CN101040419B - 燃料泵 - Google Patents
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Abstract
提供一种电机(10),其包括平型换向器(28)和电刷夹(32),所述平型换向器具有带平的扇形接触条(76)的端面,所述电刷夹将用弹簧加载的电刷(30)保持在容器(34)内并且所述电刷夹在所述容器(34)中在对着所述平型换向器(28)的底侧面上设有开口,所述电刷(30)从这些开口中凸出和与所述平型换向器(28)的所述端面的扇形接触条(76)接触,其中所述弹簧是涡簧(40),其利用钩子(38)悬挂在悬挂机构(36)上,所述悬挂机构从侧面构造在所述容器(34)上,和其中所述悬挂机构(36)设置在一个平面中,该平面与所述平型换向器(28)的所述平的端面平行地和相间地延伸。其优点是优化了带有平型换向器的小型直流电动机的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料泵。
背景技术
这种电机包括平型换向器和电刷夹,平型换向器具有带平的扇形接触条的端面,电刷夹将用弹簧加载的电刷保持在容器中并且在该容器中在对着平型换向器的底侧面上具有开口,电刷从这些开口中突出来而与平型换向器的端面的扇形接触条接触。
采用机械方式换向的并且在液体中工作和/或被液体流过的小型电机已知被用于汽车制造中的电动燃料泵、水泵或类似部件,和用作在汽车领域之外的输送泵或类似物。由于结构空间上的原因,用于这种电机的机械式换向系统通常是平型换向器。由于燃料/燃油的资源变得越来越紧缺以及电能价格的上涨,对于在液体/燃油中工作的小型电机来说高效率的重要性也在提高。
这种情况尤其是在汽车应用上。对于电流消耗来说,电流输送链的效率、电能的磁性充分利用(极小的磁损失)和液力的(以液体为条件的)或机械的(例如轴承摩擦或类似情况)损失是决定性的。
发明内容
本发明的燃料泵包括一个电机,所述电机包括平型换向器和电刷夹,所述平型换向器具有带平的扇形接触条的平的端面,所述电刷夹将用涡簧加载的电刷保持在容器的竖筒内和所述电刷夹在对着所述平型换向器的底侧面上具有开口并且在所述容器中设有相应的开口,所述电刷从这些开口中突出和与所述平型换向器的所述平的端面的扇形接触条接触,所述涡簧利用钩子悬挂在悬挂机构上,所述悬挂机构从侧面构造在所述容器上,和包括一个在电刷夹和平型换向器的端部之间构造的空间,燃料被输送通过该空间,所述悬挂机构设置在与所述平型换向器的所述平的端面平行地和相间地延伸的一个平面中,所述电刷各包括一个杆部,所述杆部具有带流线型的外部轮廓的横截面,用于减小被通过所述空间输送的燃料的涡旋运动。
在本发明的电机中,电刷在换向器上的振动被减小。此外其减小了液力损失和在电刷以及平型换向器扇形条之间的平均接触电阻和由此减小了在从电机的静止部件到旋转部件的电压过渡时的损失和由此整体上提高了电机的效率和减小了所需的电流消耗。此外还由此同时提高了工作寿命,因为电刷或换向器的磨损首先通过振动的减小而减少。在理想情况下由此可以相对于已知的材料在相同的寿命条件下减小换向器的铜/炭片的厚度或炭刷的长度或者延长寿命。此外使电刷和弹簧的安装变得容易。
为此提供了一种电机,其包括平型换向器和电刷夹,平型换向器具有包括平的扇形接触条的端面,电刷夹将用弹簧加载的电刷保持在容器中并且在对着平型换向器的底侧面上具有开口,电刷从这些开口中突出而与平型换向器的端面的扇形接触条接触,其中弹簧是两个,其通过钩子悬挂在悬挂机构上,该悬挂机构从侧面构造在容器上,并且悬挂机构设置在与平型换向器的平的端面平行的并且相间的平面中。
替代地或附加地,可以提供一种电机,该电机包括带平的扇形接触条的端面的平型换向器和电刷夹,该电刷夹将用弹簧加载的电刷保持在容器的竖筒中并且在容器中在对着平型换向器的底侧面上具有开口,电刷从这些开口中突出并接触平型换向器的端面的扇形接触条,其中弹簧是涡簧,其通过钩子悬挂在容器侧面上的悬挂机构上并且在悬挂机构旁边延伸有横向穿过容器的竖筒的板条,从而电刷的杆部在所有侧面被导向。
此外还具有优化带平型换向器的小型直流电动机的效率的优点。这种结构优化了其在平型换向器情况下减小液体摩擦和滑水效应的几何形状。
例如1.3的覆盖倍数的作用使得电刷总是部分地抵贴在至少两个扇形条上并由此在从平型换向器的扇形条至扇形条的每次过渡中不必在整个电刷面上承受各个扇形条间隔部的振动的激发,因为它至少部分地还支撑在前一个扇形条上。这减小了发生振动的趋势并且宏观上同样也改善了效率和减少了液体中的电机所需的电流消耗。
涡簧这样设置在电刷上,使得它在炭刷中导入轴向的和切向的分力,其中轴向分力产生在平型换向器上的最佳压紧力,切向力保证了在电刷夹的炭刷导向部中的平稳导向。涡簧的弹性系数接近为零,因此与炭刷的剩余长度无关地,在寿命期间几乎相同的弹簧力作用在炭刷和平型换向器上并且涡簧的较高的阻尼系数总是以相同的方式在寿命期间改善了平型换向器的至少两个扇形条上的至少一个电刷的振动特性。弹簧力导入电刷由此改善了电刷的平稳位置和由此改善了振动源。这从整体上导致了在旋转的平型换向器和静止的电刷之间的振动很小,导致在平均上更小的缝隙或在宏观上看导致更加持续的或更紧密的接触并且由此导致在电刷和换向器之间的更多的和电压强度较低的电流过渡(也称为“点蚀”(Pittings))和由此也导致电压过渡中的损失更小,因为在电压过渡中的损失随着长度的增加和闪电/点蚀数目的降低和液体量的增加而增加。总体上,在寿命期间炭刷作用在换向器扇形条上的更均匀的压紧力和较小的振动趋势导致更均匀的磨损和电压过渡中较小的损失和在宏观上看更高的效率。
通过使电刷具有构造成平的接触面的端面,使得电刷最佳地适用于平型换向器。优选地,电刷在背离接触面的端面上具有用于涡簧的斜面。在一个优选的改进方案中该斜面与所述平面夹成小于90°的角。
炭几何形状是这样设计的,使得覆盖度可以减小由在各单个平型换向器扇形条之间的扇形条间隔部产生的振动激发和同时类似于船艏给液体或燃油/燃料提供很小的排液面和从侧面引导液体通过。斜面除了优化了排液(较小的排液损失)以外还优化了电刷在液体或燃料上的漂浮趋势(滑水)(Aquaplaning)。由此减小了电刷和平型换向器扇形条之间的平均缝隙高度,预防了炭面相对于换向器面的最小倾斜位置和由此又减小了在电刷和换向器之间的电流过渡损失。
优选地,容器两端是敞开的。其优点在于它可以比封闭容器建造得更短,因为不必设置用于弹簧的结构空间,该结构空间增大了结构长度。
优选地,电刷包括杆部,该杆部包括带外部轮廓的横截面,其中该外部轮廓是流线型的。流线型的外部轮廓的转换可以这样实现,即至少一个第一纵向侧面和第二纵向侧面相互间以第一间距平行地延伸,其中第一纵向侧面的宽度大于第二纵向侧面的宽度,第一纵向侧面和第二纵向侧面与垂直穿过第一纵向侧面和第二纵向侧面延伸的平面对称地设置,第三纵向侧面和第四纵向侧面与该平面对称地和优选平行地和相互间以第二间距延伸并且在第一纵向侧面和第三纵向侧面之间构成第一斜面以及在第一纵向侧面和第四纵向侧面之间构成第二斜面。
其它可能的流线型外部轮廓可以是圆形的,椭圆形的,菱形的,三角形的或肾形的形式。
其它的优点和有利的改进方案由和说明书中给出。
附图说明
附图中示出了一个实施例并在以下的说明书中详细解释。附图中所示:
图1是电机的纵剖图,
图2是沿着图3中的剖面线II-II的细节纵剖图,
图3是图2中的电刷夹的俯视图,
图4是电刷、涡簧和换向器的立体图,
图5是图4中的换向器的俯视图,
图6a至6e是电刷的可以选择的横截面。
具体实施方式
在图1中简化地示出了电机的一部分的纵剖图。在该实施例中涉及的是一种带有电刷的直流电动机,也称为整流子电动机,并且是汽车的燃料泵的一部分。但是也可以有其它的应用,例如可以考虑用在汽车中的风扇、车窗升降器、雨刷驱动装置、车座调节器中或其它应用中。该实施例也可以是涉及一种发电机。电机10优选只有一个转动方向,因此其尤其是用于已经提到的风扇驱动装置。而且由于噪音很低,电机10最佳地适用于风扇的驱动。
在其是带有电刷的直流电动机的情况下,在电机10中的电枢轴上设置有换向器。而在发电机的情况下则可以是滑环。
电机10包括壳体,尤其是极管12,和布置在其中的电枢14。电枢14具有电枢轴16,其设置在两个端部轴承中,而轴承本身则固定在两个轴承盖20中。最后在极管12的内周上围绕叠片组18布置有磁铁22。磁铁22与固定在电枢轴14上的具有电枢绕组24的叠片组18共同作用。
电枢绕组24与换向器28的钩子26(图2)相连。换向器28,其优选是平型换向器,由两个用虚线表示的炭刷或电刷30加载。电刷30设置在制造成塑料压铸件的电刷夹32上。
由图2和3看到,电刷夹32包括用于具有流线型外部轮廓的两个电刷30的容器34。电刷夹32具有两个相互平行构成的并且指向相同方向的容器34。在容器34的可从侧面对准换向器28的一些开口上构造有在平面中延伸的两个凸缘36,其用于涡簧40的钩子38。
凸缘36例如可以是容器34的下边缘或对着换向器28的边缘。与凸缘36平行地或大约在相同的高度上,在该下边缘上构造有横向延伸穿过容器34的竖筒的板条39。板条39与凸缘36或涡簧40平行地布置。它只稍微延伸到容器34的竖筒内。涡簧40的钩子38在装配时在板条39和凸缘36之间穿过,然后悬挂在凸缘36上。不仅通过凸缘36而且通过板条39使得从背离换向器28的一侧或从容器34的开口安装电刷30或涡簧40变得容易。此外通过板条39构成从整个侧面包围电刷30的杆部42或外部轮廓44的导向部,这对振动特性起到有利的作用并且由此对寿命以及其他方面也有积极的影响。
容器34在两端是敞开的。在电刷夹32和换向器28的端部之间构造有空间41,在燃料泵的情况下,燃料被输送通过该空间。此时造成燃料形成涡旋运动。下面将说明如何可以避免这种涡旋运动。
如特别是可以很好地从图4和5中看到的那样,电刷30包括杆部42,其具有带外部轮廓44的横截面46。外部轮廓44的特征在于它构造成流线型。杆部42包括多个纵向侧面48,50,52,54,它们优选相互成直角关系。在各相邻的纵向侧面48,50,52,54之间构造有斜面56,58,60,62,它们的宽度大于两个相邻的纵向侧面48,5052,54中的至少一个纵向侧面的宽度。由此得到至少为六边形的,优选为八边形的横截面46。
第一纵向侧面48和第二纵向侧面50以第一间距相互平行地延伸。第一纵向侧面48的宽度大于第二纵向侧面50的宽度。第一纵向侧面48和第二纵向侧面50与用虚线表示的平面64对称地设置,该平面垂直地延伸通过第一和第二纵向侧面。第三纵向侧面52和第四纵向侧面54与平面64对称地和优选平行地和相互间以第二间距延伸。第三纵向侧面52和第四纵向侧面54一样长并短于第二纵向侧面50。在第一纵向侧面48和第三纵向侧面52之间是第一斜面56和在第一纵向侧面48和第四纵向侧面54之间是第二斜面58。第一斜面56和第二斜面58要宽于第三纵向侧面52和第四纵向侧面54。第一斜面56和第二斜面58夹成与平面64对称地布置的第一角66。
在第二纵向侧面50和第三纵向侧面52之间构成第三斜面60以及在第二纵向侧面50和第四纵向侧面54之间构成第四斜面62。第三斜面60和第四斜面62宽于第三纵向侧面52和第四纵向侧面54。第三斜面60和第四斜面62夹成与平面64对称地布置的第二角。由第一和第二斜面60构成的第一角66小于由第三和第四斜面构成的第二角。
此外,电刷30具有用于换向器28的构造成平的接触面68的端面。如可以很好地从图4中看到,在电刷30的背离接触面68的端面70上构造有用于涡簧40的斜面72。该斜面与平面64优选夹成小于90°的角。
该也被称为覆盖角的角66以1.3±0.2的倍数大于换向器28的炭扇形条76的角74。至少该倍数应大于1。如最后还可以从图6a至6e中看到,外部轮廓44.1,44.2,44.3,44.4,44.5还可以是圆形的(图6a),椭圆形的(图6b),菱形的(图6c),三角形的(图6d)或肾形的(图6e,仅由一个环形扇形块表示)。
Claims (7)
1.包括一个电机(10)的燃料泵,所述电机包括平型换向器(28)和电刷夹(32),所述平型换向器具有带平的扇形接触条(76)的平的端面,所述电刷夹将用涡簧(40)加载的电刷(30)保持在容器(34)的竖筒内和所述电刷夹在对着所述平型换向器(28)的底侧面上具有开口并且在所述容器(34)中设有相应的开口,所述电刷(30)从这些开口中突出和与所述平型换向器(28)的所述平的端面的扇形接触条(76)接触,所述涡簧(40)利用钩子(38)悬挂在悬挂机构(36)上,所述悬挂机构从侧面构造在所述容器(34)上,所述电机包括一个在电刷夹(32)和平型换向器(28)的端部之间构造的空间(41),燃料被输送通过该空间,其特征在于,所述悬挂机构(36)设置在一个平面中,所述平面平行于所述平型换向器(28)的所述平的端面并且与所述平的端面相隔一定的间距,所述电刷(30)各包括一个杆部(42),所述杆部具有带流线型的外部轮廓(44)的横截面(46),用于减小被通过所述空间(41)输送的燃料的涡旋运动。
2.按照权利要求1所述的燃料泵,其特征在于,所述电刷(30)的杆部(42)的至少一个第一和第二纵向侧面(48,50)相互间以第一间距平行地延伸,其中所述第一纵向侧面(48)的宽度大于所述第二纵向侧面(50)的宽度,所述第一和第二纵向侧面(48,50)与垂直穿过所述第一和第二纵向侧面(48,50)的平面(64)对称地布置,所述杆部(42)的第三和第四纵向侧面(52,54)与所述垂直穿过所述第一和第二纵向侧面(48,50)的平面(64)对称地和平行地并且相互间以第二间距进行延伸和在所述第一纵向侧面(48)和所述第三纵向侧面(52)之间构成第一斜面(56)以及在所述第一纵向侧面(48)和所述第四纵向侧面(54)之间构成第二斜面(58)。
3.按照权利要求2所述的燃料泵,其特征在于,所述电刷(30)的所述杆部(42)的所述第三和第四纵向侧面(52,54)长度相同并短于所述第二纵向侧面(50)和/或所述第一和第二斜面(56,58)宽于所述第三和第四纵向侧面(52,54)和/或所述第一和第二斜面(56,58)夹成与所述垂直穿过所述第一和第二纵向侧面(48,50)的平面(64)对称布置的第一角(66),即所述第一角被所述垂直穿过所述第一和第二纵向侧面(48,50)的平面(64)分成两个相等的角度。
4.按照权利要求3所述的燃料泵,其特征在于,所述电机(10)的电刷(30)的第一角(66)以1.3±0.2的倍数大于平型换向器(28)的扇形接触条(76)的角(74)。
5.按照权利要求3所述的燃料泵,其特征在于,在所述第二纵向侧面(50)和所述第三纵向侧面(52)之间构成第三斜面(60)以及在所述第二纵向侧面(50)和所述第四纵向侧面(54)之间构成第四斜面(62)和所述第三和第四斜面(60,62)宽于所述第三和第四纵向侧面(52,54)和所述第三和第四斜面(60,62)夹成与所述垂直穿过所述第一和第二纵向侧面(48,50)的平面(64)对称布置的第二角,即该第二角被所述垂直穿过所述第一和第二纵向侧面(48,50)的平面(64)分成两个相等的角,其中由所述第一和第二斜面(56,58)构成的所述第一角(66)小于由所述第三和第四斜面(60,62)构成的所述第二角。
6.按照权利要求1所述的燃料泵,其特征在于,所述电刷(30)具有流线型的外部轮廓(44)。
7.按照权利要求1或6所述的燃料泵,其特征在于,所述流线型的外部轮廓(44)是圆形(44.1)的、椭圆形(44.2)的、菱形(44.3)的、三角形(44.4)的或肾形(44.5)的。
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