CN1199146A - 将燃油从油箱输往汽车内燃机的机组 - Google Patents

Abstract

此机组有一个设计为流体泵(10)的输送泵,泵有一个在泵室(24)内旋转的转子(12),转子在其两个端面各有一圈叶片(32),叶片与设在构成泵室(24)边界的端壁(26、28)内的部分环形的槽(38、42)各构成一个侧面的输送通道(44)。转子(12)的叶片(50)沿径向的外端通过外环(36)互相连接。转子(12)的外环(36)同样在其两个端面各有一圈叶片(101),其中,这两圈叶片环被外环(36)的一个沿轴向在它们之间保留的环段(102)互相隔开。叶片(101)沿转子(12)的旋转方向(104)按等距离(e)连续排列并加工成最适于流动的形状。

Description

将燃油从油箱输往汽车内燃机的机组

本发明涉及一种将燃油从油箱输往汽车内燃机的机组。

由专利申请DE19622560已知这种机组。此机组有一台设计为流体泵的输送泵，输送泵的由驱动部件来旋转驱动的转子在泵室内旋转。泵室沿转子旋转轴线的方向以两个互相对置的端壁为界，沿相对于旋转轴线的径向以环形壁为界。转子沿其圆周在它的两个端面上各有一圈叶片。在两个端壁内按叶片的高度各加工出一个绕转子旋转轴线沿部分圆周延伸的槽，它们与转子的叶片各构成一个输送通道。这两个输送通道从在其始点处的进口通向在其终点处的出口。转子有一个将转子的叶片在叶片沿径向朝外的端部连接起来的外环。在转子的外环上还设置有另一圈沿周向互相隔开间距、沿径向向外指的叶片，叶片与泵室的端壁和/或与泵室的环形壁一起至少构成一个绕转子旋转轴线延伸的呈至少部分环形的流动通道，在此流动通道内形成沿转子的旋转方向的压力提升。采用这种设计的机组的流体泵，减少了从输送通道到转子外环与端壁及环形壁之间的腔内存在的空腔，并与此同时也避免了污物颗粒进入此空腔内。

相比之下按本发明的用于将燃油从油箱输往汽车内燃机的机组的优点是，进一步改善其功能以及进一步减少污物颗粒进入流动通道内。

在从属权利要求中说明了按本发明的机组的有利的设计和进一步改进。

在附图中表示了本发明多种实施例，并在下面的说明书中详细阐明。

图1在轴向纵剖面图中表示用于借助于流体泵输送燃油的机组，

图2在轴向纵剖面图中放大表示按第一种实施例的流体泵局部，

图3在沿图2中线III-III的横剖面中表示流体泵，

图4在横剖面中表示改进设计的流体泵局部，

图5表示另一种改进设计的流体泵局部，

图6表示按第二种实施例的流体泵局部纵剖面，

图7表示沿图6中线VII-VII的流体泵横截面，

图8表示改进设计的流体泵横截面，

图9表示按第三种实施例的流体泵局部纵剖面，

图10表示沿图9中线X-X的流体泵横截面，

图11表示按第四种实施例的流体泵局部纵剖面，

图12用放大透视图表示图11中流体泵转子外环的局部，

图13表示沿图12中箭头方向XIII的转子外环局部端面视图，以及

图14用放大透视图表示转子外环的改进设计。

在图1中简化表示的机组用来将燃油从图中没有表示的油箱输往同样没有表示的汽车内燃机。此输油机组有一台流体泵10，泵的转子12由一台驱动电动机14驱动旋转。在输油机组工作期间，流体泵10通过进油管16抽吸燃油，并将燃油经油泵出口18压入装有驱动电动机14的腔20内，上述油泵出口18设在一个后面要详细说明的壁内。燃油从腔20起经压送管22和一根没有表示的燃油管供入内燃机。

在图2至10中放大表示流体泵10。流体泵10的转子12在一个泵室24内旋转，泵室24沿转子12旋转轴线13的方向分别以一个端壁26和28为界，它沿径向相对于旋转轴线13的方向以环形壁30为界。端壁26同时可构成输油机组的一个盖，在此盖上设有进油管16。另一个端壁28可以构成相对于腔20的隔板并有形式上为排出孔的油泵出口18。沿转子12圆周在其两个端面各有一圈互相隔开距离排列的沿径向向外指的叶片32。叶片32这样构成，即，在一个围绕旋转轴线13的公共分度圆上布设的缺口34之间留下一些接片，这些接片沿转子12的周向构成缺口34的边界。叶片32在其沿径向的外端通过一个封闭的外环36互相连接起来。

在面朝转子12的端壁26中，如图3所示，制有一个按转子12的叶片32高度、绕转子12旋转轴线13延伸的呈部分环形的槽38，在沿转子12的旋转方向11看的槽38起始点处，通入一个与进油管16连通的进口40。槽38在一个沿转子12旋转方向11看在其起始点与其终点之间的圆周区41是间断的。在面朝转子12的端壁28中，相对于端壁26镜像对映地同样制有一个按转子12的叶片32高度绕转子12旋转轴线13延伸的呈部分环形的槽42，从其沿转子12旋转方向11看的末端引出泵的出口18。槽42同样在其沿转子12旋转方向11看的起始点与其终点之间的一个圆周区是间断的。槽38和42分别与转子12面朝它的端面上的叶片32一起构成一个输送通道44，在输油机组工作时，燃油在此输送通道内从进口40输往出口18。因此，此流体泵10设计为侧面通道泵，因为输送通道44只是制在转子12的侧旁，而且不沿转子12的外圆周延伸。

在图2至5所表示的流体泵10第一种实施例中，在转子12外环36上面朝端壁26、28的端面内，各有一圈沿周向互相隔开间距的叶片50。叶片50在其径向的外端，通过另一个作为转子12沿径向向外的边界的环51互相连接起来。为了将流体力学的能量损失减小到最低程度，叶片50可以其沿径向的外端沿转子12的旋转方向11超前最好约25°至50°。对比可参阅德国专利申请19504079，那个申请的内容应属于本申请的内容。端壁26、28各有一个在叶片50的高度绕转子12的旋转轴线13延伸的呈部分环形的槽52或54。槽52和54至少大体近似于如端壁26、28的共同构成输送通道44的槽38和42那样沿相同的周长延伸，槽52和54也可以沿一个略小于或略大于槽34和42的周长延伸。外部的槽52、54与内部的槽38、42沿其部分圆周通过端壁26、28的隔板56分开。外部的槽52、54与转子12外环36面朝它的端面上的叶片50分别构成一个外部流动通道58。在输油机组工作时，在外部的流动通道58内应形成压力提升，此压力提升至少与输送通道44内的压力提升近似。

外部流动通道58分别与沿径向布置在它内部的输送通道44沿其部分周长连通。其中可以规定，共同构成外部流动通道58的槽52、54，在其沿转子12旋转方向11看的起始区内和/或在其沿旋转方向11看的末尾区内，与共同构成输送通道44的内部槽38、42连通。如图4所示，这一连接通过一个或多个中断隔板56的缺口60实现。最好既在外部槽52、54的起始点也在外部槽52、54的终点存在与内部槽38、42的连接，所以在外部流动通道58的起始点和终点形成的压力比，与内部输送通道44的起始点和终点处所形成的压力比大体相同。另一种可供选择的方案是，如图3所示，外部的槽52、54与内部的槽38、42的连通，也可以在其起始点与终点之间的一个中部圆周区内同样通过一个或多个间断隔板56的缺口60实现。缺口60的宽度、深度和位置应确定为，使槽之间获得有利的流动状况以及在槽之间达到压力均衡。

外部的流动通道58在沿转子12的旋转方向11看的它们的末端与始端之间的圆周区62内中断或至少变窄。圆周区62基本上与圆周区41对应，但也可以略大于或略小于区域41，内部的槽38、42在区域41中断。在图3表示的实施例中，外部的槽52、54在它们沿转子12的旋转方向11看的终点与起始点之间的圆周区62完全中断。在图4表示的改进设计中，槽52、54在圆周区62内变窄。在这种情况下例如可以如图所示沿径向变窄，亦即槽的宽度变窄，和/或沿转子12旋转轴线13的方向亦即槽52、54的深度减小。在图5表示的另一种改进的设计中，槽52、54在圆周区62内相对于它们其余部分的圆周沿径向错开，例如沿径向向外，所以在这里没有或只是很少与转子12外环36上的叶片50重叠，并相应地使流动通道58中断或至少变窄。

转子12外环36的叶片50与槽52、54一起构成另一个流体泵，它同样是一种侧面通道泵，因为流动通道58只是制在转子12的侧旁，而且在转子12的外圆周上沿环51没有连通。然而此另一个流体泵并不是如在传统的多级输送泵那样设在第一个在内部的输送泵下游，而是所谓与之并行地从同一个进口40向同一个出口18输送。在输油机组工作时还通过设在转子12外环36上的叶片50在流动通道58内进行燃油的输送。被输送的燃油量、被输送的燃油量与转子12的转速的关系及压力分布沿流动通道58周长的变化过程，可通过叶片50和槽52、54的设计以及流动通道58中断或变窄的设计加以影响，所以通过适当的设计可以获得所期望的输送量和所期望的压力提升。

图6至8表示按第二种实施例的流体泵10。其中转子12同样在其外环36上面朝端壁26、28的端面内各有一圈沿周向互相隔开距离的叶片70，不过与第一种实施例不同，叶片70在转子12外环36的外圆周上例如沿径向略向外移。端壁26、28各有一个在叶片70的高度上绕转子12旋转轴线13延伸的呈部分环形的槽72或74。槽72和74大体近似于如端壁26、28上共同构成输送通道44的槽38和42那样沿同一个周长延伸，不过也可以沿一个比它略短或略长的周长延伸。在转子12外环36的外圆周与环形壁30之间留有一个径向间隙76，槽72、74通过此间隙76沿转子12外环36的外圆周互相连接。

通过转子12外环36的叶片70以及槽72、74和间隙76构成外部的流动通道78。在内部的输送通道44中断的圆周区41，外部的流动通道同样中断或至少变窄。在图7和8中表示端壁28设有槽42和74，与此同时端壁26镜像对映地制有槽38和72。槽72、74在端壁26、28中如图7和8所示在圆周区41中断或至少其宽度和/或深度减小。附加地或按另一种可供选择的方案，径向间隙76也可以在圆周区41变小，在图7中表示的改进设计便是这种情况。间隙76变小可通过一个从环形壁30沿径向向里伸出的凸起77达到。

如在第一种实施例中那样，在第二种实施例中外部的流动通道78也与内部的输送通道44连接，为的是使它们之间能够压力均衡。此连接可如在第一种实施例中那样在流动通道78的起始点处和/或在终点处进行，或在它们之间的一个圆周区进行。在这种情况下为了使流动通道78与输送通道44连通，在间壁26、28中设置一个或多个缺口79。通过转子12外环36的叶片70和流动通道78构成的第二台输送泵，是一种组合式的侧面通道泵和周缘泵，因为流动通道78即在转子12外环36的侧边延伸又沿其外圆周延伸。转子12的叶片70、流动通道78的尺寸以及流动通道78的间断或变窄应这样协调，即，使得在流动通道78内沿转子12的旋转方向，产生大体与在输送通道44内的压力提升相应的压力提升和获得预定的燃油输送量。

图9和10表示了按第三种实施例的流体泵10。其中在转子12的外环36上同样有一圈沿周向互相隔开距离的叶片90，它们沿径向从外环36向外伸出。叶片90可连续地沿转子12的整个宽度延伸，或也可以在转子12外环36的两个端面上各设一圈叶片90。在叶片90的径向外端与环形壁30之间留有一个径向间隙92，它与转子12外环36的叶片90一起构成一个流动通道94。此流动通道94仍大约象内部的输送通道44那样沿同一段周长延伸，不过也可以沿一个比内部的输送通道44略大或略小的周长延伸。在其沿转子12旋转方向11看的终点与其起始点之间，流动通道94大体在与内部的槽38和42相同的圆周区41内间断或至少变窄。流动通道94的间断或变窄可通过径向间隙92或多或少的减少来实现，为此可借助于一个从环形壁30起沿径向向里伸出的凸起96来达到。在图10中表示端壁28制有槽42，与此同时端壁26镜像对映地制有槽38。

在按第三种实施例的流体泵中，流动通道94也与内部的输送通道44连通。此连通可以在沿转子12旋转方向11看的流动通道94的起始点和/或终点处进行，或在一个位于它们之间的圆周区内进行。流动通道94与内部的输送通道44的连通，可以如在前两个实施例中那样，通过端壁26、28中的一个或多个缺口98实现。转子12的叶片90、流动通道94的尺寸以及流动通道94的间断或变窄可以协调为，使得在流动通道94内沿转子12的旋转方向看，产生大体与在输送通道44内的压力提升相应的压力提升和获得预定的燃油输送量。

图11表示按第四种实施例的流体泵局部纵剖面，此流体泵的基本结构与前面结合图9和10说明的一样。图12用放大透视图表示转子12上经改进的外环36的一部分，图13表示沿图12中箭头XIII方向看外环36的局部端面视图。

在转子12外环36中所制的叶片在这里没有沿外环36的全宽延伸，而是分成两圈叶片101的环，叶片布置在外环36的两个端面上。沿轴向在叶片101之间留下一个具有光滑外表面的径向环段102，它与泵室24的环形壁30一起构成径向间隙103的边界，如在按图9和10的实施例中那样，径向间隙103构成流动通道94。

在每一个叶片环中，如在图12和13中所示，沿外环36周向以相同的间距e彼此相继的叶片101使流动处于最佳状态，因此在具有径向间隙最大值b的环形间隙或径向间隙103内，在效率损失很小的情况下达到压力提升，这一压力提升大到足以在流动通道94与在侧壁或端壁26和28内由槽38和42构成的主输送通道44之间达到径向压力平衡。由此防止因对流引起的污物颗粒进入径向间隙103，并因而显著减小流体泵对磨损的敏感性。

在图12透视表示的外环36和环形壁30的局部中，可以清楚看出具有轴向宽度c的沿转子12按箭头104的旋转方向以间距e相继排列的叶片101使流动处于最佳状态的形状。每一个叶片101有一个沿径向定位的面朝转子12旋转方向104的叶片前面105，和有一个以叶片前面105为界向后沿外环36周向延伸的叶背106，叶片沿径向的叶片高度a从在叶片前面105的一个最大值(图13中A点所在区)不断减少到一个在叶背106终点处的最小值(图13中B点所在区)。叶背106面朝环形壁30的外轮廓107在最大值A和最小值B之间设计为具有位于它们之间的拐点W的弧形。外轮廓107的弧形应确定为，使在外轮廓107最大值A和最小值B处作出的切线与穿过转子12旋转轴线的一条径向线成直角相交。叶背106的最大径向高度在图13中用a表示，叶背106沿周向的长度用f表示。拐点W位于叶背106的二分之一径向高度a/2和二分之一长度f/2处。在一种试验过的叶片设计中，业已证明下列参数是有利的：

a＝0.2mm至0.5mm

b＝0.1mm至0.3mm

c＝0.75(a+b)至1.25(a+b)

f＝0.5e至0.75e

叶片间距e由转子12或外环36的外径和一圈中所设的叶片101的数量算出，每圈的叶片数量最好在37和50个叶片101之间选择。为了在流动通道94内压力提升要求流动通道94逐渐变窄，这种变窄如图10所示借助于沿径向从环形壁30起向里伸出的凸起96形成。通过这种变窄的横截面设计，提供了在径向间隙103内压力精调的可能性。径向间隙103在凸起96所在区内留下的最小径向高度，在采用前面所提供的叶片101的尺寸时最好在0.03mm和0.1mm之间选择。

在图14中透视表示的外环36局部图中，叶片101在这一方面作了改进，即，叶片前面105从毗连环段102的位于一条穿过转子12旋转轴线的径向线上的径向表面棱边105a起，在其朝着位于外环36端侧的表面棱边105b的延伸中，沿转子12旋转方向104从按图12的叶片101前面105所在的径向面向外转出，使得无论是在端侧的表面棱边105b与沿径向在里面的下顶点C还是在端侧的表面棱边105b上沿径向在外面的上顶点D，沿转子12的旋转方向看均前移到在环段侧的表面棱边105a上相应的顶点E和F的前面。沿转子12旋转方向104看的端侧表面棱边105b上顶点D与环段侧的表面棱边105a的上顶点F之间的距离在图14中用h表示，在这两个表面棱边105b和105a的下顶点C与E之间相同的距离用g表示。通过前面105从径向面弯曲地转出，使距离h大于距离g。业已证实有利的是，距离h大约为叶片101最大叶背高度a的0.5至0.8倍，距离g大约为最大叶背高度a的0.2至0.5倍。在图14中所表示的叶片101的改进，有助于增加循环流量并因而提高在径向间隙103内的压力提升。当然，为了制成弯曲的前面需要更多的加工费用。

上面结合图11至14所说明的使流动优化的叶片101的设计，也可以用于按图1至5所示的第一种实施例的流体泵、按图6至8所示的第二种实施例的流体泵以及按图9和10所示的第三种实施例的流体泵。

Claims (11)

1.将燃油从油箱输往汽车内燃机的机组，有一台设计为流体泵(10)的输送泵，输送泵的由驱动部分(14)驱动旋转的转子(12)在泵室(24)内旋转，泵室沿转子(12)旋转轴线(13)的方向以两个彼此相对的端壁(26，28)为界，沿相对于转子(12)旋转轴线(13)的径向以环形壁(30)为界，其中，沿转子(12)圆周在转子的两个端面上各有一圈沿周向互相隔开间距沿径向向外指的叶片(32)构成的环，在两个端壁(26、28)内按叶片(32)的高度各制有一个部分环形的绕转子(12)旋转轴线(13)延伸的槽(38、42)，槽(38、42)与转子(12)的叶片(32)各构成一个输送通道(44)，沿转子(12)的旋转方向(11)看，输送通道从在其始点处的进口(40)通向在其终点处的出口(18)，以及，转子(12)有一个将转子的叶片(32)在叶片沿径向的外端连接起来的外环(36)，在转子(12)的外环(36)上还设置有另一圈沿周向互相隔开间距沿径向向外指的叶片(101)构成的环，叶片与端壁(26、28)和/或与环形壁(30)一起至少构成一个绕转子(12)旋转轴线(13)延伸的至少部分环形的流动通道(94)，在此流动通道内建立沿转子(12)的旋转方向(11)的压力提升，其特征为：在转子(12)外环(36)上的另一圈叶片(101)被分成两圈分别制在外环(36)每一个端面上的叶片(101)，它们被外环(36)的一个沿轴向在它们之间保留的环段(102)互相隔开；并且，叶片(101)沿转子(12)的旋转方向(104)按等距离(e)连续排列并加工成对流动具最佳效果的形状。

2.按照权利要求1所述的机组，其特征为：每个叶片(101)有一个大体沿径向定位朝着转子(12)旋转方向(104)的叶片前面(105)，和有一个沿转子旋转方向(104)看在前面以叶片前面(105)为界向后沿外环(36)周向延伸的叶背(106)，叶片沿径向的叶背高度(a)从在叶片前面(105)的最大值(A)不断减少到在叶背(106)末尾处的最小值(B)。

3.按照权利要求2所述的机组，其特征为：叶背(106)的外轮廓(107)在最大值(A)与最小值(B)之间设计成在它们之间有拐点W的弧形。

4.按照权利要求3所述的机组，其特征为：外轮廓(107)的弧形应确定为，使在外轮廓(107)最大值(A)和最小值(B)处作出的切线与穿过转子(12)旋转轴线的一条径向线成直角相交。

5.按照权利要求3或4所述的机组，其特征为：拐点(W)至少接近叶背(106)的二分之一最大径向高度(a/2)处和至少接近叶背(106)的二分之一长度(f/2)处。

6.按照权利要求2至5之一所述的机组，其特征为：叶片前面(105)从毗连环段(102)的沿径向的表面棱边(105a)起，沿转子(12)的旋转方向(104)从此径向面向外转出，使得无论是在端侧的表面棱边(105b)上沿径向在里面的下顶点(c)还是在端侧的表面棱边(105b)上沿径向在外面的上顶点(D)，沿转子(12)的旋转方向(104)看均前移到在环段侧的表面棱边(105a)上相应的顶点(E、F)的前面。

7.按照权利要求6所述的机组，其特征为：沿外环(36)周向看的叶片前面(105)在端侧的表面棱边(105b)上的上顶点(D)离环段侧的表面棱边(105a)的上顶点(F)的距离(h)，比这两个表面棱边(105b、105a)下顶点(C、E)之间相应的距离(g)大。

8.按照前列诸权利要求之一所述的机组，其特征为：每个叶片(101)的轴向宽度(C)大体按由叶片前面(105)的最大径向高度(a)与泵室(24)的环形壁(30)离外环(36)的环段(102)径向距离(b)之和的0.75倍至1.25倍来设计。

9.按照前列诸权利要求之一所述的机组，其特征为：叶背(106)的最大径向高度(a)约为0.2mm至0.5mm，环形壁(30)与环段(102)之间的径向距离(b)约为0.1mm至0.3mm，一圈叶片(101)的数量在37与50之间，以及，叶背(106)沿周向的长度(f)约为叶片间距(e)的0.5至0.75倍。

10.按照权利要求7至9之一所述的机组，其特征为：叶片前面(105)两个表面棱边(105b，105a)上两个上顶点(D、F)的距离(h)大约为外环(36)环段(102)与泵室(24)环形壁(30)之间径向距离(b)的0.5倍至0.8倍，以及，表面棱边(105b，105a)上两个下顶点(C、E)的距离(g)约为此径向距离(b)的0.2倍至0.5倍。

11.按照权利要求7至10之一所述的机组，其特征为：在转子(12)外环(36)的环段(102)与泵室(24)的环形壁(30)之间存在的径向间隙(103)在环形壁(30)圆周的至少一个地方有一个最小值，此最小值约为0.03mm至0.1mm。

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