(57)【要約】【課題】本発明はロータの変位による摺動抵抗の増大を緩和することを課題とする。【解決手段】本発明は、ケーシング内に形成された円筒形状の内壁を有するポンプ室と、ポンプ室の上流側流路に連通された吸込み口と、ポンプ室の下流側流路に連通された吐出口と、ポンプ室の内壁に沿って外周が回転し、内周に複数の内歯を有するアウターロータと、アウターロータの回転中心に対して偏心した回転軸によりポンプ室内で回転可能に支持され、内歯に噛み合うように外周に突出する外歯を有するインナーロータと、アウターロータとインナーロータとの偏心量に応じて生じるアウターロータの内歯が摺接する内周面とインナーロータの外歯が摺接する外周面とを有する仕切り部と、アウターロータにモータの回転を伝達するアウターロータ軸と、を備えたポンプ装置において、仕切り部の外周面に、アウターロータの内歯の回転軌跡よりも内側に位置する非接触部を形成したものである。【選択図】図６
2015031266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に形成された円筒形状の内壁を有するポンプ室と、
前記ポンプ室の上流側流路に連通された吸込み口と、
前記ポンプ室の下流側流路に連通された吐出口と、
前記ポンプ室の内壁に沿って外周が回転し、内周に複数の内歯を有するアウターロータと、
前記アウターロータの回転中心に対して偏心した回転軸により前記ポンプ室内で回転可能に支持され、前記内歯に噛み合うように外周に突出する外歯を有するインナーロータと、
前記アウターロータと前記インナーロータとの偏心量に応じて生じる前記アウターロータの内歯が摺接する内周面と前記インナーロータの外歯が摺接する外周面とを有する仕切り部と、
前記アウターロータにモータの回転を伝達するロータ軸と、
を備えたポンプ装置において、
前記仕切り部の前記外周面に、前記アウターロータの前記内歯の回転軌跡よりも内側に位置する非接触部を形成したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記非接触部は、前記仕切り部の吐出側外周面に形成され、
前記アウターロータの前記内歯は、前記仕切り部の吸込み側外周面の少なくとも２箇所で摺接することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料供給装置の筐体内には、地下タンクに貯蔵された液体を汲み上げてノズルに圧送するポンプ装置が搭載されている。ポンプ装置のケーシング内には、ストレーナ、逆止弁、ポンプ、空気分離室、気液分離室、フロート弁等の各機器が収納されている。また、ポンプは、ポンプ室と、モータと連結されたロータ軸により回転駆動されるアウターロータと、アウターロータと偏心した回転軸により回転可能に支持されたインナーロータと、を有する（例えば、特許文献１参照）。また、ポンプ室においては、回転するアウターロータの複数の内歯とインナーロータの外歯と噛合いによりポンプ室に液体が、吸込み口から吸込まれ、アウターロータ及びインナーロータの回転によりポンプ室の液体を吐出口から吐出される。
【０００３】
また、ポンプ室は、ケーシングに形成された円筒形状の内壁と、ポンプ室の開口を閉塞する蓋部材とによって画成される。そして、蓋部材の内側には、回転部材の中心孔に嵌合する回転軸、及び回転部材の外周が摺接する仕切り部、吸込み口に連通される吸込み部、吐出口に連通される吐出部などが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２４７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポンプ装置のポンプ室においては、アウターロータ及びインナーロータの回転により生じる吸込み口の圧力（負圧）により液体がポンプ室内に吸込まれ、吐出口の圧力（正圧）により液体の吐出が行われる。その際、アウターロータ及びインナーロータには、吸込み口の圧力（負圧）と吐出口の圧力（正圧）とが作用するため、そのときの圧力差によりアウターロータがポンプ室の内壁に対して吸込み口側に押圧されるような力が働く。
【０００６】
アウターロータは、モータに回転駆動されるロータ軸に連結されており、ケーシング側に支持されるため、上記圧力差が大きくなると、蓋部材の内側に設けられた仕切り部に対して半径方向（吸込み側）にずれる。また、アウターロータを加工する際の加工誤差により、ポンプ室とのクリアランスが大きい場合、アウターロータのずれがより大きくなる。
【０００７】
このようにアウターロータが吸込み側にずれた状態で回転すると、アウターロータの内歯が仕切り部の外周面に接触して摺動抵抗が増大するという問題があった。
【０００８】
また、アウターロータの摺動抵抗が増大すると、モータにかかる負荷が大きくなってしまい、ひいてはポンプ装置の吐出能力の低下してしまうという問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したポンプ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【００１１】
本発明は、ケーシング内に形成された円筒形状の内壁を有するポンプ室と、
前記ポンプ室の上流側流路に連通された吸込み口と、
前記ポンプ室の下流側流路に連通された吐出口と、
前記ポンプ室の内壁に沿って外周が回転し、内周に複数の内歯を有するアウターロータと、
前記アウターロータの回転中心に対して偏心した回転軸により前記ポンプ室内で回転可能に支持され、前記内歯に噛み合うように外周に突出する外歯を有するインナーロータと、
前記アウターロータと前記インナーロータとの偏心量に応じて生じる前記アウターロータの内歯が摺接する内周面と前記インナーロータの外歯が摺接する外周面とを有する仕切り部と、
前記アウターロータに前記モータの回転を伝達するロータ軸と、
を備えたポンプ装置において、
前記仕切り部の前記外周面に、前記アウターロータの前記内歯の回転軌跡よりも内側に位置する非接触部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アウターロータが吸込み口と吐出口との圧力差により吸込み口側にずれた場合でもアウターロータの内歯が仕切り部の外周面に接触せず、回転駆動時の摺動抵抗の増大を抑制することが可能になり、モータにかかる負荷を軽減することができ、ポンプ能力の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるポンプ装置の一実施形態が適用されたポンプユニットを模式的に展開して示す概略構成図である。
【図２】ポンプユニットにおける液体の流れを順に示す図である。
【図３】ポンプ装置の各部材を示す分解斜視図である。
【図４】蓋部材の内側の構成を拡大して示す斜視図である。
【図５】ポンプ装置の内部構成を示す縦断面図である。
【図６】ポンプ装置のロータ及びピニオンを拡大して示す図である。
【図７】図６中、Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図８】ポンプ室の蓋部材の内側の構成を示す正面図である。
【図９】仕切り部とロータとピニオンとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
〔実施形態１〕
図１は本発明によるポンプ装置の一実施形態が適用されたポンプユニットを模式的に示す概略構成図である。図２は本ポンプユニットにおける液体の流れを順に示す図である。尚、図１ではポンプユニットの全体構成を分かりやすく示すため、各部が上下位置及び前後位置、左右位置をずらして記載されており、後述する図３〜図５に示す位置とは異なる箇所に記載されている。
【００１６】
図１及び図２に示されるように、ポンプユニット１０は、例えば、ガソリンや軽油などの液体燃料（以下「液体」という）を供給する燃料供給装置に搭載され、地下タンク１２に貯蔵された燃料を汲み上げると共に、液体に含まれる気泡を分離させて流量計２０へ送液するように設けられている。尚、流量計２０で計測された液体燃料は、燃料供給装置のホース、ノズルを介して車両の燃料タンクに供給される。
【００１７】
ポンプユニット１０は、ケーシング３０の内部に流入室３１、ポンプ室３２、空気分離室３３、流出経路３４、気液分離室３６が形成されている。流入室３１には、ケーシング３０の底部に開口する流入口３７に連通されたストレーナ取付室３８と、ストレーナ取付室３８の下流側（流出側）に隣接された逆止弁取付室３９とが設けられている。尚、ストレーナ取付室３８及び逆止弁取付室３９は、ケーシング３０の同じ側面に隣接して設けられている。さらに、ストレーナ取付室３８の流出側と逆止弁取付室３９の流入側との間は、連通路４５によって連通されている。
【００１８】
ストレーナ取付室３８は、ケーシング３０の側面から加工された第１開口３８ａと、開口３８ａの奥部に形成されたストレーナ受け部３８ｂとを有する。ストレーナ取付室３８には、ストレーナ４４が収納されている。また、ストレーナ４４は、流入口３７から流入された液体に含まれる異物を捕獲する金網からなり、円筒形状に形成されている。
【００１９】
ポンプ駆動により流入口３７から吸引された液体は、ストレーナ４４により濾過された後、連通路４５を通過して逆止弁取付室３９に流入し吸込み側流路４６に流出される。
【００２０】
逆止弁取付室３９の下流側には、ポンプ装置４８の一部を構成するポンプ室３２が設けられ、ポンプ室３２には、吸込み側流路（上流側流路）４６に連通する吸込み口３２ａと、吐出側流路（下流側流路）４７に連通する吐出口３２ｂとが形成される。
【００２１】
ポンプ装置４８は、ギヤポンプからなり、モータの回転駆動力が伝達されて回転するロータ（アウターロータ）５０と、ロータ５０により回転駆動されるピニオン（インナーロータ）５２とを有する。ポンプ装置４８は、ロータ５０の各内歯５０ａとピニオン５２の各外歯５２ｂとが噛合いながら回転することで液体の吸込み及び液体の吐出を行う。
【００２２】
ポンプ装置４８においては、ロータ５０及びピニオン５２が反時計方向に回転駆動すると、液体は吸込み側流路４６から吸引され、ピニオン５２の各外歯５２ｂ間に形成された各窪み部５２ａの間、及びロータ５０の各内歯５０ａの間に流入し、ポンプ室３２の吐出口３２ｂを介して吐出側流路４７へ吐出される。
【００２３】
さらに、ポンプ装置４８から吐出された液体は、吐出側流路４７の下流に配された空気分離室３３へ流入される。空気分離室３３では、流入する液体が液体と気体富化液とに分けられ、液体は逆止弁６４を経て流量計２０に供給され、気体富化液は気体富化液流入孔５８を介し、気液分離室３６へ供給される。気液分離室３６では、気体富化液が液体と気体とに分離され、気体が分離された液体は戻し孔６０を通過して吸込み側流路４６に戻され、気体は大気開放口６２を介してポンプユニット１０の外部へ排出される。
【００２４】
〔ポンプ装置４８の構成〕
図３はポンプ装置の各部材を示す分解斜視図である。図４は蓋部材の内側の構成を拡大して示す斜視図である。図５はポンプ装置４８の内部構成を示す縦断面図である。図６はポンプ装置４８のロータ５０及びピニオン５２を拡大して示す図である。図７はポンプ装置４８の構造を示す縦断面図である。尚、図６では、説明の便宜上、細部の構成を簡略化して示している。
【００２５】
図３〜図５に示されるように、ポンプ装置４８は、ポンプ室３２と、ロータ５０及びピニオン５２等の部材をポンプ室３２内に取付けるためにポンプ室３２に形成された開口部３２ｃを閉塞する蓋部材２８と、ロータ軸１００と結合されたロータ５０と、ピニオン５２と、回転軸５３とを有する。
【００２６】
図５に示されるように、ケーシング３０には、ロータ軸１００が挿通される挿通孔１０２、１０４が形成されており、ロータ軸１００は、挿通孔１０２、１０４に挿通され、一端１００ａがケーシング３０内のポンプ室３２に挿入されてロータ５０に結合され、他端１００ｂは、ケーシング３０の外側に突出し、駆動モータの回転駆動力が伝達されるプーリ１１０が結合されている。
【００２７】
本実施形態においては、駆動モータの回転駆動力はプーリ１１０を介してロータ軸１００に伝達されるように構成されている。しかしながら、駆動モータのロータ軸１００への回転駆動力の伝達は、プーリ１１０を介さずに駆動モータの回転駆動軸とロータ軸１００とを直結させて伝達するようにしてもよい。
【００２８】
ポンプ室３２の開口部３２ｃからロータ軸１００が挿通孔１０２、１０４に挿通されることにより、ロータ５０はポンプ装置４８のポンプ室３２に収容される。そして、ポンプ室３２の開口部３２ｃからロータ５０の歯車に係合するようピニオン５２とピニオン５２の回転軸５３とがポンプ室３２内に収容され、ケーシング３０の側面に形成された開口部３２ｃ（ポンプ室３２に形成された開口部３２ｃ）は蓋部材２８を取付ボルト２９により取付けられることにより閉塞される。
【００２９】
図３及び図４、図６に示されるように、蓋部材２８には、ロータ５０とピニオン５２との間を仕切るための三日月形状よりなる仕切り部５１と、ピニオン５２を回転可能に支持する回転軸５３とが形成されている。
【００３０】
図４及び図７に示されるように、蓋部材２８の内側には、ピニオン５２の軸方向端面５２ｃと対向する内壁２６が突出している。内壁２６の正面側壁面２６ａは、蓋部材２８との微小なクリアランス１５１を介してピニオン５２の軸方向端面５２ｃと対向しており、且つ仕切り部５１が側方に突出している。
【００３１】
また、回転軸５３の基端は、蓋部材２８に穿設された軸受孔２３に固定して設けられ、回転軸５３の先端は、ケーシング３０のポンプ室３２の内部に向かって突出している。このように、蓋部材２８の軸受孔２３に嵌合固定された回転軸５３は、ピニオン５２側の側面の中央貫通孔に嵌合してピニオン５２を回転可能に支持する。
【００３２】
〔ポンプ室３２の構成〕
図６に示されるように、ポンプ室３２の吸込み口３２ａは、吸込み側流路（上流側流路）４６に連通され、ポンプ室３２の吐出口３２ｂは吐出側流路（下流側流路）４７に連通されている。
【００３３】
また、内壁２６の左側には、流入路を形成する溝が吸込み部２８ａとして形成され、内壁２６の右側には、流出路を形成する溝が吐出部２８ｂとして形成されている。吸込み部２８ａ及び吐出部２８ｂは、内壁２６の正面側壁面２６ａより凹んでおり、内壁２６のＵ字状に湾曲する側壁２６ｂ、２６ｃ及び半径方向に延在する側壁２６ｄ、２６ｅにより画成されている。吸込み部２８ａおよび吐出部２８ｂは、それぞれポンプ室３２の吸込み口３２ａおよび吐出口３２ｂを介しポンプ室３２外へ開口する。
【００３４】
〔ロータ５０及びピニオン５２の構成〕
図６に示されるように、ポンプ装置４８では、ロータ５０及びピニオン５２の回転により、液体がケーシング３０の吸込み口３２ａを介して蓋部材２８の吸込み部２８ａへ吸込まれ、ポンプ室３２から蓋部材２８の吐出部２８ｂを介してケーシング３０の吐出口３２ｂへと液体が吐出される。
【００３５】
ロータ５０は、ポンプ室３２の内径に対応した円盤形状に形成されており、円盤状の平面には半円形状の各内歯５０ａが回転方向（周方向）に所定のピッチ（間隔）で複数個設けられている。また、ピニオン５２は、回転軸５３により回転可能に支持されており、外周にはロータ５０の各内歯５０ａに対応する半円形状の各窪み部５２ａが所定のピッチ（間隔）で複数個設けられている。
【００３６】
また、ロータ５０の回転中心とピニオン５２の回転中心とは、上下方向に偏心している。ピニオン５２の外周とロータ５０の内周との間には、偏心量に応じた三日月形状の仕切り部５１が設けられている。仕切り部５１の内周面５１ａは、ピニオン５２の外周が摺接するピニオン摺接面であり、仕切り部５１の外周には、吸込み側外周面５１ｂ及び吐出側外周面５１ｃが形成されている。
【００３７】
ポンプ運転時は、ロータ５０の内歯５０ａがピニオン５２の各窪み部５２ａに係合することにより、ロータ５０がモータにより反時計方向に回転駆動されると共に、ピニオン５２も同一方向に回転駆動され、吸込み口３２ａ側と吐出口３２ｂ側にはそれぞれ圧力（負圧と吐出圧）が生じる。そして、ポンプ室３２の吸込み口３２ａ側に負圧が発生することにより流入側逆止弁４０（図１参照）が開弁し、ストレーナ４４を通過した液体がポンプ室３２の吸込み口３２ａに吸い込まれる。その後、ピニオン５２の窪み部５２ａに液体が流入し、吐出側の圧力（吐出圧）により吐出口３２ｂへ吐出される。
【００３８】
図８はポンプ室の蓋部材２８の内側の構成を示す正面図である。図８に示されるように、仕切り部５１は、蓋部材２８の内壁２６の正面側壁面２６ａより軸方向に対しプーリ１１０側（Ｘｂ方向）に起立しており、蓋部材２８と一体形成されている。また、仕切り部５１は、ピニオン５２の外歯５２ｂの最外周端面が摺接する内周面５１ａと、ロータ５０の内歯５０ａの最内周端面が摺接する吸込み側外周面５１ｂと、ロータ５０の内歯５０ａの最内周端面が接触しない非接触部を有する吐出側外周面５１ｃとを有する。
【００３９】
吸込み側外周面５１ｂは、仕切り部５１の吸込み口３２ａ側の外周に形成されており、ロータ５０が回転する際の内歯５０ａの最内周端面の回転軌跡とほぼ同じ曲率半径で形成されている。また、吸込み側外周面５１ｂには、ロータ５０に設けられた各内歯５０ａのうち少なくとも２個以上で内歯５０ａが接触しており、仕切り部５１との間のシール性が確保されている。つまり、アウターロータ５０が回転する際にアウターロータ５０の内歯５０ａのうち、少なくとも隣り合う二つの内歯５０ａが常時、仕切り部５１の吸込み側外周面５１ｂと接しているため、隣り合う二つのアウターロータ５０と仕切り部５１間との空隙間のシール性が保たれる。
【００４０】
吐出側外周面５１ｃは、仕切り部５１の吐出口３２ｂ側の外周に形成されており、ロータ５０の内歯５０ａの最内周端面が回転する際の回転軌跡（図８中、破線で示す）よりも内側（回転軸５３側）に位置するように形成されている。そのため、ロータ５０の各内歯５０ａは、吐出側外周面５１ｃに対して微小な隙間Ｓを介して対向するため、吐出側外周面５１ｃより外側を通過することになる。尚、上記隙間Ｓは、吐出側外周面５１ｃの中間部分が最大値であり、吐出側外周面５１ｃの両端に近づくほど徐々に小さくなる。
【００４１】
図８に示すように、例えば、吐出側外周面５１ｃの曲率半径Ｒ２と吸込み側外周面５１ｂの曲率半径Ｒ１は、同じ中心点（例えば回転軸の中心）で比較した場合は、吐出側外周面５１ｃの曲率半径Ｒ２の方が小さい（Ｒ１＞Ｒ２）。そして、吐出側外周面５１ｃと内周面５１ａとの幅（厚さ）は、吸込み側外周面５１ｂと内周面５１ａとの幅（厚さ）よりも狭く（薄く）形成されている。
【００４２】
また、吐出側外周面５１ｃの曲率半径Ｒ２よりも吸込み側外周面５１ｂの曲率半径Ｒ１の方が小さい（Ｒ１＜Ｒ２）場合でも、吐出側外周面５１ｃの曲率半径Ｒ２の中心点を吸込み側外周面５１ｂの曲率半径Ｒ１の中心点に対し変位させることにより、本件は適用可能である。すなわち、Ｒ１＜Ｒ２場合でも、吐出側外周面５１ｃと内周面５１ａとの幅（厚さ）は、吸込み側外周面５１ｂと内周面５１ａとの幅（厚さ）よりも狭く（薄く）形成できる。尚、図８において、吐出側外周面５１ｃの構成を分かりやすくするため、上記隙間Ｓを誇張して示している。
【００４３】
また、図８において、上記吸込み側外周面５１ｂと吐出側外周面５１ｃとの長さの割合は、１：１としてあるが、これに限らず、アウターロータ５０の内歯５０ａのうち、少なくとも隣り合う二つの内歯５０ａが常時、仕切り部５１の吸込み側外周面５１ｂと接すればよく、例えば、吸込み側外周面５１ｂの長さに対し吐出側外周面５１ｃの長さが大きくてよいし、小さくてもよいことは勿論である。
【００４４】
〔ロータ５０及びピニオン５２の構成〕
図６に示されるように、ポンプ装置４８では、ロータ５０及びピニオン５２の回転により、液体がケーシング３０の吸込み口３２ａを介して蓋部材２８の吸込み部２８ａへ吸込まれ、ポンプ室３２から蓋部材２８の吐出部２８ｂを介してケーシング３０の吐出口３２ｂへと液体が吐出される。
【００４５】
ロータ５０は、ポンプ室３２の内径に対応した円盤形状に形成されており、円盤状の平面には半円形状の各内歯５０ａが回転方向（周方向）に所定のピッチ（間隔）で複数個設けられている。また、ピニオン５２は、回転軸５３により回転可能に支持されており、外周にはロータ５０の各内歯５０ａに対応する半円形状の各窪み部５２ａが所定のピッチ（間隔）で複数個設けられている。
【００４６】
図９は仕切り部５１とロータ５０とピニオン５２との関係を示す図である。図９に示されるように、ポンプ運転時、ロータ５０が回転することにより生じる吸込み口３２ａ側の吸込み圧（負圧）と吐出口３２ｂ側の吐出圧（正圧）と圧力差により、ロータ５０は吸込み側に変位する。このときの変位量は、ロータ５０と蓋部材２８との半径方向のクリアランス、あるいはロータ５０を回転可能に支持するポンプ室３２の内周面とのクリアランスにより決まる。そのため、ロータ５０の各内歯５０ａと吐出側外周面５１ｃとの間に形成される微小な隙間Ｓは、上記ロータ５０の変位量以上となるように設定される。
【００４７】
しかしながら、吐出側外周面５１ｃは、ロータ５０の内歯５０ａの最内周端面が回転する際の回転軌跡（図８中、破線で示す）よりも内側に形成されている。そのため、ロータ５０が上記圧力差により吸込み側に変位した場合でも、ロータ５０の内歯５０ａと仕切り部５１の吐出側外周面５１ｃとの摺動抵抗の増大が緩和され、モータによるロータ回転駆動の負荷増大を抑制でき、ポンプ能力の低下を防止できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ポンプユニット
２３  軸受孔
２４  環状凹部
２６  内壁
２６ａ  正面側端面
２８  蓋部材
２８ａ  吸込み部
２８ｂ  吐出部
３０  ケーシング
３１  流入室
３２  ポンプ室
３２ａ  吸込み口
３２ｂ  吐出口
３３  空気分離室
３４  流出経路
３６  気液分離室
３７  流入口
４０  流入側逆止弁
４４  ストレーナ
４６  吸込み側流路
４７  吐出側流路
４８  ポンプ装置
５０  ロータ
５０ａ  内歯
５１  仕切り部
５１ａ  内周面
５１ｂ  吸込み側外周面
５１ｃ  吐出側外周面
５２  ピニオン
５２ａ  窪み部
５２ｂ  外歯
５３  回転軸
１００  ロータ軸
【図１】
2015031266.tif 000003
【図２】
2015031266.tif 000004
【図３】
2015031266.tif 000005
【図４】
2015031266.tif 000006
【図５】
2015031266.tif 000007
【図６】
2015031266.tif 000008
【図７】
2015031266.tif 000009
【図８】
2015031266.tif 000010
【図９】
2015031266.tif 000011