DE10325100B4

DE10325100B4 - Kraftstoffkreiselpumpe

Info

Publication number: DE10325100B4
Application number: DE10325100A
Authority: DE
Inventors: Junichi Atsugi Motojima; Masaaki Atsugi Iljima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: US6974302B2; CN100526652C; KR100571939B1; US20070086882A1; CN1467381A; KR100683617B1; KR20050107314A; KR20030095270A; DE10325100A1; US7455496B2; US20030228211A1

Abstract

Kraftstoffkreiselpumpe, mit
einem Mantel (1; 101) zur Aufnahme eines Elektromotors (7; 107);
einem mit dem Mantel (1; 101) verbundenen Gehäuse (9; 109), das einen ringförmigen Kanal (31; 115) zwischen einem Einlassanschluss 11; 111) und einem Auslassanschluss (14; 114) aufweist; und
einem drehbar in dem Gehäuse (9; 109) angeordneten Flügelrad (32; 117), das Schaufeln (35; 120) aufweist, die so auf einem Außenumfang angeordnet sind, dass sie in Radialrichtung des Flügelrades (32; 117) verlaufen, und Kraftstoff durch den Kanal (31; 115) transportieren, während die Schaufeln (35; 120) durch den Elektromotor (7; 107) gedreht werden,
wobei jede Schaufel (35; 120) einen Platenkörper mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist, der Plattenkörper eine in Drehrichtung des Flügelrades (32; 112) vordere Oberfläche (35A; 120A) aufweist, eine hintere Oberfläche (35B; 120B) aufweist und zwei seitliche Oberflächen (35C; 120C) aufweist, die zwischen der vorderen Oberfläche (35A; 120A) und der hinteren Oberfläche (35B; 120B) angeordnet...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffkreiselpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Typischerweise sind Fahrzeuge, beispielsweise Personenkraftfahrzeuge, mit einem elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystem zum Liefern von Kraftstoff an eine Brennkraftmaschine versehen, welches ein Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschinen-Brennkammer aufweist, eine Kraftstoffpumpe zum Liefern von Kraftstoff in einem Kraftstofftank, der beispielsweise im hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, an das Einspritzventil, usw. Seit einiger Zeit besteht infolge gesellschaftlicher Bedürfnisse in Bezug auf den globalen Umweltschutz ein steigendes Bedürfnis, Verbesserungen in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen zu erreichen. Dies bringt erhebliche Anforderungen an die Kraftstoffpumpe mit sich, die von einem Elektromotor angetrieben wird, damit eine Verbesserung des Wirkungsgrades (also eine Verringerung des Verbrauchs elektrischer Energie und eine Verringerung der Abmessungen und des Gewichts erreicht werden.
Die Kraftstoffpumpe ist allgemein als Kraftstoffkreiselpumpe ausgebildet, die einen zylinderförmigen Mantel zur Aufnahme eines Elektromotors aufweist, einen oberen Deckel, der an einem Ende des Mantels angeordnet ist, ein Gehäuse, das an einem anderen Ende des Mantels angeordnet ist, um den Motor zu haltern, und einen ringförmigen Kraftstoffkanal zwischen einem Einlaßanschluß und einem Auslaßanschluß für Kraftstoff aufweist, sowie ein Flügelrad, das drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist, und dazu dient, durch den Einlaßanschluß angesaugten Kraftstoff zum Auslaßanschluß über den Kraftstoffkanal auszustoßen, während es durch den Motor gedreht wird.
Das Flügelrad ist scheibenförmig ausgebildet, und weist Schaufeln auf, die in Umfangsrichtung am Außenumfang angeordnet sind, und in Radialrichtung verlaufen, sowie Schaufelschlitze zwischen den Schaufeln. Über den Einlaßanschluß angesaugter Kraftstoff wird den Schaufelschlitzen über den Kraftstoffkanal zugeführt, so dass er kinetische Energie von den Schaufeln aufnimmt, und dann zum Kanal hin ausgestoßen wird. Kraftstoff, der zum Kraftstoffkanal ausgestoßen wird, wird durch den Kanal umgewälzt, und dann erneut in die Schaufelschlitze eingeführt. Kraftstoff innerhalb des Kanals wird durch wiederholtes Zufließen und Abfließen auf einen erhöhten Druck gebracht, und über den Auslaßanschluß ausgestoßen.
Es ist für die Verbesserung sowohl des Wirkungsgrades des Elektromotors als auch des Pumpabschnitts wesentlich, den Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe zu verbessern. Im Einzelnen wird das Flügelrad durch den Elektromotor angetrieben, der sich im Kraftstoff dreht, was zu einem Drehmomentverlust infolge der Viskosität des Kraftstoffs führt. Beim Drehen im Gehäuse tritt auch beim Flügelrad ein Drehmomentverlust infolge der Viskosität des Kraftstoffs auf. Diese Drehmomentverluste nehmen proportional zum Quadrat der Drehzahl zu, und nehmen daher beträchtlich hohe Werte an, wenn die Kraftstoffpumpe bei hoher Drehzahl betrieben wird, was den Pumpenwirkungsgrad verringert.
Zwar kann der Drehmomentverlust dadurch eingeschränkt werden, dass die Vorgaben für den Pumpenabschnitt so gewählt werden, dass eine geforderte Flußrate bei niedriger Drehzahl erzielt wird. Allerdings wird in diesem Fall das Drehmoment erhöht, das zum Antrieb des Flügelrades benötigt wird.
Weiterhin wurde, da es erforderlich ist, die Kraftstoffpumpe kleiner auszubilden, der Elektromotor kleiner ausgebildet. Wie voranstehend geschildert erfordert die Erzeugung eines hohen Drehmoments bei niedriger Drehzahl einen Betrieb des Elektromotors in einem Bereich mit niedrigem Wirkungsgrad. Es ist daher zur Verbesserung des Pumpenwirkungsgrades wesentlich, nicht nur die Vorgaben für den Pumpenabschnitt zum Minimieren eines Drehmomentverlustes bereitzustellen, sondern auch die Vorgaben für den Elektromotor, damit er im Bereich eines hohen Wirkungsgrades arbeiten kann.

Im Stand der Technik wurden, um den Wirkungsgrad einer Kraftstoffkreiselpumpe zu verbessern, verschiedene Verbesserungen in Bezug auf das Flügelrad vorgeschlagen. Eine diese Verbesserungen ist in der DE 195 39 909 A1 (JP 8-100780A) beschrieben, wobei jede Schaufel des Flügelrades einen Fußabschnitt aufweist, der nach rückwärts gekrümmt ist, gesehen in Drehrichtung des Flügelrades, sowie einen Kopfabschnitt, der so radial von einem gekrümmten Abschnitt nach außen verläuft, dass er linear in Rückwärtsrichtung geneigt ist. Diese Form der Schaufel ermöglicht einen glatten Fluß des Kraftstoffs von einem Schaufelschlitz zu einem Kanal, selbst im Bereich relativ niedriger Drehzahlen, wodurch eine Verringerung der Flußrate in Bezug auf die Drehzahl verhindert wird, und die Niederspannungseigenschaften und die Steuerbarkeit der Flußrate verbessert werden.

Bei der Kraftstoffkreiselpumpe, die in der DE 195 39 909 A1 (JP 8-100780A) beschrieben wird, weist – wie voranstehend geschildert – jede Schaufel des Flügelrades einen Fußabschnitt auf, der nach hinten gekrümmt ist, gesehen in Drehrichtung des Flügelrades, und einen Kopfabschnitt, der so radial nach außen von einem gekrümmten Abschnitt aus verläuft, das er linear in Rückwärtsrichtung geneigt ist. Hierdurch ermöglicht das Flügelrad, dass ein Betrieb zur Erzielung einer gewünschten Flußrate im Bereich relativ niedriger Drehzahlen verhindert werden kann. Da das Flügelrad einen Kopfabschnitt aufweist, der linear nach hinten geneigt ist, erfolgt das Herausfließen von Kraftstoff aus dem Schaufelschlitz in Rückwärtsrichtung, so dass der Kraftstoff keine höhere kinetische Energie erlangt. Die Erzielung einer relativ hohen Flußrate benötigt daher eine beträchtliche Drehzahlerhöhung. Dies führt zu einem Anstieg des Drehmomentverlustes im Bereich einer relativ hohen Flußrate, so dass das Problem entsteht, dass der Pumpenwirkungsgrad verringert wird.

Aus der DE 195 39 909 A1 ist es außerdem bekannt, dass ein an einem Fußabschnitt des Flügelrades befindlicher linearer Abschnitt sich in Radialrichtung erstreckt und in einen kreisförmig gekrümmten Abschnitt übergeht, wobei der lineare Abschnitt etwa zwei Drittel der gesamten Schaufellänge beträgt.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende, aus der DE 197 44 237 A1 bekannte Kraftstoffkreiselpumpe umfasst ein Gehäuse und ein in diesem drehbar angeordnetes Flügelrad mit Schaufeln, die so auf einem Außenumfang angeordnet sind, dass sie sich in Radialrichtung des Flügelrades erstrecken. Ein Elektromotor ist vorgesehen, der das Flügelrad mit den Schaufeln dreht, wobei durch die Bewegung der Schaufeln Kraftstoff entlang eines im Gehäuse angeordneten ringförmigen Kanals gefördert wird. Jede Schaufel umfasst einen Plattenkörper mit einer vorderen Oberfläche, einer hinteren Oberfläche und zwei seitlich angeordneten Oberflächen, die zwischen der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche angeordnet sind. Jede Schaufel weist zwei Schrägflächen auf, die in Radialrichtung des Flügelrades verlaufen, wobei die Schrägflächen durch Ausnehmen einer Ecke zwischen der jeweiligen seitlichen Oberfläche und der hinteren Oberfläche der Schaufel erhalten werden. Die Schrägflächen verlaufen über die gesamte Länge jeder Schaufel.

Aus der DE 43 40 011 A1 ist eine Kraftstoffkreiselpumpe bekannt, die ein Flügelrad mit einer Schaufelform aufweist, bei der eine Schrägfläche an einer Kante zwischen einer ersten Seitenfläche und einer hinteren Oberfläche vorgesehen ist, die sich über eine vorbestimmte Länge von der Fußseite der Schaufel her erstreckt und bei der eine gegenüberliegende Schrägfläche an einer Kante zwischen einer zweiten Seitenfläche und einer hinteren Oberfläche vorgesehen ist und sich über eine vorbestimmte Länge von der Kopfseite der Schaufel her erstreckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kraftstoffkreiselpumpe so weiterzubilden, dass diese bei einfachem Aufbau eine hohe Förderleistung erzielt.

Diese Aufgabe wir durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß weisen beide Schrägflächen von der Fußseite der Schaufel aus eine vorbestimmte Länge auf, wobei jede Schrägfläche einen fußseitigen Abschnitt und eine kopfseitigen Abschnitt aufweist. Der fußseitige Abschnitt hat eine im Wesentlichen konstante Schrägflächenbreite und weist eine vorbestimmte Länge auf, und der kopfseitige Abschnitt weist eine Schrägflächenbreite auf, die allmählich vom Kopf des fußseitigen Abschnitts aus abnimmt. Die vorbestimmte Länge des fußseitigen Abschnitts beträgt etwa 1/5 bis 4/5 der Gesamtlänge der Schrägfläche. Ein Flügelrad mit solcher Art ausgebildeten Schaufeln erzielt einen sehr hohen Pumpenwirkungsgrad und somit eine hohe Förderleistung der Kraftstoffkreiselpumpe. Da keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind und nur die Form der Schaufeln entsprechenderweise ausgebildet sein muss, ist eine einfache Fertigung und Montage der erfindungsgemäßen Kraftstoffkreiselpumpe möglich.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine Längsschnittansicht einer Kraftstoffkreiselpumpe zur Verwendung für die vorliegende Erfindung;
2 eine vergrößerte Teilansicht von 1;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
4 eine vergrößerte Perspektivansicht von Schaufeln eins Flügelrades;
5 eine Aufsicht auf die Schaufeln des Flügelrades;
6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Startpunktposition eines gekrümmten Schaufelabschnitts und dem Pumpenwirkungsgrad angibt;
7 ein ähnliches Diagramm wie 6, wobei die Beziehung zwischen dem Winkel entsprechend der Vorwärtskipplänge des gekrümmten Schaufelabschnitts und dem Pumpenwirkungsgrad dargestellt ist;
8 eine ähnliche Ansicht wie 2, wobei eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
9 eine weiter vergrößerte Ansicht von 8;
10 eine ähnliche Ansicht wie 4, wobei die Schaufel des Flügelrades dargestellt ist;
11 eine ähnliche Ansicht wie 5, wobei die Schaufeln des Flügelrades dargestellt sind;
12 eine ähnliche Ansicht wie 3, entlang der Linie XII-XII in 11;
13 ein ähnliches Diagramm wie 7, wobei die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel eines fußseitigen Abschrägungsabschnitts und dem Pumpenwirkungsgrad dargestellt ist;
14 ein ähnliches Diagramm wie 13, wobei die Beziehung zwischen der Länge des fußseitigen Abschrägungsabschnitts und dem Pumpenwirkungsgrad dargestellt ist;
15 eine ähnliche Ansicht wie 1, mit einer Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 eine ähnliche Ansicht wie 8, wobei ein Hauptteil von 15 dargestellt ist;
17 eine ähnliche Ansicht wie 12, entlang der Linie XVII-XVII in 16;
18 eine ähnliche Ansicht wie 9, wobei ein Hauptteil von 17 dargestellt ist;
19 eine ähnliche Ansicht wie 10, mit einer Darstellung der Schaufeln des Flügelrades;
20 eine ähnliche Ansicht wie 11, wobei die Schaufeln des Flügelrades gezeigt sind;
21 eine ähnliche Ansicht wie 17, entlang der Linie XXI-XXI in 20;
22 ein ähnliches Diagramm wie 14, wobei die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel eines fußseitigen Abschrägungsabschnitts und dem Pumpenwirkungsgrad dargestellt ist;
23 ein ähnliches Diagramm wie 22, wobei die Beziehung zwischen der Länge des fußseitigen Abschrägungsabschnitts und dem Pumpenwirkungsgrad dargestellt ist;
24 eine ähnliche Ansicht wie 18, wobei eine erste Abänderung der zweiten Ausführungsform dargestellt ist; und
25 eine ähnliche Ansicht wie 19, wobei eine zweite Abänderung der zweiten Ausführungsform dargestellt ist.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Kraftstoffkreiselpumpe zur Verwendung für die vorliegende Erfindung beschrieben.
In 1 weist die Kraftstoffkreiselpumpe einen zylinderförmigen Mantel 1 auf, der eine Außenhülle der Pumpe bildet, und Enden in Axialrichtung aufweist, die durch einen Auslaßdeckel bzw. ein Pumpengehäuse 9 verschlossen werden.
Der Auslaßdeckel 2 in Form eines abgedeckten Zylinders ist an einem Ende des Mantels 1 angeordnet. Wie aus 1 hervorgeht, ist der Auslaßdeckel 2 mit einem Auslaßrohr 2A und einem Verbinder 2B versehen, die nach oben vorspringen, sowie mit einer Lagermuffe 2C, die so in dem Zentrum angeordnet ist, dass sie sich nach unten erstreckt.
Ein Rückschlagventil 3 ist in dem Auslaßrohr 2A vorgesehen, um den Restdruck aufrecht zu erhalten. Während sich ein Elektromotor 7 dreht, wird das Rückschlagventil 3 durch Kraftstoff geöffnet, der in den Mantel 1 hinein fließt, so dass Kraftstoff von dem Auslaßrohr 2A an eine nach außen führende Kraftstoffleitung (nicht gezeigt) geliefert werden kann. Während der Elektromotor 7 anhält, wird das Rückschlagventil 3 geschlossen, um zu verhindern, dass Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffleitung zum Mantel 1 zurück gelangt, so dass die Kraftstoffleitung auf einem vorbestimmten Restdruck gehalten wird.
Wie auch aus 2 hervorgeht, steht eine Buchse 4 im Eingriff in der Lagermuffe 2C des Auslaßdeckels 2, während eine Buchse 5 im Eingriff in einem abgestuften Loch 12E eines inneren Gehäuses 12 steht. Die Buchsen 4, 5 bilden ein Lager zur drehbaren Halterung einer Drehwelle 6.
Die Drehwelle 6 wird zwischen dem Auslaßdeckel 2 und dem Pumpengehäuse 9 über die Buchsen 4, 5 gehaltert. Wie aus 2 hervorgeht, verläuft die Drehwelle 6 in Axialrichtung in dem Mantel 1 entlang einer Achse O-O zum drehbaren Haltern eines Rotors 7B usw. des Elektromotors 7. Gemäß 3 ist eine Abschrägung 6A am unteren Ende der Drehwelle 6 so vorgesehen, dass sie in Eingriff mit einem Flügelrad 20 im Zustand mit angehaltener Drehung gelangt.
Der Elektromotor 7 ist in dem Mantel 1 aufgenommen, und weist ein zylinderförmiges Joch 7A auf, das in dem Mantel 1 zwischen dem Auslaßdeckel 2 und dem Pumpengehäuse 9 im Eingriff steht, und zum Haltern eines Stators (nicht gezeigt) dient, der einen Permanentmagneten aufweist, einen Rotor 7B und einen Kommutator 7C, die innerhalb des Jochs 7A mit einem Spalt dazwischen angeordnet sind, und an der Drehwelle 6 angebracht sind, so dass sie sich mit dieser drehen, sowie zwei Bürsten (nicht gezeigt), die in Gleitberührung mit dem Kommutator 7C stehen.
Durch den Elektromotor 7 wird, wenn der Rotor 7B über den Verbinder 2B des Auslaßdeckels 2, die Bürsten, und den Kommutator 7C mit Strom versorgt wird, der Rotor 7B zusammen mit der Drehwelle 6 gedreht, so dass das Flügelrad 20 im Bereich von mittleren bis hohen Drehzahlen angetrieben wird, beispielsweise 5000 bis 8000 Umdrehungen pro Minute.
Ein Kraftstoffkanal 8 ist zwischen dem Joch 7A und dem Rotor 7B des Elektromotors 7 vorgesehen, und dient zum Umwälzen von Kraftstoff zum Auslaßdeckel 2 über einen Spalt zwischen dem Joch 7A und dem Rotor 7B, so dass der Kraftstoff von einem Auslaßanschluß 14 des Pumpengehäuses 9 zum Mantel 1 ausgestoßen wird.
Das Pumpengehäuse ist an dem anderen oder unteren Ende des Mantels 1 angeordnet, und wird dadurch erhalten, dass ein äußeres Gehäuse 10 und das innere Gehäuse 12 in Vertikalrichtung aneinander anstoßen. Das Pumpengehäuse 9 dient zur drehbeweglichen Aufnahme des Flügelrades 20.
Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, steht das äußere Gehäuse 10 des Pumpengehäuses 9 im Eingriff am unteren Ende des Mantels 1, mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung, beispielsweise einer Bördelung, um den Mantel 1 von außen her zu verschließen. Das äußere Gehäuse 10 ist einstückig mit einem Kraftstoffeinlaßanschluß 11 versehen.
Das äußere Gehäuse 10 weist einen kreisförmigen, konkaven Abschnitt 10A auf, der in dem Wellenzentrum (Achse O-O) vorgesehen ist, sowie eine kreisförmige Nut 10B mit im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt, die entsprechend dem Außenumfang des Flügelrades 20 so ausgebildet ist, dass sie in Umfangsrichtung verläuft, mit der Achse O-O als Zentrum. Wie in 3 gezeigt, verläuft die kreisförmige Nut 10B in Umfangsrichtung über den Bereich eines Winkels 8, und arbeitet mit einer Umfangswandnut 12D des inneren Gehäuses 12 zusammen, so dass ein unterer Kanal 18 an der anstoßenden Seite ausgebildet wird.
Das innere Gehäuse 12 dient als Gehäuseteil, um zusammen mit dem äußeren Gehäuse 10 das Pumpengehäuse 9 auszubilden. Das innere Gehäuse 12 steht im Eingriff in dem Mantel 1 in dem Zustand, indem es gegen das äußere Gehäuse 10 anstößt.
Wie in 2 gezeigt, ist das innere Gehäuse 12 wie ein abgedeckter, ebener Zylinder ausgebildet, und weist einen Zylinderabschnitt 12A zur Ausbildung einer zylinderförmigen Umfangswand und einen Deckelabschnitt 12B zum Abdecken des Zylinderabschnitts 12A von oben auf. Der zylinderförmige Abschnitt 12A ist am Innenumfang mit einer kreisförmigen, die Kreiselpumpe aufnehmenden Ausnehmung 13 versehen, die sich an der Seite einer anstoßenden Oberfläche 12C des zylinderförmigen Abschnitts 12A mit dem äußeren Gehäuse öffnet. Weiterhin ist der zylinderförmige Abschnitt 12A mit einer kreisförmigen Umfangswandnut 12D versehen, die unterhalb eines ringförmigen Vorsprungs 16 angeordnet ist. Die kreisförmige Umfangswandnut 12D arbeitet mit der kreisförmigen Nut 10B des äußeren Gehäuses 10 so zusammen, dass der Kanal 18 an der anstoßenden Seite ausgebildet wird. Der Deckelabschnitt 12B ist mit einem abgestuften Loch 12E versehen, in welche die Buchse 5 eingeführt ist, und am Außenumfang mit dem Auslaßanschluß 14, der vertikal verläuft.
Ein ringförmiger Kraftstoffkanal 15 ist durch das Pumpengehäuse 9 hindurch am Außenumfang der Kreiselpumpenaufnahmeausnehmung 13 vorgesehen, so dass er sich in Umfangsrichtung annähernd C-förmig erstreckt, mit der Achse O als Zentrum, wie dies in 3 gezeigt ist. Der Kraftstoffkanal 15 weist zwei Abschnitte auf, die vertikal durch den ringförmigen Vorsprung 16 unterteilt sind, nämlich einen inneren Kanal 17 und den Kanal 18 an der anstoßenden Seite.
Der Kraftstoffkanal 15 weist einen Anfang auf, der mit dem Einlaßanschluß 11 in Verbindung steht, sowie ein Ende, das mit dem Auslaßanschluß 14 in Verbindung steht. Weiterhin weist der Kraftstoffkanal 15 an der Anfangsseite einen Einlaßanschlußabschnitt 15A auf, damit Kraftstoff, der über den Einlaßanschluß 11 angesaugt wird, glatt dem Kraftstoffkanal 15 zugeführt werden kann.
Der ringförmige Vorsprung 16 ist bei dem zylinderförmigen Abschnitt 12A des inneren Gehäuses 12 vorgesehen. Wie aus 2 hervorgeht, springt der ringförmige Vorsprung 16 von dem zylinderförmigen Abschnitt 12A zum Außenumfang des Flügelrades 20 radial nach innen vor, in Form eines Berges, gesehen im Schnitt, so dass der Kraftstoffkanal 15 in einen oberen und unteren Abschnitt in Axialrichtung des Flügelrades 20 unterteilt wird, also in den inneren Kanal 17 und den Kanal 18 an der anstoßenden Seite.
Der innere Kanal 17 ist als Schlitz mit C-förmigem Querschnitt ausgebildet, der an einer inneren Ecke zwischen dem zylinderförmigen Abschnitt 12A und dem Deckelabschnitt 12B des inneren Gehäuses 12 angeordnet ist. Der Kanal 18 an der anstoßenden Seite ist als Schlitz mit C-förmigem Querschnitt infolge der ringförmigen Nut 10B des äußeren Gehäuses 10 und der Umfangswandnut 12D des inneren Gehäuses 12 ausgebildet.
Der ringförmige Vorsprung 16 verläuft, zusammen mit den Kanälen 17, 18, in Umfangsrichtung des Flügelrades 20 über den Bereich des Winkels θ (beispielsweise 250 bis 270 °), wie dies in 3 gezeigt ist, wodurch das Auftreten eines Staus und dergleichen von Kraftstoff verhindert wird, der durch den Kraftstoffkanal 15 fließt.
Eine Dichtungsabteilung 19 ist bei dem inneren Gehäuse 12 an der Seite des Zylinderabschnitts 12A vorgesehen. Wie aus 3 hervorgeht, ist die Dichtungsabteilung 19 als kreisförmiger Vorsprung ausgebildet, der von dem zylinderförmigen Abschnitt 12A des inneren Gehäuses 12 zu einem Punkt in der Nähe des Außenumfangs des Flügelrades 20 vorspringt. Die Dichtungsabteilung 19 dichtet den Außenumfang des Flügelrades 20 zwischen dem Einlaßanschluß 11 und dem Auslaßanschluß 14 ab, und ermöglicht es, dass durch den Einlaßanschluß 11 angesaugter Kraftstoff sicher durch den Kraftstoffkanal 15 fließen kann.
Das Flügelrad 20 ist annähernd scheibenförmig ausgebildet, und besteht beispielsweise aus einem verstärkten Kunststoffmaterial, und ist drehbar in der Kreiselpumpenaufnahmeausnehmung 13 des Pumpengehäuses 9 angeordnet. Das Flügelrad 20 wird durch den Elektromotor 7 in Richtung des Pfeils A in 3 gedreht, um durch den Einlaßanschluß 11 angesaugten Kraftstoff dem Auslaßanschluß 14 über den Kraftstoffkanal 15 zuzuführen.
Das Flügelrad 20 weist im Drehzentrum (Achse O-O) ein Eingriffsloch 21 auf, welchem die Drehwelle im Eingriff steht. Mehrere (beispielsweise drei) Durchgangslöcher 22 sind um das Eingriffsloch 21 herum vorgesehen. Wie aus 4 hervorgeht, weist das Flügelrad 20 am Außenumfang mehrere Schaufeln 23 auf, die so in Umfangsrichtung angeordnet sind, dass sie in Radialrichtung verlaufen. Zwei kreisförmige Ausnehmungen 24 sind zwischen den benachbarten Schaufeln 23 vorgesehen, wobei jede Ausnehmung 24 eine Krümmung aufweist, die annähernd der Kreisform der Kanäle 17, 18 des Pumpengehäuses 9 entspricht.
Das Flügelrad 20 wird zusammen mit der Drehwelle 6 durch den Elektromotor 11 angetrieben, wobei die obere und die untere Oberfläche schwebend zwischen der oberen Oberfläche des äußeren Gehäuses 10 und der unteren Oberfläche des Deckelabschnitts 12B in der Kreiselpumpenaufnahmeausnehmung 13 abgedichtet werden. Jedes Durchgangsloch 22 des Flügelrades 20 hat die Aufgabe, den Kraftstoffdruck zwischen der kreisförmigen, konkaven Ausnehmung 10A des äußeren Gehäuses 10 und dem abgestuften Loch 12E des inneren Gehäuses 12 zu vergleichmäßigen.
Wie aus 5 hervorgeht, weist jede Schaufel 23 einen linearen Schaufelabschnitt 23a auf, der an der Fußseite angeordnet ist, und linear in Radialrichtung des Flügelrades 20 verläuft, sowie einen gekrümmten Schaufelabschnitt 23b, der kreisförmig gekrümmt von dem Kopf des linearen Schaufelabschnitts 23A zur Vorderseite des Flügelrades 20 verläuft, gesehen in dessen Drehrichtung, also in Richtung des Pfeils A.
Nunmehr wird die Form der Schaufel 23 im Einzelnen beschrieben. Wie aus 5 hervorgeht, wird die Länge von einem Fußabschnitt B des linearen Schaufelabschnitts 23A bis zu einem Kopfabschnitt C des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B, also die Gesamtlänge der Schaufel 23, als Gesamtlänge H bezeichnet, wird die Länge von dem Fußabschnitt B des linearen Schaufelabschnitts 23A bis zu einer Ausgangspunktposition D, an welcher der gekrümmte Schaufelabschnitt 23B beginnt, also der Kopfposition D des linearen Schaufelabschnitts 23A, als Länge H1 des linearen Abschnitts bezeichnet; und ist die Länge von der Ausgangspunktposition D des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B bis zu dessen Kopfposition C als Länge H2 des gekrümmten Abschnitts bezeichnet.
Die Vorwärtskipplänge des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B zwischen einer am weitesten vorn liegenden Position E, die in Drehrichtung nach vorn geneigt ist, und dem linearen Schaufelabschnitt 23A wird durch einen Winkel α in Bezug auf das Drehzentrum (Achse O-O) des Flügelrades 20 repräsentiert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann ein hervorragender Pumpenwirkungsgrad erzielt werden, wenn die Länge H1 des linearen Abschnitts des linearen Schaufelabschnitts 23A in Bezug auf die Gesamtlänge H der Schaufel 23, also die Ausgangspunktposition D des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B, entsprechend der folgenden Formel (1) gewählt ist; 1/3 ≤ (H1/H) ≤ 2/3 (1)
In diesem Zusammenhang kann ein noch besserer Pumpenwirkungsgrad erhalten werden, wenn H1/H in Formel (1) auf innerhalb des Bereiches eingestellt ist, der durch die folgende Formel (2) gegeben ist: 2/5 ≤ (H1/H) ≤ 3/5 (2)
Weiterhin kann ein hervorragender Pumpenwirkungsgrad erzielt werden, wenn der Winkel α entsprechend der Vorwärtskipplänge des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B entsprechend der folgenden Formel (3) gewählt ist: 0,5 ≤ α ≤ 2,0 (3)
In diesem Zusammenhang kann ein noch besserer Pumpenwirkungsgrad erhalten werden, wenn α in Formel (3) auf den Bereich eingestellt ist, der sich aus der folgenden Formel (4) ergibt: 1,0 ≤ α ≤ 1,5 (4)
Als nächstes wird der Betriebsablauf bei der vorliegenden Ausführungsform geschildert. Wenn die Pumpe von außerhalb über den Verbinder 2B des Auslaßdeckels 2 mit Strom versorgt wird, wird ein Antriebsstrom dem Rotor 7B des Elektromotors 7 zugeführt, so dass sich der Rotor 7B und die Drehwelle 6 zusammen drehen, wodurch das Flügelrad 20 in dem Pumpengehäuse 9 angetrieben wird. Durch die Drehung des Flügelrades 20 wird Kraftstoff in einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) in den Kraftstoffkanal 15 über den Einlaßanschluß 11 eingesaugt, dann entlang dem Kraftstoffkanal 15 durch die Schaufeln 23 des Flügelrades 20 befördert, und in den Mantel 1 über den Auslaßanschluß 14 ausgestoßen.
Kraftstoff, der in den Mantel 1 ausgestoßen wird, wird in dem Mantel 1 zum Auslaßdeckel 2 über den Kraftstoffkanal 8 usw. umgewälzt, so dass das Rückschlagventil 3 in dem Auslaßrohr 2A geöffnet wird. Dann wird Kraftstoff von dem Auslaßrohr 2A einem Einspritzventil (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine über eine äußere Kraftstoffleitung (nicht gezeigt) zugeführt, mit einem Lieferdruck von 200 bis 500 kPa, und einer Auslassrate von 30 bis 200 Liter pro Stunde, wobei dies Beispiele sind.
Als Ergebnis unserer Untersuchungen in Bezug auf das Verhältnis der Länge H1 des linearen Abschnitts des linearen Schaufelabschnitts 23A zur Gesamtlänge H der Schaufel 23 wurde bestätigt, dass dann, wenn das Verhältnis H1/H auf dem Bereich von 1/3 bis 2/3 eingestellt ist, wie aus Formel (1) hervorgeht, vorzugsweise auf den Bereich von 2/5 bis 3/5, wie in der Formel (3) angegeben, ein höherer Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann, wie dies durch eine Eigenschaftskurve in 6 dargestellt ist. In diesem Fall ist der Winkel α entsprechend der Vorwärtskipplänge des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B auf etwa 1,2 ° eingestellt.
Weiterhin wird als Ergebnis unserer Untersuchungen in Bezug auf den Winkel α entsprechend der Vorwärtskipplänge des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B bestätigt, dass dann, wenn der Winkel α auf den Bereich von 0,5 bis 2,0 ° eingestellt ist, wie sich aus Formel (3) ergibt, vorzugsweise auf den Bereich von 1,0 bis 1,5 °, wie aus Formel (4) hervorgeht, ein höherer Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann, wie dies durch eine Eigenschaftskurve in 7 dargestellt ist. In diesem Fall ist das Verhältnis der Länge H1 des linearen Abschnitts des linearen Schaufelabschnitts 23A zur Gesamtlänge H der Schaufeln 23 auf etwa 1/2 eingestellt.
Auf diese Weise ergibt sich, dass dann, wenn das Verhältnis der Länge H1 des linearen Abschnitts des linearen Schaufelabschnitts 23A zur Gesamtlänge H der Schaufeln 23 auf etwa 1/2 eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 2/5 bis 3/5 liegt, und der Winkel α entsprechend der Vorwärtskipplänge des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B auf etwa 1,2 ° eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 1,0 bis 1,5 ° liegt, der höchste Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann.
Daher ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangspunktposition D, an welcher sich der gekrümmte Schaufelabschnitt 23B der Schaufeln 23 des Flügelrades 20 zu krümmen beginnt, also die Länge H1 des linearen Abschnitts, auf eine Position von 2/5 bis 3/5 (etwa 1/2) in Bezug auf die Gesamtlänge H der Schaufeln 23 eingestellt, während der Winkel α entsprechend der Vorwärtskipplänge des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B auf 1,0 bis 1,5 ° (etwa 1,2 °) eingestellt ist.
Dies ermöglicht es den Schaufeln 23, den gekrümmten Schaufelabschnitt 23B aufzuweisen, der sich sanft von der Mitte in Richtung seiner Länge aus krümmt, wobei eine geeignete Vorwärtskipplänge in Richtung der Drehung des Flügelrades 20 sichergestellt ist.
Daher kann, wenn sich das Flügelrad 20 dreht, ein glatter Kraftstofffluß aus den Schaufelschlitzen zwischen den Schaufeln 23 zum Kraftstoffkanal 15 selbst im Bereich relativ niedriger Flußraten erhalten werden, wodurch eine Verringerung der Flußrate in Bezug auf die Drehzahl verhindert wird. Darüber hinaus gibt das Flügelrad 20 ausreichend viel kinetische Energie an den Kraftstoff ab, was eine Einschränkung der Erhöhung des Drehmomentverlusts im Bereich relativ hoher Flußraten ermöglicht, und einen Betrieb der Pumpe in dem Bereich mit höherem Wirkungsgrad des Elektromotors 7, so dass im gesamten Betriebsbereich der Pumpe ein höherer Pumpenwirkungsgrad erzielt wird.
Da der gekrümmte Schaufelabschnitt 23B der Schaufeln 23 so ausgebildet ist, dass er sich kreisförmig krümmt, kann darüber hinaus Kraftstoff glatt entlang der kreisförmigen Oberfläche des gekrümmten Schaufelabschnitts 23B fließen, was zu einem glatteren Abfluß von Kraftstoff aus den Schaufelschlitzen zwischen den Schaufeln 23 führt.
In den 8 bis 14 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die im wesentlichen den gleichen Aufbau aufweist wie die vorher erläuterte Ausführungsform, mit Ausnahme der Tatsache, dass eine Abschrägung oder Schrägfläche 39, die durch schräges Schneiden einer Ecke zwischen der seitlichen Oberfläche und der hinteren Oberfläche einer Schaufel 35 gehalten wird, an der Fußseite der Schaufel 35 so angeordnet ist, dass sie in Radialrichtung eines Flügelrades 32 verläuft.
In den 8 und 9 ist ein ringförmiger Kraftstoffkanal 31 anstelle des Kraftstoffkanals 15 bei der Ausführungsform der 1 bis 7 vorgesehen. Der Kraftstoffkanal 31 weist die kreisförmige Nut 10B des äußeren Gehäuses 10 auf, und ist als Kanal mit größerer Vertikallänge und einem C-förmigen Querschnitt ausgebildet, der sich in Umfangsrichtung mit der Achse O-O als Zentrum erstreckt.
Bei dem Kraftstoffkanal 31 sind das obere und das untere Ende kreisförmig ausgebildet, entlang welchen Kraftstoff im Umlauf fließt, wie durch Pfeile in 9 angedeutet, so dass der Umfang des Zentrums eines kreisförmigen Abschnitts des Kraftstoffkanals 31 ein Kanalzentrum F bildet, wenn Kraftstoff durch den Kraftstoffkanal 31 zugeführt wird. Das Kanalzentrum F ist in Bezug auf eine Radiallänge L von einem inneren Ende 31A des Kraftstoffkanals 31 bis zu dessen äußerem Ende 31B in einer Entfernung L1 von etwa 1/2 von dem inneren Ende 31A angeordnet. Der Kraftstoffkanal 31 weist einen Anfang auf, der mit dem Einlaßanschluß 11 in Verbindung steht, und ein Ende, das mit dem Auslaßanschluß 14 in Verbindung steht.
Das Flügelrad 32 ist annähernd scheibenförmig ausgebildet, und besteht beispielsweise aus einem verstärkten Kunststoffmaterial, und ist drehbar in der Kreiselpumpenaufnahmeausnehmung 13 des Pumpengehäuses 9 angeordnet.
Das Flügelrad 32 weist im Drehzentrum (Achse O-O) ein Eingriffsloch 33 auf, mit welchem die Drehwelle 6 im Eingriff steht. Mehrere (beispielsweise drei) Durchgangslöcher 34 sind um das Eingriffsloch 33 herum vorgesehen. Gemäß 10 weist das Flügelrad 20 am Außenumfang mehrere Schaufeln 35 auf, die in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie radial verlaufen. Zwei kreisförmige Ausnehmungen 36 sind zwischen den benachbarten Schaufeln 35 in Form von Bergen angeordnet, wobei jede Ausnehmung 36 eine Krümmung aufweist, die annähernd der Kreisform des Kraftstoffkanals 31 des Pumpengehäuses 9 entspricht.
Wie aus den 10 und 11 hervorgeht, ist die Schaufel 35 als Plattenkörper mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet, der eine vordere Oberfläche 35A aufweist, die an der Vorwärtsseite, gesehen in Drehrichtung des Flügelrades 43 angeordnet ist, also in Richtung des Pfeils A, eine rückwärtige Oberfläche 35B, die auf der Hinterseite angeordnet ist, gesehen in Drehrichtung, sowie zwei Seitenoberflächen 35C, die zwischen der vorderen Oberfläche 35A und der hinteren Oberfläche 35B liegen.
Die Schaufel 35 weist an der Fußseite einen linearen Schaufelabschnitt 37 auf, der linear in Radialrichtung des Flügelrades 32 verläuft, und auf der Kopfseite einen gekrümmten Schaufelabschnitt 38, der kreisförmig zur Vorderseite hin gekrümmt ist, gesehen in Drehrichtung des Flügelrades 32. Die Form und die Abmessungen der Schaufelabschnitte 37, 38 sind entsprechend den Formeln (1) und (3) gewählt, vorzugsweise entsprechend den Formeln (2) und (4), wie dies voranstehend im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde.
Zwei Schrägflächen 39 sind an der Fußseite der Schaufel 35 so angeordnet, dass sie in Radialrichtung des Flügelrades 32 verlaufen. Gemäß den 10 bis 12 wird jede Schrägfläche 39 dadurch erhalten, dass schräg eine Ecke zwischen der seitlichen Oberfläche 35C und der hinteren Oberfläche 35B der Schaufel 35 weggeschnitten wird. Eine Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 ist annähernd gleich der Entfernung L1 von dem inneren Ende 31A zum Kanalzentrum F des Kraftstoffkanals 31 gewählt, also entsprechend einem Wert von (2/5 – 3/5) × L, wobei L die Radiallänge des Kraftstoffkanals 31 ist, entsprechend folgender Formel (5): 2/5 ≤ (T/L) ≤ 3/5 (5)
Die Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 ist vorzugsweise auf einen Wert von (9/20 – 11/20) × L entsprechend der folgenden Formel (6) eingestellt: 9/20 ≤ (T/L) ≤ 11/20 (6)
Die Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 innerhalb des Bereiches, der durch die Formeln (5) und (6) gegeben ist, wird optimal auf einen Wert von 1/2 in Bezug auf die Radiallänge L des Kraftstoffkanals 31 eingestellt. Hierdurch wird die Schrägfläche 39 so ausgebildet, dass sie das Kanalzentrum F verlängert, welches ein Zentrum bildet, wenn Kraftstoff durch den Kraftstoffkanal 31 im Umlauf fließt, was die beste Erzielung der Auswirkung eines glatten Kraftstoffflusses in die Schaufelschlitze zwischen den Schaufeln 35 ermöglicht.
Die Schrägfläche 39 weist einen annähernd rechteckigen, fußseitigen Schrägflächenabschnitt 39A auf, der sich an der Fußseite befindet, und eine im wesentlichen konstante Schrägflächenbreite aufweist, sowie einen annähernd dreieckigen, kopfseitigen Schrägflächenabschnitt 39B, dessen Schrägflächenbreite allmählich von dem Kopf des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A aus abnimmt.
Der fußseitige Schrägflächenabschnitt 39A wird so ausgebildet, dass eine Ecke so geschnitten wird, dass sie eine im wesentlichen konstante Schrägflächenbreite aufweist, wodurch ein glatter Kraftstofffluß in die Schaufelschlitze zwischen den Schaufeln 39 von deren Fußseite aus ermöglicht wird, was zu einer Verringerung des Widerstands für den Kraftstofffluß führt. Andererseits ist der kopfseitige Schrägflächenabschnitt 39B so ausgebildet, dass die Schrägflächenbreite allmählich bis zum Kopf abnimmt, wodurch eine glatte Verbindung zwischen der hinteren Oberfläche 35B und der seitlichen Oberfläche 35C der Schaufel 35 und dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 39A erreicht wird, so dass dazwischen ein glatter Kraftstofffluß erreicht werden kann.
Unter Bezugnahme auf 12 wird die Form des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A der Schrägfläche 39 im Einzelnen geschildert. Ein Neigungswinkel β des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 35C der Schaufel 35 ist auf den Bereich von 30 bis 70 ° eingestellt, gemäß folgender Formel (7): 30 ≤ β ≤ 70 (7)
Der Neigungswinkel β in Formel (7) ist vorzugsweise auf den Bereich von 40 bis 60 ° eingestellt, entsprechend der folgenden Formel (8): 40 ≤ β ≤ 80 (8)
Gemäß 9 ist eine Länge T1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A in Bezug auf die Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 auf einen Wert von (1/5 – 4/5) × T eingestellt, entsprechend folgender Formel (9): 1/5 ≤ (T1/T) ≤ 4/5 (9)
Die Länge T1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A ist vorzugsweise auf einen Wert von (2/5 – 3/5) × T eingestellt, entsprechend folgender Formel (10): 2/5 ≤ (T1/T) ≤ 3/5 (10)
Infolge unserer Untersuchungen in Bezug auf den Neigungswinkel β des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 35C der Schaufel 35 wurde bestätigt, dass dann, wenn der Neigungswinkel β auf den Bereich von 30 bis 70 ° gemäß Formel (7) eingestellt ist, vorzugsweise auf den Bereich von 40 bis 60 ° gemäß Formel (8), ein höherer Pumpenwirkungsgrad erreicht werden kann, wie dies durch eine Eigenschaftskurve in 13 gezeigt ist.
In diesem Fall ist das Verhältnis der Länge T1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A zur Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 auf etwa 1/2 eingestellt. Hierdurch kann der Neigungswinkel β des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A so eingestellt werden, dass er im wesentlichen gleich dem Fließwinkel von Kraftstoff ist, der von der seitlichen Oberfläche 35C der Schaufel 35 zu deren hinterer Oberfläche 35B fließt, was zu einem glatten Kraftstofffluß entlang dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 39A führt.
Weiterhin wurde durch unsere Untersuchungen in Bezug auf das Verhältnis der Länge T1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A zur Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 bestätigt, dass dann, wenn das Verhältnis T1/T auf den Bereich von 1/5 bis 4/5 eingestellt ist, gemäß Formel (9), vorzugsweise auf den Bereich von 2/5 bis 3/5, gemäß Formel (10), ein höherer Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann, wie dies durch eine Eigenschaftskurve in 14 gezeigt ist.
In diesem Fall ist der Neigungswinkel β des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A in Bezug auf die Seitenoberfläche 35C der Schaufel 35 auf etwa 50 ° eingestellt. Hierdurch begrenzt der fußseitige Schrägflächenabschnitt 39A Wirbel, die an der Fußseite der Schaufel 35 auftreten könnten, mit Hilfe einer großen Ausnehmung mit konstanter Breite, was einen glatten Kraftstoffzufluß ermöglicht.
Weiterhin ergibt sich aus unseren Untersuchungen, dass infolge der Tatsache, dass der kopfseitige Schrägflächenabschnitt 39B, dessen Schrägflächenbreite allmählich zum Kopf hin abnimmt, eine glatte Verbindung zwischen der hinteren Oberfläche 35B und der seitlichen Oberfläche 35C der Schaufel 35 und dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 39A sicherstellt, Kraftstoff glatt von der seitlichen Oberfläche 35C der Schaufel 35 zum fußseitigen Schrägflächenabschnitt 39A sowie von dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 39A zur hinteren Oberfläche 35B fließen kann, so dass ein höherer Pumpenwirkungsgrad erreicht wird.
Auf diese Weise ergibt sich, dass der höchste Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann, wenn das Verhältnis T/L der Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 zur Radiallänge L des Kraftstoffkanals 31 auf 1/2 eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 9/20 bis 11/20 liegt, der Neigungswinkel β des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 35C der Schaufel 35 auf 50 ° eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 40 bis 60 ° liegt, und das Verhältnis T1/T der Länge T1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A zur Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 auf 1/2 eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 2/5 bis 3/5 liegt.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Schrägfläche 39, die durch schräges Schneiden einer Ecke zwischen der seitlichen Oberfläche 35C und der hinteren Oberfläche 35B erhalten wird, an der Seite des Flügelrades 32 angeordnet. Wenn sich das Flügelrad 32 dreht, ermöglicht daher die Schrägfläche 39 einen glatten Fluß des Kraftstoffs entlang dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 39A und dem kopfseitigen Schrägflächenabschnitt 39B.
Weiterhin ist die Schrägfläche 39 so ausgebildet, dass das Verhältnis der Gesamtlänge T in Radialrichtung des Flügelrades 32 und der Radiallänge L des Kraftstoffkanals 31 auf 9/20 bis 11/20 (vorzugsweise 1/2) eingestellt ist, und der Neigungswinkel β des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 35C der Schaufel 35 auf 40 bis 60 ° eingestellt ist (vorzugsweise 50 °), und das Verhältnis der Länge T1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A zur Gesamtlänge T der Schrägfläche 39 auf 2/5 bis 3/5 (vorzugsweise 1/2) eingestellt ist.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung können daher die Position und die Länge der Schrägfläche 39 (fußseitiger Schrägflächenabschnitt 39A) sowie der Neigungswinkel des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 39A so eingestellt werden, dass sie der Zuflußposition von Kraftstoff entsprechen, der in die Schaufelschlitze zwischen den Schaufeln 35 durch den Kraftstoffkanal 31 fließt, dass sie den Abmessungen entsprechen, die für einen glatten Kraftstoffzufluß benötigt werden, und dem Winkel, der einen glatten Kraftstoffzufluß ermöglicht, so dass ein glatterer Kraftstofffluß von den Schaufelschlitzen zwischen den Schaufeln 35 zum Kraftstoffkanal 31 erzielt wird, im Vergleich zur ersten Ausführungsform, so dass ein höherer Pumpenwirkungsgrad erreicht wird.
In den 15 bis 23 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In 15 weist die Kraftstoffkreiselpumpe einen zylinderförmigen Mantel 101 auf, der die Außenhülle der Pumpe bildet, und Axialenden aufweist, die durch einen Auslaßdeckel 102 bzw. ein Pumpengehäuse 109 verschlossen sind.
Der Auslaßdeckel 102 eines abgedeckten Zylinders ist an einem Ende des Mantels 101 angeordnet. Wie aus 15 hervorgeht, ist der Auslaßdeckel 102 mit einem Auslaßrohr 102A und einem Verbinder 102B versehen, die nach oben vorspringen, sowie mit einer Lagermuffe 102C, die so in dem Zentrum angeordnet ist, dass sie nach unten verläuft.
Ein Rückschlagventil 103 ist in dem Auslaßrohr 102A angeordnet, um den Restdruck beizubehalten. Während der Drehung eines Elektromotors 107 wird das Rückschlagventil 103 durch Kraftstoff geöffnet, der in dem Mantel 101 fließt, so dass Kraftstoff von dem Auslaßrohr 102A einer äußeren Kraftstoffleitung (nicht gezeigt) zugeführt werden kann. Beim Anhalten des Elektromotors 107 wird das Rückschlagventil 103 geschlossen, um zu verhindern, dass Kraftstoff in der Kraftstoffleitung zum Mantel 101 zurückkehrt, so dass die Kraftstoffleitung auf einem vorbestimmten Restdruck gehalten wird.
Wie auch aus 16 hervorgeht, ist eine Buchse 104 im Eingriff mit der Lagermuffe 102C des Auslaßdeckels 102, während eine Buchse 105 im Eingriff mit einem abgestuften Loch 112D eines inneren Gehäuses 112 steht. Die Buchsen 104, 105 bilden ein Lager zur drehbaren Halterung einer Drehwelle 106.
Die Drehwelle 106 ist zwischen dem Auslaßdeckel 102 und dem Pumpengehäuse 109 durch die Buchsen 104, 105 gehaltert. Wie aus 16 hervorgeht, verläuft die Drehwelle 106 in Axialrichtung in dem Mantel 101 entlang einer Achse O-O, um drehbar einen Rotor 107B usw. des Elektromotors 107 zu haltern. Gemäß 17 ist eine Schrägfläche 106A an einem unteren Ende der Drehwelle 106 so vorgesehen, dass sie im Eingriff mit einem Flügelrad 117 in dem Zustand mit angehaltener Drehung steht.
Der Elektromotor 107 ist in dem Mantel 101 aufgenommen, und weist ein zylinderförmiges Joch 107A auf, das in dem Gehäuse 101 zwischen dem Auslaßdeckel 102 und dem Pumpengehäuse 109 im Eingriff steht, und zum Haltern eines Stators (nicht gezeigt) dient, der einen Permanentmagneten aufweist, einen Rotor 107B, und einen Kommutator 107C, die innerhalb des Jochs 107A mit einem Spalt dazwischen angeordnet sind, und an der Drehwelle 106 angebracht sind, um sich mit ihr zu drehen, sowie zwei Bürsten (nicht gezeigt), die in Gleitberührung mit dem Kommutator 107C stehen.
Durch den Elektromotor 107 wird, wenn der Rotor 107B über den Verbinder 102B des Auslaßdeckels 102, die Bürsten, und den Kommutator 107C mit Strom versorgt wird, der Rotor 107B zusammen mit der Drehwelle 106 gedreht, um das Flügelrad 117 anzutreiben, beispielsweise mit 5000 bis 8000 Umdrehungen pro Minute.
Ein Kraftstoffkanal 108 ist zwischen dem Joch 107A und dem Rotor 107B des Elektromotors 107 vorgesehen, und dient zum Umwälzen von Kraftstoff zum Auslaßdeckel 102 über einen Spalt zwischen dem Joch 107A und dem Rotor 107B, wobei dann der Kraftstoff von einem Auslaßanschluß 114 des Pumpengehäuses 109 an den Mantel 101 ausgestoßen wird.
Das Pumpengehäuse 109 ist an dem anderen oder unteren Ende des Mantels 101 angeordnet, und wird dadurch erhalten, dass vertikal ein äußeres Gehäuse 110 und das innere Gehäuse 112 zusammenstoßen. Das Pumpengehäuse 109 dient zur drehbaren Aufnehmung des Flügelrades 117.
Wie in den 17 und 16 gezeigt, ist das äußere Gehäuse 110 des Pumpengehäuses 109 im Eingriff am unteren Ende des Mantels 101 mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung angebracht, beispielsweise durch Bördeln, um den Mantel 101 von außen her zu schließen. Das äußere Gehäuse 110 ist einstückig mit einem Kraftstoffeinlaßanschluß 111 versehen.
Das äußere Gehäuse 110 weist eine kreisförmige, konkave Ausnehmung 110A auf, die in dem Wellenzentrum (Achse O-O) vorgesehen ist, sowie eine kreisförmige Nut 110B mit im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt, die entsprechend dem Außenumfang des Flügelrades 117 ausgebildet ist, und in Umfangsrichtung verläuft, mit der Achse O-O als Zentrum.
Das innere Gehäuse 112 ist auf dem äußeren Gehäuse 110 angeordnet, und steht im Eingriff in dem Gehäuse 101 in jenem Zustand, in welchem es an das äußere Gehäuse 110 anstößt. Wie in 16 gezeigt, ist das innere Gehäuse 112 wie ein abgedeckter, flacher Zylinder ausgebildet, und weist einen Zylinderabschnitt 112A zur Ausbildung einer zylinderförmigen Umfangswand und einen Deckelabschnitt 112B zum Abdecken des Zylinderabschnitts 112A von oben auf. Der zylinderförmige Abschnitt 112A ist am Innenumfang mit einer kreisförmigen, die Kreiselpumpe aufnehmenden Ausnehmung 113 versehen, die sich an der Seite einer anliegenden Oberfläche 112C des zylinderförmigen Abschnitts 112A mit dem äußeren Gehäuse 110 öffnet.
Weiterhin ist der zylinderförmige Abschnitt 112A am Innenumfang mit einem ringförmigen Kraftstoffkanal 115 versehen. Der 112B ist mit einem abgestuften Loch 112D versehen, in welche die Buchse 105 eingeführt ist, und am Außenumfang mit dem Auslaßanschluß 114, der in Vertikalrichtung verläuft.
Der Kraftstoffkanal 115 erstreckt sich durch das Pumpengehäuse 109 am Außenumfang der Kreiselpumpenaufnahmeausnehmung 113, so dass er in Umfangsrichtung annähernd C-förmig verläuft, mit der O-Achse als Zentrum, wie dies in den 16 und 18 gezeigt ist. Der Kraftstoffkanal 15 umfasst die kreisförmige Nut 110B des äußeren Gehäuses 110.
Der Kraftstoffkanal 115 weist ein oberes und ein unteres Ende auf, die kreisförmig ausgebildet sind, und entlang welchen Kraftstoff im Umlauf fließt, wie durch Pfeile in 18 angedeutet ist, so dass der Umfang des Zentrums eines kreisförmigen Abschnitts des Kraftstoffkanals 115 ein Kanalzentrum C ausbildet, wenn Kraftstoff durch den Kraftstoffkanal 115 transportiert wird. Das Kanalzentrum C in Bezug auf die Radiallänge L vom inneren Ende 115A des Kraftstoffkanals 115 zu dessen äußerem Ende 115B ist in einer Entfernung L1 von etwa 1/2 gegenüber dem inneren Ende 115A angeordnet.
Der Kraftstoffkanal 115 weist einen Anfang auf, der mit dem Einlaßanschluß 111 in Verbindung steht, und ein Ende, das mit dem Auslaßanschluß 114 in Verbindung steht. Weiterhin weist der Kraftstoffkanal 115 an der Anfangsseite einen Einlaßkanalabschnitt 115C zum glatten Einlassen von Kraftstoff, der durch den Einlaßanschluß 111 angesaugt wird, in den Kraftstoffkanal 115 auf.
Eine Dichtabteilung 116 ist bei dem inneren Gehäuse 112 an der Seite des Zylinderabschnitts 112A vorgesehen. Wie aus 17 hervorgeht, ist die Dichtabteilung 116 als kreisförmiger Vorsprung ausgebildet, der von dem zylinderförmigen Abschnitt 112A des inneren Gehäuses 112 zu einem Punkt in der Nähe des Außenumfangs des Flügelrades 117 vorspringt. Die Dichtabteilung 116 dichtet den Außenumfang des Flügelrades 117 zwischen dem Einlaßanschluß 111 und dem Auslaßanschluß 114 ab, so dass Kraftstoff, der durch den Einlaßanschluß 111 eingesaugt wird, sicher entlang dem Kraftstoffkanal 115 fließt.
Das Flügelrad 117 ist annähernd scheibenförmig ausgebildet, und besteht beispielsweise aus einem verstärkten Kunststoffmaterial, und ist drehbar in der Kreiselpumpenaufnahmeausnehmung 113 des Pumpengehäuses 109 angeordnet. Das Flügelrad 117 wird durch den Elektromotor 107 in Richtung des Pfeils A in 17 gedreht, um Kraftstoff, der durch den Einlaßanschluß 111 eingesaugt wird, über den Kraftstoffkanal 115 zum Auslaßanschluß 114 zu befördern.
Das Flügelrad 117 weist im Drehzentrum (Achse O-O) ein Eingriffsloch 118 auf, mit welchem die Drehwelle 106 im Eingriff steht. Mehrere (beispielsweise drei) Durchgangslöcher 119 sind um das Eingriffsloch 118 herum vorgesehen. Gemäß 19 weist das Flügelrad 117 am Außenumfang mehrere Schaufeln 120 auf, die in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie in Radialrichtung verlaufen. Zwei kreisförmige Ausnehmungen 121 sind zwischen den benachbarten Schaufeln 120 vorgesehen, wobei jede Ausnehmung 121 eine Krümmung aufweist, die annähernd der Kreisform des Kanals 115 des Pumpengehäuses 109 entspricht.
Das Flügelrad 117 wird zusammen mit der Drehwelle 106 durch den Elektromotor 107 angetrieben, wobei seine obere und seine untere Oberfläche schwebend zwischen der oberen Oberfläche des äußeren Gehäuses 110 und der unteren Oberfläche des Deckelabschnitts 112B in der Kreiselpumpenaufnahmeausnehmung 113 abgedichtet werden. Jedes Durchgangsloch 119 des Flügelrades 117 hat die Aufgabe, den Kraftstoffdruck zu vergleichmäßigen, zwischen der kreisförmigen Ausnehmung 110A des äußeren Gehäuses 110 und dem abgestuften Loch 112D des inneren Gehäuses 112.
Wie aus den 19 und 20 hervorgeht, ist die Schaufel 120 als Plattenkörper mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet, und weist eine vordere Oberfläche 120A auf, die an der Vorderseite liegt, gesehen in Drehrichtung des Flügelrades 117, also in Richtung des Pfeils A, eine hintere Oberfläche 120B, die an der Rückseite angeordnet ist, gesehen in Drehrichtung, sowie zwei Seitenoberflächen 120C, die zwischen der vorderen Oberfläche 120A und der hinteren Oberfläche 120B liegen.
Die Schaufel 120 weist an der Fußseite einen linearen Schaufelabschnitt 122 auf, der linear in Radialrichtung des Flügelrades 117 verläuft, und auf der Kopfseite einen gekrümmten Schaufelabschnitt 123, der kreisförmig zur Vorderseite hin gekrümmt ist, gesehen in Drehrichtung des Flügelrades 117. Der lineare Schaufelabschnitt 122 und der gekrümmte Schaufelabschnitt 123 bilden annähernd die Hälfte der Gesamtlänge der Schaufel 120.
Zwei Schrägflächen 124 sind an der Fußseite der Schaufel 120 so vorgesehen, dass sie sich in Radialrichtung des Flügelrades 117 erstrecken. Wie aus den 19 bis 21 hervorgeht, wird jede Schrägfläche 124 dadurch erhalten, dass schräg eine Ecke zwischen der seitlichen Oberfläche 120C und der hinteren Oberfläche 120B der Schaufel 120 abgeschnitten wird. Die Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 ist annähernd gleich der Entfernung L1 von dem inneren Ende 115A bis zum Kanalzentrum C des Kraftstoffkanals 115, beträgt also einen Wert von (2/5 – 3/5) × L, wobei L die Radiallänge des Kraftstoffkanals 31 ist, gemäß folgender Formel (11): 2/5 ≤ (T/L) ≤ 3/5 (11)
Die Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 ist vorzugsweise auf einen Wert von (9/20 – 11/20) × L eingestellt, gemäß folgender Formel (12): 9/20 ≤ (T/L) ≤ 11/20 (12)
Die Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 innerhalb des durch die Formeln (11) und (12) vorgegebenen Bereiches wird optimal auf einen Wert von 1/2 in Bezug auf die Radiallänge L des Kraftstoffkanals 115 eingestellt. Hierdurch wird die Schrägfläche 124 so ausgebildet, dass sie das Kanalzentrum C verlängert, das ein Zentrum bildet, wenn Kraftstoff im Umlauf durch den Kraftstoffkanal 115 fließt, wodurch der beste Effekt in Bezug auf einen glatten Kraftstofffluß in die Schaufelschlitze zwischen den Schaufeln 120 erzielt wird.
Die Schrägfläche 124 weist einen im wesentlichen rechteckigen, fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A auf, der an der Fußseite angeordnet ist, und eine im wesentlichen konstante Schrägflächenbreite aufweist, sowie einen annähernd dreieckigen, kopfseitigen Schrägflächenabschnitt 124B, dessen Schrägflächenbreite allmählich vom Kopf des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A aus abnimmt.
Der fußseitige Schrägflächenabschnitt 124A wird dadurch ausgebildet, dass eine Ecke abgeschnitten wird, so dass eine im wesentlichen konstante Schrägflächenbreite entsteht, wodurch ein glatter Kraftstofffluß in die Schaufelschlitze zwischen den Schaufeln 120 von deren Fußseite aus erzielt wird, wodurch der Widerstand gegen den Kraftstofffluß verringert werden kann. Andererseits ist der kopfseitige Schrägflächenabschnitt 124B mit einer Schrägflächenbreite ausgebildet, die allmählich bis zu seinem Kopf hin abnimmt, wodurch eine glatte Verbindung zwischen der hinteren Oberfläche 120B und der seitlichen Oberfläche 120C und dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A erreicht wird, so dass dazwischen Kraftstoff glatt fließen kann.
Unter Bezugnahme auf 21 wird die Form des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A der Schrägfläche 124 im Einzelnen geschildert. Der Neigungswinkel α des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 120C der Schaufel 120 ist auf den Bereich von 30 bis 70 ° eingestellt, gemäß folgender Formel (13): 30 ≤ α ≤ 70 (13)
Der Neigungswinkel α in Formel (13) ist vorzugsweise auf den Bereich von 40 bis 60 ° eingestellt, gemäß folgender Formel (14): 40 ≤ α ≤ 80 (14)
Gemäß 18 ist eine Länge H1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A in Bezug auf die Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 auf einen Wert von (1/5 – 4/5) × T eingestellt, entsprechend folgender Formel (15): 1/5 ≤ (T1/T) ≤ 4/5 (15)
Die Länge H1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A ist vorzugsweise auf einen Wert von (2/5 – 3/5) × T eingestellt, gemäß folgender Formel (16): 2/5 ≤ (T1/T) ≤ 3/5 (16)
Nunmehr wird der Betriebsablauf bei der zweiten Ausführungsform geschildert. Bei Stromversorgung der Pumpe von außerhalb über den Verbinder 102B des Auslaßdeckels 102 wird ein Antriebsstrom dem Rotor 107B des Elektromotors 107 zugeführt, so dass sich der Rotor 107B und die Drehwelle 106 zusammen drehen, und das Flügelrad 117 im Pumpengehäuse 109 antreiben. Infolge der Drehung des Flügelrades 117 wird Kraftstoff in einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank in den Kraftstoffkanal 115 über den Einlaßanschluß 111 angesaugt, wird dann entlang dem Kraftstoffkanal 115 durch die Schaufeln 120 des Flügelrades 117 transportiert, und in den Mantel 101 über den Auslaßanschluß 114 ausgestoßen.
Kraftstoff, der in den Mantel 101 ausgestoßen wird, wird im Mantel 101 zum Auslaßdeckel 102 über den Kraftstoffkanal 108 usw. umgewälzt, so dass sich das Rückschlagventil 103 in dem Auslaßrohr 102A dreht. Dann wird Kraftstoff von dem Auslaßrohr 102A an ein Einspritzventil (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine geliefert, über eine äußere Kraftstoffleitung (nicht gezeigt), bei einem Auslaßdruck von 200 bis 500 kPa, und mit einer Auslaßrate von beispielsweise 30 bis 200 Liter pro Stunde.
Infolge unserer Untersuchungen in Bezug auf den Winkel α am fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 120C der Schaufeln 120 wurde bestätigt, dass dann, wenn der Winkel α auf den Bereich von 30 bis 70 ° gemäß Formel (13) eingestellt ist, vorzugsweise auf den Bereich von 40 bis 60 ° gemäß Formel (14), ein höherer Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann, wie dies durch eine Eigenschaftskurve in 22 gezeigt ist, unter den Bedingungen eines Auslaßdrucks von 300 kPa und einer Auslaßrate von 80 Litern pro Stunde.
In diesem Fall ist das Verhältnis der Länge H1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A zur Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 auf etwa 1/2 eingestellt. Hierdurch kann der Neigungswinkel α des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A annähernd gleich dem Fließwinkel von Kraftstoff eingestellt werden, der von der seitlichen Formoberfläche 120C der Schaufel 120 zu deren hinterer Oberfläche 120B fließt, wodurch ein glatter Kraftstofffluß entlang dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A erzielt wird, was zu einer Verringerung des Kraftstoffflußwiderstandes führt.
Weiterhin wurde infolge unserer Untersuchungen in Bezug auf das Verhältnis H1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A zur Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 bestätigt, da dann, wenn das Verhältnis H1/H auf den Bereich von 1/5 bis 4/5 eingestellt ist, wie in Formel (15) angegeben, vorzugsweise auf den Bereich von 2/5 bis 3/5, wie in Formel (16) angegeben, ein höherer Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann, wie dies durch eine Eigenschaftskurve in 23 gezeigt ist.
In diesem Fall ist der Neigungswinkel α des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 120C der Schaufel 120 auf etwa 50 ° eingestellt.
Hierdurch schränkt der fußseitige Schrägflächenabschnitt 124A Wirbel ein, die an der Fußseite der Schaufeln 120 auftreten könnten, mit Hilfe einer großen Ausnehmung von konstanter Breite, was zu einer Verringerung des Kraftstoffflußwiderstands führt.
Weiterhin ergibt sich aus unseren Untersuchungen, dass ein höherer Pumpenwirkungsgrad erzielt werden kann, da der kopfseitige Schrägflächenabschnitt 124B, bei dem sich die Schrägflächenbreite allmählich zum Kopf hin verringert, eine glatte Verbindung zwischen der hinteren Oberfläche 120B und der seitlichen Oberfläche 120C der Schaufel 120 und dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A sicherstellt, so dass Kraftstoff glatt von der seitlichen Oberfläche 120C der Schaufel 120 zum fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A sowie von dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A zur hinteren Oberfläche 120B fließen kann.
Auf diese Weise ergibt sich, daß der höchste Pumpenwirkungsgrad erhalten werden kann, wenn das Verhältnis H/L der Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 zur Radiallänge L des Kraftstoffkanals 115 auf 1/2 eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 9/20 bis 11/20 liegt, der Neigungswinkel α des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 120C der Schaufel 120 auf 50 ° eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 40 bis 60 ° liegt, und die Gesamtlänge H1/H der Länge H1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A zur Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 auf 1/2 eingestellt ist, was innerhalb des Bereiches von 2/5 bis 3/5 liegt.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Schrägfläche 124, die durch schräges Abschneiden einer Ecke zwischen der seitlichen Formoberfläche 120C und der hinteren Oberfläche 120B erhalten wird, an der Seite des Flügelrades 32 angeordnet. Weiterhin ist die Schrägfläche 124 so ausgebildet, dass die Gesamtlänge H in Radialrichtung des Flügelrades 117 auf 9/20 bis 11/20 (vorzugsweise 1/2) in Bezug auf die Radiallänge L des Kraftstoffkanals 115 eingestellt ist, der Neigungswinkel α des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A in Bezug auf die seitliche Oberfläche 120C der Schaufel 120 auf 40 bis 60 ° (vorzugsweise 50 °) eingestellt ist, und die Länge H1 des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A auf 2/5 bis 3/5 (vorzugsweise 1/2) in Bezug auf die Gesamtlänge H der Schrägfläche 124 eingestellt ist.
Bei der zweiten Ausführungsform können daher die Position und Länge der Schrägfläche 124 (fußseitiger Schrägflächenabschnitt 124A) und der Neigungswinkel des fußseitigen Schrägflächenabschnitts 124A so eingestellt werden, dass sie der Zuflußposition von Kraftstoff entsprechen, die in die Schaufelschlitze zwischen den Schaufeln 120 durch den Kraftstoffkanal 115 fließt, der Größe entsprechend, die für einen glatten Kraftstoffzufluß erforderlich ist, und dem Winkel entsprechend, der einen glatten Zufluß von Kraftstoff ermöglicht.
Wenn sich das Flügelrad 117 dreht, ermöglicht daher die Schrägfläche 124 einen glatten Kraftstofffluß entlang dem fußseitigen Schrägflächenabschnitt 124A und dem kopfseitigen Schrägflächenabschnitt 124B, um den Kraftstoffflußwiderstand zu verringern, was einen wirksamen Transport von Kraftstoff zum Auslaßanschluß 114 über den Kraftstoffkanal 115 ermöglicht, und zu einer Verbesserung des Pumpenwirkungsgrades führt.
Bei der dritten Ausführungsform ist der Kraftstoffkanal 115 als Kanal mit größerer Vertikallänge und einem C-förmigen Querschnitt ausgebildet. Wahlweise kann, wie in 24 gezeigt, bei einer ersten Abänderung ein Kraftstoffkanal 131 zwei Abschnitte aufweisen, die vertikal durch ringförmige Vorsprünge 132 unterteilt sind, die vom Zentrum des Kraftstoffkanals 132 aus radial nach innen vorspringen, kann also einen inneren Kanal 133 und den Kanal 134 an der anstoßenden Seite aufweisen.
Weiterhin weist bei der dritten Ausführungsform jede Schaufel 120 des Flügelrades 117 an der Fußseite den linearen Schrägflächenabschnitt 122 auf, der linear in Radialrichtung des Schaufelrades 117 verläuft, und auf der Kopfseite den gekrümmten Schaufelabschnitt 123, der sich kreisförmig zur Vorderseite hin krümmt, gesehen in Drehrichtung des Flügelrades 117. Wahlweise kann, wie in 35 gezeigt, bei einer zweiten Abänderung jede Schaufel 141 eine lineare Anordnung aufweisen, die linear vom Fuß bis zum Kopf verläuft. Alternativ kann die Schaufel 120 eine gekrümmte Anordnung aufweisen, die sich vom Fuß zum Kopf kreisförmig nach vorn in Drehrichtung krümmt.
Nachdem die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen geschildert wurde, wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und dass sich verschiedene Änderungen und Modifikationen vornehmen lassen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Kraftstoffkreiselpumpe, mit einem Mantel (1; 101) zur Aufnahme eines Elektromotors (7; 107); einem mit dem Mantel (1; 101) verbundenen Gehäuse (9; 109), das einen ringförmigen Kanal (31; 115) zwischen einem Einlassanschluss 11; 111) und einem Auslassanschluss (14; 114) aufweist; und einem drehbar in dem Gehäuse (9; 109) angeordneten Flügelrad (32; 117), das Schaufeln (35; 120) aufweist, die so auf einem Außenumfang angeordnet sind, dass sie in Radialrichtung des Flügelrades (32; 117) verlaufen, und Kraftstoff durch den Kanal (31; 115) transportieren, während die Schaufeln (35; 120) durch den Elektromotor (7; 107) gedreht werden, wobei jede Schaufel (35; 120) einen Platenkörper mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist, der Plattenkörper eine in Drehrichtung des Flügelrades (32; 112) vordere Oberfläche (35A; 120A) aufweist, eine hintere Oberfläche (35B; 120B) aufweist und zwei seitliche Oberflächen (35C; 120C) aufweist, die zwischen der vorderen Oberfläche (35A; 120A) und der hinteren Oberfläche (35B; 120B) angeordnet sind, wobei jede Schaufel (35; 120) zwei Schrägflächen (39; 124) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie in Radialrichtung des Flügelrades (32; 117) verlaufen, wobei die Schrägflächen (39; 124) durch schräges Ausnehmen einer Ecke zwischen der jeweiligen seitlichen Oberfläche (35C; 120C) und der hinteren Oberfläche (35B; 120B) der Schaufel (35; 120) erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (39; 120) von der Fußseite der Schaufel (35; 120) aus eine vorbestimmte Länge (T; H) aufweisen, wobei jede Schrägfläche (39; 124) einen fußseitigen Abschnitt (39A; 124A) und einen kopfseitigen Abschnitt (39B; 124B) aufweist, wobei der fußseitige Abschnitt (39A; 124A) eine im wesentlichen konstante Schrägflächenbreite und eine vorbestimmte Länge aufweist, und der kopfseitige Abschnitt (39B; 124B) eine Schrägflächenbreite aufweist, die allmählich vom Kopf des fußseitigen Abschnitts (39A; 124A) aus abnimmt, und wobei die vorbestimmte Länge des fußseitigen Abschnitts (39A; 124A) gleich 1/5 × T bis 4/5 × T oder gleich 1/5 × H bis 4/5 × H ist, wobei T bzw. H die Gesamtlänge der Schrägfläche (39; 124) ist.
Kraftstoffkreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Länge des fußseitigen Abschnitts (39A; 124A) gleich 2/5 × T bis 3/5 × T oder gleich 2/5 × H bis 3/5 × H ist.
Kraftstoffkreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der fußseitige Abschnitt (39A; 124A) einen vorbestimmten Neigungswinkel (β; α) in Bezug auf die jeweilige seitliche Oberfläche (35C; 120C) der Schaufel (35; 120) aufweist, und der vorbestimmte Winkel (β; α) gleich 30° bis 70° ist.
Kraftstoffkreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Neigungswinkel (β; α) des fußseitigen Abschnitts (39A; 124A) gleich 40° bis 60° ist.
Kraftstoffkreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Länge des fußseitigen Abschnitts (39A; 124A) gleich 1/2 × T oder 1/2 × H, und der vorbestimmte Neigungswinkel (β; α) des fußseitigen Abschnitts (39A; 124A) gleich 50° ist.
Kraftstoffkreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (35; 120) einen linearen Abschnitt (37; 122) aufweist, der sich linear in Radialrichtung des Flügelrades (32; 117) erstreckt, sowie einen gekrümmten Abschnitt (38; 123), der kreisförmig gekrümmt von einem Kopf des linearen Abschnitts (37; 122) zur in Drehrichtung vorderen Seite des Flügelrades (32; 117) verläuft, und der lineare Abschnitt (37; 123) eine vorbestimmte Länge aufweist, die gleich 1/3 × der Gesamtlänge der Schaufel (35; 120) bis 2/3 × der Gesamtlänge der Schaufel (35; 120) ist.
Kraftstoffkreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Länge des linearen Abschnitts (37; 122) gleich 2/5 × der Gesamtlänge der Schaufel (35; 120) bis 3/5 × der Gesamtlänge der Schaufel (35; 120) ist.
Kraftstoffkreiselpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Drehrichtung vorderer Punkt (E) des gekrümmten Abschnitts (38) der Schaufel (35) um einen vorbestimmten Winkel gegenüber dem linearen Abschnitt (37; 122) an der Vorderseite der Schaufel (32) in Bezug auf das Drehzentrum des Flügelrades (32) versetzt ist, wobei der vorbestimmte Winkel 0,5° bis 2,0° beträgt.
Kraftstoffkreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Winkel 1,0° bis 1,5° beträgt.
Kraftstoffkreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Länge des linearen Abschnitts gleich 1/2 × der Gesamtlänge der Schaufel (35) ist, und der vorbestimmte Winkel 1,2° ist.