叶轮、具有叶轮的燃料泵以及具有该燃料泵的燃料供应单元的制作方法

专利名称：叶轮、具有叶轮的燃料泵以及具有该燃料泵的燃料供应单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃料泵的叶轮。本发明还涉及具有该叶轮的 燃料泵。本发明还涉及具有该燃料泵的燃料供应单元。
背景技术：
过去已知的涡轮型燃料泵安装于车辆的燃料泵中以便在压力下将 燃料供应至车辆发动机。
这种类型的燃料泵安装在设置于燃料箱的底部上的副箱内。在本 结构中，即使在车辆转向或爬坡，并且燃料箱中燃料的液位倾斜时， 或者即使燃料箱中燃料的液位由于燃料消耗而降低时，燃料被安全地 拉出或排出。副箱是用来自燃料箱的燃料填充的燃料容器，以使得燃 料容器能以与燃料箱中燃料的液位无关的液位存储燃料。
作为用燃料填充副箱的结构，例如，US5,596,970公开了一种燃料 泵的泵腔。燃料泵的泵腔同轴地形成为两排。在本结构中，设置于外 侧的外部泵腔用来在压力下将燃料供应至车辆发动机，并且设置于内 侧的内部泵腔用来用燃料填充副箱。此外，JP-A-2007-132196公开了 通过规定位于后侧的后表面在叶轮的叶片槽的旋转方向上的向后倾斜 角度或向前倾斜角度来提高燃料泵的泵效率。后表面的向后倾斜角度 限定于将后表面的径向内端与后表面的径向外端相连接的线和从径向 内端在径向方向上延伸的线之间。后表面的向前倾斜角度限定于将后 表面的旋转轴线方向的中心与后表面的旋转轴线方向的一端相连接的 线和从后表面的旋转轴线方向的中心在旋转切线方向上延伸的线之 间。
如在USP5，596,970中，当泵腔同轴地形成为两排并且内部泵腔用 来用燃料填充副箱时，与在外部泵腔内相比，叶轮的圆周速度在内部 泵腔内降低。因此，与在外部泵腔内相比，吸入负压在内部泵腔内降
低。
因此，例如，当燃料箱中燃料的残余量降低使得燃料箱中燃料的 液位与泵安装位置相比降低并且最终内部泵腔中的燃料用完时，内部 泵腔中的吸入负压变得非常低。所以，燃料不能从燃料箱拉入内部泵 腔。即使在燃料能在低的吸入负压下吸入内部泵腔时，除非气体(空 气)从内部泵腔排出以产生泵效果，否则燃料不能被泵送进入副箱。
为了解决这个问题，JP-A-2007-132196中公开的叶片槽构造可用 作USP5,596,970中的内部泵腔的叶轮的叶片槽构造以提高泵效率。然 而，在这个组合中，要泵送入副箱的燃料的压力相当过分地增加。这 种压力的过分增加导致燃料泵的驱动扭矩增大，引起电流消耗的增加。

发明内容
考虑到前述和其它问题，本发明的目标是产生一种构造来在低扭 矩下稳定地泵送燃料的燃料泵叶轮。本发明的另一目标是产生具有该 叶轮并且构造来在低扭矩下稳定地泵送燃料的燃料泵。本发明的另一 目标是产生一种具有该燃料泵并且构造来在低扭矩下稳定地泵送燃料 的燃料供应单元。
根据本发明的一个方面， 一种用于具有彼此间基本上同轴的外部
泵腔和内部泵腔的燃料泵的叶轮，所述叶轮包括至少设置于与内部 泵腔相应的区域中并且沿旋转方向布置的多个分隔壁，所述多个分隔 壁中的每一个分隔彼此邻近的内部叶片槽，其中，后表面在每个内部 叶片槽的旋转方向上定位于后侧处，至少后表面的径向内侧在旋转方 向上从径向内侧向径向外侧向后倾斜，第一线连接后表面的径向内端 与后表面的径向外端，第二线从后表面的径向内端沿径向方向延伸， 第一线和第二线之间限定向后倾斜角a2，并且向后倾斜角《2满足 30°《a2《80。的关系。


本发明的上面和其它目标、特点和优点从以下结合附图的具体描 述中将变得明显，附图中
图1是示出第一实施例的燃料供应单元的横截面图2是示出第一实施例的燃料供应单元的燃料泵的泵部分的周边
的放大横截面图3a示出第一实施例中叶轮的总体正视图；并且图3b示出图
3a的放大图4是示出第一实施例的燃料泵的泵部分的倾斜横截面图5是第一实施例的叶轮中的外部叶片槽的放大图6是第一实施例中叶轮的内部叶片槽的放大图7是示出向后倾斜角oc2和吸入负压之间关系的图表；
图8a示出第二实施例中叶轮的总体正视图，并且图8b示出图
8a的放大视图9是沿着图8b中的线ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix-ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix截取的横截面图10是示出倾斜角(3和泵送流速之间关系的图表；
图11是在第三实施例中沿着图8b中的线ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix-ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix截取的横截面图12是示出向前倾斜角y和泵送效率之间关系的图表； 图13是第四实施例中叶轮的内部叶片槽的放大视图； 图14是第五实施例中叶轮的内部叶片槽的放大视图15是第六实施例中叶轮的内部叶片槽的放大视图； 图16是第七实施例中叶轮的内部叶片槽的放大视图17是在第八实施例中沿着图8b的线ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix-ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix截取的横截面图18是在第九实施例中沿着图8b的线ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix-ix、 xi、 xvii、 xviii、 xix截取的横截面图19是在第十实施例中沿着图8b的线ix、 xi、 xvii、 xviii、
xix-ix、 xi、 xvn、 xvin、 xix截取的横截面图20是十一实施例的叶轮的放大视图21是图20中在箭头xxi方向上看的视图22是沿着图20的线xxii-xxii截取的横截面图23是沿着图20的线XXIV-XXIV截取的横截面图24是沿着图20的线xxin-xxni截取的横截面图；以及
图25是示出倾斜角(32和泵送流速之间关系的图表。
具体实施例方式
(第一实施例)
这个实施例的用于车辆的燃料供应单元1根据图1至7进行描述。
如图1所示，燃料供应单元1容纳于燃料箱10中以将燃料从燃料 箱IO供应进入燃料箱IO外部的燃料消耗单元。在这个实施例中，燃 料消耗单元例如是车辆发动机。燃料供应单元1具有设置于燃料箱10 的底部上的副箱20以及容纳于副箱20中的燃料泵30。
燃料箱10用来存储燃料。在这个实施例中，燃料例如是汽油。副 箱20是设置于燃料箱10的底部上的燃料容器以使得副箱20能以和燃 料箱10的燃料液位无关的液位存储燃料。
具体地，副箱20由树脂形成为有底的圆筒形或盒形。在这个实施 例中，副箱20是圆筒形。通孔22设置于副箱20的底部(副箱底部) 21中并且燃料箱IO的内部经由通孔22与副箱20的内部相通。
在副箱底部21和燃料箱10的底部之间形成间隙空间23。间隙空 间23的尺寸形成为能够容纳吸入过滤器90，其过滤流入燃料泵30的 燃料以移除异物，并且间隙空间与燃料箱10的内部相通。
通孔22中插入有与稍后描述的燃料泵30的内部泵腔50b相通的 内部吸入管58。内部吸入管58延伸进入间隙空间23并且连接至吸入 过滤器90。
止回阀58a设置于内部吸入管58内，其允许燃料基本上仅从间隙 空间23流至内部泵腔50b。止回阀58a限制燃料经由内部泵腔50b和 内部吸入管58从副箱20回流入燃料箱10。
在副箱20中副箱底部21的上表面上也设置吸入过滤器91，用来 过滤流入燃料泵30的燃料以移除异物。吸入过滤器91连接至与稍后 描述的燃料泵30的外部泵腔50a相通的外部吸入管59。
燃料泵30构造为具有电机部分40、泵部分50、树脂盖端70等。
电机部分40供应有电能以用于旋转。泵部分50供应有来自电机部分 40的旋转驱动力用于吸入或排出燃料。树脂盖端70形成排出通路， 用于将从泵部分50排出的燃料从泵30的内部引导至燃料箱10的外 部。
首先，电机部分40是具有电刷的已知DC电动机。具体地，电机 部分被构造为电枢43可旋转地设置于永磁体42 (它们沿着筒壳体41 的内圆周表面环状地设置)的径向内侧处。此外，电枢43的线圈(未 示出)供应有电流，由此电枢43自己旋转。无刷电机可用于电机部分 40。
电枢43的线圈经由设置于盖端70上的连接器部分72的端子、设 置于盖端70中的电刷以及设置于电枢43中的换向器(这些均未示出) 供应有来自外部电源的电能。盖端70通过敛缝(caulk)等固定至壳 体41的一端侧。更具体地，盖端70在如图1所示的安装状态下固定 至壳体41的上端侧。
电枢43的旋转轴44由设置于盖端70和泵部分50这两个的中心 处的轴承所支撑。此外，旋转轴44位于其泵部分50—侧的端部连接 至泵部分50的叶轮51。
在这个结构中，当电机部分40施加有电流以旋转电枢43时，叶 轮51与电枢43—起旋转，以使得泵部分50进行泵送操作。通过泵部 分50的泵送操作已经从泵部分50流入壳体41中的燃料腔45的燃料， 通过形成于盖端70的筒形排出孔71中的排出通路流出至燃料箱10 的外部。
泵部分50构造为具有叶轮51、泵腔外壳52以及泵腔盖53。更具 体地，叶轮51容纳于由泵腔外壳52和泵腔盖53形成的外壳内可绕着 旋转轴44旋转。
叶轮51根据图3至6详细描述。图3A示出叶轮51在旋转轴线方 向上看的总体军视图。图3B示出图3A所示叶轮51的周边的放大视 图。图4示出在叶轮51容纳于外壳中的状态下的斜横截面图。
叶轮51是树脂形成的盘状元件。如图3A、 3B所示，叶轮51具 有形成于其上用来将动量传输至燃料的多个外部叶片槽54和内部叶
片槽55。外部叶片槽54和内部叶片槽55沿旋转方向同轴地设置为两 排。
更具体地，环51a设置于叶轮51的最外圆周处。外部叶片槽54 设置于环51a的径向内侧处。内部叶片槽55设置于外部叶片槽54的 径向内侧处。
首先，描述外部叶片槽54。如图3A、 3B和4所示，在旋转方向 上彼此邻近的外部叶片槽54由V形分隔壁54a分隔。如图4所示，V 形分隔壁54a在旋转方向上从叶轮51的旋转轴线方向(厚度方向)上 的大致中心向位于叶轮51的旋转轴线方向上两侧处的端面51b向前倾 斜。也就是，分隔壁基本上形成V形以使得两端面51b侧在旋转方向 上在绕着旋转轴线的圆筒形区段中向前倾斜。
在每个外部叶片槽54中，分隔壁从外部叶片槽54的径向内侧向 其径向外侧突起。分隔壁54b在旋转轴线方向径向内侧处分隔所述槽 54的一部分。因此，在外部叶片槽54的分隔壁54b的径向外侧，由 叶轮51的端面51b限定的两空间彼此相通。
此外，如图5的外部叶片槽54的放大视图所示，在外部叶片槽 54的旋转方向上定位于后侧的后表面54c中，至少径向内侧在旋转方 向上从径向内侧向径向外侧向后'倾斜。也就是，在分隔壁54a的旋转 方向上定位于前侧的表面中，至少径向内侧在旋转方向上从径向内侧 向径向外侧向后倾斜。
向后倾斜角度od限定于线101和线102之间。线101在与旋转轴 线垂直的平面上将后表面54c的径向内端54d连接至其径向外端54e。 线102在叶轮51的径向方向上从径向内端54d延伸。向后倾斜角度od 大致在15°《al《30。的范围内。
下面，描述内部叶片槽55。内部叶片槽55的构造基本上与外部 叶片槽54相同。具体地，在旋转方向上彼此邻近的内部叶片槽55由 在旋转方向上向前倾斜的V形分隔壁55a分隔。每个内部叶片槽55 位于径向内侧的一部分由分隔壁55b分隔。
此外，如图6的内部叶片槽55的放大视图所示，在内部叶片槽 55的旋转方向上的后侧的后表面55c中，至少径向内侧在旋转方向上
从径向内侧向径向外侧向后倾斜。也就是，在分隔壁55a的旋转方向 上的前侧的表面中，至少径向内侧在旋转方向上从径向内侧向径向外 侧向后倾斜。
在线(第一线)103和线(第二线)104之间限定了向后倾斜角度 cx2 。线103在与旋转轴线垂直的平面上连接后表面55c的径向内端55d 与其径向外端55e。线104在叶轮51的径向方向上从径向内端55d延 伸。向后倾斜角度a2大致在30°《a2《80。的范围内。
参照图3，D形孔51c形成于叶轮51的每个内部叶片槽55的径向 内侧。D形孔51c穿过叶轮51的两个端面51b。 D形孔51c与电机部 分40的旋转轴44的大致D形部分相配合。
如图2所示，泵腔外壳52和泵腔盖53由铝作为代表的金属(例 如压铸铝)，或具有优良的耐燃油性和高强度的树脂材料制成。首先， 泵腔外壳52基本上形成为圆筒形用于容纳叶轮51。凹部52a形成于 泵腔外壳52内。
凹部52a在旋转轴线方向上具有深度，并且深度比叶轮51的厚度 深大约5um至50um。在这个结构中，由泵腔外壳52和泵腔盖53 形成的外壳在旋转轴线方向上的尺寸和叶轮51在旋转轴线方向上的 尺寸设置为在其间限定出预定的间隙。
此外，外部泵通道52b和内部泵通道52c在凹部52a面向叶轮51 的表面中基本上弧形地形成在预定角度范围。该通道允许燃料根据叶 轮51的旋转通过。
外部泵通道52b和内部泵通道52c形成于分别相应于叶轮51的外 部叶片槽54和内部叶片槽55的阵列的位置。燃料腔的排出口 52d设 置于泵腔外壳52的外部泵通道52b在旋转方向上的尾端。排出口 52d 与壳体41中的燃料腔45相通。
另一方面，泵腔盖53大致形成盘状，并且通过敛缝等与泵腔外壳 52固定在一起。泵腔盖53在如图1所示的安装状态下设置于下端侧 并且定位在与安装所述壳体41盖端70的一侧相反的一侧处。泵腔盖 53相对于泵腔外壳52定位于预定的位置处。
在如图2所示，在面向泵腔盖53的叶轮51的表面中，外部泵通道53b和内部泵通道53c也弧形地形成在预定角度范围。在这个结构 中，通道允许燃料根据叶轮51的旋转而通过。外部泵通道53b和内部 泵通道53c也分别形成于相应于叶轮51的外部叶片槽54和内部叶片 槽55的阵列的位置处。
在泵腔盖53中，外部吸入管59和内部吸入管58 —体地形成。另 外，外部泵通道53b在叶轮51旋转方向上的前端与外部吸入管59的 吸入通路相通，并且内部泵通道53c在旋转方向上的前端与内部吸入 管58中的吸入通路相通。此外，与副箱20相通的用于副箱的排出口 53d设置在内部泵通道53c的旋转方向上的尾端处。
在这个结构中，外部泵腔50a由泵腔外壳52的泵通道52b、叶轮 51的外部叶片槽54以及泵腔盖53的外部泵通道53b构成。此外，内 部泵腔50b由泵腔外壳52的内部泵通道52c、叶轮51的内部叶片槽 55以及泵腔盖53的内部泵通道53c构成。
此外，在这个实施例中，类似于美国5,596,970所描述的，内部泵 腔50b用于用从燃料箱10供应的燃料填充副箱20，并且外部泵腔50a 用于在压力之下将来自副箱20的燃料供应进入燃料消耗单元。
下面，给出具有上述构造的这个实施例的燃料供应单元的操作的 描述。在未示出的车辆启动开关打开以使得电能经由连接器72从电池 供应至燃料泵30时，电机部分40的电枢43旋转。于是，叶轮51与 电枢43的旋转轴44 一起旋转。
在叶轮51旋转并且因而内部泵腔50b实施泵操作时，燃料箱10 中的燃料顺序地流过间隙空间23、吸入过滤器90、内部吸入管58、 内部泵腔50b以及用于副箱20的排出口 53d，并且最终填充副箱20。
此外，在外部泵腔50a实施泵操作时，副箱20中的燃料顺序流过 吸入过滤器、外部吸入管59、外部泵腔50a以及用于燃料腔45的排 出口 52d，并且最终排入燃料腔45。排入燃料腔45的燃料穿过电枢 43的周边同时冷却电枢43，并且从筒形排出口 71导出至副箱10的外 部。
这里，描述这个实施例中燃料箱30的操作原理。因为外部泵腔 50a的操作原理与内部泵腔50b基本上相同，所以仅根据图4描述外
部泵腔50a的操作原理。
从外部吸入管59吸入外部泵腔50a的燃料根据叶轮51的旋转从 外部吸入管59 —侧流过外部泵通道52b和53b到达用于燃料腔45的 排出口 52d—侧。在燃料的这种流动中，燃料流动的同时由分隔壁54b 引导以在燃料在叶轮51的旋转轴线方向上的两个侧面之间对称地旋 转之处产生漩涡流300。
通过产生漩涡流300，燃料重复地从外部泵通道52b和53b流入 每个外部叶片槽54并且从每个外部叶片槽54流入外部泵通道52b和 53b。借此，旋转方向上的动量从外部叶片槽54传输至燃料，使得燃 料的压力增大。
在这个实施例中，由于外部叶片槽54的向后倾斜角度ocl设置为如 前所述在大约15°《al《30°的范围内，所以由外部泵腔50a能产生 高泵送效率，如前面US5，596，970中所公开。另一方面，由于内部叶 片槽55的向后倾斜角度cx2设置为在30°《cx2《80。的范围内，所以 将燃料泵送入内部泵腔50b所要求的吸入负压能稳定地产生。
这个操作根据图7以更详细的方式描述。图7是示出内部叶片槽 55的向后倾斜角度cc2和吸入负压之间关系的图表。更具体地，该图表 示出了在当图1所示的燃料液位400低于泵安装位置401并且气体(空 气)填充内部泵腔50b时叶轮51以5000rpm空转的情况下吸入负压 的测量结果。泵安装位置401对应于叶轮51的最低表面位置。
如图7所示，向后倾斜角度oc2设置为30°《a2，从而能产生将燃 料泵送入内部泵腔50b所要求的稳定吸入负压。另一方面，在角度^设 置为"<30°时，副箱20不能用燃料填充，因为吸入负压很小，并且 燃料不能充分地被吸起。
在角度oc2设置80° < 2时，内部叶片槽55的后表面55c不能有效 地形成，因为每个内部叶片槽55的后表面55c与由图3b所示内部叶 片槽的内径侧处的端部形成的内切圆周402的切线相比在旋转方向上 (径向内侧)向后倾斜。因此，内部叶片槽55的向后倾斜角度oc2设置 为30°《oc2《8(T ，从而即使在燃料不存在于内部泵腔50b时，燃料 能从燃料箱10泵送入副箱20。
此外，与外部泵腔50a相比，内部泵腔50b设置于径向内侧处。 因此，在外部泵腔50a中，叶轮51的圆周速度用来有效地增大燃料的 压力以使得燃料能在压力下从副箱20供应至燃料箱10的外部。另外, 在内部泵腔50b中，能限制燃料压力不必要的增大。
于是，驱动扭矩的增大在内部泵腔50b中受到抑制，并且因此燃 料能在低扭矩下从燃料箱10泵送至副箱20。
(第二实施例)
在第一实施例中，内部叶片槽55的基本构造与外部叶片槽54的 构造基本上相同，并且外部和内部叶片槽54、 55分别具有彼此不同的 向后倾斜角度cd和oc2。相反，在这个实施例中，如图8A、 8B所示， 描述了其中内部叶片槽55x的构造与第一实施例中所使用的外部叶片 槽54的构造不同的示例。
图8A、 8B示出分别相应于第一实施例中的图3A、 3B的视图， 其中图8A示出在这个实施例中叶轮51在旋转轴线方向上看的总体正 视图，并且图8B示出图8A的叶轮51的周边的放大视图。在图8A、 8B中，基本上类似于或等同于第一实施例中的部分，分别用相同的标 记标识。这在以下描述的其它实施例中基本上相同。
如图8A、 8B所示，在这个实施例中，在每个内部叶片槽55x中 没有提供分隔壁55b。因此，与第一实施例的结构相比，图4所描述 的漩涡流300很难在这个实施例中的内部泵腔50b中产生。此外，内 部叶片槽55x的后表面55cx在旋转方向上从旋转轴线方向上的一端侧 向另一端向后倾斜。
更具体地，如图9所示，后表面55cx在围绕旋转轴线的圆柱表面 中沿着旋转方向从位于泵腔盖53 —侧的端部向位于泵腔外壳52 —侧 的端部向后倾斜。图9是沿着图8B的线IX、XI、XVII、XVIII、XIX-IX、 XI、 XVII、 XVIII、 XIX截取的在旋转轴线周围的圆筒形截面图。
在围绕旋转轴线的圆筒形表面上，倾斜角Beta 限定于线(第三线) 105和线(第四线)106之间。线105连接后表面55cx位于泵腔盖53 一侧的端部55fx与后表面55cx位于泵腔外壳52 —侧的端部55gx。线
106在旋转方向上后侧处的切线方向上从泵腔盖53 —侧面的端部55fx 延伸。倾斜角p在后表面55cx的径向方向上的整个区域中在65°《 卩<90°的范围内。
在这个实施例中，倾斜角(3设置为在后表面55cx的径向方向上的 整个区域中大致相同。可选地，在径向内圆周侧的圆柱表面上的一个 倾斜角P可不同于径向外圆周侧的圆柱表面上的另一个倾斜角P。例 如，倾斜角P可从内圆周侧向外圆周侧逐渐降低。
其它构造与第一实施例中基本上相同。因此，在这个实施例的燃 料供应单元1启动时，外部泵腔50a基本上以与第一实施例相同的方 式操作。
此外，在这个实施例中，内部叶片槽55x的倾斜角(3设置为65° 《(3<90°的范围内。在这个结构中，当燃料表面400低于泵安装位置 401并且气体(空气)填充内部泵腔50b时，空气能从内部泵腔50b 排出，以使得内部泵腔50b能产生可靠的泵送作用。
这个操作根据图10进行描述。图10是示出内部叶片槽55x的倾 斜角(3和内部泵腔50b的泵送流速之间关系的图表。测试状态与图7 的情况基本上相同。如图IO所示，倾斜角p设置为65。《p<90° ，因 此泵送流速能充分地确保。因此，燃料能充分地从燃料箱IO泵送进入 副箱20。另一方面，在角度(3设置为0<65°时，泵送进入内部泵腔50b 的流速急剧降低。
当倾斜角(3=90°时，后表面55cx与旋转轴线方向平行。在这种 情况下，内部叶片槽55x的后表面55cx不在旋转方向上从旋转轴线方 向的一端侧向另一端侧向后倾斜。即使在这种情况下，如图10所示， 燃料能从燃料箱10泵送进入副箱20。
根据这个实施例，即使在燃料不存在于内部泵腔50b中时，燃料 能可靠地在低扭矩下从燃料箱10泵送进入副箱20。
(第三实施例)
在这个实施例中，描述了一个示例，其中，内部叶片槽55的V 形分隔壁55a具有特定形状，因此与第一实施例相比，能由内部泵腔 50b产生高泵送效率ilb。
具体地，如图11所示，向前倾斜角Y限定于线(第九线)107和
线(第十线)108之间。线107连接围绕旋转轴线的圆柱表面上的后 表面55c的旋转轴线方向的中心55h与后表面55c的旋转轴线方向上 的端部55i之一。线108从后表面55c的旋转轴线方向的中心55h沿 旋转方向前侧处的切线方向延伸。向前倾斜角Y在70°《Y<90°的 范围内。图11示出这个实施例中与沿着图8B的线IX、 XI、 XVII、 XVIII、 XIX-IX、 XI、 XVII、 XVIII、 XIX截取的横截面图相应的横截 面图。
其它构造与第一实施例基本上相同。因此，在这个实施例中的燃 料供应单元1启动时，外部泵腔50a以与第一实施例相同的方式类似 地操作。
此外，在这个实施例中，由于内部叶片槽55的向前倾斜角Y设置 为70°《Y<%° ，即使在燃料表面400低于泵安装位置401并且气 体(空气)填充内部泵腔50b时，内部泵腔50b的泵送效率能稳定地 保持较高。
这个操作根据图12进行描述。图12是示出内部叶片槽55的向前 倾斜角Y和内部泵腔50b的泵送效率rib之间关系的图表。测试状态 与图7的情况基本上相同。如图12所示，向前倾斜角Y设置为70。 《Y<90°的范围内，因此泵送效率能稳定地维持较高。
这个效果能产生是由于向前倾斜角Y设置为70°《Y<90° ，因 此能传输燃料而没有在内部泵腔50b的内部泵通道52c和53c (其中 燃料不需要过分增大压力)中产生过多的漩涡流。另一方面，在角Y 设置为^<70°时，引起过多的漩涡流，导致泵送效率急剧降低。
内部泵腔50b的泵送效率ilb通过以下关系式Fl给出。 ilb=(P*Q)/(Tb*R) (Fl)
P表示内部泵腔50b的排出压力，Q表示内部泵腔50b的泵送流 速，Tb表示内部泵腔50b的驱动扭矩，并且R表示电机部分40的转 数。在向前倾斜角Y是90。时，内部叶片槽55的分隔壁55a不是V 形，如图12所示能产生高泵送效率。
如上所述，根据这个实施例，即使在燃料不存在于内部泵腔50b
时，燃料能在低扭矩下从燃料箱10泵送进入副箱20，同时泵送效率 nb稳定地保持较高。 (第四至第七实施例)
第四至第七实施例分别是第一至第三实施例的变型。也就是，连 接后表面55c的径向内端55d与后表面55c的径向外端55e的线103 和在叶轮51的径向方向上从径向内端55d延伸的线104之间的向后倾 斜角"2设置于30°《a2《80。的范围内，类似于前述实施例。在这个 实施例中，实际形成后表面55c的表面构造改变。
具体地，在第四实施例中，如图13所示，内部叶片槽55在周边 构造的角部处形成为R斜面。
在第五实施例中，如图14所示，内部叶片槽55的周边构造在径 向内侧线性地形成，并且在径向外侧弧形地形成。
在第六实施例中，如图15所示，内部叶片槽55的周边构造在径 向内侧弧形地形成，并且在径向外侧线性地形成。
此外，在第七实施例中，如图16所示，内部叶片槽55的周边构 造线性地形成。
图13至16是分别示出第四至第七实施例中内部叶片槽55的放大 视图，并且每个实施例中的内部叶片槽55相应于与图6中的叶片槽 55。在第五至第七实施例的每个中，如图14至16所示，径向内端55d 相应于由内部叶片槽55的内径侧端形成的圆形弧和后表面55c的线性 部分的延伸之间的交叉点。此外，径向外端55e相应于由内部叶片槽 55的外径侧端形成的圆形弧和后表面55c的线性部分的延伸之间的交 叉点。
如图13至16所示，即使在内部叶片槽55的周边构造变形时，向 后倾斜角oc2设置于30。《a2《80。的范围内，因此，能获得与第一至 第三实施例相同的优点。
(第八至第十实施例)
第八至第十实施例的每个是第二实施例的变型。也就是，在围绕 旋转轴线的圆柱形表面上，倾斜角P限定于线105和线106之间。线 105连接后表面55cx位于泵腔盖53 —侧的端部55fx与后表面55cx 位于泵腔外壳52 —侧的端部55gx。线106从位于泵腔盖53 —侧的端 部55fx沿着旋转方向上后侧的切线方向延伸。倾斜角p设置于65。《 (3<90°的范围内。在这个实施例中，实际形成后表面55cx的表面构 造改变。
具体地，在第八实施例中，如图17所示，后表面55cx的外圆周 端由多根直线形成。在第九实施例中，如图18所示，泵腔盖53侧的 后表面55cx由曲线形成。此外，在第十实施例中，如图19所示，基 本上仅后表面55cx是倾斜的。图17至19每个示出在这些实施例的每 个中与沿着图8B的线IX、 XI、 XVII、 XVIII、 XIX-IX、 XI、 XVII、 XVIII、 XIX截取的横截面图相应的横截面图。
如图17至19所示，即使在改变后表面55cx的外圆周端的构造时， 倾斜角P设置为65。《p<90° ,因此能获得与第二实施例相同的优点。
(H^ —实施例)
这个实施例包括第二实施例的变型。在第二实施例中，描述了其 中内部叶片槽55x的后表面55cx的倾斜角(3与径向方向上整个区域内 大致相同的示例。相反，在这个实施例中，如图22至24所示，描述 了其中后表面55cx的径向内圆周侧处的倾斜角pl不同于后表面55cx 的径向外圆周侧处的倾斜角P2。
图20是在这个实施例中叶轮51的周边的放大视图，其相应于图 8。图21示出在图20的箭头XXI方向上看的视图，也就是，后表面 55cx在旋转方向上看的视图。图22、 23和24分别示出沿着图20的
线xxii-xxn截取的圆柱形横截面图、沿着图20的线xxin-xxin截
取的圆柱形横截面图以及沿着图20的线XXIV-XXIV截取的圆柱形横 截面图，圆柱形横截面图围绕旋转轴线。
在这个实施例中，后表面55cx由多个互相交叉的表面形成。具体 地，后表面55cx由内部区域表面551和外部区域表面552这两个表面 形成。如图21所示，内部区域表面551在相对于径向方向倾斜地延伸 的弯曲部分55j处与外部区域表面552交叉。
此外，内部区域表面551由与旋转轴线方向平行的平面形成。因 此，如图22所示，限定于线(第五线)105a和线(第六线)106a之
间的倾斜角P1为61=90° 。这里，线105a在后表面55cx的径向最内 圆周侧处连接位于轴线方向上一端侧处的端部551f与位于轴线方向另 一端侧处的端部551g。线106a从轴线方向一端侧处的端部551f沿着 旋转方向上后侧处的切线方向延伸。
另一方面，外部区域表面552由在旋转方向上从弯曲部分55j向 后侧倾斜的平面形成。此外，如图23所示，限定于线(第七线)105b 和线(第八线)106b之间的倾斜角β2给出55°《卩2<90° 。线105b 在后表面55cx的径向最内圆周侧处连接轴线方向上一端侧处的端部 552f与轴线方向上另一端侧处的端部552g。线106b从轴线方向上一 端侧处的端部552f沿着旋转方向上后侧处的切线方向延伸。
在这个结构中，内部区域表面551和外部区域表面552如图24所 示在弯曲部分551j处彼此倾斜地交叉。限定于线105c和106c之间的 倾斜角P3为55。《(33<90° 。线105c在后表面55cx的径向方向上大 致中心部分的径向外侧处连接轴线方向上一端侧处的端部553f与轴线 方向上另一端侧处的端部553g。线106c从轴线方向上一端侧处的端 部553f沿着旋转方向上后侧处的切线方向延伸。
其它构造与第二实施例基本上相同。如在这个实施例中，后表面 55cx的倾斜角(31和倾斜角β2分别变化。即使在这个结构中，倾斜角(32 设置为55°《(32<90° ，因此能获得类似于第二实施例的优点。
这个操作根据图25进行描述。图25是示出内部叶片槽55x的倾 斜角β2和内部泵腔50b的泵送流速之间关系的图表。测试状态与图7 的情况基本上相同。如图25所示，倾斜角Β2设置为55。《(32<卯° ， 因此燃料能充分地从燃料箱10泵送进入副箱20。另一方面，在角"2 设置为Β2"5。时，进入内部泵腔50b的泵送流速急剧降低。
因此，根据这个实施例，即使在燃料不存在于内部泵腔50b时， 燃料能在低扭矩下可靠地从燃料箱10泵送进入副箱20。此外，与第 二实施例和第八至第十实施例中的倾斜角(3相比，倾斜角(32能始终设 置在较宽的范围，并且因此能提高设计的自由度。
在上面的描述中，内部区域表面551和外部区域表面552每个在 这个实施例中由平面形成。可选地，内部区域表面551和外部区域表
面552中的至少之一可由弯曲表面形成。此外，基本上仅外部区域表 面552可由弯曲表面形成以使得内部区域表面551和外部区域表面 552彼此间平稳地交叉。 (其它实施例)
在所述实施例中，分隔壁55b在第一和第三实施例中设置于内部 叶片槽55中。可选地，如同第二实施例中那样，可以不提供分隔壁 55b。
在第一至第三实施例中，外部泵腔50a用于在压力下将燃料从副 箱20供应至燃料箱IO的外部，并且内部泵腔50b用于用来自燃料箱 10的燃料填充副箱20。可选地，在外部泵腔50a用于用燃料填充副箱， 并且内部泵腔50b用于在压力下供应燃料时，满足在外部叶片槽54 和内部叶片槽55之间形状颠倒。
上面实施例的结构可适当地组合。
应当理解到，虽然本发明的实施例的方法在这里已经描述为包括 特定顺序的步骤，但是包括这些步骤和这里未公开的其它步骤的各种 其它顺序的其它可选实施例也将处于本发明的步骤内。
在不脱离本发明的精神之下可对上述实施例做出多种不同的变型 和替换。
权利要求
1. 一种用于具有彼此间基本上同轴的外部泵腔(50a)和内部泵腔(50b)的燃料泵的叶轮，所述叶轮包括至少设置于与内部泵腔(50b)相应的区域中并且沿旋转方向布置的多个分隔壁(55a)，所述多个分隔壁(55a)中的每一个分隔彼此邻近的内部叶片槽(55、55x)，其中，后表面(55c、55cx)在每个内部叶片槽(55、55x)的旋转方向上定位于后侧处，至少后表面(55c、55cx)的径向内侧在旋转方向上从径向内侧向径向外侧向后倾斜，第一线(103)连接后表面(55c、55cx)的径向内端(55d)与后表面(55c、55cx)的径向外端(55e)，第二线(104)从后表面(55c、55cx)的径向内端(55d)沿径向方向延伸，第一线(103)和第二线(104)之间限定向后倾斜角α2，并且向后倾斜角α2满足30°≤α2≤80°的关系。
2. 根据权利要求1的叶轮，其中后表面(55cx)在旋转方向上从旋转轴线方向上的一端侧向 旋转轴线方向上的另 一 端侧向后倾斜，第三线(105)连接后表面(55cx)的一端侧处的端部(55fx)与 后表面(55cx)的另一端侧处的端部(55gx)，第四线(106)从所述一端侧处的端部(55fx)沿切线方向朝着旋 转方向上的后侧延伸，第三线(105)和第四线(106)之间限定倾斜角p，并且在后表面(55cx)的径向方向上倾斜角p始终满足65°《(3<90° 的关系。
3. 根据权利要求2的叶轮，其中倾斜角p在后表面(55cx)的径 向方向上始终基本恒定。
4. 根据权利要求1的叶轮，其中后表面(55cx)从旋转轴线方向上的一端侧向旋转轴线方向上的另一端在旋转方向上至少部分地向后倾斜，后表面(55cx)具有多个彼此相交的表面(551、 552)，第五线(105a)连接后表面(55cx)的径向最内侧中所述一端侧处的端部(551f)与后表面(55cx)的径向最内侧中所述另一端侧处的端部(551g)，第六线(106a)从后表面(55cx)位于径向最内侧中所述一端侧 处的端部(551f)在切线方向上朝着旋转方向上的后侧延伸， 第五线U05a)和第六线(106a)之间限定倾斜角(31， 第七线(105b)连接后表面(55cx)的径向最外侧中所述一端侧 处的端部(552f)与后表面(55cx)的径向最外侧中所述另一端侧处 的端部(552g)，第八线(106b)从后表面(55cx)位于径向最外侧中所述一端侧 处的端部(552f)在切线方向上朝着旋转方向上的后侧延伸，第七线(105b)和第八线(106b)之间限定倾斜角(32，并且 倾斜角(3 1不同于倾斜角(32。
5. 根据权利要求4的叶轮，其中倾斜角pl满足pl二90。的关系。
6. 根据权利要求4的叶轮，其中倾斜角p2满足55。《(32<90°的关系。
7. 根据权利要求1的叶轮，其中后表面(55c)基本上从旋转轴线方向上的中心(55h)向旋 转轴线方向上的两侧在旋转方向上向前倾斜，第九线(107)连接后表面(55c)的旋转轴线方向上的中心(55h) 与后表面(55c)的旋转轴线方向上的端部(550之一处的端部(55i)，第十线(108)从后表面(55c)的旋转轴线方向上的中心(55h) 朝着旋转方向上的前侧在切线方向上延伸，第九线(107)和第十线(108)之间限定向前倾斜角Y，并且向前倾斜角Y满足70。《￥<卯°的关系。
8. 根据权利要求1至7任何一个的叶轮，还包括至少设置于与外部泵腔(50a)相应的区域中并且沿旋转方向布 置的多个外部分隔壁(54a)，所述多个外部分隔壁(54a)的每个分隔 彼此邻近的外部叶片槽(54)，其中外部后表面(54c)在每个外部叶片槽(54)的旋转方向上 定位于后侧处，至少外部后表面(54)的径向内侧在旋转方向上从径向内侧向径 向外侧向后倾斜，外部第一线(101)连接外部后表面(54c)的径向内端(54d) 与外部后表面(54c)的径向外端(54e)，外部第二线(102)在径向方向上从外部后表面(54)的径向内 端(54d)延伸，外部第一线(101)和外部第二线(102)之间限定外部向后倾斜 角al，并且外部向后倾斜角od满足15°《al《30°的关系。
9. 根据权利要求1至7任何一个的叶轮，其中位于径向内侧的每 个内部叶片槽(55、 55x)由分隔壁(55b)部分地分隔。
10. —种燃料泵，其包括-根据权利要求1至7任何一个的叶轮(51)。
11. 一种燃料供应装置，其包括 根据权利要求10的燃料泵，设置于燃料箱(10)中用于存储燃料的副箱(20)，其中副箱(20)构造成以与燃料箱中液位无关的液位存储从燃料箱(10)拉入的燃料，并且副箱(20)构造成通过燃料泵(30)的内部泵腔(50b)的泵操作供应来自燃料箱(10)的燃料。
全文摘要
一种燃料泵具有基本上同轴的外部和内部泵腔(50a、50b)。一种叶轮具有相应于内部泵腔(50b)的分隔壁(55a)以限定内部叶片槽(55)。后表面(55c)在每个内部叶片槽(55)的旋转方向上定位于后侧处。至少后表面(55c)的径向内侧在旋转方向上从径向内侧向径向外侧向后倾斜。第一线(103)连接后表面(55c)的径向内端(55d)与后表面(55c)的径向外端(55e)。第二线(104)从后表面(55c)的径向内端(55d)径向延伸。第一线(103)和第二线(104)之间限定向后倾斜角α2，其满足30°≤α2≤80°的关系。
文档编号F04D5/00GK101382148SQ200810213380
公开日2009年3月11日 申请日期2008年9月2日 优先权日2007年9月3日
发明者中头勇二, 友松健一, 岩成荣二, 酒井博美, 间真司 申请人:株式会社电装