JP2008523317A - フィードユニット - Google Patents

Abstract

公知のフィードユニットが、ポンプチャンバ内に配置されたインペラを有していて、このインペラは、アクチュエータを介して回転式に駆動可能であり、かつそれぞれポンプチャンバの端壁に対置している２つの端面と、ハイドロダイナミック支承のための複数の凹接部とをインペラの両端面に有している。不都合には凹設部に汚れ粒子がたまる恐れがある。凹接部から汚れ粒子が洗浄されると、これらの汚れ粒子は環状に配置された凹設部の間の領域に、高められた摩擦とこの摩擦による研削跡とをもたらす。なぜならば、インペラとポンプチャンバとの間のそこでの軸線方向ギャップは、凹設部の領域における軸線方向ギャップよりも僅かだからである。
本発明によるフィードユニットの場合には、インペラに作用する摩擦は減じられ、効率が高められる。
本発明によれば、少なくとも１つの端面（２８，２９）および／または少なくとも１つの端壁（１５，１６）の隣接する少なくとも２つの凹設部（３８）は、それぞれ少なくとも１つの溝（４２）を介して互いに結合されるようになっている。

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載したフィードユニットから出発する。欧州特許出願公開第１０９１１２７号明細書からフィードユニットが公知であり、このフィードユニットには、インペラがポンプチャンバ内に配置されて設けられていて、インペラが、アクチュエータによって回転式に駆動可能であり、かつ２つの端面を有していて、これらの端面にそれぞれポンプチャンバの端壁が対置していて、インペラの両端面にハイドロダイナミック的な支承のための複数の凹設部が設けられている。不都合には凹設部に汚れ粒子がたまるおそれがある。汚れ粒子が凹設部から洗浄されると、これらの汚れ粒子は環状に配置された複数の凹設部の間の領域に、高められた摩擦とこれによる研削跡とをもたらす。なぜならばそこでのインペラとポンプチャンバの間の軸線方向ギャップは、凹設部の領域における軸線方向ギャップよりも小さいからである。

本発明の利点
これに対して、請求項１に記載した特徴を備える本発明によるフィードユニットは、簡単な方式と形式で、少なくとも１つの端面および／または少なくとも１つの端壁の隣接している少なくとも２つの凹設部が、それぞれ少なくとも１つの溝を介して互いに結合されているという利点を有している。こうして、これらの凹設部の間の領域の軸線方向ギャップは拡大され、これによって汚れ粒子が、そこでの高められた摩擦および研削跡の原因になることはない。

従属請求項に記載されている手段により、請求項１に記載のフィードユニットの有利な構成および改良形が可能である。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、凹設部および／または溝が環状に配置されている。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、凹設部および／または溝が、円弧状に、または部分環状に、または長孔状にまたはこれらに類似して延びている。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、凹設部と溝とが、共通の環状部を形成している。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、凹設部が、溝よりも深い深さを有している。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、凹設部が、それぞれ端面および／また端壁に対する少なくとも１つの傾斜面を、インペラのハイドロリック的な支承のために有している。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、少なくとも１つの傾斜面が、凹設部がインペラに配置されている場合、それぞれインペラの回転方向に対して凹設部の後続する端部に設けられている。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、少なくとも１つの傾斜面が、凹設部がポンプチャンバの端壁に配置されている場合、それぞれ凹設部の下流側の端部に設けられている。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、凹設部が、それぞれ最深個所を有していて、該最深個所が、少なくとも１つの端面および／または端壁に対して平行に延びている。

本発明に係るフィードユニットは、有利には、インペラの一方の端面の凹設部が、インペラの他方の端面の凹設部と、中心面に対して鏡面対称的に相対しており、鏡面対称的に相対する凹設部が、圧力補償通路を介して互いに結合されている。

有利な構成によれば、凹設部と溝とは環状に配置されており、円弧状に、または部分環状に、または長孔状にまたはこれらに類似して延びている。この場合、凹設部と溝とは有利には共通の環状部に配置されている。

凹設部が溝よりも深い深さを有していると、さらに有利である。なぜならば、こうしてインペラのハイドロダイナミック的な支承をもたらす複数の傾斜面を形成することができる。

特に有利には、凹設部はそれぞれ端面および／または端壁に対して少なくとも１つの傾斜面を、インペラのハイドロダイナミック的な支承のために有している。なぜならば、こうしてインペラの軸線方向の位置が、インペラとポンプチャンバの端壁との間の両軸線方向ギャップが、少なくともほぼ同じ大きさであるように調節される。これによりインペラに作用する摩擦は減じられ、フィードユニットの効率は高められる。各凹設部の少なくとも１つの傾斜面は、凹設部がインペラに配置されている場合には、それぞれインペラの回転方向に対して、凹設部の後続する端部に設けられており、凹設部がポンプチャンバの端壁に配置されている場合には、それぞれ凹設部の下流側の端部に設けられている。

複数の凹設部はそれぞれ最深個所を有していて、この最深個所が少なくとも１つの端面および／または端壁に対して平行に延びていても有利である。

インペラの一方の端面の凹設部がインペラの他方の端面の凹設部と、中心面に対して鏡面対称的に相対しているとさらに有利である。この場合、鏡面対称的に相対する凹設部は、圧力補償通路を介して互いに結合されている。こうして、圧力補償通路を介して結合されている両凹設部における圧力はそれぞれ補償されることになる。

図面
以下に、本発明の実施例を図に簡略的に示し、詳しく説明する。

図１には、本発明によるフィードユニットが示してある。

本発明によるフィードユニットは、液体、たとえば燃料を貯蔵タンクから、たとえば圧力管路を介して内燃機関に圧送するために働く。

本発明によるフィードユニットは流れポンプ、たとえば円周流ポンプまたはサイドチャンネルポンプとして形成されており、かつポンプケーシング１を有している。このポンプケーシング１は、ポンプ部分２とエンジン部分３とを有している。

ポンプ部分２はポンプチャンバ４を有していて、このポンプチャンバ４内で羽根車、つまりインペラ５が回転対称的なポンプ軸線８を中心にして回転する。インペラ５はエンジン部分３に設けられたアクチュエータ９によって駆動軸１０を介して駆動される。アクチュエータ９は、たとえば電動機であり、エンジン部分３のエンジン室７に配置されている。

ポンプチャンバ４の上流側の領域は吸入側と呼ばれ、ポンプチャンバ４の下流側の領域はユニットの吐出側と呼ばれる。

ポンプチャンバ４は、ポンプチャンバ入口１１とポンプチャンバ出口１２とを有している。ポンプチャンバ４は、ポンプ軸線８の方向で相対する２つの端壁、つまり第１の端壁１５と第２の端壁１６とにより仕切られていて、この場合、第１の端壁１５にはポンプチャンバ入口１１が設けられていて、第２の端壁１６にはポンプチャンバ出口１２が設けられており、かつポンプ軸線８に対して半径方向で環状壁１７によって仕切られている。

インペラ５は複数のインペラベーン５．１を有している。これらのインペラベーン５．１の間にはそれぞれベーンチャンバ５．２が形成されている。これらのベーンチャンバ５．２は端壁１５，１６に向かって開放しおり、たとえばポンプ軸線８に対して半径方向外側で環状部５．３により閉じられている。この環状部５．３はインペラベーン５．１の半径方向外側の端部に配置されている。しかしベーンチャンバ５．２は半径方向外方にはっきりと開放されていて、環状部５．３を有していなくてもよい。

端壁１５，１６には環状の圧送通路１４が設けられていて、この圧送通路１４はインペラベーン５．１の半径方向領域に配置されている。

第１の端壁１５は、たとえば吸入カバー１８の部分であり、第２の端壁１６と環状壁１７とは、たとえば吐出カバー１９の部分である。吸入カバー１８には入口通路２２が設けられていて、この入口通路２２はポンプチャンバ入口１１を介してポンプチャンバ４に通じている。この構成では、フィードユニットの圧送された液体は、ポンプチャンバ出口１２を介してポンプチャンバ４を離れる。たとえば、ポンプチャンバ４はポンプチャンバ出口１２と、吐出カバー１９に設けられている出口通路２３とを介してエンジン室７に流れ結合されている。

吐出カバー１９は貫通開口２４を有している。アクチュエータ９と機械的に連結されている駆動軸１０は、エンジン室７から出発して吐出カバー１９の貫通開口２４を通ってポンプチャンバ４内に突出している。

ポンプチャンバ４の軸線方向の幅は、インペラ５の軸線方向の幅よりも大きくなっているので、インペラ５と端壁１５，１６との間には約１０〜３０マイクロメートルの軸方向ギャップ２０がそれぞれ存在する。ポンプチャンバ４の幅とインペラ５の幅との間の差は、全半径方向ギャップとして定義される。

インペラ５は、たとえばポンプチャンバ４内に突出している駆動軸１０に差し込まれている。このためにインペラ５はインペラ開口２５を有していて、このインペラ開口２５内に駆動軸１０が少なくとも突入しており、これによってインペラと形状接続的におよび／または力が伝達されるように接続される。インペラ５は、たとえば第１の端壁１５と第２の端壁１６との間で軸線方向に可動であるように駆動軸１０に支承されている。

インペラ５は、ポンプチャンバ４の第１の端壁１５に面している第１の端面２８と、ポンプチャンバ４の第２の端壁１６に面している第２の端面２９とを有している。

インペラ５の少なくとも１つの端面２８，２９および／またはポンプチャンバ４の少なくとも１つの端壁１５，１６には、インペラ５をハイドロダイナミック的に支承するための複数の凹設部３８が設けられている。図１ではこれらの凹設部３８が、たとえばインペラ５の端面２８，２９に配置されている。しかし凹設部３８は第２実施例によれば、ポンプチャンバ４の端壁１５，１６に設けることもできる。凹設部３８がハイドロダイナミック支承部のように作用するように形成され、このようにしてポンプチャンバ４の第１の端壁１５と第２の端壁１６との間のインペラ５の軸線方向の位置が、インペラ５と端壁１５，１６の間に同等に大きな２つの軸線方向ギャップ２０をもたらすように調節される。これによりインペラ５に作用する摩擦力は僅かなので、これによってフィードユニットの効率は改善される。

当該フィードユニットは、たとえば液体を貯蔵タンク３２から入口通路２２と、ポンプチャンバ入口１１と、ポンプチャンバ４と、ポンプチャンバ出口１２と、出口通路２３と、ポンプケーシング１のエンジン部分のエンジン室７とを介して吸入し、液体、たとえば燃料を圧力管路３３を介して、たとえば内燃機関３４に圧送する。圧力管路３３には、たとえば逆止弁３５が設けられており、これによって当該フィードユニットの停止後に所定の圧力が圧力管路３３内に保持される。

図２には、本発明によるフィードユニットの第１実施例による、凹設部を備えた当該フィードユニットのインペラが示してある。

図２のインペラでは、図１のフィードユニットと比べて同様の部材または同じ働きをする部材は同じ符号で示した。

凹設部３８は、たとえばインペラ５のインペラベーン５．１の半径方向内側に設けられており、架空の円環状部に位置するように配置されている。環状部は、たとえばポンプ軸線８に対して同心的に設けられている。たとえば４つの凹設部３８が、環状部の周面にわたって均等に分配されている。しかし多数の凹設部３８が明らかに任意に設けられていてよい。これらの凹設部３８は、たとえば円弧状に、または部分環状に、または長孔状にまたはこれらに類似して延びている。凹設部３８は、それぞれ端面２８，２９に対して少なくとも１つの傾斜面３９を、インペラ５をハイドロダイナミック的に支承するために有している。ハイドロダイナミック的に支承するための傾斜面３９は、インペラ５の回転方向４１に対して、凹設部３８の後続する端部に設けられている。凹設部３８はそれぞれ、たとえば端面２８，２９に対して平行に延びている最深個所４０を有している。たとえば凹設部３８の最深個所４０は２つの傾斜面３９、つまり先行する傾斜面３９と後続する傾斜面３９とに隣接している。第１実施例によれば、先行する傾斜面３９は、回転方向で後続する傾斜面３９より短い長さ、たとえば短い円弧長さを有している。回転方向で先行する傾斜面３９を省くこともでき、段状部により代替されてもよい。なぜならば先行する傾斜面３９はハイドロダイナミック的な支承に寄与していないからである。

本発明によれば、少なくとも１つの端面２８，２９および／または少なくとも１つの端壁１５，１６の、少なくとも２つの隣接する凹設部３８が、それぞれ少なくとも１つの溝４２を介して互いに結合されている。第１実施例によれば、インペラ５の両端面２８，２９は、凹設部３８を備えている。たとえば、各凹設部３８は、それぞれ隣接する凹設部３８に、１つの溝４２を介して結合されている。溝４２は、たとえば円弧状に、または環状にまたはこれらに類似して延びているので、凹設部３８と溝４２とは共通の環状部を一緒に形成する。しかし凹設部３８と溝４２とは、溝４２の深さが凹設部３８の最深個所４０および傾斜面３９の深さよりも浅くなっている、という点で区別可能になっている（図３）。ポンプ軸線８に対して半径方向で測定した溝４２の幅Ｂｎは、たとえばポンプ軸線８に対して測定した凹設部３８の幅Ｂｖと同じ大きさであるが、異なるように寸法設定することもできる。

凹設部３８の傾斜面３９は、凹設部３８の深さが、それぞれ最深個所４０から出発して隣接する溝４２に向かって、たとえば連続的に減じられる。

図３には、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ったインペラの断面図が示してある。

複数の凹設部３８は最深個所４０の領域において、たとえば端面２８，２９に対して少なくともほぼ平行に延びている。続いてこれらの凹設部３８は、回転方向４１に抗して見て、後続する傾斜面３９にわたって、回転方向４１で後続する溝４２の方向で深さが減じられるように延びており、この溝４２に通じている。回転方向で見て凹設部３８の深さは、破線で示した段状部４３にわたってか、または先行する傾斜面３９にわたって減じられており、先行する溝４２に通じている。

インペラ５の一方の端面２８の凹設部３８は、インペラ５の他方の端面２９の凹設部３８と、たとえば中心面に対して鏡面対称的に相対している。この場合、鏡面対称的に相対する凹設部３８は、圧力補償通路４６を介して互いに結合されている。こうして圧力補償通路４６を介して結合された両凹設部３８には同等の高圧が形成される。圧力補償通路４６は、それぞれたとえば最深個所４０の領域で凹設部３８に通じている。

軸線方向ギャップ２０内に存在する液体は、インペラ５の回転時には回転方向４１に連行され、かつ回転方向４１に抗して向けられた、インペラ５に対しての相対速度を有している。従って、凹設部３８と溝４２とを、軸線方向ギャップ２０の液体が回転方向４１に抗して貫流する。後続する傾斜面３９の領域で、インペラ５の端面２８，２９と、ポンプチャンバ４の端壁１５，１６との間の流れ横断面は楔形に狭められ、これによって一層高い圧力が液体内に形成される。この圧力はインペラ５の各端面２８，２９に作用し、こうしてインペラ５の軸線方向の位置は、同じ大きさの軸線方向ギャップ２０がもたらされるように調節される。

図４には、図１の線ＩＶ−ＩＶに沿った、第２実施例に基づく当該フィードユニットの断面図が示してあり、図５には、図１の線Ｖ−Ｖに沿った、第２実施例に基づく当該フィードユニットの断面図が示してある。

図４および図５のフィードユニットでは、図１〜図３のフィードユニットと比べて同じ部材または同じ働きをする部材は、同じ符号で示してある。

図４の第２実施例は、図１〜図３の第１実施例とは、凹設部３８がインペラ５の両端面２８，２９ではなく、ポンプチャンバ４の両端壁１５，１６に配置されているという点で異なる。圧力補償通路４６は省かれる。凹設部３８は、ポンプチャンバ４の端壁１５，１６での配置の場合には、インペラ５での配置とは異なりインペラ５の回転方向で貫流される。従って、ハイドロダイナミック的な支承のための傾斜面３９を、それぞれ軸線方向ギャップ２０における流れ方向に対して、凹設部３８の下流側の端部に配置することができる。

凹設部３８は、第２実施例ではポンプ軸線８に対して圧送通路１４の半径方向内側に配置されている。凹設部３８は最深個所４０の領域で、たとえば端壁１５，１６に対して少なくともほぼ平行に延びている。これらの凹設部３８は、軸線方向ギャップ２０における流れ方向に対して後方の、ハイドロダイナミック的な支承のための傾斜面３９にわたって深さを減じながら下流側の溝４２にまで延びており、この溝４２に通じている。上流側に向かって凹設部３８の深さは、段状部４３にわたってか、または上流側の傾斜面３９にわたって減じられ、流れ方向で見て前置されている溝４２に通じている。

ポンプチャンバ４の一方の端壁１５の凹設部３８は、ポンプチャンバ４の他方の端壁１６の凹設部３８と、たとえば端壁１５，１６の間の中心に位置していて、かつこれらの端壁１５，１６に対して平行に延びている中心面に対して鏡面対称的に相対している。

図６には、インペラと、第２実施例に基づきポンプチャンバの端壁に配置された凹設部との断面図が示してある。

図６のフィードユニットの場合、図１〜図５のフィードユニットと比べて同様の部材または同じ働きをする部材は、同じ符号で示した。

本発明によるフィードユニットの部分断面図である。 当該フィードユニットのインペラを示した図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ったインペラの断面図である。 図１の線ＩＶ−ＩＶに沿った当該フィードユニットの断面図である。 図１の線Ｖ−Ｖに沿った、第２実施例のフィードユニットの断面図である。 第２実施例に基づいた、インペラおよびポンプチャンバの端壁に配置されている凹設部の断面図である。

Claims (10)

1. フィードユニットであって、インペラがポンプチャンバ内に配置されて設けられており、インペラが、アクチュエータによって回転式に駆動可能であり、かつ２つの端面を有しており、該端面にそれぞれポンプチャンバの端壁が対置しており、ハイドロダイナミック的な支承のための複数の凹接部が、インペラの少なくとも１つの端面、および／またはポンプチャンバの少なくとも１つの端壁に設けられている形式のものにおいて、少なくとも１つの端面（２８，２９）および／または少なくとも１つの端壁（１５，１６）の隣接する少なくとも２つの凹設部（３８）が、それぞれ１つの溝（４２）を介して互いに結合されていることを特徴とする、フィードユニット。
2. 凹設部（３８）および／または溝（４２）が環状に配置されている、請求項１記載のフィードユニット。
3. 凹設部（３８）および／または溝（４２）が、円弧状に、または部分環状に、または長孔状にまたはこれらに類似して延びている、請求項１記載のフィードユニット。
4. 凹設部（３８）と溝（４２）とが、共通の環状部を形成する、請求項１記載のフィードユニット。
5. 凹設部（３８）が、溝（４２）よりも深い深さを有している、請求項１記載のフィードユニット。
6. 凹設部（３８）が、それぞれ端面（２８，２９）および／また端壁（１５，１６）に対してする少なくとも１つの傾斜面（３９）を、インペラのハイドロリック的な支承のために有している、請求項１記載のフィードユニット。
7. 少なくとも１つの傾斜面（３９）が、凹設部がインペラに配置されている場合、それぞれインペラ（５）の回転方向（４１）に対して凹設部（３８）の後続する端部に設けられている、請求項５記載のフィードユニット。
8. 少なくとも１つの傾斜面（３９）が、凹設部がポンプチャンバ（４）の端壁（１５，１６）に配置されている場合、それぞれ凹設部（３８）の下流側の端部に設けられている、請求項５記載のフィードユニット。
9. 凹設部（３８）が、それぞれ最深個所（４０）を有していて、該最深個所（４０）が、少なくとも１つの端面（２８，２９）および／または端壁（１５，１６）に対して平行に延びている、請求項６記載のフィードユニット。
10. インペラ（５）の一方の端面（２８）の凹設部（３８）が、インペラ（５）の他方の端面（２９）の凹設部（３８）と、中心面（４５）に対して鏡面対称的に相対しており、鏡面対称的に相対する凹設部（３８）が、圧力補償通路（４６）を介して互いに結合されている、請求項１記載のフィードユニット。

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