(57)【要約】【課題】  粗悪燃料を使用する場合であっても、耐腐食性の向上が図れる燃料ポンプを提供する。【解決手段】  外周に外歯部を有するインナロータ２３と、内周に内歯部を有し、インナロータとの間で複数のポンプ室を形成するアウタロータ２４と、インナロータ２３とアウタロータ２４を収容するケーシング２１、２２とを備え、インナロータ２３を回転駆動させることにより、燃料タンク内の燃料を吸入して内燃機関へ吐出する燃料ポンプ１０において、インナロータ２３とアウタロータ２４は、耐粗悪燃料耐性を有する皮膜２３ａ、２４ａが形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に外歯部を有するインナロータと、
内周に内歯部を有し、前記インナロータとの間で複数のポンプ室を形成するアウタロータと、
前記インナロータと前記アウタロータを収容するケーシングとを備え、
前記インナロータを回転駆動させることにより、燃料タンク内の燃料を吸入して内燃機関へ吐出する燃料ポンプにおいて、
前記インナロータと前記アウタロータは、耐粗悪燃料耐性を有する皮膜が形成されていることを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項２】
前記ケーシングのうち、前記インナロータおよび前記アウタロータと相対的に摺動する相手面には、摺動抵抗の低減可能な樹脂皮膜が形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。
【請求項３】
前記皮膜は、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
前記樹脂皮膜は、シリコン樹脂、またはフッ素樹脂が前記相手面にコーティングされていることを特徴とする請求項２に記載の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記ケーシングは、アルミダイカスト材で形成され、アルマイト処理されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ポンプに関し、例えばトロコイドポンプ等の歯車式の燃料ポンプに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ポンプは、例えば内燃機関の燃料供給装置において、トロコイドポンプ等の歯車式ポンプが知られており、歯車式ポンプは燃料タンクから燃料を吸い上げ、吐出する（特許文献１参照）。この種の歯車式ポンプは、外周に外歯部を有するインナロータと、内周に内歯部を有するアウタロータと、インナロータとアウタロータとを収容するケーシング等から構成されている。
【０００３】
なお、インナロータおよびアウタロータは、鉄系の材料で形成されており、これらロータと摺動する相手面となるケーシングは、アルミダイカスト材で形成され、アルマイト処理が施されている。アウタロータの歯数より一枚少ない歯数を有するインナロータを回転駆動することにより、インナロータと噛み合うアウタロータをインナロータと同一方向に回転させる。インナロータとアウタロータとの間に形成される複数のポンプ室内での隙間容積を変化させながら移動することで、燃料が吐出される。
【特許文献１】特開平５−２０２８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来構成では安価に製造することは可能であるが、使用燃料等の給油環境が異なる仕向地へ輸出する場合には、鉄系材料のインナロータ、アウタロータの腐食が懸念される。例えば有機酸や硫黄などを含有した粗悪燃料を使用することにより、インナロータ、アウタロータが腐食するおそれがある。
【０００５】
また、インナロータ、アウタロータと、これらロータと摺動する相手面とは、鉄系材料とアルマイト処理を行ったアルミダイカスト材との摺動によるフリクションが大きく、性能ロスを生じるという問題がある。
【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、その目的は、粗悪燃料を使用する場合であっても、耐腐食性の向上が図れる燃料ポンプを提供することにある。
【０００７】
また、他の目的は、粗悪燃料を使用する場合であっても耐腐食性の向上が図れるとともに、性能ロスなく、安定した流量が得られる燃料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】
本発明の請求項１によると、外周に外歯部を有するインナロータと、内周に内歯部を有し、インナロータとの間で複数のポンプ室を形成するアウタロータと、インナロータとアウタロータを収容するケーシングとを備え、インナロータを回転駆動させることにより、燃料タンク内の燃料を吸入して内燃機関へ吐出する燃料ポンプにおいて、インナロータとアウタロータは、耐粗悪燃料耐性を有する皮膜が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
これによると、インナロータおよびアウタロータに、ニッケルメッキ、クロームメッキ等の粗悪燃料耐性を有する皮膜を形成するので、インナロータ、アウタロータ、およびケーシングの基本的な材料構成を変更することなく、例えば鉄系材料等で形成され、比較的腐食し易いインナロータおよびアウタロータを、有機酸や硫黄などを含有した粗悪燃料から、防食することができる。
【００１０】
本発明の請求項２によると、ケーシングのうち、インナロータおよびアウタロータと相対的に摺動する相手面には、摺動抵抗の低減可能な樹脂皮膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、インナロータおよびアウタロータと相対的に摺動する相手面には、フッ素樹脂コーティング等の摺動抵抗の低減可能な樹脂皮膜が形成されているので、例えば小出力の駆動装置等によりインナロータが回転駆動される場合であっても、性能ロスなく、安定した吐出流量を得られる。
【００１２】
本発明の請求項３によると、インナロータおよびアウタロータに形成する皮膜は、ニッケルメッキ層で形成されていることが好ましい。これにより、インナロータおよびアウタロータの母材とほぼ同じ機械的強度を確保するとともに、インナロータおよびアウタロータの表面を防食できる。
【００１３】
本発明の請求項４によると、樹脂皮膜は、シリコン樹脂、またはフッ素樹脂が相手面にコーティングされていることを特徴とする。
【００１４】
これによると、樹脂皮膜は、非粘着性を有するシリコン樹脂またはフッ素樹脂を用いるので、インナロータおよびアウタロータと、ケーシングの相手面との摩擦による摺動抵抗の低減が図れる。
【００１５】
本発明の請求項５によると、ケーシングは、アルミダイカスト材で形成され、アルマイト処理されていることを特徴とする。
【００１６】
これによると、アルミダイカスト材で形成され、アルマイト処理されているケーシングを有する車両用燃料ポンプに適用して好適である。例えば、省燃費が要求される車両用燃料ポンプにおいて、安価で軽量な母材を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の燃料ポンプを、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の燃料ポンプを示す図であって、図１の燃料ポンプの部分的組立分解図である。図２は、本実施形態の燃料ポンプの一実施例を示す断面図である。図３は、図２中のインナロータおよびアウタロータ周りを内部からみた矢視図である。
【００１８】
図２に示す燃料ポンプ１０は、例えば図示しない二輪または四輪車両等の燃料タンク内に収容されており、燃料タンクから吸入した燃料をエンジン側に供給するものである。
【００１９】
燃料ポンプ１０はポンプ部２０とこのポンプ部２０を駆動する電磁駆動部としてのモータ部３０とから構成されている。モータ部３０はブラシ付の直流モータであり、円筒状のハウジング１１内に永久磁石を環状に配置し、この永久磁石の内周側に同心円上に電機子３２を配置した構成となっている。電機子３２はモータ部３０内に回転可能に収容され、コイルがコア３２ａの外周に巻回されている。整流子５０は円板状に形成されており、電機子３２の上部に配設されている。図示しない電源から、コネクタ４７に埋設されたターミナル４８、図示しないブラシ、整流子５０を介してコイルに電力が供給される。供給された電力により電機子３２が回転する。
【００２０】
ポンプ部２０は、インナロータ２３、アウタロータ２４、ケーシング本体２１、ケーシングカバー２２を含んで構成されている。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２は、インナロータ２３とアウタロータ２４とを収容するケーシングを構成している。ケーシング２１、２２の内部回転部材としてのインナロータ２３およびアウタロータ２４が回転可能に収容されている。
【００２１】
アウタロータ２４は略円板状に形成され、この略円板状に形成された内周には、トロコイド曲線で形成された所定歯数（本実施例では、９歯）の内歯が形成されている。インナロータ２３はその回転中心に貫通孔が形成され、貫通孔には回転シャフト３５が係合して同軸に配置されて、回転シャフト３５の係止部３５ａにより回転方向の位置決めされている。インナロータ２３の外周には、トロコイド曲線で形成された所定歯数（本実施例では、８歯）の外歯が形成されている。そして、インナロータ２３はアウタロータ２４内に偏心して収容され、インナロータ２３の外歯はアウタロータ２４の内歯と噛み合わされ、所定数（本実施例では、９個）のポンプ室を形成する。インナロータ２３およびアウタロータ２４は、鉄系の材料で形成されている。
【００２２】
さらに、本実施形態では、図１の組立分解図に示すように、インナロータ２３とアウタロータ２４の表面には、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層２３ａ、２４ａが皮膜形成されている。この皮膜（以下、ニッケル層皮膜と呼ぶ）は、無電解メッキ処理により形成されている。ニッケル層皮膜の膜厚は、８〜１２μｍ程度の範囲が好ましい。膜厚が８μｍであると、インナロータ２３とアウタロータ２４との噛み合いによる磨耗代の確保が難しい。膜厚の範囲が４μｍを超えると、インナロータ２３およびアウタロータ２４を収容するケーシング２１、２２とのスラストクリアランスが増加し、吐出効率等のポンプ効率の低下を招く。
【００２３】
ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２は、アルミダイカスト材でダイカスト成形により成形され、アルマイト処理が施されている。さらに本実施形態では、インナロータ２３およびアウタロータ２４と相対的に摺動する相手面となる表面には、摺動抵抗を小さくする樹脂皮膜がコーティング形成されている。なお、詳しくは、図１の組立分解図に示すように、ケーシングカバー２２の上記表面に、非粘着性のフッ素樹脂（本実施例では、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン））の樹脂皮膜（以下、コーティング膜と呼ぶ）２２ａが形成されていることが好ましい。ケーシングカバー２２の上記表面には、インナロータ２３の回転駆動によりポンプ室の隙間空間内で昇圧した燃料によってインナロータ２３およびアウタロータ２４が押し付けられるためである。インナロータ２３およびアウタロータ２４が押し付けられる時に生じる摺動抵抗を小さくすることができる。
【００２４】
ケーシング本体２１はハウジング１１の一方の端部内側に圧入固定されており、その中心に軸受２５が嵌着されている。ケーシングカバー２２は、ケーシング本体２１に被せられた状態でハウジング１１の一端にかしめ等により固定されている。ケーシングカバー２２の中心にはスラスト軸受２６が圧入固定されている。電機子３２の回転シャフト３５の一方の端部は、軸受２５により回転可能に径方向に支持されているとともに、スラスト軸受２６によりスラスト方向の荷重を支持されている。回転シャフト３５の他方の端部は軸受２７により回転可能に径方向に支持されている。
【００２５】
ケーシングカバー２２に燃料入口４０が形成されており、インナロータ２３が回転することにより燃料タンク内の燃料が燃料入口４０に吸入され、回転駆動されるインナロータと、これと同一方向に回転するアウタロータとの間に形成される複数のポンプ室内での隙間容積を変化させながら移動する周知の方法で燃料は昇圧される。燃料入口４１から吸入された燃料は、インナロータ２３とアウタロータ２４の回転により昇圧され、ケーシング本体２１に形成された燃料出口４２（図１参照）からモータ部３０の燃料室３１に排出される。また、図２および図３に示すように、ケーシングカバー２２の略軸方向に形成された燃料入口４１に連通する吸入ポート４１が形成されており、吸入ポート４１は複数のポンプ室が横並びする方向に沿ってケーシングカバー２２に形成されている。ケーシング本体２１の略軸方向に形成された燃料出口４２に連通する吐出ポート４２ａが形成されており、吐出ポート４２ａは複数のポンプ室が横並びする方向に沿ってケーシング本体２１に形成されている。
【００２６】
次に、上述した構成を有する本実施形態の作動について説明する。エンジン１が駆動され、コネクタ４７から燃料ポンプ１０に駆動電流が供給されると、電機子３２の回転シャフト３５とともにインナロータ２３が回転する。インペラ２３が回転すると、インナロータ２３と噛み合うアウタロータ２４をインナロータ２３と同一方向に回転する。この回転に伴い、図３で図示される複数のポンプ室は時計方向に移動する。しかも、ポンプ室の容積は、９時の位置から時計方向に移動するに従って増加した後、再び減少する。ポンプ室の容積が増加する範囲に形成された吸入ポート４１から燃料が吸入される。また、ポンプ室に満たされた燃料は、ポンプ室の容積が減少する範囲に形成された吐出ポート４２ａから吐出される。吐出ポート４２ａから燃料出口４２を経て燃料室３１に排出された燃料は、電機子３２の周囲を通過し吐出口４５から燃料ポンプ外に吐出される。なお、吐出口４５には逆止弁４６が収容されており、この逆止弁４６が吐出口４５から吐出された燃料の逆流を防止している。
【００２７】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）インナロータ２３およびアウタロータ２４に、ニッケル（Ｎｉ）メッキを施したニッケルメッキ層２３ａ、２４ａを皮膜形成する。これにより、インナロータ２３、アウタロータ２４、およびケーシング２１、２２の基本的な材料構成を変更することなく、インナロータおよびアウタロータを、有機酸や硫黄などを含有した粗悪燃料から、インナロータおよびアウタロータを防食することができる。
【００２８】
なお、基本的な材料構成は、インナロータ２３およびアウタロータ２４が比較的腐食し易い鉄系の材料で、ケーシング２１、２２がアウミダイカスト材で形成され、アルマイト処理されたものである。
【００２９】
（２）インナロータ２３およびアウタロータ２４に形成する耐腐食耐性を有する皮膜として、ニッケル層皮膜で形成するためインナロータ２３およびアウタロータ２４の母材とほぼ同じ機械的強度を確保するとともに、インナロータ２３およびアウタロータ２４の表面を防食できる。
【００３０】
なお、インナロータ２３およびアウタロータ２４と摺動する相手面となるケーシング２１、２２へ、ニッケル層皮膜の影響を及ぼすことを防止することができる。
【００３１】
（３）ケーシング２１、２２のうち、インナロータ２３およびアウタロータ２４と相対的に摺動する相手面には、非粘着性を有するフッ素樹脂のコーティング皮膜が形成されている。これにより、インナロータ２３の回転によりインナロータ２３およびアウタロータ２４と上記相手面に生じる摺動抵抗を、小さくすることができる。したがって、ポンプ部２０を駆動する駆動装置として、例えば小出力のモータ部３０によりインナロータ２３が回転駆動される場合であっても、性能ロスなく、安定した吐出流量を得られる。
【００３２】
（４）なお、上記相手面に形成するコーティング皮膜２２ａとしては、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂に限らず、非粘着性を有するものであれば、シリコン樹脂であってもよい。
【００３３】
（５）上記コーティング皮膜を形成する相手面の部材としては、ケーシング２１、２２のうち、ケーシングカバー２２が好ましい。ケーシングカバー２２には、インナロータ２３の回転駆動によりポンプ室の隙間空間内で昇圧した燃料によって、インナロータ２３およびアウタロータ２４が押し付けられるため、このとき生じる摺動抵抗を小さくすることができる。
【００３４】
（６）ケーシング２１、２２は、アルミダイカスト材で形成され、アルマイト処理される基本材料構成は変えない。これにより、近年、省燃費が要求される車両用燃料ポンプにおいて、安価で軽量な母材を維持することができる。
【００３５】
（７）なお、上記車両用燃料ポンプを、二輪車両に適用する場合には、バッテリ容量が比較的小さため、モータ部３０は小出力のものを用いるのが一般的であるが、本発明の燃料ポンプ１０を適用することで、性能ロスなく、安定した吐出流量を供給できる。
【００３６】
（その他の実施形態）
以上説明した本実施形態では、耐粗悪燃料耐性を有するメッキ処理としてニッケルメッキ処理で説明したが、耐粗悪燃料耐性を有する皮膜を形成するものであれば、クロームメッキ処理等によるものであってもよい。
【００３７】
以上説明した本実施形態において、燃料ポンプ１０が吸い上げ、吐出する作動流体としての燃料自体は、腐食性が比較的高い作動流体ではなく、水分の含有等により僅かに腐食性を有するものである。粗悪燃料を使用するおそれのある仕向地（輸出国先）において、有機酸や硫黄等を含有する粗悪燃料を、給油する環境で使用される燃料ポンプに適用して好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の燃料ポンプを示す図であって、図１の燃料ポンプの部分的組立分解図である。
【図２】本発明の実施形態の燃料ポンプの一実施例を示す断面図である。
【図３】図２中のインナロータおよびアウタロータ周りを内部からみた矢視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  燃料ポンプ
２０  ポンプ部
２１  ケーシング本体（ケーシング）
２２  ケーシングカバー（ケーシング）
２２ａ  コーティング皮膜（樹脂皮膜）
２３  インナロータ
２３ａ  ニッケル層皮膜（皮膜）
２４  アウタロータ
２４ａ  ニッケル層皮膜（皮膜）
３０  モータ部（駆動装置）
４０  燃料入口
４２  燃料出口
【図１】
2005220817.tif 000003
【図２】
2005220817.tif 000004
【図３】
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