-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung:
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Pumpe
und genauer auf eine elektromagnetische Pumpe, die zur Verwendung
in einer Ölabscheidepumpe
(Engl.: separating oil pump) eines Zweitaktmotors geeignet ist.
-
Stand der Technik:
-
Eine
elektromagnetische Pumpe – die
einen Pulsstrom einem Solenoid zuführt, um dadurch einen Kolben
hin und her zu bewegen und Öl
einzusaugen und Öl
auszustoßen – wurde
herkömmlicherweise als
eine separate Ölpumpe
(Engl. separate oil pump) eines Zweitaktmotors verwendet. 3 zeigt
ein Beispiel einer solchen herkömmlichen
elektromagnetischen Pumpe. Ein gezeigter Kolben 2 ist verschiebbar
in einen Zylinder 1 eingepasst, der aus einem nicht magnetischen
Material, beispielsweise Aluminium oder Messing, ausgeformt ist,
und wird mittels einer Rückstellkraft
einer Kompressionsspulenfeder 8 nach rechts getrieben.
-
Ein
inneres Joch 3 ist gegenüberliegend dem Kolben 2 mit
Presssitz in ein Endjoch 4 eingesetzt und das Endjoch 4 ist
an einem äußeren Joch 5 mittels
Verstemmens befestigt. Ein Nippel 6, der in das äußere Joch 5 mit
Presssitz eingepasst ist, liegt in naher Umgebung des Kolbens 2.
Der Kolben 2, das innere Joch 3, das Endjoch 4,
das äußere Joch 5 und der
Nippel 6 sind aus einem magnetischen Material ausgeformt
und bilden einen magnetischen Kreis aus.
-
Eine
Spule 16, die um eine Spulentrommel 13 aus Plastik
herumgewickelt ist und eine magnetomotorische Kraft auf den magnetischen
Kreis ausübt, ist
durch die Spulentrommel 13 und eine Plastikform 14 abgedeckt.
Die Plastikform 14 ist in dem Raum aufgenommen, der den
Zylinder 1 umgibt und der durch das Endjoch 4 und
das äußere Joch 5 definiert ist.
Die Kante des äußeren Jochs 5 ist
mit dem Endjoch 4 mittels Verstemmens verriegelt, während die Plastikform 14 mittels
eines Kissenelementes 23, welches zwischen dem äußeren Joch 5 und
der Plastikform 14 eingesetzt ist, in Presssitz mit dem
Endjoch 4 verbleibt. Energie wird der Spule 16 von
einer Elektrode 15 aus zugeführt, die in der Plastikform 14 eingebettet
ist.
-
Ein
Ventilsitz 7 wird in das innere Joch 3 hereingepresst,
während
es richtig positioniert wird. Ein Auslassventil 12 wird
durch die Kompressionsspulenfeder 10 so beaufschlagt, dass
es einen Flusskanal des Ventilsitzes 7 verschließt. Ein
Ventilsitz 24 ist mittels Presssitz in den Kolben 2 eingesetzt.
Ein Einlassventil 11 wird durch eine Kompressionsspulenfeder 9 so
beaufschlagt, dass sie einen Flusskanal des Ventilsitzes 24 verschließt.
-
Ein
O-Ring 19 dichtet einen Raum zwischen einem inneren Joch 3 und
dem Zylinder 1 hermetisch ab, und ein O-Ring 17 dichtet
einen Raum zwischen dem Nippel 6 und dem Zylinder 1 hermetisch
ab. Ein Abstandshalter 20, der zwischen dem Nippel 6 und dem
Kolben 2 angeordnet ist, steuert den maximalen magnetischen
Spalt zwischen dem Kolben 2 und dem inneren Joch 3,
das heißt
den Kolbenhub.
-
In
der elektromagnetischen Pumpe, welche die vorgenannte Konfiguration
aufweist, entwickelt sich, wenn ein elektrischer Strom durch die
Spule 16 hindurchfließt,
in dem magnetischen Spalt zwischen dem Kolben 2 und dem
inneren Joch 3 ein magnetisches Feld, wobei als ein Resultat
der Kolben 2 durch das innere Joch 3 entgegen
der Rückstellkraft
der Kompressionsspulenfeder 8 angezogen wird. Wenn der
elektrische Strom, der durch die Spule 16 hindurchfließt, abgeschaltet
wird, wird der Kolben 2 von dem inneren Joch getrennt und
wird mittels der Rückstellkraft
der Kompressionsspulenfeder 8 in Druckkontakt mit dem Abstandshalter 20 gebracht.
-
Der
Kolben 2 bewegt sich in der vorgenannten Weise hin und
her. Wenn der Kolben 2 nach rechts bewegt wird, ist das
Auslassventil 12 verschlossen und das Einlassventil 11 ist
geöffnet,
wodurch Öl
in eine Pumpkammer (ein Raum zwischen dem Auslassventil 12 und
dem Einlassventil 11) von dem Nippel 6 und dem
zentralen Loch des Kolbens 2 aus mittels eines Spalts zwischen
dem Einlassventil 11 und dem Ventilsitz 24 hereingesaugt
wird. Im Kontrast dazu ist, wenn der Kolben 2 nach links
bewegt wird, das Auslassventil 12 geöffnet und das Einlassventil
ist geschlossen, wodurch Öl
aus einem Ölflusskanal
des inneren Jochs 4 aus der Pumpkammer mittels des Raumes
zwischen dem Auslassventil 12 und dem Ventilsitz 7 heraus
getrieben wird. Eine Motorsteuereinheit steuert einen Pulsstrom,
der auf die Spule 16 in Antwort zu einem Signalausgang
eines Sensors zur Detektion des Arbeitszustandes angewendet wird,
wodurch der Betrag des Motoröls,
der zugeführt
werden soll, gesteuert wird.
-
Die
Flussrate der elektromagnetischen Pumpe wird durch die Anzahl der
Pulse des elektrischen Stroms und der Kolbenhübe bestimmt. Der Hub des Kolbens 2 korrespondiert
zu einer Differenz zwischen dem Abstand der Stirnfläche des
Abstandhalters 20 zu der Stirnfläche des inneren Jochs 3 und
dem Abstand der Stirnfläche
des Kolbens 2 zu einer Stufe desselben. Toleranzen vieler
Teile tragen zu dem Abstand zwischen der Stirnfläche des Abstandshalters 20 und
der Stirnfläche
des inneren Jochs 3 bei.
-
Genauer
tragen Toleranzen, die von dem Einpressen des Nippels 6 in
das äußere Joch 5,
dem Befestigen des Endjochs 4 an dem äußeren Joch 5 durch
Verstemmen, und Dimensionstoleranzen des Nippels 6, des
Zylinders 1, des Kolbens 2, des Abstandshalters 20 und
des inneren Jochs 5 stammen, zu diesem Abstand bei.
-
Bezüglich der
elektrischen Bedingungen, unter denen der Kolben 2 betätigt werden
kann, ist der Durchmesser des Kolbens auf einen Wert von ∅6
bis ∅7 beschränkt.
Wenn der Durchmesser des Kolbens kleiner als dieser Bereich gemacht
wird, kann der Kolben nicht betätigt
werden. Weiterhin muss, um die Energieaufnahme zu verringern, der
Hub des Kolbens 2 kleiner gemacht werden. In Anbetracht
des Betrages von Öl,
der zugeführt
werden muss, nimmt der Hub des Kolbens 2 für einen
Zweitaktmotor einen Wert von 0,5 mm oder weniger an. Wenn die Toleranz der
Durchflussmenge auf 10% oder weniger reduziert wird, müssen die
Variationen des Hubes des Kolbens 2 bei ±0,05 mm
oder weniger gehalten werden. Daher muss, um die Toleranz des Hubes
des Kolbens zu reduzieren, der Abstandhalter 20 in unterschiedlichen
Größen hergestellt
werden und das Einstellen des Hubes nimmt viel Zeit in Anspruch.
-
Weiterhin
wird, da die Kompressionsspulfeder 9 zum Beschränken des
Einlassventils 11 innerhalb der Pumpkammer angeordnet ist,
das Totvolumen der Pumpkammer groß, was in einer Abnahme des
Kompressionsverhältnisses
und einem Abfallen des Luftverdrängungsvermögens resultiert.
Wenn das Luftverdrängungsvermögen der
Pumpe zu klein ist, kann im schlimmsten Falle die Pumpe aufgrund eines
Luftverschlussphänomens
(Engl. air-lock phenomenon) kein Öl zuführen.
-
JP
06-010831 A diskutiert eine Solenoidpumpe. Die Solenoidpumpe besteht
aus einem Pumpenkörper
und einer Quelle zum Zuführen
einer magnetischen Kraft. Der Pumpenkörper umfasst einen Rückhaltezylinder,
der einen Zylinderabschnitt aus einer nicht magnetischen Substanz
und einen Zylinderabschnitt einer magnetischen Substanz umfasst, einen
Saugzylinderabschnitt und einen Auslasszylinderabschnitt, die an
beiden Enden des Rückhaltezylinders
angeordnet sind, und eine Kolbenaufnahme, die innerhalb des Rückhaltezylinders
neben dem Auslasszylinderabschnitt angeordnet ist und eine Ventilaufnahme,
die neben dem Auslasszylinderabschnitt angeordnet ist, und einen
Kolben aus einer magnetischen Substanz, der eine Ventilaufnahme neben
der Kolbenaufnahme aufweist, aufweist. Der Hub des Zylinders ist
durch die Länge
des Aufnahmezylinders, eine Stirnfläche des Saugzylinderabschnitts
und eine Stirnfläche
der Kolbenaufnahme und die Länge
des Kolbens beschränkt,
wodurch sich jede Stirnfläche
des Saugzylinderabschnittes oder der Kolbenaufnahme von der Ebene
unterscheidet, welche die Stirnfläche des Aufnahmezylinders kontaktiert.
Der Zylinderhub wird durch vier Teile definiert, nämlich den
Kolben, den Aufnahmezylinder, den Saugzylinder und die Kolbenaufnahme.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Probleme
des Standes der Technik erdacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine elektromagnetische Pumpe bereitzustellen, die dazu
in der Lage ist, einfach und präzise
den Hub eines Kolbens zu bestimmen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, eine elektromagnetische Pumpe bereitzustellen,
die ein großes
Luftverdrängungsvermögen aufweist.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Hierzu
stellt die vorliegende Erfindung eine elektromagnetische Pumpe bereit,
in der ein Kolben innerhalb eines Zylinders hin und her bewegt wird mittels
der Zurückstellkraft
einer Feder und der elektromagnetischen Kraft, die auf einen magnetischen Kreis
umfassend ein inneres Joch und den Kolben wirkt, um einen magnetischen
Spalt zwischen dem inneren Joch und dem Kolben zu reduzieren, wobei der
Hub des Kolbens durch zwei Ebenen zweier Elemente beschränkt wird,
die so angeordnet sind, dass sie einander gegenüber liegen, wobei der Zylinder zwischen
ihnen angeordnet ist.
-
Bevorzugt
korrespondiert eines der beiden Elemente zu einem ringförmigen Abstandshalter
und der Abstandshalter wird mit dem Zylinder mittels einer wellenförmigen Unterlegscheibe
in Presssitz gebracht.
-
Bevorzugt
ist ein Fluideinlasskanal innerhalb des Kolbens eingeformt, ein
Federaufnahmeabschnitt, der sich auf die Innenseite des Einlasskanals des
Kolbens erstreckt, ist in dem Einlassventil eingeformt, welches
den Einlasskanal öffnet
oder schließt, und
eine Feder zum Beschränken
des Einlassventils ist in dem Federaufnahmeabschnitt verriegelt.
-
Bevorzugt
wird eine Ausstülpung
an einer Plastikform ausgeformt, die eine Spule zum Aufbringen einer
magnetomotorischen Kraft auf den Kolben abdeckt, und die Ausstülpung ist
so ausgeformt, dass sie die Plastikform mittels des Befestigens
eines Endjochs an einem äußeren Joch
durch Verstemmen befestigt, während
die Plastikform innerhalb des Raums aufgenommen ist, der durch das
Endjoch und ein äußeres Joch
definiert ist, welche den magnetischen Kreis ausbilden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Querschnittsansicht, die eine elektromagnetische Pumpe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 ist
eine Querschnittsansicht, die eine elektromagnetische Pumpe gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
-
3 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen
elektromagnetischen Pumpe zeigt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden. 1 ist eine Querschnittsansicht,
die eine elektromagnetische Pumpe zeigt, die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung als eine separate Ölpumpe eines Motors verwendet
werden soll. Ein gezeigter Kolben 2 ist gleitend in einen
Zylinder 1 eingepasst, der aus einem nicht magnetischen
Material, beispielsweise Aluminium oder Messing, geformt ist und
mittels einer Kompressionsspulenfeder 8 nach rechts getrieben
wird.
-
Ein
inneres Joch 3 gegenüberliegend
dem Kolben 2 ist mit Presssitz in ein Endjoch 4 eingesetzt und
das Endjoch 4 ist an einem äußeren Joch mittels Verstemmens
befestigt. Ein Nippel 6 ist in Presssitz in das äußere Joch 5 eingebracht
und liegt in der Nähe
des Kolbens 2. Der Kolben 2, das innere Joch 3,
das Endjoch 4, das äußere Joch 5 und
der Nippel sind aus einem magnetischen Material geformt und bilden
einen magnetischen Kreisen aus.
-
Eine
Spule 16, die um eine Spulentrommel aus Plastik herumgewickelt
ist und die eine magnetomotorische Kraft auf den magnetischen Kreis
ausübt, ist
durch die Spulentrommel 13 und eine Plastikform 14 abgedeckt.
Während
die Plastikform 14 in dem Raum aufgenommen ist, der den
Zylinder 1 umgibt und durch das Endjoch 4 und
das äußere Joch 5 definiert
ist, ist die Kante des äußeren Jochs 5 mit
dem Endjoch 4 mittels Verstemmens verriegelt. Energie wird
der Spule 16 über
eine Elektrode 15, die in der Plastikform 14 eingebettet
ist, zugeführt.
-
Ein
Ventilsitz 7 ist in das innere Joch 3 eingepresst,
während
es genau positioniert wird. Ein Auslassventil 12 wird so
mittels der Kompressionsspulenfeder 10 beaufschlagt, dass
es einen Flusskanal des Ventilsitzes 7 verschließt. Ein
Einlassventil 11 wird so mittels einer Kompressionsspulenfeder 9 beaufschlagt,
dass es einen Flusskanal des Ventilsitzes, der in dem Kolben 2 eingeformt
ist, verschließt.
-
Ein
O-Ring 19 dichtet einen Raum zwischen dem inneren Joch
und dem Spulenkörper 13 hermetisch
ab und ein O-Ring 17 dichtet einen Raum zwischen dem Nippel 6 und
dem Spulenkörper 13 hermetisch
ab. Weiterhin dichtet ein O-Ring 18 einen Raum zwischen
dem Zylinder 1 und der Spulentrommel 13 hermetisch
ab. Ein Abstandshalter 20, dessen einander gegenüberliegende
Seiten flach sind, ist in einer Ringform geformt und wird durch
eine wellenförmige
Unterlegscheibe 21, die zwischen dem Nippel 6 und
dem Abstandshalter 20 angeordnet ist, beaufschlagt, um
dadurch sowohl die linke Stirnfläche des
Zylinders 1 in Druckkontakt mit dem inneren Joch 3 zu
bringen, als auch die Stufe des Kolbens 2 so zu verriegeln,
dass sie den Hub des Kolbens 2 beschränkt.
-
Wie
in der Zeichnung gezeigt, wird, wenn die Länge des Zylinders 1 als
X genommen wird und der gezeigte Abstand zwischen der Stirnfläche des
Kolbens 2 und einer Stufe desselben als Y genommen wird,
der Hub des Kolbens 2 durch X-Y ausgedrückt. Die Genauigkeit des Hubes
des Kolbens 2 wird nur durch die Dimensionsgenauigkeit
des Zylinders 1 und die Dimensionsgenauigkeit des Kolbens 2 beeinflusst.
Die Dimensionsgenauigkeit der Länge
des Zylinders 1 und die Dimensionsgenauigkeit der Länge des
Kolbens 2 kann mittels Drehens (Engl. turning) einfach
verbessert werden. Entsprechend kann die Genauigkeit des Hubes des
Kolbens 2 einfach verbessert werden. Das Verfahren des
Betätigens
der elektromagnetischen Pumpe des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist das Gleiche wie das, welches bereits in Verbindung mit dem herkömmlichen
Beispiel beschrieben wurde.
-
2 ist
eine Querschnittsansicht, die eine elektromagnetische Pumpe zeigt,
die gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung als eine Abscheidungsölpumpe eines Motors verwendet
wird. Anstelle des O-Ringes 22, der in dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendet wurde, wird eine Ausstülpung 23 an
der Stirnfläche
der Plastikform 14 bereitgestellt, die dem äußeren Joch 5 zugewendet
ist. Die Höhe
der Ausstülpung 23 ist
so festgelegt, dass ein Abschnitt der Ausstülpung 23 deformiert
wird, wenn die Kante des äußeren Jochs 5 an
dem Endjoch 4 durch Verstemmen verriegelt wird, während die
Plastikform 14 in dem Raum zwischen dem Endjoch 4 und
dem äußeren Joch 5 aufgenommen
wird. Obwohl in dem zweiten Ausführungsbeispiel
die Ausstülpung 23 an
der Stirnfläche
der Plastikform 14 ausgeformt ist, welche dem äußeren Joch 15 zugewendet
ist, kann die Ausstülpung 23 an
der Stirnfläche
der Plastikform 14 vorgesehen sein, welche dem Endjoch 4 zugewendet
ist, oder die Ausstülpung
kann an beiden Endflächen
der Plastikform 14 vorgesehen sein, die dem äußeren Joch 5 und
dem Endjoch 4 zugewendet sind. Weiterhin kann die Ausstülpung 23 an
einem Punkt oder in Form eines kontinuierlichen, erhabenen Rings
vorgesehen sein.
-
Ein
Federaufnahmeabschnitt, der sich auf die Innenseite eines Einlasskanals
des Kolbens 2 erstreckt, ist in dem Einlassventil 22 ausgeformt.
Die Kompressionsspulenfeder 9 zum Beschränken des Einlassventils 11 ist
in dem Federaufnahmeabschnitt verriegelt. In anderen Belangen ist
die elektromagnetische Pumpe gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
identisch zu der Struktur der elektromagnetischen Pumpe gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Das zweite Ausführungsbeispiel
ergibt die gleichen vorteilhaften Resultate wie die, die sich in
dem ersten Ausführungsbeispiel
ergeben. Darüber hinaus
wird in der elektromagnetischen Pumpe des zweiten Ausführungsbeispiels
das Totvolumen der Pumpkammer kleiner, wodurch sich das Luftverdrängungsvermögen der
elektromagnetischen Pumpe vergrößert.
-
Obwohl
die Ausführungsbeispiele
in einem Fall beschrieben wurden, in dem die vorliegende Erfindung
auf eine Abscheidungsölpumpe
des Motors angewendet wurden, kann die vorliegende Erfindung ebenso
auf eine andere elektromagnetische Pumpe, beispielsweise eine Kraftstoffzufuhrpumpe
zur Verwendung mit einem Brenner, angewendet werden.
-
Bei
der elektromagnetischen Pumpe der vorliegenden Erfindung kann die
Genauigkeit des Hubes des Kolbens nicht durch den Verstemmungszustand des äußeren Jochs
oder der Dimensionsgenauigkeit der Teile beeinflusst werden. Die
Genauigkeit des Hubes des Kolbens wird einzig durch die Dimensionsgenauigkeit
des Kolbens und des Zylinders beeinflusst. Die Dimensionsgenauigkeiten
des Zylinders und des Kolbens in der Längsrichtung können einfach
mittels Drehens verbessert werden und daher kann die Genauigkeit
des Hubes des Kolbens einfach verbessert werden.
-
In
der elektromagnetischen Pumpe der vorliegenden Erfindung ist das
Totvolumen der Pumpenkammer reduziert und das Luftverdrängungsvermögen der
Pumpe kann verbessert werden.
-
Bei
der elektromagnetischen Pumpe ist die Ausstülpung an der Stirnfläche der
Plastikform ausgeformt. Wenn die Kante des äußeren Jochs 5 mittels
Verstemmens an dem inneren Joch 4 befestigt wird während die
Plastikform 14 in dem Raum zwischen dem Endjoch 4 und
dem äußeren Joch 5 aufgenommen
ist, wird die Ausstülpung
deformiert, wodurch sie die Plastikform 14 verriegelt.
Entsprechend kann die Notwendigkeit für den O-Ring reduziert werden
und die Anzahl der Komponenten der Vorrichtung kann verringert werden.