(57)【要約】【課題】  カムリングを小径化することのできる容積型ポンプを提供する。【解決手段】  ポンプ部１０と、そのポンプ部１０を駆動するモータ部１２とを一体的に備える。ポンプ部１０には、カムリング１５を同心上に有するポンプハウジング１４と、カムリング１５の内周に設けられたカムプロフィール６０に対して偏心して回転するポンプロータ４０とが設けられる。モータ部１２には、ポンプハウジング１４に対して同心をなすモータハウジング１８と、ポンプロータ４０を同一回転中心上で回転駆動するアーマチュア３０とが設けられる。モータ部１２の駆動によりポンプ部１０から吐出される流体がモータ部１２内を経由して外部へ吐出される。アーマチュア３０及びポンプロータ４０の回転中心４０ｃがモータハウジング１８及びポンプハウジング１４に対して偏心され、カムプロフィール６０がカムリング１５に対して同心上に形成される。【選択図】        図１
2005233103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸入して吐出するポンプ部と、そのポンプ部を駆動するモータ部とを一体的に備え、
前記ポンプ部には、カムリングを同心上に有するポンプハウジングと、前記カムリングの内周に設けられたカムプロフィールに対して偏心して回転するポンプロータとが設けられ、
前記モータ部には、前記ポンプハウジングに対して同心をなすモータハウジングと、前記ポンプロータを同一回転中心上で回転駆動するモータロータとが設けられ、
前記モータ部の駆動により前記ポンプ部から吐出される流体が前記モータ部内を経由して外部へ吐出される容積型ポンプであって、
前記モータロータ及び前記ポンプロータの回転中心が前記モータハウジング及び前記ポンプ部に対して偏心され、前記カムプロフィールが前記カムリングに対して同心上に形成されていることを特徴とする容積型ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の容積型ポンプであって、
前記モータ部がブラシレスモータで構成され、
前記モータ部に、前記ブラシレスモータのステータが設けられ、
前記ポンプロータに、前記ステータに対向する磁石が設けられ、
前記ポンプ部の内部空間と前記モータ部の内部空間とが、前記ポンプロータの吐出通路と該モータ部の内部空間とを連通する連通口を有する仕切り壁により区画されている
ことを特徴とする容積型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容積変化を利用して流体のポンプ作用を行なうラジアルピストンポンプ、ベーンポンプ、トロコイドポンプ等の容積型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容積型ポンプには、ポンプロータの回転にともなうピストンの往復運動による容積変化を利用して、流体の吸入及び吐出といったポンプ作用を行なうラジアルピストンポンプがある。
ラジアルピストンポンプの従来例を説明する。図７に示すように、ラジアルピストンポンプは、流体である燃料を吸入して吐出するポンプ部１１０と、そのポンプ部１１０を駆動するモータ部１１２とを一体的に備えている。ポンプ部１１０のポンプハウジング１１４は、ポンプハウジング筒１１５とポンプカバー１１６とを備えている。また、モータ部１１２のモータハウジング１１８は、モータハウジング筒１１９とモータカバー１２０とを備えている。そして、ポンプハウジング筒１１５とモータハウジング筒１１９は隔壁１２２を介して接続されている。
【０００３】
前記ポンプ部１１０内には、ポンプハウジング１１４に設けられたポンプ軸部１４４に回転可能に嵌合されかつモータ部１１２のアーマチュア１３０のモータ出力軸１３１に従動可能に嵌合されたポンプロータ１４０が設けられている。
前記ポンプロータ１４０の外周部に形成されたシリンダ穴１５６内には、例えば、３個の球状のピストン１５７がポンプロータ１４０の径方向に往復動可能に収納されている。
【０００４】
前記ポンプハウジング筒１１５は、カムリングを兼用するものであって、その内周面に前記ピストン１５７が移動すなわち摺動及び／又は転動するカムプロフィール１６０が形成されている。カムプロフィール１６０の中心１６０ｃは、ポンプロータ１４０の回転中心１４０ｃに対して偏心している（図９参照）。なお、ポンプロータ１４０の回転中心１４０ｃは、ポンプ軸部１４４及びモータ出力軸１３１と同一軸線上に位置している（図７び図８参照）。
したがって、モータ部１１２の駆動によりポンプロータ１４０が回転すると、遠心力により外方へ付勢されるピストン１５７がカムプロフィール１６０に沿って移動しながらポンプロータ１４０のシリンダ穴１５６内を往復動する。そのピストン１５７の往復動により、シリンダ穴１５６内の容積が変化する。その容積変化を利用して燃料のポンプ作用が行なわれることにより、ポンプ部１１０から吐出される燃料が、モータ部１１２内を経由して外部へ吐出されるようになっている。
【０００５】
また、上記のほか、例えば、特許文献１、２に記載されたラジアルピストンポンプがある。
【特許文献１】特開平３−１５６７２号公報
【特許文献２】特開平６−３３０８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記したラジアルピストンポンプ（図７参照）によると、カムリングすなわちポンプハウジング筒１１５と、アーマチュア１３０が同心上に配置されている。これとともに、ポンプハウジング筒（カムリング）１１５の外周面１１５ａに対してカムプロフィール１６０が偏心している（図９参照）。このため、ポンプハウジング筒（カムリング）１１５の肉厚１１５ｔが不均一とならざるを得ないことから、カムリングの大径化を余儀なくされるという問題があった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、カムリングを小径化することのできる容積型ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題は、本発明の特許請求の範囲に記載された構成を要旨とする容積型ポンプによって解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載された容積型ポンプによると、モータロータ及びポンプロータの回転中心がモータハウジング及びポンプ部に対して偏心され、カムプロフィールがカムリングに対して同心上に形成されている。このため、カムプロフィールの偏心に起因するカムリングの大径化を回避し、カムリングを小径化することができる。このことは、容積型ポンプの小型化に有効である。
【０００９】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載された容積型ポンプによると、モータ部がブラシレスモータで構成され、モータ部にステータが設けられ、ポンプロータに磁石が設けられる。そして、ポンプ部の内部空間とモータ部の内部空間とがポンプロータの吐出通路とモータ部の内部空間とを連通する連通口を有する仕切り壁により区画されている。したがって、ポンプ部の内部空間とモータ部の内部空間とを圧力的に区分することにより、両内部空間の相互間の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避し、ポンプ効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の容積型ポンプによれば、カムプロフィールの偏心に起因するカムリングの大径化を回避し、カムリングを小径化することができる。このことは、容積型ポンプの小型化に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１にかかる容積型ポンプを説明する。なお、本実施例では、流体として燃料を圧送する燃料ポンプに用いられる容積型ポンプとしてのラジアルピストンポンプを例示する。
図１に示すように、ラジアルピストンポンプは、燃料を吸入して吐出するポンプ部１０と、そのポンプ部１０を駆動するモータ部１２とを一体的に備えている。
ラジアルピストンポンプの外郭を形成するハウジング１３は、ポンプ部１０の外郭を形成するポンプハウジング１４と、モータ部１２の外郭を形成するモータハウジング１８とにより構成されている。ポンプハウジング１４は、ほぼ円筒状のポンプハウジング筒１５と、その一端面（図１において左端面）を閉塞するポンプカバー１６とを備えている。また、モータハウジング１８は、ほぼ円筒状のモータハウジング筒１９と、その一端面（図１において右端面）を閉塞するモータカバー２０とを備えている。
そして、ポンプハウジング筒１５とモータハウジング筒１９は、隔壁２２を介して接続されている。隔壁２２は、ハウジング１３内をポンプ部１０の内部空間２４とモータ部１２の内部空間２６とに区画している。
また、モータカバー２０には、モータ部１２の内部空間２６を外部に連通する吐出口２７が形成されている。なお、モータカバー２０には、図示しないが、アーマチュア３０（後述する）のコンミュテータに対して摺動接触するブラシ、及び、そのブラシに導通接続されたチョークコイル等が組込まれている。
【００１３】
前記モータ部１２は、周知の直流モータにより構成されており、そのモータ部１２の内部空間２６でモータ出力軸３１と一体に回転するアーマチュア３０と、前記モータハウジング筒１９の内周面に配設された複数の磁石３２とを備えている。なお、アーマチュア３０は、本明細書でいう「モータロータ」に相当する。
また、モータ出力軸３１の一端部（図１において右端部）は、前記モータカバー２０に軸受３７を介して回転可能に支持されている。また、モータ出力軸３１の他端部には、後述するポンプロータ４０が従動可能に嵌合されている。
【００１４】
前記ポンプ部１０は、そのポンプ部１０の内部空間２４で前記モータ出力軸３１に従動して回転するほぼ円形のポンプロータ４０を備えている。ポンプロータ４０の軸心部には、前記ポンプカバー１６側に開口するほぼ有底円筒状の嵌合穴４１、及び、その反対側に突出するほぼ円柱状のロータ軸部４２が同一軸線上に形成されている。
また、前記ポンプカバー１６の軸心部の内側面には、ほぼ円柱状のポンプ軸部４４が突出されている。ポンプ軸部４４には、ポンプロータ４０の嵌合穴４１が回転可能に嵌合されている。ポンプ軸部４４の突出端面４４ａと、ポンプロータ４０の嵌合穴４１の底面は、所定の隙間を隔てて対向している。
また、前記隔壁２２には、ロータ軸部４２が軸受４８を介して回転可能に支持されている。また、ロータ軸部４２には、異形断面（例えば、Ｄ形断面）の嵌合連結穴４２ａが形成されている。嵌合連結穴４２ａには、前記モータ出力軸３１の左端部における異形断面（例えば、Ｄ形断面）の連結軸部３１ａが連動可能に嵌合されている。
【００１５】
前記ポンプカバー１６のポンプ軸部４４には、吸入通路５０及び吐出通路５２が形成されている。
吸入通路５０の一端部（図１において左端部）は外部に連通されている。また、吸入通路５０の他端部（図１において右端部）は、前記ポンプロータ４０の嵌合穴４１の周壁に形成されかつシリンダ穴５６（後述する）に連通する連通孔４３に連通可能に形成されている。
また、吐出通路５２の一端部（図１において左端部）は、前記ポンプロータ４０の連通孔４３に連通可能に形成されている。また、吐出通路５２の他端部（図１において右端部）は、ポンプ軸部４４の突出端面４４ａに開放されている。
また、前記ポンプロータ４０のロータ軸部４２には、連通路５４が形成されている。連通路５４の一端部（図１において左端部）は、前記嵌合穴４１の底面に開放されている。また、連通路５４の他端部（図１において右端部）は、前記モータ部１２の内部空間２６に開放されている。
【００１６】
前記ポンプロータ４０の外周部には、円周方向に等分する筒所に放射状に延びる複数（図１では２個を示す。）の円筒状のシリンダ穴５６が形成されている。シリンダ穴５６内には、それぞれ球状のピストン５７がポンプロータ４０の径方向に往復動可能に収納されている。シリンダ穴５６は、前記連通孔４３に連通している。
【００１７】
前記ポンプハウジング筒１５は、カムリングを兼用するものであるから、カムリング１５ともいう。カムリング１５の内周面には、前記ピストン５７が移動すなわち摺動及び／又は転動するカムプロフィール６０が形成されている（図３参照）。なお、カムプロフィール６０を有するカムリングを、ポンプハウジング筒１５と別体で設けることができる。
前記カムプロフィール６０の中心６０ｃは、ポンプロータ４０の回転中心４０ｃに対して所定量ｘをもって偏心している（図１及び図２参照）。なお、ポンプロータ４０の回転中心４０ｃは、ポンプ軸部４４及びモータ出力軸３１と同一軸線４０ｃ上に位置している。また、図３に示すように、カムリング１５は、均一な肉厚１５ｔで形成されており、カムプロフィール６０の中心６０ｃと同心をなす外周面１５ａを有している。また、前記ハウジング１３のポンプハウジング１４及びモータハウジング１８は、カムプロフィール６０の中心６０ｃと同心上に形成されている。
【００１８】
したがって、ポンプロータ４０が回転すると、遠心力により外方へ付勢されるピストン５７がカムプロフィール６０に沿って移動しながらシリンダ穴５６内を往復動する。そのピストン５７の往復動により、シリンダ穴５６内（詳しくは、ピストン５７によって閉塞される空間であるシリンダ室５８）の容積が変化する。その容積変化を利用して燃料のポンプ作用が行なわれる。
【００１９】
しかして、前記アーマチュア３０及び前記ポンプロータ４０の回転中心４０ｃは、前記ハウジング１３のモータハウジング１８及びポンプハウジング１４の中心（すなわち、カムプロフィール６０の中心６０ｃ）に対して所定量ｘをもって偏心されている（図２参照）。このため、磁石３２は、前記偏心によってモータ部１２の内部空間２６の片半部（図２において上半部）に広がる空間部分に偏って配置されている。
【００２０】
次に、上記したラジアルピストンポンプの作動について説明する。
モータ部１２の駆動によりアーマチュア３０が回転する。アーマチュア３０の回転力が、モータ出力軸３１からポンプロータ４０に伝わり、ポンプロータ４０がポンプ軸部４４の周りを所定方向へ回転する。ここで、ポンプロータ４０の回転中心４０ｃとポンプハウジング筒１５のカムプロフィール６０の中心６０ｃとが所定量ｘ（図１参照）だけ偏心して設けられているため、ポンプロータ４０の回転によりピストン５７がシリンダ穴５６内を往復動する。
そして、ポンプロータ４０とカムプロフィール６０との間隔が増大するにつれて、ピストン５７がシリンダ穴５６内を外方へ移動（いわゆる往動）することにより、シリンダ室５８の容積が増大する。このとき、シリンダ室５８が連通孔４３を介して吸入通路５０と連通する。これにより、燃料が吸入通路５０から連通孔４３を介してシリンダ室５８に吸入される吸入行程が行なわれる。
また、ポンプロータ４０とカムプロフィール６０との間隔が減少するにつれて、ピストン５７がシリンダ穴５６内を底方へ移動（いわゆる復動）することにより、シリンダ室５８の容積が減少する。このとき、シリンダ室５８が連通孔４３を介して吐出通路５２と連通する。これにより、シリンダ室５８内の燃料が連通孔４３から吐出通路５２、連通路５４を通じてモータ部１２の内部空間２６に流出される吐出行程が行なわれる。また、モータ部１２の内部空間２６に吐出した燃料は、その内部空間２６を経由して、モータカバー２０の吐出口２７を通じて外部へ吐出される。
【００２１】
上記したラジアルピストンポンプによると、アーマチュア３０及びポンプロータ４０の回転中心４０ｃがモータハウジング１８及びポンプハウジング１４に対して偏心され、カムプロフィール６０がカムリング１５に対して同心上に形成されている。このため、カムリング１５の肉厚１５ｔが均一化することができ、そのカムプロフィール６０の偏心に起因するカムリング１５の大径化を回避し、そのカムリング１５を小径化することができる。このことは、容積型ポンプの小型化に有効である。
【００２２】
また、カムリング１５の内外径の中心６０ｃが一致し、カムリング１５の肉厚１５ｔが周方向に均一化されている（図３参照）。このため、カムリング１５の成形性を向上し、低コスト化を実現することができる。
【００２３】
また、アーマチュア３０の回転中心４０ｃがモータハウジング１８の中心６０ｃに対して偏心されているため、モータ部１２の内部空間２６における片半部（図２において上半部）に広い空間部分が形成される。したがって、モータ部１２の内部空間２６内における燃料流路が広がることにより、燃料の流動抵抗を低減することができる。
【００２４】
ところで、前記ラジアルピストンポンプにおいて、モータ部１２の内部空間２６内の燃料圧力は、ポンプ部１０の内部空間２４内の燃料圧力に比べて高圧である。このため、ポンプロータ４０のロータ軸部４２と、そのロータ軸部４２を支持する軸受４８との間のクリアランスを通じて、モータ部１２の内部空間２６からポンプ部１０の内部空間２４への圧力洩れが発生する場合がある。このような圧力洩れが発生すると、ポンプ部１０の内部空間２４すなわちポンプロータ４０の外周側の空間が高圧となり、ピストン５７の往動が妨げられるおそれがある。
そこで、このような場合には、図４に示すように、ポンプカバー１６に、ポンプ部１０の内部空間２４を外部に開放する圧力逃がし孔１６ａを設けることにより、圧力洩れによるピストン５７の往動の妨げを防止あるいは低減することができる。
あるいは、図５に示すように、ポンプロータ４０のシリンダ穴５６内に、ピストン５７を付勢するスプリング５９を追加するとよい。
【実施例２】
【００２５】
次に、本発明の実施例２にかかるラジアルピストンポンプを説明する。本実施例は前記実施例１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。なお、以降の実施例についても同様に重複する説明は省略する。
すなわち、実施例２は、図６に示すように、前記実施例１（図１参照）のラジアルピストンポンプの直流モータのモータ部１２に代えて、ブラシレスモータによりモータ部６４が構成されている。
本実施例のモータ部６４の内部空間２６内には、ステータ７０が設けられている。ステータ７０の中心は、前記ポンプロータ４０の回転中心４０ｃと同心上をなしており、ポンプハウジング１４及びモータハウジング１８並びにカムプロフィール６０の中心６０ｃに対して所定量ｘをもって偏心している。なお、モータハウジング１８は、前記実施例１（図１参照）におけるモータハウジング筒１９とモータカバー２０が一体形成されたものとなっている。
【００２６】
また、前記実施例１（図１参照）におけるアーマチュア３０に代えて、ポンプロータ４０がモータロータを兼用している。ポンプロータ４０のモータ部６４側の端面には、前記ステータ７０に対向する磁石６９が設けられている。
また、ポンプロータ４０は、嵌合穴４１を開放するように形成されており、前記実施例１（図１参照）における連通路５４を含むロータ軸部４２が省略されている。
そして、ポンプ部１０の内部空間２４とモータ部６４の内部空間２６とが仕切り壁７２により区画されている。仕切り壁７２には、ポンプロータ４０の嵌合穴４１を貫通したポンプカバー１６のポンプ軸部４４の突出端面４４ａが面接触状に当接されている。また、仕切り壁７２には、ポンプロータ４０の吐出通路５２とモータ部１２の内部空間２６とを連通する連通口７２ａが形成されている。このようにして、ポンプ部１０の内部空間２４とモータ部１２の内部空間２６とが圧力的に区分されている。
【００２７】
次に、上記したラジアルピストンポンプの作動について説明する。
モータ部６４の駆動により、磁石６９を有するポンプロータ４０がポンプ軸部４４の周りを所定方向へ回転する。これにより、前記と同様に、ピストン５７の往復運動による容積変化を利用して燃料のポンプ作用が行なわれ、ポンプ部１０から吐出される燃料が、仕切り壁７２の連通口７２ａからモータ部６４内を経由して外部へ吐出される。
【００２８】
上記した実施例２のラジアルピストンポンプによっても、前記実施例１と同様の作用効果が得られる。
また、ポンプ部１０の内部空間２４とブラシレスモータによるモータ部１２の内部空間２６とを仕切り壁７２により圧力的に区分することにより、両内部空間２４，２６の相互間の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避し、ポンプ効率を向上することができる。
詳しくは、前記実施例１の変更例として説明した圧力逃がし孔１６ａを設けた場合（図４参照）の圧力洩れによるポンプ効率の低下を回避することにより、ポンプ効率を向上することができる。また、前記スプリング５９を設けた場合（図５参照）のカムプロフィール６０に対するピストン５７の摺動抵抗の増加によるポンプ効率の低下を回避することにより、ポンプ効率を向上することができる。
【００２９】
本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、ラジアルピストンポンプに限らず、ベーンポンプ、ローラーベーンポンプ、トロコイドポンプ等の容積型ポンプに適用することができる。また、球状のピストン５７は、プランジャ型ピストンに代えることができる。また、ピストン５７の個数は、適宜増減することができる。また、吸入通路５０と吐出通路５２とは、前記実施例の一対に限らず、複数対として設けることができる。また、実施例１の直流モータのモータ部１２に代えて、ブラシレスモータを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１にかかるラジアルピストンポンプを示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】カムリングの端面図である。
【図４】ラジアルピストンポンプの変更例を示す断面図である。
【図５】ラジアルピストンポンプの変更例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２にかかるラジアルピストンポンプを示す断面図である。
【図７】従来例にかかるラジアルピストンポンプを示す断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。
【図９】カムリングの端面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ポンプ部
１２  モータ部
１４  ポンプハウジング
１５  カムリング
１８  モータハウジング
２４  ポンプ部の内部空間
２６  モータ部の内部空間
３０  アーマチュア（モータロータ）
３２  磁石
４０  ポンプロータ
６０  カムプロフィール
６４  モータ部
６９  磁石
７０  ステータ
７２  仕切り壁
７２ａ  連通口
【図１】
2005233103.tif 000003
【図２】
2005233103.tif 000004
【図３】
2005233103.tif 000005
【図４】
2005233103.tif 000006
【図５】
2005233103.tif 000007
【図６】
2005233103.tif 000008
【図７】
2005233103.tif 000009
【図８】
2005233103.tif 000010
【図９】
2005233103.tif 000011