CN1514126A - 用于安装在燃料罐中的燃料泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于将从燃料罐中吸入的燃料供应给内燃机的燃料泵，其包括：转子(40，180)、转轴(22)、轴承件(26)及吸力发生装置(14，16，20)。转轴(22)与转子(40，180)整体转动。轴承件(26)支撑着转轴(22)的轴向两端。定子(30，190)安置在转子(40，180)的外周上，并环绕着转子(40，180)。吸力发生装置(14，16，20)可借助于转子(40，180)的转动力产生吸力，用于从燃料罐中吸入燃料。转子(40，180)在其轴向端部的中心具有凹槽(120，160，183)。而且，至少一个轴承件(26)安置在凹槽(120，160，183)中。

Description

用于安装在燃料罐中的燃料泵
技术领域
本发明涉及一种燃料泵，其用于将从燃料罐中吸入的燃料供应给内燃机。
背景技术
有一种从燃料罐中吸入燃料并向发动机供应的燃料泵较为有名。在这种燃料泵中，多个永磁体沿着外壳的圆周安置在外壳内，并且一个电枢安置在永磁体内，从而形成了一个驱动电机(例如，见于JP-A-H11-117890)。
燃料泵需要缩减尺寸，类似于发动机中的其他装置。然而，如图11所示，在如特开平11-117890中公开的传统燃料泵中，在电枢的轴向上，轴312与轴承件320、322之间需要设置使电枢310转动所需的间隙(未示出)，其中轴312与电枢310整体转动，轴承件320、322支撑着轴312。而且，轴承件320、322应被安置得占据燃料泵300的一部分轴向长度。因此，燃料泵300的轴向长度很难缩短。本发明的目的是提供一种轴向长度能够缩短的燃料泵。
发明内容
根据本发明，转子在其轴向端部的中心具有凹槽，并且至少一个轴承件安置在该凹槽中。转子的轴向长度包含至少一部分轴承件的长度，因此能够缩短燃料泵的轴向长度。
而且，根据本发明，转子和吸力发生装置在转子的轴向上被重叠安置。因此，燃料泵的轴向长度能够得到缩短。
附图说明
通过下面的描述、权利要求和附图，可以最好地理解本发明及其另外的目的、特征和优点，附图包括：
图1示出了根据本发明的第一实施例的燃料泵的剖视图；
图2示出了该燃料泵的泵壳的透视图；
图3示出了沿图1中的线III-III剖切的剖视图；
图4A示出了燃料泵的中央铁心和线圈铁心在组装之前的示意图；
图4B示出了中央铁心和线圈铁心在组装之后的示意图；
图5A是从整流子所视的燃料泵的电枢的视图；
图5B是从叶轮所视的电枢的视图；
图6是分解的电枢的透视图，示出了电枢的底部；
图7是布线模式图，示出了燃料泵的线圈的连接状态；
图8是电路图，示出了燃料泵的线圈的连接状态；
图9示出了根据本发明的第二实施例的燃料泵的剖视图；
图10示出了根据本发明的第三实施例的燃料泵的剖视图；
图11示出了根据现有技术的燃料泵的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图对根据本发明的多个实施例进行描述。
(第一实施例)
燃料泵10是一种例如安装在汽车等的燃料罐内部的罐内型泵。外壳12固定嵌套在吸入侧罩盖14和排出侧罩盖19上。外壳12与将在后文描述的永磁体32构成定子30。
泵壳16被夹持在吸入侧罩盖14和外壳12之间。C形泵管路100形成在吸入侧罩盖14和泵壳16之间。吸入侧罩盖14和泵壳16是壳件，它们可旋转地容纳着作为转动件的叶轮20。吸入侧罩盖14、泵壳16和叶轮20构成吸力发生装置。泵壳16是用于储存叶轮20的各壳件中的位于转子40侧的一个壳件。
如图2所示，圆柱形凸部17、18分别形成在泵壳16位于电枢42侧的中心部分和外周部分中。在轴22的轴向上，转子40在其一个端部的中心具有凹槽120，其中轴22是转子40的转轴。泵壳16的凸部17向凹槽120凸出，并且凸部17的一部分安置在凹槽120内。泵壳16通过其凸部的内侧支撑着轴承件26。凸部18被成型为C形，并且分离地围绕着通道104所形成的位置。凸部18在其径向上被安置得与永磁体32重叠。
大量的翅片槽(未示出)环绕着圆盘状叶轮20的外周边缘形成。当叶轮20响应于转子40的转动而与轴22整体转动时，由于存在流体摩擦力，叶轮20的翅片槽的前侧区域和后侧区域之间会产生压差。而且，通过大量翅片槽的反复作用，泵管路100中的燃料会被加压。在叶轮20的转动力的作用下，通过形成在吸入侧罩盖14中的燃料入口102而被从燃料罐吸入到泵管路100中的燃料会流过泵壳16的通道104、转子40的外周和未示出的燃料出口，并被排放到发动机中。
轴22(用作转轴)与转子40整体转动，并由轴承件26、27支撑着，而轴承件26、27分别被泵壳16和排出侧罩盖19容纳和支撑着。轴承件26的一部分安置在凹槽120中。
四个四分之一圆弧形永磁体32被沿圆周安置在外壳12的内壁上，并与外壳12构成定子。永磁体32形成四个磁极，磁极的极性在旋转方向上交错不同。
转子40具有电枢42和整流子80，并且相对于作为旋转轴的轴22转动。如图3所示，电枢42在其旋转中心具有中央铁心44。中央铁心44被成型为六棱柱形状，并具有凹槽46，所述凹槽分别形成在六棱柱的每个外表面上并向着旋转轴延伸。凹槽46的宽度沿中央铁心的径向减小。
六个磁线圈部分50安装在中央铁心44的外表面上，以使它们布置在中央铁心44的旋转方向上。每个磁线圈部分50具有线圈铁心52、线圈架60和绕在线圈架60上的线圈62。这六个磁线圈部分50被成型为相同的结构，因此在图3中省略了几个相同的附图标记。
如图4所示，线圈铁心52是与中央铁心44不同的部件。如图3所示，各个线圈铁心52分别具有外周部分54和板状线圈缠绕部分56，其中外周部分54分别沿着旋转方向面对着永磁体32，板状线圈缠绕部分分别由外周部分54向中央铁心44延伸。线圈铁心52在其与轴22垂直的横截面上呈T形。外周部分54的外周表面55被成型为光滑凸起的弧形形状。外周部分54的外周表面55与永磁体32的内表面33之间的间隙在旋转方向上均匀分布。线圈缠绕部分56在中央铁心44侧具有凸部58，该凸部向着旋转轴凸出。凸部58的宽度向着中央铁心44的方向增大。凹槽46和凸部58在旋转轴方向上彼此插入对方之中，从而将凹槽46和凸部58装配起来。
每个线圈架60覆盖着相应线圈铁心52上的除外周表面55和凸部58之外的部分。线圈架60在沿旋转方向邻近布置的线圈铁心52的外周部分54之间可产生磁绝缘。在与轴22垂直且穿过该轴的横截面中，线圈架60分别将线圈缠绕部分56夹在中间，并且形成了大致梯形的缠绕空间，该缠绕空间的宽度从外周部分54向着中央铁心44减小。线圈62通过在缠绕空间中绕线而形成。
如图1所示，每个线圈62在整流子80侧的端部电连接着相应的端子64，并且电连接着整流子80的每个整流子片82。线圈62在叶轮20侧的端部电连接着相应的端子66。如图5B所示，在旋转方向上邻近布置的三个端子66通过使用端子68而被电连接起来。电枢42具有封盖70，如图1和6所示，该封盖相对于轴22的轴向在整流子80的相反侧封盖着线圈62的一端。
在轴22的轴向上，封盖70在其与电枢42的一端相对应的部分上具有凹槽120。封盖70包含连接部分72、圆柱形部分73和外周部分74。连接部分72在凹槽120的底部中心处连接着轴22。圆柱形部分73被成型为由连接部分72的外周沿着轴22向凹槽120的开口侧延伸。外周部分74在圆柱形部分73的非连接部分侧与圆柱形部分73的一部分连接。一个台阶环绕着连接部分72和圆柱形部分73形成。在轴22的外表面和圆柱形部分73的内表面之间存在一个空间，并且凸部17的一部分和轴承件26的一部分安置在该空间中。连接部分72的厚度比圆柱形部分73的厚度大。因此，封盖70可稳定地与轴22连接。而且，圆柱形部分73的厚度小。因此，凹槽120的内径可被最大限度地扩大，从而可以非常容易地将轴承件26容纳在凹槽120内，并且防止凹槽120和凸部17发生接触。
如前所述，轴承件26的一部分和泵壳16的凸部17的一部分安置在凹槽120内。具体地讲，凸部17、轴承件26和凹槽120沿着轴向重叠。换句话讲，构成泵壳16的台阶部分的凸部17与构成电枢42的台阶部分的圆柱形部分73处于相面对的位置并彼此重叠。而且，作为封盖70的凸部的外周部分74安置在泵壳16的凹槽110中。概括地讲，外周部分74和凹槽110在轴向上发生重叠。
如图5A所示，整流子80具有六个整流子片82，它们沿着整流子的旋转方向布置。整流子片82借助于间隙83和绝缘树脂86(见图1)而被电绝缘。如图1所示，每个整流子片82电连接着端子84。端子84分别连接着电枢42的端子。整流子80与电枢42整体转动，因此整流子片82能够依次接触电刷(未示出)。电能通过端子88、电刷、整流子片82、端子84和端子64施加给电枢42的线圈62，其中端子88被成型得插入排出侧罩盖19中。由电枢42和整流子80构成的转子40的重心130位于轴承件26和轴承件27之间的大致中心处。通过转子40的转动，在垂直于轴22的方向上作用在轴22上的力能够得到减小，从而转子40的转动能够变得非常稳定。
如图7所示，在整流子80中，整流子片S1和整流子片S4，整流子片S2和整流子片S5，以及整流子片S3和S6被分别电连接起来。在图7中，元件a1、b1、c1、a2、b2、c2表示线圈62，它们在旋转方向上以上述次序安置在电枢42内，元件S1、S2、S3、S4、S5、S6表示整流子片82，它们在旋转方向上以上述次序安置在整流子80中。
如图8所示，线圈62在整流子80侧的端子与整流子片82电连接着，并且线圈62在整流子80的相反侧的端子被彼此电连接起来。线圈62在整流子80的相反侧的端子用于形成星形连接的中性点200。简单地讲，如图8所示，通过星形连接的三个线圈62被以并联方式连接。
(第二实施例)
本发明的第二实施例如图9所示。在根据第二实施例的燃料泵140中，与根据第一实施例的燃料泵10中的部件基本相同的部件以相同的附图标记表示。
封盖150封盖着每个线圈62在轴22的轴向上的那个端部，该端部位于整流子80的相反侧。在与电枢40在轴22的轴向上的那个端部对应的位置上，封盖150具有凹槽160。封盖150具有连接部分152、锥形部分153和外周部分154，其中连接部分152在凹槽160的底部中心处与轴22连接，锥形部分153沿着轴22从连接部分152的外周边缘向着凹槽160的开口倾斜延伸，外周部分154与锥形部分153的非连接部分侧连接。连接部分150和锥形部分153形成一个台阶部分。轴22的外表面和锥形部分153的内表面之间设有室，并且凸部17的一部分和轴承件26的一部分被安置该室中。
轴承件26的一部分和泵壳16的凸部17的一部分安置在凹槽160内。具体地讲，凸部17、轴承件26和凹槽160沿着轴22的轴向重叠。换句话讲，构成泵壳16的台阶部分的凸部17和构成转子40的台阶部分的锥形部分153彼此相对并沿着轴向重叠。而且，作为封盖150的凸部的外周部分154安置在泵壳16的凹槽110内。也就是说，外周部分154和凹槽110在轴向上重叠放置。
连接部分152的厚度比锥形部分153的厚度大，因此封盖150可稳定地与轴22连接。而且，由于连接部分152和外周部分154被通过锥形部分153连接起来，从而在燃料泵140中与燃料接触的封盖150的表面可得到减小。因此，当电枢42转动时，燃料泵140中的燃料和电枢42之间的阻力能够得到降低。此外，封盖150的体积能够得到减小，从而可降低封盖150的材料成本。
在前面描述的第一实施例中，轴承件26的一部分安置在形成于电枢42的封盖70中的凹槽120内。在前面描述的第二实施例中，轴承件26的一部分安置在形成于封盖150中的凹槽160内。因此，整个燃料泵的轴向长度能够得到缩短。而且，由于凸部17被分别安置在封盖70、150的凹槽120、160内，因此，凸部17能够分别支撑着安置在凹槽120和160内的轴承件26和27。
而且，位于泵壳16侧的线圈62的端部被分别封盖着封盖70和150。因此，具有复杂形状并位于泵壳16侧的线圈62的一个侧面能够非常光滑。从而，借助于电枢42的转动而在燃料泵中流动的燃料与电枢42之间的阻力能够得到降低。
此外，在包含轴22的横截面中，环绕在线圈架60周围用于缠绕线圈的缠绕空间被成型为梯形形状，并且缠绕空间的宽度从外周部分54向着中央铁心44变窄。环绕在线圈架60周围用于缠绕线圈的缠绕空间在轴承件26的中心部分中形成一个凹槽。因此，通过分别使用封盖70、150来封盖线圈62，可以形成凹槽120、160。因而，不需要仅为缩短电枢42的轴向长度而将凹槽120、160分别成型在电枢42中。
而且，在垂直于轴22的电枢42的横截面中，环绕在线圈架60周围用于缠绕线圈的缠绕空间被成型为梯形形状，该缠绕空间的宽度从外周部分54向着中央铁心44变窄。电枢42能够以这种方式成型，即磁线圈部分50在旋转方向彼此邻近，并且它们之间没有间隙。因此，电枢42内包容的空间能够得到充分地利用，从而可将线圈缠绕在线圈架60上。因而，能够缠绕更多的线圈。
(第三实施例)
本发明的第三实施例如图10所示。在根据第三实施例的燃料泵170中，与根据第一实施例的燃料泵10中的部件基本相同的部件以相同的附图标记表示。根据第三实施例的燃料泵170是一种采用无刷电机的燃料泵。
转子180和定子190构成燃料泵170的电机。转子180由安装在轴22上的转子铁心182和安装在轴22的外表面上的四个永磁体186构成，并且其被可旋转地容纳在定子190内。
转子铁心182被成型为圆柱形，并且相对于轴22的方向呈对称形状。在转子铁心182的两端部，凹槽183环绕着轴22形成。而且，转子铁心182具有通孔184，该通孔184在轴22的轴向上贯通转子铁心，从而从凹槽183中延伸出来。借助于通孔184，转子铁心182的重量可得到减轻。此外，通过改变通孔184的位置或直径，能够调节转子铁心182的转动平衡。泵壳16的凸部17向着形成在转子铁心182附近的一个凹槽183凸出，并且凸部17的一部分安置在凹槽183内。也即，转子180和泵壳16沿着轴向重叠，因此能够缩短燃料泵170的轴向长度。
永磁体186被成型为90度的圆弧形状，并在其圆周方向上被固定在转子铁心182的外表面上。永磁体186交错形成四个异性磁极。
定子190具有外壳12和六个环绕着转子180的外表面的磁线圈部分192。磁线圈部分192具有线圈铁心194、线圈架196和绕在线圈架196上的线圈198。而且，可以使用例如霍耳元件(未示出)作为磁极位置探测装置，用于探测转子180响应于转动的转动位置，即磁极的位置。基于霍耳元件所探测的信号，在开关电路例如晶体管中对供应给六个磁线圈部分192的相应线圈198的电流进行切换。采用这种方式，通过根据转子180的磁极位置对供应给定子190的各个线圈198的电流进行切换，可以在转子180中产生连续的转矩。开关电路可以安置在燃料泵170内或燃料泵170外。
在前面描述的多个实施例中，通过缩短燃料泵的轴向长度，可以降低燃料泵的容量。因此，当启动燃料泵时，燃料能够迅速充足地排出，从而能够改善响应性能。
(其他实施例)
在前面实施例中，泵壳16的凸部17和两个轴承件26、27分别安置在凹槽120、160和183内。然而，凸部17和轴承件26、27中的至少一个可以安置在凹槽120、160和183中对应的一个凹槽内。而且，通过去掉泵壳16的凸部18，转子和泵壳16可以沿着轴向重叠安置。
此外，在转子和泵壳16沿着轴向重叠的情况下，凹槽可以形成在转子或泵壳16中，凸部可以形成在该凹槽内。而且，凹槽和凸部可以与转子的中心分开一段距离安置。
在前面描述的多个实施例中，永磁体32、186形成的磁极的数目是四个，磁线圈部分50、192的数目是六个。然而，永磁体形成的磁极的数目可以是两个、四个或大于四个的其他偶数个。而且，磁线圈部分的数目优选大于通过永磁体形成的磁极的数目。此外，磁线圈部分的数目优选比通过永磁体形成的磁极的数目多两个。
在前面描述的多个实施例中，作为吸力发生装置的叶轮20被转动，因此能够产生用于从燃料罐中吸入燃料的吸力。除了叶轮以外，齿轮泵结构或其他结构也能够用作吸力发生装置。

Claims (17)

1.一种用于将从燃料罐中吸入的燃料供应给内燃机的燃料泵，其包括：
转子(40，180)；
转轴(22)，其与转子(40，180)整体转动；
轴承件(26)，它们支撑着转轴(22)的轴向两端；
定子(30，190)，其安置在转子(40，180)的外围，并环绕着转子(40，180)；
吸力发生装置(14，16，20)，其可借助于转子(40，180)的转动力产生用于从燃料罐中吸入燃料的吸力；
其特征在于，转子(40，180)在其轴向端部的中心具有凹槽(120，160，183)；以及
至少一个轴承件(26)安置在凹槽(120，160，183)中。
2.如权利要求1所述的燃料泵，其特征在于，
吸力发生装置(14，16，20)具有与转子(40，180)整体转动的转动件(20)和容纳着转动件(20)的壳件(14，16)；
壳件(16)具有安置在凹槽(120，160，183)中的凸部(17)，并且凸部(17)的至少一部分向着凹槽(120，160，183)凸出；以及
凸部(17)通过其内周支撑着一个轴承件(26)。
3.一种用于将从燃料罐中吸入的燃料供应给内燃机的燃料泵，其包括：
转子(40，180)；
转轴(22)，其与转子(40，180)整体转动；
轴承件(26)，它们支撑着转轴(22)的轴向两端；
定子(30，190)，其安置在转子(40，180)的外围，并环绕着转子(40，180)；以及
吸力发生装置(14，16，20)，其可借助于转子(40，180)的转动力产生用于从燃料罐中吸入燃料的吸力，
其特征在于，转子(40，180)和吸力发生装置(14，16，20)在转子(40，180)的轴向上被重叠安置。
4.如权利要求3所述的燃料泵，其特征在于，凸部(17)的至少一部分安置在凹槽(120，160，183)中，从而转子(40，180)和吸力发生装置(14，16，20)在转子(40，180)的轴向上被重叠安置。
5.如权利要求4所述的燃料泵，其特征在于，转子(40，180)在其轴向端部的中心具有凹槽(120，160，183)。
6.如权利要求5所述的燃料泵，其特征在于，吸力发生装置(14，16，20)具有与转子(40，180)整体转动的转动件(20)和容纳着转动件(20)的壳件(14)。
7.如权利要求1、2、5和6中任一所述的燃料泵，其特征在于，
定子(30)具有永磁体(32)，所述永磁体(32)安置在定子(30)的圆周上，并且形成极性交错布置的多个磁极；
转子(40)包含可旋转地安置在定子(30)中的电枢(42)和与电枢(42)整体转动的整流子(80)，所述流子(80)具有分别与电枢(42)的线圈电连接的多个整流子片(82)；以及
电枢(42)具有封盖着电枢(42)的一个轴向端部的封盖(70，150)，并且所述凹槽(120，160)形成在封盖(70，150)中。
8.如权利要求3所述的燃料泵，其特征在于，
转子(40，180)和吸力发生装置(16)分别具有台阶部分；以及
转子(40，180)和吸力发生装置(16)被重叠安置，从而台阶部分彼此面对。
9.如权利要求8所述的燃料泵，其特征在于，
定子(30)具有永磁体(32)，所述永磁体(32)安置在定子(30)的圆周上，并且形成极性交错布置的多个磁极；
转子(40)包含可旋转地安置在定子(30)中的电枢(42)和与电枢(42)整体转动的整流子(80)，所述整流子(80)具有分别与电枢(42)的线圈电连接的多个整流子片(82)；以及
电枢(42)具有封盖着电枢(42)的一个轴向端部的封盖(70)，并且所述台阶部分形成在封盖(70)中。
10.如权利要求1至6和8中任一所述的燃料泵，其特征在于，
定子(30)具有多个线圈，所述线圈布置在定子(30)的圆周上；以及
定子(30)具有永磁体(32)，所述永磁体(32)安置在定子(30)的圆周上，并且形成极性交错布置的多个磁极。
11.如权利要求1至6和8中任一所述的燃料泵，其特征在于，
定子(30，190)具有永磁体(32，186)，所述永磁体(32，186)安置在定子(30，190)的圆周上，并且形成极性交错布置的多个磁极；以及
转子(40)包含可旋转地安置在定子(30)中的电枢(42)和与电枢(42)整体转动的整流子(80)，所述整流子(80)具有分别与电枢(42)的线圈(62，198)电连接的多个整流子片(82)。
12.如权利要求1所述的燃料泵，其特征在于，电枢(42)具有封盖(70，150)，其封盖着电枢(42)的一个轴向端部。
13.如权利要求1、9、12中任一所述的燃料泵，其特征在于，
封盖(70)具有连接部分(72)和圆柱形部分(73)，其中连接部分(72)安置在凹槽(120)的底部并与转轴(22)连接，圆柱形部分(73)从连接部分(72)的外周沿着转轴(22)向凹槽(120)的开口延伸；以及
连接部分(72)的厚度比圆柱形部分(73)的厚度大。
14.如权利要求1或9所述的燃料泵，其特征在于，
电枢(42)包含在其圆周方向上安置的多个线圈架(60，196)；以及
每个线圈架(60，196)通过集中卷绕方式缠绕了线圈(62，198)。
15.如权利要求14所述的燃料泵，其特征在于，所述电枢包含：
中央铁心(44)，其安置在电枢(42)的旋转中心；以及
多个线圈铁心(52)，它们磁连接着中央铁心(44)，线圈铁心(52)是与中央铁心(44)不同的元件，并且安置在中央铁心(44)的外围，从而沿中央铁心(44)的圆周方向布置。
16.如权利要求1所述的燃料泵，其特征在于，环绕在每个线圈架(60，196)周围的用于缠绕线圈(62，198)的缠绕空间被成型为梯形形状，该梯形从外周向着线圈铁心(52，194)的旋转中心变窄。
17.如权利要求1或3所述的燃料泵，其特征在于，所述转子的重心(130)的位置位于轴承件(26)之间的大致中心。
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