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Dokumentenidentifikation DE102004028342A1 20.01.2005
Titel Kraftstoffpumpe
Anmelder Aisan Kogyo K.K., Obu, Aichi, JP
Erfinder Honda, Yoshihiko, Obu, Aichi, JP;
Hanai, Kazumichi, Obu, Aichi, JP;
Iwata, Koichi, Obu, Aichi, JP
Vertreter KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, 81245 München
DE-Anmeldedatum 11.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004028342
Offenlegungstag 20.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.01.2005
IPC-Hauptklasse F04D 5/00
Zusammenfassung Massenproduzierte Kraftstoffpumpen, die eine stabile Pumpeneffizienz aufweisen, werden gelehrt.
Ein in Umfangsrichtung laufender Kanal (20) ist innerhalb eines Pumpenkörpers (15) gebildet und der Kanal (20) ist in ein erstes Gebiet, das eine konstante Querschnittsfläche (L) aufweist, ein zweites Gebiet, das eine Querschnittsfläche aufweist, die graduell kleiner in Richtung auf die stromabwärtige Seite wird, und ein drittes Gebiet, das eine konstante Querschnittsfläche (M) aufweist, geteilt. Eine Ansaugöffnung (22) ist innerhalb des Pumpenkörpers (15) geformt und ist in Richtung auf die Rotationsrichtung des Flügelrads geneigt. Die Ansaugöffnung (22) steht mit dem Kanal (20) in dem ersten Gebiet in Verbindung.
Selbst wenn der Neigungswinkel der Ansaugöffnung (22) unter den massenproduzierten Kraftstoffpumpen variiert, ist die Querschnittsfläche (L) des Kanals (20) an dem Ort, an dem die Ansaugöffnung (22) mit dem Kanal (20) in Verbindung steht, konstant. Daher können Variationen der in die Kraftstoffpumpe angesaugten Kraftstoffmenge verringert werden. Entsprechend wird die Pumpeneffizienz von massenproduzierten Kraftstoffpumpen stabilisiert.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpe zum Ansaugen eines Kraftstoffs, wie z.B. Benzin, zum Erhöhen des Drucks des Kraftstoffs und zum Abführen des unter Druck gesetzten Kraftstoffs.

Hintergrund der Erfindung

Eine bekannte Kraftstoffpumpe enthält ein im wesentlichen scheibenförmiges Flügelrad und ein Gehäuse. Ein Paar von Kanälen ist in einem Paar der inneren Oberflächen des Gehäuses geformt, und jeder Kanal erstreckt sich kontinuierlich in Umfangsrichtung von einem stromaufwärtigen Ende zu einem stromabwärtigen Ende. Eine Ansaugöffnung ist gebildet, so dass sie durch das Gehäuse führt, um das Äußere des Gehäuses mit dem stromaufwärtigen Ende des in Umfangsrichtung laufenden Kanals zu verbinden, und eine Abgabeöffnung ist geformt, so dass sie durch das Gehäuse führt, um das stromabwärtige Ende des in Umfangsrichtung laufenden Kanals mit der Umgebung des Gehäuses zu verbinden. Wenn das Flügelrad innerhalb des Gehäuses gedreht wird, wird Kraftstoff in das Gehäuse angesaugt, sein Druck wird innerhalb des Gehäuses erhöht, und der unter Druck gesetzte Kraftstoff wird aus dem Gehäuse abgeführt.

Die Querschnittsfläche des Umfangskanals, der in der Innenoberfläche des Gehäuses gebildet ist, beeinflusst im großen Maß die Effizienz der Kraftstoffpumpe. Die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 7-189975 offenbarte Kraftstoffpumpe teilt den in Umfangsrichtung laufenden Kanal in ein erstes Gebiet, das quer zum stromaufwärtigen Ende ist, und ein zweites Gebiet, das Quer zum stromabwärtigen Ende ist. In dem ersten Gebiet wird die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals in Richtung auf die stromabwärtige Seite kleiner, während die Querschnittsfläche des Kanals im zweiten Gebiet konstant ist.

Darstellung der Erfindung

Die in der japanischen Offenlegungsschrift 7-189975 offenbarte Kraftstoffpumpe ist mit einer Ansaugöffnung versehen, die sich parallel zu einer Rotationsachse des Flügelrads erstreckt. Folglich kreuzen sich die Ansaugöffnung und der in Umfangsrichtung laufende Kanal nahezu senkrecht. Wenn die Ansaugöffnung und der in Umfangsrichtung laufende Kanal sich senkrecht kreuzen, neigt der Kraftstoff dazu, im Gebiet einer Ecke zwischen der Ansaugöffnung und dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal gefangen zu werden, und der Kraftstoff strömt nicht gleichmäßig von der Ansaugöffnung zu dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal.

Um dieses Problem zu lösen, mag es möglich sein, die Ansaugöffnung in Richtung einer Rotationsrichtung des Flügelrads zu neigen.

Wenn die Ansaugöffnung in Richtung auf die Rotationsrichtung des Flügelrads geneigt ist, wird die Kraftstoffströmung gleichmäßiger, aber die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals an einem Ort, an dem die Ansaugöffnung mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal in Verbindung steht, variiert unter massenproduzierten Kraftstoffpumpen. Wenn die Ansaugöffnung unter einem größeren Winkel als standardmäßig geneigt ist und mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal stromabwärts von einer Standardposition in Verbindung steht, wird die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals an dem Ort, der mit der Ansaugöffnung in Verbindung steht, kleiner als Standard. Andererseits wird, wenn die Ansaugöffnung unter einem kleineren Winkel als Standard geneigt ist und mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal auf einer stromaufwärtigeren Seite als der Standardposition in Verbindung steht, die Querschnittsfläche des im Umfangsrichtung laufenden Kanals an dem Ort, der mit der Ansaugöffnung in Verbindung steht, größer als standardmäßig. Bei der Massenproduktion von Kraftstoffpumpen können bestimmte Toleranzen im Hinblick auf den Neigungswinkel der Ansaugöffnung nicht vermieden werden, weshalb die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals an dem Ort, der mit der Ansaugöffnung in Verbindung steht, unter den massenproduzierten Kraftstoffpumpen variiert. Die Pumpeneffizienz der massenproduzierten Kraftstoffpumpen stabilisiert sich nicht, wenn die Kraftstoffpumpen die Struktur einnehmen, bei der die Ansaugöffnung in Richtung auf die Rotationsrichtung des Flügelrads geneigt ist, und die geneigte Ansaugöffnung mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal an einem Ort in Verbindung steht, an dem die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals in Richtung auf die stromabwärtige Seite kleiner wird.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Pumpeneffizienz der massenproduzierten Kraftstoffpumpen zu stabilisieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Anspruch 2 definiert.

Die Kraftstoffpumpe der vorliegenden Erfindung ist mit einem Gehäuse und einem im wesentlichen scheibenförmigen Flügelrad versehen, das innerhalb des Gehäuses rotiert. Ein in Umfangsrichtung laufender Kanal ist in einer inneren Oberfläche des Gehäuses geformt, und der Kanal erstreckt sich kontinuierlich in einer Umfangsrichtung von einem stromaufwärtigen Ende zu einem stromabwärtigen Ende. Der Kanal ist in ein erstes Gebiet, ein zweites Gebiet und ein drittes Gebiet von der stromaufwärtigen Seite in Richtung auf die stromabwärtige Seite geteilt. Die Querschnittsfläche des Kanals ist in dem ersten Gebiet konstant. Die Querschnittsfläche des Kanals wird in Richtung auf die stromabwärtige Seite in dem zweiten Gebiet kleiner. Die Querschnittsfläche des Kanals ist in dem dritten Gebiet konstant. Eine Ansaugöffnung ist derart gebildet, dass sie durch das Gehäuse führt, um die Umgebung des Gehäuses mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung zu bringen. Die Ansaugöffnung ist in Richtung auf eine Rotationsrichtung des Flügelrads geneigt und steht mit dem Kanal in dem ersten Gebiet in Verbindung.

Wie es in dem Stand der Technik offenbart ist, strömt der Kraftstoff, wenn die Ansaugöffnung senkrecht zum in Umfangsrichtung laufenden Kanal ist, nicht gleichmäßig durch das Eckgebiet zwischen der Ansaugöffnung und dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal und der Kraftstoff neigt dazu, um das Eckgebiet gefangen zu werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Ansaugöffnung nicht senkrecht zu dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal, statt dessen ist die Ansaugöffnung in Richtung auf die Rotationsrichtung des Flügelrads geneigt, weshalb der Kraftstoff gleichmäßig durch das Eckgebiet zwischen der Ansaugöffnung und dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal strömt und die Pumpeneffizienz verbessert ist.

Die Ansaugöffnung, die in Richtung auf die Rotationsrichtung des Flügelrads geneigt ist, steht mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal in seinem ersten Gebiet in Verbindung. Der in Umfangsrichtung laufende Kanal weist in dem ersten Gebiet eine konstante Querschnittsfläche auf. Selbst wenn der Neigungswinkel der Ansaugöffnung variiert und die Position, in der die Ansaugöffnung mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal in Verbindung steht, unter den massenproduzierten Kraftstoffpumpen variiert, sind die Querschnittsflächen des in Umfangsrichtung laufenden Kanals an der Verbindungsposition unter den massenproduzierten Kraftstoffpumpen konstant. Daher werden die Pumpeneffizienzen unter den massenproduzierten Kraftstoffpumpen stabilisiert.

Es wird bevorzugt, dass die Querschnittsfläche des ersten Gebiets des in Umfangsrichtung laufenden Kanals das 1,2- bis 3,8-fache der Querschnittsfläche des dritten Gebiets ist, und dass die Länge des ersten Gebiets, das 0,05- bis 0,85-fache der Gesamtlänge des ersten und zweiten Gebiets des in Umfangsrichtung laufenden Kanals ist.

Die Menge von Kraftstoff, die in das Gehäuse eingesaugt wird, kann auf ein Maximum und ein optimales Volumen erhöht werden, indem die Querschnittsfläche des ersten Gebiets auf das 1,2- bis 3,8-fache derjenigen des dritten Gebiets festgelegt wird, und indem die Länge des ersten Gebiets auf 0,05- bis 0,85-fache der Gesamtlänge aus dem ersten und dem zweiten Gebiet festgelegt wird. Die Pumpeneffizienz kann somit effektiv verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Kraftstoffpumpe einer ersten Ausführungsform.

2 zeigt eine Draufsicht auf ein Flügelrad der ersten Ausführungsform.

3 zeigt eine Draufsicht auf einen Pumpenkörper der ersten Ausführungsform.

4 zeigt eine Querschnittsansicht des Pumpenkörpers aus 3 entlang der Linie IV-IV.

5 zeigt eine Draufsicht auf den Pumpenkörper einer zweiten Ausführungsform.

6 zeigt eine Querschnittsansicht des Pumpenkörpers aus 5 entlang der Linie VI-VI.

7 ist ein Diagramm, das Veränderungen in den Pumpeneffizienzen im Verhältnis zur Querschnittsfläche zeigt.

8 ist ein Diagramm, das Veränderungen in den Pumpeneffizienzen in einem Verhältnis zur Länge in der Umfangsrichtung zeigt.

9 ist ein Diagramm, das das Pumpengeräusch einer bekannten Kraftstoffpumpe und der Kraftstoffpumpe der vorliegenden Erfindung vergleicht.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.

Bevorzugter Aspekt 1

Es wird bevorzugt, dass eine Dampfdüse zum Abführen von Dampf aus einem in Umfangsrichtung laufenden Kanal mit dem Kanal am stromabwärtigen Ende eines zweiten Gebiets in Verbindung steht.

Der Dampf innerhalb des Kraftstoffs wird zum stromabwärtigen Ende des zweiten Gebiets geführt und problemlos zur Umgebung des Gehäuses durch die Dampfdüse am stromabwärtigen Ende des zweiten Gebiets abgeführt. Wenn die Dampfdüse am stromabwärtigen Ende des zweiten Gebiets geformt ist, kann der Dampf einfach aus dem Kraftstoff entfernt werden und die Pumpeneffizienz verbessert werden.

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. 1 zeigt eine Längsquerschnittsansicht einer Kraftstoffpumpe der vorliegenden Ausführungsform, 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Flügelrad, 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Pumpenkörper und 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Pumpenkörpers gemäß 3 entlang der Linie IV-IV.

Die Kraftstoffpumpe der vorliegenden Ausführungsform wird in einem Kraftfahrzeug verwendet, wobei die Kraftstoffpumpe innerhalb eines Kraftstofftanks verwendet wird und zum Zuführen von Kraftstoff an einem Motor des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Kraftstoffpumpe aus einem Pumpenabschnitt 1 und einem Motorabschnitt 2 zum Betreiben des Pumpenabschnitts 1 gebildet. Der Motorabschnitt 2 ist mit einer Bürste 3, einem Magnet 5, der innerhalb eines näherungsweise zylindrischen Gehäuses 4 angeordnet ist, und einem sich drehenden Element 6, das konzentrisch zu dem Magnet 5 ist, versehen. Der Motorabschnitt 2 enthält einen Gleichstrommotor.

Ein unterer Bereich einer Welle 7 des sich drehenden Elements ist drehbar über ein Lager 10 auf einer Pumpenabdeckung 9 gelagert, die an einem unteren Endbereich des Gehäuses 4 angebracht ist. Ferner ist ein oberer Endbereich der Welle 7 drehbar über ein Lager 13 auf einer Motorabdeckung 12 gelagert, die an einem oberen Endbereich des Gehäuses 4 angebracht ist.

Das sich drehende Element 6 wird durch eine leitende Verbindung einer Spule (nicht dargestellt) des sich drehenden Elements 6 über die Bürste 3 und einen Anschluss (nicht dargestellt), der in der Motorabdeckung 12 vorgesehen ist, mit einer Elektrizitätsquelle (nicht dargestellt) zur Drehung gebracht. Die Gestaltung dieser An des Motorabschnitts 2 ist im Stand der Technik bekannt, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen. Ferner kann auch ein anderer Typ von Motor als der hier gezeigte Typ verwendet werden.

Die Gestaltung des Pumpenabschnitts 1, der durch den Motorabschnitt 2 betrieben wird, wird als nächstes beschrieben. Der Pumpenabschnitt 1 enthält die Pumpenabdeckung 9, einen Pumpenkörper 15 und ein Flügelrad 16. Die Pumpenabdeckung 9 und der Pumpenkörper 15 sind beispielsweise durch Druckguss von Aluminium gebildet, und die zwei Bauteile sind zusammengesetzt, so dass sie ein Gehäuse 17 bilden, in dem das Flügelrad 16 aufgenommen ist.

Das Flügelrad 16 ist durch Spritzguss geformt. Wie es in 2 dargestellt ist, ist das Flügelrad 16 im wesentlichen scheibenförmig. Eine Gruppe von Höhlungen 16a ist einer oberen Fläche des Flügelrads 16 in eine Gebiet geformt, das um einen vorgegebenen Abstand einwärts bezüglich einer äußeren Umfangsfläche 16d des Flügelrads positioniert ist.

Aneinandergrenzende Höhlungen 16a sind durch eine Trennwand 16b getrennt, die sich in der Radialrichtung erstreckt. Die Höhlungen 16a sind in der Umfangsrichtung wiederholt. Die Gruppe von Höhlungen 16a erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung des Flügelrads 16. Eine Gruppe von Höhlungen 16e ist in einer unteren Fläche des Flügelrads 16 gebildet. Die Gruppe der unteren Höhlungen 16e weist die gleiche Konfiguration wie die Gruppe der oberen Höhlungen 16a auf. Bodenbereiche des Paars der oberen Höhlungen 16a und der unteren Höhlungen 16e stehen über Durchgangsbohrungen 16c in Verbindung.

Ein näherungsweise D-förmiges Passloch 16n ist im Zentrum des Flügelrads 16 gebildet. Ein passendes Wellenelement 7a – wobei dieses im Querschnitt D-förmig ist – am unteren Endbereich der Welle 7 passt in das Passloch 16n. Dadurch wird das Flügelrad 16 mit der Welle 7 auf eine Weise verbunden, dass es eine der Welle folgende Rotation durchführt, wobei eine leichte Bewegung in der Axialrichtung ermöglicht ist. Die äußere Umfangsfläche 16d des Flügelrads 16 ist eine vollständige Kreisfläche ohne Unregelmäßigkeiten.

Wie es in 1 gezeigt ist, ist ein Kanal 31 in einer unteren Fläche des Pumpenabdeckung 9 in einem Gebiet geformt, das direkt auf die Gruppe der Höhlungen 16a in der oberen Fläche des Flügelrads 16 gerichtet ist, wobei sich dieser Kanal 31 kontinuierlich in der Rotationsrichtung des Flügelrads 16 von einem stromaufwärtigen Ende zu einem stromabwärtigen Ende erstreckt. Eine Abgabeöffnung 24 ist in der Pumpenabdeckung 9 geformt, wobei diese Abgabeöffnung 24 sich von dem stromabwärtigen Ende des Kanals 31 zu einer oberen Fläche der Pumpenabdeckung 9 erstreckt. Die Abgabeöffnung 24 führt durch das Gehäuse 17 vom Inneren zum Äußeren (einem inneren Raum 2a des Motorabschnitts 2) des Gehäuses 17.

Eine innere Umfangsfläche 9c einer Umfangswand 9b der Pumpenabdeckung 9 ist entlang des gesamten Umfangs der Pumpenabdeckung 9 auf die äußere Umfangsfläche 16d des Flügelrads gerichtet, wobei ein sehr kleiner Zwischenraum dazwischen vorhanden ist. Aus Klarheitsgründen ist der Zwischenraum größer in den Figuren dargestellt, als er in Realität ist.

Die Querschnittsfläche des Kanals 31 der Pumpenabdeckung 9 in der Umgebung seines stromabwärtigen Endes wird graduell größer, sowie er sich der Abgabeöffnung 24 nähen. Der Kanal 31 angrenzend an das stromabwärtige Ende ist in Richtung auf die äußere Seite in der Radialrichtung versetzt, bleibt jedoch innerhalb des Gebiets der äußeren Umfangsfläche 16b des Flügelrads. Ein Anschlussbereich der Abgabeöffnung 24 ist in der äußeren Seite relativ zur Radialrichtung der Fläche geformt, die auf die Gruppe der Höhlungen 16a des Flügelrads 16 gerichtet ist.

Wie es in 1 und 3 dargestellt ist, ist ein Kanal 20 in einer oberen Fläche des Pumpenkörpers 15 in einem Gebiet geformt, das direkt auf die Gruppe der Höhlungen 16e in der unteren Fläche des Flügelrads 16 gerichtet ist. Der Kanal 20 erstreckt sich kontinuierlich entlang der Rotationsrichtung des Flügelrads 16 von einem stromaufwärtigen Ende 20a zu einem stromabwärtigen Ende 20e. Eine Ansaugöffnung 22 ist in dem Pumpenkörper 15 geformt, wobei sich die Ansaugöffnung 22 von dem stromaufwärtige Ende 20a des Kanals 20 zu einer unteren Fläche des Pumpenkörpers 15 erstreckt. Die Ansaugöffnung 22 führt durch das Gehäuse 17 von der Umgebung zum Inneren des Gehäuses 17. Die Einzelheiten des Kanals 20 werden später beschrieben.

Der Pumpenkörper 15 wird, wenn er mit der Pumpenabdeckung 9 überlagert ist, durch Verstemmen oder ähnliches am unteren Endbereich des Gehäuses 4 angebracht. Ein Schublager 18 ist an einem zentralen Bereich des Pumpenkörpers 15 befestigt. Die Schublast der Welle 7 wird durch dieses Schublager 18 aufgenommen.

In 1 ist aus Klarheitsgründen jeder Zwischenraum größer, als er in Wirklichkeit ist, dargestellt. Der Kanal 20 des Pumpenkörpers 15 steht nicht direkt mit der Abgabeöffnung 24 in Verbindung. Die Umfangswand 9b der Pumpenabdeckung 9 ist grenzt an die äußere Umfangsfläche 16d des Flügelrads selbst am Ort der Abgabeöffnung 24 an, und der Kanal 20 und die Abgabeöffnung 24 stehen in Wirklichkeit nicht an der Außenseite der äußeren Umfangsfläche 16d des Flügelrads in Verbindung. Der Kanal 20 und die Abgabeöffnung 24 stehen nur durch die Durchgangsbohrungen 16c des Flügelrads 16 in Verbindung.

Der Kanal 31, der sich in der Umfangsrichtung der Pumpenabdeckung 9 erstreckt, und der Kanal 20, der sich in der Umfangsrichtung des Pumpenkörpers 15 erstreckt, erstrecken sich entlang der Rotationsrichtung des Flügelrads 16, und erstrecken sich von der Ansaugöffnung 22 zur Abgabeöffnung 24. Wenn sich das Flügelrad 16 dreht, wird der Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks in das Gehäuse 17 von der Ansaugöffnung 22 eingesaugt. Ein Teil des in das Gehäuse 17 von der Ansaugöffnung 22 angesaugten Kraftstoffs strömt entlang des Kanals 20 und der Höhlungen 16e. Der verbleibende Teil des in das Gehäuse 17 angesaugten Kraftstoffs passiert durch die Durchgangsbohrungen 16c des Flügelrads 16 und gelangt in den Kanal 31 und die Höhlung 16a. Der in den Kanal 20 und den Kanal 31 gelangte Kraftstoff strömt entlang des Kanals 20 bzw. des Kanals 31, wobei bewirkt wird, dass eine sich drehende Kraftstromströmung innerhalb dieser Höhlungen 16e bzw. 16a auftritt. Der Druck des Kraftstoffs steigt, sowie er entlang der Kanäle 20 und 31 strömt. Der Kraftstoff, der entlang des Kanals 20 geströmt ist, und unter Druck gesetzt worden ist, passiert durch die Durchgangsbohrungen 16c des Flügelrads 16 und vermischt sich mit dem Kraftstoff, der in dem Kanal 31 unter Druck gesetzt worden ist. Der Kraftstoff, der entlang der Kanäle 20 und 31 geströmt ist und unter Druck gesetzt worden ist, wird von der Abgabeöffnung 24 an dem Motorabschnitt 2 geliefert. Der in hohem Maß unter Druck gesetzte Kraftstoff der dem Motorabschnitt 2 zugeführt wird, wird zur Umgebung der Kraftstoffpumpe von einer Abgabeöffnung 28 der Motorabdeckung 12 geliefert.

Wie es in 3 dargestellt ist, ist der Kanal 20 nicht entlang des gesamten Umfangs einer Endfläche des Pumpenkörpers 15 geformt. Der Kanal 20 ist in einem Gebiet zwischen dem stromabwärtigen Ende 20c und dem stromaufwärtigen Ende 20a nicht geformt. Wie es in 3 und 4 dargestellt ist, ist der Kanal 20 des Pumpenkörpers 15 in vier Unterabschnitte geteilt und verändert seine Querschnittsfläche an drei Orten.

Der Kanal 20 läuft mit der Ansaugöffnung 22 am stromaufwärtigen Ende 20a zusammen, und erstreckt sich dann zu einem ersten Zwischenpunkt 20b in Richtung auf die stromabwärtige Seite mit einer konstanten Querschnittsfläche L. Ein Gebiet zwischen dem stromaufwärtigen Ende 20a und dem ersten Zwischenpunkt 20b soll ein erstes Gebiet sein.

Die Querschnittsfläche des Kanals 20 wird nach und nach von dem ersten Zwischenpunkt 20b zu einem zweiten Zwischenpunkt 20c angrenzend an eine Öffnung einer Dampfdüse 40 kleiner. Ein Gebiet zwischen dem erstem Zwischenpunkt 20b und dem zweiten Zwischenpunkt 20c soll ein zweites Gebiet sein.

Der Kanal 20 erstreckt sich von dem zweiten Zwischenpunkt 20c zu einem dritten Zwischenpunkt 20d in Richtung auf die stromabwärtige Seite. Der Kanal 20 weist eine konstante Querschnittsfläche M zwischen dem zweiten Zwischenpunkt 20c und dem dritten Zwischenpunkt 20d auf. Ein Gebiet zwischen dem zweiten Zwischenpunkt 20c und dem dritten Zwischenpunkt 20d soll ein drittes Gebiet sein.

Die Querschnittsfläche des Kanals 20 wird nach und von dem dritten Zwischenpunkt 20d zu einem stromabwärtigen Ende 20e kleiner. Ein Gebiet zwischen dem drittem Zwischenpunkt 20d und dem stromabwärtigen Ende 20e soll ein viertes Gebiet sein.

Das erste Gebiet des Kanals 20 weist eine konstante Querschnittsfläche L auf. Selbst wenn der Ort, an dem die Ansaugöffnung 22 mit dem Kanal 20 in Verbindung steht, variiert, ist die Querschnittsfläche des Kanals 20 an dem Ort, an dem die Verbindung zur Ansaugöffnung 22 besteht, konstant. Daher wird die Menge von Kraftstoff, die in das Gehäuse 17 angesaugt wird, ohne Variation stabilisiert.

Die Querschnittsfläche L des ersten Gebiets ist größer als die Querschnittsfläche M des dritten Gebiets. Das stromaufwärtige Ende 20a ist ein Zusammenführungspunkt des in Umfangsrichtung laufenden Kanals 20 und der Ansaugöffnung 22. Eine große Querschnittsfläche L des ersten Gebiets stellt einen weiten Kraftstoffdurchlass sicher, und daher kann eine große Kraftstoffmenge in das Gehäuse 17 gleichmäßig eingesaugt werden.

Die Querschnittsfläche des zweiten Gebiets wird nach und nach von der Querschnittsfläche L des ersten Gebiets zur Querschnittsfläche M des dritten Gebiets kleiner. Der Kraftstoff wird unter Druck gesetzt, indem nach und nach die Querschnittsfläche des Kanals 20 verringert wird. Wenn der Kraftstoff innerhalb der Ansaugöffnung 22 entspannt wird und Dampf erzeugt wird, kann ferner Dampf zur Umgebung des Gehäuses 17 aus der Dampfdüse 40 abgeführt werden, die sich am stromabwärtigen Ende des zweiten Gebiets (dem zweiten Zwischenpunkt 20c) öffnet.

In dem vierten Gebiet strömt der Kraftstoff, der in Richtung auf das stromabwärtige Ende 20e geströmt ist, gleichmäßig in Verbindungsbohrungen 16c des Flügelrads 16 (siehe 1).

Die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals stabilisiert sich nicht an einem Ort, an dem die Ansaugöffnung mit dem Kanal in Verbindung steht, wenn die Ansaugöffnung in Richtung auf die Rotationsrichtung des Flügelrads geneigt ist und die Ansaugöffnung mit dem Kanal in Verbindung steht, der eine Querschnittsfläche aufweist, die in Richtung auf die stromabwärtige Seite kleiner wird. Die Massenherstellung von Kraftstoffpumpen muss Variationen im Neigungswinkel der Ansaugöffnung und in der Abnahmerate der Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals in Richtung auf die stromabwärtige Seite hinnehmen.

Bei der Kraftstoffpumpe der vorliegenden Ausführungsform steht die Ansaugöffnung 22 mit dem Kanal 20 in dem Gebiet in Verbindung, in dem die Querschnittsfläche des Kanals konstant ist (dem ersten Gebiet). Selbst wenn Variationen in den Neigungswinkeln der Ansaugöffnungen 22 vorhanden sind, weist daher der Kanal eine konstante Querschnittsfläche L an dem Ort auf, an dem die Ansaugöffnung 22 eine Verbindung mit dem Kanal herstellt. Entsprechend können Variationen in der Kraftstoffmenge, die in die Kraftstoffpumpe angesaugt wird, verringert werden, und somit die Pumpeneffizienzen unter massenproduzierten Kraftstoffpumpen stabilisiert werden.

Bei der Kraftstoffpumpe der vorliegenden Ausführungsform weist der Kanal 20 eine Konfiguration wie oben beschrieben auf. Entsprechend kann die große Kraftstoffmenge gleichmäßig in die Kraftstoffpumpe eingesaugt werden und die Pumpeneffizienz kann verbessert werden.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Verweis auf 5 und 6 beschrieben. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Pumpenkörper 55 und 6 zeigt eine Querschnittsansicht des Pumpenkörpers 55 aus 5 entlang der Linie VI-VI. Die Kraftstoffpumpe der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die näherungsweise identisch zu derjenigen der Kraftstoffpumpe der ersten Ausführungsform ist; lediglich die Gestalt des Kanals 50 des Pumpenkörpers 55 ist verschieden. Folglich wird nur die Gestalt des Kanals 50 des Pumpenkörpers 55 hier beschrieben und eine Beschreibung von identischen Bauteilen wird weggelassen. Die gleichen Referenzziffern werden für die Bauteile verwendet, die identisch zur ersten Ausführungsform sind.

Wie es in 5 dargestellt ist, ist der Kanal 50 auf einer Endfläche des Pumpenkörpers 55 geformt. Die Endfläche ist direkt auf eine untere Fläche eines Flügelrads (nicht dargestellt) gerichtet. Wie es in 5 und 6 gezeigt ist, verändert sich die Querschnittsfläche des Kanals 50 des Pumpenkörpers 55 an drei Orten, genau wie bei dem Kanal 20 des Pumpenkörpers 15 der ersten Ausführungsform. Der Kanal 50 ist in ein erstes Gebiet, ein zweites Gebiet, ein drittes Gebiet und ein viertes Gebiet geteilt.

Nach dem Verschmelzen mit der Ansaugöffnung 22 an einem stromaufwärtigen Ende 50a ist der Kanal 50 derart geformt, dass er sich zu einem ersten Zwischenpunkt 50b in Richtung auf die stromabwärtige Seite mit einer konstanten Querschnittsfläche L erstreckt. Ein Gebiet zwischen dem stromaufwärtigen Ende 50a und einem ersten Zwischenpunkt 50b ist das erste Gebiet. Der erste Zwischenpunkt 50b befindet sich auf der stromaufwärtigen Seite angrenzend an die Dampfdüse 40. D.h., der Kanal 50 erstreckt sich von dem stromaufwärtigen Ende 50a zur stromaufwärtigen Seite der Dampfdüse 40 mit einer konstanten Querschnittsfläche L.

Die Querschnittsfläche des Kanals 50 wird nach und nach vom ersten Zwischenpunkt 50b zu einem zweiten Zwischenpunkt 50c kleiner. Ein Gebiet zwischen dem ersten Zwischenpunkt 50b und dem zweiten Zwischenpunkt 50c ist das zweite Gebiet. Der zweite Zwischenpunkt 50c ist auf einer stromabwärtigen Seite der Dampfdüse 40 angeordnet. Das bedeutet, dass die Querschnittsfläche des Kanals 50 nach und nach innerhalb des kurzen zweiten Gebiets kleiner wird, das sich von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite, beide angrenzend an die Dampfdüse 40, erstreckt.

Der Kanal 50 erstreckt sich von dem zweiten Zwischenpunkt 50c zu einem dritten Zwischenpunkt 50d in Richtung auf die stromabwärtige Seite und ist mit einer konstanten Querschnittsfläche M geformt. Ein Gebiet zwischen dem zweiten Zwischenpunkt 50c und dem dritten Zwischenpunkt 50d ist das dritte Gebiet.

Die Querschnittsfläche des Kanals 50 wird nach und nach vom dritten Zwischenpunkt 50d zum stromabwärtigen Ende 50e kleiner, und ein Gebiet zwischen dem dritten Zwischenpunkt 50d und dem stromabwärtigen Ende 50e ist das vierte Gebiet.

Die Querschnittsfläche L am ersten Gebiet und die Querschnittsfläche M am dritten Gebiet weisen die gleichen Werte wie diejenigen der ersten Ausführungsform auf. Ferner weisen das dritte und das vierte Gebiet die gleichen Gestaltungen bei der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform auf.

Am ersten Zwischenpunkt 50b und dem zweiten Zwischenpunkt 50c, an denen sich der Wert der Querschnittsfläche im großen Maß ändert, bilden die Bodenflächen des ersten und zweiten Gebiets ebenso wie die Bodenflächen des zweiten und dritten Gebiets jeweils scharfe Winkel. Es wird bevorzugt, dass eine Vorbehandlung, wie z.B. ein Abfasen, auf die Bodenflächen am ersten und zweiten Zwischenpunkt 50b und 50c angewendet wird, so dass die Kraftstoffströmung nicht gestört wird.

Bei der Kraftstoffpumpe der vorliegenden Ausführungsform steht die Ansaugöffnung 22 mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal 50 in dem Gebiet in Verbindung, in dem die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals konstant ist (dem ersten Gebiet). Selbst wenn es Variationen in den Neigungswinkeln der Ansaugöffnungen 22 gibt, weist daher der Kanal eine konstante Querschnittsfläche L an dem Ort auf, an dem die Ansaugöffnung 22 mit dem in Umfangsrichtung laufenden Kanal in Verbindung steht. Entsprechend können Variationen in der Kraftstoffmenge, der in die Kraftstoffpumpe gesaugt wird, reduziert werden und somit kann die Pumpeneffizienz unter massenproduzierten Kraftstoffpumpen stabilisiert werden.

Um die Pumpeneffizienz zu verbessern ist es ferner wichtig, ein Verhältnis (L/M) der Querschnittsfläche L im ersten Gebiet zur Querschnittsfläche M im dritten Gebiet auf einen geeigneten Wert festzulegen.

Ferner ist die Länge des ersten Gebiets bei der zweiten Ausführungsform lang in Vergleich zur gleichen Länge in der ersten Ausführungsform. Die Länge des zweiten Gebiets in der zweiten Ausführungsform ist kurz im Vergleich zur gleichen Länge in der ersten Ausführungsform. Um die Pumpeneffizienz zu verbessern, ist es ferner wichtig, ein Verhältnis (G/H) der Länge G des ersten Gebiets zur Gesamtlänge H des ersten und des zweiten Gebiets auf einen geeigneten Wert festzulegen.

7 ist ein Diagramm, das Veränderungen in der Pumpeneffizienz über das Verhältnis der Querschnittsfläche L zur Querschnittsfläche M zeigt, wobei G/H auf 0,201 festgelegt ist. In allen Fällen, in denen die Pumpendrehzahl pro Minute 5000 rpm, 6000 rpm und 7000 rpm beträgt, bleibt die Pumpeneffizienz gut, solange L/M innerhalb eines Bereichs von 1,2 bis 3,8 liegt. Die Pumpeneffizienz erreicht ihr Maximum, wenn L/M innerhalb eines Bereichs von 2,5 bis 3 ist.

8 ist ein Diagramm, das Veränderungen in der Pumpeneffizienz über das Verhältnis der Länge G zur Länge H zeigt, wobei L/M auf 1,8 festgehalten ist. In allen Fällen, in denen die Pumpendrehzahl pro Minute 5000 rpm, 6000 rpm bzw. 7000 rpm ist, bleibt die Pumpeneffizienz gut, solange G/H innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis 0,85 liegt. Die Pumpeneffizienz erreicht ihr Maximum, wenn G/H innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 0,5 liegt.

Wie oben beschrieben, kann durch Festlegen von sowohl L/M als auch G/H auf geeignete Werte die größte und geeigneste Kraftstoffmenge in die Kraftstoffpumpe angesaugt werden, und die Pumpeneffizienz kann unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Kraftstoffpumpe erhöht werden.

9 ist ein Diagramm, das das Pumpengeräusch der bekannten Kraftstoffpumpe und der Kraftstoffpumpe der ersten Ausführungsform vergleicht. Ein Graph in einer fetten, durchgezogenen Linie zeigt die bekannte Kraftstoffpumpe, während ein Graph in einer schmalen durchgezogenen Linie die erste Ausführungsform darstellt. Die bekannte Kraftstoffpumpe ist lauter als die Kraftstoffpumpe der ersten Ausführungsform bei jeder Frequenz. Der größte Unterschied liegt bei 8 dB.

Das Betriebsgeräusch der Kraftstoffpumpe wurde minimiert durch den Kanal, der eine Konfiguration aufweist, die ein passendes L/M und G/H erfüllt. Dies verifiziert auch die Tatsache, dass eine geeignete Kraftstoffmenge in die Kraftstoffpumpe angesaugt wird und die Kraftstoffströmung gleichmäßig gemacht wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpe, die eine in Richtung auf die Rotationsrichtung des Flügelrads geneigte Ansaugöffnung aufweist, so dass Kraftstoff einfach in den Kanal von der Ansaugöffnung angesaugt werden kann. Die große Kraftstoffmenge kann in die Kraftstoffpumpe gesaugt werden, wobei eine gleichmäßige Kraftstoffströmung gebildet wird. Die Querschnittsfläche des in Umfangsrichtung laufenden Kanals ist an dem Ort konstant, an dem die Ansaugöffnung mit dem Kanal in Verbindung steht, unabhängig von einer Variation im Neigungswinkel der Ansaugöffnung. Entsprechend ist eine Variation der Querschnittsfläche des Kanals an dem Ort, an dem die Ansaugöffnung mit dem Kanal in Verbindung steht, stabil, und die in die Kraftstoffpumpe angesaugte Kraftstoffmenge kann ebenfalls stabil sein. Somit können die Pumpeneffizienzen von massenproduzierten Kraftstoffpumpen stabilisiert werden.

Spezielle Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben dargestellt worden, wobei diese jedoch lediglich einige Möglichkeiten der Erfindung darstellen und deren Ansprüche nicht begrenzen. Die in den Ansprüchen dargestellte Technik enthält verschiedene Umwandlungen und Modifikationen bezüglich der oben aufgeführten Beispiele.

Ferner können die in der vorliegenden Beschreibung offenbarten technischen Elemente oder die in den Figuren offenbarten technischen Elemente getrennt und einzeln verwendet werden oder in allen Arten von Verbindungen, die sich nicht auf die in den Ansprüchen beim Einreichen der Anmeldung hergestellten Verbindungen beschränken. Ferner kann die in der vorliegenden Beschreibung oder den Figuren offenbarte Technik dazu verwendet werden, gleichzeitig mehrere Ziele zu realisieren oder nur eines dieser Ziele.


Anspruch[de]
  1. Kraftstoffpumpe, enthaltend ein Gehäuse (4) und ein im wesentlichen scheibenförmiges Flügelrad (16), das sich innerhalb des Gehäuses (4) dreht; wobei

    ein Kanal (20, 50) innerhalb des Gehäuses (4) gebildet ist und sich entlang einer Umfangsrichtung erstreckt;

    der Kanal (20, 50) in ein erstes, ein zweites und ein drittes Gebiet von der stromaufwärtigen Seite in Richtung auf die stromabwärtige Seite geteilt ist;

    das erste Gebiet eine konstante Querschnittsfläche (L) aufweist;

    das zweite Gebiet eine Querschnittsfläche aufweist, die in Richtung auf die stromabwärtige Seite abnimmt;

    das dritte Gebiet eine konstante Querschnittsfläche (M) aufweist;

    eine Ansaugöffnung (22) derart geformt ist, dass sie durch das Gehäuse (4) von der Umgebung des Gehäuses zum Inneren des Gehäuses läuft;

    die Ansaugöffnung (22) in Richtung auf eine Rotationsrichtung des Flügelrads (16) geneigt ist; und

    die Ansaugöffnung (22) mit dem Kanal (20, 50) in dem ersten Gebiet in Verbindung steht.
  2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei

    die Querschnittsfläche (L) des ersten Gebiets das 1,2- bis 3,8-fache derjenigen des dritten Gebiets beträgt; und

    die Länge des ersten Gebiets das 0,05- bis 0,85-fache der Gesamtlänge des ersten und des zweiten Gebiets beträgt.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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