CN102481841A

CN102481841A - 带外部马达的流体箱和流体泵

Info

Publication number: CN102481841A
Application number: CN2010800391772A
Authority: CN
Inventors: D.H.富德
Original assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Current assignee: TI Group Automotive Systems LLC
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2012-05-30
Also published as: KR20120096460A; EP2448780A2; JP2012532283A; WO2011002970A3; US20110002798A1; WO2011002970A2

Abstract

流体箱组件可包括流体箱和流体泵，流体箱具有限定着内部体积的壁，在内部体积中接纳流体。流体泵可具有：马达，其包括电驱动的马达；泵送元件，其由马达驱动而旋转；分隔壁，其安置于马达与泵送元件之间且分隔马达和泵送元件；以及，磁性联接件，其在马达与泵送元件之间且穿过分隔壁操作以联接马达与泵送元件。马达可位于流体箱的内部体积外部，且泵送元件可位于流体箱的内部体积内。

Description

带外部马达的流体箱和流体泵

技术领域

本发明大体而言涉及流体箱/罐（tank）和用于将流体从箱泵送出来的泵。

背景技术

用于车辆的燃料箱通常包括整个地安置于燃料箱内的燃料泵。燃料泵通过箱中的孔而安装于燃料箱中，该孔必须随后被关闭且密封。燃料泵通常包括马达和由马达驱动的泵送元件，且马达和泵送元件作为单个单元而被承载于壳体内。为了接近/触及燃料泵，必须打破密封且通过该孔从箱移除整个燃料泵。即使在仅燃料泵的部分，例如马达需要加以检修或替换的情况下也是如此。

发明内容

流体箱组件可包括流体箱和流体泵，流体箱具有限定着内部体积的壁，在内部体积中接纳有流体。流体泵可具有：马达，其包括电驱动的马达；泵送元件，其由马达驱动而旋转；分隔壁，其安置于马达与泵送元件之间且分离开马达和泵送元件；以及，磁性联接件，其介于马达与泵送元件之间且穿过分隔壁操作以联接马达与泵送元件。马达可位于流体箱的内部体积以外，且泵送元件可位于流体箱的内部体积以内。

流体泵可包括马达、泵送元件、分隔壁和磁性联接件。泵送元件可由马达驱动以旋转。分隔壁可安置于所述马达与泵送元件之间，且分隔开马达与泵送元件。且磁性联接件可设于在马达与泵送元件之间、且穿过分隔壁操作以联接马达与泵送元件，其中马达单独地由泵送元件承载，从而使得马达和泵送元件能彼此单独地安装和移除。

附图说明

下列优选实施例和最佳模式的详细描述将参考附图而陈述，在附图中：

图1为带有流体泵送组件的燃料箱的一种实施方式的示意透视图；

图2为图1的燃料箱的一部分的片段截面图，示出流体泵送组件的内部部件；

图3为类似于图2的片段截面图，但示出替代流体泵送组件；

图4为类似于图2但示出安装于燃料箱底壁处的替代流体泵送组件的片段截面图；

图5为具有安装于燃料箱侧壁的流体泵送组件的燃料箱的片段截面图；以及

图6为在圆圈部分6内的图2的燃料箱的一部分的片段截面图。

具体实施方式

更详细地参看附图，图1示出流体箱10，诸如可用来在燃料系统中保持液体燃料供应的燃料箱。这种燃料系统可用于例如车辆中以递送燃料用于在发动机内燃烧。由电动马达驱动的泵12可用来将燃料从燃料箱10泵送出来且泵送到发动机。当然，箱10和泵10可用于其它流体。

燃料箱可包括限定着内部体积16的一个或多个壁14，在内部体积中包含有流体。燃料箱壁14可由任何合适的金属或非金属材料形成。在一个形式中，在所谓的“多层”燃料箱中，燃料箱10可由若干层聚合材料形成。如在图6中所图示的那样，各个层可包括：一个或多个结构层，其可形成HDPE或类似物所形成的内层17和外层18；一个或多个粘合剂层20；以及，一个或多个屏障层22，其具有抵抗烃或与包含于燃料箱10内的流体相关联的其它蒸气或液体渗透的所需性质。示例性屏障层材料包括尼龙和EVOH(乙烯乙烯醇)，但也可使用其它材料。可替代地，箱10可由单种材料形成，或者可具有除了本文所具体地提出的那些层之外的层、或不同于那些层的层。

在一个实施方式中，燃料箱10可包括凹口24或其它区域，可在其中或在其上安装泵12。如图1和图2所示的实施方式中，燃料箱10包括凹口24，凹口24足以将燃料泵12接纳于其中、从而使得燃料泵12并不从燃料箱10的相邻壁14显著地向外突伸(且在某些情况下，并无任何突伸)。如在图2中最佳地示出，凹口24可为圆形的、且可包括底壁26，底壁26延伸到周向延伸的侧壁28，提供杯形凹口24，杯形凹口24被封闭、且与燃料箱10的内部体积16分隔开。在至少某些实施方式中，也可提供直立裙部30，其从底壁26延伸且与凹口24的侧壁28在径向间隔开。裙部30可为环形的、且可平行于侧壁28延伸，在裙部与侧壁之间设有间隙32。裙部30可限定插口34的至少部分，在插口34中，在组件中接纳燃料泵12的一部分。在至少某些实施方式中，第二垂悬裙部36或壁可设于凹口24的区域中，且安置于燃料箱10的内部体积16内。如在图2中所示的那样，此第二裙部36可为环形的，且可从底壁36延伸到内部体积16内。此第二裙部36可限定第二插口38的至少部分，在第二插口38中，在组件中接纳燃料泵12的一部分。

在至少一个实施方式中，泵12可包括：外壳40，其可直接联接到箱壁14；泵组件42，其被承载于外壳40中以从泵12提取、加压和排放液体；以及，马达组件44，其联接到泵组件42以驱动泵组件42。马达组件44和泵组件可由分隔壁46分开。在一种形式中，分隔壁46为燃料箱壁14的一部分，且如在图2中更具体地图示的那样，分隔壁46可为凹口24的底壁26。在此形式中，马达组件44可安置于第一插口34中，且泵组件可安置于第二插口38中，或者以其它方式被承载或定位于燃料箱壁14的与马达组件44相对着的侧部上(例如，凹口24的底壁26上)。因此，自马达组件44的驱动信号或力穿过分隔壁46与泵组件42相连通，分隔壁46在此处示出为燃料箱壁14的一部分。以此方式，泵组件42可与内部体积16中的液体直接连通，且马达组件44可被维持处于内部体积16外，且不与液体直接连通。

马达组件44可包括马达50和输出轴杆52，输出轴杆52随着马达50旋转，或者由马达50旋转。马达50可具有任何合适构造，包括(例如，但不限于)刷型和无刷直流马达。举例而言，马达50可以在大约4,500 RPM在13伏和1.6安培的情况下提供大约30 m-Nm扭矩，且可为可购自香港Johnson Electric Industrial Manufactory Ltd.的HC系列马达。另一示例性马达由日本的Minebea Co., Ltd.以型号BLDC36提供。马达50可具有包围着其内部部件的壳体54，且马达壳体54可紧密地被接纳于第一裙部30中。第一裙部30可保持马达50并且衰减来自马达的振动和噪音。输出轴杆52可具有驱动特征，或以另外方式联接到驱动构件56。示例性驱动特征或联接件可包括紧定螺钉(未图示)、花键连接、配合非圆形驱动特征或类似物。轴承和/或支承件58可设于底壁26上或设置成邻近于底壁26，以支承住输出轴杆52的端部且防止底壁26磨损。

驱动构件56可包括联接到轴杆52的外壳60，和由外壳60承载在周向安置于轴杆52周围的诸如磁体62这样的一个或多个磁场产生构件。外壳60可由任何合适材料形成，包括各种塑料。由于外壳60并不对被泵送的液体暴露，外壳60无需由不渗透液体或者另外兼容以用于接触液体的材料而形成。外壳60可通过例如压配合、或利用垫圈和卡夹(诸如联接到输出轴杆52的弹簧卡夹64)而保持或支承于输出轴杆52上。如图所示，外壳60包括一个或多个袋状结构66，在其中接纳着磁体62。袋装结构66可完全封闭磁体62，诸如通过将外壳60包覆模制（overmold）于磁体62上，或者袋装结构66能在一面处敞开从而使得，当磁体安置于袋状结构66内时，磁体的一面沿着外壳的一面暴露。在该布置中，外壳60的面可邻近凹口24的底壁26安置。一般而言，磁体62提供磁场到底壁26上、且穿过底壁26。当然，磁体62可以设置成任何所需形状、配置/构造或布置，包括(但不限于)环形磁体、平盘磁体、或绕轴杆52间隔开的多个磁性区段或零件。驱动构件56可由不锈钢外壳承载的一个或多个稀土磁体构成，或者利用酚类或聚苯硫醚(PPS)树脂来包覆模制。磁体62可例如由钕、铁和硼组成(Nd₂Fe_I4B)。在另一实例中，驱动构件56可购自马萨诸塞州的牛津(Oxford, MA)的Magnetic Technologies, Ltd.。示例性联接件为MTD-0.2 ASSY，其具有0.2 Nm的滑移扭矩且构造成具有铝外壳60和六个磁体62。当向马达50供电时，外壳60和磁体62随着输出轴杆52旋转。

泵送组件42可包括泵外壳40、安置于外壳40内的从动构件70、和联接到从动构件70且由从动构件70驱动的泵送元件72。从动构件70可包括外壳74、和对于驱动构件56的磁场做出响应的构件，诸如一个或多个磁体76、或可由驱动构件56的磁体62所提供的磁场加以驱动的其它构件。外壳74的构造可基本上类似于驱动构件外壳60，且磁体76可同样地具有相同构造和材料。从动构件外壳74可包括一个或多个指状物78，一个或多个指状物76适于联接到泵送元件72以联接从动构件70和泵送元件72进行共同旋转。外壳74也可包括中央通路80，在其中接纳着轴杆82。另外，由于外壳74可向被泵送的液体暴露，若需要，其可由不同于驱动构件外壳60的材料形成，且特别地由适合在被泵送的液体中使用的材料构成。若在特定应用中需要或要求，磁体76也可被密封于外壳74内、且与液体隔离。轴杆82可为固定的，且可支承并维持外壳74和其它部件在泵送组件42中的位置。轴承84可安置于外壳74与轴杆82之间以便利外壳74相对于轴杆82旋转。泵外壳40可卷曲、轧制或另外绕外壳74形成或适于接纳外壳74。

泵送元件74可为：摆线（gerotor）型，其包括如本领域已知的内和外转子或齿轮；带叶轮的涡轮型；或者任何其它合适的泵送元件。在图2所示的实施方式中，泵送元件包括叶轮72，叶轮72具有安置于一个或多个泵送通道88中的多个叶片86，流体被泵送通过一个或多个泵送通道88。叶轮72可包括：中央开口90，轴杆82可延伸穿过中央开口90；和，一个或多个第二开口92，其中接纳了从动构件70的指状物78以将叶轮72联接到从动构件70从而用于与从动构件共同旋转。

泵送通道88可被限定于第一板94和第二板96中，第一板94和第二板96可安置于叶轮72的相对置的侧部上。第一板94可包括中央通路98，从动构件70的一部分和轴杆82延伸穿过该中央通路98。第二板96可包括盲内孔100，其适于接纳并支承轴杆82的端部。引导环102可安置于叶轮72周围和板94、96之间。引导环102可确保在板94、96之间的适当间距以允许叶轮72在板之间相对自由地旋转。作为引导环102的替代，一个或两个板94、96可在单件中包括凸缘，凸缘适合于接合另一板、且在板之间限定合适间隙，在该间隙中接纳着叶轮72。即，引导环或间隔件可与一个或两个板94、96形成为单件，而不是作为单独部件而被提供。入口104和出口106可形成于板94、96之一或二者中，液体通过入口104进入泵送组件42，液体通过出口106在压力下从泵送组件42排放。入口104可为形成于一板中的端口，且入口端口可经由转接器/适配器110、延伸部或管道而联接到过滤器108。出口106可与出口接头（nipple）112相连通，软管或其它管道可联接到出口接头112以根据需要来导引经加压的液体。在图2所示的实施方式中，入口端口104和出口端口106形成于第二板96中，但可使用其它布置。

泵外壳40可绕第一板94和第二板96形成，用以被接纳、卷曲或轧制以将泵送组件42保持在一起且防止或减少液体从泵12泄漏。泵外壳40可相对松弛地被接纳于从动构件72周围以防止干扰从动构件70的旋转。就此而言，卡夹可连接到轴杆82(可能利用推力垫圈)以限制或另外制止/抑制从动构件70的轴向移动，从动构件70的轴向移动可造成与泵外壳40接合、或干扰泵外壳40。泵外壳40的一部分可被接纳并固持于第二裙部36中，诸如通过压配合和/或卡夹，紧固件或其它固持特征。

在操作中，马达50被通电以便旋转所述输出轴杆52和联接到轴杆52的驱动轴杆56。由于在它们之间的磁吸引，驱动构件56的旋转造成从动构件70绕静止轴杆82且在泵外壳40内旋转。由于在它们之间的机械连接，从动构件70的旋转造成叶轮72旋转。因此，马达50的操作造成泵送组件42穿过安置于它们之间的壁46的操作。

利用泵12穿过安置于马达组件44与泵组件42之间的壁46进行操作，马达组件44可与被泵送的液体隔离。马达组件44也可从箱10移除以进行检修或替换、而无需接近/触及箱10的内部体积16，这防止了必须打破任何密封和必须重新密封箱10的任何开口或凸缘。另外，泵组件42可设于箱10内、而无需在箱10内的单独开口。例如，泵送组件42可通过提供用于另一部件(例如，用于向箱添加流体的填充管路或通气阀)的开口而安装到箱10内。作为另一实例，由焊接的两个半件形成的箱10被以另外方式密封在一起，泵送组件42可在将两个半件连接在一起之前被安装于箱的一个半件中。作为又一实例，泵送组件42可安装于支承结构上，绕着该支承结构吹塑模制(或另外的方式模制)了箱10，且支承结构定位且保持着泵送组件的位置。不提供穿过燃料箱10的单独开口用于泵12能减小通过箱10的蒸气渗透以及液体从箱泄漏的可能性。其也可通过减少形成于箱10中的开口数量而降低箱10的结构完整性。

泵12跨越过或穿过箱壁14或分隔壁46而操作，该箱壁14或分隔壁46可由非磁性材料、或并不显著易磁化但仍允许磁场穿过它们穿透过的材料而组成。举例而言，泵12跨越或穿过而进行操作的壁可由任何合适的聚合材料(例如，聚酰胺或NYLON 6/6)组成，或者金属组成，诸如不锈钢，其充分非磁性或充分可磁化/磁性穿透（magnetically permeable），例如奥氏体或含镍不锈钢。在至少某些实施方式中，分隔壁(其可为如先前所陈述的箱壁的一部分)可为至多大约5mm的总厚度，且在某些实施方式中，分隔壁的总厚度可在大约2mm至4mm之间。

在图3中示出了箱200和泵202的另一实施方式。在此实施方式中，箱200包括穿过箱壁206的开口204，泵202邻近该开口204安装。在此实施方式中，马达50、驱动构件56、从动构件70、轴杆52、82，泵送元件72和相关联的板94、96，引导环102和外壳40可与第一实施方式泵12中相对应的部件相似或相同地构造，因此这些部件和其相互关系的细节无需在此再次陈述。若需要，泵12可部分地或完全地安置于设在箱壁206中的凹口24中。

为了相对于箱200定位和保持泵部件、且关闭并密封开口204，可提供凸缘外壳210。凸缘外壳210可包括在径向向外延伸的安装凸缘212，该凸缘212覆在箱壁206的包围住开口204的一部分上、并且被密封于该部分上。该密封可为暂时的，诸如利用夹持装置的一个或多个卡夹，或者该密封可为永久的，诸如可通过将凸缘焊接到箱壁206而形成。凸缘外壳210还可包括限定第一插口的裙部214和限定第二插口的第二裙部216，在第一插口中接纳马达50和驱动构件56，在第二插口中接纳从动构件70、叶轮72和相关部件。这可便利制造该箱200，因为在此实施方式中，无需第一裙部30或第二裙部36形成于箱200上。凸缘外壳210还可包括分隔壁46，分隔壁46在驱动构件56与从动构件70之间延伸，且分隔开驱动构件56与从动构件70。因此，在泵202的此实施方式中，分隔壁46由凸缘外壳210而非箱壁206限定。分隔壁46可设于开口204区域中、或者在箱202的内部体积16以内或以外，其可极大程度上地增加将泵202相对于箱200定位于所需位置或方位的能力。凸缘外壳210可由用于驱动构件56与从动构件70之间磁性联接、且用于包含于箱中的特定液体中的任何合适材料形成，包括(例如)制造所述箱200的相同材料。凸缘外壳210可形成为单件以减少或排除蒸气或流体泄漏路径且用于改进结构完整性。而且，由于分隔壁46并非箱200的部分，且驱动构件56和从动构件70与箱200间隔开，箱200无需由适用于磁性联接的材料形成。

如图4所示的那样，在箱壁206中的开口204可形成于箱200的下壁或底壁中，从而使得凸缘外壳210和泵202位于箱200的底壁处而非上壁处。类似地，如图5所示的那样，凸缘外壳210和泵202位于箱200侧壁中的开口204处，或者任何其它方位。当然，图1和图2所示的泵也可安装于箱的任何壁上或任何壁处，且箱的相对应部分限定着在驱动构件56与从动构件70之间的分隔壁46。就此而言，箱和泵可以按多种方式布置以在很多种应用中易于使用和接近。

因此，泵12、202可设于相对于箱10、200较宽范围的位置和方位。马达50和驱动构件56可从箱10、200移除，而无须接近箱10、200的内部体积16或者打破箱的任何密封。且马达50和驱动构件56可能要检修或替换，而无须移动、替换或干扰泵送组件42。这极大地改进了泵12、202和箱10、200的服务寿命且能显著地降低泵和箱的维修和维护成本。

虽然在本文中所公开的本发明的形式构成当前优选的实施例，许多其它形式也是可能的。在本文中预期并未提及本发明的所有可能等效形式或衍生。应了解本文所述的术语只是描述性的、而非限制性的，且在不偏离本发明的精神或范围的情况下可做出各种变化。

Claims

1.一种流体箱组件，包括：

流体箱，其具有限定着内部体积的壁，在所述内部体积中接纳流体；

流体泵具有：马达，其包括电驱动的马达；泵送元件，其由马达驱动而旋转；分隔壁，其安置于所述马达与泵送元件之间、且分隔开所述马达和泵送元件；以及，磁性联接件，其在所述马达与泵送元件之间、且穿过分隔壁而操作以联接起所述马达与所述泵送元件，其特征在于，所述马达位于所述流体箱的内部体积以外，且所述泵送元件位于所述流体箱的内部体积以内。

2.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁为限定着所述内部体积的壁的一部分。

3.根据权利要求2所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁与限定着所述流体箱的内部体积的壁形成为单件。

4.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁为与所述流体箱分离的结构且所述分隔壁密封到所述流体箱壁上。

5.根据权利要求4所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁永久地密封到所述流体箱壁上。

6.根据权利要求5所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁焊接到所述流体箱壁上。

7.根据权利要求4所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁是承载着所述马达和所述泵送元件二者中至少一个的外壳的一部分。

8.根据权利要求7所述的流体箱组件，其特征在于，所述外壳承载所述马达，且所述马达可从所述外壳移除、而无需从流体箱开启所述外壳的密封。

9.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述磁性联接件包括与所述马达相关联的、且由所述马达驱动的驱动构件，和由所述驱动构件驱动的、且与所述泵送元件相关联的从动构件。

10.根据权利要求9所述的流体箱组件，其特征在于，所述驱动构件和从动构件中至少一个包括稀土磁体，且所述驱动构件和从动构件中另一个包括穿过所述分隔壁对所述稀土磁体的磁场做出响应的材料。

11.根据权利要求10所述的流体箱组件，其特征在于，所述驱动构件和所述从动构件二者均包括至少一个稀土磁体。

12.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁完全分隔且隔离所述马达与泵送的液体。

13.根据权利要求3所述的流体箱组件，其特征在于，所述流体箱壁由不同材料的多层形成。

14.根据权利要求13所述的流体箱组件，其特征在于，所述流体箱壁包括至少一个蒸汽屏障层。

15.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述流体箱壁包括凹口，所述凹口具有侧壁和底壁，且所述底壁的至少一部分限定所述分隔壁。

16.根据权利要求3所述的流体箱组件，其特征在于，所述流体箱壁包括与所述分隔壁间隔开的开口，且所述泵送元件通过所述开口插入到所述流体箱的内部体积内。

17.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁的厚度为5mm或更小。

18.根据权利要求17所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁的厚度在2mm与4mm之间。

19.根据权利要求1所述的流体箱，其包括第一插口和第二插口，所述马达至少部分地接纳于所述第一插口中，且所述泵送元件至少部分地接纳于所述第二插口中，且其特征在于所述分隔壁使得所述第一插口与所述第二插口分开。

20.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁形成所述流体箱的下壁的一部分。

21.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁形成所述流体箱的侧壁的一部分。

22.根据权利要求1所述的流体箱组件，其特征在于，所述分隔壁形成所述流体箱的上壁的一部分。

23.一种流体泵，包括：

马达；

泵送元件，其由所述马达驱动以旋转；

分隔壁，其安置于所述马达与所述泵送元件之间，且分隔所述马达和所述泵送元件；

磁性联接件，其在所述马达与所述泵送元件之间且穿过所述分隔壁操作以联接所述马达与所述泵送元件，其特征在于，所述马达与所述泵送元件分开地受承载，从而使得所述马达和所述泵送元件能彼此单独地安装和移除。

24.根据权利要求23所述的流体泵，其特征在于，所述磁性联接件包括与所述马达相关联的、且由所述马达驱动的驱动构件，和由所述驱动构件驱动的、且与所述泵送元件相关联的从动构件。

25.根据权利要求23所述的流体泵，其特征在于，所述分隔壁以单件整体地形成为燃料箱的部分，且所述马达安置于所述燃料箱的内部体积以外，且所述泵送元件安置成与所述燃料箱的所述内部体积相连通。

26.根据权利要求23所述的流体泵，其特征在于，所述分隔壁为可由箱承载的外壳的部分，且所述马达可由所述外壳可移除地承载。

27.根据权利要求23所述的流体泵，其特征在于，所述分隔壁完全分隔且隔离所述马达与泵送的液体。

28.根据权利要求24所述的流体泵，其特征在于，所述驱动构件和从动构件中至少一个包括稀土磁体，且所述驱动构件和从动构件中另一个包括穿过所述分隔壁对所述稀土磁体的磁场做出响应的材料。

29.根据权利要求28所述的流体泵，其特征在于，所述驱动构件和所述从动构件包括至少一个稀土磁体。

30.根据权利要求23所述的流体泵，其还包括：流体泵组件，其安置于与所述马达相对的所述分隔壁的侧部邻近处、且具有所述泵送元件；以及，从动元件，其对于所述马达的旋转输出做出响应、且联接到所述泵送元件。

31.根据权利要求30所述的流体泵，其特征在于，所述泵送元件为叶轮。

32.根据权利要求30所述的流体泵，其特征在于，所述泵送元件包括相互啮合的齿轮。