DE1950814A1

DE1950814A1 - Aus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheit

Info

Publication number: DE1950814A1
Application number: DE19691950814
Authority: DE
Inventors: Hermann Nusser; Karl Ruhl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-10-09
Filing date: 1969-10-09
Publication date: 1971-04-22
Also published as: SE352406B; GB1322945A; FR2065149A5

Description

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Vo/Fu 2.IO.69 -■■..-.

Anlage zur

Patent- und Gebrauchsmusterhilfs-Anmeldung

ROBERT BOSCxH GMBH, 7 Stuttgart 1, Breitscheidstrasse 4

Aus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheit

Aus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheit, insbesondere Brennstoff-Förderpumpe, bei der Pumpe und Elektromotor i: einem wenigstens teilweise vom Fördermittel durchströmten Gehäus; angeordnet sind, und bei welcher der Anker des Elektromotors in
Fördermittel läuft und die Lager der rotierenden Teile vom Förde: mittel geschmiert werden.

Es ist eine derartige Purnpeneinhelt bekannt, die als in den
Kraftstoff eingetauchte Tankförderpumpe ausgebildet ist. Sie hat ein aus einem Blechrohr gebildetes Gehäuse, in dem der elektric:·: Antriebsmotor und das Pumpenteil - eine Zentrifugalpumpe - angeordnet sind. Das Pumpen-und das Motorlagerteil sind aus Kunst st.:: gespritzt. Das auf einer gerneinsamen V/olle mit dem Anker des
Elektromotors angeordnete Förderrad der Pumpe ist durch gabelartige Mitnehmer drohfest mit der Welle verbunden.

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Die Zentrifugalpumpe fördert den Kraftstoff direkt in den Motorraum , den er durchfließt und von dort in einen Förderstutzen gelangt, welcher am Motorlagerteil angeordnet ist.

Diese Pumpeneinheit hat den Nachteil* daß sie infolge der großen, bei ihr auftretenden Spiele nur eine sehr geringe Saughöhe Hufweist. S_oie wird daher als Tankeinbaupumpe verwendet, deren Saugstutzen dicht über dem Boden des Tanks liegt. ·

Steigt der Druck in der Förderleitung dieser Pumpeneinheit an, so nimmt auch die Leckmenge zu, bis bei einem bestimmten Druckniveau, z. B. bei 0,2 atü, keine Fördermenge mehr erbracht wird, obwohl der Elektromotor läuft.

Auf diese Weise kann man ein an sich notwendiges Überströmventil einsparen. Die einmal gewählten Spiele müssen allerdings genau eingehalten werden. Dadurch wird die Produktion der Pumpeneinheit verteuert. Infolge der sich im Betrieb, z. B. durch Erosion, vergrößernden Spalte wird bei dieser Pumpeneinhoit die Lebensdauer herabgesetzt. Werden nämlich größere Spiele erreicht, so wird die Fördermenge schon bei einem geringen Druck zu Null werden, bei kleineren Spielen tritt dies erst bei einem höheren als dem gewünschten Druck ein. Da moderne Vergaser aber ein recht eng begrenztes Drucktoleranzfeld haben, in dem sie optimal arbeiten, muß diesem deis Toleramzfeld des Förderdrucks der Pumpe genau angeglichen werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine sehr einfache aus Pumpe und Elektromotor bestehende, besonders klein bauende Hyclraulikeinhoit zu schaffen, dieeino größere'Saughöhe als dl ο bekannte Pumpeneinheit aufweist, bei dor aber dennoch bei Erreichen eines bestimmten Druckes die . iVürdenneii^e verringert .wird.

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Dies wird gemäß der Erfindune dadurch erreicht, daß das Förderglied der Pumpe und der Anker des Elektromotors zu einem einzigen, axial verschiebbar angeordneten Läufer vereinigt sind., und daß die dem Elektromotor zugewandte Seitenbegrenzungswand des Pumpenförderraums von dem Läufer gebildet wird.

Das hat den Vorteil, daß ohne großen Aufwand eine nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Pumpe, z. B. eine Rol3.enzellenpumpe, verwendet v/erden kann, die infolge ihrer geringen Spiele eine verhältnismäßig große Saughöhe erzeugt. Soll zum Schutz der Anlage eine Begrenzung des Förderdruckes über dem eigentlichen Betriebspunkt erreicht werden, so wirkt der axial verschiebbare Läufer der Hydraulikeinheit als Sicherheitsventil. Dabei kann der Druck im Motorraum über eine verstellbare Drossel oder durch ein einfaches A^entil geregelt werden. ·

Darf der Förderdruck ein bestimmtes, eng begrenztes Toleranzfeld nicht überschreiten, so wird ein Plattenventil angeordnet, das die Druckseite mit der Saugseite der Pumpe verbinden kann. Übersteigt also der Förderdruck einen bestimmten Wert, der unterhalb desjenigen liegt, bei dem der Läufer abgehoben wird, so strömt die überschüssige Fördermenge über das Plattenventil von der Druckseite der Pumpe zur Saugseite ab. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Druck bei dem das Überströmen zur Saugseite beginnt, einstellbar zu machen.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt läng .1-1 der Fig. 2 durch eine

• Hydraulikeinlieit,
Fig. 2 einen Querschnitt längs II-II der Fig. 1,

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Pig. 3 einen Längsf3chnitt durch den Pumpenteil eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Hydraulikeinheit mit Drosselsteuerung, .

Fig. 4 einen Querschnitt längs IV-IV der Fig. 3* Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Pumpenteil eines dritten AusfUhrungsbeispiels mit Ventilsteuerung.. -

Die Hydraulikeinheit hat ein im wesentlichen dreiteiliges Gehäuse, dessen zylindrische Elemente Anschlußteil 1, Magnetring 2 und Pumpenteil 3 von einem an beiden Enden eingebördelten Bleehrohr 4 zusammengehalten werden. Um das Gehäuse nach außen abzudichten, sind in Ausnehmungen im Anschlußteil 1, im Pumpenteil 3 und in der Welle 5 Dichtringe 6, T, 8 eingelegt.

Das Anschlußteil 1 hat im wesentlichen eine Topfform, dessen offene Seite dem Magnetring 2 und damit dem Motorraum 9 zugewandt ist. Es ist als'Kunststoffspritzteil ausgeführt. Zur Festigkeitserhöhung ist der Kunststoff mit Glasfaserabschnitten gefüllt. An der Außenseite ist an den Boden 10 ein zylindrischer Bund 11 angeformt, der der Befestigung der Hydraulikeinheit dient. Innerhalb des Bundes 11 befindet sich ein senkrecht auf dem Boden 10 stehender Fortsatz 12, der'mittig von einer konzentrisch zur Außenkontur des Anschlußteils 1 angeordneten Bohrung IJ durchsetzt wird. Die Bohrung 13 nimmt die Welle 5 der Hydraulikeinheit auf. In dem dem Motorraum 9 zugewandten Teil der Bohrung 13 entspricht deren Durchmesser dem Außendurclimesser der Welle 3, danach erweitert sie sich auf einen größeren Durchmesser. In diesen letztgenannten Teil der Bohrung 13 ist ein Gewinde 14 eingeschnitten, in das eine Verstellschraube I5 eingeschraubt ist. Gegen da.s innere Ende der Verstellschraube 1J3 liegt koaxial das Ende der in gewissem· Maße axial verschieblichen Welle 5 an.

In einer Ebene liegen parallel zur Bohrung 13 und im gleichen Abstand von dieser zwei Sackbohrungen 17* in denen Schleifkohlen

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18 mit ihren dazugehörigen Kohleandrüekfcdern 19 geführt sind. Am Grunde jeder Sackbohrung 17 ist je eine Kabelanschlußschraube mit in den Fortsatz 12 eingeformt.

Das als Kunststoffspritzteil ausgebildete Pumpenteil 3 ist eben-' falls im wesentlichen topfförmig aufgebaut, seine offene Seite ist dem Motorraum 9 zugewandt. Im Pumpenteil 3 ist konzentrisch zu seiner zylindrischen Außenkontur eine sich bis in einen Fortsatz 21 erstreckende Sackbohrung 22 angeordnet. Sie dient als zweite Lagerstelle der Welle'5.

Die von der Außenwand 23 des topfförmigen Pumpenteils 3 umschlossene Gehäuseausnehmung ?Λ liegt um einen geringen Betrag exzentrisch zur Sackbohrung 22. Innen ist in die Gehäuseausnehmung 2H- ein Laufring 25 aus Stahl eingepaßt. Seine Innenwand umschließt den Förderraum 26 einer Rollenzellenpumpe. Radial zum Laufring 25 ist in der Außenwand 23 in einer Gewindebohrung eine Stellsehraube 27 angeordnet.

An der Außenseite des Bodens 28 sind je ein sich in Achsrichtung der Hydraulikeinheit erstreckender Saug- 29 und ein Druckstutzen angeordnet. Eine Bohrung 29' im Saugstutzen mündet in einen konzentrisch zur Sackbohrung 22 in der Innenfläche 31 des Bodens 28 angeordneten Saugschlitz 32. Ebenso befindet sich in der Innenfläche 31 sin Druckschlitz 33* in den eine Bohrung 30' im Druckstutzen 30 mündet. Beide Schlitze erstrecken sich jeweils über einen Winkelboreich von etwa 110°.

Konzentrisch zur Sackbohrung 22 ist an der Innenfläche 31 des Bodens 2.8 ein zylindrischer Raum 3^ angeordnet. In seiner dem Förderraum 26 abgowandten Stirnwand befindet sich ein konzentrisch ., ■ verlaufender Ringkanal 35* der über eine Ausnehmung 35' ^m^ der Druckbohrung 30' verbunden ist.

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Ein radial verlaufender Schlitz j56, der sich über die ganze Länge des Raumes 54 erstreckt, verbindet diesen mit der Saugbohrung 29'.

Eine ringförmige Ventilplatte 59 schließt den Ringkanal 55 gegen den Raum 54 ab. In ihrer Postion gehalten wird die Ventilplatte 59 ■ von einer Schraubenfeder l6, die sieh mit ihrem anderen Ende an einer Scheibe 58 abstützt, welche wie de rum gegen einen auf der Welle 5 angeordneten Sicherungsring 57 anliegt. Eine Blechscheibe 40 trennt den Raum J4 νοκί Förderraum 26.

Im Motorraum ist auf der feststehenden Welle 5 ein zylindrischer Läufer 4l drehbar und axial verschiebbar angeordnet. Der Läufer 4l ist als Stoffspritzteil ausgeführt. Er ist aus der Vereinigung von Ankerndes Elektromotors und Pumpenförderglied entstanden/Auf der Pumpenseite· liegt der Läufer 4l gegen die Blechscheibe 40, die ihm als Anlaufscheibe dient.

Der Läufer 4l trägt auf seiner der Pumpenseite abgewandten Stirnfläche einen Plankollektor 4-2, gegen den die Schleif kohlen l8 gehalten werden. In den Läufer 4l eingeformt sind die Ankerbleche und die Wicklungen 44, d. h. diese,Teile sind vom Läuferwerkstoff umgeben. An seinem pumpenförmigeii Ende hat der Läufer einen flanschartigen Portsatz 45, der mit seiner Außenfläche gegen die Stirnseite des Laufrings 25 gehalten wird. Diese Außenfläche bildet also die dem Elektromotor zugewandte Seitenbegrenzungsfläche des B¹Orderraumes 26 der Rollenzellenpumpe.

An der dem Elektromotor abgewandten Seite des Portsatzes 45 geht der Läufer 4Ϊ in das Förderglied, also in den Rotor M6 der Pumpe über. Im Rotor 46 sind mehrere radial verlaufende Schlitze 47 angeordnet, die sich über dessen ganze Breite-erstrecken. Die Breite des Rotors entspricht der Breite-des Pörderraums 2.6. In

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den Schlitzen 47 bewegen sich Dichtrollen 48, die auf der Innenwand dos Laufrings 25 laufen. Ihr Durchmesser ist geringer als die Breite der Schlitze 47.

Zusammen mit der Innenwand des Laufrings 25 bildet die Rotoraußenumfangsfläche einen Arbeitsraum mit einem Saug- und einem Druckbereich. Der gesamte Arbeitsraum wird durch die Dichtrollen in einzelne Forderzellen aufgeteilt, die sich beim Umlauf des Rotors 46 vergrößeren und wieder verkleinern.

Die Funktionsweise der Rollenzellenpumpe wird als bekannt vorausgesetzt, so daß auf eine Beschreibung hier verzichtet wird.

Bei Förderbeginn der Hydraulikeinheit- wird der Läufer 4l nur unter der Wirkung der Kohleandrückfedern 19 in seiner den Förderraum der Pumpe abdichtenden Position gehalten. Der Motorraum beginnt sich sofort mit Fördermittel zu füllen; es stellt sich ein Druck ein, der abhängig vom Förderdruck der Pumpe, jedoch geringer als jener ist. Zugleich wird auch der zylindrische Raum mit unter Saugdruck stehendem Fördermittel gefüllt.

Der im Motorraum herrschende Druck erzeugt nunmehr an den motorseitigen Flächen des Läufers 4l eine zur Kraft der Kohleandrückfedern 19 zusätzliche Kraft, die den Läufer in seiner den Förderraum 20 abdichtenden Lage hält. Übersteigt der Förderdruck einen bestimmten Wert, so wird die Ventilplatte 39 von der Stirnwand des Raumes 34 abgehoben. Dadurch wird der Förderflüssigkeit ein Weg von der Druckbohrung 30¹ über den Ringkanal'35 und den Raum 34 zur Saugbohrung 29' geöffnet.

Der Förderdruck der Hydraulikeinheit ist somit über die Verstellschraube 15, die axial versehiebliche Welle 5 und die damit veränderliche Vorspannkraft der Schraubenfeder l6 recht genau einstellbar.

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Steigt der Förderdruck bei abgehobener Ventilplatte 29 weiter an, so bewegt die aus dem im Förderraum nun herrschenden erhöhten Druck resultierende Kraft den Läufer 41 irr Richtung auf die Schleifkohlen l8 zu. -

Dadurch wird im Förderraum 26 eine direkte und ungedrosselte Verbindung von der Druckseite zur Saugseite der Pumpe hergestellt, so daß sich der erhöhte Druck augenblicklich abbauen kann. Der Läufer 4l nimmt also die Funktion eines. Sicherheitsventils an.

?iit Hilfe der Stellschraube 27-kann das radiale Spiel zwischen der Außenumfangsflache des Rotors 46 und der Innenwand des Laufrings 25 an der engsten Stelle des Förderraums 26 genau eingestellt werden. . ' ■ . ." "

Das in den Fig. j5 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorher beschriebenen durch ein abgeändertes Pumpenteil 63.. Hier wurde auf ein. Plattenventil, das- den Fördor-"druck genau regelt, verzichtet.

In der den Läufer 4l durchsetzenden, zentralen Lagerbohrung sind drei Längsnuten 64, die gegeneinander um je 120° versetzt sind, angeordnet. Sie erstrecken sich über die ganze Läuferlänge und verbinden den Motorraum 9 mit einer zentralen Ausnehmung 65 im Läufer. ' ;

Auf der Welle 3> die verdrehbar angeordnet ist, aber im Betrieb wie beim ersten Ausführungsbeispiel, feststeht, ist drehfest eine Scheibe 66 angeordnet. Die Scheibe 66 hat einen langgestreckten dreieckförmigen Durchbruch»67, der zusammen mit einer auf der dem Motor abgewandten Seite der Scheibe sich erstreckenden Radialnut 68 eine verstellbare Drossel bildet. Die Radialnut 67 ist direkt mit der Saugbohrung 29' verbunden.

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Durch diese Drossel wird der Druck im Motorraum 9 konstant gehalten, so daß sich eine konstante Kraft auf den Läufer hl ergibt. Übersteigt der Druck im Förderräum 26 nun einen bestimmten Wert, so bewegt die daraus resultierende Kraft den Läufer 4l in. Richtung auf die Schleifkohlen l8 zu. Über die sich dabei bildende Verbindung von der Druck- zur Saugseite der Pumpe wird der erhöhte Druck sofort abgebaut.

Durch Verdrehen der Welle 5 kann der wirksame Querschnitt der Drossel und damit der Druck im Motorraum, wodurch letztlich der Öffnungsdruck für den Läufer 4l bestimmt ist, verändert v/erden.

Beim dritten Ausführungsbeispiel ist das Pumpenteil 7j5 · insoweit abgeändert worden, daß der Druck im Motorraum 9 über ein zur Saugseite hin öffnendes Druckhalteventil ^h konstant gehalten wird. Im übrigen ist die Funktion^Wl'e %eim zweiten bzw. beim ersten Ausführungsbeispiel..

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Claims

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l.JAus Pumpe und Elektromotor bestehende Hydraulikeinheit, insbesondere Brennstoff -Förderpumpe, bei der Pumpe und Elektormotor in einem v/enigstens teilvreise vom Fördermittel dürch-

-, strömten Gehäuse angeordnet sind, und bei welcher der Anker des Elektromotors im Fördermittel läuft und die Lager der rotierenden £eile vom Fördermittel geschmiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderglied (46) der Pumpe und der Anker des Elektromotors zu einem einzigen, axial verschiebbar angeordneten Läufer (4l) vereinigt sind, und daß die dem Elektro-/motor zugewandte Seitenbegrenzungsviand (45) des PumpenfÖrder-

. raums (26) von dem Läufer (41) gebildet wird.

2. Hydraulikeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (4l) einerseits unter der Wirkung von wenigstens einer Feder (19) und andererseits von dem im Motorraum (9) befindlichen, unter Druck stehenden Fördermittel in einer den Förderraum dichtenden Berührung mit den umgebenden Teilen (25, ■58} gehalten, wird.

3, Hydraulikinheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn2eiclinet?, daß die Druckseite OO*) über ein_#insbesondere verstellbares/

D9* 3$) Mit der Sa^iseite (2^¹) tier Pump« vcrist. -.'■-. ■ ^: ·. ■- - ' ■:■■:■;"■- '■

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^!. Ilydraulilreinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenventil, welches in einem mit der Saugbohrung (29') verbundenen Raum (3¹O angeordnet ist, eine ringförmige Ventilplatte (39) hat, die einen zur Welle (5) konzentrischen und mit der Druckbohrung (3O^!)■verbundenen Ringkanal (35) abdeckt^ und daß die Ventilplatte (38) von einer Schraubenfeder (3.6), welche sich über eine Scheibe (38) an der axial verschiebbaren, aber im Betrieb feststehenden Welle (5) abstützt, in ihrer Position gehalten wird.

5. Hydraulikeinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (5) von der Schraubenfeder (l6) gegen das Ende einer koaxial angeordneten Verstellschraube (15) gehalten

wird. . -

6. Hydraulikeinheit-nach änem der Ansprüche 1 bis 5* mit einer Rollenzellenpumpe, bei der sich in etwa radialen Schlitzen das Förderglieds parallel zu dessen Drehachse Dichtrollen bewegen, die auf der Innenwand des Förderräumes abrollen und mindestens einen, zwischen dem Rotor und der Innenwandung des Förderraumes gebildeten Arbeitsraum in einzelne Förderzellen aufteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile der Hydroeiiiheit im ivesentlicnen in, insbesondere mit festigkeitserhöhenden Füllstoffen versehenem, Kunststoff ausgeführt sind,

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und daß die Jnnenwandung des Förderraumes (2β). mit einem verschleißfesten, Insbesondere aus Stahl gefertigten, Laufring (25) versehen ist.

7. Hydraulikeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Spiels zwischen Läufer (4l) und Laufring (25) an der engsten Stelle eine Stellschraube (27) vorgesehen ist.

8. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis ¹J> dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (4l) aus, insbesondere mit festigkeitserhöhenden 5¹UIlStOffen versehenem, Kunststoff besteht, daß in ihn Ankerbleche (43), Wicklungen (44) und ein Plankollektor (42) eingeformt sind₅und daß der Läufer (4l) eine zentrale Lagerbohrung (55) hat, mit der er auf einer feststehenden Welle (5) geführt ist.

9. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkohlen (l8) des Elektromotors zusammen mit den Kohleandrückfedern (19) in parallel zur Drehachse des. Läufers (4l) verlaufenden Sackbohrungen (17) angeordnet sind. .'»."■

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10. Hydraulikeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Motorraum (9) mit Hilfe wenigstens einer in der Lagerbohrung (42) des Läufers (4l) angeordneten Nut (51) und über eine verstellbare Drossel '(6¹J₃ 68) mit der Saugseite (29') der Pumpe verbunden ist.

11. Hydraulikeinheit nach.einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet> daß der Motorraum (9) mit Hilfe wenigstens einer in der Lagerbohrung des Läufers (4l) angeordneten Nut (51) und über ein zur Saugseite (29') öffnendes Druckhalteventil (74). verbunden ist. / .

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