技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將燃料從吸入口吸入到泵室并從該泵室噴出的燃料泵。

背景技術(shù)：

以往，周知在具有多個內(nèi)齒的外齒輪和具有外齒的內(nèi)齒輪之間形成泵室的容積式的燃料泵。

例如在專利文獻1、2所公開的燃料泵中，內(nèi)齒輪向偏心方向偏心而與外齒輪嚙合并旋轉(zhuǎn)，由此，兩個齒輪間的泵室的容積擴大或縮小。這時，燃料被吸入到容積擴大的一側(cè)的泵室，該泵室伴隨著兩齒輪的旋轉(zhuǎn)而成為容積減少的一側(cè)，從而將燃料以加壓狀態(tài)噴出。在此，設(shè)置在外齒輪的內(nèi)齒和內(nèi)齒輪的外齒的最接近部位間的泵室多個相連，所以能夠通過各個泵室同時實現(xiàn)燃料的吸入及噴出。

在專利文獻1、2所公開的燃料泵中，在可旋轉(zhuǎn)地容納兩齒輪的泵外殼中，形成有用于將燃料吸入到泵室的吸入口。在此，在偏心方向定義基準軸，在內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向定義從基準軸的偏角，并定義相對于基準軸具有直角的偏角的正交軸，在專利文獻1、2所公開的燃料泵中，相對于基準軸及正交軸，吸入口所配置的偏角的范圍不同。

具體地說，在專利文獻1所公開的燃料泵中，關(guān)于偏角，在比正交軸更向小角度側(cè)偏離的范圍內(nèi)配置著吸入口的整個區(qū)域。像這樣配置的情況下，位于偏角的小角度側(cè)的小容積的泵室與吸入口對置，所以實際向該吸入口的對置泵室吸入的燃料量變少。結(jié)果，在與吸入口相比偏角更接近大角度側(cè)的泵室中，穿過泵外殼和兩齒輪之間而從吸入口的對置泵室補給的燃料量減少，所以泵效率下降。

另一方面，在專利文獻2所公開的燃料泵中，在內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向上，吸入口的中央位置的偏角被設(shè)定為直角，從而將吸入口配置在正交軸上。這種配置的情況下，位于正交軸上的大容積的泵室與吸入口對置，從而增加了能夠向泵室吸入的燃料量。但是，如果為正交軸上的吸入口確保抑制壓力損失的大的開口面積，則在與吸入口對置的泵室中，與偏角相關(guān)的每單位角度的容積擴大量過度增大，所以與該容積擴大量相應(yīng)地實際吸入的燃料量不足。結(jié)果，在與吸入口相比偏角更接近大角度側(cè)的泵室中，穿過泵外殼和兩齒輪之間而從吸入口的對置泵室補給的燃料量減少，所以泵效率下降。

在這樣的狀況下，本發(fā)明人著眼于關(guān)于偏角每單位角度的各泵室的容積擴大量成為最大量的峰值角度，發(fā)現(xiàn)了相對于該峰值角度及正交軸適當?shù)卦O(shè)定吸入口所配置的偏角范圍，從而提高泵效率。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-197709號公報

專利文獻2：日本特開2011-132894號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，其目的在于，提供一種泵效率高的燃料泵。

在本發(fā)明中，提供一種燃料泵，具備：外齒輪，具有多個內(nèi)齒；內(nèi)齒輪，具有多個外齒，向偏心方向偏心地與外齒輪嚙合；以及泵外殼，形成有吸入燃料的吸入口，將外齒輪及內(nèi)齒輪可旋轉(zhuǎn)地容納。外齒輪及內(nèi)齒輪一邊使形成于兩齒輪間的泵室的容積擴大或縮小一邊旋轉(zhuǎn)，從而將燃料從吸入口吸入到泵室并從該泵室噴出。泵室被規(guī)定在內(nèi)齒和外齒的最接近部位之間，由此多個相連。在偏心方向上定義基準軸，在內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向上定義從基準軸的偏角，并且相對于基準軸定義具有直角的偏角的正交軸。這種情況下，吸入口在上述旋轉(zhuǎn)方向上的中央位置的偏角被設(shè)定在比正交軸更靠小角度側(cè)，并且吸入口相對于偏角從每單位角度的各泵室的容積擴大量成為最大量的峰值角度向小角度側(cè)偏移，并且配置在正交軸上

根據(jù)該燃料泵的構(gòu)造，在內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向上，雖然中央位置的偏角比正交軸更靠小角度側(cè)的吸入口配置在正交軸上，但是從相對于偏角每單位角度的各泵室的容積擴大量成為最大量的峰值角度向小角度側(cè)偏離。由此，位于正交軸上的大容積的泵室與吸入口對置，從而增大了能夠向泵室吸入的燃料量。而且，在與吸入口對置的泵室，每單位角度的容積擴大量被抑制得比最大量更小，從而能夠防止與該容積擴大量相應(yīng)地實際吸入的燃料量不足。由此，在與吸入口相比偏角更接近大角度側(cè)的泵室中，能夠確保穿過泵外殼和兩齒輪之間從吸入口的對置泵室補給的燃料量，所以能夠提高泵效率。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的燃料泵的部分截面正面圖。

圖2是表示一個實施方式的燃料泵的圖，是圖3的II-II線截面圖。

圖3是圖2的III-III線向視圖。

圖4圖2的IV-IV線截面圖。

圖5是圖2的V-V線截面圖。

圖6是圖2的VI-VI線截面圖。

圖7是用于說明一個實施方式的燃料泵的詳細構(gòu)造的示意圖。

圖8是用于說明一個實施方式的燃料泵的特性的圖表。

圖9是用于說明一個實施方式的燃料泵的泵效率的圖表。

具體實施方式

以下，基于附圖說明本發(fā)明的一個實施方式。

如圖1所示，本發(fā)明的一個實施方式的燃料泵1是容積式的次擺線泵(trochoid pump)。燃料泵1具備容納在圓筒狀的泵體2內(nèi)部的泵主體3及電動馬達4。并且，燃料泵1具備側(cè)罩5，該側(cè)罩5在軸方向上隔著泵體2中的電動馬達4從泵主體3的相反側(cè)端向外部伸出。在此，側(cè)罩5一體地具有用于向電動馬達4通電的電連接器5a和用于噴出燃料的噴出端口5b。在這樣的燃料泵1中，通過經(jīng)由電連接器5a從外部電路通電，電動馬達4被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。結(jié)果，利用電動馬達4的旋轉(zhuǎn)力，通過泵主體3吸入及加壓的燃料從噴出端口5b噴出。另外，關(guān)于燃料泵1，作為燃料可以噴出汽油，也可以噴出輕油。

以下詳細說明泵主體3。如圖1、2所示，泵主體3具備泵外殼10、內(nèi)齒輪20及外齒輪30。在此，泵外殼10是將泵蓋12和泵殼14重疊而成的。

泵蓋12由金屬形成為圓盤狀。泵蓋12在軸方向上隔著泵體2中的電動馬達4而從側(cè)罩5的相反側(cè)端向外部伸出。

如圖1、3、4所示，泵蓋12為了從外部吸入燃料而形成有圓筒孔狀的吸入口120和圓弧槽狀的吸入通路122。吸入口120沿著泵蓋12的軸方向?qū)⒈蒙w12中的從內(nèi)齒輪20的內(nèi)中心線Cig偏心的特定部位Ss貫通。吸入通路122在泵蓋12中的泵殼14側(cè)開口。如圖4所示，吸入通路122的內(nèi)周部122a沿著內(nèi)齒輪20的旋轉(zhuǎn)方向Rig(參照圖6)延伸到不滿半周的長度。吸入通路122的外周部122b沿著外齒輪30的旋轉(zhuǎn)方向Rog(參照圖6)延伸到不滿半周的長度。

在此，吸入通路122從前端部122c起，越朝向旋轉(zhuǎn)方向Rig、Rog的末端部122d，其寬度越大。此外，通過在槽底部122e的特定部位Ss使吸入口120開口，吸入通路122與該吸入口120連通。進而，如圖3、4所示，在吸入口120開口的特定部位Ss的整個區(qū)域，徑方向上的吸入通路122的寬度Wip比吸入口120的直徑φ小。

如圖2所示，泵殼14由金屬形成為有底圓筒狀。泵殼14中的開口部140被泵蓋12覆蓋，從而遍及整周被密閉。如圖2、5、6所示，泵殼14的內(nèi)周部147形成為從內(nèi)齒輪20的內(nèi)中心線Cig偏心的圓筒孔狀。

如圖1、5所示，泵殼14形成有圓弧孔狀的噴出通路142，以使燃料穿過泵體2及電動馬達4間的燃料通路6而從噴出端口5b噴出。噴出通路142沿著軸方向貫通泵殼14的凹底部141。如圖5所示，噴出通路142的內(nèi)周部142a沿著內(nèi)齒輪20的旋轉(zhuǎn)方向Rig延伸到不滿半周的長度。噴出通路142的外周部142b沿著外齒輪30的旋轉(zhuǎn)方向Rog延伸到不滿半周的長度。

在此，噴出通路142從前端部142c起，越朝向旋轉(zhuǎn)方向Rig、Rog的末端部142d，其寬度越小。此外，噴出通路142通過用于抑制泵殼14的徑方向變形的加強肋143而被分斷為前端部142c側(cè)和末端部142d側(cè)。進而，噴出通路142在前端部142c側(cè)和末端部142d側(cè)的雙方與圖1所示的燃料通路6連通。

如圖1、5所示，在泵殼14的凹底部141中的、隔著兩齒輪20、30間的泵室40(詳細情況留待后述)與吸入通路122對置的部位，與將通路122沿軸方向投影的形狀對應(yīng)地形成有圓弧槽狀的吸入槽144。由此，在泵殼14中，噴出通路142與吸入槽144線對稱地設(shè)置。另一方面，如圖1、4所示，在泵蓋12中的隔著泵室40與噴出通路142對置的部位，與將通路142沿軸方向投影的形狀對應(yīng)地形成有圓弧槽狀的噴出槽124。由此，在泵蓋12中，吸入通路122與噴出槽124線對稱地設(shè)置。

如圖1、2所示，在泵殼14的凹底部141中的內(nèi)中心線Cig上，為了在徑方向上承接電動馬達4的旋轉(zhuǎn)軸4a而嵌合固定有徑向軸承146。另一方面，在泵蓋12中的內(nèi)中心線Cig上，為了在軸方向上承接旋轉(zhuǎn)軸4a而嵌合固定有推力軸承126。

如圖2、6所示，泵殼14的凹底部141及內(nèi)周部147與泵蓋12一起劃分出容納內(nèi)齒輪20及外齒輪30的容納空間148。內(nèi)齒輪20及外齒輪30是將各自的齒200、300的齒形曲線形成為次擺曲線的所謂次擺線齒輪。

內(nèi)齒輪20中，通過使內(nèi)中心線Cig與旋轉(zhuǎn)軸4a一致，在容納空間148內(nèi)偏心地配置。內(nèi)齒輪20的內(nèi)周部202通過徑向軸承146在徑方向上被承接，并且通過泵殼14的凹底部141和泵蓋12在軸方向上被承接。通過這些軸承，內(nèi)齒輪20能夠繞著內(nèi)中心線Cig向一定的旋轉(zhuǎn)方向Rig旋轉(zhuǎn)。

內(nèi)齒輪20在外周部204具有在這樣的旋轉(zhuǎn)方向Rig上等間隔地排列的多個外齒200。如圖1、6所示，各外齒200能夠與內(nèi)齒輪20的旋轉(zhuǎn)對應(yīng)地在軸方向上與通路122、142及槽124、144對置，從而抑制向凹底部141及泵蓋12的伸出。

如圖2、6所示，外齒輪30相對于內(nèi)齒輪20的內(nèi)中心線Cig偏心，從而在容納空間148內(nèi)配置在同軸上。由此，相對于外齒輪30，內(nèi)齒輪20在作為一個徑方向的偏心方向De上偏心。外齒輪30的外周部302通過泵殼14的內(nèi)周部147在徑方向上被承接，并且通過泵殼14的凹底部141和泵蓋12在軸方向上被承接。通過這些軸承，外齒輪30能夠繞著從內(nèi)中心線Cig偏心的外中心線Cog向一定的旋轉(zhuǎn)方向Rog旋轉(zhuǎn)。

外齒輪30在內(nèi)周部304具有在這樣的旋轉(zhuǎn)方向Rog上等間隔地排列的多個內(nèi)齒300。在此，外齒輪30上的內(nèi)齒300的數(shù)量比內(nèi)齒輪20上的外齒200的數(shù)量多一個。如圖1、6所示，各內(nèi)齒300能夠與外齒輪30的旋轉(zhuǎn)相對應(yīng)地在軸方向上與通路122、142及槽124、144對置，從而抑制向凹底部141及泵蓋12的伸出。

內(nèi)齒輪20通過向偏心方向De的相對偏心而與外齒輪30嚙合。由此，在容納空間148中的兩齒輪20、30之間，如圖6所示，泵室40有多個相連而形成。

在此，如圖7所示，在內(nèi)齒輪20相對于外齒輪30的偏心方向De上定義基準軸Ae，在內(nèi)齒輪20的旋轉(zhuǎn)方向Rig上定義從基準軸Ae的偏角θ。此外，在相對于基準軸Ae成直角(90度)的偏角θ的正交方向Do上定義正交軸Ao。進而，將偏角θ為0度～180度的區(qū)域定義為吸入?yún)^(qū)域Ti。此外，在吸入?yún)^(qū)域Ti，內(nèi)齒輪20的外齒200和外齒輪30的內(nèi)齒300最接近，所以將規(guī)定泵室40的兩端部的部位定義為使用正整數(shù)n的最接近部位Sa[n]。

在這些定義下，吸入?yún)^(qū)域Ti的各泵室40在跨過偏角θ的最接近部位Sa[n]和偏角θ比其小的角度側(cè)的最接近部位Sa[n－1]之間分別被規(guī)定。在此，在吸入?yún)^(qū)域Ti中，將決定各泵室40的兩端部的最接近部位Sa[n]、Sa[n-1]中的大角度側(cè)的最接近部位Sa[n]處的偏角θ特別定義為各泵室40的偏角(以下稱作“泵室角”)θr。另外，在圖7中，使用雙點劃線示意性地示出最接近部位Sa[n]。

在以上的定義下，在從基準軸Ae起的偏角θ跨過正交軸Ao的范圍的吸入?yún)^(qū)域Ti，關(guān)于與吸入通路122及吸入槽144對置地連通的泵室40，作為偏角θ的泵室角θr越大，則容積越擴大。其結(jié)果，在吸入?yún)^(qū)域Ti，燃料從吸入口120通過吸入通路122被吸入到泵室40。這時，從前端部122c越朝向末端部122d(參照圖4)、即偏角θ越大的位置，吸入通路122越擴寬，所以通過該吸入通路122被吸入的燃料量對應(yīng)于圖8所示的泵室40的容積擴大量ΔV。進而，在吸入?yún)^(qū)域Ti，使用與泵室角θr有關(guān)的單位角度Δθ，將從泵室角θr處的泵室40的容積減去泵室角θr－Δθ處的泵室40的容積而得到的差分定義為每單位角度Δθ的容積擴大量ΔV。另外，在圖8中將單位角度Δθ設(shè)定為5度，但是可以也可以將單位角度Δθ設(shè)定為例如1度等。

這樣的每單位角度Δθ的各泵室40的容積擴大量ΔV，在圖8所示的吸入?yún)^(qū)域Ti中，在作為泵室角θr的峰值角度θrp成為最大量。在此，在本實施方式中，使吸入口120所配置的偏角θ的整個區(qū)域Ta從峰值角度θrp向小的角度側(cè)偏離，并且設(shè)定到正交軸Ao上。同時，在本實施方式中，將吸入口120的旋轉(zhuǎn)方向Rig上的中央位置P處的偏角θ設(shè)定到比正交軸Ao小的角度側(cè)。

另一方面，相對于到此為止說明的吸入?yún)^(qū)域Ti，將偏角θ為180度～360度的區(qū)域定義為噴出區(qū)域To。在該噴出區(qū)域To中，關(guān)于與噴出通路142及噴出槽124對置地連通的泵室40，作為根據(jù)吸入?yún)^(qū)域Ti而定義的偏角θ的泵室角θr越大，則容積越縮小。其結(jié)果，在噴出區(qū)域To，與吸入?yún)^(qū)域Ti中的上述吸入功能同時地，燃料從泵室40通過噴出通路142而噴出到燃料通路6。這時，從前端部142c越朝向末端部142d、即偏角θ越大的位置，噴出通路142越縮窄，所以通過該噴出通路142噴出的燃料量對應(yīng)于泵室40的容積縮小量。此外，這時燃料通路6與噴出端口5b連通，所以通過噴出通路142而來到燃料通路6的噴出燃料進一步從該噴出端口5b噴出到外部。

在此，與通過了噴出通路142的燃料噴出量實質(zhì)上成比例的泵效率η如圖9所示，隨著吸入口120的旋轉(zhuǎn)方向Rig上的中央位置P的偏角θ而變動。從該圖9可知，即使內(nèi)齒輪20的轉(zhuǎn)速Nr變換為4000rpm、6000rpm及8000rpm，泵效率η也表現(xiàn)出類似的變動趨勢。在此，在本實施方式中，將圖3、4、6、7所示的中央位置P的偏角θ設(shè)定在泵效率η特別高的70度～85度的范圍Tp。另外，圖9中示出了作為燃料設(shè)想了密度為843.6kg/m³及粘性系數(shù)為2.53×10^-3Pa·s的輕油、并且將泵外殼10的軸方向上的吸入通路122的深度設(shè)定為1.5mm的情況的例子。

(作用效果)

以下說明以上說明的燃料泵1的作用效果。

根據(jù)燃料泵1，在內(nèi)齒輪20的旋轉(zhuǎn)方向Rig上中央位置P的偏角θ為比正交軸Ao更小角度側(cè)的吸入口120配置在正交軸Ao上，但是關(guān)于作為偏角θ的泵室角θr，每單位角度Δθ的各泵室40的容積擴大量ΔV從成為最大量的峰值角度θrp向小角度側(cè)偏離。由此，位于正交軸Ao上的大容積的泵室40與吸入口120對置，從而能夠向泵室40吸入的燃料量增大。而且，在與吸入口120對置的泵室40中，每單位角度Δθ的容積擴大量ΔV被抑制得比最大量小，所以能夠防止與該容積擴大量ΔV相應(yīng)地實際吸入的燃料量不足。由此，在與吸入口120相比泵室角θr為大角度側(cè)的泵室40中，能夠確保從吸入口120的對置泵室40通過泵外殼10和兩齒輪20、30之間補給的燃料量，所以能夠提高泵效率η。

此外，根據(jù)燃料泵1，配置在正交軸Ao上的吸入口120的中央位置P的偏角θ被設(shè)定為70度～85度的范圍Tp，所以能夠盡可能大地確保與該吸入口120對置的泵室40的容積。而且，中央位置P的偏角θ為70度～85度的范圍Tp的吸入口120，即使為了抑制壓力損失而增大開口面積，也能夠可靠地實現(xiàn)中央位置P比正交軸Ao更靠小角度側(cè)的配置構(gòu)造、且整個區(qū)域Ta從峰值角度θrp偏離的配置構(gòu)造。因此，能夠保證提高泵效率η的效果的可靠性。

進而，根據(jù)燃料泵1，在從吸入口120吸入燃料的吸入?yún)^(qū)域Ti，與泵室40對置的吸入通路122為，在偏角θ越大的位置則越擴寬。由此，作為偏角θ的泵室角θr越大，在容積擴大的吸入?yún)^(qū)域Ti側(cè)的泵室40中，對于從吸入口120實際吸入的燃料量，能夠確保與吸入通路122的大小相應(yīng)的量而避免不足。因此，除了這樣的向吸入通路122開口的吸入口120的特別的配置構(gòu)造所帶來的上述作用，還能夠?qū)崿F(xiàn)高的泵效率η。

此外，根據(jù)燃料泵1，在吸入?yún)^(qū)域Ti，在隔著泵室40而與吸入通路122的對置部位，吸入槽144形成為將該通路122投影的形狀。由此，在泵室角θr比吸入口120更靠大角度側(cè)的泵室40中，能夠可靠地確保通過泵外殼10和兩齒輪20、30之間的吸入槽144而從吸入口120的對置泵室40補給的燃料量。因此，不但能提高泵效率η，而且與吸入通路122對置的吸入槽144特別有效。

此外，根據(jù)燃料泵1，形成為圓筒孔狀的吸入口120，即使是相同的開口面積，自身所配置的特定部位Ss的整個區(qū)域Ta在內(nèi)齒輪20的旋轉(zhuǎn)方向Rig上也能夠盡可能地變窄。因此，該吸入口120，即使為了抑制壓力損失而增大開口面積，也容易實現(xiàn)整個區(qū)域Ta從峰值角度θrp偏離的配置構(gòu)造。因此，不但能提高泵效率η，而且圓筒孔狀的吸入口120特別有效。

(其他實施方式)

以上說明了本發(fā)明的一個實施方式，但是本發(fā)明不限于該實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠適用于各種實施方式。

具體地說，在變形例1中，只要是比正交軸Ao更靠小角度側(cè)，可以將吸入口120的中央位置P的偏角θ設(shè)定為70度～85度的范圍Tp外的角度。但是，在變形例1的情況下，當然也需要使吸入口120的整個區(qū)域Ta從峰值角度θrp向小角度側(cè)偏離而設(shè)定在正交軸Ao上。

在變形例2中，可以將吸入通路122的寬度設(shè)定為從前端部122c朝向末端部122d實質(zhì)上為恒定寬度。此外，在變形例3中，可以將噴出通路142的寬度設(shè)定為從前端部142c朝向末端部142d實質(zhì)上為恒定寬度。

在變形例4中，也可以在泵殼14不設(shè)置加強肋143而采用在兩端部142c、142d之間不分斷的噴出通路142。此外，在變形例5中，也可以不設(shè)置吸入槽144及噴出槽124的至少某一方。

在變形例6中，也可以將吸入口120形成為圓筒孔狀以外的形狀、例如橢圓孔狀或矩形孔狀等。此外，在變形例7中，也可以使吸入口120在泵蓋12中相對于軸方向傾斜地貫通。