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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpe, die
ein Gehäuse
und ein im Wesentlichen scheibenförmiges Flügelrad, das innerhalb des Gehäuses drehbar
ist, enthält.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Kraftstoffpumpen,
die als Einrichtungen zum Zuführen
von Kraftstoff innerhalb eines Kraftstofftanks zu einem Verbrennungsmotor
(z.B. dem Motor eines Kraftfahrzeugs) dienen, sind im Stand der Technik
bekannt. Diese Art von Kraftstoffpumpen verwendet gewöhnlicher
Weise einen Motorbereich und einen Pumpenbereich. Der Pumpenbereich
enthält ein
Gehäuse
und ein im Wesentlichen scheibenförmiges Flügelrad, das so untergebracht
ist, dass es sich innerhalb des Gehäuses drehen kann. Eine erste Gruppe
von Ausnehmungen ist in einer Ringform in der Fläche der Einlassseite des Flügelrads
geformt. Die erste Gruppe von Ausnehmungen ist konzentrisch zu dem
Flügelrad
entlang eines äußeren Umfangsbereichs
dieses Flügelrads
geformt. Eine zweite Gruppe von Ausnehmungen ist in der Fläche der Abgabeseite
des Flügelrads
in einer Position entsprechend der ersten Gruppe von Ausnehmungen, die
auf der Einlassseite gebildet ist, geformt. Die erste Gruppe von
Ausnehmungen auf der Fläche
der Einlassseite des Flügelrads
steht mit der zweiten Gruppe von Ausnehmungen, die auf der Fläche der Abgabeseite
davon gebildet ist, in Verbindung.
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Ein
erster Kanal ist in einer inneren Fläche des Gehäuses gebildet, die auf die
Fläche
der Einlassseite des Flügelrads
gerichtet ist. Der erste Kanal ist in einem Gebiet geformt, das
auf das Gebiet des Flügelrads
gerichtet ist, in dem die erste Gruppe von Ausnehmungen gebildet
ist. Ein zweiter Kanal ist in einer inneren Fläche des Gehäuses geformt, der auf die Fläche der
Abgabeseite des Flügelrads
gerichtet ist. Der zweite Kanal ist in einem Gebiet geformt, das auf
das Gebiet des Flügelrads
gerichtet ist, in dem die zweite Gruppe von Ausnehmungen gebildet
ist. Die Kanäle
erstrecken sich jeweils entlang der Rotationsrichtung des Flügelrads
von oberen Strömungsenden
zu unteren Strömungsenden.
Das obere Strömungsende
des ersten Kanals auf der Einlassseite steht mit dem Kraftstofftank über ein
Einlassloch in Verbindung. Das untere Strömungsende des zweiten Kanals
auf der Abgabeseite steht mit dem Motorbereich über ein Abgabeloch in Verbindung.
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Bei
dieser Kraftstoffpumpe wird Kraftstoff in das Gehäuse durch
das Einlassloch gesaugt, wenn sich das Flügelrad dreht. Der Kraftstoff,
der angesaugt worden ist, wird entlang der Gruppe von Ausnehmungen
des Flügelrads
und der Kanäle
geführt. Die
Rotation des Flügelrads übt eine
Zentrifugalkraft auf den Kraftstoff aus, der in das Gehäuse gesaugt worden
ist. Die Zentrifugalkraft des Flügelrads
erhöht den
Druck des Kraftstoffs, der in das Gehäuse gesaugt worden ist, während dieser
Kraftstoff stromabwärts
entlang der Kanäle
strömt.
Der Kraftstoff, der das untere Strömungsende des zweiten Kanals
erreicht hat, wird zur Umgebung des Gehäuses von dem Abgabeloch ausgegeben.
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Bei
dieser Art von Kraftstoffpumpe wird der Kraftstoff, der in das Gehäuse gesaugt
worden ist, heftig durch die Ausnehmungen in Bewegung versetzt und
folglich nimmt die Geschwindigkeit des Kraftstoffs abrupt zu, während sein
Druck abrupt fällt. Dampf
bildet sich innerhalb des Kraftstoffs, wenn der Druck des Kraftstoffs
fällt.
Insbesondere wenn die Lufttemperatur zunimmt, nimmt der Sättigungsdampfdruck
zu und folglich kann sich Dampf unmittelbar bilden. Das Ausbilden
einer großen
Menge von Dampf innerhalb des Kraftstoffs kann eine Dampfblasensperre
hervorrufen. Die Leistung der Kraftstoffpumpe wird dadurch verringert.
Eine Kraftstoffpumpe, die effektiv eine Dampfblasensperre verhindern kann,
wurde vorgeschlagen, um mit diesem Problem umzugehen (beispielsweise
offengelegte japanische Patentveröffentlichungen Nr. 60-113088
und Nr. 60-219495).
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Diese
bekannte Kraftstoffpumpe enthält
ein erstes Flügelrad
und ein Dampf trennendes Flügelrad,
das einen engen Durchmesser hat und das auf der oberen Strömungsseite
bezüglich
des ersten Flügelrads
angebracht ist. Die zwei Flügelräder sind
koaxial. Jede plötzliche Änderung
im Druck des Kraftstoffs wird verringert, indem der Kraftstoff durch
das Dampf trennende Flügelrad
eingesaugt wird. Das Ausbilden von Dampf wird damit vermindert.
Ferner bewirkt die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des
Dampf trennenden Flügelrads
erzeugt wird, dass der Kraftstoff in Richtung auf das äußere Umfangsgebiet
davon strömt,
während
der Dampf, der sich gebildet hat, als der Kraftstoff eingesaugt
wurde, sich in einem inneren Umfangsgebiet davon sammelt. Der Kraftstoff
und der Dampf werden somit getrennt. Der getrennte Dampf wird in
Richtung auf eine Dampfstrahldüse
transportiert, die in einem Gebiet weiter innen liegend von einem
Kraftstoffabgabedurchlass in der radialen Richtung geformt ist.
Eine Dampfblasensperre kann verhindert werden, indem der Dampf von dem
Kraftstoff auf diese Weise entfernt wird.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Bei
dieser bekannten Kraftstoffpumpe kann durch das Vorsehen dieses
Flügelrads
mit engem Durchmesser zum Trennen des Dampfes jede abrupte Änderung
im Druck des Kraftstoffs in einem bestimmten Ausmaß im Vergleich
zu dem Fall, in dem der Kraftstoff direkt in ein Flügelrad mit
weitem Durchmesser angesaugt wird, verringert werden. Da jedoch
die Druckänderung
des Kraftstoffs nicht ausreichend verringert wird, kann eine große Menge Dampf
ausgebildet werden. In diesem Fall ist es schwierig, den Dampf und
den Kraftstoff vollständig zu
trennen, und folglich bleibt Dampf innerhalb des Kraftstoffs. Der
Dampf, der innerhalb des Kraftstoffs bleibt, kann in eine nachfolgende
Stufe des Flügelrads
strömen
und eine Dampfblasensperre bewirken. Die Pumpeneffizienz ist somit
verringert.
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Lehren, eine Kraftstoffpumpe
vorzusehen, die eine Dampfblasensperre verhindern kann, indem das
Ausbilden von Dampf innerhalb des Kraftstoffs verringert wird.
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Bei
einem Aspekt der vorliegenden Lehren kann eine Kraftstoffpumpe ein
Gehäuse
und ein im Wesentlichen scheibenförmiges Flügelrad enthalten, das sich
innerhalb des Gehäuses
dreht. Eine erste Gruppe von Ausnehmungen und eine zweite Gruppe von
Ausnehmungen sind in einem konzentrischen Muster in einer Fläche der
Einlassseite des Flügelrads
gebildet, und die zweite Gruppe von Ausnehmungen befindet sich außerhalb
der ersten Gruppe von Ausnehmungen in einer radialen Richtung. Eine dritte
Gruppe von Ausnehmungen ist in einer Fläche der Abgabeseite des Flügelrads
geformt, und die dritte Gruppe von Ausnehmungen steht mit der zweiten Gruppe
von Ausnehmungen in Verbindung. Ein erster Kanal, ein zweiter Kanal
und ein Verbindungskanal sind in einer inneren Fläche des
Gehäuses
gebildet, die auf die Fläche
der Einlassseite des Flügelrads
gerichtet ist, wobei sich der erste Kanal kontinuierlich in der
Rotationsrichtung des Flügelrads
von einem oberen Strömungsende
zu einem unteren Strömungsende
in einem Gebiet, das auf die erste Gruppe von Ausnehmungen gerichtet
ist, erstreckt, wobei sich der zweite Kanal kontinuierlich in der
Richtung der Rotation des Flügelrads
von einem oberen Strömungsende
zu einem unteren Strömungsende
in einem Gebiet, das auf die zweite Gruppe von Ausnehmungen gerichtet
ist, erstreckt, und der Verbindungskanal mit dem unteren Strömung sende
des ersten Kanals und mit dem oberen Strömungsende des zweiten Kanals
eine Verbindung herstellt. Ein dritter Kanal ist in einer inneren
Fläche
des Gehäuses
auf die Fläche
der Abgabeseite des Flügelrads
gerichtet geformt, wobei sich dieser dritte Kanal kontinuierlich in
der Rotationsrichtung des Flügelrads
von einem oberen Strömungsende
zu einem unteren Strömungsende
in einem Gebiet, das auf die dritte Gruppe von Ausnehmungen gerichtet
ist, erstreckt.
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Bei
dieser Kraftstoffpumpe wird, wenn sich das Flügelrad dreht, Kraftstoff zuerst
in das obere Strömungsende
des ersten Kanals, der auf der Einlassseite des Flügelrads
gebildet ist, gesaugt. Aufgrund der Rotation des Flügelrads
nimmt der Druck des Kraftstoffs, der in das obere Strömungsende
des ersten Kanals eingesaugt worden ist, zu, wenn der Kraftstoff
von dem oberen Strömungsende
zu dem unteren Strömungsende
des ersten Kanals strömt. Der
Kraftstoff, dessen Druck erhöht
worden ist, während
er in dem ersten Kanal ist, wird an das obere Strömungsende
des zweiten Kanals über
den Verbindungskanal zugeführt.
Der Druck des Kraftstoffs, der an das obere Strömungsende des zweiten Kanals
zugeführt
worden ist, nimmt zu, wenn der Kraftstoff von dem oberen Strömungsende
zu dem unteren Strömungsende
des zweiten Kanals strömt.
Gleichzeitig wird der Kraftstoff, der zu dem oberen Strömungsende
des zweiten Kanals zugeführt
worden ist, auch an den dritten Kanal geführt, der auf der Abgabeseite des
Flügelrads
geformt ist. Der Druck des Kraftstoffs, der an das obere Strömungsende
des dritten Kanals zugeführt
worden ist, nimmt zu, wenn der Kraftstoff von dem oberen Strömungsende
zu dem unteren Strömungsende
des dritten Kanals strömt.
Der Kraftstoff, dessen Druck erhöht
worden ist, wird zur Umgebung des Gehäuses von dem unteren Strömungsende
des dritten Kanals abgegeben.
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Bei
dieser Kraftstoffpumpe wird der in das Gehäuse gesaugte Kraftstoff zunächst nur
durch den ersten Kanal und die erste Gruppe von Ausnehmungen, die
auf der Einlassseite des Flügelrads
geformt sind, unter Druck gesetzt. Es ist folglich möglich zu verhindern,
dass der Kraftstoff abrupt in das Gehäuse gesaugt wird. Ferner wird
der Kraftstoff, der in den ersten Kanal gesaugt worden ist, nur
durch die erste Gruppe von Ausnehmungen in Bewegung versetzt. Als
Folge wird der Kraftstoff nur in einem kleinen Ausmaß in Bewegung
gesetzt. Es ist folglich möglich, jede
abrupte Änderung
im Druck des in das Gehäuse gesaugten
Kraftstoffs zu verringern. Das Ausbilden von Dampf in dem Kraftstoff
kann folglich effektiv reduziert werden. Die Menge von Dampf, die
in dem Kraftstoff in dem zweiten und dritten Kanal enthalten ist,
ist somit verringert, und die Pumpeneffizienz kann somit verbessert
werden.
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Es
kann bevorzugt sein, dass ein Ausweichkanal in einer inneren Fläche des
Gehäuses
gebildet ist, die auf die Fläche
der Abgabeseite des Flügelrads
gerichtet ist, wobei ein erstes Ende des Ausweichkanals auf das
untere Strömungsende
des ersten Kanals gerichtet ist, ein zweites Ende des Ausweichkanals
mit dem oberen Strömungsende
des dritten Kanals verbunden ist und der Ausweichkanal sich auf
eine Weise erstreckt, die dem Verbindungskanal entspricht.
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Bei
dieser Kraftstoffpumpe werden die Kraft, die durch den Kraftstoff,
der entlang des Verbindungskanals strömt, erzeugt wird, und die Kraft,
die durch den Kraftstoff erzeugt wird, der in den Ausweichkanal
von dem oberen Strömungsende
des dritten Kanals geführt
wird, auf das Flügelrad
ausgeübt.
Ein Gleichgewicht zwischen den Kräften, die auf das Flügelrad ausgeübt werden,
wird somit erzielt. Eine Berührung
zwischen dem Flügelrad
und dem Gehäuse
wird dadurch verhindert.
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Es
kann bevorzugt sein, dass sich die Querschnittsfläche des
Ausweichkanals nach und nach aufweitet, wenn er vom ersten zum zweiten
Ende läuft.
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Bei
dieser Kraftstoffpumpe kann der Kraftstoff, der von dem zweiten
Kanal in den dritten Kanal geführt
ist, einfach in den Ausweichkanal geführt werden.
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Es
kann bevorzugt werden, dass sich die Querschnittsfläche des
Verbindungskanals nach und nach verengt, sowie er von dem unteren
Strömungsende
des ersten Kanals zum oberen Strömungsende des
zweiten Kanals läuft.
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Bei
dieser Kraftstoffpumpe wird der Kraftstoff, dessen Druck in dem
ersten Kanal erhöht
worden ist, gleichmäßig in den
zweiten Kanal geführt. Eine
Pulsation des Kraftstoffs aufgrund einer abrupten Änderung
im Druck wird somit kontrolliert und Geräusche können folglich verhindert werden.
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Es
kann bevorzugt sein, dass eine Dampfstrahldüse in dem Gehäuse gebildet
ist, wobei sich die Dampfstrahldüse
von dem ersten Kanal und/oder dem Verbindungskanal zur Umgebung
des Gehäuses
erstreckt.
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Bei
dieser Kraftstoffpumpe wird Dampf von dem Kraftstoff, dessen Druck
in dem ersten Kanal erhöht
worden ist, durch die Dampfstrahldüse abgegeben. Der Dampf wird
somit daran gehindert, in den zweiten Kanal zu strömen.
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Bei
einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren kann eine Kraftstoffpumpe
ein Gehäuse,
ein erstes Flügelrad,
das drehbar innerhalb des Gehäuses
angebracht ist, und ein zweites Flügelrad, das drehbar innerhalb
des Gehäuses
angebracht ist, enthalten. Eine erste Gruppe von Ausnehmungen ist
in nur der Fläche
der Einlassseite des ersten Flügelrads geformt,
und die erste Gruppe von Ausnehmungen ist in einem Gebiet gebildet,
das sich einen ersten Abstand weg von einer Rotationsachse des ersten Flügelrads
in der radialen Richtung befindet. Eine zweite Gruppe von Ausnehmungen
ist in der Fläche der
Einlassseite des zweiten Flügelrads
geformt, eine dritte Gruppe von Ausnehmungen ist in der Fläche der
Abgabeseite des zweiten Flügelrads
geformt, wobei die zweite Gruppe von Ausnehmungen mit der dritten
Gruppe von Ausnehmungen in Verbindung steht, und die zweite und
die dritte Gruppe von Ausnehmungen sind in einem Gebiet gebildet,
das einen zweiten Abstand von einer Rotationsachse des zweiten Flügelrads
in einer radialen Richtung entfernt ist, wobei der zweite Abstand
größer als
der erste Abstand ist. Ein erster Kanal ist in einer inneren Fläche des
Gehäuses
gebildet, das auf die Fläche
der Einlassseite des Flügelrads
gerichtet ist, und erstreckt sich kontinuierlich von einem oberen
Strömungsende zu
einem unteren Strömungsende
in dem Gebiet, das auf die erste Gruppe von Ausnehmungen gerichtet ist.
Ein zweiter Kanal ist in einer inneren Fläche des Gehäuses geformt, der auf die Fläche der
Einlassseite des Flügelrads
gerichtet ist, und erstreckt sich kontinuierlich von einem oberen
Strömungsende
zu einem unteren Strömungsende
in dem Gebiet, das auf die zweite Gruppe von Ausnehmungen gerichtet
ist. Ein dritter Kanal ist in einer inneren Fläche des Gehäuses geformt, das auf die Fläche der
Abgabeseite des Flügelrads
gerichtet ist, und erstreckt sich kontinuierlich von einem oberen
Strömungsende
zu einem unteren Strömungsende
in einem Gebiet, das auf die dritte Gruppe von Ausnehmungen gerichtet ist.
Ein Verbindungsdurchlass ist in dem Gehäuse geformt und steht mit dem
unteren Strömungsende
des ersten Kanals und mit dem oberen Strömungsende des zweiten Kanals
in Verbindung.
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In
dieser Kraftstoffpumpe kann auch die abrupte Änderung im Druck des Kraftstoffs,
der in das Gehäuse
gesaugt wird, verringert werden und das Ausbilden von Dampf in dem
Kraftstoff kann verringert werden.
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Diese
Aspekte und Merkmale können
einzeln oder in Kombination verwendet werden, um eine verbesserte
Kraftstoffpumpe herzustellen. Zusätzlich können andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Lehren unmittelbar nach dem Lesen der
folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen
und Ansprüchen verstanden
werden. Selbstverständlich
können
die hier offenbarten zusätzlichen
Merkmale und Aspekte auch einzeln oder in Kombination mit dem oben
beschriebenen Aspekt und den Merkmalen verwendet werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine vertikale Querschnittsansicht einer Kraftstoffpumpe der vorliegenden
Ausführungsform.
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2 ist
eine Draufsicht auf ein Flügelrad der
vorliegenden Ausführungsform,
gesehen von einer Einlassseite.
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3 ist
eine Draufsicht auf ein Flügelrad der
vorliegenden Ausführungsform,
gesehen von einer Abgabeseite.
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4 ist
eine Draufsicht auf einen Pumpenkörper der vorliegenden Ausführungsform,
gesehen von der Abgabeseite.
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5 ist
eine Draufsicht auf eine Pumpenabdeckung der vorliegenden Ausführungsform, gesehen
von der Einlassseite.
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6 ist
eine Querschnittsansicht, die eine andere Konfiguration eines Pumpenbereichs
beschreibt.
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7 ist
eine Draufsicht auf einen Pumpenkörper des in 6 gezeigten
Pumpenbereichs, gesehen von der Abgabeseite.
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8 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII aus 7.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Zuerst
werden wichtige Merkmale der Technik, die in der Ausführungsform
ausgeführt
wird, unten gelistet.
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(Merkmal
1) Eine Einlassöffnung
und eine Abgabeöffnung
sind in einem Gehäuse
geformt. Das Einlassloch ist mit einem oberen Strömungsende
eines ersten Kanals verbunden, und das Abgabeloch ist mit einem
unteren Strömungsende
eines dritten Kanals verbunden. Ein Ansaugen des Kraftstoffs in das
Gehäuse
wird durch eine erste Gruppe von Ausnehmungen ausgeführt.
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(Merkmal
2) Der erste Kanal ist in der gleichen Ebene wie der zweite Kanal
und wie ein Verbindungskanal geformt. Die Kanäle sind somit in einer Spiralform
in einer inneren Fläche
des Gehäuses
gebildet, das auf eine Einlassfläche
des Flügelrads
gerichtet ist.
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(Ausführungsformen)
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Eine
Ausführungsform
gemäß den vorliegenden
Lehren wird unten unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Zuerst wird die mechanische Konfiguration einer Kraftstoffpumpe
unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, enthält die Kraftstoffpumpe 10 einen
Motorbereich 70 und einen Pumpenbereich 12.
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Der
Motorbereich 70 enthält
ein Gehäuse 72, eine
Motorabdeckung 73, Magnete 74, 75 und
einen Rotor 76. Das Gehäuse 72 ist
in einer im Wesentlichen zylindrischen Form gebildet. Die Motorabdeckung 73 ist
an dem Gehäuse 72 durch
Verstemmen des oberen Endes 72a des Gehäuses 72 angebracht (anschließend wird
die Richtung nach oben und unten in 1 als die
Hoch-Tief-Richtung der Kraftstoffpumpe 10 bezeichnet).
Eine Abgabeöffnung 73a ist in
der Motorabdeckung 73 geformt. Die Magnete 74, 75 sind
an den inneren Wänden
des Gehäuses 72 befestigt.
Der Rotor 76 hat einen Hauptkörper 77 und eine Welle 78,
die sich vertikal durch den Hauptkörper 77 erstreckt.
Ein oberes Ende 78a der Welle 78 ist drehbar auf
der Motorabdeckung 73 über
ein Lager 81 montiert. Ein unteres Ende 78b der
Welle 78 ist drehbar auf einer Pumpenabdeckung 14 des
Pumpenbereichs 12 über
ein Lager 82 montiert. Da der Motorbereich 70 der
gleiche wie die Motorbereiche ist, die in den japanischen offengelegten
Patentveröffentlichungen
Nr. 60-113088 und Nr. 219495 beschrieben sind, wird eine detailliertere
Beschreibung davon weggelassen.
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Der
Pumpenbereich 12 enthält
ein Gehäuse 18 und
ein im Wesentlichen scheibenförmiges
Flügelrad 20. 2 ist
eine Draufsicht auf die Einlassseite des Flügelrads 20. 3 ist
eine Draufsicht auf die Abgabeseite des Flügelrads 20.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, ist eine zweite Gruppe von
Ausnehmungen 20b, die kontinuierlich in der Umfangsrichtung
gebildet ist, in einer Ringform entlang eines äußeren Umfangsbereichs der Fläche der
Einlassseite des Flügelrads 20 angebracht
(nicht alle Ausnehmungen der zweiten Gruppe wurden in 2 nummeriert).
Die zweite Gruppe von Ausnehmungen 20b ist von der äußeren Umfangsfläche 20e des
Flügelrads 20 durch
die äußere Umfangswand 20d des
Flügelrads 20 getrennt.
Eine erste Gruppe von Ausnehmungen 20a, die kontinuierlich
in der Umfangsrichtung geformt ist, ist in einer Ringform in der
Radialrichtung innerhalb von der zweiten Gruppe von Ausnehmungen 20b angebracht
(nicht alle Ausnehmungen der ersten Gruppe wurden in 2 nummeriert).
Jede Ausnehmung der ersten Gruppe von Ausnehmungen 20a ist
durch einen vorgegebenen Abstand von der zweiten Gruppe von Ausnehmungen 20b getrennt
und ist unter einem konstanten Abstand von einem Zentrum des Flügelrads 20 angebracht.
Ein Eingriffsloch 20c, das im Wesentlichen D-förmig im
Querschnitt über
eine Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse des Flügelrads 20 ist,
führt durch
einen zentralen Bereich des Flügelrads 20 in der
Richtung von dessen Dicke. Die Welle 78 ist in Eingriff
mit dem Eingriffsloch 20c. Die Welle 78 dreht sich,
wenn Strom einer Spule des Hauptkörpers 77 zugeführt wird,
und das Flügelrad 20 wird
dadurch gedreht.
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Wie
es in 3 dargestellt ist, ist eine dritte Gruppe von
Ausnehmungen 20f die kontinuierlich in der Umfangsrichtung
gebildet ist, in einer Ringform entlang eines äußeren Umfangsbereichs der Abgabeseitenfläche des
Flügelrads 20 in
einer Position entsprechend der zweiten Gruppe von Ausnehmungen 20b,
die in der Fläche
der Einlassseite des Flügelrads 20 geformt
sind, angebracht (nicht alle Ausnehmungen der dritten Gruppe wurden
in 3 nummeriert). Basisbereiche von jeder Ausnehmung
der zweiten Gruppe von Ausnehmungen 20b und der dritten
Gruppe von Ausnehmungen 20f stehen über ein Verbindungsloch (nicht
dargestellt) in Verbindung.
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Das
Gehäuse 18 enthält die Pumpenabdeckung 14 und
einen Pumpenkörper 16.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine Ausnehmung 14a in
der Oberfläche
der Flügelradseite
der Pumpenabdeckung 14 geformt (d.h. der unteren Oberfläche). Der Durchmesser
der Ausnehmung 14a ist ungefähr der gleiche wie der Durchmesser
des Flügelrads 20.
Die Ausnehmung 14a hat ungefähr die gleiche Tiefe wie die
Dicke des Flügelrads 20.
Das Flügelrad 20 ist drehbar
in die Ausnehmung 14a eingesetzt.
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Ein
extrem kleiner Zwischenraum ist zwischen der äußeren Umfangsfläche 20e des
Flügelrads 20 und
einer Seitenfläche 14b der
Ausnehmung 14a der Pumpenabdeckung 14 gebildet.
Dieser Zwischenraum ist vorgesehen, damit sich das Flügelrad 20 gleichmäßig drehen
kann.
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Das
Gehäuse 18 mit
dem Flügelrad 20,
das in der Ausnehmung 14a der Pumpenabdeckung 14 eingebaut
ist, wird an dem Gehäuse 72 durch
Verstemmen des unteren Endes 72b des Gehäuses 72 befestigt.
Das untere Ende 78b der Welle 78 ist durch Presspassung
in das Einsatzloch 20c des Flügelrads 20 eingesetzt
mit dem Bereich davon, der weiter unten als der durch das Lager 82 gelagerte
Bereich ist. Ein Schublager 33, das die Schublast des Rotors 76 aufnimmt,
ist zwischen das untere Ende der Welle 78 und den Pumpenkörper 16 eingebracht.
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4 ist
eine Draufsicht auf den Pumpenkörper 16,
betrachtet von der Seite des Flügelrads 20 (d.h.
betrachtet von der oberen Seite aus 1). Ein erster
Kanal 30 ist in einer oberen Fläche 16a des Pumpenkörpers 16 auf
der Seite des Flügelrads 20 geformt
(d.h. einer oberen Fläche
in 1). Der erste Kanal 30 erstreckt sich
in einer Umfangsrichtung in einem Gebiet, das auf die erste Gruppe
von Ausnehmungen 20a des Flügelrads 20 gerichtet
ist. Ein Einlassloch 40 ist an einem oberen Strömungsende 30a des
ersten Kanals 30 geformt. Ein zweiter Kanal 31 ist
in der oberen Fläche 16a des
Pumpenkörpers 16 geformt.
Der zweite Kanal 31 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung
in einem Gebiet, das auf die zweite Gruppe von Ausnehmungen 20b gerichtet
ist. Ein unteres Strömungsende 30b des
ersten Kanals 30 und ein oberes Strömungsende 31a des
zweiten Kanals 31 stehen über einen Verbindungskanal 32 in
Verbindung. Die Querschnittsfläche
des Verbindungskanals 32 verengt sich nach und nach, sowie
er vom unteren Strömungsende 30b des
ersten Kanals 30 zum oberen Strömungsende 31a des
zweiten Kanals 31 läuft. Ferner
ist eine Dampfstrahldüse 32a,
die durch den Pumpenkörper 16 in
der Hoch-Tief-Richtung (d.h. der Hoch-Tief-Richtung aus 1)
führt,
mit dem Verbindungskanal 32 geformt. Die Funktion der Dampfstrahldüse 32a ist
es, Dampf aus dem Kraftstoff zu entfernen.
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5 ist
eine Draufsicht auf die Pumpenabdeckung 14 betrachtet von
der Seite des Flügelrads 20 (d.h.
betrachtet von der unteren Seite aus 1). Ein
dritter Kanal 33 ist in einer Bodenfläche der Ausnehmung 14a der
Pumpenabdeckung 14 geformt (kann als eine untere Fläche der
Pumpenabdeckung nachfolgend bezeichnet werden). Der dritte Kanal 33 erstreckt
sich in einer Umfangsrichtung in einem Gebiet, das auf die dritte
Gruppe von Ausnehmungen 20f des Flügelrads 20 gerichtet
ist. Ein Ausweichkanal 33d ist in der Bodenfläche der
Ausnehmung 14a der Pumpenabdeckung gebildet. Der Ausweichkanal 33d erstreckt
sich von einer Position 33c (die an schließend als
das untere Strömungsende 33c bezeichnet
wird), die dem oberen Strömungsende 31a des
zweiten Kanals 31 entspricht, zu einer Position 33a (anschließend bezeichnet
als das Anfangsende 33a), die dem unteren Strömungsende 30b des
ersten Kanals 30 entspricht. Die Querschnittsfläche des Ausweichkanals 33d weitet
sich nach und nach auf, sowie er von dem Anfangsende 33a zu
dem unteren Strömungsende 33c läuft. Ein
Abgabeloch 41 ist an dem unteren Strömungsende 33b des
dritten Kanals 33 gebildet. Das Abgabeloch 41 erstreckt
sich von dem dritten Kanal 33 zu einer oberen Fläche der Pumpenabdeckung 14 (d.h.
der oberen Fläche
in 1), und verbindet den dritten Kanal 33 mit
der Umgebung des Gehäuses 18.
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In
der Kraftstoffpumpe 10 wird, wenn ein Strom an den Rotor 76 fließt und sich
das Flügelrad 20 dreht,
Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks (nicht dargestellt) durch
das Einlassloch 40 in das Gehäuse 18 angesaugt.
Der Kraftstoff, der in das Gehäuse 18 angesaugt
worden ist, strömt
anfänglich
in das obere Strömungsende 30a des
ersten Kanals 30. Die erste Gruppe von Ausnehmungen 20a ist
nur in der Einlassseite des Flügelrads 20 geformt
(an der unteren Fläche
in 1). Als Folge wird Kraftstoff nicht abrupt in
das Gehäuse 18 angesaugt,
und es ist möglich,
den Kraftstoff in das Gehäuse 18 zu
saugen, ohne dass eine abrupte Druckänderung des Kraftstoffs hervorgerufen
wird. Das Ausbilden von Dampf in dem Kraftstoff kann somit verringert
werden.
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Der
Druck des Kraftstoffs, der in das obere Strömungsende 30a des
ersten Kanals 30 geströmt ist,
nimmt in Verbindung mit der Rotation des Flügelrads 20 zu, während dieser
Kraftstoff von dem oberen Strömungsende 30a zu
dem unteren Strömungsende 30b des
ersten Kanals 30 fließt.
Der Kraftstoff, der in das untere Strömungsende 30b des
ersten Kanals 30 geströmt
ist, fließt
durch den Verbindungskanal 32 in das obere Strömungsende 31a des
zweiten Kanals 31. Die Querschnittsfläche des Verbindungskanals 32 verjüngt sich
nach und nach, sowie er von dem unteren Strömungsende 30b des
ersten Kanals 30 zum oberen Strömungsende 31a des
zweiten Kanals 31 läuft.
Als eine Folge wird verhindert, dass der Kraftstoff, dessen Druck
in dem ersten Kanal 30 zugenommen hat, abrupt in den zweiten
Kanal 31 strömt.
Eine Pulsation des Kraftstoffs aufgrund einer abrupten Druckänderung
kann folglich verringert werden und Geräusche können konsequenterweise verringert
werden. Ferner wird der Dampf, der sich in dem Kraftstoff bildet,
wenn der Druck in dem ersten Kanal 30 erhöht wird,
an die Umgebung der Kraftstoffpumpe 10 über die Dampfstrahldüse 32a abgeführt, während der
Kraftstoff durch den Verbindungskanal 32 fließt. Kraftstoff,
von dem der Dampf entfernt worden ist, strömt folglich in den zweiten
Kanal 31, und eine Dampfblasensperre wird somit verhindert.
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Der
Kraftstoff, der in den zweiten Kanal 31 geströmt ist,
hat einen zunehmenden Druck, wenn sich das Flügelrad 20 dreht und
wenn der Kraftstoff von dem oberen Strömungsende 31a zu dem
unteren Strömungsende 31b des
zweiten Kanals 31 strömt. Gleichzeitig
strömt
der Kraftstoff, der in den zweiten Kanal 31 geströmt ist,
auch aus der zweiten Gruppe von Ausnehmungen 20b zu der
dritten Gruppe von Ausnehmungen 20f und dem dritten Kanal 33.
Der Kraftstoff, der in den dritten Kanal 33 geströmt ist,
hat einen zunehmenden Druck, wenn sich das Flügelrad 20 dreht und
wenn der Kraftstoff in Richtung auf das untere Strömungsende 33b des
dritten Kanals 33 strömt.
Der Kraftstoff, dessen Druck in dem dritten Kanal 33 zugenommen
hat, wird in das Innere des Motorbereichs 70 aus dem Abgabeloch 41 abgegeben.
Der Kraftstoff, der in den Motorbereich 70 abgegeben ist,
strömt
durch den Motorbereich 70 und wird an die Umgebung der
Kraftstoffpumpe 10 von der Abgabeöffnung 73a abgegeben,
die in der Motorabdeckung 73 geformt ist.
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Bei
der Kraftstoffpumpe 10 hat der Kraftstoff innerhalb des
Pumpenbereichs 12 einen zunehmenden Druck aufgrund der
Rotation des Flügelrads 20. Als
Folge wird das Flügelrad 20 nach
oben in Richtung auf die Abgabeseite (d.h. die obere Seite in 1)
durch den Kraftstoff in dem ersten Kanal 30, dem Verbindungskanal 32 und
dem zweiten Kanal 31 des Pumpenkörpers 16 gedrückt. Ferner
wird das Flügelrad 20 nach
unten in Richtung auf die Einlassseite (d.h. die untere Seite in 1)
durch den Kraftstoff innerhalb des dritten Kanals und des Ausweichkanals 33d der
Pumpenabdeckung 14 gedrückt.
Der Kraftstoff innerhalb des Pumpenbereichs 12 hat einen
zunehmenden Druck, sowie er entlang des ersten Kanals 30,
des Verbindungskanals 32, des zweiten Kanals 31 und
des dritten Kanals 33 strömt. Als eine Folge hat der
Kraftstoff, der entlang des dritten Kanals 33 strömt, den
höchsten
Druck. Bei einer herkömmlichen
Kraftstoffpumpe, d.h. bei einer Kraftstoffpumpe, die nur einen Kanal
in sowohl der Pumpenabdeckung 14 als auch dem Pumpenkörper 16 hat,
gab es eine Zunahme im Druck, die das Flügelrad nach unten in Richtung
auf die Einlassseite drückt.
Es gab somit eine Zunahme im Gleitwiderstand zwischen dem Flügelrad und
dem Pumpenkörper,
und es gab eine Abnahme in der Pumpeneffizienz. Bei der Kraftstoffpumpe 10 der
vorliegenden Ausführungsform
wird das Flügelrad 20 nach
oben in Richtung auf die Abgabeseite durch den Kraftstoff in dem
ersten Kanal 30, dem Verbindungskanal 32 und dem
zweiten Kanal 31 gedrückt
und folglich wird das Gleichgewicht zwischen den Drücken, die
auf das Flügelrad 20 in
der Hoch-Tief-Richtung ausgeübt werden,
korrigiert. Ein Gleitwiderstand zwischen dem Flügelrad 20 und dem
Pumpenkörper 16 kann
folglich im Vergleich zum herkömmlichen
Beispiel verringert werden.
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Ferner
ist der Ausweichkanal 33d so geformt, dass er dem Verbindungskanal 32 des
Pumpenkörpers 16 entspricht.
Kraftstoff wird auch in den Ausweichkanal 33d geführt. Als
Folge gibt es ein Gleichgewicht zwischen dem Druck des Kraftstoffs
in dem Verbindungskanal 32 und dem Druck des Kraftstoffs
in dem Ausweichkanal 33d, und folglich ist es möglich, korrekt über eine
ebene Fläche
die Drücke auszubalancieren,
die auf das Flügelrad 20 ausgeübt werden.
Eine Neigung des Flügelrads 20 wird
somit vermindert und der Gleitwiderstand zwischen dem Flügelrad 20 und
dem Pumpenkörper 16 kann
folglich verringert werden.
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Bei
der oben beschriebenen Kraftstoffpumpe sind zwei Gruppen von Ausnehmungen
in der Fläche der
Einlassseite des Flügelrads
geformt, die eine Pumpe der oberen Strömungsseite, die den Kraftstoff ansaugt,
und eine Pumpe der unteren Strömungsseite
bilden, die den Kraftstoff, der durch die Pumpe der oberen Strömungsseite
angesaugt worden ist, unter Druck setzt. Bei den vorliegenden Lehren
können das
Flügelrad,
das die Pumpe der oberen Strömungsseite
bildet, und das Flügelrad,
das die Pumpe der unteren Strömungsseite
bildet, getrennt ausgebildet werden. Diese Art von Kraftstoffpumpe 140 wird unter
Bezugnahme auf 6 bis 8 beschrieben.
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Die
Kraftstoffpumpe 140 enthält auch einen Motorbereich 170 und
einen Pumpenbereich 100. Der Motorbereich 170 der
Kraftstoffpumpe 140 kann identisch zum Motorbereich 70 der
Kraftstoffpumpe 10 der ersten Ausführungsform konfiguriert sein.
Als Folge wird die Beschreibung des Motorbereichs 170 der
Kraftstoffpumpe 140 weggelassen.
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Ein
Pumpenbereich 100 enthält
ein Gehäuse 110,
Flügelräder 120 und 140.
Die Flügelräder 120 und 130 sind
im Wesentlichen scheibenförmig.
Das Flügelrad 120 ist
kleiner als das Flügelrad 130 und
ist auf der oberen Strömungsseite
(einer unteren Seite in 6) des Flügelrads 130 angebracht.
Ferner sind das Flügelrad 120 und
das Flügelrad 130 koaxial
angebracht.
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Eine
Gruppe von Ausnehmungen 120a, die kontinuierlich in der
Umfangsrichtung gebildet ist, ist in einer Ringform entlang eines äußeren Umfangsbereichs
einer Fläche
der Einlassseite (d.h. einer unteren Fläche in 6) des Flügelrads 120 angebracht. Es
ist keine Gruppe von Ausnehmungen auf einer Fläche der Abgabeseite (d.h. einer
oberen Fläche
in 6) des Flügelrads 120 geformt.
Ein Eingriffsloch 120b, das im Wesentlichen D-förmig im
Querschnitt über
eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse ist, führt durch einen zentralen Bereich
des Flügelrads 120 in
dessen Dickenrichtung. Die Welle 78 ist in Eingriff mit
dem Eingriffsloch 120b.
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Eine
Gruppe von Ausnehmungen 130a, die kontinuierlich in der
Umfangsrichtung geformt sind, ist in einer Ringform entlang eines äußeren Umfangsbereichs
der Fläche
der Einlassseite (d.h. einer unteren Fläche in 6) des Flügelrads 130 angebracht. Eine
Gruppe von Ausnehmungen 130b, die kontinuierlich in der
Umfangsrichtung geformt ist, ist in einer Ringform entlang eines äußeren Umfangsbereichs der
Fläche
der Abgabeseite (d.h. einer oberen Fläche in 6) des Flügelrads 130 in
einer Position entsprechend der Gruppe von Ausnehmungen 130a angebracht.
Jede Ausnehmung der Gruppe von Ausnehmungen 130a und jede
Ausnehmung der Gruppe von Ausnehmungen 130b steht über ein
(nicht dargestelltes) Verbindungsloch in Verbindung. Ein Eingriffsloch 130c,
das im Wesentlichen D-förmig
im Querschnitt über
eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse ist, läuft durch einen zentralen Bereich
des Flügelrads 130 in
dessen Dickenrichtung. Die Welle 78 ist in Eingriff mit
dem Eingriffsloch 130c.
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Das
Gehäuse 110 enthält eine
Pumpenabdeckung 111 und einen Pumpenkörper 112. Eine Ausnehmung 111a ist
in der Pumpenabdeckung 111 geformt. Die Ausnehmung 111a hat
näherungsweise den
gleichen Durchmesser und ungefähr
die gleiche Tiefe wie die Dicke des Flügelrads 130. Das Flügelrad 130 ist
zur Drehung in die Ausnehmung 111a eingesetzt. Ein extrem
kleiner Zwischenraum ist zwischen der äußeren Umfangsfläche 130d des
Flügelrads 130 und
der Seitenfläche 111b der
Ausnehmung 111a geformt. Dieser Zwischenraum wird vorgesehen,
damit sich das Flügelrad 130 gleichmäßig drehen
kann.
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Eine
Ausnehmung 112a ist in dem Pumpenkörper 112 geformt.
Die Ausnehmung 112a hat ungefähr den gleichen Durchmesser
und ungefähr
die gleiche Tiefe wie die Dicke des Flügelrads 120. Das Flügelrad 120 ist
zur Drehung in die Ausnehmung 112a eingesetzt. Eine Ausnehmung 112d,
die einen kleineren Durchmesser als die Ausnehmung 112a hat,
ist in dem zentralen Bereich der Ausnehmung 112a geformt.
Ein Schublager 133, das die Schublast der Welle 78 aufnimmt,
ist in einer unteren Fläche
der Ausnehmung 112d angebracht. Ein extrem kleiner Zwischenraum
ist auch zwischen der äußeren Umfangsfläche 120d des
Flügelrads 120 und
der Seitenfläche 112b der
Ausnehmung 112a geformt. Dieser Zwischenraum ist vorgesehen,
damit sich das Flügelrad 120 gleichmäßig drehen
kann.
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Das
Gehäuse 110 (d.h.
die Pumpenabdeckung 111 und der Pumpenkörper 112) mit dem
in der Ausnehmung 111a der Pumpenabdeckung 111 installierten
Flügelrad 130 und
dem in der Aus nehmung 112a des Pumpenkörpers 112 installierten
Flügelrad 120 ist
an einem Gehäuse 160 befestigt.
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7 ist
eine Draufsicht betracht von der Abgabeseite des Pumpenkörpers 112,
betrachtet von der Seite des Flügelrads 120 (d.h.
von der oberen Seite in 7), und 8 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII aus 7.
Ein Kanal 115, der sich in eine Umfangsrichtung erstreckt,
ist in der Bodenfläche
der Ausnehmung 112a des Pumpenkörpers 112 in einem
Gebiet, das auf die Gruppe von Ausnehmungen 120a gerichtet
ist, geformt. Eine Dampfstrahldüse 115c,
die durch den Pumpenkörper 112 in
der Hoch-Tief-Richtung läuft,
ist innerhalb des Kanals 115 gebildet. Die Funktion der
Dampfstrahldüse 115c ist
es, Dampf zu entfernen. Ein Kanal 116 ist in der Fläche 112c des
Pumpenkörpers 112 geformt,
die auf das Flügelrad 120 gerichtet
ist. Der Kanal 116 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung
in einem Gebiet, das auf die Gruppe von Ausnehmungen 130a gerichtet
ist. Ein Einlassloch 150 ist an einem oberen Strömungsende 115a des
Kanals 115 geformt. Ein unteres Strömungsende 115b des
Kanals 115 und ein oberes Strömungsende 116a des
Kanals 116 stehen über
einen Verbindungsdurchlass 117, der in dem Pumpenkörper 112 geformt
ist, in Verbindung.
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Ein
Kanal 118 ist in einer Bodenfläche der Ausnehmung 111a der
Pumpenabdeckung 111 geformt. Der Kanal 118 erstreckt
sich in einer Umfangsrichtung in einem Gebiet, das auf die Gruppe
von Ausnehmungen 130b gerichtet ist. Ein oberes Strömungsende
des Kanals 118 befindet sich in einer Position, die dem
oberen Strömungsende 116a des
Kanals 116 entspricht. Ein Abgabeloch 151 ist
mit einem unteren Strömungsende
des Kanals 118 verbunden. Das Abgabeloch 151 verbindet
den Kanal 118 mit der Umgebung des Gehäuses 110 (d.h. dem
Inneren des Motorbereichs).
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Bei
der Kraftstoffpumpe 140 drehen sich die Flügelräder 120 und 130,
wenn die Welle 178 des Motorbereichs 170 angetrieben
wird, was bewirkt, dass sie sich dreht. Wenn sich das Flügelrad 120 dreht,
wird Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks (nicht dargestellt)
durch das Einlassloch 150 in das obere Strömungsende 115 des
Kanals 115 angesaugt. Der Kraftstoff, der in den Kanal 115 angesaugt worden
ist, strömt
von dem oberen Strömungsende 115a in
Richtung auf das untere Strömungsende 115b des
Kanals 115. Der Kraftstoff, dessen Druck in dem Kanal 115 zugenommen
hat, strömt
durch den Verbindungsdurchlass 117 in das obere Strömungsende 116a des
Kanals 116. Der Kraftstoff, der in das obere Strömungsende 116a des
Kanals 116 geströmt ist,
wird an die Gruppe von Ausnehmungen 130a und 130b des
Flügelrads 130 und
an den Kanal 118 geführt.
Der Kraftstoff, der an die Gruppe von Ausnehmungen 130a und 130b des
Flügelrads 130 und
in den Kanal 116 und 118 geführt worden ist, hat einen zunehmenden
Druck in Verbindung mit der Rotation des Flügelrads 130 und wird
an den Motorbereich von dem Abgabeloch 151 abgegeben.
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Bei
der Kraftstoffpumpe 50 ist ebenfalls das Flügelrad 120 der
oberen Strömungsseite
auf der Einlassseite enger im Durchmesser als das Flügelrad 130 der
unteren Strömungsseite.
Ferner hat das Flügelrad 120 nur
eine Gruppe von Ausnehmungen 120a, die in dessen Fläche der
Einlassseite geformt sind. Als Folge wird ein Fall, in dem eine
große
Menge von Kraftstoff abrupt in das Gehäuse 110 gesaugt wird,
verhindert, und eine abrupte Änderung
des Drucks des Kraftstoffs wird verhindert. Das Ausbilden von Dampf
innerhalb des Kraftstoffs kann folglich verringert werden.
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Wenngleich
die bevorzugten repräsentativen Ausführungsformen
im Einzelnen beschrieben worden sind, sind schließlich die
vorliegenden Ausführungsformen
nur veranschaulichend und nicht einschränkend. Es ist zu verstehen,
dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Zusätzlich
können
die zusätzlichen
Merkmale und Aspekte, die hier offenbart werden, auch einzeln oder
in Kombination mit dem oben stehenden Aspekt und den Merkmalen verwendet werden.