DE10216619A1

DE10216619A1 - Pumpe und Tank unter Verwendung derselben

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Publication number: DE10216619A1
Application number: DE10216619A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Kishimoto
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-08-14
Also published as: JP2003232289A

Abstract

Es wird eine Pumpe angegeben, die über verringerte Abmessungen und verringertes Gewicht, hervorragende Pumpeigenschaften und hohe Zuverlässigkeit verfügt und die verringerte Geräusche erzeugt. Außerdem wird ein Tank unter Verwendung einer solchen Pumpe angegeben, der flüssigen Kraftstoff und dergleichen ausgeben kann. Die Pumpe und der Tank können billig hergestellt werden. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist auf der Innenumfangsseite eines ringförmigen Stators (10) ein Pumpenraum (20) ausgebildet, und entlang dem Innenumfang des Stators ausgebildeter Rotor (23) mit einem magnetischen Körper (24) ist drehbar im Pumpenraum untergebracht. Ein Flügelrad ist einstückig mit dem Rotor ausgebildet, und der Pumpenraum verfügt über einen Saugstutzen (21) für ein Fluid sowie einen Auslassstutzen (22). Zwischen dem Außenumfangsabschnitt des Rotors (23) vom Saugstutzen zum Auslassstutzen sowie an der Innenumfangsfläche (45) des Pumpenraums ist ein Strömungskanal (30) ausgebildet, und ein sich vom Auslassstutzen (22) zum Saugstutzen (21) erstreckender Strömungskanal (31) ist blockiert. Das Flügelrad wird gemeinsam mit dem Rotor gedreht, um in den Saugstutzen eingezogenes Fluid aus dem Auslassstutzen auszugeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, genauer gesagt, eine Pumpe, die dazu geeignet ist, ein in einem Tank oder dergleichfan aufbewahrtes Fluid unter Druck nach außen zu liefern, insbesondere einen flüssigen Kraftstoff, wie Benzin und dergleichen, einem Motor für z. B. ein Automobil und dergleichen zuzuführen. Außerdem betrifft die Erfindung einen Tank unter Verwendung einer solchen Pumpe.
Als Kraftstoffpumpe zum Liefern von Kraftstoff, wie z. B. Benzin, zum Motor eines Automobils wird allgemein eine in einem Kraftstofftank untergebrachte Westco-Pumpe verwendet, um Kraftstoff unter Druck an den Motor zu liefern.
Ein Beispiel für eine einschlägige Westco-Pumpe wird auf Grundlage dessen beschrieben, was als Längsschnitt einer Pumpe 100 in der Fig. 8 und als Horizontalschnitt eines Pumpenraums 107 in der Fig. 9 dargestellt ist. Die Motorpumpe 100 wird dadurch hergestellt, dass ein Motorteil 102 und ein Pumpenteil 103 parallel zueinander in der Richtung einer Motorwelle über eine Trennplatte 113 mit Ölzurückhalteeigenschaften und Wasserbeständigkeit durch Schrauben zusammengebaut werden.
Im Motorteil 102 ist ein Motor 105 in einem Gehäuse 111 untergebracht, und eine Welle 106 desselben ist in einem am Gehäuse 111 vorhandenen Lager 114 gelagert, wobei sie sich durch den Pumpenteil 103 erstreckt und wobei der Motorteil 102 mit einer Öldichtung 115 abgedichtet ist, die in der Trennplatte 113 vorhanden ist, die sich zwischen dem Motorteil 102 und dem Pumpenteil 103 erstreckt.
Der Pumpenteil 103 bildet durch ein Gehäuse 112 mit zylindrischer Innenumfangsfläche den Pumpenraum 107 mit einem Saugstutzen 121 und einem Auslassstutzen 122, und in diesem Pumpenraum 107 ist ein Flügelrad 108 in Form eines, an der Welle 106 befestigten Westco-Flügelrads vorhanden. Im Abschnitt des Pumpenraums 107 zwischen einem Außenumfangsabschnitt des Flügelrads 108 und einer Innenumfangsfläche 116 des Gehäuses 112 ist ein Umfangs-Strömungskanal 109 ausgebildet, der sich vom Saugstutzen 121 zum Auslassstutzen 122 erstreckt. Durch die Drehung des Flügelrads 108 wird ein Fluid in den Saugstutzen 121 gezogen und mittels einer durch das Westco-Flügelrad erzeugten Wirbelströmung unter Druck gesetzt, und das sich ergebende Fluid wird an den Auslassstutzen 122 geliefert und zur Außenseite der Pumpe 100 ausgegeben.
Diese Pumpe 100 besteht aus dem Motorteil 102 und dem Pumpenteil 103, und sie weist in der Richtung der Motorwelle längliche Abmessungen auf, so dass die Pumpe sperrig ist. Das Gewicht der Pumpe ist ebenfalls hoch, was zu Problemen hinsichtlich verringerter Effizienz beim Einbauen der Pumpe in eine Pumpenvorrichtung führt, wobei es auch bei der Pumpenvorrichtung zu erhöhten Abmessungen und erhöhtem Gewicht kommt.
Da der Motorteil 102 und der Pumpenteil 103 aus verschiedenen Gehäusen 111, 112 sowie Befestigungselementen, wie der Trennplatte 123 und der Öldichtung 115, besteht, sind Schrauben und dergleichen zum Abdichten des Zwischenraums dazwischen und zum Zusammenbauen des Motorteils und des Pumpenteils erforderlich. Demgemäß ist die Teileanzahl erhöht, und das Zusammenbauen der Pumpe erfordert einen hohen Mannstundenwert, was zu einer Erhöhung der Herstellkosten führt.
Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass es im Wellenabdichtteil und im Gehäusebefestigungsteil im Verlauf der Jahre selbst dann zu einer Ölleckage kommt, wenn die Ölzurückhalteeigenschaften dieser Teile im Anfangszustand des Pumpengebrauchs perfekt sind. Für diese Teile besteht auch ein Problem hinsichtlich einer Verringerung der Beständigkeit und Lebensdauer.
In der Pumpe 100 verzweigt ein im Strömungskanal 109 fließendes Fluid 131 am offenen Abschnitt eines Auslassrohrs 123 in eine Strömung 133, die im Auslassrohr 123 zum Auslassstutzen 122 läuft, und eine Strömung 134, die in einen sich kreisförmig im Pumpenraum 107 erstreckenden Strömungskanal 132 fließt. Daher ist der Auslass-Wirkungsgrad gering, und die Pumpenfunktion zeigt sich nicht ausreichend. Außerdem besteht die Tendenz, dass das Rotationsgeräusch des Flügelrads 108 außerhalb des Gehäuses 112 zu hören ist, was zu Schwierigkeiten führt.
Die Erfindung ist auf eine Pumpe gerichtet, die in geeigneter Weise ein in einem Tank oder dergleichen aufbewahrtes Fluid nach außen ausgeben kann und z. B. einem Motor für ein Automobil oder dergleichen Kraftstoff zuführen kann, die geringe Abmessungen und niedriges Gewicht aufweist und die über hohe Pumpfunktion und Zuverlässigkeit verfügt, die wenig Geräusche erzeugt und die billig herstellbar ist. Außerdem ist die Erfindung auf einen Tank unter Verwendung einer solchen Pumpe gerichtet, in dem ein flüssiger Kraftstoff oder dergleichen aufbewahrt werden kann und der dazu dient, einem Motor oder dergleichen Kraftstoff zuzuführen.
Durch die Erfindung sind eine Pumpe gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und ein Tank gemäß dem beigefügten Anspruch 11 geschaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand jeweiliger abhängiger Ansprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist der einen magnetischen Körper tragende Rotor mit dem damit einstückig ausgebildeten Flügelrad im Pumpenraum vorhanden, der an der Innenumfangsseite des ringförmigen Stators ausgebildet ist, und der Motorteil und der Pumpenraum sind dadurch zu einem Körper kombiniert. Daher kann eine kleine, leichte Pumpe mit stark verringerter Dicke im Vergleich zu einer bekannten Pumpe erzielt werden. Darüber hinaus werden Teile, wie die Trennplatte zwischen den Gehäusen des Motorteils und des Pumpenraums, eine Wellenabdichteinrichtung und Befestigungselemente, überflüssig, und die Effizienz beim Zusammenbauen der Pumpe ist stark verbessert. Dies ermöglicht es, die Pumpe mit verringerten Kosten herzustellen und die Probleme des Ausleckens von Öl und Wasser zu lösen.
Der Saugstutzen und der Auslassstutzen für das Fluid können getrennt in der Vorderwand oder der Rückwand des Pumpenraums oder parallel zueinander in einer dieser Wände vorhanden sein, so dass die Richtungen, in denen ein Fluid angesaugt und ausgestoßen wird, selektiv bestimmt werden können. Daher nimmt der Nutzungsbereich für die Pumpe zu, und die Effizienz beim Einbauen der Pumpe in eine Vorrichtung ist verbessert.
Ferner ist der Abschnitt des Strömungskanals zwischen der Außenumfangsfläche des Rotors, die sich vom Auslass- zum Saugstutzen erstreckt, und der Innenumfangsfläche des Pumpenraums verengt und versperrt. Demgemäß ändert sich die Richtung, in der das Fluid in den Saugstutzen gezogen wird und im Strömungskanal strömt, am Blockierabschnitt des Strömungskanals, und der größere Teil des Fluids strömt zum Auslassstutzen. Im Ergebnis wird das Fluid aus dem Auslassstutzen ausgegeben, und die Pumpenfunktion ist verbessert. Dies ermöglicht es, erneut überschüssiges Fluid im Strömungskanal umzuwälzen.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 2 ermöglicht es die Verwendung eines Westco-Flügelrads mit kleinen Abmessungen, das so ausgebildet ist, dass es mit hohem Wirkungsgrad Wirbel erzeugt, die Pumpe zu miniaturisieren und den Pumpenwirkungsgrad zu verbessern.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 3 kann der Blockierabschnitt des Strömungskanals leicht dadurch ausgebildet werden, dass gestufte Abschnitte an der Innenumfangsfläche des Pumpenraums ausgebildet sind. Bei einem konkreten Beispiel können die Stufenabschnitte, deren Höhe und Form einstellbar sind, leicht dadurch ausgebildet werden, dass dicke Abschnitte an der Innenumfangsseite einer den Pumpenraum bildenden Gehäusewand angebracht werden.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 4 ist es möglich, die Anzahl der den Rotor bildenden Teile zu verringern, die Herstellung von Rotorteilen und die Schritte zum Einbauen derartiger Teile einzusparen und die Herstellkosten zu senken. Darüber hinaus sind Verbindungsabschnitte zwischen den Rotorteilen eingespart, und die Stabilität des Rotors ist verbessert. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung desselben verringert, und die Zuverlässigkeit der Pumpe ist verbessert.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 5 sind die Wasserresistenz, die Ölresistenz und die Isoliereigenschaften des ringförmigen Stators verbessert, und es sind Ausfälle des elektrischen Systems und Fehler durch Auslecken' verhindert. Daher können die Beständigkeit und Sicherheit der Pumpe verbessert werden. Darüber hinaus sind die Teile des Stators im Statorgehäuse untergebracht, und der Stator ist mit einer vorbestimmten Ringstruktur ausgebildet. Dies ermöglicht es, den Stator auf einfache Weise einstückig mit dem Pumpenraum zu kombinieren, wodurch die Effizienz beim Zusammenbauen der Pumpe verbessert ist.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 6 ist der Freiheitsgrad hinsichtlich des Anbringens einer Leiterplatte verbessert, und der Konstruktionsvorgang für die Pumpe kann leicht ausgeführt werden.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 7 ist die Leiterplatte im Statorgehäuse vorhanden. Daher ist die Pumpe kompakt, und die Wasserresistenz, die Ölresistenz und die Isoliereigenschaften für die Leiterplatte sind verbessert, so dass deren Beständigkeit hervorragend ist. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die Leiterplatte einer unabhängigen Behandlung fair Öl- und Wasserresistenz zu unterziehen, so dass es zu keinem Anstieg der Herstellkosten kommt.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 8 ist ein Rotorerfassungssensor, wie ein Hallelement, zum Erfassen der Position des Rotors überflüssig, so dass die Herstellkosten gesenkt werden können. Es kommt zu keiner Einschränkung hinsichtlich der Anbringung der Leiterplatte. Daher kann die Beständigkeit derselben dadurch verbessert werden, dass sie an einer Position mit hoher Kühlwirkung angebracht wird.
Bei der Pumpe gemäß dem Anspruch 9 sind sowohl die Saug- als auch die Auslassleitung in derselben Wand des Pumpenraums vorhanden. Dies ermöglicht es, den Leitungsraum zu verringern und die Konstruktions- und Montagevorgänge für mit diesen Leitungen zu verbindenden Rohren einfach auszuführen. Da die Leitungen an einer Wand der Pumpe vorhanden sind, kann die Pumpe leicht installiert werden. Zum Beispiel kann sie im Bodenteil eines Tanks installiert werden, ohne dass dort ein spezieller Raum belegt wird.
Die Pumpe gemäß dem Anspruch 10 ist eine selbstansaugende Pumpe, wodurch der Nutzungsbereich erhöht ist.
Ein erfindungsgemäßer Tank mit einer erfindungsgemäßen Pumpe kann kleinere Abmessungen als herkömmliche Tanks aufweisen, und Umfangsteile desselben können dadurch kompakt ausgebildet werden, dass eine kleine, leichte erfindungsgemäße Pumpe in einem inneren oder äußeren Abschnitt des Tanks installiert wird und im Tank aufbewahrtes Fluid an eine Zielvorrichtung geliefert wird, wobei die Menge des im Tank verbliebenen Fluids abnimmt.
Der Tank gemäß dem Anspruch 12 kann zum Liefern von Kraftstoff an ein Kraftstoff-Einspritzsystem für einen Kraftfahrzeugmotor und auch als Kraftstofftank zum Liefern von Kraftstoff an verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Durch die Erfindung ist ein Tank geschaffen, mit dem eine kleinere Kraftstoff-Restmenge erzielt werden kann, wobei der Kraftstoff selbst dann effektiv genutzt wird, wenn die Pumpe in einem inneren Abschnitt des Tanks untergebracht ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher beschrieben.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe;
Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt zur Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe;
Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer sensorfreien Treiberschaltung;
Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe;
Fig. 7 ist ein Konstruktionsdiagramm eines Kraftstofftanks bei einer fünften Ausführungsform;
Fig. 8 ist ein Längsschnitt einer bekannten Pumpe; und
Fig. 9 ist ein Horizontalschnitt der bekannten Pumpe.

Erste Ausführungsform

Die erste Ausführungsform wird nun anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben, wobei im Horizontalschnitt der Fig. 2 Einzelheiten des inneren Abschnitts eines Stators weggelassen sind.
Die dargestellte Pumpe 1 verfügt über einen Stator 10 und einen Pumpenraum, der durch ein Gehäuse 41 an der Innenumfangsseite des Stators 10 und eine über eine Dichtung 43 am Gehäuse befestigte Bodenplatte 42 ausgebildet ist. Die Vorderseite des Pumpenraums 20 ist mit einer Saugleitung 49 mit einem Saugstutzen 21 sowie einer Auslassleitung 48 mit einem Auslassstutzen 22 versehen, wobei die Leitungen parallel zueinander durch das Gehäuse 41 gebildet sind.
Der Stator 10 verfügt über einen ringförmigen Eisenkern 11 und eine auf diesen gewickelte Spule 12, unter der sich ringförmig eine Leiterplatte 15 für eine Treiberschaltung zum Ansteuern des Motorteils befindet. Diese Teile sind aus einem Harz 13 geformt, wobei das Statorgehäuse 14 als kontinuierlicher Ring ausgebildet ist.
Im Pumpenraum 20 wird der Rotor 23 mit einem am Innenumfang des ringförmigen Statorgehäuses 14 vorhandenen magnetischen Körper 24 drehbar mittels einer Welle 26 auf einer zwischen dem Gehäuse 41 und der Bodenplatte 22 gehaltenen festen Achse 29 gelagert, wobei an den beiden Endabschnitten Unterlegscheiben 27a, 27b vorhanden sind. Im Rotor 23 sind der magnetische Körper 24 und die Welle 26 durch ein Verbindungselement 28 als ein Körper kombiniert, und die Welle 26 besteht aus einer Achse unter Verwendung eines Metalllagers und eines Gleitharzes (z. B. Polyphenylensulfid).
Der magnetische Körper 24 des Rotors 23 ist an einem Umfangsabschnitt mit Aussparungen 25 versehen, die mit vorbestimmten Intervallen vorhanden sind, um einen Flügel eines Westco-Flügelrads zu bilden. So bildet der Rotor 23 selbst ein Westco-Flügelrad.
Im Pumpenraum 20 ist zwischen einem Außenumfangsabschnitt des Rotors 23, der sich vom Saugstutzen 21 zum Auslassstutzen 22 erstreckt, und der Innenumfangsfläche 45 des den Pumpenraum 20 bildenden Gehäuses 41 ein Strömungskanal 30 ausgebildet. Dieser Strömungskanal 30 ist in seinem Teil zwischen den Teilen des Außenumfangsabschnitts des Rotors 23, der sich vom Auslassstutzen 22 zum Saugstutzen 21 erstreckt, und einem entsprechenden Teil der Innenumfangsfläche 46 des Gehäuses 41 verengt, wodurch ein Blockierabschnitt 31 des Strömungskanals gebildet ist.
Dieser Blockierabschnitt 31 ist durch einen dickwandigen Abschnitt 44 gebildet, der dadurch erhalten wird, dass die Innenumfangsfläche 46 des Gehäuses 41 nach innen vorsteht, und in diesem Blockierabschnitt 31 des Strömungskanals ist die Fluid-Strömungsmenge eingeschränkt. Die Dicke des dickwandigen Abschnitts 44 kann geeignet entsprechend der Ausstoßrate der Pumpe sowie der Art, der Viskosität und dergleichen des Fluids eingestellt werden.
Diese Pumpe 1 wird dadurch zusammengebaut, dass das ringförmige Statorgehäuse 14 einstückig um den Außenumfang des zylindrischen Gehäuses 41 gesetzt wird, wobei das Statorgehäuse 14 und der Rotor 23 im Pumpenraum 20 einen Motorteil der Pumpe 1 bilden. Der Rotor 23 im Pumpenraum 20 dient auch als Flügelrad und erfüllt Pumpfunktion.
Demgemäß sind die Abmessungen und das Gewicht der Pumpe 1 verringert, und insbesondere wird der unabhängig dafür vorhandene Motorteil überflüssig, was es ermöglicht, die Dicke der Pumpe in der Richtung der Motorwelle stark zu verringern.
Diese Pumpe 1 wird dadurch erhalten, dass das Statorgehäuse 14, das durch gemeinsames Formen des Stators 10 und der Leiterplatte 15 hergestellt wird, mit dem Pumpenraum 20, in dem der Rotor 23 untergebracht ist, einstückig kombiniert wird. Daher erfolgt die Herstellung der Pumpe 1 auf sehr vereinfachte Weise im Vergleich zum Fall einer einschlägigen bekannten Pumpe, und das Zusammenbauen der Pumpe ist sehr vereinfacht. Demgemäß ist die Produktivität bei der Pumpenherstellung verbessert.
Darüber hinaus werden die Trennplatte zwischen dem Motor- und dem Pumpenteil sowie die Schaftabdichteinheit bei der bekannten Pumpe überflüssig, und die Möglichkeit, dass Öl und Wasser aus dem Trennabschnitt auslecken, ist beseitigt, so dass die Lebensdauer der Pumpe verlängert ist. Dank der Verringerung der Anzahl dieser Teile und der Befestigungselemente und dergleichen kann eine Verringerung der Herstellkosten der Pumpe erzielt werden.
Wenn dem Stator 10 in der Pumpe 1 des oben beschriebenen Aufbaus ein elektrischer Strom zugeführt wird, tritt ein Drehfeld auf, und der Rotor 23 wird im Pumpenraum 20 angetrieben. Dank des Betriebs der Pumpe mit dem Westco-Flügelrad auf dem Rotor 23 wird Fluid in den Saugstutzen 21 eingesaugt, und es strömt aufgrund von durch das Flügelrad erzeugten Wirbeln im Außenumfangsfläche 20 zum Auslassstutzen 22.
Dieser Strömungskanal 30 ist an der Innenumfangsfläche 45 des Pumpenraums 20, die sich vom Saugstutzen 21 zum Auslassstutzen 22 erstreckt, und an der Innenumfangsfläche 46 des Pumpenraums 20, die sich vom Auslassstutzen 22 zum Saugstutzen 21 erstreckt, mit gestuften Abschnitten 47 versehen. Die Breite B des Blockierabschnitts 31 des Strömungskanals, der sich vom Auslassstutzen 22 zum Saugstutzen 21 erstreckt, ist kleiner als die Breite A des Strömungskanals 30 eingestellt, der sich vom Saugstutzen 21 zum Auslassstutzen 22 erstreckt, so dass der Strömungskanal zwischen dem Auslassstutzen 22 und dem Saugstutzen 21 blockiert ist.
Dank dieser Anordnung wird in den Saugstutzen 21 gezogenes Fluid 32, das im Strömungskanal 30 strömt, in einen Strömungskanal-Blockierstartabschnitt (gestufter Abschnitt 47) irr der Nähe des Auslassstutzens 22 gedrückt, um zu diesem zu strömen. Daher strömt ein größerer Teil des Fluids in die Auslassleitung 48 und wird mit erhöhtem Druck des Fluids 33 aus dem Auslassstutzen 22 ausgegeben, so dass der Ausstoß- Wirkungsgrad der Pumpe 1 verbessert ist. Das überschüssige Fluid strömt im Blockierabschnitt 31 geringerer Breite und wird mit neu über den Saugstutzen 21 angesaugtem Fluid im Strömungskanal 30 umgewälzt.
In der Pumpe 1 sind der Stator 10 und die Leiterplatte 15 geformt und im Statorgehäuse 14 untergebracht, so dass die Pumpe kompakt ist. Gleichzeitig sind die Ölresistenz, die Wasserresistenz und die Isoliereigenschaften elektrischer Teile und von Leitungen verbessert, was es ermöglicht, die Lebensdauer der Pumpe zu verlängern.
Da das Flügelrad, das zu Geräuschen in der Pumpe führt, an der Innenseite des Statorgehäuses vorhanden ist, sind die Drehgeräusche des Flügelrads gegen dieses abgeschirmt, und es wird auch ein Geräuschverringerungseffekt erzielt.

Zweite Ausführungsform

Die Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer Pumpe 2 einer zweiten Ausführungsform. In dieser Pumpe 2 ist ein in einem Pumpenraum 20 vorhandener Rotor 50 einstückig aus magnetischem Material ausgebildet. Da der Aufbau der Pumpe und das Ansaugen und Ausstoßen eines Fluids identisch zu dem sind, was für dies Pumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wird hier eine zugehörige detaillierte Beschreibung weggelassen.
Bei der Pumpe 2 ist ein Rotor 50 entlang dem Innenumfang eines ringförmigen Statorgehäuses 14 drehbar auf einer festen Achse 29 zwischen einem Gehäuse 41 und einer Bodenplatte 42 über einen Wellenabschnitt 52 mit Unterlegscheiben 27a, 27b an den beiden Seiten drehbar gelagert.
Der Rotor 50 hat dieselbe Form und Funktion wie der Rotor 23 der oben beschriebenen Pumpe 1, und er verfügt über einen magnetischen Körper 51, einen Wellenabschnitt 52 und einen Verbindungsabschnitt 53. Der Rotor 50 ist als Ganzes als ein Körper aus einem magnetischen Material geformt. Der magnetische Körper 51 ist an seinem Umfangsabschnitt mit Aussparungen 55 mit vorbestimmtem Abstand versehen, um einen Flügel eines Westco-Flügelrads zu bilden. Der Rotor 50 selbst bildet ein Westco-Flügelrad.
Obwohl keine spezielle Beschränkung für das magnetische Material besteht, kann der Rotor 50 leicht gemäß einem üblichen Harzgießverfahren geformt werden, wie durch Spritzgießen, solange das magnetische Material ein thermoplastisches Harz ist, wie Polyphenylensulfid (PPS), Nylon, Polyester oder dergleichen, die ein pulverförmiges magnetisches Material enthalten. Das Westco-Flügelrad wird gleichzeitig mit dem Formen des einstückigen Rotors geformt.
Bei der Pumpe 2 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird der Rotor 50 im Pumpenraum 20 auf dieselbe Weise wie bei der Pumpe 1 durch einen dem Stator 10 zugeführten elektrischen Strom angetrieben. Dank des Pumpeffekts des auf dem Rotor 50 vorhandenen Westco-Flügelrads wird ein Fluid in den Saugstutzen 21 gesaugt, und es strömt im Strömungskanal 30, wobei es dann aus dem Auslassstutzen 22 ausgegeben wird.
Daher wird es bei der Pumpe 2 möglich, die Herstellkosten dank einer Verringerung der Teilezahl und der Mannstunden beim Zusammenbau dank der einstückigen Formung des Rotors zu senken, zusätzlich zu den Vorteilen, dass die Pumpe 1 verringerte Abmessungen und verringertes Gewicht aufweist und ihr Ausstoß-Wirkungsgrad verbessert ist. Darüber hinaus ist eine Zerstörung von Verbindungsabschnitten der Rotorteile verhindert, so dass die Zuverlässigkeit der Pumpe verbessert ist.

Dritte Ausführungsform

Bei der in der Fig. 4 dargestellten Pumpe 3 erfolgt die Ansteuerung des Motorteils durch den Ansteuerungsbetrieb einer sensorfreien Treiberschaltung, und an der Außenseite des Statorgehäuses 40 ist dafür eine Leiterplatte 60 vorhanden.
Als Treiberschaltung auf der Leiterplatte 60 ist eine sensorfreie Treiberschaltung 61 verwendet, bei der kein den Rotor erfassendes Hallelement vorhanden ist, wie im Blockdiagramm der Fig. 5 dargestellt.
D. h., dass die Treiberschaltung 61 über eine PWM (Pulse Width Modulation = Impulsbreitenmodulation)-Schaltung 62, eine Logikschaltung 63, eine Umrichterschaltung 64 und eine Rotorpositions-Erfassungsschaltung 65 beinhaltet, wobei sie so ausgebildet ist, dass sie die Ansteuerung des Motorteils 66 ohne ein Rotor-Erfassungsbauteil, wie ein Hallelement und dergleichen, ausführt.
Bei dieser Pumpe 3 ist ein Rotor-Erfassungssensor, wie ein Hallelement und dergleichen, überflüssig, so dass eine Verringerung der Herstellkosten erzielbar ist. Darüber hinaus sind Beschränkungen hinsichtlich der Anbringung der Leiterplatte gelindert, d. h., dass der Freiheitsgrad betreffend das Anordnen der Leiterplatte erhöht ist. Zum Beispiel kann die Leiterplatte an einer entfernt von einer Statorspule oder einer anderen Wärme erzeugenden Welle entfernten Position, die über hervorragende Kühlwirkung verfügt, angeordnet werden, und/oder es kann ein toter Raum in der Pumpe genutzt werden.
Die Leiterplatte 60 kann auch zusammen mit dem Stator 10 geformt und im Statorgehäuse 14 untergebracht werden. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass die Leiterplatte 60 anderen Behandlungen für Öl- und Wasserresistenz als denen, denen der Stator unterzogen wird, unterzogen wird, so dass ein Anstieg der Herstellkosten vermieden wird.

Vierte Ausführungsform

Die im Längsschnitt der Fig. 6 dargestellte Pumpe 4 wird dadurch hergestellt, dass die bei der ersten Ausführungsform beschriebene Pumpe 1 zu einer Vertikalpumpe modifiziert wird, über der ein Tankabschnitt 70 vorhanden ist, der einen Ansaug-Fluidtank bildet.
Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, ist der Tankabschnitt 70 angrenzend an einen oberen Abschnitt eines Pumpenraums 20 in einem Gehäuse 73 ausgebildet, und er bewahrt als Pumpenansaugwasser 75 ein Fluid auf, das vom Saugstutzen 71 in den Pumpenteil eingeleitet wird.
Wenn die Pumpe 4 betrieben wird, wird das Ansaugwasser 75 für den Tankabschnitt 70 aus einem Wasserdurchlassloch 76 in den Pumpenraum 20 gezogen und dann durch den Pumpeffekt eines auch als Flügelrad dienenden Rotors 23 durch einen Strömungskanal 30 an eine Auslassleitung 74 geliefert, wobei das Wasser dann aus einem Auslassstutzen 72 ausgegeben wird. Der Aufbau des Statorgehäuses 14, des Pumpenraums 20, des Rotors 23 und dergleichen ist identisch mit dem bei der Pumpe 1, und die Pumpe 4 verfügt über kleine Abmessungen, geringes Gewicht und eine hohe Ausstoßrate.
Diese Pumpe 4 wirkt dadurch als Pumpe mit Selbstabsaugung, dass im Tankabschnitt 70 ein Fluid als Ansaugwasser 75untergebracht wird, und sie kann als Pumpe mit kleinen Abmessungen, geringem Gewicht und hoher Ausstoßrate und kurzer Selbstansaugzeit verwendet werden. Die Pumpe kann in einem Fluid in einem Tank verwendet wetden, und selbst dann, wenn sie außerhalb des Fluids vorhanden ist, kann sie dazu verwendet werden, das Fluid umzuwälzen, anzuheben und auszustoßen. Dies führt zu einer Vergrößerung des Anwendungsbereichs der Pumpe.

Fünfte Ausführungsform

Die Fig. 7 ist ein Konstruktionsdiagramm zum Veranschaulichen eines Kraftstofftanks 80, der eine fünfte Ausführungsform bildet, für ein Kraftfahrzeug, bei dem die oben genannte Pumpe 1 als Kraftstoffpumpe verwendet wird, und zum Veranschaulichen eines Kraftstoff-Zuführvorgangs.
Die Kraftstoffpumpe 1 ist in den unteren Teil des an einem Fahrzeug befestigten Kraftstofftanks 80 eingesetzt und mit einer vom Fahrzeug geladenen Batterie verbunden. Da die Pumpe 1 über kleine Abmessungen und geringes Gewicht, insbesondere auch geringe Dicke, verfügt, kann sie in einem kleinen Raum im Tank 80 installiert werden. Daher kann der Tank 80 kompakt ausgebildet werden, und es kann trotzdem für eine große Kraftstoffmenge gesorgt werden.
In diesem Kraftstofftank 80 wird in einen Saugstutzen 21 der Kraftstoffpumpe 1 gezogener Kraftstoff 84 unter Druck in eine mit einem Auslassstutzen 22 verbundene Versorgungsleitung 85 und an einen Motor 83 geliefert, und der Kraftstoff wird in einem Kraftstoff-Einspritzsystem 86 mit Luft vermischt, wobei ein gasförmiges Gemisch entsteht, das im Motor 83 verbrannt wird.
Diese Pumpe 1 kann unter effektiver Ausnutzung des Raums in einem inneren oder äußeren Teil des Tanks eingesetzt werden, und die Richtungen des Ansaugens und Ausstoßens können dadurch selektiv bestimmt werden, dass die Positionen variiert werden, an denen der Saugstutzen 21 und der Auslassstutzen 22 angebracht werden. Daher zeigt diese Pumpe hervorragende Eigenschaften, um in einen Tank eingebaut zu werden. Darüber hinaus kann der Kraftstoff, wegen der hervorragenden Pumpfunktion, dem Motor zuverlässig zugeführt werden, und der Kraftstoff kann dadurch effizient genutzt werden, dass die im Tank verbleibende Restmenge verringert werden kann.
Da die Pumpe 1 hinsichtlich der Ölresistenz und der Ölzurückhalteeigenschaften hinsichtlich des Ausleckens von Öl hervorragend ist, zeigt sie selbst dann ausreichende Beständigkeit, wenn die Pumpe innerhalb oder außerhalb eines Tanks verwendet wird. Dies ermöglicht es, dass die Pumpe ihre Pumpfunktion für eine lange Zeitperiode beibehält, und ihre Lebensdauer ist verlängert.
Demgemäß kann der Kraftstofftank 80 optimal als Kraftstofftank für verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen, einschließlich eines Kraftfahrzeugmotors, verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann nicht nur für den oben genannten Kraftstofftank, sondern auch als Vorrichtung zum Umwälzen verschiedener Arten von Fluiden sowie als Wasserspeisepumpe oder Wasserausstoßpumpe verwendet werden, z. B. in einem Kraftfahrzeug oder einem Elektrogerät, wenn die Pumpe in eine Vorrichtung eingebaut oder an diese angebaut wird.
Wie oben beschrieben, ist die erfindungsgemäße Pumpe von einfachem Aufbau, in der ein magnetischer Körper an der Innenseite eines Statorgehäuses integral damit vorhanden ist, wobei ein in einem Pumpenraum vorhandener Rotor die Funktion eines Flügelrads hat. Dies ermöglicht eine Pumpe mit kleinerer Dicke, kleineren Abmessungen und geringerem Gewicht als bei bekannten Pumpen, wobei die Pumpfunktion verbessert ist und Geräusche verringert sind.
Die Anzahl von Teilen, wie Befestigungsteilen und dergleichen, kann verringert werden, was der Integration der Pumpenstruktur zuzuschreiben ist, und die Herstellkosten können gesenkt werden, was dem einstückig geformten Rotor zuzuschreiben ist. Daher sind die Effizienz beim Zusammenbau und die Produktivität sowie die Zuverlässigkeit der Pumpe verbessert, und die Pumpenlebensdauer ist verlängert.
Die Abmessung und das Gewicht eines Tanks können verringert werden, wenn die erfindungsgemäße Pumpe eingebaut wird, und ein im Tank aufbewahrtes Fluid kann zuverlässig einem Zielbauteil zugeführt werden, wobei die im Tank verbleibende Fluidrestmenge verringert werden kann. Daher kann der Tank optimal als Kraftstofftank mit eingebauter Pumpe für ein Kraftfahrzeug und dergleichen verwendet werden.

Claims

1. Pumpe mit:
einem Pumpenraum (20), der auf der Innenumfangsseite eines ringförmigen Stators (10) ausgebildet ist;
einem Rotor (23) mit einem magnetischen Körper (24) entlang dem Innenumfang des Stators, wobei der Rotor im Pumpenraum um eine sich in der Längsrichtung erstreckende Welle drehbar vorhanden ist;
einem einstückig am Rotor ausgebildeten Flügelrad;
einem Fluidsaugstutzen (21) und einem Fluidauslassstutzen (22), die an der Vorder- oder der Rückseite des Pumpenraums vorhanden sind; und
einem Strömungskanal (30) zwischen dem Außenumfangsabschnitt des Rotors vom Saugstutzen zum Auslassstutzen und der Innenumfangsfläche des Pumpenraums, wobei derjenige Abschnitt des Strömungskanals (31), der sich vom Auslassstutzen zum Saugstutzen erstreckt und zwischen dem Außenumfangsabschnitt des Rotors und der Innenumfangsfläche des Pumpenraums liegt, eingeengt und blockiert ist;
wobei der Rotor durch den Motorteil aus dem Stator und dem Rotor gedreht wird, um dafür zu sorgen, dass das Flügelrad gedreht wird, wodurch das in den Saugstutzen gezogene Fluid aus dem Auslassstutzen ausgegeben wird.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad ein Westco-Flügelrad ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Abschnitt der Innenumfangsfläche des Pumpenraums (20) vom Saugstutzen (21) zum Auslassstutzen (22) und im Abschnitt der Innenumfangsfläche des Pumpenraums vom Auslassstutzen zum Saugstutzen gestufte Abschnitte vorhanden sind.

4. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (23) einstückig aus magnetischem Material besteht.

5. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Stator (10) aus einem Harzgehäuse geformt ist, wodurch ein Statorgehäuse gebildet ist.

6. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Statorgehäuse zusätzlich eine Leiterplatte für eine Treiberschaltung zum Ansteuern des Motorteils vorhanden ist.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte für eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Motorteils einstückig mit dem Statorgehäuse geformt ist.

8. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorteil durch den Steuerungsbetrieb einer sensorfreien Treiberschaltung angesteuert wird.

9. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Saugleitung mit dem Saugstutzen (21) sowie eine Auslassleitung mit dem Auslassstutzen (22) parallel zueinander in derselben Wand vorhanden sind.

10. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Pumpenraum (20) ein Fluidtankabschnitt vorhanden ist.

11. Tank zum Aufnehmen und Ausgeben eines Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Ausgeben des Fluids mit einer Pumpe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche versehen ist.

12. Tank nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass er als Kraftstofftank für eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist.