JP6459740B2

JP6459740B2 - 流体ポンプ

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Publication number: JP6459740B2
Application number: JP2015081916A
Authority: JP
Inventors: 酒井　博美; 博美酒井; 代司古橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-04-13
Also published as: JP2016200096A; US9890782B2; US20160298625A1

Description

本発明は、インナロータの外歯とアウタロータの内歯との間で形成されるポンプ室の容積変化により流体を吸入して吐出する、流体ポンプに関する。

この種の流体ポンプは、外歯を有するインナロータと、外歯と噛み合う内歯を有するアウタロータと、これらのロータを収容するポンプハウジングと、インナロータを回転駆動させる回転軸と、を備える。回転軸を回転駆動させてインナロータを回転させると、その回転力が外歯から内歯に伝達されてアウタロータも回転する。このように両ロータが回転すると、外歯と内歯の間で形成されるポンプ室の容積が変化する。ポンプ室の容積拡大に伴い流体がポンプ室に吸入され、その後、ポンプ室の容積縮小に伴い流体がポンプ室で圧縮されて吐出される（特許文献１参照）。

特開２０１３−６０９０１号公報

さて、流体の粘性が高い場合等、インナロータが流体から受ける反力が大きい場合には、インナロータが回転軸に対して傾く向きに流体から受ける力（傾倒力）が大きくなる。その結果、回転軸を回転可能に摺動支持するラジアル軸受と回転軸との摺動抵抗が大きくなり、エネルギロスの増大や摺動部分での損傷等が懸念される。

この問題に対し、本発明者らは、インナロータを回転軸に直結させずに、ジョイント部材を介して連結する構造を検討した。これによれば、ジョイント部材の弾性変形により上記傾倒力が吸収され、ラジアル軸受と回転軸との摺動抵抗を小さくできる。

この連結構造の場合には、インナロータが回転軸と直結していないため、インナロータを回転可能に摺動支持する部材を要する。そこで本発明者らは、ラジアル軸受の円筒内周面で回転軸を摺動支持するとともに、ラジアル軸受の円筒外周面でインナロータを摺動支持する構造を検討した。

しかしながら、この軸受構造の場合には、以下に説明する新たな問題が生じる、との知見を本発明者らは得た。すなわち、回転軸は、ポンプ室から吐出された流体が流通する高圧通路、およびポンプハウジングの内部に跨って配置されている。そのため、高圧通路内の流体が、ラジアル軸受の円筒内周面と回転軸の間に入り込み、潤滑機能を発揮する。これに対し、ラジアル軸受の円筒外周面については、インナロータとの間に高圧流体を入り込ませる構造にすることは困難であり、流体による潤滑機能を期待できない。よって、インナロータの摺動抵抗を、回転軸の摺動抵抗に比べて十分に小さくできない。

要するに、上記連結構造を採用すればジョイント部材で傾倒力を吸収できるものの、その背反として、インナロータを摺動支持する構造が必要になる。この場合、インナロータの摺動抵抗を十分に小さくできないことが新たな問題となる。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、ジョイント部材で傾倒力を吸収可能な構造にしつつ、インナロータの摺動抵抗を十分に小さくできるようにした流体ポンプを提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される発明のひとつは、外歯（１２４ａ）を有する円筒形状のインナロータ（１２０）と、外歯と噛み合う内歯（１３２ａ）を有するアウタロータ（１３０）と、アウタロータおよびインナロータを収容するとともに、内歯と外歯の間で容積変化して流体を吸入圧縮するポンプ室（１４０）を形成するポンプハウジング（１１０）と、ポンプ室から吐出された流体が流通する高圧通路（１０６）、およびポンプハウジングの内部に跨って配置される回転軸（１０４ａ）と、インナロータと回転軸を連結し、回転軸の回転トルクをインナロータへ伝達するジョイント部材（１６０）と、円筒形状に形成され、その円筒内周面（１５０ｉ）で回転軸を回転可能に摺動支持するとともに、円筒外周面（１５０ｏ）でインナロータの内周面を回転可能に摺動支持するラジアル軸受（１５０）と、を備え、円筒外周面には、ポンプハウジング内に存在する流体が溜まる潤滑溝（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６）が形成され、
インナロータの軸方向両側の面のうち吐出側の面には、ポンプハウジングに対して摺動する摺動面（１２５）と、ポンプ室から吐出された流体のうち摺動面から漏れ出た流体が溜められる第１溝（１２０１）とが形成され、
インナロータの軸方向両側の面のうち吸入側の面には、ポンプ室から吐出された流体のうち円筒内周面から漏れ出た流体が溜められる第２溝（１２０２）が形成され、
第１溝および第２溝に溜められる流体の圧力は、ポンプ室から吐出される流体より低圧、かつ、ポンプ室へ吸入される流体より高圧の中間圧力であり、
第１溝および第２溝は、ラジアル軸受の周りに環状に延びる形状であり、
潤滑溝は、第１溝および第２溝を連通させていることを特徴とする。

この発明によれば、インナロータを回転軸に直結させずに、ジョイント部材を介して連結する。そのため、インナロータが流体から受ける上記傾倒力が大きい場合であっても、ジョイント部材の弾性変形により上記傾倒力が吸収され、ラジアル軸受と回転軸との摺動抵抗を小さくできる。

さらに上記発明では、ポンプハウジングの内部と高圧通路に跨って回転軸が配置される。そのため、高圧通路内の流体が、ラジアル軸受の円筒内周面と回転軸の間に入り込み、潤滑機能を発揮するので、回転軸の摺動抵抗を十分に小さくできる。一方、ラジアル軸受の円筒外周面については、ポンプハウジング内に存在する流体が溜まる潤滑溝が形成されている。そのため、潤滑溝に溜まっている流体が、円筒外周面の周方向に滲み出て、円筒外周面とインナロータの間に入り込み、潤滑機能を発揮する。よって、インナロータの摺動抵抗を十分に小さくできる。

以上により、上記発明によれば、ジョイント部材で傾倒力を吸収可能な構造にしつつ、インナロータの摺動抵抗を十分に小さくできる。

本発明の一実施形態における燃料ポンプを示す部分断面図。図１のII−II線に沿う断面図。図１のIII−III線に沿う断面図。図１のIV−IV線に沿う断面図。図１の部分拡大図。図５に示すラジアル軸受の単体形状を表した断面図。図６のV II−V II線に沿う断面図。図７の変形例を示す図。図７の変形例を示す図。図７の変形例を示す図。図６の変形例を示す図。図６の変形例を示す図。図６の変形例を示す図。図６の変形例を示す図。図６の変形例を示す図。

以下、本発明にかかる流体ポンプの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に係る流体ポンプは車両に搭載されている。流体ポンプによる圧送対象の流体は、内燃機関の燃焼に用いる液体燃料である。具体的には、自着火圧縮式の内燃機関の燃焼に用いられる軽油を圧送対象としており、流体ポンプは燃料タンク内に配置されている。

図１に示すように、本実施形態に係る流体ポンプ１０１は、容積型の回転ポンプであり、内接式の歯車ポンプである。流体ポンプ１０１は、ポンプボデー１０２、ポンプ本体１０３、電動モータ１０４およびサイドカバー１０５を備える。ポンプ本体１０３及び電動モータ１０４は、円筒状のポンプボデー１０２内部に収容されており、軸方向に並べて配置されている。ポンプボデー１０２の軸方向両端に位置する開口部のうち、電動モータ１０４の側に位置する開口部には、サイドカバー１０５が取り付けられている。

サイドカバー１０５は、電動モータ１０４に通電するための電気コネクタ１０５ａと、燃料を吐出するための吐出ポート１０５ｂとを、備えている。こうした流体ポンプ１０１では、電気コネクタ１０５ａを介した外部回路からの通電により、電動モータ１０４の回転軸１０４ａが回転駆動される。その結果、電動モータ１０４が有する回転軸１０４ａの駆動力を利用して、ポンプ本体１０３のアウタロータ１３０及びインナロータ１２０の回転により吸入及び加圧された燃料は、吐出ポート１０５ｂから吐出されることになる。なお、流体ポンプ１０１については、ガソリンよりも粘性が高い軽油を、燃料として吐出するものである。

本実施形態では、電動モータ１０４として、マグネット１０４ｂを４極、及びコイル１０４ｃを６スロットに形成配置されたインナロータ型のブラシレスモータが採用されている。例えば、車両のイグニッションスイッチがオン作動したタイミング等、内燃機関の始動準備タイミングで、電動モータ１０４は、駆動回転側又は駆動回転逆側に回転軸１０４ａを回転させる位置決め制御が為される。その後、電動モータ１０４は、位置決め制御にて位置決めされた位置から、駆動回転側に回転軸１０４ａを回転させる駆動制御を行なう。

ここで、駆動回転側とは、インナロータ１２０の周方向のうち回転方向Ｒｉの正方向となる側を示す。また、駆動回転逆側とは、インナロータ１２０の周方向のうち回転方向Ｒｉの負方向となる側を示す。

以下、ポンプ本体１０３について詳細に説明する。ポンプ本体１０３は、ポンプハウジング１１０、インナロータ１２０、アウタロータ１３０、及びジョイント部材１６０を備えている。ここでポンプハウジング１１０は、ポンプカバー１１２とポンプケーシング１１６を重ね合わせてなる。

ポンプカバー１１２は、金属により円盤状に形成されている。ポンプカバー１１２は、ポンプボデー１０２のうち電動モータ１０４を軸方向に挟んでサイドカバー１０５とは反対側端から、外部へ張り出している。

図１および図２に示すポンプカバー１１２は、外部から燃料を吸入するために、円筒穴状の吸入通路１１２ａ及び円弧状の吸入溝１１３を形成している。吸入通路１１２ａは、ポンプカバー１１２のうちインナロータ１２０のインナ中心線Ｃｉから偏心した特定の開口箇所Ｓｓにおいて、吸入溝１１３と連通している。吸入溝１１３は、ポンプカバー１１２のうちポンプケーシング１１６側に開口している。吸入溝１１３のうち吸入通路１１２ａと連通する部分は、ポンプカバー１１２の軸方向に沿って貫通している。吸入溝１１３のうち吸入通路１１２ａと連通していない部分は、貫通しない有底形状である。図２に示すように吸入溝１１３は、インナロータ１２０の回転方向Ｒｉ（図４も参照）に沿って半周未満の長さに延伸している。

ここで吸入溝１１３は、始端部１１３ｃから回転方向Ｒｉ，Ｒｏの終端部１１３ｄに向かう程、回転径方向に拡幅している。また、吸入溝１１３は、溝底部１１３ｅの開口箇所Ｓｓに吸入通路１１２ａを開口させることで、当該吸入通路１１２ａと連通している。特に図２に示すように、吸入通路１１２ａが開口する開口箇所Ｓｓの全域では、吸入溝１１３の幅が吸入通路１１２ａの幅よりも小さく設定されている。

また、ポンプカバー１１２は、インナ中心線Ｃｉ上のインナロータ１２０と対向する箇所において、ジョイント部材１６０の本体部１６２が回転可能に配置される凹み穴状の配置空間１５８を形成している。

図１、図３、図４および図５に示すポンプケーシング１１６は、金属により有底円筒状に形成されている。ポンプケーシング１１６のうち開口部１１６ａは、ポンプカバー１１２により覆われることで、全周に亘って密閉されている。ポンプケーシング１１６の内周部１１６ｂは、特に図１および図４に示すように、インナロータ１２０のインナ中心線Ｃｉから偏心した円筒穴状に形成されている。

ポンプケーシング１１６は、ポンプボデー１０２及び電動モータ１０４間の高圧通路１０６を通じて燃料を吐出ポート１０５ｂから吐出するために、円弧穴状の吐出通路１１７を形成している。吐出通路１１７は、ポンプケーシング１１６の凹底部１１６ｃを軸方向に沿って貫通している。特に図３に示すように吐出通路１１７は、インナロータ１２０の回転方向Ｒｉに沿って半周未満の長さに延伸している。ここで吐出通路１１７は、始端部１１７ｃから終端部１１７ｄに向かう程、回転径方向に縮幅している。

また、ポンプケーシング１１６は、吐出通路１１７において、補強リブ１１６ｄを有している。補強リブ１１６ｄは、ポンプケーシング１１６と一体に形成されており、インナロータ１２０の回転方向Ｒｉに対して交差方向に吐出通路１１７を跨ぐことにより、ポンプケーシング１１６を補強するリブである。

ポンプケーシング１１６の凹底部１１６ｃのうちインナロータ１２０とアウタロータ１３０間のポンプ室１４０（後に詳述）を挟んで吸入溝１１３と対向する箇所には、図３に示す対向吸入溝１１８が形成されている。対向吸入溝１１８は、吸入溝１１３を軸方向に投影した形状と対応した円弧溝状である。これにより、ポンプケーシング１１６では、吐出通路１１７が対向吸入溝１１８とその輪郭をおよそ線対称に設けられている。一方で、特に図２に示すように、ポンプカバー１１２のうちポンプ室１４０を挟んで吐出通路１１７と対向する箇所には、吐出通路１１７を軸方向に投影した形状と対応させて、円弧溝状の対向吐出溝１１４が形成されている。これによりポンプカバー１１２では、吸入溝１１３が対向吐出溝１１４とその輪郭をおよそ線対称に設けられている。吸入溝１１３、対向吐出溝１１４、吐出通路１１７および対向吸入溝１１８の外形線は、外歯１２４ａおよび内歯１３２ａの回転軌跡に沿って平行に延びる形状である。

図１に示すように、ポンプケーシング１１６の凹底部１１６ｃのうちインナ中心線Ｃｉ上には、電動モータ１０４の回転軸１０４ａを径方向に軸受するために、ラジアル軸受１５０が嵌合固定されている。一方で、ポンプカバー１１２のうちインナ中心線Ｃｉ上には、回転軸１０４ａを軸方向に軸受するために、スラスト軸受１５２が嵌合固定されている。

図１および図４に示すように、ポンプケーシング１１６の凹底部１１６ｃ、内周部１１６ｂおよびポンプカバー１１２により、インナロータ１２０及びアウタロータ１３０を収容する収容空間１５６が形成される。

図１および図４に示すインナロータ１２０は、インナ中心線Ｃｉを回転軸１０４ａと共通にすることで、収容空間１５６内では偏心して配置されている。インナロータ１２０の内周部１２２は、ラジアル軸受１５０により径方向に軸受されていると共に、軸方向両側の摺動面１２５を、ポンプケーシング１１６の凹底部１１６ｃとポンプカバー１１２により軸受されている。

また、インナロータ１２０は、配置空間１５８と対向する箇所において、軸方向に沿って凹む挿入穴１２７を有している。本実施形態における挿入穴１２７は、回転方向Ｒｉに沿った周方向に等間隔に複数（本実施形態では５つ）設けられ、各挿入穴１２７は、凹底部１１６ｃ側まで貫通している。各挿入穴１２７にジョイント部材１６０のそれぞれ対応する足部１６４が挿入されることにより、回転軸１０４ａの駆動力がジョイント部材１６０を介してインナロータ１２０に伝達されるようになっている。こうしてインナロータ１２０は、電動モータ１０４の回転軸１０４ａの回転に応じて、摺動面１２５を凹底部１１６ｃ及びポンプカバー１１２に摺動させながら、インナ中心線Ｃｉ周りとなる周方向において回転可能となっている。

インナロータ１２０は、そうした回転方向Ｒｉに沿った周方向に等間隔に並ぶ複数の外歯１２４ａを、外周部１２４に有している。各外歯１２４ａは、吸入溝１１３、吐出通路１１７、対向吐出溝１１４及び対向吸入溝１１８と、インナロータ１２０の回転に応じて軸方向に対向可能に配置されている。これにより、凹底部１１６ｃ及びポンプカバー１１２へのインナロータ１２０の張り付きが抑制されている。

図１および図４に示すようにアウタロータ１３０は、インナロータ１２０のインナ中心線Ｃｉに対して偏心することで、収容空間１５６内では同軸上に配置されている。これによりアウタロータ１３０に対しては、一径方向としての偏心方向Ｄｅにインナロータ１２０が偏心している。アウタロータ１３０の外周部１３４は、ポンプケーシング１１６の内周部１１６ｂにより径方向に軸受されていると共に、ポンプケーシング１１６の凹底部１１６ｃとポンプカバー１１２とにより軸方向に軸受されている。これらの軸受によりアウタロータ１３０は、インナ中心線Ｃｉから偏心したアウタ中心線Ｃｏ周りとなる一定の回転方向Ｒｏへ回転可能になっている。

アウタロータ１３０は、そうした回転方向Ｒｏに等間隔に並ぶ複数の内歯１３２ａを、内周部１３２に有している。各内歯１３２ａは、吸入溝１１３、吐出通路１１７、対向吐出溝１１４及び対向吸入溝１１８と、アウタロータ１３０の回転に応じて軸方向に対向可能に配置されている。これにより、凹底部１１６ｃ及びポンプカバー１１２へのアウタロータ１３０の張り付きが抑制されている。

さて、吐出通路１１７内の燃料圧力（吐出圧）は、インナロータ１２０およびアウタロータ１３０を軸方向の吸入通路１１２ａ側に押し付ける向きに作用する。一方、対向吐出溝１１４内の燃料圧力も吐出圧であり、インナロータ１２０およびアウタロータ１３０を軸方向の電動モータ１０４側に押し付ける向きに作用する。そして、対向吐出溝１１４は吐出通路１１７に対向配置されているので、これらの燃料圧力はバランスし、インナロータ１２０およびアウタロータ１３０が吐出圧で傾くことが抑制される。

同様にして、対向吸入溝１１８は吸入溝１１３に対向配置されているので、対向吸入溝１１８内の燃料圧力（吸入圧）と吸入溝１１３内の燃料圧力（吸入圧）とはバランスし、インナロータ１２０およびアウタロータ１３０が吸入圧で傾くことが抑制される。

外歯１２４ａおよび内歯１３２ａは、トロコイド曲線の軌跡を描く形状であり、内歯１３２ａの数は外歯１２４ａの数よりも一つ多くなるように設定されている。アウタロータ１３０に対してインナロータ１２０は、偏心方向Ｄｅへの相対的に偏心により噛合している。これにより、収容空間１５６のうち内歯１３２ａと外歯１２４ａの間にはポンプ室１４０が形成される。ポンプ室１４０は、アウタロータ１３０及びインナロータ１２０が回転することにより、その容積が拡縮するように変化する。

インナロータ１２０及びアウタロータ１３０の回転に伴って、吸入溝１１３及び対向吸入溝１１８と対向して連通する部分のポンプ室１４０にて、その容積が拡大する。その結果として、吸入通路１１２ａから燃料が吸入溝１１３を通してポンプ室１４０に吸入される。このとき、始端部１１３ｃから終端部１１３ｄに向かう程（図２も参照）、吸入溝１１３が拡幅していることで、当該吸入溝１１３を通して吸入される燃料量は、ポンプ室１４０の容積拡大量に応じたものとなる。なお、ポンプ室１４０のうち、上述の如く容積が拡大して燃料を吸入している部分を負圧部１４０Ｌと呼ぶ。

インナロータ１２０及びアウタロータ１３０の回転に伴って、吐出通路１１７及び対向吐出溝１１４と対向して連通する部分のポンプ室１４０にて、その容積が縮小する。その結果として、上記吸入機能と同時に、ポンプ室１４０から燃料が吐出通路１１７を通して高圧通路１０６に吐出される。このとき、始端部１１７ｃから終端部１１７ｄに向かう程（図３も参照）、吐出通路１１７が縮幅していることで、当該吐出通路１１７を通して吐出される燃料量は、ポンプ室１４０の容積縮小量に応じたものとなる。なお、ポンプ室１４０のうち、上述の如く容積が縮小して燃料を圧縮している部分を高圧部１４０Ｈと呼ぶ。

ジョイント部材１６０は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の合成樹脂により形成され、回転軸１０４ａをインナロータ１２０と中継することで、当該インナロータ１２０を周方向に回転させる。ジョイント部材１６０は、本体部１６２、及び足部１６４を有している。

本体部１６２は、ポンプカバー１１２に形成された配置空間１５８に配置され、中央に嵌合穴１６２ａが開いている円環状に形成されており、当該嵌合穴１６２ａに回転軸１０４ａが挿通されることで、回転軸１０４ａに嵌合固定されている。

足部１６４は、インナロータ１２０の挿入穴１２７の数に対応して複数設けられている。具体的に足部１６４は、電動モータ１０４のトルクリップルの影響を低減するために、電動モータ１０４の極数及びスロット数を避けた数であり、特に素数である５つ設けられている。このような各足部１６４は、本体部１６２の嵌合箇所である嵌合穴１６２ａよりも外周側の複数箇所（本実施形態では５箇所）から、軸方向に沿って延伸するものとして設けられている。そして複数の足部１６４は、周方向に等間隔に配置されている。各足部１６４は、弾性を有する素材、及び軸方向に沿って延伸する形状によって、弾性変形可能となっている。回転軸１０４ａが回転駆動する際に、各足部１６４が対応する挿入穴１２７に応じて弾性変形によりしなることで、製造時に生じ得る各挿入穴１２７及び各足部１６４の周方向の寸法誤差を吸収しつつ、足部１６４と挿入穴１２７とが接触する。これにより、ジョイント部材１６０は、複数の足部１６４を通じて、回転軸１０４ａの駆動力をインナロータ１２０に伝達する。

次に、図５〜図７を用いて、ラジアル軸受１５０の構造について詳細に説明する。

図５に示すように、ラジアル軸受１５０は、円筒形状に形成されており、樹脂コーティングされた金属製である。ラジアル軸受１５０の円筒内部には回転軸１０４ａが挿入配置されており、ラジアル軸受１５０の円筒内周面１５０ｉで回転軸１０４ａを回転可能に摺動支持する。

ラジアル軸受１５０のうち、軸方向においてポンプカバー１１２の側の部分を摺動部１５０２と呼び、ポンプケーシング１１６の側の部分をシール部１５０１と呼ぶ。摺動部１５０２およびシール部１５０１の円筒内周面１５０ｉの直径は同一であるのに対し、円筒外周面１５０ｏでは、シール部１５０１の直径が摺動部１５０２の直径よりも大きい。

摺動部１５０２は、インナロータ１２０の円筒内部に挿入配置されており、摺動部１５０２の円筒外周面１５０ｏでインナロータ１２０を回転可能に摺動支持する。シール部１５０１は、ポンプケーシング１１６の貫通穴１１６ｅに圧入固定されている。この圧入により、ラジアル軸受１５０はポンプケーシング１１６に回転不能な状態で固定される。また、シール部１５０１の外周面が貫通穴１１６ｅの内周面と密着して、貫通穴１１６ｅの内周面と円筒外周面１５０ｏとの間をシールする。

軸方向において、摺動部１５０２の端面位置は、ポンプケーシング１１６のうちポンプカバー１１２と当接する端面の位置と一致する。また、シール部１５０１の端面位置は、ポンプケーシング１１６のうち高圧通路１０６を形成する壁面の位置と一致する。換言すれば、ポンプケーシング１１６の軸方向長さと、ラジアル軸受１５０の軸方向長さとは一致する。

図４、図６および図７に示すように、ラジアル軸受１５０の円筒外周面１５０ｏには、燃料が溜まる潤滑溝Ｇ１が形成されている。潤滑溝Ｇ１は、円筒外周面１５０ｏのうち摺動部１５０２に該当する箇所であってシール部１５０１から外れた箇所に位置する。潤滑溝Ｇ１は、摺動部１５０２の端面からシール部１５０１に向かって軸方向に延びる形状である（図６参照）。潤滑溝Ｇ１は、摺動部１５０２の一部を切削加工することで、円筒外周面１５０ｏの一部が切り欠かれた形状に形成される（図７参照）。

高圧通路１０６内の高圧燃料は、ラジアル軸受１５０の円筒内周面と回転軸１０４ａの外周面との間（摺動面）に入り込み、この摺動面にて圧力低下した後に、配置空間１５８に漏れ出る。よって、配置空間１５８には、高圧通路１０６内の高圧燃料よりも低圧、かつ、吸入通路１１２ａ内の吸入燃料よりも高圧の燃料（中間圧燃料）が溜まる。

図４および図５に示すように、インナロータ１２０のうちポンプケーシング１１６と対向する面には、ラジアル軸受１５０の周りに環状に延びる第１溝１２０１が形成されている。また、インナロータ１２０のうちポンプケーシング１１６の反対側の面には、第１溝１２０１と同じ外径寸法で環状に延びる第２溝１２０２が形成されている。

吐出通路１１７内の高圧燃料は、インナロータ１２０とポンプケーシング１１６との間（摺動面）に入り込み、この摺動面にて圧力低下した後に、第１溝１２０１に漏れ出る。よって、第１溝１２０１には、高圧通路１０６内の高圧燃料よりも低圧、かつ、吸入通路１１２ａ内の吸入燃料よりも高圧の燃料（中間圧燃料）が溜まる。一方、第２溝１２０２には、配置空間１５８内の中間圧燃料で満たされる。第１溝１２０１と第２溝１２０２は同一の外形寸法で環状に形成されているので、第１溝１２０１に溜まる燃料と第２溝１２０２に満たされる燃料との圧力（中間圧力）はバランスし、インナロータ１２０が中間圧燃料で傾くことが抑制される。

このように、第１溝１２０１および第２溝１２０２には、ともに同等の圧力（中間圧）の燃料が溜まるので、ラジアル軸受１５０の円筒外周面１５０ｏとインナロータ１２０の内周面との間（摺動面）に燃料が圧力差で入り込むことは、高圧燃料が円筒内周面１５０ｉに入り込む場合に比べて生じにくい。但し、円筒外周面１５０ｏには、燃料が溜まる潤滑溝Ｇ１が形成されているので、中間圧燃料は潤滑溝Ｇ１に入り込みやすくなっている。

次に、図２〜図４および図７を用いて、潤滑溝Ｇ１が形成されている位置について詳細に説明する。

図２および図３に示すように、ポンプ室１４０のうち燃料を吸入する側の領域、つまりポンプ室１４０が負圧部１４０Ｌとして機能する領域を、吸入領域１１と定義する。ポンプ室１４０のうち燃料を圧縮する側の領域、つまりポンプ室１４０が高圧部１４０Ｈとして機能する領域を、圧縮領域２１と定義する。吸入領域１１と圧縮領域２１の境界線１１ａ、１１ｂは、回転方向において、対向吐出溝１１４と吸入溝１１３の中間点とインナ中心線Ｃｉとを結んだ線である。

潤滑溝Ｇ１は、回転方向のうち吸入領域１１が存在する回転角範囲に位置する（図７参照）。例えば、この回転角範囲に潤滑溝Ｇ１の全体が収まるように位置させることが望ましい。より具体的には、吸入通路１１２ａの吸入中心線Ｃｓと、インナ中心線Ｃｉとを結んだ最大負圧線Ｃｓａ上に、潤滑溝Ｇ１が位置する。例えば、潤滑溝Ｇ１のうち回転方向の中心部分が最大負圧線Ｃｓａ上に位置する（図２および図４参照）
（作用効果）
以上説明した本実施形態の作用効果を以下に説明する。

さて、燃料の温度が低い場合、燃料の粘性が高くなる。特に燃料が軽油の場合には、低温時の粘性が極めて高くなるため、インナロータ１２０が燃料から受ける反力が大きくなる。この反力は、インナロータ１２０の全体に均等にかかるわけではないので、インナロータ１２０が回転軸１０４ａに対して傾く向きに燃料から受ける力（傾倒力）としてインナロータ１２０に付与される。そのため、本実施形態に反してジョイント部材１６０を廃止し、回転軸１０４ａをインナロータ１２０に直接係合させると、傾倒力が回転軸１０４ａに直接付与される。よって、ラジアル軸受１５０と回転軸１０４ａとの摺動抵抗が大きくなり、エネルギロスの増大や摺動部分での損傷等が懸念される。

この問題に対し、本実施形態では、ジョイント部材１６０を介してインナロータ１２０を回転軸に連結するので、ジョイント部材１６０の弾性変形により上記傾倒力が吸収され、ラジアル軸受１５０と回転軸１０４ａとの摺動抵抗を小さくできる。

さらに本実施形態では、回転軸１０４ａが、ポンプハウジング１１０の内部と高圧通路１０６に跨って配置される。そのため、高圧通路１０６内の高圧燃料が、ラジアル軸受１５０の円筒内周面１５０ｉと回転軸１０４ａの間に入り込み、潤滑機能を発揮するので、回転軸１０４ａの摺動抵抗を十分に小さくできる。

一方、ラジアル軸受１５０の円筒外周面１５０ｏについては、ポンプハウジング１１０内に存在する中間圧燃料が溜まる潤滑溝Ｇ１が形成されている。そのため、潤滑溝Ｇ１に溜まっている中間圧燃料が、円筒外周面１５０ｏの周方向に滲み出て、円筒外周面１５０ｏとインナロータの間に入り込み、潤滑機能を発揮する。よって、インナロータ１２０の摺動抵抗を十分に小さくできる。

ここで、この種の流体ポンプ１０１では、ポンプ室１４０のうち回転方向のいずれの部分が高圧部１４０Ｈまたは負圧部１４０Ｌとして機能するかは特定されており、回転方向の決まった箇所が高圧部１４０Ｈまたは負圧部１４０Ｌとして機能する。つまり、回転方向の決まった箇所が吸入領域１１または圧縮領域２１となる。例えば、図５の場合には、回転軸１０４ａよりも右側の部分が常に負圧部１４０Ｌ（吸入領域１１）として機能し、回転軸１０４ａよりも左側部分が常に高圧部１４０Ｈ（圧縮領域２１）として機能する。例えば、図４の場合には、回転軸１０４ａよりも下側の部分が常に負圧部１４０Ｌ（吸入領域１１）として機能し、回転軸１０４ａよりも上側の部分が常に高圧部１４０Ｈ（圧縮領域２１）として機能する。

一方、インナロータ１２０には、回転径方向において、高圧部１４０Ｈ（圧縮領域２１）から負圧部１４０Ｌ（吸入領域１１）に向けて燃料の圧力が付与される。したがって、インナロータ１２０には、常に同じ向き、つまり圧縮領域２１の側から吸入領域１１の側へ向かう向きに、燃料圧力が付与され続ける。よって、図７に示すように、ラジアル軸受１５０は、圧縮領域２１から吸入領域１１に向かって、インナロータ１２０から常に押付力Ｆが付与されることとなる。

この点を鑑みた本実施形態では、潤滑溝Ｇ１は、回転方向のうち吸入領域１１が存在する回転角範囲に位置する。そのため、潤滑溝Ｇ１のエッジＧ１ｅに押付力Ｆが集中することを回避できる。よって、潤滑溝Ｇ１の形成に起因して円筒外周面１５０ｏでの摺動抵抗が増大することを抑制できる。また、円筒外周面１５０ｏのうち吸入領域１１が存在する回転角範囲では、押付力Ｆが作用しないので、インナロータ１２０と円筒外周面１５０ｏとの間に僅かな隙間が形成されることとなる。よって、潤滑溝Ｇ１内の燃料が円筒外周面１５０ｏの周方向に滲み出やすくなるので、潤滑機能が発揮される確実性を向上できる。

さらに本実施形態では、最大負圧線Ｃｓａ上に潤滑溝Ｇ１が位置するので、上記隙間が最も大きくなる位置に潤滑溝Ｇ１が位置することとなる。よって、押付力Ｆが作用しないことによる上記効果が最大限に発揮される。

さらに本実施形態では、潤滑溝Ｇ１は、円筒外周面１５０ｏのうち摺動部１５０２に該当する箇所であってシール部１５０１から外れた箇所に位置する。これによれば、シール部１５０１の一部にも潤滑溝を形成する場合に比べて、シール部１５０１の軸方向におけるシール長を長くできる。よって、高圧通路１０６内の高圧燃料が、ラジアル軸受１５０の円筒外周面１５０ｏを伝って第１溝１２０１に漏れ出ることを抑制できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

図２に示す上記実施形態では、吸入領域１１と圧縮領域２１の境界線１１ａ、１１ｂを、対向吐出溝１１４と吸入溝１１３の中間点とインナ中心線Ｃｉとを結んだ線に設定している。これに対し、図４に示すように、吸入領域１０と圧縮領域２０の境界線１０ａ、１０ｂは、回転方向において、偏心方向Ｄｅと平行に延び、かつ、インナ中心線Ｃｉを通る線であってもよい。

図２および図４に示す実施形態では、最大負圧線Ｃｓａ上に潤滑溝Ｇ１を位置させているが、吸入領域１０、１１の範囲であれば、最大負圧線Ｃｓａ上からずれた位置であってもよい。

但し、潤滑溝Ｇ１を、回転方向のうち吸入溝１１３が存在する回転角範囲１２に位置させることが、押付力Ｆが作用しないことによる上記効果をより一層発揮させる上で望ましい。例えば、この回転角範囲１２に潤滑溝Ｇ１の全体が収まるように位置させることが望ましい。吸入溝１１３が存在する回転角範囲１２とは、吸入溝１１３の延出方向の両端とインナ中心線Ｃｉとを結ぶ線１２ａ、１２ｂに囲まれた範囲である（図２参照）。

或いは、潤滑溝Ｇ１を、回転方向のうち吸入通路１１２ａが存在する回転角範囲１３に位置させることが、押付力Ｆが作用しないことによる上記効果をより一層発揮させる上で望ましい。例えば、この回転角範囲１３に潤滑溝Ｇ１の全体が収まるように位置させることが望ましい。吸入通路１１２ａが存在する回転角範囲１３とは、吸入通路１１２ａの接線のうちインナ中心線Ｃｉを通る２本の接線１３ａ、１３ｂに囲まれた範囲である（図２参照）。

図７に示す実施形態では、潤滑溝Ｇ１を平坦な断面形状に形成しているが、図８に示すように、潤滑溝Ｇ２を断面三角形状に形成してもよいし、図９に示すように断面円弧形状に形成してもよいし、図１０に示すように断面矩形形状に形成してもよい。

図６に示す実施形態では、潤滑溝Ｇ１の端部Ｇ１ａを直角のエッジに形成しているが、図１１に示すように潤滑溝Ｇ５の端部Ｇ５ａを湾曲したＲ形状に形成してもよい。また、図１２に示すように、潤滑溝Ｇ６を軸方向に複数並べて形成してもよい。

図６に示す実施形態では、図１３に示すように、軸方向に平行に延びる形状に潤滑溝Ｇ１を形成している。これに対し、図１４および図１５に示すように、軸方向に対して交差する向きに延びる形状に潤滑溝Ｇ１を形成してもよい。

図５に示す実施形態では、樹脂コーティングされた金属製のラジアル軸受１５０を採用しているが、樹脂コーティングされていない金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。

図４に示す実施形態では、外歯１２４ａおよび内歯１３２ａを、トロコイド曲線の軌跡を描く形状に形成しているが、サイクロイド曲線や各種曲線の組み合わせ等、トロコイド曲線以外の形状であってもよい。

流体ポンプ１０１による圧送対象の流体は、軽油に限らず、ガソリンやアルコール等の液体燃料であってもよい。また、該圧送対象は、燃料に限らず、例えば油圧アクチュエータに用いる作動油や各種の潤滑油等の液体であってもよい。流体ポンプ１０１は車両に搭載されたものに限定されるものではない。

図１に示す実施形態では、ポンプ本体１０３と電動モータ１０４を一体に構成した流体ポンプ１０１に本発明を適用しているが、本発明に係る流体ポンプ１０１は電動モータ１０４を備えていなくてもよく、電動モータ１０４を別体に構成してもよい。また、図１に示す実施形態では、インナロータ１２０を電動モータ１０４で回転駆動させているが、例えば車載内燃機関のクランク軸等、走行駆動力の一部でインナロータ１２０を回転駆動させてもよい。

図１に示す実施形態では、ポンプハウジング１１０のうち、軸方向において吸入通路１１２ａの反対側に吐出通路１１７を設けている。これに対し、軸方向において吸入通路１１２ａと吐出通路１１７を同じ側に設けてもよい。

１０１…流体ポンプ、１１０…ポンプハウジング、１２０…インナロータ、１２４ａ…外歯、１３０…アウタロータ、１３２ａ…内歯、１４０、１４０Ｈ、１４０Ｌ…ポンプ室、１０６…高圧通路、１０４ａ…回転軸、１６０…ジョイント部材、１５０…ラジアル軸受、１５０ｉ…ラジアル軸受の円筒内周面、１５０ｏ…ラジアル軸受の円筒外周面、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６…潤滑溝。

Claims

外歯（１２４ａ）を有する円筒形状のインナロータ（１２０）と、
前記外歯と噛み合う内歯（１３２ａ）を有するアウタロータ（１３０）と、
前記アウタロータおよび前記インナロータを収容するとともに、前記内歯と前記外歯の間で容積変化して流体を吸入圧縮するポンプ室（１４０）を形成するポンプハウジング（１１０）と、
前記ポンプ室から吐出された流体が流通する高圧通路（１０６）、および前記ポンプハウジングの内部に跨って配置される回転軸（１０４ａ）と、
前記インナロータと前記回転軸を連結し、前記回転軸の回転トルクを前記インナロータへ伝達するジョイント部材（１６０）と、
円筒形状に形成され、その円筒内周面（１５０ｉ）で前記回転軸を回転可能に摺動支持するとともに、円筒外周面（１５０ｏ）で前記インナロータの内周面を回転可能に摺動支持するラジアル軸受（１５０）と、
を備え、
前記円筒外周面には、前記ポンプハウジング内に存在する流体が溜まる潤滑溝（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６）が形成され、
前記インナロータの軸方向両側の面のうち吐出側の面には、前記ポンプハウジングに対して摺動する摺動面（１２５）と、前記ポンプ室から吐出された流体のうち前記摺動面から漏れ出た流体が溜められる第１溝（１２０１）とが形成され、
前記インナロータの軸方向両側の面のうち吸入側の面には、前記ポンプ室から吐出された流体のうち前記円筒内周面から漏れ出た流体が溜められる第２溝（１２０２）が形成され、
前記第１溝および前記第２溝に溜められる流体の圧力は、前記ポンプ室から吐出される流体より低圧、かつ、前記ポンプ室へ吸入される流体より高圧の中間圧力であり、
前記第１溝および前記第２溝は、前記ラジアル軸受の周りに環状に延びる形状であり、
前記潤滑溝は、前記第１溝および前記第２溝を連通させていることを特徴とする流体ポンプ。
前記ポンプ室のうち流体を吸入する側の領域を吸入領域（１０、１１）、流体を圧縮する側の領域を圧縮領域（２０、２１）と呼ぶ場合において、
前記潤滑溝は、回転方向のうち前記吸入領域が存在する回転角範囲に位置することを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
前記ポンプハウジングに形成され、前記ポンプ室に吸入される流体の通路である吸入通路（１１２ａ）と、
前記ポンプハウジングの内壁面に形成された、前記吸入通路と連通する溝であって、前記外歯および前記内歯の回転軌跡に沿って延びる形状の吸入溝（１１３）と、
を備え、
前記潤滑溝は、回転方向のうち前記吸入溝が存在する回転角範囲に位置することを特徴とする請求項２に記載の流体ポンプ。
前記潤滑溝は、回転方向のうち前記吸入通路が存在する回転角範囲に位置することを特徴とする請求項３に記載の流体ポンプ。
前記ラジアル軸受は、前記インナロータを摺動支持する摺動部（１５０２）、および前記ポンプハウジングと密着するシール部（１５０１）を有し、
前記潤滑溝は、前記円筒外周面のうち前記摺動部に該当する箇所であって前記シール部から外れた箇所に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の流体ポンプ。