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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Flügelrad, das auf seiner äußeren Umfangsfläche Flügelnuten
aufweist, und ein das Flügelrat
einsetzendes Gerät.
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Gemäß der JP-A-2003-330558
(
US 6,767,179 B2 )
hat eine Kraftstoffpumpe ein Flügelrad,
das Flügelnuten
in der äußeren Umfangsfläche des
Flügelrads
aufweist. Das Flügelrad
dreht in der Kraftstoffpumpe, so dass die Kraftstoffpumpe Kraftstoff
pumpt. Insbesondere weist ein Flügelrad
300 Endflächen mit
Bezug auf die Richtung seiner Drehachse auf, wie aus
6A,
6B ersichtlich ist. Die Endflächen des
Flügelrads
300 weisen
entsprechende Flügelnuten
302,
304 auf.
Das Flügelrad
300 hat Verbindungslöcher
306 auf
der Seite des inneren Umfangsbereichs der Flügelnuten
302,
304.
Die Verbindungslöcher
306 durchdringen
das Flügelrad
300 axial.
Pumpendurchtritte sind auf beiden Seiten des Flügelrads
300 mit Bezug
auf die Axialrichtung des Flügelrads
300 ausgebildet.
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Die
Pumpendurchtritte erstrecken sich entsprechend entlang der Flügelnuten 302, 304.
Wenn das Flügelrad 300 dreht,
wird Kraftstoff entsprechend in den Pumpendurchtritten auf beiden
Seiten relativ zu der Drehrichtung mit Druck beaufschlagt. Kraftstoff,
der sich in dem Pumpendurchtritt auf einer axialen Seite befindet,
tritt durch die Verbindungslöcher des
Flügelrads,
so dass der Kraftstoff zusammen mit Kraftstoff in dem Pumpendurchtritt
auf der anderen Axialseite strömt
und dabei aus dem Auslass des Pumpendurchtritts abgegeben wird.
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Wenn
das Flügelrad 300 in
dieser Konstruktion dreht und Kraftstoff in den Pumpendurchtritten unter
Verwendung der Flügelnuten 302, 304 mit Druck
beaufschlagt wird, entsteht eine Druckschwankung im Kraftstoff mit
einer Frequenz ν,
die mittels folgender Formel berechnet wird. ν = (Anzahl
der Flügelnuten) × (Drehzahl
des Flügelrads).
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Wie
aus 7 ersichtlich ist,
entsteht bei einer der Druckschwankung entsprechenden Frequenz ein
Geräusch.
Die Flügelnuten 302, 304,
die auf beiden Seiten der axialen Endoberflächen des Flügelrads 300 ausgebildet
sind, sind voneinander entlang der Drehrichtung für einen
halben Abstand von diesen verschoben. Deswegen weist die Verteilung
des Geräusches
in 7 zwei Spitzen auf.
Insbesondere entsteht eine andere Spitze in der Verteilung des Geräuschs bei
einer bestimmten Frequenz, die zweimal so groß ist wie die eine Frequenz.
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Unter
Betrachtung der voranstehend beschriebenen und anderer Probleme
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flügelrad zu
erzeugen, das in der Lage ist, ein Geräusch zu reduzieren und ein
das Flügelrad
verwendendes Gerät
zu erzeugen.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung dreht ein Flügelrad,
um ein Fluid in einen Pumpendurchtritt mit Druck zu beaufschlagen. Das
Flügelrad
hat einen inneren Umfangsabschnitt und einen äußeren Umfangsabschnitt. Der äußere Umfangsabschnitt
ist mit dem inneren Umfangsabschnitt von einer radial äußeren Seite
des inneren Umfangsabschnitts verbunden. Der äußere Umfangsabschnitt weist
zwei axiale Endoberflächen
mit Bezug auf eine Axialrichtung des äußeren Umfangsabschnitts auf.
Jede der beiden axialen Endoberflächen weist eine Vielzahl von
Flügelnuten
auf, die in einer Drehrichtung des äußeren Umfangsabschnitts angeordnet
sind. Einer aus inneren Umfangsabschnitt und äußerem Umfangsabschnitt weist
eine Vielzahl von Verbindungslöchern
auf. Jedes der Vielzahl von Verbindungslöchern durchdringt den einen aus
dem inneren Umfangsabschnitt und dem äußeren Umfangsabschnitt im Wesentlichen
in der Axialrichtung des äußeren Umfangsabschnitts.
Die Vielzahl von Verbindungslöchern ist
von der Vielzahl von Flügelnuten
in einer Radialrichtung des äußeren Umfangsabschnitts
verschoben. Die Vielzahl von Verbindungslöchern ist im Wesentlichen entlang
der Drehrichtung des äußeren Umfangsbereichs
in nicht gleichmäßigen Abständen angeordnet.
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Eine
Kraftstoffpumpe hat das Flügelrad
und ein Kastenteil. Das Kastenteil nimmt das Flügelrad drehbar auf. Das Kastenteil
weist einen Kraftstoffeinlass, einen Kraftstoffauslass und Pumpendurchtritte auf.
Jeder der Pumpendurchtritte erstreckt sich von dem Kraftstoffeinlass
zu dem Kraftstoffauslass. Die Pumpendurchtritte sind auf beiden
Seiten der zwei axialen Endoberflächen des äußeren Umfangsabschnitts angeordnet.
Die Pumpendurchtritte erstrecken sich entsprechend entlang der Vielzahl
der Flügelnuten
im Wesentlichen in der Drehrichtung. Das Flügelrad dreht zum Pumpen von
Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinlass zu dem Kraftstoffauslass durch
die Pumpendurchtritte, in denen Kraftstoff mit Druck beaufschlagt
wird. Kraftstoff tritt von einem der Pumpendurchtritte zu einem
anderen der Pumpendurchtritte durch die Vielzahl von Verbindungslöchern des Flügelrads
auf der Seite des Kraftstoffauslasses in den Pumpendurchtritten
durch.
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Alternativ
hat ein Flügelradgerät ein Flügelrad und
ein Kastenteil. Das Flügelrad
weist einen äußeren Umfangsabschnitt
auf, der zwei axiale Endoberflächen
mit Bezug auf eine Axialrichtung des Flügelrads aufweist. Jede axiale
Endoberfläche
des äußeren Umfangsabschnitts
weist eine Vielzahl von Flügelnuten
auf, die in einer Drehrichtung des Flügelrads angeordnet ist. Das
Flügelrad
weist eine Vielzahl von Verbindungslöchern auf, die das Flügelrad im
Wesentlichen in der Axialrichtung des Flügelrads durchdringen. Die Vielzahl
von Verbindungslöchern ist
von der Vielzahl von Flügelnuten
in einer Radialrichtung des Flügelrads
verschoben. Die Vielzahl von Verbindungslöchern ist im Wesentlichen entlang
der Drehrichtung des Flügelrads
in nicht gleichmäßigen Abständen angeordnet.
Das Kastenteil nimmt das Flügelrad
drehbar auf. Das Kastenteil weist Pumpendurchtritte auf. Ein Pumpendurchtritt
liegt dem einen der beiden axialen Endoberflächen des äußeren Umfangsabschnitts in
der Axialrichtung des Flügelrads gegenüber. Ein
anderer Pumpendurchtritt liegt einem anderen der beiden axialen
Endoberflächen
des äußeren Umfangsabschnitts
in der Axialrichtung des Flügelrads
gegenüber.
Die Pumpendurchtritte erstrecken sich entsprechend in dem Kastenteil
von einem Einlass zu einem Auslass entlang der Vielzahl von Flügelnuten
im Wesentlichen in der Drehrichtung des Flügelrads.
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Somit
variiert in dieser Konstruktion der Zyklus der Druckschwankung in
einem Fluid, das zusammen auf der anderen Seite der Flügelnute
strömt, so
dass verhindert werden kann, dass eine Spitze des Geräuschs bei
einer bestimmten Frequenz entsteht, so dass die Geräuschhöhe in dem
Flügelrad reduziert
werden kann.
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Die
obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung deutlicher werden, die mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen gemacht ist. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
teilweise Querschnittsseitenansicht einer Kraftstoffpumpe mit einem
Flügelrad
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Vorderansicht eines Pumpenkastens der Kraftstoffpumpe, der von der
Seite des Flügelrads
gemäß der ersten
Ausführungsform
aus betrachtet wird;
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3A eine
Vorderansicht des Flügelrads, wenn
dieses von der Seite eines Kraftstoffeinlasses der Kraftstoffpumpe
aus betrachtet wird;
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3B eine
Querschnitts-Seitenansicht entlang der Linie IIIB-IIIB in 3A;
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3C eine
Querschnitts-Seitenansicht entlang der Linie IIIC-IIIC in 3A gemäß der ersten Ausführungsform;
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4 ein
Diagramm, das ein Verhältnis
zwischen Frequenz und Geräuschhöhe der Kraftstoffpumpe
darstellt;
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5 eine
Vorderansicht eines Flügelrads, das
von der Seite eines Kraftstoffeinlasses der Kraftstoffpumpe aus
betrachtet wird, gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6A eine
Vorderansicht eines Beispiels eines Flügelrads, das von der Seite
eines Kraftstoffeinlasses einer Kraftstoffpumpe aus betrachtet wird, und
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6B eine
Querschnitts-Seitenansicht entlang der Linie VIB-VIB in 6A;
und
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7 ein
Diagramm eines Verhältnisses zwischen
Frequenz und Geräuschhöhe des Beispiels des
Flügelrads.
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(Erste Ausführungsform)
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, ist eine Kraftstoffpumpe 10 zum
Beispiel eine in einem Tank vorhandene Pumpe. Die Kraftstoffpumpe 10 ist
in einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs oder Ähnlichem bereitgestellt. Die
Kraftstoffpumpe 10 hat einen Pumpenabschnitt 13,
einen Motorabschnitt 14 und eine Endabdeckung 28.
Der Motorabschnitt 14 dreht ein Flügelrad (Flügelradkörper) 20 des Pumpenabschnitts 13.
Das Gehäuse 12 umgibt
den äußeren Umfangsbereich
von sowohl dem Pumpenabschnitt 13 als auch dem Motorabschnitt 14,
so dass das Gehäuse 12 als
Gehäuse
dient, das beide inneren Bauteile des Pumpenabschnitts 13 und
des Motorabschnitts 14 gemeinsam aufnimmt. Eine Endabdeckung 28 bedeckt
das Gehäuse 12 auf
der dem Pumpenabschnitt 13 gegenüberliegenden Seite mit Bezug
auf den Motorabschnitt 14. Die Endabdeckung 28 weist
eine Abgabeöffnung 102 auf.
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Der
Pumpenabschnitt 13 ist zum Beispiel eine Pumpe einer Bauart
von Wesco. Der Pumpenabschnitt 13 hat eine Pumpenabdeckung 16,
einen Pumpenkasten 18 und das Flügelrad 20. Die Pumpenabdeckung 16 und
der Pumpenkasten 18 dienen als Kastenteile, die das Flügelrad 20 drehbar
aufnehmen.
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Wie
aus 3A bis 3C ersichtlich
ist, ist das Flügelrad
scheibenförmig
ausgebildet. Das Flügelrad 20 dient
als drehendes Teil.
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Das
Flügelrad 20 weist
den äußeren Umfangsbereich
auf, der beide axialen Endoberflächen relativ
zu der Drehachse aufweist. Beide axialen Endoberflächen des
Flügelrads 20 weisen
entsprechend Flügelnuten 22, 24 auf.
Die Anzahl der Flügelnuten 22 ist
gleich wie die Anzahl der Flügelnuten 24. Das
Flügelrad 20 weist
einen Ringabschnitt 21 auf, der auf der radial äußeren Seite
der Flügelnuten 22, 24 derart
ausgebildet ist, dass der Ringabschnitt 21 die Flügelnuten 22, 24 in
Umfangsrichtung umgibt. Das Flügelrad 20 weist
einen äußeren Durchmesser auf,
der zum Beispiel zwischen 25 mm und 35 mm liegt. Das Flügelrad 29 weist
die Dicke auf, die zum Beispiel zwischen 3 mm und 4 mm liegt. Die
Flügelnuten 22, 24 sind
in im Wesentlichen regelmäßigen Abständen (Zwischenräumen) entlang
der Drehrichtung des Flügelrads 20 angeordnet.
Die Flügelnuten 22, 24 weisen
nämlich
entsprechend die Breite entlang der Drehrichtung des Flügelrads 20 auf.
Diese Breite der Flügelnuten 22, 24 ist
im Wesentlichen konstant über
die Flügelnuten 22, 24.
Die Flügelnuten 22 und
die Flügelnuten 24 sind
derart in einer gestuften Anordnung, dass jede Flügelnute 22 zu
der entsprechenden Flügelnut 24 entlang
von deren Drehrichtung für
einen halben Abstand von dieser verschoben ist. Deswegen ist jede
Flügelnut 22 von der
entsprechenden Flügelnut 24 unterteilt,
so dass zwischen jeder Flügelnut 22 und
der entsprechenden Flügelnut 24 keine
Kraftstoffverbindung vorhanden ist. Die Pumpenabdeckung 16 weist
einen Pumpendurchtritt 92 (1) in der
Drehrichtung entlang der Flügelnuten 22 des
Flügelrads 20 auf.
Der Pumpenkasten 18 weist einen Pumpendurchtritt 94 in
der Drehrichtung entlang der Flügelnuten 24 des
Flügelrads 20 auf.
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Alternativ
hat das Flügelrad 20 in
der voranstehenden Konstruktion einen inneren Umfangsabschnitt 20a und
einen äußeren Umfangsabschnitt 20b.
Der äußere Umfangsabschnitt 20b ist
mit dem inneren Umfangsabschnitt 20a von der radial äußeren Seite
des inneren Umfangsabschnitts 20a verbunden. Der äußere Umfangsabschnitt 20b weist
die beiden axialen Endoberflächen
mit Bezug auf die Axialrichtung des äußeren Umfangsabschnitts 20b auf. Jede
der beiden axialen Endoberflächen
weist die Vielzahl Flügelnuten 22, 24 auf,
die in der Drehrichtung des äußeren Umfangsabschnitts
angeordnet sind.
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Das
Flügelrad 20 weist
eine Vielzahl von Verbindungslöchern 26 in
der Nähe
der inneren Umfangsbereiche der Flügelnuten 22, 24 auf.
Die Verbindungslöcher 26 durchdringen
das Flügelrad 20 entsprechend
im Wesentlichen entlang der Drehachse des Flügelrads 20. Die Verbindungslöcher 26 sind
in nicht gleichmäßigen Abständen (unterschiedliche Zwischenräume) entlang
der Drehrichtung angeordnet. Das Verbindungsloch 26 in
dem Bereich (Bereich großen
Abstands), in dem der Abstand groß ist, weist die erste Breite
relativ zu der Drehrichtung auf. Das Verbindungsloch 26 in
dem Bereich (Bereich kleinen Abstands), in dem der Abstand klein
ist, weist die zweite Breite relativ zu der Drehrichtung auf. Die
erste Breite des Verbindungslochs 26 in dem Bereich großen Abstands
ist größer als
die zweite Breite des Verbindungslochs 26 des Verbindungslochs 26 in dem
Bereich kleinen Abstands. Die Anzahl der Verbindungslöcher 26 ist
größer als
die Anzahl der Flügelnuten 22 oder
die Anzahl der Flügelnuten 24.
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Mit
Bezug auf 1 wird Kraftstoff aus einem
Kraftstoffeinlass 90 der Pumpenabdeckung 16 durch
die Drehung des Flügelrads 20 gezogen.
Der Kraftstoff fließt
wiederholt aus den Flügelnuten 22, 24 des
Flügelrads 20 und
fließt
wiederholt in die Flügelnuten 22, 24,
so dass der Kraftstoff einen Wirbelstrom erzeugt. Kraftstoff in
den Pumpendurchtritten 92, 94 wird durch die Energie
des Wirbelstroms mit Druck beaufschlagt. Der in den Pumpendurchtritten 92, 94 mit
Druck beaufschlagte Kraftstoff strömt aus einem Kraftstoffauslass 98 (2)
des Pumpenkastens 18 und der Kraftstoff fließt durch
einen Kraftstoffdurchtritt 100, der zwischen den inneren
Umfangsbereichen von Permanentmagneten 30 und den äußeren Umfangsbereichen
eines Ankers 40 ausgebildet ist. Der Kraftstoff wird aus
der Abgabeöffnung 102 abgegeben,
die in der Endabdeckung 28 ausgebildet ist, nachdem er
durch den Kraftstoffdurchtritt 100 durchgetreten ist. Der
Abgabedruck der Kraftstoffpumpe 10 liegt zum Beispiel zwischen
250 kPa und 500 kPa. Die Drehzahl des Flügelrads 20 liegt zum Beispiel
zwischen 4000 U/min und 7000 U/min. Eine Menge des von der Kraftstoffpumpe 10 abgegebenen Kraftstoffs
ist im Wesentlichen proportional zu der Drehzahl des Flügelrads 20 und
liegt zum Beispiel zwischen 50 l/h und 200 l/h.
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Die
Pumpendurchtritte 92, 94 sind einzeln auf beiden
axialen Seiten des Flügelrads 20 relativ
zu der Drehachse ausgebildet. Jeder der Pumpendurchtritte 92, 94 ist
entsprechend im Wesentlichen C-förmig
ausgebildet. Der Pumpendurchtritt 92 ist auf der Seite
des Kraftstoffeinlasses 90 mit Bezug auf das Flügelrad 20 ausgebildet.
Der Pumpendurchtritt 94 ist auf der Seite des Kraftstoffauslasses 98 (2) des
Pumpenkastens 18 mit Bezug auf das Flügelrad 20 ausgebildet.
Der Pumpendurchtritt 92, 94 ist entsprechend in
Verbindung mit den auf beiden axialen Seiten des Flügelrads 20 ausgebildeten
Flügelnuten 22, 24.
Hier sind die Pumpendurchtritte 92, 94 auf beiden
axialen Seiten des Flügelrads 20 ausgebildet und
nicht in dem äußeren Umfangsbereich
des Flügelrads 20 ausgebildet.
Der äußere Umfangsbereich des
Flügelrads 20 und
der innere Umfangsbereich des Pumpenkastens 18 bilden zwischen
diesen einen kleinen Zwischenraum aus, so dass das Flügelrad 20 gleichmäßig relativ
zu dem Pumpenkasten gleiten kann.
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Mit
Bezug auf 2 weist der in dem Pumpenkasten 18 ausgebildete
Pumpendurchtritt 94 ein Anfangsende 95 auf. Dieses
Anfangsende 95 ist radial aus den Flügelnuten 24 des Flügelrads 20 mit den
Verbindungslöchern 26 ausgebildet,
die auf der Seite des inneren Umfangsbereichs des Pumpendurchtritts 94 liegen.
Das Anfangsende 95 des Pumpendurchtritts 94 weist
die Breite derart auf, dass die Flügelnuten 24 mit den
Verbindungslöchern
durch das Anfangsende 95 in Verbindung sind. Der in der Pumpenabdeckung 16 ausgebildete
Pumpendurchtritt 92 weist ein Anfangsende 83 auf
(1). Dieses Anfangsende 93 ist radial
von den Flügelnuten 22 zu den
Verbindungslöchern 26 ausgebildet,
die auf der Seite des inneren Umfangsbereichs des Pumpendurchtritts 92 liegen.
Das Anfangsende 93 des Pumpendurchtritts 92 weist
die Breite derart auf, dass die Flügelnuten 22 mit den
Verbindungslöchern 26 durch das
Anfangsende 93 in Verbindung sind.
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Der
Pumpendurchtritt 94 weist ein Spitzenende 96 auf,
das mit dem Kraftstoffauslass 98 in Verbindung ist. Die
Position der inneren Umfangsseite des Spitzenendes 96 fällt im Wesentlichen
mit einer inneren Umfangsposition 202 der Verbindungslöcher 26 des
Flügelrads 20 auf.
Die Position der äußeren Umfangsseite,
das heißt
die radial äußere Seite des
Spitzenendes 96, fällt
im Wesentlichen mit einer äußeren Umfangsposition 200 der
Flügelnuten 24 des
Flügelrads 20 zusammen.
Das Spitzenende 96 ist radial von den Flügelnuten 24 des
Flügelrads 20 mit
den Verbindungslöchern 26 auf
der inneren Umfangsbereichseite der Flügelnuten 24 in dem
Flügelrad 20 ausgebildet.
Deswegen ist das Spitzenende sowohl mit den Flügelnuten 24 als auch
mit den Verbindungslöchern 26 in
Verbindung. Der Pumpendurchtritt 92 weist ein Spitzenende
(nicht gezeigt) auf, das sich gleichmäßig von den Seiten der Flügelnuten 22 zu
den Verbindungslöchern 26 zu
der Seite der inneren Umfangsbereich der Flügelnuten 22 in dem
Flügelrad 20 erstreckt.
Der Abschnitt des Pumpendurchtritts 92 in Umfangsrichtung
zwischen seinem Anfangsende und seinem Spitzenende ist auf der Seite
der äußeren Umfangsbereich
der Verbindungslöcher 26 des
Flügelrads 20 positioniert
und dabei nur mit den Flügelnuten 22 in
Verbindung.
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Der
Abschnitt des Pumpendurchtritts 94 in Umfangsrichtung zwischen
dem Anfangsende 95 und dem Spitzenende 96 ist
auf der Seite des äußeren Umfangsbereichs
der Verbindungslöcher 26 des Flügelrads 20 positioniert
und dabei lediglich mit den Flügelnuten 24 in
Verbindung. Ein Lüftungsloch 99 ist in
Verbindung mit dem Pumpendurchtritt 92, so dass in dem
Kraftstoff enthaltene Luft in den Pumpendurchtritt 92 durch
das Belüftungsloch 99 zu
dem Äußeren der
Kraftstoffpumpe 10 gebracht wird.
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Mit
Bezug auf 1 ist der Motorabschnitt 14 aus
Permanentmagneten 30, dem Anker 40 und einem Kommutator 70 konstruiert.
Jeder Permanentmagnet 30 ist in Form eines Viertelkreises
ausgebildet. Die Permanentmagneten 30 sind in Umfangsrichtung
in dem inneren Umfangsbereich des Gehäuses 12 angeordnet.
Die Permanentmagneten 30 bilden in der Drehrichtung derart
vier Magnetpole, dass die Magnetpole voneinander unterschiedlich
sind.
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Der
Anker 40 weist in seinem Drehmittelpunkt einen Mittelkern 46 auf.
Eine Welle 42 ist durch Pressen in den Mittelkern 46 eingefügt. Die
Welle 42 ist bei beiden ihrer axialen Enden unter Verwendung von
Lagern 44, 45 gelagert. Der Mittelkern 46 ist
in im Wesentlichen in zylindrischer Form mit einem im Wesentlichen
sechseckigem Querschnitt ausgebildet. Sechs magnetische Kerne 50 sind
an dem äußeren Umfangsbereich des
magnetischen Kerns 50 entlang der Drehrichtung angeordnet.
Ein Spulenkörper 60 ist
mit jedem magnetischen Kern 50 in Eingriff. Eine konzentrierte
Wicklung ist auf der äußeren Umfangsbereich
des Spulenkörpers 60 bereitgestellt,
um eine Spule 62 zu bilden. Der innere Umfangsbereich des magnetischen
Kerns 50 ist mit dem äußeren Umfangsbereich
des Mittelkerns 46 in Eingriff.
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Der
Endabschnitt von jeder Spule 62 auf der Seite des Kommutators 70 ist
elektrisch mit einem Spulenanschluss 64 verbunden. Der
Spulenanschluss 64 ist mit einem Kommutatoranschluss 74 auf
der Seite des Kommutators 70 in Eingriff und dabei elektrisch
mit dem Kommutator 70 verbunden. Der Endabschnitt von jeder
Spule 62 auf der Seite des Flügelrads 20, das heißt auf der
dem Kommutator 70 gegenüberliegenden
Seite, ist elektrisch mit jedem Spulenanschluss 66 verbunden.
Sechs Spulenanschlüsse 66 sind
miteinander über
einen Abdeckungsanschluss 68 elektrisch verbunden. Die
sechs Spulen 62 sind nämlich
sternförmig
verdrahtet.
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Der
Kommutator 70 ist bei dem axialen Ende des Ankers 40 auf
der dem Flügelrad 20 gegenüberliegenden
Seite zusammengebaut. Der Kommutator 70 weist sechs Segmente 72 auf,
die entlang der Drehrichtung angeordnet sind. Jedes Segment 72 ist elektrisch
mit dem Kommutatoranschluss 74 verbunden. Das Segment 72 ist
zum Beispiel aus einem Kohlenstoffmaterial ausgebildet. Die Segmente 72, die
aneinander in der Drehrichtung angrenzend sind, sind elektrisch
isoliert. Das Segment 72 ist über einen Zwischenanschluss 73 elektrisch
mit dem Kommutatoranschluss 74 verbunden.
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Ein
Druckregelventil 80 öffnet
sich, wenn der Druck einer Kraftstoffpumpe 10 gleich oder
größer als
ein vorbestimmter Druck wird und senkt dabei den Druck in der Kraftstoffpumpe 10.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb der Kraftstoffpumpe 10 beschrieben.
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Das
Flügelrad 20 dreht
mit dem Anker 40, so dass das Flügelrad 20 in dem Kraftstoffeinlass 90 einen
Unterdruck erzeugt und dabei Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinlass 90 zu
dem Anfangsabschnitt 93 des Pumpendurchtritts 92 zieht.
Der Anfangsabschnitt 93 des Pumpendurchtritts 92 ist
sowohl mit den Flügelnuten 22 als
auch den Verbindungslöchern 26 in
Verbindung. Auf der axial gegenüberliegenden
Seite ist der Anfangsabschnitt 95 des Pumpendurchtritts 94 sowohl
mit den Flügelnuten 24 als
auch den Verbindungslöchern 26 in
Verbindung. Deswegen strömt von
dem Kraftstoffeinlass 90 in den Anfangsabschnitt 93 des
Pumpendurchtritts 92 gezogener Kraftstoff durch die Verbindungslöcher 26 in
den Anfangsabschnitt 95 des Pumpendurchtritts 94.
Das Flügelrad 20 dreht
und erzeugt dabei einen Wirbelstrom in den Flügelnuten 22, 24 und
der Wirbelstrom tritt in Serie in den hinteren Bereich der Flügelnuten 22, 24.
Dieser Betrieb wird unter Verwendung der großen Anzahl von Flügelnuten 22, 24 wiederholt,
die entlang der Drehrichtung bereitgestellt sind, so dass ein Wirbelstrom
von Kraftstoff in den Flügelnuten 22, 24 und den
Pumpendurchtritten 92, 94 ausgebildet wird und dabei
Kraftstoff mit Druck beaufschlagt. Kraftstoff in den Pumpendurchtritten 92, 94 wird
einzeln von der Seite des Kraftstoffeinlasses 90 zu der
Seite des Kraftstoffauslasses 98 mit Druck beaufschlagt.
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In
dem Spitzenende des Pumpendurchtritts 92 ändert sich
die Strömungsrichtung
gleichmäßig von
den Flügelnuten 22 zu
den Verbindungslöchern 26,
die auf der inneren Umfangsbereichsseite der Flügelnuten 22 liegen.
Da die Flügelnuten 22 in
Serie bei der spitzen Endseite des Pumpendurchtritts 92 in der
Pumpenabdeckung 16 geschlossen sind, strömt deswegen
Kraftstoff in den Pumpendurchtritt 92 auf der Seite der
Flügelnut 22 in
die Verbindungslöcher 26 auf
der Seite des inneren Umfangsbereichs. Aus dem Pumpendurchtritt 92 zu
den Verbindungslöchern 26 strömender Kraftstoff
wird durch die Verbindungslöcher 26 zu
dem Spitzenende 96 des Pumpendurchtritts 94 geleitet.
In dieser Situation strömen Kraftstoff
in dem Pumpendurchtritt 92 und Kraftstoff in den Pumpendurchtritt 94 zusammen
zu dem Spitzenende 96, so dass der Kraftstoff aus dem Kraftstoffauslass 98 zu
der Seite des Ankers 40 abgegeben wird.
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Wie
voranstehend beschrieben wurde, sind in dieser Situation die Verbindungslöcher 26 in
nicht gleichmäßigen Abständen (unregelmäßige Zwischenräume) entlang
der Drehrichtung angeordnet. Nebenbei strömt Kraftstoff von dem Pumpendurchtritt 92 durch
die Verbindungslöcher 26 in
das Spitzenende 96 des Pumpendurchtritts 94. Eine
Frequenz (Druckfrequenz) von Druckschwankungen im aus dem Pumpendurchtritt 92 in
das Spitzenende 96 des Pumpendurchtritts 94 strömenden Kraftstoff
variiert. Der Kraftstoff, dessen Druckfrequenz schwankt, strömt zusammen
mit Kraftstoff, der in dem Pumpendurchtritt 94 unter Verwendung
der Flügelnuten 24 mit
Druck beaufschlagt wurde, in das Spitzenende 96, so dass
ein Zyklus der Druckschwankung des Kraftstoffs in dem Spitzenende 96 variiert.
Deswegen kann verhindert werden, dass eine wegen der Druckschwankung
in dem Kraftstoff erzeugte Geräuschhöhe bei einer
bestimmten Frequenz groß wird,
wie aus 4 ersichtlich ist.
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Jede
Flügelnut 22 ist
mit Bezug auf die entsprechende Flügelnut 24 in deren
Drehrichtung für
einen halben Abstand von dieser verschoben. Deswegen unterscheidet
sich die Phase der Druckschwankung des in dem Pumpendurchtritt 92 mit
Druck beaufschlagten Kraftstoffs von der Phase der Druckschwankung
des in dem Pumpendurchtritt 94 mit Druck beaufschlagten
Kraftstoffs. Kraftstoff in einer Druckschwankungsphase und Kraftstoff
in einer anderen Druckschwankungsphase strömt zusammen in das Spitzenende 96,
so dass der Kraftstoffstrom in dem Spitzenende 96 vereinigt
wird. In dieser Situation vernichtet ein Kraftstoff in dem Pumpendurchtritt 92 und
der anderen Kraftstoff in dem Pumpendurchtritt 94 die jeweiligen
Druckschwankungen. Deswegen kann die in der Kraftstoffpumpe 10 entstehende Geräuschhöhe weiter
verringert werden.
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Außerdem ist
in dieser Ausführungsform
die Anzahl der Verbindungslöcher 26 größer vorgesehen als
eine der Anzahl der Flügelnuten 22 und
der Flügelnuten 24.
Die Anzahl der Flügelnuten
entspricht nämlich
nicht der gesamten Anzahl der Flügelnuten 22, 24,
die auf beiden axialen Endoberflächen
des äußeren Umfangsbereichs
des Flügelrads 20 ausgebildet
sind. Die Anzahl der Flügelnuten
entspricht der Anzahl der auf einer axialen Endoberfläche des
Flügelrads 20 ausgebildeten
Flügelnuten.
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In
dieser Konstruktion wird die Druckschwankung des Kraftstoffs, der
zusammen in den Pumpendurchtritt 94 strömt, verglichen mit einer Konstruktion
hoch, in der die Anzahl der Verbindungslöcher 26 gleich ist
mit der Anzahl der Flügelnuten 22, 24.
Insbesondere ist die Frequenz der Druckschwankung im Kraftstoff
hoch, der in dem Pumpendurchtritt 94 auf der Seite des
Kraftstoffauslasses 98 zusammengeführt wird, nachdem er durch die
Verbindungslöcher 26 aus
dem Pumpendurchtritt 92 getreten ist. Deswegen wird die
Frequenz von einem wegen der Druckschwankung im Kraftstoff entstehenden
Geräusch
hoch. Allgemein wird die Hörfähigkeit
insbesondere in einem Hochfrequenzbereich geringer. Deswegen kann
eine für
einen Menschen bemerkbare Geräuschhöhe reduziert
werden, wenn die Frequenz der Druckschwankung im Kraftstoff hoch
wird.
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In
dieser Ausführungsform
sind die Flügelnuten 23, 24 bei
im Wesentlichen regelmäßigen Abständen (Zwischenräumen) in
der Drehrichtung des Flügelrads 20 angeordnet,
so dass verhindert werden kann, das ein in den Pumpendurchtritten 92, 94 mit
Druck beaufschlagter Wirbelstrom von Kraftstoff eine Unordnung verursacht.
Deswegen kann der Pumpenwirkungsgrad des Flügelrads 20 beibehalten werden.
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Allgemein
ist ein Pumpenwirkungsgrad zum mit Druck Beaufschlagen von Kraftstoff
im Wesentlichen gleich, wenn die Länge von der Mitte des Flügelrads
zu dem Ort gleich ist, in dem die Flügelnuten in der Radialrichtung
des Flügelrads
ausgebildet sind, und die Länge
der Pumpendurchtritte gleich ist, die sich in der Drehrichtung entlang
der Flügelnuten erstrecken.
In den voranstehenden Ausführungsformen
sind die Verbindungslöcher
auf der Seite des inneren Umfangsbereichs der Flügelnuten ausgebildet. Deswegen
kann die Größe des Flügelrads
verglichen mit einer Konstruktion verringert werden, bei der die Verbindungslöcher auf
der Seite des äußeren Umfangsbereichs
der Flügelnuten
ausgebildet sind, wenn der Wirkungsgrad derselbe ist.
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Wenn
das Flügelrad
der voranstehenden Ausführungsformen
in einer Kraftstoffpumpe verwendet wird, kann ein in der Kraftstoffpumpe
entstehendes Geräusch
reduziert werden. Insbesondere kann in einem Kraftfahrzeug verhindert
werden, dass ein Geräusch
von der Kraftstoffpumpe in den Insassenraum übertragen wird, so dass eine
Ruhe in dem Fahrzeuginsassenraum bevorzugt verbessert werden kann.
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(Zweite Ausführungsform)
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Wie
aus 5 ersichtlich ist, hat ein Flügelrad 110 einen inneren
Umfangsabschnitt 110a und einen äußeren Umfangsabschnitt 110b.
Das Flügelrad 110 weist
Flügelnuten 112 und
Verbindungslöcher 114 auf.
Die Anzahl der Flügelnuten 112 in
dieser Konstruktion ist größer als
die Anzahl der Verbindungslöcher 114.
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(Andere Ausführungsform)
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Die
Verbindungslöcher
können
auf der Seite des äußeren Umfangsbereichs
der Flügelnuten
ausgebildet sein, anstelle auf der Seite des inneren Umfangsbereichs
der Flügelnuten
ausgebildet zu sein.
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Wenn
der Abstand der Verbindungslöcher
in der Drehrichtung nicht gleichmäßig eingestellt ist, kann die
Breite der Verbindungslöcher
in der Drehrichtung gleichmäßig eingestellt
sein. Wenn der Abstand der Verbindungslöcher in der Drehrichtung nicht
gleichförmig
eingestellt ist, kann die Anzahl der Flügelnuten eingestellt sein gleich
zu sein, wie die Anzahl der Verbindungslöcher.
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In
den voranstehenden Ausführungsformen wird
das Flügelrad
in dem Pumpenabschnitt der Kraftstoffpumpe verwendet. Jedoch ist
das Flügelrad nicht
darauf beschränkt,
bei einer Kraftstoffpumpe angewendet zu werden. Das Flügelrad kann
zum Beaufschlagen von einem Fluid mit Druck verwendet werden, so
dass die bei dem Beaufschlagen des Fluids mit Druck entstehende
Geräuschhöhe reduziert werden
kann.
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Verschiedene
Modifikationen und Abänderungen
können
unterschiedlich bei den obigen Ausführungsformen ausgeführt werden,
ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.
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Ein
Flügelrad
(20) dreht in einem Pumpendurchtritt (92, 94),
um ein Fluid mit Druck zu beaufschlagen. Das Flügelrad (20) hat einen
inneren Umfangsabschnitt (20a, 110a) und einen äußeren Umfangsabschnitt
(20b, 110b). Der äußere Umfangsabschnitt (20b, 110b)
weist zwei axiale Endoberflächen auf,
die entsprechend eine Vielzahl von Flügelnuten (22, 24, 112)
aufweisen, die in einer Drehrichtung des äußeren Umfangsabschnitts (20b, 110b)
angeordnet sind. Eine Vielzahl von Verbindungslöchern (26, 114) durchdringt
einen aus innerem Umfangsabschnitt (20a, 110a)
und äußerem Umfangsabschnitt
(20b, 110b) axial. Die Vielzahl von Verbindungslöchern (26, 114)
wird von der Vielzahl von Flügelnuten
(22, 24, 112) in einer radialen Richtung
von dem äußeren Umfangsabschnitt
(20b, 110b) verschoben. Die Vielzahl von Verbindungslöchern (26, 114)
ist im Wesentlichen entlang der Drehrichtung des äußeren Umfangsabschnitts
(20b, 110b) in nicht gleichförmigen Abständen angeordnet.