CN106560620A - 配量泵、特别是用于车辆加热器的燃料配量泵 - Google Patents

配量泵、特别是用于车辆加热器的燃料配量泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种配量泵、特别是用于车辆加热器的燃料配量泵，该配量泵包括在泵室(72)中为了排出和接收流体而能往复运动的泵活塞(36)和用于该泵活塞(36)的驱动组件(30)，其特征在于，所述驱动组件(30)包括以磁性形状记忆材料构成的至少一个驱动元件(28)。

Description

配量泵、特别是用于车辆加热器的燃料配量泵
技术领域
本发明涉及一种配量泵、特别是用于车辆加热器的燃料配量泵，该配量泵包括在泵室中为了排出和接收流体而能往复运动的泵活塞和用于该泵活塞的驱动组件。
背景技术
由DE 10 2011 004 362 A1已知一种用于将燃料输送到燃料运行的车辆加热器的燃烧室的配量泵。为了在泵室中接收待输送的燃料并且为了从该泵室中排出在泵室中所接收的燃料而能沿其纵方向往复运动的泵活塞与衔铁固定连接。衔铁或泵活塞由在激励时产生磁场的线圈包围。通过与磁场的相互作用施加力到衔铁上，该力沿从泵室中排出燃料的方向加载该衔铁并且因此加载泵活塞。在结束线圈的激励并且由此结束磁场的产生时，泵活塞与衔铁一起通过作为复位元件起作用的复位弹簧沿从泵室中出来的方向运动。泵活塞在其往复运动时在配设有相应的弹性元件的两个止档之间运动，以便在往复运动的两个端部位置中阻尼泵活塞的止档。
由DE 10 2013 221 744 A1已知一种泵，通过该泵可以将液态燃料输送到车辆加热器的燃烧室。该泵包括由磁性形状记忆材料构成的管状的泵体。在产生磁场时，通过与该磁场的相互作用使由磁性形状记忆材料构成的泵体变形。通过变形，由管状的泵体围住的容积变化。这个在激励或结束激励时交替出现的容积变化可以用于朝燃烧室的方向输送液态燃料。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种可成本低廉地构造的配量泵，利用该配量泵实现所输送的介质的改进的可配量性并且避免在泵活塞运动时产生撞击噪声。
根据本发明，该任务通过一种配量泵、特别是用于车辆加热器的燃料配量泵得以解决，该配量泵包括在泵室中为了排出和接收流体而能往复运动的泵活塞和用于该泵活塞的驱动组件。
在此另外规定：所述驱动组件包括以磁性形状记忆材料构成的至少一个驱动元件。
一方面，本发明利用如下效果，即，通过与磁场的相互作用，由磁性形状记忆材料构成的主体、亦即驱动元件改变其形状。这个形状改变在本发明的结构中可以用于产生使泵活塞运动的力。因为(不同于在由DE 10 2013 221 744 A1已知的结构)泵作用通过泵活塞在泵室中的往复运动实现并且由磁性形状记忆材料构成的驱动元件仅用于产生用于泵活塞的驱动力，所以在至少一个驱动元件中不必考虑复杂的造型形状、例如作为空心体的构造。该驱动元件可以以比较简单的形状提供，这一方面简化了其制造过程，另一方面带来制造成本的明显降低。因为通过与磁场的相互作用能非常精确地调节由磁性形状记忆材料构成的驱动元件的形状改变(亦即通过预给定磁场强度)，所以也可以相应精确地调节通过至少一个驱动元件来运动的泵活塞的程度。由此，存在不仅通过往复运动的频率、而且通过往复运动的程度(亦即幅度)来影响所输送的介质的体积的可能性。因此，特别是可以避免在相应的运动死点上出现撞击噪声，因为一方面通过作用到至少一个驱动元件上的磁场的相应变化可以在接近相应的运动死点时降低泵活塞的运动。另一方面，实际上可以完全避免在相应的运动颠倒时泵活塞与限定其运动的构件的直接撞击接触。
所述磁性形状记忆材料可以包括磁性形状记忆合金。在这里，使用NiMnGa合金已经证实在可实现的形状变化或容积变化方面是特别有利的。
为了能够取得至少一个驱动元件的形状改变和由此泵活塞的运动，提出：所述驱动组件包括用于产生作用到所述至少一个驱动元件上的磁场的磁场产生单元，所述磁场产生单元优选具有能电激励的线圈组件。
在此，所述至少一个驱动元件可以在磁场产生的情况下沿第一加载方向加载所述泵活塞，其中，优选在沿第一加载方向加载时所述至少一个驱动元件沿从所述泵室中排出流体的方向加载所述泵活塞。
通过驱动元件与磁场的相互作用，可以沿一个方向产生形状改变和因此驱动力。为了使泵活塞又往回运动，提出：所述驱动组件包括第一复位元件，用于沿与第一加载方向基本上相反的第二加载方向加载所述泵活塞，其中，优选在沿第二加载方向加载时所述第一复位元件沿在泵室中接收流体的方向加载所述泵活塞。
因为通过与磁场的相互作用由磁性形状记忆材料构成的所述至少一个驱动元件只能沿一个方向变形，所以根据本发明进一步提出：所述至少一个驱动元件配设有第二复位元件，用于使所述至少一个驱动元件复位到在磁场未产生的情况下待占据的基本状态、亦即无磁场状态中。如果同时规定：所述第一复位元件提供所述第二复位元件，则可以通过同一构件或同一组件不仅产生泵活塞的复位、而且产生驱动元件的复位。例如可以通过如下方式实现这个复位作用，即所述第一复位元件或/和所述第二复位元件包括复位弹簧。
为了能够将待输送的介质或流体、亦即例如燃料朝泵室的方向引导，提出：所述至少一个驱动元件设置在提供流体进入通道的驱动元件壳体中。
所述泵活塞能够在泵活塞壳体中沿泵纵轴线的方向往复运动。在此，为了使将通过流体进入通道输送的流体导入到泵室中变得简单，提出：所述驱动元件壳体和所述泵活塞壳体提供通孔，用于将所述至少一个驱动元件与所述泵活塞耦联用以传递驱动力的传递机构或/和用于流体穿过。
为了能够以简单的方式一方面设置有用于泵活塞的壳体、另一方面设置有提供泵室的壳体，提出：在所述泵活塞壳体上设置有提供所述泵室的泵室壳体。在此，该泵室壳体也可以用于支撑加载泵活塞的复位元件。
为了将待输送的流体导入到泵室中，根据一个特别有利的方面，在所述泵活塞中可以设置有贯穿该泵活塞的流体流过通道。
用于通过泵活塞的往复运动待输送的流体的限定的流动方向可以通过如下方式实现，即，在所述泵活塞中设置有进入止回阀，或/和在所述泵室壳体中设置有排出止回阀。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明。附图中：
图1示出具有定位在第一端部位置中的泵活塞的配量泵的纵剖图；
图2示出在图1中示出的配量泵的横剖图，其沿着图1中的线II-II剖开；
图3示出在泵活塞定位在第二端部位置中的情况下的相应于图1的图示；
图4示出具有图3的配量泵的横剖图，其沿着图3中的线IV-IV剖开；
图5示出图3的配量泵的泵活塞的横剖图，其沿着图3中的线V-V剖开。
具体实施方式
图1和2示出一般以10标记的配量泵，该配量泵例如可以用于将液态的燃料从燃料箱朝燃料运行的机动车加热器的燃烧室的方向输送。配量泵10包括一般以12标记的和由多个部分组装而成的泵壳。在泵壳12的进入端区域14上设置有进入接管16，引导到燃料箱的软管例如可以连接到该进入接管上。在排出端区域18上设置有排出接管20，引导到燃烧室的软管例如可以连接到该排出接管上。
壳体12包括沿泵纵轴线L的方向伸展的驱动元件壳体22，该驱动元件壳体提供进入端区域14并且也提供进入接管16。在驱动元件壳体22中设置有沿泵纵轴线L的方向完全贯穿该驱动元件壳体的流体进入通道24。该流体进入通道在进入端区域14的区域中具有阶梯状的扩宽部26，沿泵纵轴线L的方向伸展的、由磁性形状记忆材料(例如NiMnGa合金)构成的驱动元件28支撑在该扩宽部上。驱动元件28构成一般以30标记的驱动组件的重要组成部分。如在图2中可看出的那样，驱动元件28构造成基本上板状的，从而在该驱动元件的两侧提供流体进入通道24的通流量并且待输送的流体、亦即例如燃料可以在环流驱动元件28的情况下流过驱动元件壳体22。
在驱动元件壳体的远离进入端区域14的端部区域32上，驱动元件壳体22与同样沿泵纵轴线L的方向伸展的泵活塞壳体34固定地且流体密封地连接。在泵活塞壳体34中如此容纳一般以36标记的泵活塞，使得该泵活塞可以沿泵纵轴线L的方向运动。在泵活塞壳体34的靠近驱动元件壳体22的端部区域32的或者说与其连接的端部区域38上设置有用于泵活塞36的贴靠突出部40。在贴靠突出部40中或者说在泵活塞壳体34的端部区域38中设置有通孔42，该通孔与驱动元件壳体22的轴向敞开的端部区域32一起一方面能实现流体从流体进入通道24流入到泵活塞壳体34中，另一方面能实现将驱动元件28与泵活塞36耦联用以传递驱动力的传递机构44的穿过。
泵活塞36构造有两个嵌入彼此中的且相互固定地连接的活塞件46、48。活塞件46在其面对贴靠突出部40的区域中具有板状的端部区段50，该端部区段在支承在贴靠突出部40上的泵活塞36中封闭通孔42以防流体穿过。在活塞件46的例如通过三个接片52、54、56与板状的端部区域50连接的中央的体区域58中设置有用于一般以62标记的进入止回阀的例如锥形的阀座60。该进入止回阀包括例如构造为球的阀元件64，该阀元件由阀弹簧66预紧到阀座60上。在此，阀弹簧66支撑在嵌入到活塞件46中的且与其固定连接的活塞件48上。
泵活塞36的活塞件48以其背离活塞件46的端部区域68嵌接到构造在泵室壳体70中的泵室72中。在图1中的泵活塞36向上、亦即朝泵壳12的排出端区域18的方向运动时，泵室72的能以流体占用的容积减小。由于在泵室72中和在基本上沿泵纵轴线L的方向贯穿泵活塞36的流体流过通道74中的流体压力上升，进入止回阀62还增强地沿其关闭位置的方向受载，使得包含在泵室72中的流体只能通过排出止回阀76从泵室72中溢出并且通过排出接管20流出。排出止回阀76包括构造在泵室壳体70中的阀座78和通过阀弹簧80压靠到该阀座78上的、例如构造为球的阀元件82。在此，阀弹簧80支撑在提供泵壳12的排出接管20的且流体密封地嵌入到泵室壳体78中的接管件84上。
如果泵活塞36在图1的图示中向下运动的话，则泵室72的能以流动占用的容积增大。在泵活塞36的这个运动中，通过在流体进入通道24中占优势的流体压力辅助支持进入止回阀62的阀元件64从其阀座60上抬起，从而流体可以从流体进入通道24或者说从泵活塞壳体34的内部容积区域到达泵活塞36的流体流过通道74中并由此也到达泵室72的区域中。已经从泵室72排出的流体通过排出接管20的回流由排出止回阀76阻止。
为了产生泵活塞36的往复运动用以在泵室72中接收流体并且用以从泵室72中排出流体，设置有已经提及的驱动组件30连同其由磁性形状记忆材料构成的驱动元件28。此外，驱动组件30包括在图4中以原理的方式示出的磁场产生组件86。该磁场产生组件例如可以包括绕由金属材料构成的轭88引导的线圈组件90。在激励线圈组件90时在轭88的两个彼此对置的极94、96之间产生磁场M。该磁场M基本上垂直于泵纵轴线L并且也垂直于构造成板状的驱动元件28延伸。通过与磁场M的相互作用，由磁性形状记忆材料构成的驱动元件28改变其形状，使得该驱动元件如这一点由从示出没有磁场的状态的图1到示出具有磁场的状态的图3的过渡所示那样改变其形状、特别是其长度。随着长度的增大，驱动元件28的宽度减小。通过这种方式和方法可以实现驱动元件28的直至约10％的长度变化。
在通过磁场产生组件86产生磁场M时驱动元件28的这个长度变化用于引起泵活塞36的相应移动。在此，驱动力特别是通过例如销钉状的或栓销状的传递机构44传递到泵活塞36的活塞件46上。在此，泵活塞克服一端在活塞件46上和另一端在泵室壳体70上的且此时包围活塞件48的复位弹簧94的复位作用移动。这个例如构造为螺旋压缩弹簧的复位弹簧94由此构成第一复位元件96，由该第一复位元件沿从泵室72出来的方向并且由此沿在泵室72中接收待输送的流体的方向加载泵活塞36。同时复位弹簧94构成第二复位元件98，由该第二复位元件通过泵活塞36或者说活塞件46和传递件44施加复位力到驱动元件28上。这是必要的，因为由磁性形状记忆材料构成的驱动元件28虽然当该驱动元件遭受磁场M时改变其形状或者说长度，但在结束磁场M的产生时不能自动地回到其之前占据的且例如在图1中示出的基本状态。为此，外部的力作用是必需的，该力作用在示出的构造实例中由在其功能方面作为第二复位弹簧98的复位弹簧94产生。
通过交替地或者说周期地激励磁场产生组件86或者说线圈组件90并且相应周期地产生磁场M、亦即在具有磁场的状态与没有磁场的状态之间或者说在具有较强磁场的状态与具有较弱磁场的状态之间的交替，一方面在通过借助于磁场产生组件86产生的磁场M的加载下并且另一方面通过借助于复位弹簧94的加载可以引起泵活塞的相应的交替的往复运动。通过调节往复运动的周期，可以调节每时间单位、亦即例如每秒实施的工作节拍和由此待输送的流体的排出的量。在此，如果在该往复运动时泵活塞36在其两个最大程度能占据的端部位置之间往复运动，则可以最大程度地利用泵室72的容积。这一方面是活塞件46支承在贴靠突出部40上的端部位置并且另一方面是复位弹簧94最大程度地压缩或者可选地活塞件48碰撞在泵室72的底部区域上的端部位置。
但是，在使用根据本发明设置的驱动组件30时也可以以简单的方式和方法通过相应地调节磁场M的场强来调节驱动元件28的形状变化或者说长度变化的程度，从而泵活塞36不是必需地在这两个最大程度的端部位置之间往复运动，而是在每个冲程中仅实施较短的运动并且相应地也仅从泵室72中排出较小体积的流体。由此，不是通过或不是仅通过调节往复运动的频率来影响待输送的流体的量，而是特别是也可以通过冲程的程度、亦即往复运动的幅度来影响所输送的量。这能实现很小量的待输送的流体也以高精度作为几乎连续的流排出。例如可以以比较高的频率工作。使用由磁性形状记忆材料构成的驱动元件28允许千赫兹范围内的工作频率。在此，当幅度相应地调小时，也可以在每个工作节拍时排出很小量的待输送的流体。特别是能实现限定地产生磁场M，也能实现泵活塞36在接近相应的端部位置时逐渐减速，从而可以避免泵活塞36的导致能过度察觉的振动或噪声的撞击。

Claims (15)

1.配量泵、特别是用于车辆加热器的燃料配量泵，该配量泵包括在泵室(72)中为了排出和接收流体而能往复运动的泵活塞(36)和用于该泵活塞(36)的驱动组件(30)，其特征在于，所述驱动组件(30)包括以磁性形状记忆材料构成的至少一个驱动元件(28)。
2.按照权利要求1所述的配量泵，其特征在于，所述磁性形状记忆材料包括磁性形状记忆合金、优选NiMnGa合金。
3.按照权利要求1或2所述的配量泵，其特征在于，所述驱动组件(30)包括用于产生作用到所述至少一个驱动元件(28)上的磁场(M)的磁场产生单元(86)，所述磁场产生单元优选具有能电激励的线圈组件(90)。
4.按照权利要求3所述的配量泵，其特征在于，所述至少一个驱动元件(28)在磁场(M)产生的情况下沿第一加载方向加载所述泵活塞(36)，其中，优选在沿第一加载方向加载时所述至少一个驱动元件(28)沿从所述泵室(72)中排出流体的方向加载所述泵活塞(36)。
5.按照权利要求4所述的配量泵，其特征在于，所述驱动组件(30)包括第一复位元件(96)，用于沿与第一加载方向基本上相反的第二加载方向加载所述泵活塞(36)，其中，优选在沿第二加载方向加载时所述第一复位元件(96)沿在泵室(72)中接收流体的方向加载所述泵活塞(36)。
6.按照权利要求3至5中任一项所述的配量泵，其特征在于，所述至少一个驱动元件(28)配设有第二复位元件(98)，用于使所述至少一个驱动元件(28)复位到在磁场(M)未产生的情况下待占据的基本状态中。
7.按照权利要求5和权利要求6所述的配量泵，其特征在于，所述第一复位元件(96)提供所述第二复位元件(98)。
8.按照权利要求5至7中任一项所述的配量泵，其特征在于，所述第一复位元件(96)或/和所述第二复位元件(98)包括复位弹簧(94)。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的配量泵，其特征在于，所述至少一个驱动元件(28)设置在提供流体进入通道(24)的驱动元件壳体(22)中。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的配量泵，其特征在于，所述泵活塞(36)能在泵活塞壳体(34)中沿泵纵轴线(L)的方向往复运动。
11.按照权利要求9和权利要求10所述的配量泵，其特征在于，所述驱动元件壳体(22)和所述泵活塞壳体(38)提供通孔(42)，用于将所述至少一个驱动元件(28)与所述泵活塞(36)耦联用以传递驱动力的传递机构(44)或/和用于流体穿过。
12.按照权利要求10或11所述的配量泵，其特征在于，在所述泵活塞壳体(34)上设置有提供所述泵室(72)的泵室壳体(70)。
13.按照权利要求12所述的配量泵，其特征在于，在所述泵室壳体(70)上支撑有加载所述泵活塞(36)的复位元件(96)。
14.按照权利要求1至13中任一项所述的配量泵，其特征在于，在所述泵活塞(36)中设置有贯穿该泵活塞的流体流过通道(74)。
15.按照权利要求1至14中任一项所述的配量泵，其特征在于，在所述泵活塞(36)中设置有进入止回阀(62)，或/和在所述泵室壳体(70)中设置有排出止回阀(76)。
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