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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 Flache 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 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
JP 60-113088 A und
JP 60-219495 A oder entsprechende US-amerikanische Patentveröffentlichung
US 4,692,092 A ).
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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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Eine Kraftstoffpumpe, die ein Gehäuse und ein Flügelrad, das sich innerhalb des Gehäuses dreht, enthält, ist aus der
DE 10 2006 016 531 A1 bekannt. Darin ist eine Gruppe von Ausnehmungen in einer oberen oder einer unteren Fläche des Flügelrads geformt. in Kanal, der eine Verbindung zu einem Abgabeloch herstellt, ist in einer inneren Fläche des Gehäuses geformt. Der Kanal erstreckt sich kontinuierlich in einer Rotationsrichtung des Flügelrads in einem Gebiet, das auf die Gruppe der Ausnehmungen des Flügelrads gerichtet ist. Der Kanal hat einen Öffnungsbereich, der direkt mit dem Abgabeloch in Verbindung steht. Der Öffnungsbereich ist so geformt, dass er sich in der Rotationsrichtung des Flügelrads erstreckt, innerhalb einer Spannweite, die sich von einer Position, die im Wesentlichen der zentralen Position der Ausnehmungen des Flügelrads in dessen Radialrichtung entspricht, zu einer Position, die im Wesentlichen dem äußeren Umfangsrand der Ausnehmung des Flügelrads entspricht, erstreckt. Der innere Umfangsrand des Kanals auf der Seite, die mit dem Abgabebloch in Verbindung steht, ist am stromabwärtigen Ende von einer Position, die im Wesentlichen dem inneren Umfangsrand der Ausnehmungen des Flügelrads entspricht in Richtung auf eine Position, die im Wesentlichen der zentralen Position der Ausnehmungen des Flügelrads in dessen Radialrichtung entspricht, geneigt, dass eine Verbindung zu dem Öffnungsbereich vorgesehen ist.
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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 Strömungsende 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 Kraftstoffabrupt 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 Flache 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 Grippe 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.
(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.
(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 233, 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 anschließend 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 130. 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 178 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 112a 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 Ausnehmung 112a des Pumpenkörpers 112 installierten Flügelrad 120 ist an einem Gehäuse 160 befestigt.
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7 ist eine Draufsicht von der Abgabeseite des Pumpenkörpers 112 betrachtet 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 140 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 Flache 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.
