CN107787244A - 燃料过滤器壳体 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料系统部件的壳体，其包括主体，所述主体限定了内部，并且具有通向内部的入口和从内部导通的出口，其中，所述入口和所述出口中的至少一个由端口和配件限定，所述端口穿过所述主体的壁，所述配件限定通向所述端口的通道，所述配件具有从所述端口延伸的、横截面不是圆形的部分。主体包括盖体，所述配件从所述盖体轴向延伸。在横截面中，所述配件具有大尺寸和小尺寸，所述大尺寸大致周向取向，所述小尺寸小于大尺寸并且相对于所述壳体的轴线大致径向取向。可选地，所述配件可以与所述盖体一体成型地形成。

Description

燃料过滤器壳体

技术领域

本公开涉及一种燃料系统部件，例如可用于发动机的燃料输送系统的燃料系统部件。本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，且不构成现有技术。

背景技术

在高压燃料系统中，例如用于各种车辆中的直喷系统，燃料系统部件可能遭受增加的压力脉动和作用力。因此，当结合到用于压力较高的燃料系统中的燃料系统部件时，在低压燃料系统中通常不存在问题的燃料系统部件中的某些特征实际上可能失效。例如，与燃料系统部件相关联的入口和出口配件表示可以在结构上表现出剧烈的过渡，从而导致高应力集中的两个区域。

发明内容

本公开通常提供一种用于燃料系统部件中的壳体。该壳体包括主体，该主体限定内部并且具有通向所述内部的入口和从所述内部导通的出口。所述入口和所述出口中的至少一个由穿过所述主体的壁的端口和限定通向所述端口的通道的配件限定。该配件具有从所述端口延伸的、横截面并非为圆形的部分。所述壳体的尺寸为能够承受由直喷燃料系统产生的压力脉动和作用力。

根据本公开的一个方面，所述主体可以包括盖体，所述盖体具有从该主体延伸的配件。所述配件与所述盖体可以用且由同一件材料一体成型。所述盖体的形状可以是半球形或者碟形。当需要时，所述配件可以包括与所述盖体隔开的弯曲部。

所述壳体具有轴线，且所述配件从所述盖体大致轴向地延伸，并且在横截面中，所述配件具有大尺寸和小于大尺寸的小尺寸。所述大尺寸通常周向取向，而所述小尺寸通常相对于所述壳体的轴线径向取向。

根据本公开的另一方面，所述主体可以包括轴线，且所述配件从所述主体大致轴向地延伸，并且在大致垂直于轴线的横截面中，所述配件具有大尺寸和小于所述大尺寸的小尺寸。所述配件可以具有从所述主体的根部延伸的近端、与所述主体隔开的远端以及在所述近端和所述远端之间的弯曲部，所述端口和所述配件中的通道的至少一部分的横截面不是圆形的。所述端口和所述通道的至少一部分为类椭圆形，其包括相对于所述壳的轴线大致径向延伸的小尺寸。

根据本公开的又一个方面，提供一种燃料系统部件，其包括过滤器元件和壳体，或者由过滤器元件和壳体组成，或者基本由过滤器元件和壳体组成，该壳体如前所述并且在本文中进一步限定。所述过滤器元件位于所述入口和所述出口之间，使得燃料在通过所述出口流出之前流经所述入口和所述过滤器元件。

根据本文提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体实施例仅仅是为了说明的目的，且并非意图限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图仅用于说明的目的，且并非意图以任何方式限制本公开的范围。

图1为适于容纳圆柱形和环形燃料过滤器的燃料过滤器壳体的俯视透视图；

图2为所述燃料过滤器壳体的仰视透视图；

图3为可以包括图1和图2的燃料过滤器壳体的典型的燃料泵模块的透视图；

图4为所述燃料过滤器壳体的盖体的内部的仰视透视图；

图5为通过从端盖延伸的端口的剖视图；

图6为过滤器壳体的透视图，其中移除了所述盖体以示出所述壳体的内部和所述壳体中的过滤器元件；以及

图7为穿过所述盖体的剖视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且决不意图限制本公开或其应用或用途。例如，根据本文包含的教导制造和使用的壳体在整个本公开内容中结合直喷燃料系统进行描述，以更加充分地说明其构造和用途。将所述壳体并入用于其它应用或产品的其它燃料系统部件中也被认为在本公开的范围之内。

更详细地参考附图，图1和图2示出了具有壳体11的燃料过滤器10，壳体11适用于向发动机提供燃料以在发动机中进行燃烧的燃料输送系统。燃料输送系统可以包括如图3所示的燃料泵模块12，但是可以根据需要使用其它模块和系统。在模块12中，可以使用燃料泵14来加压液体燃料以输送到发动机。燃料泵14可从燃料箱或从模块12的容器16中吸入燃料，容器16可接收在与燃料泵14的入口连通的燃料箱内以容纳较小体积的燃料。燃料泵14吸入燃料，加压燃料，并通过出口18排出加压的燃料。

仍参考图1-图3，出口18可以经由导管20连接到燃料过滤器10，从而在从模块12排出之前过滤该燃料。过滤器10通过壳体11中的入口22吸入燃料，入口22与接收在壳体11的内部25的过滤器元件23(图6中示出)的一侧或一部分连通。在过滤器壳体11的内部25内，燃料从过滤器元件的入口侧经由过滤器元件23流至出口侧，然后从过滤器壳体11的出口端口24流出。燃料可以从出口端口24经由穿过凸缘26形成的一个或多个导管和/或通道28被引导至并穿过安装有该凸缘26的燃料泵模块。凸缘26用于将模块连接和安装至燃料箱，容器16、泵14、过滤器10和其他部件位于该燃料箱内。除了燃料流动之外，电连接器或直通连接器30可以使信号或电线33穿过凸缘26，并且根据需要传递至燃料泵14、燃料水平传感器或其他部件。

燃料过滤器壳体11接收来自燃料泵14的加压燃料，因此壳体11和过滤器元件23被构造和设置成处理由流动的加压燃料施加在其上的作用力和压力。一些燃料过滤器用在直喷燃料系统中，其中高压泵为发动机提供燃料。高压直喷燃料泵可以在燃料系统中产生压力脉动，并且这些脉动可以返回至燃料泵模块12，并且除了别的之外还作用在燃料过滤器10及其壳体11上。因此，在至少一些实施方式中，过滤器壳体11还被设计成用于处理直喷燃料系统中的这些较高的压力脉动和作用力。

在所示的实施方式中，过滤器壳体11具有圆柱形主体32，圆柱形主体32的一端由端壁34封闭，该端壁34可以由与主体32相同的材料并且在与主体32相同的时间形成为单件。这使得杯形主体32的一个端部36是敞开的。在过滤器元件23插入到主体32中之后，敞开端36可以被盖体38封闭。入口配件40和出口配件42可以与相应的入口端口22和出口端口24连通或限定相应的入口端口22和出口端口24，入口端口22和出口端口24可以设置在盖体38上并且限定与过滤器壳体11的内部连通的通道48和通道50。过滤器元件23可以位于入口端口22和出口端口24之间，使得燃料在经由出口端口46流出之前流经该过滤器元件。为了增加端壁34和盖体38的强度，端壁34和盖体38可以是圆形的，以减少或避免可能经受较高应力的尖角。端壁34和盖体38中的一个或两个的形状可以是半球形或者碟形。图1和图2中示出了碟形的盖体38。当然，也可以根据需要使用其他的形状和设置。在至少一些实施方式中，半球形可以提供最大的强度，但是例如与碟形相比，该形状也更大，在模块12的高度受限于接纳模块12的燃料箱的某些实施方式中，碟形可能迫使过滤器减小尺寸。

除了强化端壁34和盖体38之外，已经发现在较低压力的燃料系统中通常不存在问题的其他特征在较高压力的燃料系统中可能失效。例如，包括入口配件40和/或出口配件42的区域表示结构上更剧烈的过渡并且在那些过渡处导致较高的应力集中。在所示的实施方式中，入口配件40与盖体38在同一件材料中一体成型。出口配件42是单独形成的，并且随后例如通过过盈配合或焊接连接至所述盖体。加强的出口主体43可以与盖体38一体成型地形成并且向内延伸到壳体11的内部。出口主体43可以包括限定出口端口46的一部分的悬垂的管状部分45。主体43和管状部分45可以接纳在圆柱形过滤器元件23的内部，并且可以抵住过滤器元件的盖体或端部47(图6)密封，并且有助于保持过滤器元件在壳体11内的位置。其余的描述将限于入口配件40，但是可以等同地应用于出口配件42，特别但不仅在其与入口配件40一样与盖体38一体成型地形成时。

已经发现，在燃料系统配件中通常使用的正圆柱形配件40会导致配件根部处应力集中，在这个位置配件与盖体38(或过滤器壳体11的其他部分)接触或合并。配件40是刚性的，并且在盖体38上充当刚性肋条，例如当垂直或几乎垂直于盖体表面放置时。此外，在所示的实施方式中，配件40是弯曲的，并且展示为以直角弯曲，以降低过滤器壳体11的高度，并提供带倒钩的表面52，管道可以压入配合至带倒钩的表面52。以这种方式，可以说，配件40具有近端54和远端58，该近端54包括融入盖体38中的根部56，远端58与盖体38隔开。在该构造中，在根部56和端口22可能存在较高应力的区域。主体34和盖体38可以由任何合适的材料形成，例如但不限于聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA66)和聚苯硫醚(PPS)。

为了减小盖体38在配件40的区域中的应力并且增加盖体38在配件40的区域中的力承受能力，所示的实施方式中的配件40不是正圆柱体，并且截面不是圆形的(至少在与盖体38隔开的截面处)，如图1、图4和图5所示。在至少一些实施方式中，配件40和相关联的端口22大致为类椭圆形，具有大尺寸62和小尺寸64(参见图1和图5)，每个尺寸穿过端口22的中心轴线66，大致垂直于该轴线。大尺寸62可以与配件40的远端58大致对齐。相对于过滤器壳体主体32的轴线68，大尺寸62可以大致周向延伸，小尺寸64可以大致径向延伸，如图1和图2中所示并且进一步限定的。与正圆柱形配件和端口相比，这增加了圆周的范围(例如，从轴线68测得的配件的角跨度)并且减小了配件40和端口22的径向范围(例如，径向宽度)。已经发现，这大大地减小了在端口22和配件40的区域中的应力的大小，使得配件40和盖体38能够用于其中较高压力或作用力可能作用在过滤器壳体11上的燃料系统中。

这被认为至少部分地是由于在配件40和弯曲的盖体38之间的接合处产生的端口22的形状(例如，所描述和示出的碟形盖体)。对于横截面为圆形并且并非从盖体38径向延伸的圆柱形配件，盖体的内表面处的接合处/端口通常是椭圆形的。配件相对于径向延伸的配件(未示出)的偏移越多，在盖体中的端口就更椭圆(端口限定在配件和盖体之间的接合处)。更椭圆的端口在椭圆的相对端曲线更陡且半径更小，并且在使用中，这些区域经受更高的应力。至少在与过滤器主体32的轴线68(其可以与盖体38的中心轴线重合)大致平行设置的端口中，椭圆形的长轴或大尺寸大致径向地延伸，而所述小尺寸大致周向地延伸。在使用中，高应力产生于径向内边缘处、且邻近径向外边缘，靠近端口的曲率最尖锐或者半径最小之处的长轴的端部处。

相比之下，盖体和配件之间的接合处的横截面并非为圆形(至少在与盖体隔开的位置)，并且其中大尺寸如本文所示和如上面所描述的大致周向取向，提供了没有尖锐的弯曲部分的更均匀的端口22的形状。这在接合处和端口22的周围提供了更好的应力和作用力的分布，并且在盖体38中避免了过高的应力点。也就是说，类椭圆形或非圆形配件40与圆形/正圆柱形配件相比，在与弯曲的/碟形的盖体38的接合处提供了更圆形的端口22。在至少一些实施方式中，大尺寸62和小尺寸64可以遵循如下关系：小尺寸≤大尺寸≤两倍的小尺寸。在盖体38的内表面的端口22的入口处测得，在配件40和盖体38之间的接合处，配件40的大尺寸62可以小于比小尺寸64长100％的尺寸。在一些实施方式中，配件40的大尺寸62可以小于比小尺寸64长50％的尺寸，比如，在0％和30％之间的尺寸，其中0％表示端口形状为圆形。在与端口22隔开的配件40内，大尺寸62可以比小尺寸64至少长30％，使得限定在配件40内并且与端口22隔开的通道的横截面不是圆形的，如图4所示。

为了避免盖体38中的端口22的曲率过于尖锐，配件40的横截面形状和/或配件40在盖体38上的方位可以至少部分基于连接有配件40的盖体38的形状以及配件连接到盖体的位置和方位，因为这些要素将决定在配件和盖体之间的接合处的端口22的形状。在配件40并非从盖体径向向外延伸的情况下，在与盖体38的接合处的配件40的轴线67(在图7中示出)和与配件轴线67交叉的盖体的半径69之间的角度β的大小是影响盖体38中的端口22的形状的因素。在所示的实施例中，配件轴线67平行于盖体中心轴线68，但是从盖体中心轴线68径向偏移。因此，配件40并非从盖体38径向向外延伸，而是相对于盖体38的半径69以锐角(在所示的实施方式中为角度β)与盖体38相交。

为了进一步强化过滤器壳体11，可以设置连接到主体34的至少一部分的支撑件70。在所示的实施方式中，所述支撑件包括环形裙部70，该环形裙部70与主体34沿径向向外地隔开并且周向环绕主体34。多个连接器(例如肋条72)在裙部70和主体34之间径向延伸以将它们连接在一起。肋条72可以周向间隔开，在相邻的肋条之间设有间隙74。裙部70可以包括连接特征76，连接特征76适于接合燃料泵模块12的部件中的底座78(图3)，以相对于容器16安装过滤器10。所示实施例中的连接特征是向外延伸的凸片76，凸片76可以卡接在安装了壳体11的零件中的对应的空腔或开口80(图3)。裙部70可以加固和强化过滤器壳体11，稍微柔性地和弹性地吸收置于壳体11上的脉动和其他负载，并且还提供更大的表面积以便于将壳体安装至其在模块12中的支撑件。

在较高压力的燃料系统中，如同上述的直喷系统，增加的压力脉动和作用力作用在燃料系统部件上。汽车工业的测试模拟这些较高的作用力，以及还有其它稍微极端的情况，如极端的温度。在一个测试中，燃料系统部件必须长时间(例如1200小时)承受12巴的燃料压力，并且这些压力可以是恒定的或者是周期性并且波动的。该测试压力可能是正常系统运行压力的大约两倍。在这些负载测试之后，过滤器壳体11仍须满足一定的强度要求，例如在高于正常运行压力的压力下不炸裂或者破裂，并且在某些测试中可能比正常运行压力大若干倍。满足这种测试要求对作为燃料系统中较大部件之一的燃料过滤器10提出了巨大的挑战。

在至少某些实施方式中，已经确定的是，在由模塑抗拉强度约64MPa的缩醛/聚缩醛制成的壳体的示例中，过滤器壳体11内的局部应力应当不大于10MPa。基于这个应力极限，一些用于加强模塑塑料壳体的特征，如肋条等，可以产生应力超过10MPa的局部区域(例如在肋条的根部)。为了克服这些问题，申请人确定非圆形配件40会将局部应力降低到可接受的水平。术语“非圆形”或“不是圆形”指的是但不限于是类椭圆形、椭圆形、长椭圆形和卵形，以及其他多边形形状，例如三角形、矩形、五边形或八边形以称呼有或者没有圆角的边缘。传统上，正圆柱形配件定义了横截面为圆形的通道，其用于减少应力并避免不希望的应力集中的区域。但是这些特征提供了更加陡峭的过渡，并充当刚性肋条，这在壳体中产生了更高应力的区域。因此，在至少一些实施方式中，非圆形配件40在根部56处未设有任何内部肋条或其他特征。而且，过滤器壳体11可以满足上述测试和要求，其中最大零件厚度为大约3.5mm至大约4mm，但是如果需要也可以使用其他厚度。

过滤器壳体11可以由连接在一起的任何数量的构件形成。尽管被描述为包括杯形主体32并且由盖体38封闭，但是壳体11可以以其他方式构造。此外，壳体的主体32可以包括任何数量的构件，并且盖体38可以被认为是主体的一部分。主体32可以限定壳体11的内部25并且具有通向内部的入口22和从内部导出的出口24，入口和出口中的至少一个可以由端口22和配件40限定，端口22穿过主体(例如盖体38)的壁，配件40限定通向端口22的通道48。配件40具有从端口22延伸、横截面并非为圆形的部分，并且配件可以取向为增加使用中配件的承载能力。

在本说明书内，已经以能够撰写清楚和简洁的说明书的方式描述了实施例，但是应当理解的是，可以在不脱离本发明的情况下以各种方式组合或分离实施例。例如，应当理解的是，在此描述的所有优选特征都适用于在此描述的本发明的所有方面。

上述本发明的各种形式的描述是为了说明和描述的目的而提出的。这并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式。根据上述教导，很多改进和变形是可能的。所选并描述的所讨论的形式提供了对本发明的原理及其实际应用的最佳说明，从而使本领域的技术人员能够以各种形式来利用本发明。同时适合于特定用途的各种修改是可以预期的。当根据其公平、合法和公正地授权范围来解释时，所有这些修改和变形都在由所附权利要求确定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于燃料系统部件的壳体，包括：

主体，所述主体限定了内部，并且具有通向所述内部的入口和从所述内部导通的出口，其中，所述入口和所述出口中的至少一个由端口和配件来限定，所述端口穿过所述主体的壁，所述配件限定通向所述端口的通道，所述配件具有从所述端口延伸、横截面并非为圆形的部分。

2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述主体包括盖体和从所述盖体延伸的所述配件；可选地，所述配件能与所述盖体由同一件材料且一体成型地形成。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的壳体，其特征在于，所述壳体具有轴线，且所述配件从所述盖体大致轴向地延伸，并且在横截面中，所述配件具有大尺寸和小于所述大尺寸的小尺寸；

其中，所述大尺寸大致周向取向，而所述小尺寸相对于所述壳体的所述轴线大致径向取向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的壳体，其特征在于，所述配件包括与所述盖体隔开的弯曲部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的壳体，其特征在于，所述主体包括轴线，且所述配件从所述主体大致轴向延伸，并且在大致垂直于所述轴线的横截面中，所述配件具有大尺寸和小于所述大尺寸的小尺寸。

6.根据权利要求5所述的壳体，其特征在于，所述壳体的尺寸为能够承受由直喷燃料系统产生的高压力脉动和作用力，使得所述配件的所述大尺寸小于比所述小尺寸长50％的尺寸。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的壳体，其特征在于，所述配件具有近端、远端和弯曲部，所述近端从所述主体的根部延伸，所述远端与所述主体隔开，所述弯曲部在所述近端和所述远端之间，所述端口和所述配件中的所述通道的至少一部分在横截面中不是圆形的。

8.根据权利要求7所述的壳体，其特征在于，所述端口和所述通道的至少一部分是类椭圆形，包括相对于所述壳体的轴线大致径向延伸的小尺寸。

9.一种燃料系统部件，包括：

过滤器元件；和

壳体，所述壳体具有限定了内部的主体、通向所述内部的入口以及从所述内部导通的出口，

其中，所述入口和所述出口中的至少一个由端口和配件来限定，所述端口穿过所述主体的壁，所述配件限定通向所述端口的通道，所述配件具有从所述端口延伸、横截面并非为圆形的部分。

10.根据权利要求9所述的燃料系统部件，其特征在于，所述过滤器元件位于所述入口和所述出口之间，使得燃料在经由所述出口离开之前流经所述入口和所述过滤器元件。

11.根据权利要求9或10所述的燃料系统部件，其特征在于，所述主体包括盖体和从所述盖体延伸的所述配件；可选地，所述配件与所述盖体能够由同一件材料一体成型地形成。

12.根据权利要求11所述的燃料系统部件，其特征在于，所述盖体的形状为半球形或者碟形。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的燃料系统部件，其特征在于，所述壳体具有轴线，且所述配件从所述盖体大致轴向地延伸，并且在横截面中，所述配件具有大尺寸和小于所述大尺寸的小尺寸；

其中，所述大尺寸大致周向取向，并且所述小尺寸相对于对于所述壳体的轴线大致径向取向。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的燃料系统部件，其特征在于，所述配件包括与所述盖体隔开的弯曲部。

15.根据权利要求9-14中的任一项所述的燃料系统部件，其特征在于，所述主体包括轴线，且所述配件从所述主体大致轴向地延伸，并且在大致垂直于所述轴线的横截面中，所述配件具有大尺寸和小于所述大尺寸的小尺寸。