JPH0740683Y2 - ローラベーン型燃料ポンプ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば自動車用エンジン等に燃料タンク内の
燃料を圧送供給するのに用いて好適なローラベーン型燃
料ポンプに関し、特に大流量のローラベーン型燃料ポン
プに関する。

〔従来の技術〕

第７図ないし第10図に従来技術のローラベーン型燃料ポ
ンプを示す。

図において、１は有底筒状に形成されたケーシングを示
し、該ケーシング１は円筒状の筒部1Aと底部1Bとからな
り、該底部1Bには下向きに突出する吸込ポート1Cが一体
形成されている。２はケーシング１の筒部1A上端側を施
蓋した上側カバー、３は該上側カバー２上に設けられた
取付部材を示し、該取付部材３は上側カバー２と共にケ
ーシング１の筒部1A上端側に嵌合され、該筒部1Aの上端
をカシメすることにより該筒部1Aの上端側に固着されて
いる。そして、取付部材３はケーシング１の上方へと軸
方向に突出し、その突出端には後述のダンパー21が取付
けられている。

４はケーシング１の底部1B側に位置して、該ケーシング
１内に嵌合固着されたポンプハウジングを示し、該ポン
プハウジング４は、吸込A5Aが形成された下側板５と、
吐出口6Aが形成された上側板６と、該上側板6,下側板５
間に挟持され、内側ポンプ室７を形成したカムリング８
とからなり、該カムリング8,上，下側板5,6は複数のボ
ルト９（１本のみ図示）によって一体的に固着されてい
る。

10はケーシング１内を軸方向に伸長した固定シャフトを
示し、該固定シャフト10の上端側は上側カバー２の支持
穴2Aに圧入嵌合され、その下端側は下側板５の貫通穴5B
に圧入嵌合されている。

11は上側カバー２とポンプハウジング４との間に位置し
てケーシング１内に設けられた電動モータを示し、該電
動モータ11は、固定シャフト10に軸受12,12等を介して
回転自在に取付けられた回転子13と、該回転子13に一体
的に設けられたコンミテータ14と、該コンミテータ14に
摺接して回転子13に給電を行うブラシ15と、ケーシング
１側に固定された固定子16,16とから大略構成されてい
る。

17は回転子13の下側に位置して上側板６の吐出口6A内に
挿入され、固定シャフト10に回転可能に取付けられたジ
ョイントを示し、該ジョイント17は回転子13の突出部13
Aと係合し、該回転子13と一体的に回転するようになっ
ている。そして、該ジョイント17の下端側には、５本の
係合突起17A（１本のみ図示）が穿設され、該各突起17A
は後述のポンプロータ18と係合し、該ポンプロータ18を
回転子13と一体的に矢示Ａ方向（第８図参照）に回転さ
せるようになっている。

18はポンプハウジング４のポンプ室７内に位置して、固
定シャフト10に回転可能に取付けられたポンプロータを
示し、該ポンプローラ18は略円板状に形成され、その外
周側にはＵ字形状のローラ溝18A,18A,…が周方向に所定
間隔をもって形成されている。まら、該ポンプローラ18
の中心部には固定シャフト10の挿通穴18Bが穿設され、
該挿通穴18Bの周囲には５個の係合穴18C,18C,…が所定
間隔をもって穿設されている。そして、該ポンプロータ
18の角係合穴18Cにジョイント17の各係合突起17Aが係合
されるようになっている。

19,19,…はポンプロータ18の各ローラ溝18A内に転動可
能に配置されたローラを示し、該各ローラ19は、軸受鋼
（SUJ2）等の金属材料によって中実の円柱状に形成さ
れ、ポンプロータ18の回転時に遠心力の作用でカムリン
グ８の内周面8Aに押付けられるようになっている。ま
た、該各ローラ19はポンプローラ18が矢示Ａ方向に回転
するときに各ローラ溝18A内で転動しつつ、カムリング
８の内周面8Aに摺接し、該のカムリング8,ポンプロータ
18間でポンプ室７内に複数の密閉空間を画成する。そし
て、該各密閉空間はポンプロータ18の矢示Ａ方向の回転
により、吸込口5A側で漸次拡張して該吸込口5Aから燃料
を吸込み、吐出口6A側で漸次縮小してポンプ室７内の燃
料を吐出口6Aから吐出させ、いわゆるポンプ作用を行う
ことによってケーシング１内で矢示Ｂ方向（第７図参
照）に燃料を圧送するようになっている。

20は電動モータ11のブラシ15に給電を行うハーネス、21
は取付部材３の突出端に設けられたダンパを示し、該ダ
ンパ21はダイヤフラム21Aにより制御圧室21Bと燃料室21
Cとに画成され、該燃料室21C内にケーシング１内から流
出してくる燃料の脈動を、制御圧室21Bのばね21Dで弁体
21Eを開閉させることによって抑えるようになってい
る。22は取付部材３の突出端側に設けられた残圧保持用
のチェック弁、23はダンパ21の燃料室21C側に設けられ
た吐出ポートを示し、該吐出ポート23はケーシング１内
から燃料室21Cに圧送されてくる燃料を外部の噴射弁
（図示せず）等に向けて吐出させるようになっている。
さらに、24はケーシング１の吸込ポート1Cに設けられた
吸込みフィルタ、25は下側板５に設けられたリリーフ弁
をそれぞれ示し、リリーフ弁25上面には、ケーシング１
内の燃料を導入するための燃圧導入凹部25Aが形成され
ている。

次に、第９図にローラベーン型燃料ポンプ装置の回路構
成を示す。

26はバッテリ電源に接続された電源ケーブルを示し、該
電源ケーブル26は燃料ポンプの電動モータ11のハーネス
20の高圧側端子と接続され、電動モータ11のハーネス20
のアース側端子は電圧制御用トランジスタ27および抵抗
28と直列に接続され、アースされている。29は電圧制御
用トランジスタ27に接続された電圧制御部を示し、該電
圧制御部29は、電圧制御用トランジスタ27のベース側に
直列に接続され、ベース電圧を調整することで電動モー
タ11への印加電圧の大きさを制御するようになってい
る。

30はマイクロコンピュータ等からなるコントロールユニ
ットで、該コントロールユニット30の出力側は電圧制御
部29に接続され、該コントロールユニット30の入力側に
は、吸入空気量Ｑを検出する吸入空気量検出センサ、エ
ンジンの回転数Ｎを検出するエンジン回転数検出センサ
等（いずれも図示せず）が接続されている。そして、該
コントロールユニット30は前記各センサからの出力信号
に基づき電動モータ11の印加電圧を演算し、電圧制御部
29に制御信号を出力して、電動モータ11の印加電圧を調
整し、燃料ポンプの吐出量を調節し、燃料ポンプの吐出
量をエンジンの回転数Ｎおよび噴射量T_i等に応じて制御
するようになっている。

従来技術によるローラベーン型燃料ポンプ装置は上述の
如く構成されるもので、次にその動作を説明する。

コントロールユニット30は前記各センサからの信号に基
づき電動モータ11に給電する電圧を演算し、電圧制御部
29に制御信号を出力する。そして、電圧制御部29はこの
制御電圧に基づいて電圧制御用トランジスタ27のベース
電圧を調整して電動モータ11に電圧を印加する。

ここで、該コントロールユニット30により演算制御さ
れ、電動モータ11へ印加される印加電圧V_FPは、例えば A:定数 B:最低電圧 なる式で設定され、印加電圧V_FPにより電動モータ11の
回転数等を制御するようになっている。なお、定数Ａは
車輌によって設定される定数である。

これにより、電動モータ11の回転子13にハーネス20、ブ
ラシ15およびコンミテータ14等を介して印加電圧V_FPを
給電すると、該回転子13が回転してポンプハウジング４
内でポンプロータ18を回転させ、該ポンプロータ18が各
ローラ19と共に下側板５の上面、上側板６の下面および
カムリング８の内周面8Aに摺接しながらポンプ作用を行
うことにより、吸込ポート1Cから流入した燃料はポンプ
ハウジング４内に吸込口5Aから吸込まれ、上側板６の吐
出口6Aからケーシング１内に吐出され、吐出ポート23か
ら外部の噴射弁等に向けて吐出される。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで上述した従来技術では、ポンプロータ18及び各
ローラ溝18A内に配置した各ローラ19が吸込口5Aの上面
を通過するときに、ポンプロータ18,ローラ19等で画成
される密閉空間が拡張し始めて内部が負圧になり、この
負圧によって吸込口5Aから燃料を吸込む。

そして、特に、ローラベーン型燃料ポンプを大流量の燃
料ポンプとして使用し、かつ、この燃料ポンプを長時間
作動させて燃料が高温になると、吸込口5Aからの負圧の
状態で吸込まれる燃料は、この吸込口5Aの近傍でベーパ
が発生し易くなる。そして、このベーパは燃料と共に、
その大部分はポンプロータ18の回転によって前記密閉空
間に封入されるようになる。その一部はローラ19と下側
板５との間及びローラ19と上側板６との間に侵入するこ
とがある。そして、ベーパがローラ19と下側板５、上側
板６との間に侵入すると、このベーパは所謂キャビテー
ション状態となって急激な圧力上昇で押し潰され、その
ときに生じる衝撃波で周囲を侵食して異常摩耗を起こ
す。

一方、この衝撃波による侵食は、ポンプロータ18の回転
方向に対して吸込口5Aから周方向に、例えば70度程度離
間した下流側の特定位置Ｃで特に発生し、この部分の下
側板５表面および上側板６の表面を侵食して剥取ってし
まうことがある（第８図および第10図の特定位置Ｃは侵
食で剥取られた状態を示す）。そして、剥取られた部分
は異物としてポンプ室７内を浮遊し、吐出口6Aから吐出
される前にローラ19と下側板５や上側板６との間等に噛
み込み、ポンプロータ18の回転を不良にしたり、完全に
固定させてしまうことがあるという問題点がある。

本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、燃料の吸込時にキャビテーションの発生によるポン
プハウジングの侵食を防止でき、寿命や信頼性を向上で
きるようにしたローラベーン型燃料ポンプ装置を提供す
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために、本考案が採用する構成
の特徴は、ポンプハウジングに設けられ、吸込口からの
燃料の吸込時に、キャビテーションによって発生する振
動を検出する振動センサと、該振動センサからの検出信
号に基づいて電動モータに印加する印加電圧を制御する
印加電圧制御手段とから構成したことにある。

〔作用〕

上記構成により、ポンプハウジング内でキャビテーショ
ンが発生して、ポンプハウジングが振動すると、これを
振動センサで検出でき、電動モータの印加電圧を下げ、
電動モータおよびポンプロータの回転数を低下させるこ
とにより、キャビテーションの発生を防止することがで
き、ポンプハウジング内面の侵食を防止することができ
る。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第６図に基づいて
説明する。なお、前述した従来技術と同一の構成要素に
同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、41は前記ポンプハウジング４の下側板５の下面
（外側面）にボルト42により取付けられた振動センサを
示し、該振動センサ41は、例えば第１図に示すように吸
込口5Aよりポンプロータ18の回転Ａ方向に角度θ（θ≒
70度）離間した下流側位置に設けられている。該振動セ
ンサ41は第２図に示す如く、内部にボルト42を挿入する
筒部43Aを有すると共に下部にフランジ部43Bを有するセ
ンサボディ43と、該センサボディ43に順次挿入される下
部電極44、圧電素子45および上部電極46と、上部電極46
の上側から絶縁板47を介して締結されるナット48と、全
体を被覆する樹脂モールド部49とから構成されている。
50は樹脂モールド部49に一体的に設けられたコネクタ
で、該コネクタ50の端子50A,50Bは下部電極44および上
部電極46と配線51,52を介して接続され、これらを後述
のコントロールユニット54と接続するようになってい
る。そして、該振動センサ41は第３図に示すような出力
特性を有し、ポンプハウジング４の振動に基づき該ポン
プハウジング４内にキャビテーションが発生しているか
否かを電圧値として検出するようになっている。

53は第４図に示す如く、電圧制御用トランジスタ27のベ
ース側に接続された電圧制御部、54は該電圧制御部53を
制御するコントロールユニットを示し、該コントロール
ユニット54は前述したコントロールユニット30と同様に
電動モータ11の印加電圧V_FPを電圧制御用トランジスタ2
7および電圧制御部53を介して制御するようになってい
る。なお、該コントロールユニット54、電圧制御部53お
よび電圧制御用トランジスタ27等により印加電圧制御手
段を構成している。

ここで、第５図に前記コントロールユニット54のブロッ
ク図を示し説明するに、該コントロールユニット54はマ
イクロコンピュータ等から構成され、入出力制御回路55
と、処理回路56と、記憶回路57とから大略構成され、入
出力制御回路55の入力側には吸入空気量検出センサ58
と、エンジン回転数検出センサ59と、ポンプハウジング
４の下側板５に設けられた振動センサ41とが接続され、
出力側には電圧制御部53が接続されている。そして、記
憶回路57には第６図に示す印加電圧制御処理のプログラ
ム等を格納すると共に、前記振動センサ41の検出電圧Ｖ
が第３図に示す如く、キャビテーション発生レベルとな
っているか否かを判定するための所定電圧V_o等を記憶す
る記憶エリア57Aが設定されている。

本実施例によるローラベーン型燃料ポンプ装置は上述の
如く構成されるが、その基本的作動は従来技術のローラ
ベーン型燃料ポンプ装置とほぼ同様である。そこで、コ
ントロールユニット54による燃料ポンプへの印加電圧制
御処理について第６図を参照して説明する。

まず、処理動作が開始されると、ステップ１でエンジン
がスタートした否かを判定し、「YSE」と判定した場合
にはエンジンがスタートしているから、ステップ２へ移
り、「NO」の場合にはステップ１で「YES」と判定され
るまで待つようになっている。そして、ステップ２では
吸入空気量検出センサ58,エンジン回転数検出センサ59
から噴射量T_i、エンジン回転数Ｎを読込み、ステップ３
で前記（１）式による印加電圧V_FPを演算し、ステップ
４に移って前記電動モータ11に電圧制御部53および電圧
制御用トランジスタ27を介して印加電圧V_FPを印加し、
該電動モータ11を回転させて燃料ポンプを作動させる。

次に、ステップ５に移り、振動センサ41からポンプハウ
ジング４の振動を検出電圧Ｖとして読込み、ステップ６
で検出電圧Ｖが記憶回路57に格納された所定電圧V_o以上
であるか否かを判定し、「YES」と判定した場合にはポ
ンプハウジング４内にキャビテーションが発生している
と判定してステップ７へ移り、「NO」の場合にはポンプ
ハウジング４内にキャビテーションが発生していないと
判定できるから、ステップ２に戻り、前記（１）式によ
る通常の印加電圧V_FPに基づく制御を行う。

一方、ステップ７では否電圧V_FPを前記（１）式の最低
電圧Ｂに設定し、ステップ４に戻して電動モータ11の回
転数を最低回転数で回転させるとにより、ポンプロータ
18の回転数を下げてキャビテーションの発生を防止する
ようになっている。

このように、燃料ポンプのポンプハウジング４内にキャ
ビテーションが発生していない場合にはステップ２〜６
までの動作を繰返し、この動作は従来技術と同様の印加
電圧V_FPの制御を行う。

然るに、本実施例では、振動センサ41によりポンプハウ
ジング４内でのキャビテーションの発生による振動を検
出し、キャビテーションによる振動検出時には印加電圧
V_FPを最低電圧Ｂに設定し、電動モータ11,ポンプロータ
18の回転数を低下させるようにしたから、ポンプハウジ
ング４内でキャビテーションが発生するのを早期に防止
でき、燃料ポンプの吐出ポート23から燃料を吐出し続け
るすることができる。

従って、本実施例では、ポンプハウジング４内にキャビ
テーションが発生したときに、振動センサ41によりこれ
を検知して、電動モータ11に印加する印加電圧V_FPを制
御することにより、ポンプハウジング４内でキャビテー
ションが発生するのを確実に防止することができ、この
キャビテーションが原因で発生するポンプハウジング４
内の侵食による異常摩耗を確実に防止することができ
る。そして、従来技術で述べたようにポンプロータ18の
回転不良やロック等が発生するのを効果的に防止するこ
とができ、ローラベーン型燃料ポンプ装置の寿命や信頼
性を確実に向上させることができる。

なお、前記実施例で用いた振動センサ41はナット48の締
結力を調整することにより検出する振動数領域を可変に
設定できる。また、検出電圧にバンドパスフィルタ等を
介して電気的に検出する振動数領域を可変に設定するこ
とも可能である。

また、前記実施例では、ポンプハウジング４内にキャビ
テーションが発生した場合には電動モータ11に印加され
る印加電圧V_FPを最低電圧Ｂに設定してキャビテーショ
ンの発生を防止するように制御処理プログラムを構成し
たが、本考案はこれに限らず、キャビテーションの発生
時に印加電圧V_FPを徐々に低下させるように制御しても
よく、要はキャビテーションの発生時に印加電圧を下げ
ることによってキャビテーションが連続的に発生し続け
るのを防止するようにすればよい。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り本考案によれば、燃料ポンプ内のポン
プハウジングに、吸込口からの燃料の吸込時に発生する
キャビテーションを検出する振動センサを設け、該振動
センサからの検出信号に基づいて電動モータに印加する
印加電圧を印加電圧制御手段によって制御する構成とし
たから、キャビテーションによる振動の発生時に、ポン
プロータの回転数をキャビテーションの発生を防止しう
る回転数まで下げるべく、電動モータに印加される印加
電圧を低くすることにより、キャビテーションの発生を
確実に防止することができ、ポンプハウジングの内面等
に異常摩耗が生じるのを効果的に防止することができ
る。従って、ポンプロータの回転不良を確実に防止し
て、燃料ポンプの寿命を効果的に延ばすことができ、ロ
ーラベーン型燃料ポンプ装置の信頼性を向上させること
ができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本考案の実施例を示し、第１図は
振動センサをポンプハウジングの下側板に取付けた状態
を示す斜視図、第２図は振動センサを示す縦断面図、第
３図は振動センサの特性を示す特性線図、第４図はロー
ラベーン型燃料ポンプ装置の回路構成図、第５図はコン
トロールユニットのブロック図、第６図は印加電圧制御
処理を示す流れ図、第７図ないし第10図は従来技術を示
し、第７図はローラベーン型燃料ポンプを示す縦断面
図、第８図はローラベーン型燃料ポンプのポンプハウジ
ング部を示す分解斜視図、第９図はローラベーン型燃料
ポンプ装置の回路構成図、第10図は上側板の裏面図であ
る。 １……ケーシング、２……上側カバー、４……ポンプハ
ウジング、5A……吸込口、６……上側板、6A……吐出
口、11……電動モータ、18……ポンプロータ、19……ロ
ーラ、27……電圧制御用トランジスタ、41……振動セン
サ、53……電圧制御部、54……コントロールユニット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のケーシングと、該ケーシングの一端
   側に設けられた上側カバーと、前記ケーシングの他端側
   に設けられ、燃料の吸込口および吐出口を有したポンプ
   ハウジングと、該ポンプハウジングと上側カバーとの間
   に位置して、前記ケーシング内に設けられた電動モータ
   と、前記ポンプハウジング内に配設され、該電動モータ
   によって回転されるポンプロータと、該ポンプロータの
   外周側に設けられ、該ポンプロータの回転時に該ポンプ
   ロータと共に前記ポンプハウジング内でポンプ作用を行
   う複数のローラとからなるローラベーン型燃料ポンプ装
   置において、前記ポンプハウジングに設けられ、前記吸
   込口からの燃料の吸込時に、キャビテーションによって
   発生する振動を検出する振動センサと、該振動センサか
   らの検出信号に基づいて前記電動モータに印加する印加
   電圧を制御する印加電圧制御手段とから構成したことを
   特徴とするローラベーン型燃料ポンプ装置。