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Gegenstand
der Erfindung ist eine Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor, einer
vom Elektromotor angetriebenen Pumpenstufe, wobei die Pumpenstufe aus
einem Laufrad besteht, welches in einem Pumpengehäuse angeordnet
ist und das Pumpengehäuse
aus einem Pumpenboden und einem Pumpendeckel besteht und der Pumpendeckel
einen Ansaugstutzen besitzt.
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Kraftstoffpumpen
der oben genannte Art sind in einem Kraftstoffbehälter eines
Kraftfahrzeugs angeordnet und hab die Aufgabe, Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter zu
einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu fördern. Derartige Kraftstoffpumpen
sind seit langem bekannt und somit Stand der Technik. Heutige Kraftstoffbehälter bestehen
aus Kunststoff oder Metall. Aufgrund ihrer Anordnung im Kraftfahrzeug
besitzen sie eine geringe Höhe.
Das hat zur Folge, dass Füllmengen
von mehreren Litern nur zu geringen Füllstandshöhen führen. Um einerseits die im
Betrieb technisch nicht mehr absaugbare Kraftstoffmenge und andererseits
die für
eine Erstbefüllung
notwendige Kraftstoffmenge so klein wie möglich zu halten, ist es notwendig,
den Ansaugstutzen der Kraftstoffpumpe so tief wie möglich anzuordnen. Dies
wird jedoch durch herstellungsbedingte Toleranzen der Kraftstoffbehälter von
bis zu 25 mm erschwert. Erschwerend kommt hinzu, dass die Kraftstoffpumpen
in der Regel mit einem Flansch verbunden sind, welcher eine an der
Oberseite des Kraftstoffbehälters
angeordnete Montageöffnung,
durch die die Kraftstoffpumpe in den Kraftstoffbehälter eingesetzt
wird, verschließt.
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Zu
diesem Zweck ist es bekannt, die Kraftstoffpumpe über mindestens
ein Führungsrohr
mit dem Flansch zu verbinden, wobei das Führungsrohr eine Druckfeder
aufweist, wodurch die Kraftstoffpumpe gegen den Boden des Kraftstoffbehälters vorgespannt
wird. Bei Anordnungen, bei denen die Kraftstoffpumpe in einem Schwalltopf
angeordnet ist, sind die Führungsrohre
mit dem Schwalltopf verbunden und spannen diesen gegen den Boden
des Kraftstoffbehälters.
Nachteilig bei diesen Anordnungen ist der relativ große Aufwand
für die
Führungsrohre
mit den Druckfedern. Neben dem erhöhten Montageaufwand, müssen Aufnahmen
für die
Führungsrohre und
Abstützpunkte
für die
Druckfedern am Flansch und der Kraftstoffpumpe, bzw. dem Schwalltopf
vorgesehen werden.
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Es
ist weiter bekannt, am Ansaugstutzen der Kraftstoffpumpe einen Vorfilter
anzuordnen, der grobe Verunreinigungen aus dem Kraftstoff filtert.
Derartige Vorfilter weisen ein Filtergewebe aus Metall, Vlies oder
Kunststoff auf, welches zur Erhöhung
der Formstabilität
um einen meist innenliegenden Stützkörper angeordnet
ist. Aufgrund des relativ starren Stützkörpers sind Vorfilter zum Toleranzausgleich nicht
ausreichend.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Kraftstoffpumpe
zu schaffen, mit der in einem Kraftstoffbehälter ein möglichst tiefer Ansaugpunkt
erreicht wird, wobei der Aufwand zum Erreichen eines tiefen Ansaugpunktes
gering sein soll.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass der Ansaugstutzen in seiner axialen Länge veränderlich ausgebildet ist.
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Mit
seiner in axialer Ausrichtung veränderlichen Länge wird
mit dem Ansaugstutzen die Möglichkeit
geschaffen, um einerseits Toleranzen in der Kraftstoffbehälterherstellung
und andererseits veränderliche
Kraftstoffbehälterhöhen infolge
eines sich verändernden
Füllstandes
auszugleichen. Der Längenausgleich
erfolgt nunmehr direkt am Ansaugpunkt. Der wesentlichste Vorteil
besteht darin, dass die Kraftstoffpumpe nunmehr fest mit dem Flansch verbunden
werden kann, ohne zusätzliche
Maßnahmen
für die
Anpassung an den höhenveränderlichen tiefsten
Ansaugpunkt vorzunehmen. Da nunmehr nur noch der Ansaugstutzen und
nicht das Gewicht der gesamten Kraftstoffpumpe an den tiefsten Ansaugpunkt
angepasst wird, sinkt der Aufwand für die Anpassung im erheblichen
Maße.
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In
einer besonders einfachen Ausgestaltung besitzt der Ansaugstutzen
einen Faltenbalg, insbesondere aus einem elastischen Material, vorzugsweise
einem Kunststoff oder Kautschuk. Ein derartiger Faltenbalg hat den
Vorteil, dass er relativ einfach montierbar ist. Zudem bewirkt der
Faltenbalg bei entsprechender Ausbildung aufgrund der Materialeigenschaften
und seiner Formgebung eine Vorspannung seines der Kraftstoffpumpe
abgewandten Endes gegen den Boden eines Kraftstoffbehälters oder
eines Schwalltopfes, ohne dass hierfür zusätzliche Bauteile notwendig
sind. Ein Faltenbalg ist daher besonders kostengünstig. Ein weiterer Vorteil
eines Faltenbalgs aus Kunststoff besteht darin, dass auf diese Weise die
Kraftstoffpumpe vom Boden des Kraftstoffbehälters entkoppelt ist, so dass
die Geräusche
der Kraftstoffpumpe während
ihres Betriebs nicht in den Kraftstoffbehälter eingekoppelt werden.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Ansaugstutzen
aus einem ersten feststehenden Element und einem zweiten Element,
wobei das zweite Element zu dem ersten Element axial beweglich angeordnet
ist. Mit diesem nach Art eines Teleskoprohres ausgebildeten Ansaugstutzens
lässt sich
mit geringem Aufwand ein Längenausgleich
erzielen. Durch gezielte Auswahl der Längen der beiden Elemente lässt sich
die Kraftstoffpumpe an die unterschiedlichsten Einsatzbedingungen,
insbesondere an Kraftstoffbehälter
mit unterschiedlichen Toleranzbereichen anpassen. Im einfachsten
Fall sind die beiden Elemente rohrförmig ausgebildet.
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Während das
erste feststehende Element vorteilhafterweise einteilig mit dem
Pumpendeckel ausgebildet ist, kann das zweite, bewegliche Element aus
Metall, Kunststoff oder Kautschuk bestehen. Die Ausbildung des beweglichen
Elements aus Kunststoff oder Kautschuk hat den Vorteil, dass auf
diese Weise ebenfalls eine akustische Entkopplung der Kraftstoffpumpe
gegenüber
dem Boden des Kraftstoffbehälters
oder des Schwalltopfes vorhanden ist. Störende Einkopplungen von Geräuschen aus
dem Betrieb der Kraftstoffpumpe werden so vermieden.
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Um
in Abhängigkeit
von den Toleranzen und den Füllständen des
Kraftstoffbehälters
mit dem Ansaugstutzen immer den tiefsten Ansaugpunkt zu erreichen,
besteht eine weitere Ausgestaltung darin, im Ansaugstutzen zwischen
dem Pumpendeckel und dem beweglichen Element eine Druckfeder anzuordnen.
Die Druckfeder gewährleistet,
dass das bewegliche Element immer von der Kraftstoffpumpe weggedrückt wird,
wodurch mit dem Aufliegen am Boden des Kraftstoffbehälters oder
des Schwalltopfes die Vorspannung gegen den Kraftstoffbehälter erreicht wird.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird das Erreichen des
tiefsten Ansaugpunktes dadurch erreicht, dass das bewegliche Element
mit dem Boden des Kraftstoffbehälters
oder dem Boden des Schwalltopfes fest verbunden ist. Eine derartige
Verbindung wird in einfacher Weise mittels Presspassung oder Verklipsung
erreicht. Für
diese Verbindung ist am Boden Kraftstoffbehälters oder am Boden des Schwalltopfes
eine entsprechende Aufnahme vorgesehen. Die Aufnahme kann sowohl
als separates Bauteil mit dem Boden verbunden oder einteilig an diesem
angeformt sein.
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Um
einerseits Kraftstoff ansaugen zu können und andererseits den Ansaugstutzen
immer im tiefsten Ansaugpunkt zu halten, weist das bewegliche Element
oder der Faltenbalg an seinem der Kraftstoffpumpe abgewandte Ende
axial angeordnete Anformungen auf, welche mit Abstand zueinander über den
Umfang des beweglichen Elementes verteilt angeordnet sind.
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In
einer anderen Ausgestaltung ist das der Kraftstoffpumpe abgewandte
Ende des beweglichen Elements oder des Faltenbalgs derart abgeschrägt, dass
das Ende nicht parallel zum Boden des Kraftstoffbehälters oder
des Schwalltopfes ausgerichtet ist. Über den so geschaffenen Spalt
zwischen Ansaugstutzen und Boden wird der Kraftstoffpumpe das Ansaugen
von Kraftstoff ermöglicht.
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An
mehreren Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1, 2:
eine Kraftstoffpumpe nach dem Stand der Technik,
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3:
eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe
und
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4–6:
weitere Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe.
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1 zeigt
einen Kraftstoffbehälter 1 mit
einer Montageöffnung 2,
in die eine Kraftstofffördereinheit 3 eingesetzt
ist. Ein Flansch 4 verschließt die Montageöffnung 2.
In dem Flansch 4 sind Führungsrohre 5 eingesetzt,
welche mit ihrem anderen Ende in Aufnahmen 6 eines Schwalltopfes 7 eingreifen.
Zwischen dem Flansch 4 und dem Schwalltopf 7 sind
im die Führungsrohre 5 Druckfedern 8 angeordnet,
die den Schwalltopf 7 gegen den Boden 9 des Kraftstoffbehälter 1 vorspannen.
Im Schwalltopf 7 ist ein Pumpenhalter 10 befestigt,
in dem die Kraftstoffpumpe 12 gehalten ist. am Ansaugstutzen 13 der
Kraftstoffpumpe 12 ist ein Vorfilter 14 befestigt,
der bis nahe an den Boden des Schwalltopfes 7 reicht. Über den
Vorfilter 14 saugt die Kraftstoffpumpe 12 den
Kraftstoff an und fördert
ihn über
eine Vorlaufleitung 15 aus dem Kraftstoffbehälter 1 zu
einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
Die Energieversorgung der Kraftstoffpumpe 12 erfolgt über einen Stecker 16 am
Flansch 4 und elektrischen Leitungen 17.
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Die
in 2 gezeigte Kraftstoffpumpe 12 ist an
einem Pumpenhalter 18 befestigt, der wiederum am Flansch 4 angeordnet
ist. Infolge des starren Pumpenhalters 18 und des ebenfalls
relativ starren Vorfilters 14, reicht dieser infolge von
herstellungsbedingten Toleranzen und bei hohen Füllständen, die zum Durchbiegen des
Bodens 9 führen,
nicht bis zum Boden des Kraftstoffbehälters. Sofern dieser Abstand
toleranzbedingt verbleibt, ist für
die Erstbefüllung
eine relativ große
Kraftstoffmenge notwendig, bis die Kraftstoffpumpe 12 Kraftstoff
ansaugen kann.
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3 zeigt
eine Kraftstoffpumpe 12 im Bereich ihrer Pumpenstufe mit
dem Pumpengehäuse 19,
welches aus einem Pumpenboden 20 und einem Pumpendeckel 22 besteht.
Im Pumpengehäuse 19 ist
das Laufrad 22 angeordnet, welches von der Welle 23 eines
nicht dargestellten Elektromotors der Kraftstoffpumpe 12 angetrieben
wird. Der Pumpendeckel 21 besitzt einen Absatz 24 an
dem das erste Element 25 des Ansaugstutzens 26 befestigt
ist. An das erste Element 25 schließt sich ein zweites, bewegliches
Element 27 an, welches relativ zum ersten Element 25 axial
bewegbar ist. Über
eine zwischen dem Pumpendeckel 21 und dem beweglichen Element 27 angeordnete
Druckfeder 8 wird das bewegliche Element 27 nach
unten gedrückt.
Infolge dieser Bewegung ist der am beweglichen Element 27 angeordnete
Vorfilter 14 gegen den Boden 9 des Kraftstoffbehälter 1 vorgespannt.
Die Kraftstoffpumpe 12 kann somit vom tiefsten Ansaugpunkt
Kraftstoff zur Brennkraftmaschine fördern.
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4 zeigt
eine Kraftstoffpumpe 12, die sich im Aufbau von der Kraftstoffpumpe
nach 3 dadurch unterscheidet, dass das erste Element 25 des Ansaugstutzens 26 einteilig
mit dem Pumpendeckel 21 ausgebildet ist.
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5 zeigt
eine Kraftstoffpumpe 12 mit einem als Faltenbalg 28 ausgebildeten
Ansaugstutzen. Der Faltenbalg 28 besteht aus Polyamid.
Die axiale Länge
des Faltenbalgs 28 ist im unbelasteten Zustand größer als
in der dargestellten Ein baulage. Dadurch wird gewährleistet,
dass der Faltenbalg 28 aufgrund seiner Geometrie mit seinem
unteren Ende gegen den Boden 9 des Kraftstoffbehälters 1 vorgespannt
ist. Aufgrund seiner veränderlichen
axialen Länge
erlaubt der Faltenbalg 28 ein Ausgleichen von Toleranzen
und füllstandsabhängigen Durchbiegungen
des Bodens 9. Um ein Ansaugen von Kraftstoff zu gewährleisten,
besitzt der Faltenbalg 28 auf seinem der Kraftstoffpumpe 12 abgewandten
Ende axial angeordnete Anformungen 29, welche mit Abstand zueinander über den
Umfang des Faltenbalgs 28 verteilt angeordnet sind. Die
Abstände
zwischen den Anformungen 29 bilden Öffnungen, durch die der Kraftstoff
von der Kraftstoffpumpe 12 angesaugt werden kann.
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Die
in 6 gezeigte Kraftstoffpumpe 12 ist über einen
Pumpenhalter 18 mit dem Flansch 4 lageunverändlich verbunden.
Mit ihrem unteren Bereich reicht die Kraftstoffpumpe 12 bis
in einen Schwalltopf 7. Der Schwalltopf 7 ist
fest mit dem Boden 9 des Kraftstoffbehälter 1 verbunden.
Im Schwalltopf 7 sind am Boden 31 einteilig angeformte Stege 32 vorhanden,
die senkrecht ausgerichtet sind. Die Stege 32 bilden eine
Stütze
für den
außen
um die Stege 32 angeordneten zylinderförmigen Vorfilter 14. In
ihrer zweiten Funktion dienen die Stege 32 zur Lagefixierung
der Kraftstoffpumpe 12. Am Boden 31 des Schwalltopfes 7 ist
weiter eine Aufnahme 30 befestigt, welche aus vier senkrecht
angeordneten Stegen besteht. In dieser Aufnahme 30 ist
das bewegliche Element 27 des Ansaugstutzens 26 eingepresst. Aufgrund
der Presspassung und der damit verbundenen direkten Verbindung mit
dem Boden 31 ist keine Feder zur Vorspannung des beweglichen
Elements 27 notwendig. Das bewegliche Element 27 wird
direkt vom Boden 9 axial im ersten Element 25 verschoben, wenn
sich der Boden 9 infolge eines sich ändernden Füllstandes in seiner Durchbiegung
verändert.
Der von der Kraftstoffpumpe 12 angesaugte Kraftstoff strömt durch
die mit Abstand zueinander angeordneten Stege der Aufnahme 30 zum
beweglichen Element 27. Da das bewegliche Element 27 auf
seinem der Kraftstoffpumpe 12 abgewandten Ende axial abstehende
Anformungen 29 besitzt, die zueinander beabstandet angeordnet
sind, gelangt der Kraftstoff durch die Lücken, die von jeweils zwei
benachbarten Anformungen 29 gebildet werden, in die Kraftstoffpumpe 12.