(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】外接ギヤポンプのギヤ軸受構造
(51)【国際特許分類】
F04C 2/18 20060101AFI20241106BHJP
F04C 15/00 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
F04C2/18 311D
F04C15/00 G
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022571064
(86)(22)【出願日】2021-09-30
(86)【国際出願番号】 JP2021036031
(87)【国際公開番号】W WO2022137706
(87)【国際公開日】2022-06-30
【審査請求日】2023-02-03
(31)【優先権主張番号】P 2020211215
(32)【優先日】2020-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(74)【代理人】
【識別番号】100170575
【弁理士】
【氏名又は名称】森 太士
(72)【発明者】
【氏名】谷田 真裕
(72)【発明者】
【氏名】高宮 健治
(72)【発明者】
【氏名】梅木 康由
(72)【発明者】
【氏名】嶋村 亮宏
【審査官】森 秀太
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５５－０６６６８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６０５０６４７（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０００－１３０３５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｃ ２／１８
Ｆ０４Ｃ １５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外接ギヤポンプのギヤ軸受構造であって、前記外接ギヤポンプのポンプボディの内部に回転可能に収納された駆動ギヤ及び従動ギヤと、
前記駆動ギヤ及び前記従動ギヤの噛み合い部の一側に形成された吸入室と、
前記噛み合い部の他側に形成された吐出室と、
前記駆動ギヤ又は前記従動ギヤの少なくとも一方の回転軸との間に潤滑液膜を形成して前記回転軸を支持する円筒状のブッシュと、
前記ポンプボディと前記ブッシュとの間に配置され、前記駆動ギヤ又は前記従動ギヤの少なくとも一方の側面と摺動接触するように前記ブッシュを付勢する環状板バネと、を備えている、外接ギヤポンプのギヤ軸受構造。
【請求項2】
請求項１に記載の外接ギヤポンプのギヤ軸受構造であって、前記環状板バネが、周方向に波打つ形態のウェーブワッシャである、外接ギヤポンプのギヤ軸受構造。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の外接ギヤポンプのギヤ軸受構造であって、前記環状板バネが配置された位置に前記吐出室から流体を導入する流路をさらに備えている、外接ギヤポンプのギヤ軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一対のギヤにより流体を送り出す外接ギヤポンプのギヤ軸受構造[a structure a bearing for a gear in an external gear pump]に関する。
【背景技術】
【0002】
日本国特開２０００－１４５６６１号公報は、外接ギヤポンプを開示している。外接ギヤポンプは、ポンプボディ内に一対の駆動ギヤ[driving gear]及び従動ギヤ[driven gear]を備える。駆動ギヤ及び従動ギヤの各外周にはギヤ歯が形成されている。駆動ギヤ及び従動ギヤは、互いに噛み合った状態で、それらの軸方向両側からサイドプレートで挟持される。駆動ギヤ及び従動ギヤの噛み合い部[mesh portion]の一側には流体を吸入する吸入室[inlet chamber]が形成され、噛み合い部の他側には流体を吐出する吐出室[outlet chamber]が形成される。
【0003】
駆動ギヤ及び従動ギヤは、吐出室側で噛み合い始め、吸入室側で噛み合いが外れる。噛み合いが外れたギヤ歯の間に流体が入り込み、流体はギヤ歯の回転に伴ってギヤ歯とポンプボディの内面との間に保持されて周方向に沿って吐出室へと送られる[delivered]。駆動ギヤ及び従動ギヤの各回転軸は、流体軸受[fluid bearing]によって支持される。流体軸受では、回転軸を支持する各ブッシュ[bushing]の内周面と回転軸の外周面との間に、ギヤポンプで送られる流体によって潤滑液膜[lubricating liquid film]が形成される。また、ギヤの側面はブッシュの端面と摺接する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０００－１４５６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ブッシュとギヤとの摺接面から流体が漏れると、ギヤポンプの効率が低下する。また、ポンプの吐出量に精度が求められる場合は、摺接面から流体が漏れると吐出量の精度が低下してしまう。本開示の目的は、流体の漏れを抑制して安定した精度で流体を吐出することのできる外接ギヤポンプのギヤ軸受構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る外接ギヤポンプのギヤ軸受構造は、前記外接ギヤポンプのポンプボディの内部に回転可能に収納された駆動ギヤ及び従動ギヤと、前記駆動ギヤ及び前記従動ギヤの噛み合い部の一側に形成された吸入室と、前記噛み合い部の他側に形成された吐出室と、前記駆動ギヤ又は前記従動ギヤの少なくとも一方の回転軸との間に潤滑液膜を形成して前記回転軸を支持する円筒状のブッシュと、前記ポンプボディと前記ブッシュとの間に配置され、前記駆動ギヤ又は前記従動ギヤの少なくとも一方の側面に向けて前記ブッシュを付勢する環状板バネと、を備えている。
【0007】
前記環状板バネは、周方向に波打つ形態のウェーブワッシャであってもよい。
【0008】
前記ギヤ軸受構造は、前記環状板バネが配置された位置に前記吐出室から流体を導入する流路をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【0009】
本開示に係る外接ギヤポンプのギヤ軸受構造によれば、流体の漏れを抑制して安定した吐出量精度で流体を吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第一実施形態に係るギヤ軸受構造を備えた外接ギヤポンプの断面図である。
【図4】第一実施形態におけるブッシュ及び環状板バネを示す分解斜視図である。
【図5】前記ブッシュの他端を示す斜視図である。
【図6】前記外接ギヤポンプのミッドプレートの円形凸部を示す斜視図である。
【図7】前記外接ギヤポンプのポンプボディ内に形成される高圧供給路を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
【0012】
第一実施形態に係るギヤ軸受構造を備える外接ギヤポンプＰは、エンジンに液体燃料を送るポンプとして用いられている。以下、外接ギヤポンプＰを単にギヤポンプＰともいい、液体燃料を単に燃料ともいう。ギヤポンプＰでは、この燃料がギヤポンプＰの各部を潤滑する潤滑液体[lubricating liquid]としても利用される。以下、潤滑液体を潤滑油[lubricating oil]ともいう。即ち、本実施形態において燃料と潤滑油とは同じものである。以下、説明内容に応じて、燃料及び潤滑油の両方の語を用いる。
【0013】
図１及び図２に示されるように、ギヤポンプＰは、ポンプボディＢ内に一対のギヤＧを備えている。ポンプボディＢは、本実施形態では、メインボディＢ１、サイドプレートＢ２、ミッドプレートＢ３及びエンドプレートＢ４によって構成されている。メインボディＢ１の内部には、噛み合った状態の一対のギヤＧを収納するギヤ収納室１が形成されている。ギヤ収納室１は、ギヤＧの回転軸心[rotational axes]Ｏに直角な断面において８字形を有している。
【0014】
ギヤＧについては追って詳しく説明するが、各ギヤＧの外周上には複数のギヤ歯が形成されている。ギヤ歯の先端は、ギヤ収納室１の内周面と潤滑液膜を介して摺動接触する。ギヤ収納室１のくびれ部[constriction portion]、即ち、ギヤＧの噛み合い部の一側には、外部から燃料を吸入する吸入室２Ｉが形成され、他側には、燃料を吐出する吐出室２Ｏが形成されている。ギヤポンプＰは容積型ポンプ[positive displacement pump]であり、吐出室２Ｏ側の流路抵抗などによって、吐出室２Ｏ内の圧力ＰＨは、吸入室２Ｉ内の圧力ＰＬよりも高い（ＰＬ＜ＰＨ）。
【0015】
メインボディＢ１には、上述した回転軸心Ｏの方向の両側から、サイドプレートＢ２及びミッドプレートＢ３がボルト３などによって固定される。なお、サイドプレートＢ２側のボルトは図示されていない。ギヤＧの各回転軸[rotational shaft]ＧＳの両端は、後述する円筒形のブッシュＦを介して、サイドプレートＢ２及びミッドプレートＢ３によってそれぞれ回転可能に保持される。ブッシュＦについては追って詳しく説明するが、各ブッシュＦは、その内周面１００（図４及び図５参照）と回転軸ＧＳの外周面との間に形成される潤滑液膜を利用する流体軸受を構成する。この流体軸受は滑り軸受[plain bearing]でもある。ミッドプレートＢ３の外側面には、リング状のエンドプレートＢ４が固定されている。エンドプレートＢ４の中央からは、一対のギヤＧの一方の回転軸ＧＳ、即ち、第一ギヤＧ１の回転軸ＧＳ１が外部に延出されている。
【0016】
一対のギヤＧの一方である第一ギヤＧ１は、外部動力によって回転される駆動ギヤである。第一ギヤＧ１の回転軸ＧＳ１の端部にはスプラインが形成されており（図７参照）、第一ギヤＧ１はスプラインを介して駆動源と接続される。一対のギヤＧの他方である第二ギヤＧ２は、第一ギヤＧ１の回転に伴って回転される従動ギヤである。第一ギヤＧ１及び第二ギヤＧ２は、図２中の矢印に示されるように、互いに反対方向に回転する。ギヤ歯の形状及び数などの第一ギヤＧ１及び第二ギヤＧ２のギヤプロフィールは同じである。吸入室２Ｉ内の燃料は、第一ギヤＧ１及び第二ギヤＧ２それぞれのギヤ歯の間に保持された状態で、周方向に沿って、即ち、ギヤ収納室１の内周面に沿って運ばれて、吐出室２Ｏへと送られる。
【0017】
第一ギヤＧ１の回転軸ＧＳ１は、中実円柱で、第一ギヤＧ１を貫通するように第一ギヤＧ１と一体的に[monolithically]形成されている。回転軸ＧＳ１とサイドプレートＢ２との間には、回転軸ＧＳ１の回転を許容しつつ潤滑油の漏出を防止するオイルシールＳが設けられている。回転軸ＧＳ１とミッドプレートＢ３との間にも、回転軸ＧＳ１の回転を許容しつつ潤滑油の漏出を防止するオイルシールＳが設けられている。一方、第二ギヤＧ２の回転軸ＧＳ２は、中空円筒で、第二ギヤＧ２を貫通するように第二ギヤＧ２と一体的に形成されている。回転軸ＧＳ２の両端は、ブッシュＦを介してサイドプレートＢ２及びミッドプレートＢ３によってそれぞれ保持される。潤滑油は、回転軸ＧＳ２の内部を通って流通し得る。
【0018】
第一ギヤＧ１の回転軸ＧＳ１のミッドプレートＢ３側の部分は第一ブッシュＦ１１によって保持され、そのサイドプレートＢ２側の部分は第二ブッシュＦ１２によって保持されている。同様に、第二ギヤＧ２の回転軸ＧＳ２のミッドプレートＢ３側の部分は第一ブッシュＦ２１によって保持され、そのサイドプレートＢ２側の部分は第二ブッシュＦ２２によって保持されている。本実施形態の第一ギヤＧ１の第一ブッシュＦ１１と第二ギヤＧ２の第一ブッシュＦ２１とは、図３に示されるように、第一ギヤＧ１と第二ギヤＧ２との中央における、回転軸ＧＳの回転軸心Ｏに平行な対称面に対して対称に構成されている。ただし、第一ギヤＧ１の第一ブッシュＦ１１と第二ギヤＧ２の第一ブッシュＦ２１とは、後述する低圧側凹部[low-pressure depressed portion]１０１及び高圧側凹部[high-pressure depressed portion]１０２ａの形状が若干異なる。
【0019】
対称に構成された第一ブッシュＦ１１及びＦ２１について、図４及び図５に示される第一ブッシュＦ１１を参照しつつ以下に説明する。第一ブッシュＦ１１は、円筒形を有しており、その外周面上に段部が形成されている。当該段部には、リング状の第二面Ｐ２が形成されている。即ち、第一ブッシュＦ１１には第二面Ｐ２を境にして大径部と小径部とが形成されており、大径部の外径は、第一ギヤＧ１のギヤ外径に等しい（図２参照）。大径部の外周面上には、回転軸ＧＳの軸方向への摺動を容易にするための潤滑溝１０３が形成されている。
【0020】
第一ブッシュＦ１１の大径部の外周面上の一部は接触平面１０４として形成されている。この接触平面１０４が第二ギヤＧ２の第一ブッシュＦ２１の接触平面１０４と面接された状態で、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１がギヤ収納室１内のミッドプレートＢ３側に配置されている。従って、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１は、回転不能にギヤ収納室１に収納されている。接触平面１０４を含む平面が、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の上述した対称面である。第一ブッシュＦ１１の内周面１００の内径は、第一ギヤＧ１の回転軸ＧＳ１の外径にほぼ等しく、内周面１００と回転軸ＧＳ１との間に潤滑液膜が形成される。即ち、内周面１００は、回転軸ＧＳ１の外周面と潤滑液膜を介して摺動接触する。
【0021】
第二面Ｐ２は、回転軸ＧＳ１の回転軸心Ｏ１に対して垂直な平面であり、ミッドプレートＢ３の円形凸部[circular protrusion]６（図１参照）の第一面Ｐ１（図６参照）と対向する。そして、この第二面Ｐ２と第一面Ｐ１との間に、環状板バネ[ring plate spring]４が介装されている（図４参照）。本実施形態の環状板バネ４は、バネ性を有する金属によって形成されたウェーブワッシャ[wave washer]である。環状板バネ４は、圧縮状態で第二面Ｐ２と第一面Ｐ１との間、即ち、ポンプボディＢと第一ブッシュＦ１１との間に配置され、第一ブッシュＦ１１を第一ギヤＧ１の側面に向けて付勢している。環状板バネ４の中央の孔には、回転軸ＧＳ１が挿通される。
【0022】
本実施形態の環状板バネ４は、周方向に四周期で波打つ形態のウェーブワッシャであり、第一面Ｐ１及び第二面Ｐ２のそれぞれと四箇所で接触する。第一ブッシュＦ１１を第一ギヤＧ１の側面に向けて回転軸ＧＳ１の回転軸心Ｏ１方向に正確に付勢するには、第一面Ｐ１及び第二面Ｐ２のそれぞれと三箇所以上で接触するのが望ましい。また、第一面Ｐ１及び第二面Ｐ２のそれぞれとの接触位置は周方向に均等に配置されるのが望ましい。本実施形態の場合、環状板バネ４の幅は、第二面Ｐ２の幅が最も狭くなる位置に合わせて設定されている。具体的には、第二面Ｐ２の幅は、上述した接触平面１０４の中央で最も狭くなるので、この幅とほぼ同じ、より具体的にはやや狭くなるように環状板バネ４の幅が設定されている。
【0023】
第一ブッシュＦ１１は、第一ギヤＧ１に面する第三面Ｐ３を有している。第三面Ｐ３も、回転軸ＧＳ１の回転軸心Ｏ１に対して垂直な平面であり、第一ギヤＧ１の側面と潤滑液膜を介して摺動接触する。第三面Ｐ３から外周面及び接触平面１０４の吸入室２Ｉ側の部分にかけて、低圧側凹部１０１が形成されている。低圧側凹部１０１の湾曲凹内面[concave inner surface]は、吸入室２Ｉの一部である。第三面Ｐ３から外周面及び接触平面１０４の吐出室２Ｏ側の部分にかけて、高圧側凹部１０２ａが形成されている。高圧側凹部１０２ａの湾曲凹内面は、吐出室２Ｏの内面となる。高圧側凹部１０２ａからは、周方向に沿ってテーパ部１０２ｂが延長されている。テーパ部１０２ｂは、第三面Ｐ３と外周面との間にテーパ面を形成する。第一ブッシュＦ１１は、ミッドプレートＢ３に面する第四面Ｐ４を有している。第四面Ｐ４も、回転軸ＧＳ１の回転軸心Ｏ１に対して垂直な平面である。
【0024】
ここで、一対のギヤＧの周方向に形成される圧力領域[pressure ranges]について図３を参照しつつ説明する。上述したように、吐出室２Ｏ内の圧力ＰＨは、吸入室２Ｉ内の圧力ＰＬよりも高い（ＰＬ＜ＰＨ）。従って、第一ギヤＧ１及び第二ギヤＧ２の外周に対応するギヤ収納室１の内周に沿って、吸入室２Ｉに面して低圧領域[low-pressure range]Ｌが形成される。この低圧領域Ｌは、上述した低圧側凹部１０１に対応する。一方、第一ギヤＧ１及び第二ギヤＧ２の外周に対応するギヤ収納室１の内周に沿って、吐出室２Ｏに面して高圧領域[high-pressure range]Ｈが形成される。この高圧領域Ｈは、上述した高圧側凹部１０２ａに対応する。ここで、高圧側凹部１０２ａはテーパ部１０２ｂによって周方向に拡大されている。このため、高圧領域Ｈは、テーパ部１０２ｂまで拡大されている。
【0025】
上述したように、燃料は、ギヤＧのギヤ歯の間に溜められて、周方向に運ばれる。この間、ギヤ歯間の燃料の圧力は、低圧領域Ｌにあれば低圧であり、高圧領域Ｈにあれば高圧である。低圧領域Ｌと高圧領域Ｈとの間には、摺動部の潤滑液膜を介して燃料の圧力が低圧から高圧へと徐々に移行する圧力移行領域[pressure transition range]Ｔが形成される。圧力移行領域Ｔは、昇圧領域[pressure rising range]とも呼べる。このように、ギヤＧの外周に対応して、低圧領域Ｌ、圧力移行領域Ｔ及び高圧領域Ｈが区画される。
【0026】
第一ブッシュＦ１１の内周面１００上には、貫通溝[pass through groove]１０７が形成されている。貫通溝１０７は、上述した高圧領域Ｈ（図３参照）内に位置している。貫通溝１０７は、回転軸ＧＳ１の回転軸心Ｏ１に平行に、内周面１００の一端から他端までの全長に亘って形成されている。貫通溝１０７の内面は、凹曲面として形成されている。貫通溝１０７の第四面Ｐ４側の一端は、ミッドプレートＢ３の内部を通して吸入室２Ｉの低圧の潤滑油に連通している。貫通溝１０７内の潤滑油は、第一ブッシュＦ１１の内周面１００と回転軸ＧＳ１の外周面との間に潤滑液膜を形成する。潤滑液膜を形成する潤滑油は貫通溝１０７によって第四面Ｐ４側の低圧側の端部から排出され、潤滑油が循環することで摺動面[sliding surfaces]が冷却される。
【0027】
上述したように、第一ブッシュＦ１１又はＦ２１の第二面Ｐ２は、ミッドプレートＢ３の第一面Ｐ１と対向する。第一面Ｐ１も、回転軸ＧＳの回転軸心Ｏに対して垂直な平面である。図６に示されるように、第一面Ｐ１は、ミッドプレートＢ３の円形凸部６の端面として形成されている。円形凸部６は、ミッドプレートＢ３のメインボディＢ１に面する表面から突出されている。円形凸部６の第一面Ｐ１上には、第一ブッシュＦ１１の端部を収納する第一収納穴Ｈ１と第一ブッシュＦ２１の端部を収納する第二収納穴Ｈ２とが形成されている。第一収納穴Ｈ１は、内周面上に段差を有する貫通孔であり、第一ギヤＧ１の回転軸ＧＳ１が当該貫通孔を貫通する。第二収納穴Ｈ２[bottomed hole]は、有底穴である。
【0028】
第一収納穴Ｈ１は、第一ブッシュＦ１１の小径部を収納する。従って、第一ブッシュＦ１１の小径部と大径部との境界である第二面Ｐ２が第一面Ｐ１と対向する。同様に、第二収納穴Ｈ２は、第一ブッシュＦ２１の小径部を収納する。従って、第一ブッシュＦ２１の小径部と大径部との境界である第二面Ｐ２も第一面Ｐ１と対向する。上述した圧縮状態の環状板バネ４は、第一面Ｐ１及び第二面Ｐ２と当接して第一ブッシュＦ１１及びＦ２１を第一面Ｐ１から離間させる方向に付勢する。
【0029】
円形凸部６の外周面上、並びに、第一収納穴Ｈ１及び第二収納穴Ｈ２の内周面上には、潤滑油の漏出を防止するＯリングを収納するシール溝７がそれぞれ形成されている。図６には、第二面Ｐ２と第一面Ｐ１との間に高圧の潤滑油を供給する高圧供給路[high-pressure supply passage]５も示されている。高圧供給路５については追って詳しく説明するが、本実施形態の高圧供給路５の出口端[outlet end]である開口端[open end]５ｃは、Ｔ字状に分岐され、一方の先端は第一ブッシュＦ１１の第二面Ｐ２と対向し、他方の先端は第一ブッシュＦ２１の第二面Ｐ２と対向する。即ち、開口端５ｃは、第一ブッシュＦ１１及び第一ブッシュＦ２１の両方の第二面Ｐ２と対向する。第一面Ｐ１と第二面Ｐ２との間に供給された高圧の潤滑油は、環状板バネ４と共に、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１を付勢する。
【0030】
以上、ミッドプレートＢ３側に配置される第一ブッシュＦ１１又はＦ２１について説明した。本実施形態では、サイドプレートＢ２側に配置される第二ブッシュＦ１２又はＦ２２は、第一ブッシュＦ１１又はＦ２１と一部異なっている。第二ブッシュＦ１２又はＦ２２の第二面Ｐ２の位置には環状板バネ４は配置されない。また、第二ブッシュＦ１２は第一ギヤＧ１に対して第一ブッシュＦ１１とほぼ対称な形状を有しており、第二ブッシュＦ２２は第二ギヤＧ２に対して第一ブッシュＦ２１とほぼ対称な形状を有している。貫通溝１０７内の潤滑油は、第一ブッシュＦ２１の内周面１００と回転軸ＧＳ１の外周面との間に潤滑液膜を形成する。潤滑液膜を形成する潤滑油は貫通溝１０７によって第四面Ｐ４側の低圧側の端部から排出され、潤滑油が循環することで潤滑摺動面が冷却される。サイドプレートＢ２に面する第二ブッシュＦ２２の第四面Ｐ４とミッドプレートＢ３に面する第一ブッシュＦ２１の第四面Ｐ４とは、第二ギヤＧ２の回転軸ＧＳ２の内部を介して連通している。
【0031】
第二ブッシュＦ１２及びＦ２２は、ギヤ収納室１のサイドプレートＢ２側に収納されている。ここで、上述したように、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１は第一面Ｐ１から離間する方向[in a direction away from the first surface P1]（図１中左方）付勢されている。即ち、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１は、一対のギヤＧに向けて付勢されている。第二ブッシュＦ１２及びＦ２２は、それらの第二面Ｐ２がメインボディＢ１の段部と当接するので、それらの回転軸ＧＳの回転軸心Ｏ方向の位置が決まる。一対のギヤＧは、付勢された第一ブッシュＦ１１及びＦ２１に押されて、それらの側面で第二ブッシュＦ１２及びＦ２２の第三面Ｐ３と潤滑液膜を介して摺動接触する。なお、上述したように、一対のギヤＧは、それらの反対側の側面で付勢された第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の第三面Ｐ３とも潤滑液膜を介して摺動接触する。このようにして、ギヤＧ、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１、並びに、第二ブッシュＦ１２及びＦ２２の摺動状態が安定化される。
【0032】
図７を参照しつつ、高圧供給路５について説明する。なお、図を見やすくするために、図７には環状板バネ４は図示されていない。ミッドプレートＢ３の外面には、高圧供給路５に高圧の潤滑油を供給するための供給ポート[supply port]８が設けられている。供給ポート８は、吐出室２Ｏ内の高圧の燃料を吐出する吐出ポート[discharge port]９と配管（図示せず）によって接続されている。供給ポート８から円形凸部６のやや外側に向けて直線的に高圧供給路５の主路５ａが形成されている。主路５ａは、回転軸ＧＳの回転軸心Ｏに対して直角に形成されている。主路５ａの先端には、高圧供給路５の副路５ｂが接続されている（図６も参照）。副路５ｂは、回転軸ＧＳの回転軸心Ｏに対して平行に、即ち、第一面Ｐ１に対して直角に形成されている。そして、副路５ｂの先端に上述したＴ字状に分岐された開口端５ｃが形成されている。
【0033】
なお、高圧供給路５は、ポンプボディＢの内部のみで開口端５ｃと吐出室２Ｏとを連通してもよい。高圧供給路５は、環状板バネ４が配置された位置、即ち、第二面Ｐ２と第一面Ｐ１との間の位置に吐出室２Ｏから流体を導入する流路の一部である。なお、本実施形態では、第一面Ｐ１と第二面Ｐ２との間の微小隙間は、摺動面に面していないため、全周に亘って潤滑油を高圧に維持することができる。さらに、本実施形態では、第一面Ｐ１と第二面Ｐ２との間には環状板バネ４も介装されており、第一面Ｐ１と第二面Ｐ２との間の微小隙間は高圧の潤滑油の貯留部として機能する。その結果、開口端５ｃから第一面Ｐ１と第二面Ｐ２との間へと高圧の潤滑油を安定して供給できる。
【0034】
上述した構成を備えたギヤポンプＰにおいて、潤滑油は、ギヤＧ周面とポンプボディＢとの間、ギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間、及び、回転軸ＧＳの外周面とブッシュＦの内周面１００との間に形成される上述した摺動部の潤滑液膜を介して移動し得る。しかし、本実施形態では、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の第二面Ｐ２とミッドプレートＢ３の第一面Ｐ１との間に高圧の潤滑油が供給されると共に、この第二面Ｐ２と第一面Ｐ１との間に環状板バネ４も介装される。従って、潤滑油圧力と環状板バネ４とで第一ブッシュＦ１１及びＦ２１をギヤＧの側面に向けて付勢して、ギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間での潤滑油の漏れを抑制する。この結果、ギヤポンプの効率低下が抑制される。また、ギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間での潤滑油の漏れが抑制されるので、燃料の吐出量の精度低下も抑制できる。
【0035】
また、上述したように、本実施形態では、ギヤＧを付勢する潤滑油圧力には吐出室２Ｏ内の潤滑油の圧力ＰＨが利用される。本実施形態では吐出室２Ｏ内の圧力ＰＨが低くても環状板バネ４が第一ブッシュＦ１１及びＦ２１をギヤＧの側面に向けて付勢しているため、ギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間での潤滑油の漏れは抑制され得る。一方、吐出室２Ｏ内の圧力ＰＨが上昇すると、上述した高圧領域Ｈ（図３参照）におけるギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間での潤滑油の漏れが増えそうに思われる。しかし、本実施形態では、圧力ＰＨが第二面Ｐ２と第一面Ｐ１との間に作用するので潤滑油圧力及び環状板バネ４による第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の付勢力も増加する。従って、ギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間での潤滑油の漏れはそのまま抑制され得る。
【0036】
ここで、環状板バネ４を備えた上述した付勢機構を次のような付勢機構と比較する。比較例となる付勢機構では、第二面Ｐ２上に周方向に沿って圧縮状態のコイルスプリングを収納する複数の収納穴[accommodation holes]を設けて、複数のコイルスプリングで第一ブッシュＦ１１及びＦ２１をギヤＧ側面に向けて付勢する。しかし、この比較例では、コイルスプリングのせいで部品点数が増加する。また、収納穴の加工工程及び収納穴へのコイルスプリングの収納工程など製造工程も増加する。さらに、収納穴にコイルスプリングを収納させた状態で組み立てなければならないため製造工程が複雑になる。従って、ギヤポンプＰの製造は複雑化する。これに対して、本開示の環状板バネ４を用いたギヤ軸受構造であれば、環状板バネ４は第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の小径部に挿通されると自ずと位置決めされるのでこれらの問題は生じない。
【0037】
また、比較例の場合は、収納穴を加工するために第二面Ｐ２の径方向の幅を広く、即ち、第二面Ｐ２の面積を広くせざるを得ない。第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の付勢には吐出室２Ｏ内の圧力ＰＨが利用されるので、これは圧力ＰＨを受ける面積が広くなることを意味する。このため、ギヤＧの回転数が高くなって圧力ＰＨが高くなると第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の付勢力が高くなりすぎることが懸念される。第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の過剰な付勢力はギヤＧの回転抵抗を増加させ、ポンプ効率の低下やギヤＧ及びブッシュＦの摩耗の原因となる。従って、この比較例の構成はギヤポンプＰの設計自由度を制限することがある。これに対して、本実施形態では、環状板バネ４を用いるので第二面Ｐ２の径方向の幅の設計自由度が高く、ギヤポンプＰの設計自由度を向上させることができる。より具体的には、高圧側の第二面Ｐ２の面積と低圧側の第四面Ｐ４の面積の比率を任意に設定しやすく、潤滑油圧力による付勢力の設計自由度を高くできる。
【0038】
次に、図８及び図９を参照しつつ第二実施形態に係るギヤ軸受構造を説明する。本実施形態は、環状板バネ４を設ける位置が第一実施形態と異なる。以下には、第一実施形態と異なる構成のみを説明する。第一実施形態と同一又は同等の構成には同一の符号を付してそれらの詳しい説明は省略する。
【0039】
本実施形態では、環状板バネ４は、第一ブッシュＦ１１の第四面Ｐ４と第一収納穴Ｈ１の底面との間、及び、第一ブッシュＦ２１の第四面Ｐ４と第二収納穴Ｈ２の底面との間に設けられている（図６も参照）。第一収納穴Ｈ１及び第二収納穴Ｈ２は、上述したように、ミッドプレートＢ３の円形凸部６に形成されている。図９は、第一ブッシュＦ１１及びＦ２１のうちの第一ブッシュＦ１１のみを示しているが、第一実施形態と同様に、第一ブッシュＦ２１側の部分も対称に構成されている。図９に示される第一ブッシュＦ１１を参照しつつ以下に説明する。
【0040】
本実施形態の環状板バネ４も、バネ性を有する金属によって形成されたウェーブワッシャである。環状板バネ４は、圧縮状態で第四面Ｐ４と第一収納穴Ｈ１の底面との間、即ち、ポンプボディＢと第一ブッシュＦ１１との間に配置され、第一ブッシュＦ１１を第一ギヤＧ１の側面に向けて付勢している。環状板バネ４の中央の孔には、回転軸ＧＳ１が挿通される。本実施形態の環状板バネ４も、周方向に四周期で波打つ形態のウェーブワッシャである。環状板バネ４の幅は、第四面Ｐ４の幅とほぼ等しい。
【0041】
第四面Ｐ４と第一収納穴Ｈ１の底面との間、即ち、環状板バネ４が配置された位置には、上述したように吸入室２Ｉ内の圧力ＰＬが導入されているが、本実施形態においても第一面Ｐ１及び第二面Ｐ２の間には吐出室２Ｏ内の圧力ＰＨが導入されている。従って、環状板バネ４及び圧力ＰＨによって第一ブッシュＦ１１を第一ギヤＧ１の側面に向けて付勢している。なお、ギヤポンプＰの組立時には、環状板バネ４は、回転軸ＧＳ１に挿通されると位置決めされる。
【0042】
本実施形態によっても、上述した第一実施形態と同様に、潤滑油圧力と環状板バネ４とで第一ブッシュＦ１１及びＦ２１をギヤＧの側面に向けて付勢して、ギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間での潤滑油の漏れを抑制できる。この結果、ギヤポンプの効率低下が抑制される。また、ギヤＧ側面と第三面Ｐ３との間での潤滑油の漏れが抑制されるので、燃料の吐出量の精度低下も抑制できる。さらに、本実施形態では、第二面Ｐ２の面積の設計自由度、即ち、潤滑油圧力による第一ブッシュＦ１１及びＦ２１の付勢力の設計自由度は第一実施形態よりも高い。
【0043】
第一及び第二実施形態について説明したが、本開示に係るギヤ軸受構造は、回転軸ＧＳを支持する円筒状のブッシュＦを備えている。ブッシュＦは、駆動ギヤＧ１又は従動ギヤＧ２の少なくとも一方の回転軸ＧＳとの間に潤滑液膜を形成する。また、本開示に係るギヤ軸受構造は、ポンプボディＢとブッシュＦとの間に配置され、駆動ギヤＧ１又は従動ギヤＧ２の少なくとも一方の側面に向けてブッシュＦを付勢する環状板バネ４も備えている。従って、環状板バネ４によってブッシュＦと駆動ギヤＧ１又は従動ギヤＧ２の側面との間での流体の漏れが抑制される。この結果、流体の漏れを抑制して安定した吐出量精度で流体を吐出することができる。
【0044】
ここで、環状板バネ４が、周方向に波打つ形態のウェーブワッシャであると、ブッシュＦを駆動ギヤＧ１又は従動ギヤＧ２の側面に向けて安定して付勢することができる。ウェーブワッシャは周方向に波打つ形態を有しているので、ブッシュＦをより全周にわたって均一に付勢してブッシュＦをギヤＧの回転軸ＧＳの方向に正確に付勢できる。従って、ブッシュＦの第三面Ｐ３が均一にギヤＧの側面に摺動接触されるので、流体の漏れを安定して抑制できる。この結果、より安定した吐出量精度で流体を吐出することができる。
【0045】
また、本開示（第一実施形態）では、環状板バネ４が配置された位置、即ち、第一面Ｐ１と第二面Ｐ２との間の位置に吐出室２Ｏから流体を導入する流路である高圧供給路５がさらに設けられている。このため、吐出室２Ｏ内の高い圧力ＰＨと環状板バネ４とでブッシュＦを駆動ギヤＧ１又は従動ギヤＧ２の側面に向けて安定して付勢することができる。環状板バネ４が配置された位置、即ち、第一面Ｐ１と第二面Ｐ２との間の位置が供給された流体の貯留部となるので、安定して圧力をブッシュＦに作用させることができる。そして、ギヤＧの回転数が低い場合は環状板バネ４によりブッシュＦの付勢が担保される。一方、回転数が上昇して圧力ＰＨが上昇してもその圧力ＰＨでブッシュＦを付勢するので回転数が上昇しても流体の漏れを安定して抑制できる。この結果、より安定した吐出量精度で流体を吐出することができる。
【0046】
いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に組み合わされてもよい。
【0047】
例えば、上述した実施形態では、環状板バネ４は継ぎ目のない完全な環状形状を有するウェーブワッシャであった。しかし、環状板バネ４は、径方向に切断された単巻型ウェーブスプリングでもよい。この場合、単巻型ウェーブスプリングの場合、切断端部が離間されたＣ字状でもよいし、切断端部が重なっている環状であってもよい。また、環状板バネ４は、皿ばね[disc spring]でもよい。また、皿ばねでも、内周縁及び外周縁の一方又は両方から多数の切れ目[slots]が形成された皿ばねでもよい。また、環状板バネ４は、駆動ギヤ及び従動ギヤの両方に対して設けられるのが望ましいが、いずれか一方のみに設けられてもよい。環状板バネ４が設けられたギヤにおいては上述した効果が得られる。
【0048】
本出願は、２０２０年１２月２１日に出願された日本国特許願第２０２０－２１１２１５号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【0049】
２Ｉ 吸入室
２Ｏ 吐出室
４ 環状板バネ（ウェーブワッシャ）
５ 高圧供給路（吐出室２Ｏから流体を導入する流路）
Ｂ ポンプボディ
Ｆ ブッシュ
Ｆ１１，Ｆ２１ 第一ブッシュ
Ｇ ギヤ
Ｇ１ 第一ギヤ（駆動ギヤ）
Ｇ２ 第二ギヤ（従動ギヤ）
ＧＳ（ＧＳ１，ＧＳ２） 回転軸
Ｐ 外接ギヤポンプ
Ｂ ポンプボディ
２Ｏ 吐出室
４ 環状板バネ（ウェーブワッシャ）
５ 高圧供給路（吐出室２Ｏから流体を導入する流路）
Ｂ ポンプボディ
Ｆ ブッシュ
Ｆ１１，Ｆ２１ 第一ブッシュ
Ｇ ギヤ
Ｇ１ 第一ギヤ（駆動ギヤ）
Ｇ２ 第二ギヤ（従動ギヤ）
ＧＳ（ＧＳ１，ＧＳ２） 回転軸
Ｐ 外接ギヤポンプ
Ｂ ポンプボディ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】