段目ギヤ列36又は2段目ギヤ列37において、行程途中にあるポンプ室36a,36b,37a,37bを中間圧力領域として把握し、該中間圧力領域に導圧路を介して内部空間51(第2実施形態の変更例の場合には内部空間51,52)を連通させること。
○上記第2実施形態において導圧路67を削除し、内部空間51のみを中間圧とすること。
【0069】
○上記第3〜第5実施形態において圧力調節弁77は、内部自律タイプ(差圧弁)であった。これを変更し、圧力制御弁として、電磁弁等の外部制御タイプのものを用いること。この場合、内部空間(又は該空間と同じ圧力雰囲気の空間)の圧力を検知する圧力センサと、該圧力センサからの検知情報に基づいて圧力制御弁を開閉制御する制御手段(例えばコンピュータ)を備えることとなる。このようにすれば、低圧領域側の圧力状態に影響されることなく、内部空間の圧力に応じて該内部空間と低圧領域とを連通する圧力調節通路を開閉することができ、内部空間の圧力を所定値に確実に調節することができる。
【0070】
○上記各実施形態においては、タンク2外に設置されるタイプのポンプ1において具体化されていた。これを変更し、タンク2内に収容される所謂インタンクタイプのギヤポンプにおいて具体化すること。この場合、ケース7を削除することができる。
【0071】
○ギヤポンプが扱う流体はDMEに限定されず、これ以外の他の液体(気体)を扱うギヤポンプにおいて本発明を具体化してもよい。
○上記各実施形態においては2段ギヤポンプにおいて具体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、3段や4段等の2段以外の複数段ギヤポンプにおいて具体化してもよい。或いは、1段ギヤポンプにおいて具体化してもよい。
【0072】
○上記第1及び第2実施形態においてギヤポンプは、軸密閉型(モータ内蔵型)に具体化されていたが、軸開放型(ポンプ部を外部のモータによって駆動するタイプ)に具体化してもよい。
【0073】
○本発明のギヤポンプは、内燃機関に対して液化ガス燃料を圧送する車載用に具体化することに限定されるものではなく、例えば工作用機器等における作動油等の圧送に用いられるギヤポンプに具体化してもよい。
【0074】
上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
(1)前記流体は液化ガス燃料である請求項1〜5のいずれかに記載のギヤポンプ。
【0075】
(2)請求項1〜5のいずれか又は前記技術的思想(1)に記載のギヤポンプは車載用である。
【0076】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、ポンプ室と内部空間との間での流体の漏れを低減することが可能となり、ギヤポンプの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態のポンプの縦断面図。
【図2】図1のII−II線断面図。
【図3】図1のIII−III線断面図。
【図4】燃料供給装置の概略構成図。
【図5】第2実施形態のポンプの要部拡大断面図。
【図6】第3実施形態のポンプの縦断面図。
【図7】第4実施形態のポンプの縦断面図。
【図8】第5実施形態のポンプの縦断面図。
【図9】従来のポンプの縦断面図。
【符号の説明】
1…ギヤポンプとしての2段ギヤポンプ、2…タンク(第3及び第5実施形態においては低圧領域をなす)、7a…サブタンク(第4実施形態においては低圧領域をなす)、10…モータ部(b…固定子、c…回転子)、11…ポンプ部、12…ドライブシャフト(b…円筒面)、26,27…一方のギヤ、29…ドリブンシャフト(a…円筒面)、32,33…他方のギヤ、36…第1のギヤ列としての1段目ギヤ列(a,b…ポンプ室)、37…第2のギヤ列としての2段目ギヤ列(a,b…ポンプ室(第3〜第5実施形態においては高圧領域をなす))、43…中間圧力領域としての連通路、51…ドライブシャフト側の内部空間、52…ドリブンシャフト側の内部空間、56…リーク用ポート(第3実施形態においては圧力調節通路を構成する)、67…導圧路、72…導圧路(第2実施形態)、77…圧力調節弁、79…圧力調節通路を構成する内部通路(第4実施形態)。
Claims (5)
- 流体の圧送に用いられるギヤポンプであって、互いに噛み合う一対のギヤからなるギヤ列を有したポンプ部を備え、前記ポンプ部内には、流体を移送するためのポンプ室が前記各ギヤにより形成されており、前記ギヤ列は一方のギヤがドライブシャフトに一体回転可能に連結されているとともに他方のギヤがドリブンシャフトに支持されてなるギヤポンプにおいて、
前記ドライブシャフト及び前記ドリブンシャフトの少なくとも一方において、円筒面周りでかつギヤに隣接する位置に形成された前記ポンプ部の内部空間を、前記ポンプ部の吸入圧と吐出圧との中間の圧力雰囲気としたことを特徴とするギヤポンプ。 - 前記内部空間を、前記ポンプ部の内部における吸入圧と吐出圧との中間の圧力雰囲気である中間圧力領域に、導圧路を介して連通させた請求項1に記載のギヤポンプ。
- 前記ポンプ部は前記ギヤ列を複数備えており、前記ポンプ部において第1のギヤ列の吐出側と、前記第1のギヤ列の次段たる第2のギヤ列の吸入側とを連通する連通路が前記中間圧力領域をなしている請求項2に記載のギヤポンプ。
- 前記内部空間は高圧領域に連通されているとともに圧力調節通路を介して低圧領域に連通されており、前記圧力調節通路上には、前記高圧領域からの圧力供給により上昇しようとする前記内部空間の圧力を、前記ポンプ部の吸入圧と吐出圧との間の中間圧に調節する圧力調節弁が配設されている請求項1に記載のギヤポンプ。
- 前記内部空間は、前記ドライブシャフト及び前記ドリブンシャフトの円筒面周りにそれぞれ形成されており、各内部空間がそれぞれ前記ポンプ部の吸入圧と吐出圧との中間の圧力雰囲気とされている請求項1〜4のいずれかに記載のギヤポンプ。
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