專利名稱:葉輪和具有該葉輪的流體泵的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種葉輪和具有該葉輪的流體泵。
背景技術:
例如,流體泵具有盤形葉輪,其具有相對于轉動方向布置的 葉片溝槽。彼此相鄰的葉片溝槽被間隔開。葉片轉動以對流經(jīng)泵 通道(其沿葉片溝槽進行限定)的燃料進行加壓。為了增強從噴 射閥中噴射的燃料的噴灑性能,需要提高燃料泵的排出壓力。通 過增加供應到燃料泵的電機部分的電流,可增加燃料泵的排出壓 力。然而,由于增加電流供應會增大燃料泵的能耗。
根據(jù)US6,113,363(JP-A-2000-240582),在燃料泵的泵部分中, 限定了每個葉片溝槽的表面的傾斜角受到限制,以使得增加泵部 分和燃料泵的效率。
根據(jù)US5,486,087(JP-A-7-189975),燃料泵包括泵部分,其具 有進口和泵通道(加壓通道),且兩者之間限定了流動通道。該流 動通道的橫截面從進口朝向泵通道逐漸減少,以使得增加泵部分 的效率。通過增加泵效率可提高燃料泵的排出壓力,同時可限制 電機部分的能耗。
在最近幾年來,對應于增加燃料排出壓力和/或燃料排出量的 要求,需要進一步提高泵效率。 發(fā)明內容鑒于上述問題,本發(fā)明的目的是提供一種泵效率提高的葉輪。 本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有上述葉輪的流體泵。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面, 一種葉輪可在流體泵中轉動以對沿 葉輪轉動方向的泵通道中的流體進行加壓,所述葉輪包括多個間 隔壁,其沿轉動方向進行布置。其中的相鄰兩個間隔壁在之間限 定了葉片溝槽。每個間隔壁相對于轉動方向在背側具有背表面, 所述背表面具有徑向內側。背表面的至少徑向內側相對于轉動方 向向后地沿徑向向外傾斜。背表面具有通過第一線段相連的徑向 內端和徑向外端。所述第一線段以及沿葉輪的半徑從徑向內端沿
徑向向外延伸的第一直線在之間限定了向后傾斜角a。葉輪相對于 葉輪的厚度方向具有厚度中心和兩個厚度端。背表面相對于轉動 方向向前地從厚度中心朝向兩個厚度端傾斜。厚度中心和每一個 厚度端通過第二線段相連。所述第二線段以及相對于轉動方向向 前地沿周向從厚度中心延伸的第二直線在之間限定了向前傾斜角 P。向后傾斜角a和向前傾斜角e滿足以下關系15°《a《30 ° ; P《60° ;和l《P/a《4。
可選地,根據(jù)本發(fā)明的另一個方面, 一種流體泵包括殼體部 件,其具有進口端口和泵通道。該流體泵還包括葉輪,其可在殼 體部件中轉動。所述葉輪沿泵通道具有多個葉片溝槽,所述泵通 道沿葉輪轉動方向延伸。每個葉片溝槽由相對于轉動方向在背側 上的背表面限定。背表面的至少徑向內側相對于轉動方向向后地 傾斜至徑向外側。背表面具有通過第一線段相連的徑向內端和徑 向外端。第一線段相對于轉動方向向后地相對于直線傾斜,該直
線沿葉輪的半徑從徑向內端徑向向外延伸。葉輪相對于葉輪的厚 度方向具有厚度中心。在進口端口側的背表面的至少進口側相對于轉動方向向前地、相對于厚度方向從厚度中心朝向進口端口傾 斜。殼體部件具有連通壁,其限定了使得進口端口與泵通道相連 通的連通通道。連通壁具有通過傾斜直線相連的進口側端部和通 道側端部,所述傾斜直線從進口端口朝向泵通道逐漸升高。傾斜 直線以及通過背表面的進口側端部從背表面的厚度中心延伸至傾
斜直線的第二線段相對于轉動方向向前地限定了角e。該角e滿 足以下關系90°《e《130° 。
可選地,根據(jù)本發(fā)明的另一個方面, 一種葉輪可在流體泵中 轉動,該流體泵具有沿葉輪轉動方向延伸的泵通道,所述葉輪包 括多個間隔壁,其沿轉動方向進行布置。相鄰兩個間隔壁在之間 限定了葉片溝槽。每個間隔壁相對于轉動方向在背側具有背表面。 背表面的至少徑向內側相對于轉動方向向后地沿徑向向外傾斜。 背表面具有通過第一線段相連的徑向內端和徑向外端,該第一線 段相對于葉輪的半徑限定了向后傾斜角a,該向后傾斜角a是銳 角。背表面相對于轉動方向向前地從葉輪的厚度中心朝向葉輪的 兩個厚度端傾斜。厚度中心和每一個厚度端通過第二線段相連, 所述第二線段相對于第一直線限定了向前傾斜角e,該向前傾斜 角P是銳角,所述第一直線相切于葉輪的外周邊的外接圓。向后 傾斜角a和向前傾斜角P滿足以下關系15°《a《30。 ; P《 60° ;和l《P /a《4。
可選地,根據(jù)本發(fā)明的另一個方面, 一種流體泵包括殼體部 件,其具有進口端口和泵通道。流體泵包括葉輪,其可在殼體部 件中轉動。所述葉輪沿泵通道具有多個葉片溝槽,所述泵通道沿 葉輪轉動方向延伸。每個葉片溝槽相對于轉動方向由在背側上的 背表面限定。背表面的至少徑向內側相對于轉動方向向后地向外傾斜。背表面具有通過第一線段相連的徑向內端和徑向外端,該
第一線段相對于葉輪的半徑限定了向后傾斜角a,該向后傾斜角a 是銳角。在迸口端口側的背表面相對于轉動方向向前地、從葉輪 的厚度中心朝向進口端口傾斜。殼體部件具有連通壁,其限定了 使得進口端口與泵通道相連通的連通通道。連通壁具有通過傾斜 直線相連的進口側端部和通道側端部,所述傾斜直線從進口端口 朝向泵通道逐漸升高。傾斜直線相對于第二線段限定了角e,其 中第二線段通過背表面的進口側端部從背表面的厚度中心延伸至 傾斜直線,該角e是直角和鈍角之一。該角e滿足以下關系 90°《e《130° 。
本發(fā)明的上述和其它目標、特征和優(yōu)點通過以下參照附圖所 做的詳細說明而變得更清楚。其中
圖1是根據(jù)第一實施例的燃料泵的剖視圖2A是從進口側觀察時的燃料泵的葉輪的葉片溝槽的示意 圖,圖2B是沿圖2A中IIB-IIB線所取的剖視圖3A是從出口側觀察時的燃料泵的泵殼體的示意圖,圖3B 是從進口側觀察時泵殼體的示意圖4A和4B是從進口側觀察時葉輪的主視圖5是燃料泵的泵通道的剖視圖6A是顯示向后傾斜角a和泵效率之間關系的曲線圖,圖 6B是顯示向前傾斜角P和泵效率之間關系的曲線圖,且圖6C是 顯示e/a和泵效率之間關系的曲線圖;圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的葉片溝槽的示意圖; 圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的葉片溝槽的示意圖; 圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的葉片溝槽的示意圖; 圖IO是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的葉片溝槽的示意圖; 圖11是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的葉片溝槽的示意圖12A是從進口側觀察時的燃料泵的葉輪的葉片溝槽的示意 圖,圖12B是從圖12A中XIIB-XIIB線所取的剖視圖13A是從出口側觀察時的燃料泵的泵殼體的示意圖,圖13B 是從進口側觀察時泵殼體的示意圖14A和14B是從進口側觀察時葉輪的主視圖15是燃料泵的泵通道的剖視圖16是沿圖13B中的線XVI-XVI所取的泵殼體和葉輪的剖 視圖17是顯示圖16中的角度e和泵效率之間關系的曲線以及
圖18是根據(jù)修正實施例的葉輪和泵殼體的剖視圖。
具體實施例方式
如圖l所示,燃料泵IO是箱內式透平泵,其設置到例如汽車 等車輛的油箱內部。燃料泵IO是從油箱向噴油閥(未示)供應燃 料的流體泵。燃料泵10的出口壓力例如設置在0.25-1.0 MPa之間。 燃料泵10例如在50-300 L/h的范圍內排出燃料。燃料泵10的轉 速例如設定在4000-12000 rpm之間。燃料泵IO包括泵部分12和電機部分13。電機部分13操作泵 部分12。外殼14同時容置著泵部分12和電機部分13。外殼14 被巻邊且固定到端蓋16和泵殼體20上。
泵部分12是透平泵,其包括泵殼體20、 22和葉輪30。泵殼 體22擠壓插入到外殼14并沿軸向靠著外殼14的臺階15。泵殼體 20、 22用作可旋轉地容置葉輪30 (作為轉子部件)的殼體部件。 泵殼體20、 22和葉輪30在之間限定了大致為C形的泵通道202 (圖3)。
如圖4A、 4B所示,葉輪30呈具有外周邊的大致盤形,其中 多個葉片溝槽36設置到該外周邊上。葉片溝槽36沿葉輪30的轉 動方向布置。周向彼此相鄰的葉片溝槽36非均勻地間隔開。葉片 溝槽36沿轉動方向以不規(guī)則的傾角(pitch)進行布置。葉輪30 連同電樞50和軸51 —起旋轉,以使得燃料從葉片溝槽36當中的 一個的徑向外側流入泵通道202。燃料從泵通道202流入另一個葉 片溝槽36的徑向內側(其相對于轉動方向位于葉片溝槽36的所 述一個的背側)。這樣,通過重復流出葉片溝槽36中的其中一個 和流入另一個葉片溝槽36,燃料形成了漩渦流300。形成了漩渦 流300的燃料經(jīng)泵通道202被加壓。在葉輪30的旋轉作用下,燃 料經(jīng)進口端口 200 (圖3)被抽吸,該進口端口 200設置到泵殼體 20上。在葉輪30的轉動下被抽吸的燃料經(jīng)泵通道202被加壓,進 而通過設置到泵殼體22上的出口端口 206 (圖3)朝向電機部分 13壓力供給。在流經(jīng)限定于永磁體40和電樞50之間的燃料通道 208之后,朝向電機部分13壓力供給的燃料通過設置到端蓋16 上的出口端口 210被供應至發(fā)動機。泵殼體20具有出口孔204(圖 3)。包含在流經(jīng)泵通道202中的蒸汽通過出口孔204被排到燃料泵10的外側。
每個永磁體40成大致四分之一弧形。四個永磁體40沿外殼 14的內周邊沿周向布置。永磁體40限定了四個磁極,其相對于葉 輪30的轉動方向彼此不同。
電樞50位于葉輪30 —側的端部被樹脂蓋170覆蓋,以使得 可減少阻礙電樞50轉動的阻力。電樞50的另一端位于葉輪30的 相反側。電樞50的另一端設置有換向器80。軸51用作電樞50 的轉動軸。軸51可轉動地被軸承24所支撐,該軸承24被端蓋16 和泵殼體20所容置。
電樞50包括位于其轉動中心的中心芯52。軸51擠壓插入到 中心芯52內,該中心芯52成筒形形狀,且橫截面大致為六邊形。 六個磁極芯54設置到中心芯52的外周邊,且相對于轉動方向而 布置。六個磁極芯54裝配到中心芯52上。六個磁極芯54中的每 一個都具有外周邊,其中繞線筒60裝配到該外周邊上。繞線筒60 由電絕緣樹脂制成。繞組同心地設置到繞線筒60的外周邊周圍, 以使得生成了線圈62。
每個線圈62位于換向器80—側的一端和每個線圈端子64電 連接。每個線圈端子64對應于每個線圈62的轉動位置。線圈端 子64裝配和電連接換向器80的端子84。每個線圈62的另一端位 于換向器80相反側。每個線圈62位于葉輪30側的另一端與每個 線圈端子66電連接。六個線圈端子66與大致環(huán)形的端子168電 連接。
換向器80—體地形成,且具有盒式結構。在軸51擠壓插入 到中心芯52的情況下,通過將軸51插入到換向器80的通孔81內,換向器80組裝到電樞50上。在這種情況下,從換向器80朝 向電樞50突伸的端子84分別裝配到電樞50的線圈端子64上, 進而分別與線圈端子64電連接。
換向器80包括相對于轉動方向布置的六個區(qū)段82。該六個區(qū) 段82例如由碳制成。區(qū)段82通過空氣間隙和/或電絕緣樹脂86 彼此電絕緣。
每個區(qū)段82通過每個中間端子83與每個端子84電連接。通 過將區(qū)段82、中間端子83、端子84插嵌模制到電絕緣樹脂86內 來一體地形成換向器80。每個區(qū)段82具有電刷(未示)在其上面 滑動的滑動表面。每個區(qū)段82的滑動表面從電絕緣樹脂86處暴 露出來。換向器80連同電樞50—起轉動,以使得每個區(qū)段82依 次與電刷接觸。換向器80轉動且與電刷接觸,從而對供應向線圈 62的電流進行了整流。永磁體40、電樞50、換向器80和未示的 電刷構成了直流電機。
以下描述葉輪30的結構。
葉輪30由樹脂一體地形成為大致盤形。如圖4A、 4B所示, 葉輪30的外周邊被環(huán)形部分32所包圍。環(huán)形部分32具有內周邊, 其中葉片溝槽36設置到該內周邊上。如圖2B所示,相對于轉動 方向彼此相鄰的葉片溝槽36由間隔壁34間隔開。葉輪30相對于 葉輪30的厚度方向具有厚度中心37c (如圖2B所示)。葉輪30 相對于葉輪30的厚度方向具有厚度端表面31。間隔壁34大致從 葉輪30的厚度中心37c朝向兩個厚度端表面31延伸。間隔壁34 相對于轉動方向向前傾斜,以使得間隔壁34形成大致的V形。如 圖5所示,間隔壁35沿徑向從葉片溝槽36的徑向內側向外突伸。間隔壁35局部地間隔葉片溝槽36的徑向內側。葉片溝槽36在間 隔壁35的徑向外側上相對于旋轉軸的軸向彼此連通。燃料從兩個 軸向側上的泵通道202流入葉片溝槽36,且燃料沿間隔壁35形成 了漩渦流300。漩渦流300相對于間隔壁35在兩側上軸向相反地 轉動。
如圖2B所示,葉片溝槽36具有背表面37,其位于相對于轉 動方向的背側。背表面37的至少徑向內側相對于轉動方向從徑向 內側向后地傾斜至徑向外側。葉片溝槽36的背表面37具有徑向 內端37a和徑向外端37b,所述徑向內端37a和徑向外端37b通過 線段U0相連接。直線104沿葉輪30的半徑102從徑向內端37a 徑向向外延伸。線段110和直線104之間限定了向后傾斜角a 。 向后傾斜角a滿足以下關系15°《a《30° 。在圖2A中,附圖 標記100代表葉輪30的旋轉軸。
當向后傾斜角a設定為小于15°時,即a<15°時,漩渦流 300可能會以大角度碰撞背表面37,而不是沿背表面37流入葉片 溝槽36。漩渦流300的碰撞沿與葉輪30的轉動方向相反的方向向 葉輪30施加力。因此,由于碰撞產(chǎn)生的力擾亂了葉輪30的轉動。 當向后傾斜角a設定為大于30°時,即a 〉30°時,相比較轉 動方向,背表面37相對于流入葉片溝槽36的漩渦流300過分向 后地傾斜。因此,當漩渦流300進入葉片溝槽36時,漩渦流300 可能會剝落(peel)。因此,當漩渦流300進入葉片溝槽36時阻 力會變大。
因此,在第一實施例中,向后傾斜角a限定為滿足關系式 15°《a《30° 。這樣,漩渦流300平滑地流入葉片溝槽36,且當 漩渦流300流入葉片溝槽36時會減少阻力。如圖6A所示,在15°《a《30°的范圍內,泵效率ilp維持在最大值附近。向后傾斜 角a優(yōu)選滿足20?!禷。也就是說,向后傾斜角a優(yōu)選設定為大于 或等于20° 。
在此,燃料泵10的效率n可通過將電機效率rim和泵效率 np相乘來獲得。隨著泵效率r]p增加,燃料泵10的效率II也會 增加。
電機效率rim可通過以下公式來計算ilm= (TXN) / (IX V)。泵效率rip可通過以下公式來計算rip= (PXQ) / (TXN)。 在上述公式中,I代表供應至電機部分13的電流,V代表供應至 電機部分13的電壓,T代表電機部分13產(chǎn)生的轉矩,P、 Q分別 代表從燃料泵10排出的燃料的壓力和數(shù)量。燃料泵10的效率n 可通過將電機效率tlm和泵效率rip相乘來獲得。也就是說,燃 料泵10的效率ri可通過以下公式計算ri = (PXQ) / (IXV)。 隨著泵效率np增加,從燃料泵IO排出的燃料的壓力或數(shù)量會增 加,而不會增加燃料泵10的能耗。
如圖2B所示,葉片溝槽36的背表面37相對于轉動方向從厚 度中心37c向前地朝向兩個厚度端表面31傾斜。也就是說,背表 面37從厚度中心37c朝向兩個厚度端表面31延伸,以使得背表 面37形成大致的V形。背表面37具有相對于葉輪30厚度方向的 厚度端37d。厚度中心37c和每一個厚度端37d通過線段112相連 接。直線106相對于轉動方向沿周向從厚度中心37c延伸。線段 112和直線106之間限定了向前傾斜角P。該向前傾斜角e滿足 以下關系e《60° 。直線106垂直于轉動軸100。
當漩渦流300移出葉片溝槽36時,漩渦流300從葉片溝槽36處接收到相對于轉動方向向前的能量分量。當向前傾斜角P設定
為大于60° ,即e〉60° ,從葉片溝槽36向前施加到漩渦流300 上的能量分量變得較小。相應地,漩渦流300相對于轉動方向的 傾角變大。因此,當漩渦流300移出前一個葉片溝槽36且進入隨 后的葉片溝槽36 (其相對于轉動方向位于所述前一個葉片溝槽36 的背側)時,所述前一個葉片溝槽36和隨后一個葉片溝槽36之 間的間隔變大。也就是說,在漩渦流300流經(jīng)泵通道202的同時, 進入和退出葉片溝槽36的數(shù)量減少。相應地,燃料不能充分地加 壓。
因此,在第一實施例中,向前傾斜角3設定為滿足以下關系
e《60° ,以使得在漩渦流300移出葉片溝槽36時從葉片溝槽36 相對于轉動方向向前施加到漩渦流300上的能量分量變大。這樣, 漩渦流300相對于轉動方向的傾角變小。相應地,在漩渦流300 流經(jīng)泵通道202的同時,進入和退出葉片溝槽36的數(shù)量增加。因 此,可增加對燃料加壓的效率。這樣,如圖6B所示,在0《60 °的范圍內,泵效率rip維持在最大值附近。
當向前傾斜角P相對于向后傾斜角a過大或過小時,以向前 傾斜角P沿背表面37移出葉片溝槽36的漩渦流300不能夠平穩(wěn) 地流入以向后傾斜角a傾斜的葉片溝槽36的背表面37。
因此,在第一實施例中,向前傾斜角P和向后傾斜角a要被 設定滿足以下關系l《e/a《4,以使得燃料在15?!禷《30°和 P《60°的范圍內平穩(wěn)地流入葉片溝槽36。這樣,如圖6C所示, 在1《e/a《4的范圍內,泵效率np維持在最大值附近。
在第一實施例中,葉片溝槽36在相對于轉動方向的前側具有前表面38。該前表面38從厚度中心37c朝向兩個厚度端表面31 延伸,以使得前表面38形成類似于背表面37的V形。在這樣的 結構中,背表面37和前表面38的形狀大致相等,以使得流出葉 片溝槽36的燃料量和流入葉片溝槽36的燃料量大致一致。相應 地,可提高對燃料加壓的效率。
此外,在第一實施例中,環(huán)形部分32圍繞葉片溝槽36的徑 向外側,且葉輪30的外周邊不具有泵通道。燃料通過泵通道202 加壓,且被加壓的燃料相對于轉動方向產(chǎn)生壓差。在這樣的結構 中,壓差沒有直接沿徑向施加到葉輪30上。這樣,減少了相對于 徑向施加到葉輪30上的力。這樣,可限制葉輪30的轉動中心發(fā) 生不重合,從而葉輪30可平穩(wěn)地轉動。
(第二、第三、第四和第五實施例)
圖7、 8、 9、 10分別描述第二、第三、第四和第五實施例。 具有第二至第五實施例的葉輪的燃料泵的結構與第一實施例大致 相同。
在第二、第三、第四和第五實施例中,類似于第一實施例, 葉片溝槽120、 130、 140和150在相對于轉動方向的背側上分別 具有背表面121、 131、 141和151,且每個背表面121、 131、 141 和151的至少徑向內側相對于轉動方向從徑向內側傾斜向徑向外 側。背表面121、 131、 141和151中的每一個具有對應的一個徑 向內端121a、 131a、 141a和151a,和對應的一個徑向外端121b、 131b、 141b和151b。每個對應的徑向內端121a、 131a、 141a和 151a和每個對應的徑向外端121b、 131b、 141b和151b通過線段 110相連接。直線104沿葉輪30的半徑102從每個徑向內端121a、131a、 141a和151a沿徑向向外延伸。線段110和直線104之間限 定了向后傾斜角a。向后傾斜角a滿足以下關系15°《a《3(T 。
類似于第一實施例,每個背表面121、 131、 141和151的向 前傾斜角0滿足以下關系e《60° 。此外,向前傾斜角P和 向后傾斜角a要被設定滿足以下關系l《e/a《4。
如圖7所示,在第二實施例中,葉片溝槽120具有大致成弧 形的四個角部。在這樣的結構中,徑向內端121a和徑向外端121b 中的每一個大致限定了對應角部的弧的中心。
如圖8所示,在第三實施例中,背表面131的徑向外側在葉 片溝槽130中相對于轉動方向朝向徑向外端傾斜。背表面131的 徑向內側和背表面131的徑向外側之間限定了光滑的彎曲表面。
如圖9所示,在第四實施例中,葉片溝槽140的背表面141 的徑向外側大體沿直線104向外延伸。背表面141的徑向內側和 背表面141的徑向外側之間限定了光滑的彎曲表面。
如圖10所示,在第五實施例中,葉片溝槽150的背表面151 限定了大致平的表面。
(第六實施例)
如圖11所示,在第六實施例中,類似于上述實施例,燃料泵 IO是箱內式透平泵,其設置到例如汽車等車輛的油箱內部。在該 實施例中,燃料泵10的出口壓力例如設置在0.25-1.0 MPa之間。 燃料泵10例如在50-250 L/h的范圍內排出燃料。燃料泵10的轉 速例如設定在4000-12000 rpm之間。
燃料泵10包括泵部分12和電機部分13,類似于上述實施例。 外殼14同時容置著泵部分12和電機部分13。外殼14被巻邊且固定到端蓋16和泵殼體20上。
泵部分12是透平泵,其包括泵殼體20、 22和葉輪30。泵殼 體22擠壓插入到外殼14并沿軸向靠著外殼14的臺階15。泵殼體 20、 22用作可旋轉地容置葉輪30 (作為轉子部件)的殼體部件。 泵殼體20、 22和葉輪30在之間限定了大致為C形的泵通道202、 203 (圖13A、 13B)。在該結構中,葉輪30相對于軸向(即葉輪 30的厚度方向)分別在兩側上具有泵通道202、 203。
如圖14A、 14B所示,葉輪30呈具有外周邊的大致盤形,其 中多個葉片溝槽36相對于轉動方向設置到該外周邊上。葉輪30 連同電樞50和軸51 —起旋轉(圖11),以使得燃料從葉片溝槽 36當中的一個的徑向外側流入泵通道202、 203。燃料從泵通道 202、 203流入另一個葉片溝槽36 (其相對于轉動方向位于葉片溝 槽36的所述一個的背側)的徑向內側。這樣,通過重復流出葉片 溝槽36中的其中一個和流入另一個葉片溝槽36,燃料形成了漩渦 流300。形成了漩渦流300的燃料通過泵通道202、 203被加壓。 燃料在葉輪30的旋轉作用下經(jīng)進口端口 200 (圖13B)被抽吸, 該進口端口 200設置到泵殼體20上。在葉輪30的轉動下被抽吸 的燃料經(jīng)相對于葉輪30的厚度方向位于葉輪30兩側上的泵通道 202、 203被加壓。被加壓的燃料通過設置到泵殼體22上的出口端 口 206 (圖13A)朝向電機部分13壓力供給。燃料通過進口端口 200 —側上的泵通道202進行加壓。被加壓的燃料經(jīng)出口端口 206 附近的葉片溝槽36流入出口端口 206 —側的泵通道203。這樣, 燃料從出口端口 206向電機部分13壓力供應。在流經(jīng)限定于永磁 體40和電樞50之間的燃料通道208之后,朝向電機部分13壓力 供給的燃料通過設置到端蓋16上的出口端口 210被供應至發(fā)動機。泵殼體20具有出口孔204 (圖13B)。包含在流經(jīng)泵通道202、 203中的蒸汽通過出口孔204被排到燃料泵10的外側。
每個永磁體40成大致四分之一弧形。四個永磁體40沿外殼 14的內周邊沿周向布置。永磁體40限定了四個磁極,其相對于葉 輪30的轉動方向彼此不同。
電樞50位于葉輪30 —側的端部被金屬蓋68覆蓋,以使得可 減少阻礙電樞50轉動的阻力。電樞50的另一端位于葉輪30的相 反側。電樞50的另一端設置有換向器70。軸51用作電樞50的轉 動軸。軸51可轉動地被軸承24所支撐,該軸承24被端蓋16和 泵殼體22所容置。在該實施例中,六個線圈端子66通過金屬蓋 68彼此電連接。
以下描述葉輪30和進口端口 200的結構。
葉輪30由樹脂一體地形成為大致盤形。如圖14A、 14B所示, 葉輪30的外周邊被環(huán)形部分32所包圍。環(huán)形部分32具有內周邊, 其中葉片溝槽36相對于轉動方向布置到該內周邊上。沿周向彼此 相鄰的葉片溝槽36非均勻地間隔開。葉片溝槽36相對于轉動方 向以不規(guī)則的傾角進行布置。如圖12B所示,相對于轉動方向彼 此相鄰的葉片溝槽36由間隔壁34間隔開。葉輪30相對于葉輪30 的厚度方向具有厚度中心37c。葉輪30相對于葉輪30的厚度方向 具有厚度端表面31。間隔壁34大致從葉輪30的厚度中心37c朝 向兩個厚度端表面31延伸。間隔壁34相對于轉動方向向前傾斜, 以使得間隔壁34形成大致的V形。如圖15所示,間隔壁35沿徑 向從葉片溝槽36的徑向內側向外突伸。間隔壁35局部地間隔葉 片溝槽36的徑向內側。葉片溝槽36在間隔壁35的徑向外側上相對于旋轉軸的軸向彼此連通。燃料沿軸向從兩側上的泵通道202、 203流入葉片溝槽36,且燃料形成了漩渦流300,其沿間隔壁35 在軸向兩側相反旋轉。
如圖12B所示,葉片溝槽36具有位于背側(即相對于轉動方 向的后側)的背表面37。如圖12A所示,背表面37的至少徑向 內側相對于轉動方向從徑向內側向后地傾斜至徑向外側。也就是 說,位于圖12A下側上的背表面37的至少徑向內側朝向圖12A 的左側地從下側傾斜向上側。葉片溝槽36的背表面37具有徑向 內端37a和徑向外端37b,所述徑向內端37a和徑向外端37b通過 線段IIO相連接。直線104沿葉輪30的半徑102從徑向內端37a 徑向向外延伸。線段110在徑向外側相對于轉動方向向后地、相 對于直線104傾斜。如圖12A所示,附圖標記100代表葉輪30的 轉動軸。
如圖12B所示,背表面37從厚度中心37c朝向兩個厚度端表 面31相對于轉動方向向前傾斜。也就是說,背表面37從厚度中 心37c朝向兩個厚度端表面31延伸,以使得背表面37形成大致 的V形。背表面37相對于葉輪30的厚度方向具有厚度端37d。 厚度中心37c和每個厚度端37d通過線段112相連接。直線106 相對于轉動方向沿周向向前地從厚度中心37c延伸。線段112和 直線106之間限定了向前傾斜角P。在該實施例中,該向前傾斜 角e滿足以下關系40。《e《60° 。直線106垂直于轉動軸100。
如圖16所示,進口端口 200通過連通通道201與泵通道202 相連通。連通通道201的橫截面從進口端口 200朝向泵通道202 逐漸減少。使進口端口 200與泵通道202相連通的連通通道201 具有連通壁21。連通壁21從進口端口 200朝向泵通道202逐漸升高,且和泵通道202相連接。燃料通過進口端口 200進行抽吸, 且沿連通壁21朝向葉片溝槽36進行引導。連通壁21具有進口側端部21a和通道側端部21b,所述進口 側端部21a和通道側端部21b通過傾斜直線108相連。線段114 通過其中的一個厚度端37d從厚度中心37c延伸向傾斜直線108。 傾斜直線108和線段114相對于轉動方向限定了角e。該角e滿 足以下關系90°《e《130° 。流經(jīng)進口端口 200的燃料沿連通壁21被引入。燃料流入通常 以高速轉動的葉輪30的葉片溝槽36。當e小于90°時,即e < 90° ,流入葉片溝槽36的燃料可能會以較大角度撞擊葉片溝槽36 的背表面37。當e大于130°時,即e>130° ,葉片溝槽36的 背表面37變得較多地遠離燃料(該燃料通過沿連通壁21被引入, 且通過進口端口 200流入葉片溝槽36)。相應地,燃料難以流入葉 片溝槽36。因此,在該結構中,角e限定為滿足以下關系90 °《£《130° ,以使得在葉輪以高速轉動時燃料平穩(wěn)地沿背表面 37流入葉片溝槽36。這樣,如圖17所示,在90°《e《130°的 范圍內,泵部分12的泵效率np顯著地增加。從進口端口 200朝向泵通道202延伸的連通壁21以抬升角6 升高。也就是說,從進口端口 200朝向泵通道202延伸的傾斜直線108以抬升角e升高。該抬升角e滿足以下關系10°《e《30° 。當e小于10° ,即io。 > e ,從進口端口 200流向連通壁21的燃料在進口端口 200和連通壁21之間的角部處剝落。也就是 說,燃料流在進口側端部21a附近從連通壁21處剝落。相應地,燃料流損失了能量。當e大于30° ,即0>30° ,連通通道201 的橫截面在進口側端部21a附近變大。在此,從進口端口 200流 向連通壁21的燃料流可能不會全部被引向泵通道202,且可能會 局部蓄積。因此,燃料流損失了能量。這樣,泵效率np由于燃料流能量損失而降低。因此,在該結構中,該抬升角e設定為滿足以下關系10°《e《3(T ,以使得可限制從進口端口 200流 向連通壁21的燃料流從連通壁21處發(fā)生剝落,且限制在進口側 端部21a附近蓄積。這樣,可維持燃料流的能量,以使得可增加 泵效率np。當向前傾斜角P小于40° ,即3<40° ,進入葉片溝槽36 的漩渦流300的方向相對于轉動方向向前顯著地改變,且漩渦流 300退出葉片溝槽36。因此,可減少漩渦流300的能量。在該結構中,向前傾斜角P滿足40°《0的關系,以使得 可維持從葉片溝槽36流經(jīng)的漩渦流300的能量。當漩渦流300移出葉片溝槽36時,漩渦流300相對于轉動方 向向前地從葉片溝槽36中接收了能量的分量。當向前傾斜角P 設定為大于60° ,即P >60° ,從葉片溝槽36向前施加到漩渦 流300上的能量的分量變小。相應地,漩渦流300相對于轉動方 向的傾角變大。因此,當漩渦流300移出一個葉片溝槽36且進入 隨后的葉片溝槽36 (其相對于轉動方向位于所述一個葉片溝槽36 的背側)時,所述一個葉片溝槽36和隨后葉片溝槽36之間的間 隔變大。因此,當向前傾斜角P設定為大于60。,在漩渦流300 流經(jīng)泵通道202的同時,進入葉片溝槽36和從葉片溝槽36退出 的數(shù)目減少。相應地,燃料不能充分地加壓。因此,在第六實施例中,向前傾斜角P設定為滿足P《60 ° ,以使得在漩渦流300移出葉片溝槽36時,從葉片溝槽36相 對于轉動方向向前施加到漩渦流300上的能量的分量變大。這樣, 漩渦流300相對于轉動方向的傾角變小。因此,在漩渦流300流 經(jīng)泵通道202的同時,進入葉片溝槽36和從葉片溝槽36退出的 數(shù)目增加。因此,對燃料進行加壓的效率可增加,以使得可增加 泵效率np。此外,在該實施例中,葉片溝槽36在相對于轉動方向的前側 上具有前表面38。前表面38從厚度中心37c朝向兩個厚度端表面 31延伸,以使得前表面38類似于背表面37—樣地、形成大致V 形。在該結構中,背表面37的形狀和前表面38的形狀大致相同, 以使得流出葉片溝槽36的燃料量和流入葉片溝槽36的燃料量大 致均衡。相應地,可增加對燃料加壓的效率,以使得增加泵效率此外,在該實施例中,環(huán)形部分32圍繞葉片溝槽36的徑向 外側,且葉輪30的外周邊不具有泵通道。燃料通過泵通道202被 加壓,且被加壓的燃料相對于轉動方向產(chǎn)生壓差。在該實施例的 結構中,壓差不直接沿徑向施加到葉輪30上。這樣,可減少相對 于徑向施加到葉輪30上的力。因此,這樣,可限制葉輪30的轉 動中心發(fā)生不重合,從而葉輪30可平穩(wěn)地轉動。這樣,可增加泵效率Hp,以使得可增加燃料泵10的負荷能 力,并且也能增加燃料泵10的排出量。(變型實施例)連通壁21不限于平的表面。如圖18所示,連通壁21可以是大致凸起的表面。如圖18所示的連通壁21從進口端口 200朝向 泵通道202逐漸升高,且與泵通道202相連通。在該結構中,燃 料通過進口端口 200進行抽吸,且被連通壁21朝向葉片溝槽36 引入。在該變型實施例中,角e限定為滿足關系90°《e《130總結上述實施例,葉輪30可以在燃料泵10 (其具有沿葉輪 30的轉動方向延伸的泵通道202、 203)中轉動。葉輪30包括沿 轉動方向布置的間隔壁34。相鄰的兩個間隔壁34之間限定了葉片 溝槽36。每個間隔壁34在相對于轉動方向的背側具有背表面37。 背表面37的至少徑向內側相對于轉動方向向后地沿徑向向外傾 斜。背表面37具有通過線段IIO相連的徑向內端37a、121a、131a、 141a、 151a和徑向外端37b、 121b、 131b、 141b、 151b。線段110 相對于葉輪30的半徑102限定了向后傾斜角a。該向后傾斜角a 可以是銳角。背表面37相對于轉動方向向前地、從葉輪30的厚 度中心37c朝向葉輪30的兩個厚度端37d傾斜。厚度中心37c和 每個厚度端37d通過線段112相連。線段112相對于直線106限 定了向前傾斜角P。該向前傾斜角P可以是銳角。直線106與葉 輪30的外周邊的外接圓相切。向后傾斜角a和向前傾斜角P優(yōu) 選滿足以下關系15°《a《3(T ; P《60° ;和l《P/a《4。可選地,燃料泵10包括泵殼體20、 22和葉輪30。泵殼體20、 22具有進口端口 200和泵通道202、 203。葉輪30可在泵殼體20、 22中轉動。葉輪30具有沿泵通道202、 203 (其沿葉輪30的轉動 方向延伸)的葉片溝槽36。每個葉片溝槽36由相對于轉動方向在 背側上的背表面37所限定。背表面37的至少徑向內側相對于轉 動方向向后地向外傾斜。背表面37具有通過線段(第一線段)110相連的徑向內端37a、 121a、 131a、 141a、 151a和徑向外端37b、 121b、 131b、 141b、 151b。第一線段110相對于葉輪30的半徑102 限定了向后傾斜角a。該向后傾斜角a可以是銳角。位于進口端口 200—側上的背表面37相對于轉動方向向前地從葉輪30的厚度中 心37c朝向進口端口 200傾斜。泵殼體20、 22具有連通壁21,其 限定了使進口端口 200和泵通道202、203相連通的連通通道201。 連通壁21具有進口側端部21a和通道側端部21b,所述進口側端 部21a和通道側端部21b通過傾斜直線108相連,該傾斜直線108 從進口端口 200朝向泵通道202、 203逐漸升高。該傾斜直線108 相對于線段(第二線段)114 (其通過背表面37的進口側端部21a 從背表面37的厚度中心37c延伸至傾斜直線108)限定了角e。 該角e可以是直角和鈍角之一。該角e優(yōu)選滿足以下關系90 °《e《130° 。(其他實施例)抬升角e優(yōu)選設定為滿足以下關系10°《e《30° 。但是, 抬升角e不限于滿足io?!?《30°的范圍。在上述實施例中,背表面37以傾斜角P從厚度中心37c朝 向每一個厚度端37d傾斜,以使得向前傾斜角e設定為滿足40 °《P《6(T ??蛇x地,背表面37在進口端口 200 —側從厚度中 心37c傾斜到其中一個厚度端37d,以使得向前傾斜角3設定為 滿足40°《e《60° 。該向前傾斜角P優(yōu)選設定為滿足40?!?P《60° 。但是,向前傾斜角P不限于滿足該范圍40。《e《60在上述實施例中,燃料在葉輪30兩側通過兩個泵通道202、203進行加壓。隨后,燃料相對于厚度方向在葉輪30—側通過進 口端口 200被抽吸,被抽吸的燃料壓力供給至葉輪30的另一側。 這樣,燃料朝向電機部分13進行供應??蛇x地,燃料泵可具有這 樣的結構,其中加壓燃料沒有壓力供給到電機部分13內。在該結 構中,相對于葉輪30位于進口端口 200相反側的泵通道203可忽 略,且燃料通過進口端口 200—側的泵通道202被加壓。連通壁21不限于大致平的表面和大致凸起的表面。連通壁21 可以是大致凹入的表面。葉片溝槽36的外周邊可以不由環(huán)形部分32包圍,且葉片溝 槽36的外周邊可以是打開的。在上述實施例中,葉片溝槽36的 前表面38對應地延伸至背表面37,以使得前表面38形成了大致 V形。可選地,前表面38可以大致沿厚度方向延伸的大致平表面。在上述實施例中,具有電刷的電機應用于燃料泵的電機部分。 可選地,無刷電機也可應用于電機部分。流體不限于燃料,且泵和葉輪的結構可應用于其他液壓裝置。各個實施例的上述結構可進行適當組合。在不偏離本發(fā)明主旨的情況下,可進行各種修正和變更。
權利要求
1、一種流體泵(10),其包括殼體部件(20,22),其具有進口端口(200)和泵通道(202,203)和葉輪(30),其可在殼體部件(20,22)中轉動,所述葉輪(30)沿泵通道(202,203)具有多個葉片溝槽(36),所述泵通道沿葉輪(30)轉動方向延伸,每個葉片溝槽(36)由相對于轉動方向位于背側上的背表面(37)限定,其中背表面(37)的至少徑向內側相對于轉動方向向后地傾斜至徑向外側,背表面(37)具有通過第一線段(110)相連的徑向內端(37a,121a,131a,141a,151a)和徑向外端(37b,121b,131b,141b,151b),第一線段(110)相對于轉動方向向后地相對于直線(104)傾斜,該直線(104)沿葉輪(30)的半徑(102)從徑向內端(37a,121a,131a,141a,151a)徑向向外延伸,葉輪(30)相對于葉輪(30)的厚度方向具有厚度中心(37c),在進口端口(200)側的背表面(37)的至少進口側相對于轉動方向向前地、相對于厚度方向從厚度中心(37c)朝向進口端口(200)傾斜,殼體部件(20,22)具有連通壁(21),其限定了使得進口端口(200)與泵通道(202,203)相連通的連通通道(201),連通壁(21)具有通過傾斜直線(108)相連的進口側端部(21a)和通道側端部(21b),所述傾斜直線從進口端(200)朝向泵通道(202,203)逐漸升高,傾斜直線(108)以及通過背表面(37)的進口側端部(21a)從背表面(37)的厚度中心(37c)延伸至傾斜直線(108)的第二線段(114)相對于轉動方向向前地限定了角ε,且該角ε滿足以下關系90°≤ε≤130°。
2、 如權利要求l所述的流體泵(10),其中背表面(37)相對于轉動方向向前地、相對于厚度方向從厚 度中心(37c)朝向兩側傾斜。
3、 如權利要求l所述的流體泵(10),其中-從進口側端部(21a)朝向通道側端部(21b)延伸的傾斜直 線(108)以抬升角e升高,且該抬升角6滿足以下關系<formula>formula see original document page 3</formula>
4、 如權利要求1-3中任一所述的流體泵(10),其中背表面(37)限定了傾斜表面,該傾斜表面相對于轉動方向 向前地從厚度中心(37c)朝向厚度端(37d)傾斜,厚度中心(37c)在傾斜表面上通過第三線段(112)與厚度 端(37d)相連,第三線段(112)以及相對于轉動方向向前地沿周向從厚度 中心(37c)延伸的直線(106)在之間限定了向前傾斜角P, 且該向前傾斜角P滿足以下關系<formula>formula see original document page 3</formula>
5、 如權利要求1-3中任一所述的流體泵(10),還包括電機部分(13),其轉動葉輪(30)用于對從進口端口 (200) 抽吸入泵通道(202, 203)內的流體進行加壓,所述泵通道沿多 個葉片溝槽(36)進行限定。
6、 一種流體泵(10),其包括殼體部件(20, 22),其具有進口端口 (200)和泵通道(202, 203);和葉輪(30),其可在殼體部件(20, 22)中轉動,所述葉輪 (30)沿泵通道(202, 203)具有多個葉片溝槽(36),所述泵 通道沿葉輪(30)轉動方向延伸,每個葉片溝槽(36)由相對于 轉動方向在背側上的背表面(37)限定,其中背表面(37)的至少徑向內側相對于轉動方向向后地向 外傾斜,背表面(37)具有通過第一線段(110)相連的徑向內端(37a, 121a, 131a, 141a, 151a)和徑向外端(37b, 121b, 131b, 141b, 151b),該第一線段(110)相對于葉輪(30)的半徑(102)限 定了向后傾斜角ci,該向后傾斜角a是銳角,在進口端口 (200)側的背表面(37)相對于轉動方向向前 地、從葉輪(30)的厚度中心(37c)朝向進口端口 (200)傾斜,殼體部件(20, 22)具有連通壁(21),其限定了使得進口 端口 (200)與泵通道(202, 203)相連通的連通通道(201),連通壁(21)具有通過傾斜直線(108)相連的進口側端部(21a)和通道側端部(21b),所述傾斜直線從進口端口 (200) 朝向泵通道(202, 203)逐漸升高,傾斜直線(108)相對于第二線段(114)限定了角e ,其 中第二線段(114)通過背表面(37)的進口側端部(21a)從背 表面(37)的厚度中心(37c)延伸至傾斜直線(108),該角£ 是直角和鈍角之一,且該角e滿足以下關系90°《e《130° 。
全文摘要
一種葉輪(30)包括相對于轉動方向布置的葉片溝槽(36)。背表面(37)的至少徑向內側相對于轉動方向向后地沿徑向向外傾斜。背表面(37)具有通過第一線段(110)相連的徑向內端(37a)和徑向外端(37b)。所述第一線段(110)和葉輪(30)的半徑(102)在之間限定了向后傾斜角α。背表面(37)相對于轉動方向向前地從葉輪(30)的厚度中(37c)朝向葉輪(30)的每個厚度端(37d)傾斜。厚度中心(37c)和厚度端(37d)通過第二線段(112)相連。所述第二線段(112)以及厚度中心(37c)在之間限定了向前傾斜角β。向后傾斜角α和向前傾斜角β滿足以下關系15°≤α≤30°;β≤60°;和1≤β/α≤4。
文檔編號F02M37/04GK101307774SQ200810128480
公開日2008年11月19日 申請日期2006年11月7日 優(yōu)先權日2005年11月8日
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