DE102007026533A1

DE102007026533A1 - Kraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE102007026533A1
Application number: DE102007026533A
Authority: DE
Inventors: Johannes Deichmann; Matthias Fischer; Bernd Jaeger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-11
Also published as: BRPI0812462A2; KR20100025543A; CN101680451A; JP2010529349A; EP2057377A1; US20100189543A1; WO2008148627A1; MX2009012911A

Abstract

Eine Kraftstoffpumpe zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug mit einer Seitenkanalstufe (9) weist eine Peripheralstufe (10) auf. Die Peripheralstufe (10) erzeugt im Vergleich zur Seitenkanalstufe (9) über den Umfang des Laufrades (4) den gleichen Druck bei geringerem Volumenstrom. Hierfür sind die Querschnitte von Förderkammern (18) der Peripheralstufe (10) kleiner als die Querschnitte von Förderkammern (17) der Seitenkanalstufe (9). Die Kraftstoffpumpe weist hierdurch einen hohen Wirkungsgrad auf und ist unanfällig gegen Verschmutzung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug mit einem sich zwischen einem einlassseitigen Gehäuseteil und einem auslassseitigen Gehäuseteil drehbaren Laufrad und mit einer in den Stirnseiten vom äußeren Rand entfernt angeordneten Seitenkanalstufe, wobei die Seitenkanalstufe sich von einem Einlass zu einem Auslass erstreckende Förderkammern mit in dem Laufrad angeordneten Kränzen von Schaufelkammern begrenzenden Leitschaufeln aufweist und einander gegenüberliegende Schaufelkammern der Seitenkanalstufe untereinander verbunden sind.
Solche Kraftstoffpumpen werden bei heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Die Seitenkanalstufe der bekannten Kraftstoffpumpe wird axial durchströmt und fördert Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges. Die Seitenkanalstufe mit den vom äußeren Rand des Laufrades entfernten Schaufelkammern weist einen hohen Wirkungsgrad auf, ist jedoch anfällig gegen den Eintrag von Schmutzpartikeln in einen Spalt zwischen Laufrad und Gehäuseteilen, insbesondere radial außerhalb des Kranzes der Schaufelkammern. Diese Schmutzpartikel führen zu einem Verschleiß und damit zu einer Vergrößerung des Spaltes zwischen Laufrad und Gehäuseteil, was eine Verringerung des Wirkungsgrades zur Folge hat. Alternativ dazu sind eine Peripheralstufe aufweisende Kraftstoffpumpen mit im radial äußeren Rand angeordneten Schaufelkammern bekannt geworden. Solche Kraftstoffpumpen sind unanfällig gegen Verschmutzung, weisen jedoch nur einen geringen Wirkungsgrad auf.
Man hat bereits daran gedacht, mehrere Kränze von Schaufelkammern auf dem Laufrad anzuordnen, um beispielsweise eine Saugstrahlpumpe mit Kraftstoff zu versorgen oder die Förde rung des Kraftstoffs in zwei hintereinander angeordneten Stufen zu gestalten. Dabei entsteht zwischen den beiden Kränzen der Schaufelkammern ein Druckgradient, welcher ebenfalls zu einem Eintrag von Schmutz in den Spalt zwischen Laufrad und Gehäuseteil führt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein Verschleiß möglichst geringen gehalten wird und dass sie einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf dem äußeren Rand des Laufrades zumindest ein Kranz von Schaufelkammern begrenzenden Leitschaufeln für zumindest eine Förderkammer einer Peripheralstufe angeordnet ist, dass die Förderkammer der Peripheralstufe einen wesentlich kleineren Querschnitt aufweist als die Förderkammern der Seitenkanalstufe und dass jeweils die Einlässe und die Auslässe der Seitenkanalstufe und die Peripheralstufe miteinander verbunden sind.
Durch die Verbindung jeweils der Einlässe und der Auslässe der Seitenkanalstufe und der Peripheralstufe sind die beiden Stufen parallel zueinander geschaltet. Der größte Teil der Förderleistung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe wird jedoch von der Seitenkanalstufe mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt. Hierdurch hat die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe einen besonders hohen Wirkungsgrad. Die Peripheralstufe trägt wegen ihres besonders geringen Querschnitts der Schaufelkammern nur unwesentlich zur Förderleistung bei und dient hauptsächlich dazu, einen Gegendruck zur Seitenkanalstufe in der Kraftstoffpumpe aufzubauen und Schmutzpartikel abzuführen. Der Gegendruck zur Seitenkanalstufe führt dazu, dass der Eintrag von Schmutzpartikel in den Spalt zwischen Laufrad und Gehäuseteil besonders gering gehalten wird. Hierdurch wird der Verschleiß des Laufrades und der Gehäuseteile in ihrem an die Schaufelkammern der Seitenkanalstufe angrenzenden Bereich besonders gering gehalten.
Die Vermeidung einer Schmutzansammlung im radial äußeren Bereich des Laufrades gestaltet sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn die Peripheralstufe im Vergleich zur Seitenkanalstufe zur Erzeugung des gleichen Drucks über den Umfang des Laufrades bei geringerem Volumenstrom ausgebildet ist.
Eine besonders kompakte Gestaltung durch eine axiale Durchströmung der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe lässt sich einfach erreichen, wenn der Einlass der Seitenkanalstufe in dem einlassseitigen Gehäuseteil angeordnet ist und auf eine erste Stirnseite des Laufrades hinführt und wenn der Auslass der Seitenkanalstufe in dem auslassseitigen Gehäuseteil angeordnet ist und von einer zweiten Stirnseite wegführt.
Die Peripheralstufe könnte beispielsweise über eine in dem einlassseitigen Gehäuseteil zu dem Einlass der Seitenkanalstufe führende Nut mit Kraftstoff versorgt werden. Dies führt jedoch zu einer mehrfachen Umlenkung der Strömung des Kraftstoffs. Zur weiteren Verringerung von Verwirbelungen in der Strömung des Kraftstoffs trägt es jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Einlass der Peripheralstufe parallel zu dem Einlass der Seitenkanalstufe angeordnet ist und auf die erste Stirnseite des Laufrades hinführt.
Der bauliche Aufwand zur Erzeugung eines vorgesehenen Drucks in der Peripheralstufe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn ein die Gehäuseteile auf Abstand zueinander haltender Distanzring ein Leitelement zur Erzeugung eines vorgesehenen Druckgradienten über den Umfang des Laufrades aufweist.
Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe trägt es bei, wenn der Auslass der Peripheralstufe in dem Distanzring angeordnet ist und radial von den Kränzen der Schaufelkammern wegführt.
Ein vorgesehenes Druckprofil über den Umfang des Laufrades lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach einstellen, wenn der Distanzring am Einlass und am Auslass der Peripheralstufe jeweils eine Ausnehmung aufweist und wenn die Peripheralstufe zwischen den beiden Ausnehmungen auf beiden Stirnseiten des Laufrades zumindest teilweise voneinander getrennte Förderkammern aufweist. Die Trennung der beiden Förderkammern der Peripheralstufe erfolgt vorzugsweise über das Leitelement.
Zur weiteren Vereinfachung der Einstellbarkeit des Druckprofils über den Umfang des Laufrades trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Abstand einer dem umlaufenden Rand des Laufrades gegenüberstehenden Kante des Distanzrings nahe des Einlasses der Peripheralstufe größer ist als nahe des Auslasses.
Zur Vereinfachung der Montage der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe trägt es bei, wenn ein die Gehäuseteile und den Distanzring umschließender Mantel die Ausnehmung im Distanzring am Auslass nach radial außen begrenzt.
Zur weiteren Verringerung von Verwirbelungen in der Strömung der Peripheralstufe trägt es bei, wenn das auslassseitige Gehäuseteil an dem Auslass der Peripheralstufe eine in Strömungsrichtung geneigte Führungskante hat.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe,
2 eine Explosionsdarstellung einer Pumpenstufe der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe aus 1.
1 zeigt eine Kraftstoffpumpe mit einer von einem Elektromotor 1 angetriebenen Pumpenstufe 2. Die Pumpenstufe 2 hat ein auf einer Welle 3 des Elektromotors 1 drehfest angeordnetes Laufrad 4. Das Laufrad 4 ist drehbar zwischen zwei einander gegenüberstehenden Gehäuseteilen 5, 6 angeordnet. Die Gehäuseteile 5, 6 werden von einem Distanzring 7 auf Abstand zueinander gehalten. Ein Mantel 8 der Kraftstoffpumpe spannt die Gehäuseteile 5, 6 gegen den Distanzring 7 vor. Die Pumpenstufe 2 hat eine Seitenkanalstufe 9 und eine Peripheralstufe 10. Die Seitenkanalstufe 9 weist zwei einander gegenüberstehende, in dem Laufrad 4 von dem radial äußeren Rand entfernt angeordneten Kränze von Schaufelkammern begrenzende Leitschaufeln 12 auf. Die Peripheralstufe 10 weist zwei in dem radial äußeren Rand des Laufrades 4 angeordnete Kränze von Schaufelkammern 13 begrenzende Leitschaufeln 14 auf. Die Schaufelkammern 11, 13 bilden jeweils mit in den Gehäuseteilen 5, 6 angeordneten teilringförmigen Kanälen 15, 16 Förderkammern 17, 18. Die Förderkammern 17, 18 erstrecken sich jeweils von einem Einlass 19 zu einem Auslass 20 der Pumpenstufe 2. Der Einlass 19 ist in einem der Gehäuseteile 5 angeordnet, während der Auslass 20 in dem anderen der Gehäuseteile 6 angeordnet ist. Hierdurch wird die Pumpenstufe 2 axial durchströmt und der Kraftstoff zu einem Anschlussstutzen 21 der Kraftstoffpumpe gefördert. Zur Vereinfachung sind der Einlass 19 und der Auslass 20 in die Zeichenebene gedreht dargestellt.
Die Förderkammern 18 der Peripheralstufe 10 weisen einen wesentlich geringeren Querschnitt auf als die Förderkammern 17 der Seitenkanalstufe 9. Damit erfolgt der überwiegende Teil der Förderung des Kraftstoffs über die Seitenkanalstufe 9.
Die Peripheralstufe 10 erzeugt jedoch den gleichen Druckgradient und damit den Druckverlauf über den Umfang des Laufrades 4, so dass ein Gegendruck zu der Seitenkanalstufe 9 erzeugt wird. Eine Leckage der Seitenkanalstufe 9 in die radial äußere Richtung wird damit gering gehalten. Schmutzpartikel gelangen durch die Peripheralstufe 10 ebenfalls zu dem Auslass 20. Weiterhin zeigt 1, dass das auslassseitige Gehäuseteil 6 an dem Auslass 20 der Peripheralstufe 10 eine in Strömungsrichtung geneigte Führungskante 22 hat.
Die axiale Führung der Strömung des Kraftstoffs durch das Laufrad 4 erfolgt in der Seitenkanalstufe 9 dadurch, dass die einander gegenüberstehenden Förderkammern 17 sich im Laufrad 4 überschneiden. In der Peripheralstufe 10 erfolgt die Führung der Strömung durch ein an dem Distanzring 7 angeordnetes Leitelement 23. Die Form und die Abmessungen des Leitelementes 23 ermöglichen die genaue Einstellung des beschriebenen Druckgradienten in der Peripheralstufe 10 und sind in 2 in einer Explosionsdarstellung der Pumpenstufe 2 verdeutlicht. Der Distanzring 7 hat am Einlass 19 und am Auslass 20 der Peripheralstufe 10 jeweils eine Ausnehmung 24, 25 zur Führung der Strömung des Kraftstoffs und trennt zwischen den beiden Ausnehmungen 24, 25 die in 1 dargestellten Förderkammern 18 der Peripheralstufe 10.

1: Elektromotor
2: Pumpenstufe
3: Welle
4: Laufrad
5, 6: Gehäuseteil
7: Distanzring
8: Mantel
9: Seitenkanalstufe
10: Periperalstufe
11: Schaufelkammer
12: Leitschaufel
13: Schaufelkammer
14: Leitschaufel
15, 16: teilringförmiger Kanal
17, 18: Förderkammer
19: Einlass
20: Auslass
21: Anschlussstutzen
22: Führungskante
23: Leitelement
24, 25: Ausnehmung

Claims

Kraftstoffpumpe zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug mit einem sich zwischen einem einlassseitigen Gehäuseteil und einem auslassseitigen Gehäuseteil drehbaren Laufrad und mit einer in den Stirnseiten vom äußeren Rand entfernt angeordneten Seitenkanalstufe, wobei die Seitenkanalstufe sich von einem Einlass zu einem Auslass erstreckende Förderkammern mit in dem Laufrad angeordneten Kränzen von Schaufelkammern begrenzenden Leitschaufeln aufweist und einander gegenüberliegende Schaufelkammern der Seitenkanalstufe untereinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem äußeren Rand des Laufrades (4) zumindest ein Kranz von Schaufelkammern (13) begrenzenden Leitschaufeln (14) für zumindest eine Förderkammer (18) einer Peripheralstufe (10) angeordnet ist, dass die Förderkammer (18) der Peripheralstufe (10) einen wesentlich kleineren Querschnitt aufweist als die Förderkammern (17) der Seitenkanalstufe (9) und dass jeweils die Einlässe (19) und die Auslässe (20) der Seitenkanalstufe (9) und die Peripheralstufe (10) miteinander verbunden sind.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripheralstufe (10) im Vergleich zur Seitenkanalstufe (9) zur Erzeugung des gleichen Drucks über den Umfang des Laufrades (4) bei geringerem Volumenstrom ausgebildet ist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (19) der Seitenkanalstufe (9) in dem einlassseitigen Gehäuseteil (5) angeordnet ist und auf eine erste Stirnseite des Laufrades (4) hinführt und dass der Auslass (20) der Seitenkanalstufe (9) in dem auslassseitigen Gehäuseteil (6) angeordnet ist und von einer zweiten Stirnseite wegführt.
Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass der Peripheralstufe (9) parallel zu dem Einlass (19) der Seitenkanalstufe (9) angeordnet ist und auf die erste Stirnseite des Laufrades (4) hinführt.
Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Gehäuseteile (5, 6) auf Abstand zueinander haltender Distanzring (7) ein Leitelement (23) zur Erzeugung eines vorgesehenen Druckgradienten über den Umfang des Laufrades (4) aufweist.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (20) der Peripheralstufe (9) in dem Distanzring (7) angeordnet ist und radial von den Kränzen der Schaufelkammern (13) wegführt.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzring (7) am Einlass (19) und am Auslass (20) der Peripheralstufe (10) jeweils eine Ausnehmung (24, 25) aufweist und dass die Peripheralstufe (10) zwischen den beiden Ausnehmungen (24, 25) auf beiden Stirnseiten des Laufrades (4) zumindest teilweise voneinander getrennte Förderkammern (18) aufweist.
Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand einer dem umlaufenden Rand des Laufrades (4) gegenüberstehenden Kante des Distanzrings (7) nahe des Einlasses (19) der Peripheralstufe (10) größer ist als nahe des Auslasses (20).
Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Gehäuseteile (5, 6) und den Distanzring (7) umschließender Mantel (8) die Ausnehmung (25) im Distanzring (7) am Auslass (20) nach radial außen begrenzt.
Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auslassseitige Gehäuseteil (6) an dem Auslass (20) der Peripheralstufe (10) eine in Strömungsrichtung geneigte Führungskante (22) hat.