DE19647053C1 - Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines KraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung geht von einer Einrichtung zum Fördern von
Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Patentanspruchs 1
aus.
Aus der DE 195 13 822 A1 ist eine derartige Einrichtung
bekannt geworden, die aus einer von der Brennkraftmaschine
angetriebenen Förderpumpe gebildet ist, die Kraftstoff aus
einem Vorratstank ansaugt und zur Brennkraftmaschine bzw.
einer an dieser vorgesehenen Hochdruckeinspritzpumpe fördert.
Die Förderpumpe weist in ihrem Gehäuse wenigstens eine
Pumpkammer auf, in der ein Paar rotierend angetriebener und
miteinander kämmender Zahnräder angeordnet ist, die
Kraftstoff aus einem mit dem Vorratstank verbindbaren
Ansaugraum entlang einem zwischen der Stirnfläche der
Zahnräder und der Wand gebildeten Förderkanal in einen
wenigstens mittelbar mit der Brennkraftmaschine verbindbaren
Druckraum fördern. Für eine Verringerung des Bauraumes und
des Fertigungsaufwandes ist im Gehäuse der Förderpumpe eine
weitere, Luft fördernde Pumpe angeordnet, deren Saugseite mit
einem Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
Die Förderpumpe und die Luft fördernde Pumpe sind koaxial
nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und
werden von einer gemeinsamen Antriebswelle rotierend
angetrieben. Die in das gemeinsame Gehäuse der Förderpumpe
eingesetzte Luft fördernde Pumpe ist vorzugsweise als
Flügelzellenpumpe ausgebildet. Die vorzugsweise als
Zahnradpumpe ausgebildete Förderpumpe ist axial
hintereinander zu der Flügelzellenpumpe angeordnet, so daß
ein getriebenes Zahnrad der Förderpumpe und ein Rotor der
Flügelzellenpumpe von der gemeinsamen Antriebswelle rotierend
angetrieben werden. Dafür ist an einem das einem Koppelglied
zur Nockenwelle abgewandten Ende der Antriebswelle eine
Kupplungsscheibe aufgepreßt, die formschlüssig mit dem Rotor
der Flügelzellenpumpe verbunden ist. Durch diese Anordnung
wird während des Betriebs der Einrichtung zum Fördern von
Kraftstoff durch die gemeinsame Antriebswelle sowohl die
Förderpumpe als auch die Flügelzellenpumpe bzw.
Unterdruckpumpe fortwährend angetrieben.
Diese bekannte Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß
aufgrund des Antriebes mit einer einzigen gemeinsamen
Antriebswelle, die drehfest mit der Zahnrad- als auch
Flügelzellenpumpe verbunden ist, ein zwangsweiser Antrieb
beider Pumpen erfolgt. Dadurch wird im Bremskraftverstärker
fortwährend ein Unterdruck erzeugt, der jedoch nur
sporadisch, beispielsweise beim Bremsen mittels
Bremskraftverstärker, erforderlich ist. Die fortwährend
mitlaufende Unterdruck-Flügelzellenpumpe ist dadurch einem
erhöhten Verschleiß der Flügel am Gehäuse der Unterdruckpumpe
ausgesetzt. Darüber hinaus wird durch den zwangsweisen
Antrieb der Flügelzellenpumpe eine erhöhte Antriebsleistung
von der die Förderpumpe antreibenden Nockenwelle und somit
der Brennkraftmaschine erforderlich.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff
aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeuges mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die
zwischen der Förderpumpe und der Luft fördernden Pumpe
angeordnete Koppeleinrichtung eine bedarfsmäßige Ansteuerung
der die Luft fördernde Pumpe erfolgen kann. Dadurch wird
durch die nicht dauerhaft mitangetriebene Luft fördernde
Pumpe eine Verringerung der Antriebsleistung erzielt. Darüber
hinaus weist die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil
auf, daß durch die bedarfsangepaßte Betätigung der Luft
fördernden Pumpe eine Verringerung des Verschleißes bei den
Bauteilkomponenten der Luft fördernden Pumpe ermöglicht ist.
Dabei ist besonders vorteilhaft, daß durch die
Koppeleinrichtung gewährleistet werden kann, daß ein
Mindestwert an Unterdruck in dem Bremskraftverstärker
vorliegt, der unmittelbar nach einem Bremsvorgang, bei dem
der Unterdruck abnimmt, durch das Einschalten der Luft
fördernden Pumpe wieder auf den erforderlichen Unterdruck im
Bremskraftverstärker erhöht werden kann. Diese in
Abhängigkeit von einem bestimmten Mindestwert an Unterdruck
arbeitende Koppeleinrichtung wirkt sich insbesondere bei
längeren Überlandfahrten oder Autobahnfahrten ohne einen
Bremsvorgang vorteilhaft aus.
Durch die vorteilhafte Anordnung der Koppeleinrichtung an der
Antriebswelle kann die durch die axial hintereinander
angeordnete Förderpumpe und Luft fördernde Pumpe erzielte
Minimierung des Bauraumes aufrecht erhalten werden. Zudem
kann auf eine Vielzahl der bereits vorhandenen
Bauteilkomponenten von einer derartigen Einrichtung zum
Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer
Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges zurückgegriffen werden,
bei der die Förderpumpe und die Luft fördernde Pumpe in einem
gemeinsamen Pumpengehäuse als eine Baueinheit angeordnet
sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß an der die der Förderpumpe rotierend
antreibenden Antriebswelle die Koppelvorrichtung vorgesehen
ist. Dadurch kann ein geringer Bauraum der Einrichtung
aufrecht erhalten werden. Desweiteren ist ein einfacher
Antrieb der Koppeleinrichtung möglich, um die Drehbewegung
auf die Flügelzellenpumpe zu übertragen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Koppeleinrichtung unmittelbar mit der
zum Bremskraftverstärker weisenden Saugseite über eine zur
Koppeleinrichtung führende Durchgangsbohrung verbunden ist.
Dadurch kann auf einfache Weise über den tatsächlich
vorliegenden Unterdruck eine Ansteuerung der
Koppeleinrichtung gegeben sein. Somit kann ohne Verwendung
von zusätzlichen Bauteilen eine Ansteuerung der
Koppeleinrichtung vorgesehen sein, die bei Erreichen eines
vorgegebenen Unterdrucks die kraftschlüssige Verbindung
zwischen der Förderpumpe und der Luft fördernden Pumpe
trennt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß die Koppeleinrichtung als Rutschkupplung
ausgebildet ist, die einen axial zur Antriebswelle bewegbaren
Steuerkolben aufweist, der an einer Kupplungsscheibe der Luft
fördernden Pumpe angreift. Durch die Ausgestaltung als
Rutschkupplung kann in Abhängigkeit des Reibwertes der
verwendeten Materialien der aufeinander wirkenden Oberflächen
des Steuerkolbens und der Kupplungsscheibe eine exakte
Auslegung der Rutschkupplung erfolgen. Desweiteren kann in
Abhängigkeit des Mindestwertes an Unterdruck die
kraftschlüssige Verbindung reproduzierbar getrennt werden.
Alternativ kann ebenso vorteilhaft vorgesehen sein, daß die
Koppeleinrichtung als magnetisch oder hydraulisch oder
elektrisch ansteuerbare Kupplung ausgebildet ist, die die
entsprechenden Steuerbefehle über Sensoren erhält, die
wiederum den aktuellen Unterdruck im Bremskraftverstärker
erfassen können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß der Steuerkolben der Kopplungseinrichtung
einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Kolbenraum aufweist, in
dem ein gegen den Unterdruck arbeitendes Belastungsmittel
angeordnet ist. Das Belastungsmittel, das vorzugsweise als
Druckfederelement ausgebildet ist, kann in Abhängigkeit der
auf den Steuerkolbenraum wirkenden Axialkräfte des
Unterdruckes angepaßt sein, so daß ab einem Mindestwert an
Unterdruck die Federkraft überwunden werden kann, wodurch der
Steuerkolben gegenüber der Kupplungsscheibe der Luft
fördernden Pumpe getrennt werden kann. Dadurch kann eine
Selbstregelung erzielt werden, bei der erst ab einem
vorgegebenen Mindestwert an Unterdruck die Luft fördernde
Pumpe abgeschalten wird.
Desweiteren ist vorteilhaft, daß die von der Saugseite zur
Antriebswelle führende Durchgangsbohrung in eine in der
Antriebswelle angeordnete Ringnut übergeht, die mit einer
Querbohrung in Verbindung steht und in eine zum Steuerkolben
führende Axialbohrung führt. Dadurch kann in konstruktiv
einfacher Weise der tatsächlich vorliegende Unterdruck der
Saugseite auf den Steuerkolben einwirken.
Desweiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die zur
Saugseite führende Durchgangsbohrung in Saugrichtung gesehen
vor einem in den Ansaugraum führenden und ein
Rückschlagventil aufweisenden Anschlußstutzen mündet. Dadurch
kann eine gezielte und exakte Ansteuerung der
Koppeleinrichtung erzielt werden, die den tatsächlichen im
Bremskraftverstärker herrschenden Unterdruck erfaßt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß zwischen dem zum Steuerkolben weisenden
Ende der Antriebswelle und dem Steuerkolben vorzugsweise
klauenförmige Mitnehmerelemente vorgesehen sind. Dadurch kann
der rotierende Antrieb der Koppeleinrichtung sichergestellt
sein, wobei gleichzeitig eine axiale Bewegbarkeit des
Steuerkolbens gegeben sein kann, um die Funktion des
Auskoppelns und Einkoppelns aufrecht erhalten zu können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des
Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der
Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zum
Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße
Fördereinrichtung und
Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1 mit dem
verdeckten Verlauf der Pumpkammer, der
Zahnradpumpe und der Kraftstoffkanäle.
Die in den Fig. 1 und 2 nur mit ihren
erfindungswesentlichen Bauteilen dargestellte Einrichtung zum
Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten
Vorratsbehälter zu einer ebenfalls nicht näher dargestellten
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bzw. zu deren
Hochdruckeinspritzpumpe, weist ein Pumpengehäuse 1 auf, in
das eine als Zahnradpumpe 3 ausgebildete Kraftstoff-Förderpumpe
und eine als Flügelzellenpumpe 5 ausgebildete,
Luft fördernde Pumpe (im folgenden Unterdruckpumpe)
eingesetzt sind.
Dabei kann die Förderpumpe alternativ auch als eine andere
Verdrängerpumpe, z. B. als Rollenzellenpumpe, ausgebildet
sein. Das Pumpengehäuse 1 weist in seinem Inneren eine
kreisförmige Ausnehmung auf, die eine zu einer Stirnfläche 9
des Pumpengehäuses 1 offene Pumpkammer 7 der
Flügelzellenpumpe 5 bildet und die radial einwärts durch
einen exzentrisch zur Pumpkammer 7 angeordneten zylindrischen
Gehäusesteg 11 begrenzt ist. In diesem Gehäusesteg 11 ist
eine axiale Durchgangsbohrung 13 eingebracht, in der eine
Antriebswelle 15 drehbar geführt ist, die in der von der
Stirnfläche 9 abgewandten Richtung aus dem Pumpengehäuse 1
ragt. Auf das aus dem Pumpengehäuse 1 ragende freie Ende der
Antriebswelle 15 ist eine Mitnehmerscheibe 17 aufgepreßt, in
der Nuten zur Aufnahme eines elastischen Koppelgliedes in
Form einer Paßfeder 19 vorgesehen sind. Die von der
Mitnehmerscheibe 17 vorstehenden Enden der Paßfeder 19
greifen formschlüssig in entsprechende Ausnehmungen einer
nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine, deren
freies Wellenende zur Antriebswelle 15 fluchtend angeordnet
ist, so daß die Drehbewegung der Antriebswelle über das
elastische Koppelglied 19 auf die Mitnehmerscheibe 17 und auf
die Antriebswelle 15 übertragen wird.
Das Pumpengehäuse 1 weist an seiner zweiten der
Mitnehmerscheibe zugewandten Stirnfläche 21 eine ovale, eine
Pumpkammer der Zahnradpumpe 3 bildende Ausnehmung auf, die
durch eine Gehäusezwischenwand von der Pumpkammer getrennt ist
und die von der Antriebswelle 15 durchdrungen wird. Dabei ist
ein erstes Zahnrad 25 eines miteinander an seinen
Stirnflächen kämmenden Zahnradpaares auf der Antriebswelle
15 innerhalb der Pumpkammer 23 mittels eines in die
Antriebswelle 15 eingepreßten Stiftes 27 formschlüssig mit
dieser verbunden. Das zweite nicht näher dargestellte Zahnrad
ist schräg zum ersten Zahnrad 25 versetzt angeordnet, wobei
dessen Achse ebenfalls im Pumpengehäuse 1 gelagert ist. Ein
oberer, sich radial an die Zahnräder in Höhe des
Zahneingriffs anschließender Abschnitt der Pumpenkammer 23
bildet dabei einen Ansaugraum 29 und ein unterer, diesem am
Zahnradeingriff gegenüberliegenden Abschnitt der Pumpkammer
23 einen Druckraum 31 der Zahnradpumpe 3. In den Ansaugraum
29 mündet eine Saugbohrung im Pumpengehäuse 1, die mit einer
Kraftstoffleitung vom Vorratstank verbunden ist. Vom
Druckraum 31 führt ein Druckkanal 25 ab, der durch eine Sicke
in der Stirnfläche 21 des Pumpengehäuses 1 gebildet ist und
der sich bis in einen Steg 37 des Pumpengehäuses 1 erstreckt.
Parallel zu diesem Druckkanal 35 ist ein ebenfalls durch eine
Sicke gebildeter Rücklaufkanal 39 angeordnet, der über eine
Verbindungsbohrung 41 mit dem Druckkanal 35 verbunden ist und
sich von dieser ausgehend etwa bis an das Ende des
Druckkanales 35 erstreckt. Die Pumpkammer 23, der Druckkanal
35 und der Rücklaufkanal 39 sind auf der dem Gehäuse 1
abgewandten Seite durch einen auf der Stirnfläche 21 des
Pumpengehäuses 1 dichtend aufgeschraubten ersten
Gehäusedeckel 43 verschlossen, in dem eine vom Druckkanal 35
abführende Druckbohrung 45 und eine vom Rücklaufkanal 39
abführende Rücklaufbohrung 47 angeordnet sind. Dabei ist der
Gehäusedeckel 43 seinerseits so an den Zylinderkopf der zu
versorgenden Brennkraftmaschine angeflanscht, daß die
Druckbohrung 45 und die Rücklaufbohrung 47 direkt an
entsprechenden Kraftstoffkanälen im Zylinderkopf münden. Um
die Pumpkammer 23 der Zahnradpumpe 3 gegen die
Brennkraftmaschine und die Flügelzellenpumpe 5 abzudichten,
sind neben verschiedenen Dichtringen am Gehäusedeckel zwei
Wellendichtringe 49 auf der Antriebswelle 15 angeordnet, die
die Pumpkammer 23 an der Antriebswelle 15 verschließen.
Die in den Fig. 1 und 2 näher dargestellte
Flügelzellenpumpe 5 wird aus einem in der Pumpkammer 7
angeordneten zylindrischen Rotor 51 mit einer axialen Bohrung
gebildet, der mit seiner zylindrischen Innenwandfläche 53 in
Form einer Gleitlagerung auf der Mantelfläche des
zylindrischen Gehäusestegs 11 geführt ist. Der Rotor 51 ist
über eine auf das der Zahnradpumpe abgewandte Ende der
Antriebswelle 15 angeordnete Koppeleinrichtung 52 mit einer
Kupplungsscheibe 55 verbunden, die sich andererseits an einem
zweiten, die Pumpkammer 7 der Flügelzellenpumpe 5
verschließenden Gehäusedeckel 56 über ein Lagermittel 57
abstützt, der dichtend an der Stirnfläche 9 des
Pumpengehäuses 1 verschraubt ist. In der die Pumpkammer 7
radial einwärts begrenzenden zylindrischen Außenwandfläche 64
des Rotors 51 sind vorzugsweise drei Schlitze 59 zur
verschiebbaren Aufnahme von Flügeln vorgesehen, die in
Drehrichtung des Rotors 51 auf dessen Radialebene gekippt
sind. Da der Rotor 51 derart exzentrisch in der Pumpe 7
angeordnet ist, daß er zum Teil mit seiner Außenwandfläche 64
an der radialen Pumpenkammerwand 63 der Pumpkammer 7 anliegt,
sind die Schlitze 59 so ausgeführt, daß sie ein vollständiges
Eintauchen der Flügel 61 sowie eine ausreichende Führung bei
maximalem Austauchen ermöglichen, sowie Dichtflächen zu den
Flügeln 61 bilden, um bei einer Druckbeaufschlagung der im
Rotor 51 befindlichen Flügelenden durch das Schmieröl die
Flügel 61 zwangsweise während der Saugphase radial nach außen
zu drücken und somit die Anpreßkraft und Dichtwirkung der
Flügel 61 am Gehäuse 1 vor allem bei niedrigen Drehzahlen zu
verbessern.
Ein oberer Bereich der Pumpkammer 7 bildet bei Drehung des
Rotors 51 entgegen dem Uhrzeigersinn einen Ansaugbereich 65
der Flügelzellenpumpe 5, der in eine Anschlußbohrung 67
mündet, in die ein Anschlußstutzen 69 eingesetzt ist, auf den
eine Schlauchleitung von einem Bremskraftverstärker des
Kraftfahrzeuges aufsteckbar ist. Um dabei möglichst wirksam
einen Unterdruck im Bremskraftverstärker aufbauen zu können,
ist dem Anschlußstutzen 69 ein in Richtung Pumpkammer 7
öffnendes Rückschlagventil 71 oberhalb der Bohrung 67
vorgeschaltet.
Die Zahnradpumpe 3 und Flügelzellenpumpe 5 ist über die
Koppeleinrichtung 52 antriebsverbunden, die von einer
Antriebswelle 15 aufgenommen ist. Die Koppeleinrichtung 52
ist als Rutschkupplung ausgebildet, die in Abhängigkeit eines
Mindestwerts an Unterdruck im Bremskraftverstärker eine
kraftschlüssige Verbindung der Zahnradpumpe 3 zur
Flügelzellenpumpe 5 trennt. Die Koppeleinrichtung 52 weist
einen Steuerkolben 91 auf, der in einem Steuerkolbensitz 109
geführt ist und der von an der Antriebswelle 15 angeordneten
Mitnehmerelementen 92 rotierend angetrieben ist. Der
Steuerkolben 91 ist gleichzeitig über die Mitnehmerelemente
92 zur Antriebswelle 15 axial bewegbar gelagert, so daß eine
zur Kupplungsscheibe 55 weisende Stirnfläche 93 an der
Kupplungsscheibe 55 kraftschlüssig angreifen kann. Der
Steuerkolben 91 und die Kupplungsscheibe 55 sind aus
wärmebeständigem Material ausgebildet, das darüber hinaus
verschleißarm ist. Die Stirnfläche 93 weist eine hohe
Bearbeitungsgenauigkeit auf, so daß mit einer komplementären
Fläche der Kupplungsscheibe 55 eine Rutschkupplung mit
schnellem Eingriff und hoher Kraftübertragung gegeben ist.
Der Steuerkolben 91 weist einen Steuerkolbenraum 94 auf, der
als zylindrische Sackbohrung ausgebildet ist. Der
Steuerkolbenraum 94 steht mit einer in der Antriebswelle 15
ausgebildeten Axialbohrung 96 in Verbindung, die in eine
Querbohrung 97 übergeht und in eine Ringnut 98 mündet. Eine
von dem Anschlußstutzen 69 der Saugseite abzweigende erste
Bohrung 101, die in eine zweite Bohrung 102 übergeht, mündet
in die Ringnut 98 ein. Die Bohrungen 101 und 102 erstrecken
sich bis zu einer Stirnfläche 103, die von einem ersten
Gehäusedeckel 43 verschlossen ist. Diese Durchgangsbohrungen
101, 102 schließen einen Winkel von im wesentlichen 90°
zueinander ein, wodurch eine einfache Herstellung der
Bohrungen im Pumpengehäuse 1 gegeben ist. Über diese
Durchgangsbohrungen 101 und 102 sowie der Ringnut 98, der
zumindest einen Querbohrung 97 und der Axialbohrung 96 steht
der Steuerkolbenraum 94 unmittelbar mit einem Unterdruckraum
des Bremskraftverstärkers in Verbindung.
Die Kupplungsscheibe 55 ist über ein als Kugel ausgebildetes
Lagermittel 57 zum zweiten Gehäusedeckel 56 angeordnet,
wodurch die über die Koppeleinrichtung 52 wirkenden axialen
Kräfte, die in eine Rotationsbewegung der Kupplungsscheibe 55
übertragen werden, unter Belastung reibungsarm aufgenommen
werden.
Die Mitnehmerelemente 92 sind klauenförmig, als Paß-Federprofil
oder als Keilwellenprofil ausgebildet und greifen
in einen ebenso ausgebildeten Endbereich des Steuerkolbens 91
ein, der zur Antriebswelle 15 weist. In dem Steuerkolbenraum
94 ist ein Belastungsmittel 104 angeordnet, das als
Druckfederelement ausgebildet ist. Das Belastungsmittel 104
stützt sich in einer Bohrung 106 der Antriebswelle 15 ab,
damit eine Axialkraft auf den Steuerkolben 91 ausgeübt werden
kann, der mit seiner Stirnfläche 93 an der Kupplungsscheibe
55 angreift. Die Antriebswelle 15 weist koaxial zu der
Bohrung 106 einen Ringbund 107 auf, an dem die
Mitnehmerelemente 92 angeordnet sind. Gleichzeitig stützt
sich dieser Ringbund den Mitnehmerelementen gegenüberliegend
an dem Steuerkolbensitz 109 des Gehäusesteges 11 ab. Der
Steuerkolbensitz ist durch Feinbearbeitung, vorzugsweise
Reiben, hergestellt. Der Steuerkolben 91 ist abdichtend mit
seiner Mantelfläche zum Steuerkolbensitz 109 ausgebildet.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Steuerkolben einen
Dichtring oder dergleichen aufweist, um eine abdichtende
Anordnung zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung arbeitet in folgender
Weise. Während des Betriebes der Brennkraftmaschine treibt
die Antriebswelle der Brennkraftmaschine die Antriebswelle 15
der Fördereinrichtung über die elastische Kupplung an der
Mitnehmerscheibe 17 rotierend an. Diese Drehbewegung der
Antriebswelle 15 wird auf das erste Zahnrad 25 der
Zahnförderpumpe 3 übertragen, das seinerseits das mit ihm
kämmende zweite Zahnrad antreibt. Dabei wird in bekannter
Weise Kraftstoff über die Saugbohrung 33 aus dem Vorratstank
in den Saugraum der Zahnradpumpe 3 angesaugt, wobei die
Zahnradpumpe 3 auch in der Lage ist, Luft anzusaugen und zu
fördern, so daß sie sich bei entleerten Kraftstoffleitungen
selbständig entlüften kann. Dieser Kraftstoff wird dann
zwischen den kämmenden Stirnflächen der Zahnräder im
Druckraum gefördert, wovon der Kraftstoff über einen
Druckkanal zur Druckbohrung und weiter zur Brennkraftmaschine
oder einer an dieser vorgesehenen Hochdruckeinspritzpumpe
strömt. Der über die Kupplungseinrichtung 52 rotierend
angetriebene Rotor 51 der Flügelzellenpumpe 5 saugt während
seines Umlaufes in der Pumpkammer 7 über den Anschlußstutzen
69 Luft vom Bremskraftverstärker ab, wozu das durch die
Flügel 61 begrenzte Volumen der einzelnen Kammer 11 während
der Drehbewegung des Rotors 51 von der Mündung der
Anschlußbohrung 67 ausgehend vergrößert wird, so daß in
bekannter Weise ein Unterdruck erzeugt wird. Im weiteren
Verlauf der Drehbewegung, nach Austauchen der jeweiligen
Kammer aus der Überdeckung mit der Anschlußbohrung 67
verringert sich deren Volumen, so daß das eingeschlossene
Luftvolumen gemeinsam mit dem die Druckkammer 7
durchströmenden Schmiermittel mit Druck in eine
Abführungsbohrung gefördert wird, von der dieses Gemisch
wieder dem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine
zugeführt wird. Dabei vermeidet das Rückschlagventil 71 ein
Rückströmen von Luft zum Bremskraftverstärker, insbesondere
nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine, so daß der
erzeugte Unterdruck aufrecht erhalten werden kann.
Ein bestimmter Mindestwert an Unterdruck ist über die
Federkonstante des Druckelementes 109 und die Wirkflächen des
Steuerkolbenraums 94 bestimmbar. Dieser kann beispielsweise
bei 700 Millibar liegen und kann einen genügend großen
Unterdruck in dem Bremskraftverstärker darstellen.
Aufgrund der von dem Anschlußstutzen 69 abzweigenden
Durchgangsbohrungen 101 und 102, die in die Ringnut 98, die
Querbohrung 97 und Axialbohrung 69 der Antriebswelle 15
übergehen und in den Steuerkolbenraum 94 münden, liegt in
diesem Steuerkolbenraum 94 der tatsächlich herrschende
Unterdruck an. Sobald dieser Mindestwert an Unterdruck
erreicht wird, erfolgt eine Trennung der kraftschlüssigen
Verbindung zwischen der Stirnfläche 93 des Steuerkolbens 91
zu der Kupplungsscheibe 55. Dabei arbeitet der Unterdruck
entgegen der Druckkraft des Belastungsmittels 104, wodurch
der Steuerkolben 91 entgegen der Druckkraft des
Belastungsmittels 104 bewegt werden kann. Durch das
Rückschlagventil 71 und die Wellendichtung an der
Antriebswelle 15 und des Steuerkolbensitzes 109 kann der
Unterdruck aufrecht erhalten bleiben. Dadurch wird nur die
Förderpumpe 3 angetrieben, während die Flügelzellenpumpe 5
stillsteht.
Sobald der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker,
beispielsweise durch einen Bremsvorgang oder Undichtheiten,
einen gewissen Mindestwert unterschreitet, bewirkt das
Belastungsmittel 104 aufgrund des abfällenden Unterdrucks,
daß der Steuerkolben 91 wieder zur Kupplungsscheibe 55
gepreßt wird. Dadurch kann eine Mitnahme der Kupplungsscheibe
55 und somit ein Antreiben der Flügelzellenpumpe 5 erfolgen,
um den erforderlichen Unterdruck im Bremskraftverstärker
wieder aufzubauen. Durch die geringe Luft- und Ölleckage am
Steuerkolbensitz 109, der in dem Gehäusesteg 11 vorgesehen
ist, wird der im Steuerkolbenraum 94 anliegende Unterdruck
langsam abgebaut, so daß die Stirnfläche 93 des Steuerkolbens
91 langsam eine kraftschlüssige Verbindung zur
Kupplungsscheibe 55 aufbaut, wodurch ein gleichmäßiges
Hochlaufen der Flügelzellenpumpe 5 bewirkt werden kann.
Durch dieses bedarfsmäßige Zuschalten der Flügelzellenpumpe 5
während des Kraftstoff-Förderbetriebes kann eine Verringerung
des Verschleißes der Flügelzellenpumpe 5 erzielt werden,
wodurch ebenso eine Verringerung der Antriebsleistung
erforderlich ist. Es ist somit mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung möglich, die in konstruktiv einfacher Weise in
einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehene Anordnung der Aggregate
zum Fördern von Kraftstoff und zum Aufbau des Unterdrucks mit
einem erheblich reduzierten Bauraum aufrecht zu erhalten und
eine Verringerung der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine
über die Antriebswelle und eine Verringerung des Verschleißes
der Flügelzellenpumpe 5 zu erzielen.
1
Pumpengehäuse
3
Zahnradpumpe
5
Flügelzellenpumpe
7
Pumpkammer
11
Gehäusesteg
13
Durchgangsbohrung
15
Antriebswelle
17
Mitnehmerscheibe
19
Paßfeder
21
Stirnfläche
23
Pumpkammer
25
erstes Zahnrad
27
Stift
29
Ansaugraum
31
Druckraum
33
Saugbohrung
35
Druckkanal
37
Steg
39
Rücklaufkanal
41
Verbindungsbohrung
43
Gehäusedeckel
45
Druckbohrung
47
Rücklaufbohrung
49
Wellendichtringe
51
Rotor
52
Koppeleinrichtung
53
Innenwandfläche
55
Kupplungsscheibe
56
Gehäusedeckel
57
Lagermittel
59
Schlitz
61
Flügel
64
Außenwandfläche d. Rotors
65
Ansaugbereich
67
Anschlußbohrung
69
Anschlußstutzen
71
Rückschlagventil
91
Steuerkolben
92
Mitnehmerelemente
93
Stirnfläche
94
Steuerkolbenraum
96
Axialbohrung
97
Querbohrung
98
Ringnut
101
erste Bohrung
102
zweite Bohrung
103
Stirnfläche
104
Belastungsmittel
106
Bohrung
107
Ringbund
109
Steuerkolbensitz
Claims (13)
1. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem
Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeuges, mit einer in einer Förderleitung vom
Vorratstank zur Brennkraftmaschine eingesetzten
Förderpumpe (3), die in ihrem Gehäuse (1) wenigstens eine
Pumpkammer (23) aufweist, mit rotierend angetriebenen
Verdrängungselementen, insbesondere einer Zahnradpumpe,
die Kraftstoff aus einem mit dem Vorratstank verbindbaren
Ansaugraum (29) in einen wenigstens mittelbar mit der
Brennkraftmaschine verbindbaren Druckraum (31) fördert,
wobei die Förderpumpe (3) mit einer Luft fördernden Pumpe
(5) eine Baueinheit bildet, deren Saugseite (65) zur
Erzeugung eines Unterdrucks mit einem
Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeuges verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Förderpumpe (3)
und der Luft fördernden Pumpe (5) eine Koppeleinrichtung
(52) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit des zu
erzeugenden Unterdrucks die Luft fördernde Pumpe (5) von
der Förderpumpe (3) trennt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Förderpumpe (3) von einer Antriebswelle (15)
rotierend angetrieben ist und die Koppelvorrichtung (52)
an einem zur Antriebswelle abgewandten Ende der
Antriebswelle (15) angeordnet ist, die an der Luft
fördernden Pumpe (5) angreift.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß eine von der Saugseite zur Erzeugung
eines Unterdrucks zur Koppelvorrichtung (52) führende
Bohrung (96, 97, 99, 101, 107) vorgesehen ist, die die
Koppeleinrichtung (52) ansteuert.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (52)
als Rutschkupplung ausgebildet ist, die einen axial zur
Antriebswelle (15) bewegbaren Steuerkolben (91) aufweist,
der an einer Kupplungsscheibe (55) der Luft fördernden
Pumpe (5) angreift.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Steuerkolben (91) einen mit Unterdruck
beaufschlagbaren Steuerkolbenraum (94) aufweist, in dem
ein gegen den Unterdruck arbeitendes Belastungsmittel
(104) angeordnet ist, das sich gegenüber der
Antriebswelle (15) abstützt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (15) eine mit der
Bohrung (101, 102) in Verbindung stehende Ringnut (98)
aufweist, von der wenigstens eine Radialbohrung (97)
abzweigt und in eine zum Steuerkolbenraum (94) führende
Axialbohrung (96) übergeht.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (91) in einem in dem
Gehäusesteg (11) angeordneten Steuerkolbensitz (109)
axial bewegbar angeordnet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das zum Steuerkolben (91). weisende
Ende der Antriebswelle (15) an dem Steuerkolben (91)
angreifende Mitnehmerelemente (92) aufweist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die auf die Kupplungsscheibe (55) der
Luft fördernden Pumpe (5) wirkende Axialkraft von einem
an einem Gehäusedeckel (56) gelagerten Lagermittel (57)
abgestützt ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das zur Saugseite weisende Ende der
Durchgangsbohrung (101) in Saugrichtung gesehen vor einem
in den Ansaugraum führenden und ein Rückschlagventil (71)
aufweisenden Anschlußstutzen (69) mündet.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Differenz der den Steuerkolben
(91) beaufschlagenden Druckkraft des Belastungsmittels
(104) und die aufbringbare Unterdruckkraft den
Einsatzbeginn der Pumpe (5) bestimmt.
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Koppeleinrichtung (52) als elektrisch betätigbare
Kupplung ausgebildet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Koppeleinrichtung (52) als magnetisch betätigbare
Kupplung ausgebildet ist.
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