用於安裝在燃料罐中的燃料泵的製作方法

2023-05-20 18:47:31 2

專利名稱：用於安裝在燃料罐中的燃料泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料泵，其用於將從燃料罐中吸入的燃料供應給內燃機。
背景技術：
有一種從燃料罐中吸入燃料並向發動機供應的燃料泵較為有名。在這種燃料泵中，多個永磁體沿著外殼的圓周安置在外殼內，並且一個電樞安置在永磁體內，從而形成了一個驅動電機(例如，見於JP-A-H11-117890)。
燃料泵需要縮減尺寸，類似於發動機中的其他裝置。然而，如圖11所示，在如特開平11-117890中公開的傳統燃料泵中，在電樞的軸向上，軸312與軸承件320、322之間需要設置使電樞310轉動所需的間隙(未示出)，其中軸312與電樞310整體轉動，軸承件320、322支撐著軸312。而且，軸承件320、322應被安置得佔據燃料泵300的一部分軸向長度。因此，燃料泵300的軸向長度很難縮短。本發明的目的是提供一種軸向長度能夠縮短的燃料泵。

發明內容
根據本發明，轉子在其軸向端部的中心具有凹槽，並且至少一個軸承件安置在該凹槽中。轉子的軸向長度包含至少一部分軸承件的長度，因此能夠縮短燃料泵的軸向長度。
而且，根據本發明，轉子和吸力發生裝置在轉子的軸向上被重疊安置。因此，燃料泵的軸向長度能夠得到縮短。


通過下面的描述、權利要求和附圖，可以最好地理解本發明及其另外的目的、特徵和優點，附圖包括圖1示出了根據本發明的第一實施例的燃料泵的剖視圖；圖2示出了該燃料泵的泵殼的透視圖；圖3示出了沿圖1中的線III-III剖切的剖視圖；圖4A示出了燃料泵的中央鐵心和線圈鐵心在組裝之前的示意圖；圖4B示出了中央鐵心和線圈鐵心在組裝之後的示意圖；圖5A是從整流子所視的燃料泵的電樞的視圖；圖5B是從葉輪所視的電樞的視圖；圖6是分解的電樞的透視圖，示出了電樞的底部；圖7是布線模式圖，示出了燃料泵的線圈的連接狀態；圖8是電路圖，示出了燃料泵的線圈的連接狀態；圖9示出了根據本發明的第二實施例的燃料泵的剖視圖；圖10示出了根據本發明的第三實施例的燃料泵的剖視圖；圖11示出了根據現有技術的燃料泵的剖視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對根據本發明的多個實施例進行描述。
(第一實施例)燃料泵10是一種例如安裝在汽車等的燃料罐內部的罐內型泵。外殼12固定嵌套在吸入側罩蓋14和排出側罩蓋19上。外殼12與將在後文描述的永磁體32構成定子30。
泵殼16被夾持在吸入側罩蓋14和外殼12之間。C形泵管路100形成在吸入側罩蓋14和泵殼16之間。吸入側罩蓋14和泵殼16是殼件，它們可旋轉地容納著作為轉動件的葉輪20。吸入側罩蓋14、泵殼16和葉輪20構成吸力發生裝置。泵殼16是用於儲存葉輪20的各殼件中的位於轉子40側的一個殼件。
如圖2所示，圓柱形凸部17、18分別形成在泵殼16位於電樞42側的中心部分和外周部分中。在軸22的軸向上，轉子40在其一個端部的中心具有凹槽120，其中軸22是轉子40的轉軸。泵殼16的凸部17向凹槽120凸出，並且凸部17的一部分安置在凹槽120內。泵殼16通過其凸部的內側支撐著軸承件26。凸部18被成型為C形，並且分離地圍繞著通道104所形成的位置。凸部18在其徑向上被安置得與永磁體32重疊。
大量的翅片槽(未示出)環繞著圓盤狀葉輪20的外周邊緣形成。當葉輪20響應於轉子40的轉動而與軸22整體轉動時，由於存在流體摩擦力，葉輪20的翅片槽的前側區域和後側區域之間會產生壓差。而且，通過大量翅片槽的反覆作用，泵管路100中的燃料會被加壓。在葉輪20的轉動力的作用下，通過形成在吸入側罩蓋14中的燃料入口102而被從燃料罐吸入到泵管路100中的燃料會流過泵殼16的通道104、轉子40的外周和未示出的燃料出口，並被排放到發動機中。
軸22(用作轉軸)與轉子40整體轉動，並由軸承件26、27支撐著，而軸承件26、27分別被泵殼16和排出側罩蓋19容納和支撐著。軸承件26的一部分安置在凹槽120中。
四個四分之一圓弧形永磁體32被沿圓周安置在外殼12的內壁上，並與外殼12構成定子。永磁體32形成四個磁極，磁極的極性在旋轉方向上交錯不同。
轉子40具有電樞42和整流子80，並且相對於作為旋轉軸的軸22轉動。如圖3所示，電樞42在其旋轉中心具有中央鐵心44。中央鐵心44被成型為六稜柱形狀，並具有凹槽46，所述凹槽分別形成在六稜柱的每個外表面上並向著旋轉軸延伸。凹槽46的寬度沿中央鐵心的徑向減小。
六個磁線圈部分50安裝在中央鐵心44的外表面上，以使它們布置在中央鐵心44的旋轉方向上。每個磁線圈部分50具有線圈鐵心52、線圈架60和繞在線圈架60上的線圈62。這六個磁線圈部分50被成型為相同的結構，因此在圖3中省略了幾個相同的附圖標記。
如圖4所示，線圈鐵心52是與中央鐵心44不同的部件。如圖3所示，各個線圈鐵心52分別具有外周部分54和板狀線圈纏繞部分56，其中外周部分54分別沿著旋轉方向面對著永磁體32，板狀線圈纏繞部分分別由外周部分54向中央鐵心44延伸。線圈鐵心52在其與軸22垂直的橫截面上呈T形。外周部分54的外周表面55被成型為光滑凸起的弧形形狀。外周部分54的外周表面55與永磁體32的內表面33之間的間隙在旋轉方向上均勻分布。線圈纏繞部分56在中央鐵心44側具有凸部58，該凸部向著旋轉軸凸出。凸部58的寬度向著中央鐵心44的方向增大。凹槽46和凸部58在旋轉軸方向上彼此插入對方之中，從而將凹槽46和凸部58裝配起來。
每個線圈架60覆蓋著相應線圈鐵心52上的除外周表面55和凸部58之外的部分。線圈架60在沿旋轉方向鄰近布置的線圈鐵心52的外周部分54之間可產生磁絕緣。在與軸22垂直且穿過該軸的橫截面中，線圈架60分別將線圈纏繞部分56夾在中間，並且形成了大致梯形的纏繞空間，該纏繞空間的寬度從外周部分54向著中央鐵心44減小。線圈62通過在纏繞空間中繞線而形成。
如圖1所示，每個線圈62在整流子80側的端部電連接著相應的端子64，並且電連接著整流子80的每個整流子片82。線圈62在葉輪20側的端部電連接著相應的端子66。如圖5B所示，在旋轉方向上鄰近布置的三個端子66通過使用端子68而被電連接起來。電樞42具有封蓋70，如圖1和6所示，該封蓋相對於軸22的軸向在整流子80的相反側封蓋著線圈62的一端。
在軸22的軸向上，封蓋70在其與電樞42的一端相對應的部分上具有凹槽120。封蓋70包含連接部分72、圓柱形部分73和外周部分74。連接部分72在凹槽120的底部中心處連接著軸22。圓柱形部分73被成型為由連接部分72的外周沿著軸22向凹槽120的開口側延伸。外周部分74在圓柱形部分73的非連接部分側與圓柱形部分73的一部分連接。一個臺階環繞著連接部分72和圓柱形部分73形成。在軸22的外表面和圓柱形部分73的內表面之間存在一個空間，並且凸部17的一部分和軸承件26的一部分安置在該空間中。連接部分72的厚度比圓柱形部分73的厚度大。因此，封蓋70可穩定地與軸22連接。而且，圓柱形部分73的厚度小。因此，凹槽120的內徑可被最大限度地擴大，從而可以非常容易地將軸承件26容納在凹槽120內，並且防止凹槽120和凸部17發生接觸。
如前所述，軸承件26的一部分和泵殼16的凸部17的一部分安置在凹槽120內。具體地講，凸部17、軸承件26和凹槽120沿著軸向重疊。換句話講，構成泵殼16的臺階部分的凸部17與構成電樞42的臺階部分的圓柱形部分73處於相面對的位置並彼此重疊。而且，作為封蓋70的凸部的外周部分74安置在泵殼16的凹槽110中。概括地講，外周部分74和凹槽110在軸向上發生重疊。
如圖5A所示，整流子80具有六個整流子片82，它們沿著整流子的旋轉方向布置。整流子片82藉助於間隙83和絕緣樹脂86(見圖1)而被電絕緣。如圖1所示，每個整流子片82電連接著端子84。端子84分別連接著電樞42的端子。整流子80與電樞42整體轉動，因此整流子片82能夠依次接觸電刷(未示出)。電能通過端子88、電刷、整流子片82、端子84和端子64施加給電樞42的線圈62，其中端子88被成型得插入排出側罩蓋19中。由電樞42和整流子80構成的轉子40的重心130位於軸承件26和軸承件27之間的大致中心處。通過轉子40的轉動，在垂直於軸22的方向上作用在軸22上的力能夠得到減小，從而轉子40的轉動能夠變得非常穩定。
如圖7所示，在整流子80中，整流子片S1和整流子片S4，整流子片S2和整流子片S5，以及整流子片S3和S6被分別電連接起來。在圖7中，元件a1、b1、c1、a2、b2、c2表示線圈62，它們在旋轉方向上以上述次序安置在電樞42內，元件S1、S2、S3、S4、S5、S6表示整流子片82，它們在旋轉方向上以上述次序安置在整流子80中。
如圖8所示，線圈62在整流子80側的端子與整流子片82電連接著，並且線圈62在整流子80的相反側的端子被彼此電連接起來。線圈62在整流子80的相反側的端子用於形成星形連接的中性點200。簡單地講，如圖8所示，通過星形連接的三個線圈62被以並聯方式連接。
(第二實施例)本發明的第二實施例如圖9所示。在根據第二實施例的燃料泵140中，與根據第一實施例的燃料泵10中的部件基本相同的部件以相同的附圖標記表示。
封蓋150封蓋著每個線圈62在軸22的軸向上的那個端部，該端部位於整流子80的相反側。在與電樞40在軸22的軸向上的那個端部對應的位置上，封蓋150具有凹槽160。封蓋150具有連接部分152、錐形部分153和外周部分154，其中連接部分152在凹槽160的底部中心處與軸22連接，錐形部分153沿著軸22從連接部分152的外周邊緣向著凹槽160的開口傾斜延伸，外周部分154與錐形部分153的非連接部分側連接。連接部分150和錐形部分153形成一個臺階部分。軸22的外表面和錐形部分153的內表面之間設有室，並且凸部17的一部分和軸承件26的一部分被安置該室中。
軸承件26的一部分和泵殼16的凸部17的一部分安置在凹槽160內。具體地講，凸部17、軸承件26和凹槽160沿著軸22的軸向重疊。換句話講，構成泵殼16的臺階部分的凸部17和構成轉子40的臺階部分的錐形部分153彼此相對並沿著軸向重疊。而且，作為封蓋150的凸部的外周部分154安置在泵殼16的凹槽110內。也就是說，外周部分154和凹槽110在軸向上重疊放置。
連接部分152的厚度比錐形部分153的厚度大，因此封蓋150可穩定地與軸22連接。而且，由於連接部分152和外周部分154被通過錐形部分153連接起來，從而在燃料泵140中與燃料接觸的封蓋150的表面可得到減小。因此，當電樞42轉動時，燃料泵140中的燃料和電樞42之間的阻力能夠得到降低。此外，封蓋150的體積能夠得到減小，從而可降低封蓋150的材料成本。
在前面描述的第一實施例中，軸承件26的一部分安置在形成於電樞42的封蓋70中的凹槽120內。在前面描述的第二實施例中，軸承件26的一部分安置在形成於封蓋150中的凹槽160內。因此，整個燃料泵的軸向長度能夠得到縮短。而且，由於凸部17被分別安置在封蓋70、150的凹槽120、160內，因此，凸部17能夠分別支撐著安置在凹槽120和160內的軸承件26和27。
而且，位於泵殼16側的線圈62的端部被分別封蓋著封蓋70和150。因此，具有複雜形狀並位於泵殼16側的線圈62的一個側面能夠非常光滑。從而，藉助於電樞42的轉動而在燃料泵中流動的燃料與電樞42之間的阻力能夠得到降低。
此外，在包含軸22的橫截面中，環繞在線圈架60周圍用於纏繞線圈的纏繞空間被成型為梯形形狀，並且纏繞空間的寬度從外周部分54向著中央鐵心44變窄。環繞在線圈架60周圍用於纏繞線圈的纏繞空間在軸承件26的中心部分中形成一個凹槽。因此，通過分別使用封蓋70、150來封蓋線圈62，可以形成凹槽120、160。因而，不需要僅為縮短電樞42的軸向長度而將凹槽120、160分別成型在電樞42中。
而且，在垂直於軸22的電樞42的橫截面中，環繞在線圈架60周圍用於纏繞線圈的纏繞空間被成型為梯形形狀，該纏繞空間的寬度從外周部分54向著中央鐵心44變窄。電樞42能夠以這種方式成型，即磁線圈部分50在旋轉方向彼此鄰近，並且它們之間沒有間隙。因此，電樞42內包容的空間能夠得到充分地利用，從而可將線圈纏繞在線圈架60上。因而，能夠纏繞更多的線圈。
(第三實施例)本發明的第三實施例如圖10所示。在根據第三實施例的燃料泵170中，與根據第一實施例的燃料泵10中的部件基本相同的部件以相同的附圖標記表示。根據第三實施例的燃料泵170是一種採用無刷電機的燃料泵。
轉子180和定子190構成燃料泵170的電機。轉子180由安裝在軸22上的轉子鐵心182和安裝在軸22的外表面上的四個永磁體186構成，並且其被可旋轉地容納在定子190內。
轉子鐵心182被成型為圓柱形，並且相對於軸22的方向呈對稱形狀。在轉子鐵心182的兩端部，凹槽183環繞著軸22形成。而且，轉子鐵心182具有通孔184，該通孔184在軸22的軸向上貫通轉子鐵心，從而從凹槽183中延伸出來。藉助於通孔184，轉子鐵心182的重量可得到減輕。此外，通過改變通孔184的位置或直徑，能夠調節轉子鐵心182的轉動平衡。泵殼16的凸部17向著形成在轉子鐵心182附近的一個凹槽183凸出，並且凸部17的一部分安置在凹槽183內。也即，轉子180和泵殼16沿著軸向重疊，因此能夠縮短燃料泵170的軸向長度。
永磁體186被成型為90度的圓弧形狀，並在其圓周方向上被固定在轉子鐵心182的外表面上。永磁體186交錯形成四個異性磁極。
定子190具有外殼12和六個環繞著轉子180的外表面的磁線圈部分192。磁線圈部分192具有線圈鐵心194、線圈架196和繞在線圈架196上的線圈198。而且，可以使用例如霍耳元件(未示出)作為磁極位置探測裝置，用於探測轉子180響應於轉動的轉動位置，即磁極的位置。基於霍耳元件所探測的信號，在開關電路例如電晶體中對供應給六個磁線圈部分192的相應線圈198的電流進行切換。採用這種方式，通過根據轉子180的磁極位置對供應給定子190的各個線圈198的電流進行切換，可以在轉子180中產生連續的轉矩。開關電路可以安置在燃料泵170內或燃料泵170外。
在前面描述的多個實施例中，通過縮短燃料泵的軸向長度，可以降低燃料泵的容量。因此，當啟動燃料泵時，燃料能夠迅速充足地排出，從而能夠改善響應性能。
(其他實施例)在前面實施例中，泵殼16的凸部17和兩個軸承件26、27分別安置在凹槽120、160和183內。然而，凸部17和軸承件26、27中的至少一個可以安置在凹槽120、160和183中對應的一個凹槽內。而且，通過去掉泵殼16的凸部18，轉子和泵殼16可以沿著軸向重疊安置。
此外，在轉子和泵殼16沿著軸向重疊的情況下，凹槽可以形成在轉子或泵殼16中，凸部可以形成在該凹槽內。而且，凹槽和凸部可以與轉子的中心分開一段距離安置。
在前面描述的多個實施例中，永磁體32、186形成的磁極的數目是四個，磁線圈部分50、192的數目是六個。然而，永磁體形成的磁極的數目可以是兩個、四個或大於四個的其他偶數個。而且，磁線圈部分的數目優選大於通過永磁體形成的磁極的數目。此外，磁線圈部分的數目優選比通過永磁體形成的磁極的數目多兩個。
在前面描述的多個實施例中，作為吸力發生裝置的葉輪20被轉動，因此能夠產生用於從燃料罐中吸入燃料的吸力。除了葉輪以外，齒輪泵結構或其他結構也能夠用作吸力發生裝置。
權利要求
1.一種用於將從燃料罐中吸入的燃料供應給內燃機的燃料泵，其包括轉子(40，180)；轉軸(22)，其與轉子(40，180)整體轉動；軸承件(26)，它們支撐著轉軸(22)的軸向兩端；定子(30，190)，其安置在轉子(40，180)的外圍，並環繞著轉子(40，180)；吸力發生裝置(14，16，20)，其可藉助於轉子(40，180)的轉動力產生用於從燃料罐中吸入燃料的吸力；其特徵在於，轉子(40，180)在其軸向端部的中心具有凹槽(120，160，183)；以及至少一個軸承件(26)安置在凹槽(120，160，183)中。
2.如權利要求1所述的燃料泵，其特徵在於，吸力發生裝置(14，16，20)具有與轉子(40，180)整體轉動的轉動件(20)和容納著轉動件(20)的殼件(14，16)；殼件(16)具有安置在凹槽(120，160，183)中的凸部(17)，並且凸部(17)的至少一部分向著凹槽(120，160，183)凸出；以及凸部(17)通過其內周支撐著一個軸承件(26)。
3.一種用於將從燃料罐中吸入的燃料供應給內燃機的燃料泵，其包括轉子(40，180)；轉軸(22)，其與轉子(40，180)整體轉動；軸承件(26)，它們支撐著轉軸(22)的軸向兩端；定子(30，190)，其安置在轉子(40，180)的外圍，並環繞著轉子(40，180)；以及吸力發生裝置(14，16，20)，其可藉助於轉子(40，180)的轉動力產生用於從燃料罐中吸入燃料的吸力，其特徵在於，轉子(40，180)和吸力發生裝置(14，16，20)在轉子(40，180)的軸向上被重疊安置。
4.如權利要求3所述的燃料泵，其特徵在於，凸部(17)的至少一部分安置在凹槽(120，160，183)中，從而轉子(40，180)和吸力發生裝置(14，16，20)在轉子(40，180)的軸向上被重疊安置。
5.如權利要求4所述的燃料泵，其特徵在於，轉子(40，180)在其軸向端部的中心具有凹槽(120，160，183)。
6.如權利要求5所述的燃料泵，其特徵在於，吸力發生裝置(14，16，20)具有與轉子(40，180)整體轉動的轉動件(20)和容納著轉動件(20)的殼件(14)。
7.如權利要求1、2、5和6中任一所述的燃料泵，其特徵在於，定子(30)具有永磁體(32)，所述永磁體(32)安置在定子(30)的圓周上，並且形成極性交錯布置的多個磁極；轉子(40)包含可旋轉地安置在定子(30)中的電樞(42)和與電樞(42)整體轉動的整流子(80)，所述流子(80)具有分別與電樞(42)的線圈電連接的多個整流子片(82)；以及電樞(42)具有封蓋著電樞(42)的一個軸向端部的封蓋(70，150)，並且所述凹槽(120，160)形成在封蓋(70，150)中。
8.如權利要求3所述的燃料泵，其特徵在於，轉子(40，180)和吸力發生裝置(16)分別具有臺階部分；以及轉子(40，180)和吸力發生裝置(16)被重疊安置，從而臺階部分彼此面對。
9.如權利要求8所述的燃料泵，其特徵在於，定子(30)具有永磁體(32)，所述永磁體(32)安置在定子(30)的圓周上，並且形成極性交錯布置的多個磁極；轉子(40)包含可旋轉地安置在定子(30)中的電樞(42)和與電樞(42)整體轉動的整流子(80)，所述整流子(80)具有分別與電樞(42)的線圈電連接的多個整流子片(82)；以及電樞(42)具有封蓋著電樞(42)的一個軸向端部的封蓋(70)，並且所述臺階部分形成在封蓋(70)中。
10.如權利要求1至6和8中任一所述的燃料泵，其特徵在於，定子(30)具有多個線圈，所述線圈布置在定子(30)的圓周上；以及定子(30)具有永磁體(32)，所述永磁體(32)安置在定子(30)的圓周上，並且形成極性交錯布置的多個磁極。
11.如權利要求1至6和8中任一所述的燃料泵，其特徵在於，定子(30，190)具有永磁體(32，186)，所述永磁體(32，186)安置在定子(30，190)的圓周上，並且形成極性交錯布置的多個磁極；以及轉子(40)包含可旋轉地安置在定子(30)中的電樞(42)和與電樞(42)整體轉動的整流子(80)，所述整流子(80)具有分別與電樞(42)的線圈(62，198)電連接的多個整流子片(82)。
12.如權利要求1所述的燃料泵，其特徵在於，電樞(42)具有封蓋(70，150)，其封蓋著電樞(42)的一個軸向端部。
13.如權利要求1、9、12中任一所述的燃料泵，其特徵在於，封蓋(70)具有連接部分(72)和圓柱形部分(73)，其中連接部分(72)安置在凹槽(120)的底部並與轉軸(22)連接，圓柱形部分(73)從連接部分(72)的外周沿著轉軸(22)向凹槽(120)的開口延伸；以及連接部分(72)的厚度比圓柱形部分(73)的厚度大。
14.如權利要求1或9所述的燃料泵，其特徵在於，電樞(42)包含在其圓周方向上安置的多個線圈架(60，196)；以及每個線圈架(60，196)通過集中卷繞方式纏繞了線圈(62，198)。
15.如權利要求14所述的燃料泵，其特徵在於，所述電樞包含中央鐵心(44)，其安置在電樞(42)的旋轉中心；以及多個線圈鐵心(52)，它們磁連接著中央鐵心(44)，線圈鐵心(52)是與中央鐵心(44)不同的元件，並且安置在中央鐵心(44)的外圍，從而沿中央鐵心(44)的圓周方向布置。
16.如權利要求1所述的燃料泵，其特徵在於，環繞在每個線圈架(60，196)周圍的用於纏繞線圈(62，198)的纏繞空間被成型為梯形形狀，該梯形從外周向著線圈鐵心(52，194)的旋轉中心變窄。
17.如權利要求1或3所述的燃料泵，其特徵在於，所述轉子的重心(130)的位置位於軸承件(26)之間的大致中心。
全文摘要
本發明公開了一種用於將從燃料罐中吸入的燃料供應給內燃機的燃料泵，其包括轉子(40，180)、轉軸(22)、軸承件(26)及吸力發生裝置(14，16，20)。轉軸(22)與轉子(40，180)整體轉動。軸承件(26)支撐著轉軸(22)的軸向兩端。定子(30，190)安置在轉子(40，180)的外周上，並環繞著轉子(40，180)。吸力發生裝置(14，16，20)可藉助於轉子(40，180)的轉動力產生吸力，用於從燃料罐中吸入燃料。轉子(40，180)在其軸向端部的中心具有凹槽(120，160，183)。而且，至少一個軸承件(26)安置在凹槽(120，160，183)中。
文檔編號F04D7/02GK1514126SQ20031012015
公開日2004年7月21日 申請日期2003年12月9日 優先權日2002年12月10日
發明者巖成榮二 申請人:株式會社電裝