CN101191469B - 燃料供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种零件数少的小型燃料供给装置。燃料供给装置的旋转斜板利用轴心相对于驱动轴倾斜的滚动轴承进行安装，驱动轴的轴心穿过滚动轴承的轴心与包括多个轴承滚珠的中心在内的平面的交点。旋转斜板在与相对于驱动轴倾斜的安装轴嵌合、或与驱动轴的球状部分嵌合而倾斜的状态下利用衬套的倾斜支撑面支撑而倾斜。也可使衬套的扭转破坏强度在自锁转矩以下，或隔着弹性构件支撑旋转斜板。可减少零件数，实现燃料供给装置的小型化。

Description

燃料供给装置

技术领域

本发明涉及一种对旋转斜板型轴向活塞泵进行马达驱动的燃料供给装置。

背景技术

因环境问题，从废气限制、燃料费上升的观点出发而将燃料供给装置从机械式的汽化器改变成了具有燃料喷射阀的电子控制式系统，近年来的汽车全部采用了后者的系统。近年来，环境问题的限制不仅局限于汽车，还逐渐扩大到两轮车、舷外挂机，此外还有特殊车辆，汽车中采用的燃料供给装置是采用设在燃料箱内的离心泵的箱内式燃料供给装置(未图示)成为了主流，但因此而需要较大的燃料箱，因燃料箱小、排气量小、装设空间的问题而无法在燃料箱中配置箱内式燃料供给装置的车辆很难应对环境问题，从而需要可装设在燃料箱外的直列式燃料供给装置。

作为现有的燃料供给装置，在例如像专利文献1中公开的那样由自吸性优良的容积型泵和直流有刷马达构成的直列式燃料供给装置中，泵包括：吸入阀；输出阀；可与活塞滑动地嵌合的气缸；与气缸一起构成燃料加压室的板；使活塞在轴向上移动的斜板；在活塞与斜板之间与活塞连动、相对于斜板滑动的滑块；朝着斜板推压活塞的弹簧；以及构成弹簧的底座面的弹簧保持件，马达包括：永久磁体；固定永久磁体的构成磁力回路的轭；与斜板一体固定的旋转的轴；压入固定在轴上、具有绕线的定子；构成电气触点的电刷；以及连接未图示的蓄电池与电刷的引线，利用装置本体使泵与马达固定成一体地配置在燃料通路内。

动作原理如下：首先，马达利用外部的蓄电池进行旋转动作，使固定在其轴上的斜板旋转。接着，在斜板的旋转下，被弹簧推压在斜板上的活塞与气缸滑动移动。在活塞移动到下方时，由活塞、气缸、吸入阀、输出阀、板构成的燃料加压室内的容积增大，从而所述燃料加压室内减压，在吸入阀成为开阀压力以下的时刻，燃料从吸入阀被吸引。接着，活塞向上方移动，从而所述燃料加压室内加压，在加压到由设在外部的压力调整装置调整为规定压力的输送管内压以上的阶段，燃料从输出阀输出。该动作对应斜板的旋转由同心状配置的多个活塞依次反复进行。

另外，例如还有像专利文献2～4中公开的那样，通过在斜板与活塞之间及斜板与马达之间等多个部位上设置分别独立地承受径向负载及推力负载的滑动构件、滚动轴承来作为上述问题的对策，但存在零件加工形状的复杂化和高精度化问题，另外还存在因零件数增加而导致成本增加的严重问题。

另一方面，在泵部出现某一异常时，泵驱动转矩可能会上升而使泵变为自锁状态，因此还需要减小泵驱动转矩。

专利文献1：日本专利特开2001-65447号公报

专利文献2：日本专利特开2001-3839号公报

专利文献3；日本专利特开2001-221129号公报

专利文献4：日本专利特开2006-112380号公报

在如专利文献1公开的现有的燃料供给装置中，在上述动作中，燃料压力×活塞截面积及由弹簧产生的力、在斜板上产生的摩擦力、以及配置成同一直径的活塞的间距半径产生驱动转矩，但由于活塞(滑块)与斜板之间仅为滑动而摩擦系数大，因此摩擦力也变大，存在不得不与此相应地使马达大型化的问题。另外，该摩擦力在活塞与气缸的滑动部上也作为侧力形成，因此还存在活塞磨损的问题。

另外，在如专利文献2～4公开的现有的燃料供给装置中，存在零件加工形状的复杂化和高精度化、因零件数增加而导致成本增加的问题。

作为其它问题，在泵部出现某一异常时，泵驱动转矩上升。若活塞变为自锁的状态，则马达也会变为自锁状态，从而在马达中流过最大电流，马达发热，最糟糕时会导致火灾。(马达的电流与转矩成正比关系，自锁时变为最大电流。)

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种小型、制造成本低、且可靠性高的燃料供给装置。

本发明的燃料供给装置包括：壳体，具有吸入口及输出口；气缸，在所述壳体内形成与所述吸入口及所述输出口连通的泵室；柱塞，可滑动地设在所述气缸内，使所述泵室容积可变；驱动轴，被所述壳体可旋转地支撑；以及旋转斜板，在所述壳体内相对于所述驱动轴倾斜地安装在所述驱动轴上，作用于所述柱塞，将所述驱动轴的旋转运动转换成所述柱塞的往复运动，其特征在于，所述旋转斜板包括：作用于所述柱塞的环状旋转板；以及轴心相对于所述驱动轴倾斜的滚动轴承，该滚动轴承具有安装在所述驱动轴上的内圈、设在所述内圈上的多个轴承滚珠、以及设在所述轴承滚珠上并与所述环状旋转板相连的外圈，所述旋转斜板构成了所述驱动轴的轴心穿过所述滚动轴承的轴心与包括多个轴承滚珠的中心在内的平面的交点的位置关系。

采用本发明的燃料供给装置，具有可减少零件数、可实现燃料供给装置的小型化的效果。

附图说明

图1是表示本发明的燃料供给装置及其局部放大图的剖视图。

图2是对本发明的燃料供给装置的驱动转矩曲线与现有的燃料供给装置的驱动转矩曲线进行比较来表示的曲线图。

图3是表示本发明的另一燃料供给装置及其局部放大图的剖视图。

图4是表示本发明的又一燃料供给装置及其局部放大图的剖视图。

(符号说明)

2吸入口

3输出口

6壳体

21泵室

19气缸

20柱塞

9驱动轴

28旋转斜板

35环状旋转板

32内圈

34外圈

30轴心

31滚动轴承

30轴心

33轴承滚珠

39平面

P交点

29安装轴

41球状部分

42、43支撑面

44、45衬套

50弹性构件

具体实施方式

实施形态1

图1是表示本发明的燃料供给装置的一实施形态的概略剖视图，图示的燃料供给装置整体呈中空圆筒形，具有壳体6，该壳体6包括：圆筒壁1；以及设在两端上、分别具有吸入口2及输出口3的第一端壁4及第二端壁5。燃料供给装置还包括：设在壳体6内的吸入口2侧、由轴承7及轴承8来支撑驱动轴9并具有在定子10内旋转的转子11的电动机即驱动装置12；以及设在壳体6内的输出口3侧、由驱动装置12驱动的泵装置13。驱动装置12的轴心14与泵装置13的轴心15一致。

从吸入口2进入壳体6内的燃料在配置有驱动装置12的壳体6内的驱动装置室16、即在驱动装置12内的构成要素间的间隙中总体地轴向流动，从而到达壳体6内的配置有泵装置13的泵装置空间17。

泵装置13具有被圆筒壁1和第二端壁5支撑的较厚的圆板状的气缸体18。在气缸体18上绕轴心15设置有与轴心15平行的多个气缸(缸孔)19，由一端插入气缸19内的可滑动的柱塞(活塞)20形成容积可变的泵室21。

在气缸体18上还设置有：使与吸入口2连通的壳体6内的泵装置空间17与泵室21的底部连通的吸入通路22、以及使泵室21的底部与设在端壁5上的输出口3连通的输出通路23。在所述吸入通路22内设置有吸入阀24，从而将需要送入泵中的燃料吸引到气缸19内的泵室21中，在输出通路23内设置有输出阀25，在泵室21内被柱塞20压缩的燃料从输出口3输出。

在柱塞20的从气缸19突出的突出端上设置有弹簧止动器26，在弹簧止动器26与气缸体18之间设置有压缩弹簧27，使柱塞20始终向从气缸19拔出的方向偏倚。柱塞20的前端部加工成光滑的半球状，可滑动地与被驱动装置12的驱动轴9支撑并一起旋转的旋转斜板28接触。

本发明的泵装置13的旋转斜板28安装在作为小径轴部的安装轴29上，该小径轴部设在电动机即驱动装置12的驱动轴9的突入泵装置空间17内的前端部上。在图1所示的例中，驱动装置12的驱动轴9是支撑并驱动泵装置13的旋转斜板28的轴，因此也是泵装置13的驱动轴。安装轴29例如是通过削去而与驱动轴9一体地作为一个部件进行设置的。

安装轴29的轴心30相对于驱动轴9的轴心14倾斜一定角度，在图示的例中，利用压力嵌合来支撑作为球轴承的滚动轴承31的内圈32。在内圈32的外周隔着轴承滚珠33嵌合有外圈34，外圈34用其外周来支撑与柱塞20滑动接触的环状旋转板35，作为整体构成了旋转斜板28。在安装轴29的前端部上设置有卡合有螺母36的螺纹部37，滚动轴承31的内圈32通过垫圈38牢固地安装在驱动轴9上。

如图1的局部放大图明确所示，驱动轴9与旋转斜板28的轴心的位置关系是：驱动轴9的轴心14穿过滚动轴承31的径向及轴向的中心P、即滚动轴承31的轴心(即安装轴29的轴心30)与包括多个轴承滚珠33的中心在内的平面39的交点。在这种位置关系下，环状旋转板35能相对于安装轴29可靠且平滑地旋转，只需使用一个可承受一般的径向及推力负载的球轴承就可将环状旋转板35作为旋转斜板28起作用。

如上所述，图1所示的本发明的燃料供给装置包括：具有吸入口2及输出口3的壳体6；设在壳体6内、形成与吸入口2及输出口3分别连通的泵室21的气缸19；以及可滑动地设在气缸19内、使泵室21容积可变的柱塞20。燃料供给装置还包括：由壳体6可旋转地支撑的驱动轴9；以及在壳体6内相对于驱动轴9倾斜地安装在驱动轴9上、作用于柱塞20而将驱动轴9的旋转运动转换成柱塞20的往复运动的旋转斜板28。燃料供给装置还具有滚动轴承31，该滚动轴承31包括：通过安装轴29安装在驱动轴9上而一起旋转的内圈32、与旋转斜板28相连的外圈34、以及相对于驱动轴9倾斜的轴心30。另外，旋转斜板28构成了驱动轴9的轴心穿过滚动轴承31的轴心与包括多个轴承滚珠的中心在内的平面的交点P的位置关系。

驱动轴9具有相对于驱动轴9倾斜的小径轴部即安装轴29，将滚动轴承31嵌合安装在该安装轴29上。

采用本发明，不用增加零件数，可提供一种小型、制造成本低、且可靠性高的燃料供给装置。

图2中表示的是将为了驱动本发明的燃料供给装置而必需的驱动转矩(N·m)作为相对于旋转斜板的旋转角度(度)的驱动转矩曲线A来进行表示的曲线图。在该曲线图中，作为比较例，还表示了具有与专利文献1(日本专利特开2001-65447号公报)公开的技术相同的旋转斜板的现有的燃料供给装置的驱动转矩的驱动转矩曲线B。

一般来说，旋转斜板型燃料供给装置的驱动转矩(T)可利用下式来计算。

T＝((1+μ)(Fs+Fp)sinθ)cosθ·L

式中，μ是柱塞与旋转斜板之间的动摩擦系数，Fs是作用在柱塞上的弹簧力，Fp是作用在柱塞上的燃料压力，θ是旋转斜板相对于与驱动轴垂直的面的倾角，L是柱塞的节圆半径。

在图2中，本发明的燃料供给装置的柱塞与旋转斜板之间的动摩擦系数μ为0.05，构成驱动转矩曲线A，现有的燃料供给装置的柱塞与旋转斜板之间的动摩擦系数μ为0.4，构成驱动转矩曲线B。由这些驱动转矩曲线A及B可知，本发明的燃料供给装置的驱动转矩与现有的燃料供给装置的驱动转矩相比明显减小。

实施形态2

在图3所示的燃料供给装置中，驱动轴9的安装轴40具有球状部分41，旋转斜板28的滚动轴承31的内圈32与球状部分41嵌合，滚动轴承31被分别具有倾斜的支撑面42及43的第一衬套44及第二衬套45支撑。

即，在图3中，安装轴40是从驱动轴9的泵装置空间17侧的端部起一体同轴延伸的圆筒形的轴，球状部分41是设在安装轴40中间部的膨胀成球状的部分。球状部分41的球面中心配置在与滚动轴承31的中心点P一致的位置上。滚动轴承31与球状部分41的球面在大致整个圆周上线接触、用内圈32得以支撑，同时被夹持在第一衬套44和第二衬套45之间而倾斜地保持。

第一衬套44是与圆筒形的安装轴40嵌合的中空圆筒体，用相对于中心轴垂直的端面46与驱动轴9的端面47抵接，用相对于中心轴倾斜了旋转斜板28的倾角的支撑面42与滚动轴承31的内圈32抵接。第二衬套45是与第一衬套44相同的、与圆筒形的安装轴40嵌合的中空圆筒体，配置成与第一衬套44一起夹持旋转斜板28，用相对于中心轴倾斜了旋转斜板28的倾角的支撑面43与滚动轴承31的内圈32抵接，垂直于中心轴的端面48利用嵌合在螺纹部37上的螺母36隔着垫圈38紧固。

图3所示的燃料供给装置的其它结构与图1中相关的在前面所述的结构相同。

这样，通过用安装轴40的球状部分41和具有倾斜的支撑面42、43的衬套44、45来支撑旋转斜板28，可一边使安装轴40与驱动轴9同轴一边使旋转斜板28倾斜。采用该结构，由于安装轴40为同轴，因此制作容易。另外，由于旋转斜板28的倾角由容易加工的衬套44、45的倾角来规定，因此装配性提高，通过使用支撑面42、43的倾角不同的衬套44、45，对斜板角度变更的应对措施也变得简单。

另外，由于使衬套44、45的扭转破坏强度等同于或小于施加在驱动轴上的马达的自锁转矩，从而万一泵自锁时，会使衬套44、45破坏，从而可避免马达的自锁。

实施形态3

在图4所示的燃料供给装置中，滚动轴承31隔着弹性构件50支撑在驱动轴9的安装轴40上，以吸收冲击。其它结构与图3中相关的说明过的结构相同。

弹性构件50在整体呈中空圆筒形的套筒51的一端上设有凸缘52，套筒51与安装轴40嵌合，其上嵌合有第二衬套45和垫圈38，凸缘52设置在垫圈38与螺母36之间。弹性构件50未配置在滚动轴承31与驱动轴9之间，但由于安装在安装轴40的球状部分上的滚动轴承31的支撑通过第一及第二衬套44、45、垫圈38、弹性构件50、以及螺母36来实现，因此可以说滚动轴承31隔着弹性构件50被安装轴40支撑。这就意味着弹性构件50的形状及配置位置可在能吸收自锁引起的冲击的范围内进行各种变更，而且也可在具有相对于图1所示的驱动轴倾斜的安装轴的燃料供给装置中应用弹性构件50。

弹性构件50的材质只要是具有在泵发生异常而产生较大的转矩时能使驱动轴9的安装轴40与旋转斜板28之间产生滑动那样的弹性、以及可在燃料泵内使用的耐久性良好的材质即可，但一般使用合成橡胶和合成树脂。

采用这种结构，在泵发生异常时可在规定转矩下使垫圈38、弹性构件50、以及衬套45之间产生滑动。在实施形态2中，由于衬套的规格由扭转破坏强度(马达的自锁转矩)和斜板倾角的组合来设定，因此衬套的规格增多，但在实施形态3中，衬套的规格可由斜板的倾角来确定，马达的自锁防止可由弹性构件规格来确定，从而可使对燃料供给装置的规格变更的应对措施变得更为容易。

Claims (5)

1. 一种燃料供给装置，包括：

壳体，具有吸入口及输出口；

气缸，在所述壳体内形成与所述吸入口及所述输出口连通的泵室；

柱塞，可滑动地设在所述气缸内，使所述泵室容积可变；

驱动轴，被所述壳体可旋转地支撑；以及

旋转斜板，在所述壳体内相对于所述驱动轴倾斜地安装在所述驱动轴上，作用于所述柱塞，将所述驱动轴的旋转运动转换成所述柱塞的往复运动，其特征在于，

所述旋转斜板包括：作用于所述柱塞的环状旋转板；以及轴心相对于所述驱动轴倾斜的滚动轴承，该滚动轴承具有安装在所述驱动轴上的内圈、设在所述内圈上的多个轴承滚珠、以及设在所述轴承滚珠上并与所述环状旋转板相连的外圈，

所述旋转斜板. 构成了所述驱动轴的轴心穿过所述滚动轴承的轴心与包括多个轴承滚珠的中心在内的平面的交点的位置关系。

2. 如权利要求1所述的燃料供给装置，其特征在于，所述驱动轴具有相对于所述驱动轴倾斜的安装轴，所述滚动轴承与所述安装轴嵌合。

3. 如权利要求1所述的燃料供给装置，其特征在于，所述驱动轴具有球状部分，所述滚动轴承与所述球状部分嵌合，所述滚动轴承被具有倾斜的支撑面的衬套支撑。

4. 如权利要求3所述的燃料供给装置，其特征在于，所述衬套的扭转破坏强度在施加于驱动轴的自锁转矩以下。

5. 如权利要求1至4中任一项所述的燃料供给装置，其特征在于，所述滚动轴承隔着弹性构件支撑在所述驱动轴上。

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