葉輪以及使用該葉輪的燃料泵的製作方法
2023-05-11 04:15:01
專利名稱：葉輪以及使用該葉輪的燃料泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種葉輪以及採用該葉輪的燃料泵。所述葉輪具有沿其轉動方向制出的葉片槽，使得葉輪在轉動時能對泵通道中的燃料進行加壓。所述的泵通道是沿葉片槽製成的。
背景技術：
在如下的專利文件中公開了一些常規的燃料泵JP-A-3-81596、JP-B2-2962828(US-5328325)、JP-A-175196(US-5697152、US-5536139、US-5395210)、JP-A-6-229388(US-5407318)、JP-A-7-217588。在這些常規的燃料泵中，在盤形的葉輪上沿其轉動方向制有多個葉片槽。這些在轉動方向上相鄰的葉片槽被一分隔壁間隔開。葉輪轉動而對泵通道中的燃料進行加壓，其中的泵通道是沿葉片槽制出的。
葉輪的轉動使得流體中產生旋流能量。該旋流能被用來對泵通道中的流體進行加壓。當流體從泵通道流入到葉片槽的徑向內側中時，流體的旋流能會降低。結果就是，渦旋流中沿轉動軸線方向的速度分量將降低，流體的流動方向近似為轉動方向。如在專利文件JP-A-3-81596、US-5328325中描述的那樣，一個在轉動方向上位於葉片槽後側的分隔壁具有一前表面，該表面在轉動方向上位於前方一側，前表面是一個沿徑向方向延伸的平面。在這種結構中，旋流並不是沿分隔壁的前表面流經葉片槽，而是以很大的角度衝擊到分隔壁的前表面上。衝擊力的做功方向與葉輪的轉動方向相反，從而使葉輪的轉動受到幹擾。
發明內容
考慮到上述的問題，本發明的一個目的是製造一種用於燃料泵的葉輪，在該葉輪中，燃料能平穩地流入到葉片槽中，本發明的目的還在於製造一種採用該葉輪的燃料泵。
根據本發明，用於燃料泵的葉輪的內部形成一泵通道，該泵通道沿葉輪的轉動方向延伸。葉輪內部所形成的泵通道在軸向上位於葉輪的兩側。葉輪轉動而對泵通道中的燃料進行加壓。葉輪形成了多個沿轉動方向分布的葉片槽。在軸向方向上，這些葉片槽分別位於葉輪的兩側。葉片槽與泵通道相通。葉輪具有多個分隔壁。每一分隔壁都將在轉動方向上相鄰的葉片槽分隔開。每一分隔壁都包括一前表面，其相對於轉動方向位於前側，前表面包括一傾斜面，至少在其徑向內側部分處，該傾斜面相對於轉動方向向後側傾斜。該傾斜面的傾斜角α等於或小於45°。
位於傾斜面徑向外側上的前表面相對於傾斜面在轉動方向上傾斜向前側。在傾斜面的徑向外側，前表面具有一平面，該平面被限定為沿徑向方向延伸。
分隔壁具有一後表面，其在轉動方向上位於後側。後表面的徑向內側部分相對於轉動方向向後側傾斜。
葉片槽在徑向方向上的長度為L0，傾斜面在徑向方向上的長度為L1。長度L0與L1之間具有這樣的關係L1/L0等於或大於0.3。
L1/L0也可等於或大於0.5。L1/L0還可等於或小於0.75。葉輪還包括一與分隔壁相連接的環形部分。環形部分在徑向外側環繞著葉片槽。
每一分隔壁都包括在轉動方向上位於前側的前表面。每一分隔壁都具有在轉動方向上位於後側的後表面。環形部分具有內周面。位於徑向外側的分隔壁前表面與環形部分的內周面之間形成了一角狀的相交部分。位於徑向外側的分隔壁後表面與環形部分的內周面之間也形成了一角狀的相交部分。
在徑向內側上，葉片槽具有一內周面。位於徑向內側的分隔壁前表面與葉片槽的內周面之間形成一角狀的相交部分。位於徑向內側的分隔壁後表面與葉片槽的內周面之間也形成一角狀的相交部分。
一燃料泵包括一電機部分、葉輪、以及一外殼構件。葉輪被電機部分所產生的驅動力驅動而轉動。外殼構件可轉動地容納著葉輪。外殼構件形成了所述的泵通道。
從下文參照附圖所作的詳細描述，能更加清楚地理解上述內容以及本發明其它的目的、特徵和優點。在附圖中圖1是一個側面剖視圖，表示了根據本發明第一實施方式的燃料泵；圖2是沿圖1中的II-II線所作的剖面圖；圖3中的透視圖表示了根據第一實施方式的葉輪；圖4A中的側面剖視圖表示了根據第一實施方式的葉輪，圖4B是沿圖4A中箭頭IVB的方向進行觀察所作的正視圖；圖5中的剖視圖表示了根據第一實施方式的葉輪的葉片槽；圖6是根據第一實施方式的葉片槽的正視圖；圖7中的正視圖表示了根據本發明第二實施方式的葉片槽；圖8A中的剖視圖表示了根據第二實施方式的葉輪，圖8B是沿圖8A中箭頭VIIIB的方向進行觀察所作的正視圖；圖9中的圖線表示了傾斜角α與泵效率之間的關係；
圖10中的圖線表示了L1/L0與泵效率之間的關係；圖11中的正視圖表示了一種根據本發明第二實施方式改型形式的葉片槽；圖12中的正視圖表示了根據本發明第三實施方式的葉片槽；圖13中的正視圖表示了根據本發明第四實施方式的葉片槽；以及圖14中的正視圖表示了根據本發明第五實施方式的葉片槽。
具體實施例方式
(第一實施方式)如圖1、2所示，燃料泵1屬於安裝在油箱內的燃料泵類型，其例如被安裝在車輛的燃料箱內。燃料泵1將燃料箱中的燃料輸送給作為燃料消耗設備的發動機。燃料泵1具有一電機部分2和一泵部分4。電機部分2具有一轉子30，其進行轉動而使泵部分4工作，泵部分4對從燃料箱抽吸來的燃料執行加壓。燃料泵1的轉速在4000rpm到15000rpm之間，以使得燃料泵1能按照7~300L/h的流量泵送燃料。燃料泵1的直徑在10mm到50mm之間。
電機部分2具有一定子芯20、一線圈繞組24、以及轉子30。定子芯20被製成這樣使得磁鋼片在軸向上堆疊到一起。如圖2所示，在圓周方向上以相等的間距設置了六個凸齒22，它們突伸向電機部分2的中央。在各個凸齒22上纏繞有線圈24。定子芯20和線圈24被模製在一樹脂殼體12中。在樹脂殼體12中嵌壓模製一金屬殼體14，以使得金屬殼體14縮箍到一吸入蓋40上。樹脂質殼體12的樹脂材料會填充到金屬殼體14中形成的多個通孔14a中。
轉子30包括一轉軸32、一轉動芯34、以及永磁體36。永磁體36被製成一個圓筒形的單體構件，並被設置在轉動芯34的外周側。永磁體36被制有八個磁極部分37，這些磁極部分分布在轉動方向上。八個磁極部分37是被磁化了的，從而每個磁極部分37都能形成一個磁極，這些磁極在轉動方向上是互異的。每個磁極都與位於外周側的定子芯20相對著。
泵部分4包括所述吸入蓋40、一排流蓋42、以及一葉輪50。吸入蓋40和排流蓋42屬於外殼構件，它們可轉動地容納著葉輪50。排流蓋42被夾置在樹脂殼體12與吸入蓋40之間，並被金屬殼體14固定著。葉輪50轉動而將燃料從吸入蓋40的抽吸口100吸入。燃料在泵通道110、112中受到加壓，並在從轉子30與定子芯20之間流過之後從排流口120排出，其中的泵通道被制在吸入蓋40和排流蓋42上，並沿葉輪50的外圓周延伸。
下面將對葉輪50的結構作詳細的描述。如圖3所示，葉輪50被制為盤形，葉輪50的外圓周被一環形部分52環繞著。在環形部分52的內周面上，葉輪50上形成了一些葉片槽56。在軸向方向上，葉輪50的兩側都形成了葉片槽56。
圖4A是沿圖5中的IVA-IVA線所作的剖面圖。如圖4A、4B所示，各個葉片槽56在轉動方向上相鄰，並被一分隔壁54間隔開。在軸向方向上，分隔壁54在大體中間位置處發生了彎折。在轉動方向上，分隔壁54被彎向後方一側。
如圖5所示，在軸向上相鄰的葉片槽56被位於葉片槽56徑向內側的擋壁58部分地分隔開。但是，在葉片槽56的徑向外側，軸向上相鄰的葉片槽56是相通的。擋壁58被製成平滑的凹面形，其從徑向內側向徑向外側延伸。從擋壁58的兩軸向端側向其軸向中央側，該擋壁為光滑的凹曲面。因而，燃料在葉片槽56中沿擋壁58的凹曲面流動，從而在葉片槽56軸向兩側形成了渦旋流300。
如圖6所示，每一葉片槽56都具有一內表面57，其是由環形部分52的內表面53、在轉動方向上位於前方一側的分隔壁54前表面60、在轉動方向上位於後方一側的分隔壁54的後表面62、以及一內表面64構成的。內表面64形成於葉片槽56的徑向內側，並沿轉動方向延伸。前表面60是一個傾斜的平面，在轉動方向上，其形成於葉片槽56的後方一側上。分隔壁54的前表面60與葉片槽56的內表面64在它們之間的相交部位處形成了一個邊緣部分(相交部分)70，其為弧形形狀。分隔壁54的前表面60與環形部分52的內表面53在它們之間的相交部位處形成了一個角狀的邊緣部分(相交部分)72。分隔壁54的前表面60隨著向徑向外側延伸，其在轉動方向上向後側傾斜。前表面60向後方一側傾斜而相對於虛線202形成一個傾斜角α。虛線202沿徑向延伸向葉片槽56的徑向外側。也就是說，分隔壁54前表面60的徑向內側相對於轉動方向傾斜向前方一側，前表面相對於虛線202形成了一個傾斜角α。該傾斜角α等於或小於45°。
後表面62是一個平面，在轉動方向上，其形成於分隔壁54的後方一側。在轉動方向上，後表面62位於葉片槽56的後方一側。與前表面60類似，後表面62隨著延伸向徑向內側而在轉動方向上傾斜向後方一側。也就是說，後表面62的徑向內側相對於轉動方向傾斜向前方一側。分隔壁54的後表面62與葉片槽56的內表面64在它們之間的相交部位處形成了一個弧形的邊緣部分(相交部分)74。分隔壁54的後表面62與環形部分52的內表面53在它們之間的相交部位處形成了一個角狀的邊緣部分(相交部分)76。如圖4A到圖6所示，葉輪50發生轉動，從而使燃料從葉片槽56的徑向外側分別流入到泵通道110、112中。燃料從兩側分別流入到在轉動方向上處於後方一側的那一葉片槽56的徑向內側中。燃料頻繁地流入、流出各個葉片槽56，從而可利用形成旋流300的能量對泵通道110、112中的燃料進行加壓。
如圖4A、4B所示，燃料從葉片槽56的徑向外側以速度V1流入到泵通道110、112中，燃料消耗能量而對泵通道110、112中的燃料進行加壓。當燃料以速度V2流到在轉動方向上位於後側的另一葉片槽56中時，燃料沿軸向方向流動的速度分量就降低了。當燃料從葉片槽56的徑向外側流出時，燃料流與葉輪50的軸向端面51之間形成了一個角度θ1。當燃料流入到葉片槽56的徑向內側中時，燃料流與葉輪50的端面51之間形成了一個角度θ2。角度θ1大於角度θ2，也就是說，當燃料以速度V2流入到葉片槽56的徑向內側時，其流動方向接近於轉動方向。
在第一實施方式中，在轉動方向上位於葉片槽56後方一側的分隔壁54前表面60是一個傾斜的平面，其徑向外側部分在轉動方向上傾斜向後側。因而，流入到葉片槽56中的燃料流與前表面60之間的衝擊角就會減小，從而作用在葉輪50上的、受燃料衝擊所產生的衝擊力也會儘可能地減小，其中，衝擊力的作用方向與轉動方向相反。另外，分隔壁54前表面60與葉片槽56內周面64之間的邊緣部分70被製成弧形，從而，燃料可從邊緣部分70向前表面60平穩地流入到葉片槽56中(見圖4B)。由此，可降低由流入到葉片槽56中的燃料施加的、與轉動方向相反的作用力，從而可提高燃料泵的效率。此處，泵的效率被表達為(P·Q)/(T·N)。葉輪50的扭矩為T，轉速為N，從泵部分4排出的燃料壓力為P，Q代表燃料的排流量。
在轉動方向上，後表面62形成於分隔壁54的後方一側上。後表面62在轉動方向上位於葉片槽56的前方。與前表面60對應，後表面62隨著延伸向徑向外側而在轉動方向上傾斜向後方。因而可防止葉片槽56的容積由於前表面60是傾斜的而發生改變，並能防止葉片槽56的總容積減小。
在前表面60、後表面62、以及內周面53之間形成的邊緣部分(相交部分)72、76是角狀的。相比於邊緣部分72、76被製成弧形的結構，能儘可能地增大葉片槽56的容積以及旋流流入到葉片槽56中的通流面積。因此，能儘可能地增加流經葉片槽56的燃料，並能提高旋流的能量。與此同時，傳遞給泵通道中燃料的能量也能進一步地增大。
邊緣部分72、76優選為角狀。但是，如果由於製造等因素的限制而需要形成一定的弧度R，則R優選為等於或小於0.5mm。在第一實施方式中，環形部分52包圍了葉片槽56的徑向外側—即外周面，未在葉輪50的外周一側形成泵通道。結果就是，在沿轉動方向形成的泵通道中受到加壓的燃料的壓力差不會沿徑向直接作用到葉輪50上，從而減小了葉輪50的徑向受力。因而可防止葉輪50偏離其轉動中心，使葉輪50能平穩地轉動。
(第二實施方式)圖7、8A、8B表示了本發明的第二實施方式。在第二實施方式中，區別只在於葉片槽80的形狀與第一實施方式的葉片槽56不同。帶有該葉輪的燃料泵的其它結構與第一實施方式的結構基本上相同。
如圖7所示，每一葉片槽80都具有一內周面88，該葉片槽80是由環形部分52的內周面53、在轉動方向上位於前方一側的分隔壁54的前表面84和85、在轉動方向上位於後方一側的分隔壁54的後表面86、87；以及內周面88構成的。葉片槽80的內周面88沿轉動方向在徑向內側上延伸。前表面84是一個傾斜的平面，在轉動方向上，該平面位於葉片槽80的後側。在轉動方向上，前表面84的徑向外側部分傾斜向後方。在轉動方向上，前表面84徑向外側部分相對於虛線202向後傾斜的角度為α。虛線202從葉輪50的中心沿徑向延伸向徑向外側。前表面84與內周面88在它們之間的相交部位處形成了一個角狀的邊緣部分(相交部分)90。前表面85是一個平面，其位於前表面84的徑向外側，從而與前表面84連為一體。前表面85是沿徑向方向形成的，在轉動方向上，其相對於前表面84向前傾。因而，分隔壁54的整個前表面包括前表面84和85，並在轉動方向上向前彎折而呈現為凹角狀。
後表面86是一個平面，在轉動方向上其位於葉片槽80的前方。後表面86形成於徑向內側。後表面86的徑向外側部分在轉動方向上傾斜向後側。也就是說，後表面86的徑向內側部分在轉動方向上傾斜向前側。後表面86與內周面88在它們之間的相交部位處形成了一個角狀的邊緣部分(相交部分)94。後表面87與內周面53在它們之間的相交部位處形成了一個角狀的邊緣部分(相交部分)96。後表面87是一個平面，其位於後表面86的徑向外側，從而後表面87與後表面86連為一體。後表面87沿徑向方向延伸。
在第二實施方式中，在轉動方向上位於葉片槽80後方一側的分隔壁54的前表面是由兩個前表面84、85組成的。在轉動方向上，分隔壁54的前表面向前彎折而形成凹角狀。由此改變了前表面84的傾斜角，進而可調整前表面84與前表面85之間的彎折角。這樣就可以分別調整燃料在流入到葉片槽80中時相對於前表面84的角度、以及燃料在從葉片槽80中流出時的角度。
如圖9所示，葉片槽80在徑向方向上的長度為L0，前表面84在徑向方向上的長度為L1。如果α＝0°，在轉動方向上位於葉片槽80後方的、位於徑向內側的分隔壁54的前表面在向徑向外側延伸的過程中，在轉動方向上將不向後傾斜。也就是說，分隔壁54的整個前表面都是沿徑向方向延伸的。從圖9可看出，與結構採用α＝0°時的泵效率相比，如果分隔壁54徑向內側部分前表面的徑向外側在轉動方向上向後傾斜，且傾斜角α等於或小於45°、L1/L0分別等於0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，則泵的效率能得以提高。
因而，如果至少在分隔壁54前表面的徑向內側部分處形成一個平面，則傾斜角α優選為等於或小於45°，其中，該平面的徑向外側部分相對於轉動方向傾斜向後側。傾斜角α的該優選範圍也適用於上述第一實施方式中的結構，在此結構中，在轉動方向上位於前方的、分隔壁54的整個前表面的徑向外側部分相對於轉動方向向後方傾斜。
如圖10所示，在L1/L0等於或大於0.3的情況下，尤其是在傾斜角α為30°時，泵的效率能獲得提高。當L1/L0等於或大於0.5時，傾斜角α為上述特定值時，泵的效率顯著提高。當L1/L0等於或小於0.75時，在傾斜角α的某一範圍內，泵的效率能得到提高，其中的範圍為α等於或小於40°。
在第二實施方式中，分隔壁54上位於徑向外側的前表面85與環形部分52內周面53之間的邊緣部分(相交部分)92為角狀形狀。分隔壁54上位於徑向外側的後表面87與環形部分52內周面53之間的邊緣部分96為角狀形狀。另外，分隔壁54上位於徑向內側的前表面84與葉片槽56內周面88之間的邊緣部分(相交部分)90為角狀形狀。此外，分隔壁54上位於徑向內側的後表面86與葉片槽56內周面88之間的邊緣部分94為角狀形狀。因而，相比於邊緣部分90、92、94、96被製成弧形結構的情況，能儘可能地增大葉片槽56的容積、旋流流入到葉片槽56中的通流面積、以及旋流從葉片槽56中流出的通流面積。因此，能儘可能地增加流經葉片槽56的燃料，並能提高旋流的能量。與此同時，傳遞給泵通道中燃料的能量也能進一步地增大。
在所述的第二實施方式中，邊緣部分90、92、94、96優選為角狀。但是，如果由於製造等因素的限制而需要在邊緣部分90、92、94、96處形成一定的弧度R，則R優選為等於或小於0.5mm。
(第二實施方式的改型)在第二實施方式中，位於前表面84徑向外側的外表面85是沿徑向方向延伸的。但是，如圖11所示，在第二實施方式的改型中，葉片槽130具有一內表面132，在該內表面中，一前表面134隨著延伸向徑向外側而在轉動方向上向前傾斜。前表面134是一個平面，其位於前表面84的徑向外側。前表面134在轉動方向上向前傾斜了一定角度(該傾斜角β是相對於虛線202而言的)。虛線202沿徑向從葉輪50的中心向徑向外側延伸。優選地是，前表面134接近於沿徑向方向延伸的虛線202。即使在前表面134相對於虛線202在轉動方向上向前或向後傾斜的情況下，該傾斜角β優選為等於或小於5°。在此情況下，優選地是，位於前表面84徑向外側的前表面134在延伸向徑向外側的方向上也相對於前表面84向轉動方向的前側傾斜。也就是說，包括前表面84、134的分隔壁54整個前表面優選地是在轉動方向上向前側彎折，從而成為凹角狀狀。
後表面135位於後表面86的徑向外側，其中的後表面86相對於轉動方向位於葉片槽130的前側。與前表面134類似，後表面135在延伸向徑向外側的過程中，也相對於虛線202傾斜向轉動方向的前側。
(第三實施方式)在第三實施方式中，與第二實施方式中的結構類似，分隔壁54上位於徑向內側的前表面隨著延伸向徑向外側而向轉動方向上的後側傾斜。
如圖12所示，葉片槽140具有一內表面142。前表面84與內周面88在它們之間的相交部位處形成了一個弧形的邊緣部分(相交部分)144。後表面86與內周面88在它們之間的相交部位處形成了一個弧形的邊緣部分(相交部分)146。前表面85與內周面在它們之間的相交部位處形成了一個弧形的邊緣部分(相交部分)145。後表面87與內周面53在它們之間的相交部位處形成了一個弧形的邊緣部分(相交部分)147。各個邊緣部分144、145、146、147都非角狀形狀。
(第四實施方式)在第四實施方式中，與第二、第三實施方式中的結構類似，分隔壁54上位於徑向內側的前表面隨著延伸向徑向外側而向轉動方向上的後側傾斜。
如圖13所示，葉片槽150具有一內表面152。在前表面84的徑向外側形成了一個前表面154。在後表面86的徑向外側形成了一個後表面156。前表面154和後表面156在向徑向外側延伸的過程中相對於轉動方向向前方傾斜。前表面84與前表面154之間形成了一個圓滑的曲面。後表面86與後表面156之間形成了一個圓滑的曲面。
具體來講，在葉片槽150的後方(相對於轉動方向而言)，位於徑向內側的前表面84與位於徑向外側的前表面154之間形成了光滑的曲面。因而，流入到葉片槽150中的燃料流經該葉片槽150而從位於徑向內側的前表面84流向位於徑向外側的前表面154，在此過程中，燃料流的流動方向平滑地改變。因而，可降低燃料流經葉片槽150的流動阻力。
(第五實施方式)在第五實施方式中，與第二、第三、第四實施方式中的結構類似，分隔壁54上位於徑向內側的前表面隨著延伸向徑向外側而向轉動方向上的後側傾斜。
如圖14所示，葉片槽160具有一內表面162。葉片槽160的徑向內側部位具有一前表面164，在轉動方向上，該表面位於後方。葉片槽160的徑向內側部位還具有一後表面165，其在轉動方向上位於前側。前表面164和後表面165是光滑的曲面，它們隨著延伸向徑向外側而在轉動方向上向後側傾斜。前表面164是一個凹角狀的傾斜面。後表面165是凸角狀狀的傾斜面。
前表面164與前表面85平滑地連接起來，且後表面165與後表面87也平滑地連接起來。因而，流入到葉片槽160中的燃料流經葉片槽160而從位於徑向內側的前表面164流向位於徑向外側的前表面85，同時使燃料平穩地改變流動方向。因而，可降低燃料流經葉片槽160的流動阻力。
在第二實施方式的改型、以及在第三、第四和第五實施方式中，在L1/L0等於或小於0.3的情況下，對於前表面84、164特定的傾斜角α，泵的效率得以提高，其中，前表面84、164位於葉片槽的徑向內側，並相對於轉動方向向後側傾斜。在第五實施方式的結構中，前表面164的傾斜角α是指這一角度為凹角曲面形狀的前表面164的切線在轉動方向上、相對於虛線202向後傾斜的角度。虛線202沿徑向從葉輪50的中心向徑向外側延伸。傾斜角α優選地等於或小於45°。在L1/L0等於或大於0.5的條件下，在前表面84、164的傾斜角α為特定值時，泵的效率能顯著地提高。在前表面84、164的傾斜角α為某一特定範圍時，泵的效率能得以提高，並且，如果L1/L0等於或小於0.75，則能提高泵的效率的所述範圍就增大了。
在上述的實施方式中，各個分隔壁分隔開了在轉動方向上相鄰的葉片槽。分隔壁具有一個相對於轉動方向位於前側的前表面。至少在其徑向內側部位處，前表面或者是一傾斜的平面，或者是一個凹角狀的曲面。傾斜平面或凹角曲面在向徑向外側延伸的過程中向轉動方向上的後側傾斜。因此，燃料可沿傾斜平面或凹角狀的曲面平穩地流入到葉片槽中，平面或凹角曲面是分隔壁的前表面，其在轉動方向上位於葉片槽的後方。結果就是，由流入到葉片槽中的燃料施加的、與轉動方向相反的作用力就減小了。從而可提高燃料泵的效率。結果將是，如果所需要的燃料排流量不變，則甚至在燃料泵的尺寸被縮小的條件下，也能獲得等量的燃料排流量。如果泵體的尺寸不變，則就能增大燃料的排流量。
在上述各種結構中，在轉動方向上位於分隔壁54前方一側的前表面至少在徑向內側部位處具有一傾斜的前表面。該傾斜面相對於轉動方向向後傾斜。在這種結構中，能量減小、且近似為轉動方向的燃料旋流將沿傾斜面順暢地進入到葉片槽中，其中的斜面位於分隔壁54的前側上，並處於其徑向內側。相對於轉動方向，分隔壁54被設置在葉片槽的後方。結果就是，由流入到葉片槽中的燃料作用在葉片槽上衝擊力被減小了，從而限制了對葉輪50轉動的影響，其中，對葉輪轉動的影響是由流入到葉片槽中燃料造成的。
位於分隔壁54前表面徑向內側部位的傾斜面具有一定的傾斜角α。如果傾斜角α過大，則流經葉片槽的燃料在轉動方向上向後側的傾斜將過量。如果燃料在轉動方向上向後方的流動過量，則其流動方向將產生大的改變，且降低了旋流的能量。也就是說，當燃料流改變為旋流時，燃料流的方向發生大的改變而變為沿徑向方向流動，旋流的能量將減小。在上述的結構中，傾斜角α被設定為等於或小於45°，從而，由流入到葉片槽中的燃料作用在葉片槽上的、與轉動方向相反的衝擊力就減小了。另外，能儘可能地阻止旋流的能量減小，同時，燃料流的方向被恢復為沿徑向方向延伸。
在上述的結構中，傾斜面中位於徑向外側的前表面相對於傾斜面在轉動方向上向前傾斜。也就是說，分隔壁54的整個前表面在轉動方向上被向前彎折，從而成為凹角狀。在該結構中，可利用傾斜面中位於徑向外側的前表面，將沿傾斜面流到轉動方向後側的燃料改變為沿徑向方向流動的旋流，其中的傾斜面位於分隔壁54的前表面上，並處於徑向內側。
在上述的結構中，在分隔壁54前表面上形成的傾斜面包括一個位於徑向外側的平面。該平面沿徑向方向延伸。在這種結構中，燃料從分隔壁54前表面上形成的、位於徑向內側的傾斜面流向徑向外側，其中，分隔壁54的前表面是指在轉動方向上位於葉片槽後方的那一表面。燃料沿由位於徑向外側的所述平面限定的徑向方向、從葉片槽平穩地流向泵通道110、112。因而，可防止旋流的能量出現降低。
在上述的結構中，位於分隔壁54徑向內側的後表面對應著傾斜面而在轉動方向上向後傾斜，其中的後表面在轉動方向上位於分隔壁54的後側。在分隔壁54的前表面上，在徑向內側處形成所述的傾斜面。因而，可防止葉片槽的容積、以及旋流流入到葉片槽中的通流面積減小，從而可防止流經葉片槽的燃料量降低。
此處，L0是葉片槽在徑向方向上的長度，L1是所述傾斜面在徑向方向上的長度。位於分隔壁54前表面徑向內側的傾斜面在轉動方向上向後傾斜。流入到葉片槽徑向內側中的燃料被傾斜面引導著而流過一定長度。如果L1/L0過小，則所述的長度將變得不足。結果就是，流過葉片槽的燃料在改變方向為沿位於前表面徑向內側的傾斜面流動之前，就將衝擊到位於傾斜面徑向外側的前表面上。因而，在與葉輪50轉動方向相反的方向上，分隔壁54的前表面受到很大作用力。
因而，在上述的結構中，L1/L0被設定為等於或大於0.3，從而可保證在分隔壁54前表面徑向內側處的傾斜面具有足夠的長度，以便於對燃料流進行引導。所述傾斜面在轉動方向上向後傾斜。因而，可利用該傾斜面改變燃料的方向，且燃料流到前表面上傾斜面的徑向外側處。這樣就能儘可能地減小由燃料流作用到分隔壁54前表面上的、與轉動方向相反的作用力。
在上述的結構中，L1/L0被設定為等於或大於0.5，從而能進一步延長位於前表面徑向內側的傾斜面對燃料流的引導長度。傾斜面在轉動方向上向後傾斜。因而，能進一步減小由燃料流作用到分隔壁54前表面上的、與轉動方向相反的作用力。
此處，如果L1/L0過大，則位於分隔壁54前表面徑向內側的傾斜面對燃料流的引導長度就會變大。此情況下，傾斜面在向徑向外側延伸的過程中向轉動方向上的後側傾斜。從葉片槽流出的燃料在傾斜面的徑向外側經過一定長度後將恢復到渦旋方向，如果L1/L0太大，則所述長度將變得不夠。結果就是，燃料在渦旋方向上的能量將減小。因而，當燃料再次進入到葉片槽中時，葉輪50軸向端面與燃料流之間的夾角將變小。也就是說，燃料流入到葉片槽中的方向相對於葉輪50的軸線的角度將變大。結果就將導致流入到葉片槽中的燃料量減小。
因而，在上述的結構中，L1/L0被設定為等於或小於0.75。由此可限定了傾斜面相對於分隔壁54前表面的比值的上限，其中的傾斜面隨著向徑向外側的延伸而向後側傾斜。因而，限制了傾斜面的長度。這樣就能防止燃料流被引入到葉片槽中時相對於葉輪50軸線的角度太大，從而可保持燃料流入到葉片槽中的量。
在上述結構中，環形部分52包圍著葉片槽的徑向外側面，從而將葉片槽的徑向外側封閉。由於葉輪50在轉動方向上旋轉，會在沿葉片槽形成的泵通道110、112中的燃料內產生出壓差。該壓差並不直接作用到葉輪50的外周面上，從而使位於沿葉輪50外周面形成的間隙內的燃料壓力達到均衡。結果就是，沿徑向方向向葉輪50施加的作用力很小，因而葉輪50不易於偏離其轉動中心。
在上述的各種結構中，位於徑向外側的分隔壁54的前表面與環形部分52的內周面53之間形成了一個角狀的相交部分。位於徑向外側的分隔壁54的後表面與環形部分52的內周面53之間形成了一個角狀的相交部分。在這種結構中，與分隔壁54前表面和後表面與環形部分52內周面53形成弧形相交部分的情況相比，可儘可能地增大葉片槽的容積、以及燃料從葉片槽中流出的通流面積。因而，可增大流經葉片槽的燃料流量。
在上述結構中，位於徑向內側的分隔壁54的前表面與葉片槽內周面之間形成了一個角狀的相交部分。位於徑向內側的分隔壁54的後表面與葉片槽內周面之間形成了一個角狀的相交部分。在這種結構中，與分隔壁54前表面和後表面與葉片槽內周面形成弧形相交部分的情況相比，可儘可能地增大葉片槽的容積、以及燃料從葉片槽中流出的通流面積。因而，可增大流經葉片槽的燃料流量。
在上述結構中，採用了具有上述結構的葉輪50，因而降低了流入到葉片槽中的燃料相對於葉片槽的衝擊力，從而可保護葉輪50，使其轉動不會由於燃料流入到葉片槽中而受到幹擾。因而可提高泵效率。
(其它實施方式)本發明並不僅限於上述的實施方式。本發明的結構可以是任何的構造，只要能滿足下列兩條件中的至少之一即可。至少在分隔壁前表面的徑向內側處形成的傾斜面的傾斜角α等於或小於45°。作為替代條件，L1/L0等於或大於0.3。L0是葉片槽在徑向上的長度。L1是傾斜面在徑向上的長度。至少在分隔壁前表面的徑向內側處形成所述的傾斜面。
在上述的實施方式中，葉片槽的徑向外側被環形部分包圍著。但是，也可不設置環形部分52，使葉片槽的徑向外側部分成為開通的。
在上述實施方式中，在轉動方向上位於後側的分隔壁表面的至少徑向內側部分與位於徑向內側的分隔壁前表面相對應，從而在向徑向外側延伸的過程中向轉動方向的後側傾斜。但是，分隔壁的後表面也可被製成沿徑向方向延伸。
在上述的實施方式中，線圈24繞在位於外周側的定子芯20上。此外，永磁體36被設置在位於內周側的轉子30上。但是，也可將永磁體設置在外周側上，而將線圈繞在位於內周側的轉子上，以此來組成燃料泵。
可適當地組合上述各實施方式的結構。
在不悖離本發明設計思想的前提下，可對上述實施方式作出多種形式的改動和替換。
權利要求
1.一種用於燃料泵(1)的葉輪(50)，該葉輪(50)限定了沿葉輪(50)的轉動方向延伸的泵通道(110、112)，葉輪(50)所限定的泵通道(110、112)在軸向上位於葉輪(50)的兩側，葉輪(50)轉動而對泵通道(110、112)中的燃料進行加壓，葉輪(50)形成了多個沿轉動方向分布的葉片槽(56、80、130、140、150、160)，在軸向方向上，這些葉片槽(56、80、130、140、150、160)分別位於葉輪(50)的兩側，這些葉片槽(56、80、130、140、150、160)與泵通道(110、112)相通，所述葉輪(50)的特徵在於，包括多個分隔壁(54)，每一分隔壁(54)都將在轉動方向上相鄰的多個葉片槽(56、80、130、140、150、160)分隔開，其中，每一分隔壁(54)都包括前表面(60、84、164、85、134、154)，其相對於轉動方向位於前側；前表面(60、84、164、85、134、154)包括傾斜面(60、84、164)，至少在其徑向內側部分處，該傾斜面相對於轉動方向向後側傾斜；傾斜面(60、84、164)傾斜一傾斜角α；以及傾斜角α等於或小於45°。
2.根據權利要求1所述的葉輪(50)，其特徵在於位於傾斜面(84、164)的徑向外側的前表面(85、134、154)相對於傾斜面(84、164)在轉動方向上向前側傾斜。
3.根據權利要求2所述的葉輪(50)，其特徵在於前表面(84、164、85、134)具有一平面(85、134)，其位於傾斜面(84、164)的徑向外側；以及平面(85、134)是沿徑向方向限定的。
4.根據權利要求2所述的葉輪(50)，其特徵在於位於傾斜面(84、164)的徑向外側的前表面(85、134、154)相對於虛線(202)在轉動方向上向前側和後側中的一個傾斜一傾斜角β，該虛線從葉輪的中心(200)向徑向外側徑向地延伸，以及該傾斜角β等於或小於5°。
5.根據權利要求1到4之一所述的葉輪(50)，其特徵在於分隔壁(54)具有一後表面(62、86、87、135、140、156、165)，其相對於轉動方向位於其後側；以及後表面(62、86、165)在其徑向內側部分相對於轉動方向上向後側傾斜。
6.根據權利要求1到4之一所述的葉輪(50)，其特徵在於葉片槽(80、130、140、150、160)在徑向方向上具有一長度L0；傾斜面(84、164)在徑向方向上具有一長度L1；以及長度L0與長度L1之間具有這樣的關係使得L1/L0等於或大於0.3。
7.根據權利要求6所述的葉輪(50)，其特徵在於長度L0與長度L1之間具有這樣的關係使得L1/L0等於或大於0.5。
8.根據權利要求6所述的葉輪(50)，其特徵在於長度L0與長度L1之間具有這樣的關係使得L1/L0等於或小於0.75。
9.根據權利要求1到4之一所述的葉輪(50)，其特徵在於，還包括與分隔壁(54)相連接的環形部分(52)，其中，環形部分(52)在葉片槽的徑向外側環繞著葉片槽(56、80、130、140、150、160)。
10.根據權利要求9所述的葉輪(50)，其特徵在於每一分隔壁(54)都包括前表面(60、84、164、85、134、154)，其相對於轉動方向位於前側；每一分隔壁(54)都包括後表面(62、86、87、135、156、165)，其相對於轉動方向位於後側；環形部分(52)具有一內周面；位於徑向外側的分隔壁(54)的前表面(60、85、134、154)與環形部分(52)的內周面(53)在它們之間形成了角狀的相交部分(72、92)；以及位於徑向外側的分隔壁(54)的後表面(62、87、135、156)與環形部分(52)的內周面(53)在它們之間也形成了角狀的相交部分(76、96)。
11.根據權利要求10所述的葉輪(50)，其特徵在於在其徑向內側上，葉片槽(80、130、150、160)具有內周面；位於徑向內側的分隔壁(54)的前表面(84、164)與葉片槽(80、130、150、160)的內周面(88)在它們之間形成角狀的相交部分(90、166)；以及位於徑向內側的分隔壁(54)的後表面(86、165)與葉片槽(80、130、150、160)的內周面(88)在它們之間形成角狀的相交部分(94、167)。
12.一種燃料泵(1)，包括電機部分(2)；根據權利要求1到4之一所述的葉輪(50)，該葉輪受電機部分(2)所產生驅動力的驅動而轉動；以及外殼構件(40、42)，外殼構件可轉動地容納著根據權利要求1到4之一所述的葉輪(50)，外殼構件限定了所述的泵通道(110、112)。
13.一種用於燃料泵(1)的葉輪(50)，該葉輪(50)限定了沿葉輪(50)的轉動方向延伸的泵通道(110、112)，葉輪(50)所限定的泵通道(110、112)在軸向上位於葉輪(50)的兩側，葉輪(50)轉動而對泵通道(110、112)中的燃料進行加壓，葉輪(50)形成了多個沿轉動方向分布的葉片槽(80、130、140、150、160)，在軸向方向上，這些葉片槽(80、130、140、150、160)分別位於葉輪(50)的兩側，這些葉片槽(80、130、140、150、160)與泵通道(110、112)相通，所述葉輪(50)的特徵在於，包括多個分隔壁(54)，每一分隔壁(54)都將在轉動方向上相鄰的多個葉片槽(80、130、140、150、160)分隔開，其中，前表面(84、164、85、134、154)包括一傾斜面(84、164)，至少在其徑向內側部分處，該傾斜面相對於轉動方向向後側傾斜；葉片槽(80、130、140、150、160)在徑向方向上具有長度L0；傾斜面(84、164)在徑向方向上具有長度L1；以及長度L0與長度L1之間具有這樣的關係使得L1/L0等於或大於0.3。
14.根據權利要求13所述的葉輪(50)，其特徵在於長度L0與長度L1之間具有這樣的關係使得L1/L0等於或大於0.5。
15.根據權利要求13所述的葉輪(50)，其特徵在於長度L0與長度L1之間具有這樣的關係使得L1/L0等於或小於0.75。
16.根據權利要求13到15之一所述的葉輪(50)，其特徵在於，前表面(84、164、85、134)具有一平面(85、134)，其位於傾斜面(84、164)的徑向外側；以及平面(85、134)是沿徑向方向限定的。
17.根據權利要求13到15之一所述的葉輪(50)，其特徵在於，位於傾斜面(84、164)的徑向外側的前表面(85、134、154)相對於虛線(202)在轉動方向上向前側和後側中的一個傾斜一傾斜角β，該虛線從葉輪的中心(200)向徑向外側徑向地延伸，以及該傾斜角β等於或小於5°。
18.根據權利要求13到15之一所述的葉輪(50)，其特徵在於，還包括與多個分隔壁(54)相連接的環形部分(52)，其中，環形部分(52)在葉片槽的徑向外側環繞著葉片槽(80、130、140、150、160)。
19.根據權利要求18所述的葉輪(50)，其特徵在於每一分隔壁(54)都包括前表面(84、164、85、134、154)，其相對於轉動方向位於前側；每一分隔壁(54)都具有後表面(86、87、135、156、165)，其相對於轉動方向位於後側；環形部分(52)具有一內周面；位於徑向外側的分隔壁(54)的前表面(85、134、154)與環形部分(52)的內周面(53)在它們之間形成了角狀的相交部分(92)；以及位於徑向外側的分隔壁(54)的後表面(87、135、156)與環形部分(52)的內周面(53)在它們之間也形成了角狀的相交部分(96)。
20.根據權利要求19所述的葉輪(50)，其特徵在於在其徑向內側上，葉片槽(80、130、150、160)具有一內周面；位於徑向內側的分隔壁(54)的前表面(84、164)與葉片槽(80、130、150、160)的內周面(88)在它們之間形成角狀的相交部分(90、166)；以及位於徑向內側的分隔壁(54)的後表面(86、165)與葉片槽(80、130、150、160)的內周面(88)在它們之間形成角狀的相交部分(94、167)。
21.一種燃料泵(1)，其包括電機部分(2)；根據權利要求13到15之一所述的葉輪(50)，該葉輪受電機部分(2)所產生驅動力的驅動而轉動；以及外殼構件(40、42)，外殼構件可轉動地容納著根據權利要求13到15之一所述的葉輪(50)，外殼構件限定了所述的泵通道(110、112)。
全文摘要
本發明公開了一種用於燃料泵(1)的葉輪(50)。盤形葉輪(50)的外周面被一環形部分(52)包圍著。在環形部分(52)的內周面上形成了葉片槽(56)，這些葉片槽位於軸向兩側。相鄰葉片槽(56)之間被一分隔壁(54)間隔開，大體上在軸向中間位置處，分隔壁(54)發生彎折。在轉動方向上，分隔壁(54)被向後方彎折。位於軸向兩側的葉片槽(56)的徑向內側部分被一壁板(58)部分地分隔開。在轉動方向上位於葉片槽(56)後方的分隔壁(54)具有一個前表面(60)，其在轉動方向上位於分隔壁(54)的前側。前表面(60)是一個傾斜的平面，其隨著向徑向外側延伸而相對於轉動方向向後傾斜。
文檔編號F04D5/00GK1680721SQ200510064810
公開日2005年10月12日 申請日期2005年4月6日 優先權日2004年4月7日
發明者犬塚幸夫, 長田喜芳, 八木敏 申請人:株式會社電裝