DE19743080A1 - Fahrzeugkraftstoffpumpe mit einem Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkraftstoffpumpe mit einem Elektromotor mit mechanischer Kommutierung.

Es sind zwei grundsätzliche Typen herkömmlicher Elektromotoren von Fahrzeugkraftstoffpumpen bekannt. Der eine Typ von herkömmlichen Elektromotoren von Fahrzeugkraftstoffpumpen weist eine elektronische Kommutierung auf. Nachteil einer solchen elektronischen Kommutierung sind die damit verbundenen hohen Kosten. Derartige Elektromotoren von Fahrzeugkraftstoffpumpen sind daher nicht für in Massenfertigung hergestellte Standard-Stra­ ßenkraftfahrzeuge geeignet.

Der andere Typ herkömmlicher Elektromotoren von Fahrzeugkraftstoffpumpen weist eine mechanische Kommutierung auf. Die Läuferwelle des Elektromotors ist mit einem Kollektor versehen, der mit der Welle zusammen rotiert. Eine an einen Pluspol und eine an einen Minuspol einer Stromquelle angeschlossene Kommutatorbürste stehen jeweils im Kontakt mit dem Kollektor und stellen die Stromversorgung der Rotorspulen des Elektromotors sicher. Der Kollektor besteht in der Regel aus einem abriebsfesten Material, während die Kommutatorbürsten aus einem weichen Material bestehen. Im Betrieb kommt es daher zu einem Verschleiß der Kommutatorbürsten an den mit dem Kollektor in Kontakt stehenden Enden. Üblicherweise ist ein Nachstellmechanismus vorgesehen, der dafür sorgt, daß die Kommutatorbürsten trotz Verschleiß mit dem Kollektor in Kontakt bleiben. Nach einer gewissen Betriebsdauer sind die Kommutatorbürsten jedoch soweit verschlissen, daß der Nachstellmechanismus entweder nicht mehr funktioniert oder die Bürste zu kurz ist, um weiter funktionsfähig zu bleiben. In diesem Fall fällt der Elektromotor aus und damit fällt die Fahrzeugkraftstoffpumpe aus. Ein derartiger Ausfall kann, sofern nicht eine zweite als Ersatz dienende und damit im Normalbetrieb redundante Kraftstoffpumpe vorgesehen ist, zum Liegenbleiben des Fahrzeugs führen. Der Verschleiß der Kommutatorbürsten des Elektromotors kann abhängig von Herstellungsschwankungen, Belastungsart und Belastungsdauer sehr unterschiedlich ausfallen, so daß sich auch nur schwer bestimmen läßt, wann ein Austausch der Pumpe erforderlich ist, um einem Ausfallen aufgrund verschlissener Kommutatorbürsten vorzubeugen. Wird das Wartungsintervall zu lange gewählt, besteht das Risiko, daß die mit dem Elektromotor ausgerüstete Kraftstoffpumpe ausfällt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor mit mechanischer Kommutierung eine Verlängerung der Wartungsintervalle soweit irgend möglich zu erreichen, dabei jedoch das Risiko eines Ausfallens der Kraftstoffpumpe und damit des Liegenbleibens des Fahrzeugs auszuschalten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Fahrzeugkraftstoffpumpe mit einem Elektromotor mit mechanischer Kommutierung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Elektromotor der Fahrzeugkraftstoffpumpe weist einen Kollektor und eine Kommutatorbürste auf, die mit ihrem einen Längsende mit dem Kollektor in Kontakt ist und an diesem Längsende beim Betrieb des Elektromotors Verschleiß ausgesetzt ist. Die Bürstenhalterung weist einen Anpreßmechanismus auf, von dem die Kommutatorbürste mit dem Längsende gegen den Kollektor gedrückt wird, so daß beim Verschleiß der Kommutatorbürste ein Nachführen derselben erfolgt. Von einer Indikatorvorrichtung wird das Eintreten eines vorbestimmten Verschleißzustandes der Kommutatorbürste diskret erfaßt, in dem die Kommutatorbürste an dem Längsende um einen vorbestimmten Verschleißabschnitt derart verkürzt ist, daß von der Kommutatorbürste nur ein vorbestimmter Restabschnitt verbleibt.

Dadurch, daß der Verschleißzustand der Kommutatorbürste diskret erfaßt wird, in dem die Kommutatorbürste ihre Funktion noch vollständig erfüllt, jedoch ein Zustand beinahe erreicht ist, in dem die Kommutatorbürste ihre Funktion nicht mehr vollständig erfüllen kann, wird sichergestellt, daß die Kommutatorbürste bis an die Grenze ihrer Nutzungsdauer genutzt werden kann, ohne daß ein Ausfallen des Elektromotors und damit der Kraftstoffpumpe auftritt. Der Fahrer des Fahrzeugs oder der Mechaniker in der Reparaturwerkstatt, der den Indikator abliest, kann dann unverzüglich die Maßnahmen zum Auswechseln der Pumpe einleiten. Es wird also eine maximale Nutzungsdauer der Pumpe mit einer Reduzierung von Wartungsintervallbedingten Ausfallrisiken kombiniert.

Durch die Erfindung wird damit eine Fahrzeugkraftstoffpumpe geschaffen, die hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der Kommutatorbürste des Elektromotors und insoweit hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der Kraftstoffpumpe selbst diagnosefähig ist. Daher kann der Zeitpunkt, in dem ein Austauschen der Fahrzeugkraftstoffpumpe erforderlich ist, in Abhängigkeit von deren aktuellen Verschleißzustand festgestellt werden.

Es ist möglich, nur eine der vorhandenen Kommutatorbürsten mit einer erfindungsgemäßen Indikatorvorrichtung zum Anzeigen des Eintretens des vorbestimmten Verschleißzustandes zu versehen. Bevorzugt jedoch sind alle am Elektromotor der Kraftstoffpumpe vorhandenen Kommutatorbürsten mit einer erfindungsgemäßen Indikatorvorrichtung versehen. Es ist möglich daß der Elektromotor einen Trommelkollektor oder einen Stirnkollektor aufweist.

Bei der Indikatorvorrichtung kann es sich um eine solche handeln, die an eine Anzeigevorrichtung angeschlossen ist, die von dem Halter oder Führer des Fahrzeugs selbst abgelesen bzw. wahrgenommen wird. Es kann sich aber auch um eine Indikatorvorrichtung handeln, deren Betriebszustand im Regelfall nur durch die KFZ-Werkstatt beispielsweise durch eine Messung mit einem externen Meßgerät oder durch Ablesen einer Indikatoranzeige erkennbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Indikatorvorrichtung als optische Anzeigevorrichtung mit einer Markierung auf der Kommutatorbürste und einem in der Bürstenhalterung ausgebildeten Sichtfenster ausgebildet, durch das ein jeweiliger Abschnitt der Kommutatorbürste sichtbar ist, wobei die Markierung und das Sichtfenster derart aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, daß die Markierung gleichzeitig mit Eintreten des Verschleißzustandes in den Abschnitt eintritt, aus dem Abschnitt austritt oder neben einer Sichtfenstermarkierung zu liegen kommt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Indikatorvorrichtung als akustischer Signalgeber ausgebildet, der derart mit der Kommutatorbürste verbunden ist, daß er gleichzeitig mit Eintreten des Verschleißzustandes unter Erzeugung eines akustischen Signals mit dem rotierenden Kollektor in Kontakt kommt. Ergänzend kann auch ein optischer Signalgeber oder eine optische Anzeigevorrichtung z. B. mit einer Signallampe oder einer eine entsprechende Warnung in Worten wiedergebenden Anzeige vorgesehen sein, die beispielsweise über den Bordcomputer aktiviert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Indikatorvorrichtung einen isolierten elektrischen Leiter, der mit seinem einen Abschnitt an der Grenze zwischen dem Verschleißabschnitt und dem Restabschnitt liegend in diesen letzteren eingebettet ist, und eine an den Leiter angeschlossene Anzeige auf, die aufgrund des Durchschleifens des Leiters oder von dessen Isolierung aktivierbar ist. Dadurch, daß ein elektrischer Leiter in der Kommutatorbürste als Sensor für das Eintreten des Verschleißzustandes verwendet wird, kann ohne besonderen Aufwand die Tatsache des Eintretens des Verschleißzustandes an einer von dem Kollektor bzw. der Kommutatorbürste entfernten Position angezeigt werden. Zusätzlich oder alternativ zu der Anzeige kann an den Leiter ein elektrischer Meßanschluß angeschlossen sein, so daß der Zustand des Leiters nach Bedarf, z. B. in einer Werkstatt, mit einem externen Meßgerät geprüft werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann der isolierte Leiter als mit seinen beiden Enden an die Anzeige angeschlossene Leiterschleife ausgebildet sein und die Anzeige dadurch aktivierbar sein, daß der Leiter durchgeschliffen wird. Hierzu können an sich bekannte Schaltungen verwendet werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der isolierte Leiter als mit seinem einen Ende an die Anzeige angeschlossener Sackleiter ausgebildet, der mit seinem anderen Ende im Restabschnitt der Kommutatorbürste endet, wobei die Anzeige dadurch aktivierbar ist, daß die Isolierung des Leiters durchgeschliffen wird. Bei dieser Ausführungsform ist der Leiter nicht nur an seinem Umfang mit einer Isolierung versehen, sondern auch an seiner Stirnfläche. Ein Durchschleifen der Isolierung führt dazu, daß der Leiter zum Beispiel über den Kollektor oder die Kommutatorbürste an einen anderen Stromkreis angeschlossen wird bzw. einen anderen Stromkreis bildet und durch das Schließen des anderen Stromkreises die Anzeige aktiviert wird. Auch ist es möglich, daß infolge des Durchschleifens der Isolierung des Leiters ein Stromkreis dann geschlossen wird, wenn bei einer weiteren Kommutatorbürste die Isolierung eines Leiters ebenfalls durchgeschliffen wird. Über die beiden durchgeschliffenen Isolierungen und den Kollektor kommt dann ein Stromkreis zustande, der die Anzeige aktiviert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kommutatorbürste in dem Verschleißabschnitt in Längsrichtung der Kommutatorbürste einen Widerstand pro Längeneinheit auf, der von dem Widerstand pro Längeneinheit in dem Restabschnitt verschieden ist, und die Indikatorvorrichtung weist eine Auswerteeinheit, mit der unter Messen des Stromes bzw. der Spannung durch die Kommutatorbürste Veränderungen des Gesamtwiderstandes der Kommutatorbürste in deren Längsrichtung derart auswertbar sind, daß eine Veränderung des Widerstands pro Längeneinheit in dem gegenwärtig verschleißenden Abschnitt der Kommutatorbürste erkennbar und dadurch das Eintreten des Verschleißzustandes erkennbar ist, und eine an die Auswerteeinheit angeschlossene Anzeige auf, die aktivierbar ist, wenn der Verschleißzustand erkannt ist. Dadurch, daß der Strom bzw. die Spannung durch die Kommutatorbürste gemessen wird, liegen Daten vor, die sich infolge einer Veränderung des Gesamtwiderstandes der Kommutatorbürste, also infolge des Verschleißes verändern. Theoretisch lassen sich bereits aus dieser Veränderung des Gesamtwiderstandes Rückschlüsse auf das Eintreten eines Verschleißzustandes ziehen, wenn genaue Daten darüber bekannt sind, welcher Gesamtwiderstand der Kommutatorbürste sich beim Eintreten des Verschleißzustandes einstellt. Eine solche Auswertung der gemessenen Strom- bzw. Spannungswerte ist jedoch nicht erfolgsversprechend, da beim Widerstand gewisse Schwankungen vorhanden sind und für eine exakte Bestimmung des Widerstandes eine Eichung sämtlicher am Gesamtaufbau beteiligten Bauteile erforderlich wäre. Dadurch, daß aber der Widerstand pro Längeneinheit in der Kommutatorbürste an der Stelle deutlich wechselt, bis zu der die Kommutatorbürste verschleißen muß, damit der Verschleißzustand eintritt, beispielsweise dadurch, daß in der Widerstandskennlinie ein Knick oder ein Sprung auftritt, läßt sich eine Information über den Verschleißzustand bereits durch eine nur qualitative Auswertung der gemessenen Ströme bzw. Spannungen durch die Kommutatorbürste vornehmen. Es braucht lediglich festgestellt zu werden, daß die Widerstandsveränderung pro Betriebsdauer sich gegenüber der vorher festgestellten Änderung pro Betriebsdauer, d. h. Verschleißmenge verändert hat, um die Schlußfolgerung ziehen zu können, daß der Verschleißzustand eingetreten ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Verschleißabschnitt der Kommutatorbürste eine von der Querschnittsfläche in dem Restabschnitt insbesondere deutlich verschiedene Querschnittsfläche auf. Dadurch wird gewährleistet, daß der Widerstand pro Längeneinheit in Längsrichtung der Kommutatorbürste in dem Verschleißabschnitt von dem Widerstand pro Längeneinheit in dem Restabschnitt deutlich verschieden ist. Erreicht werden kann dies beispielsweise durch eine in den Restabschnitt eingebrachte Ausnehmung, wobei der Restabschnitt dann einen kleineren Querschnitt als der Verschleißabschnitt aufweist. Um einen Festigkeitsverlust der Kommutatorbürste 2 zu vermeiden, ist die Ausnehmung vorteilhaft mit einem verschleißenden Isolationsmaterial gefüllt sein. Die unterschiedlich großen Querschnittsflächen können auch dadurch erreicht werden, daß der Querschnitt des Verschleißabschnitts mit einem von dem Querschnitt des Restabschnitts verschiedenen Umfang ausgebildet ist. Auch hier ist vorteilhaft das jeweils fehlende elektrisch leitende Material in dem den kleineren Querschnitt aufweisenden Abschnitt durch ein verschleißendes Isoliermaterial ersetzt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Material des Verschleißabschnitts der Kommutatorbürste einen von dem spezifischen Widerstand pro Längeneinheit des Materials des Restabschnitts deutlich, insbesondere sprunghaft verschiedenen spezifischen Widerstand auf.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpen-Elektromotors mit mechanischer Kommutierung, bei der die Indikatorvorrichtung als optische Anzeigevorrichtung ausgebildet ist.

Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der die Indikatorvorrichtung als akustischer Signalgeber ausgebildet ist.

Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der die Indikatorvorrichtung einen isolierten elektrischen Leiter aufweist, der mit seinem einen Abschnitt an der Grenze zwischen dem Verschleißabschnitt und dem Restabschnitt liegend in diesen letzteren eingebettet ist.

Fig. 4 eine andere Ausführungsform, bei der ebenfalls ein isolierter elektrischer Leiter in den Restabschnitt der Kommutatorbürste eingebettet ist.

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform, bei der ein isolierter elektrischer Leiter in eine Kommutatorbürste eingebettet ist und dieser Leiter an einen zur Entstörung vorgesehenen Kondensator angeschlossen ist.

Fig. 6 eine andere Ausführungsform, bei der die Kommutatorbürste einen Verschleißabschnitt und einen Restabschnitt aufweist und in dem Verschleißabschnitt einen anderen Widerstand pro Längeneinheit aufweist als in dem Restabschnitt und der Verschleißabschnitt und der Restabschnitt aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

Fig. 7 eine andere Ausführungsform, bei der die Kommutatorbürste einen Verschleißabschnitt und einen Restabschnitt aufweist und in dem Verschleißabschnitt einen anderen Widerstand pro Längeneinheit aufweist als in dem Restabschnitt, wobei die Kommutatorbürste in dem Verschleißabschnitt einen andere Querschnittsfläche aufweist als in dem Restabschnitt.

Fig. 8A und 8B andere Ausführungsformen, bei denen die Kommutatorbürste in dem Verschleißabschnitt eine andere Querschnittsfläche aufweist als in dem Restabschnitt.

Aus Fig. 1 ist ein Elektromotor für eine Fahrzeugkraftstoffpumpe mit mechanischer Kommutierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Der Elektromotor weist einen Kollektor 1 auf, der an seinem Umfang eine Mehrzahl von Kollektorkontakten 11 aufweist, die sich jeweils über einen Sektorbereich des Kollektors 1 erstrecken. Zwei Kommutatorbürsten 2 sind radial außerhalb des Kollektors 1 angeordnet und erstrecken sich in radialer Richtung. Jede der Kommutatorbürsten 2 ist mit ihrem einen Längsende 21 mit dem Kollektor 1 in Kontakt. Jede der Kommutatorbürsten 2 ist an ihrem dem Längsende 21 gegenüberstehenden Längsende über eine Anschlußleitung 9 an einen Plus- bzw. einen Minuspol einer Spannungsquelle angeschlossen. Jede der Kommutatorbürsten 2 ist in einer Bürstenhalterung 3 abgestützt und wird von einem Anpressmechanismus (nicht ausführlich gezeigt) gegen den Kollektor 1 gedrückt, so daß beim Verschleiß der Kommutatorbürste 2 ein Nachführen derselben erfolgt.

Die als optische Anzeigevorrichtung ausgebildete Indikatorvorrichtung besteht im wesentlichen aus der Markierung 25 auf der Kommutatorbürste 2 und dem in der Bürstenhalterung 3 ausgebildeten Sichtfenster 31. Durch das Sichtfenster ist jeweils ein Abschnitt der Kommutatorbürste 2 sichtbar. Das Sichtfenster 31 ist mit einer Sichtfenstermarkierung 311 versehen.

Die in Fig. 1 untere Kommutatorbürste 2 ist in einem Zustand dargestellt, in dem der Verschleißzustand nicht eingetreten ist. Die Markierung 25 auf der Kommutatorbürste 2 befindet sich nicht in dem durch das Sichtfenster 31 sichtbaren Abschnitt der Kommutatorbürste 2.

Die in Fig. 1 obere Kommutatorbürste 2 ist in einem Zustand dargestellt, in dem Verschleißzustand der Kommutatorbürste 2 eingetreten ist. Die Markierung 25 auf der Kommutatorbürste 2 ist in den Abschnitt der Kommutatorbürste 2 eingetreten, der durch das Sichtfenster 31 der Bürstenhalterung 3 sichtbar ist. Darüberhinaus ist die Markierung 25 neben der Sichtfenstermarkierung 311, die in den Sichtfenster 31 ausgebildet ist, angeordnet. Dadurch wird angezeigt, daß der Verschleißzustand eingetreten ist.

Aus Fig. 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors mit mechanischer Kommutierung für eine Fahrzeugkraftstoffpumpe ersichtlich, bei dem die Indikatorvorrichtung als akustischer Signalgeber ausgebildet ist. Der grundsätzliche Aufbau des Elektromotors mit dem Kollektor 1 und dem Kommutatorbürsten 2 sowie den Anschlüssen 9 an eine Stromquelle ist identisch mit dem entsprechenden Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht der Signalgeber 41 aus einem Schwenkteil 411, das schwenkbar von einem Gelenklager 412 abgestützt ist. Das Gelenklager 412 ist seitlich neben der Kommutatorbürste 2 angeordnet, das Schwenkteil 411 verläuft im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Kommutatorbürste.

Die nicht verschlissene Kommutatorbürste 2 weist einen seitlich von der Kommutatorbürste 2 vorstehenden Abstützansatz 26 auf, der sich in Längsrichtung der Kommutatorbürste erstreckt. Im Bereich des dem Längsende 21 abgewandten Endes der Kommutatorbürste 2 läuft der Abstützansatz 26 in eine Schrägschulter aus, d. h. in diesem Bereich vermindert sich allmählich die Dicke, um die der Ansatz seitlich der Kommutatorbürste 2 vorsteht, bis die Dicke verschwindet.

Im nichtverschlissenen Zustand der Kommutatorbürste 2 ist das Schwenkteil 411, das aus einem im wesentlichen parallel zu der Kommutatorbürste 2 und zu dem Abstützansatz 26 verlaufenden Streifen aus z. B. Blech oder Kunststoff besteht, mit einer Auswölbung unter einer Vorspannung an dem Abstützansatz 26 abgestützt, so daß das zu dem Kollektor hin orientierte freie Ende des Schwenkteils 411 gegen die Vorspannung in einer Lage gehalten ist, in der das freie Ende nicht mit dem Kollektor in Kontakt ist. Anstelle der Anbringung an einem Gelenklager 412 und der Abstützung an einer gesonderten Feder kann das Schwenkteil 411 auch als eingespannte Blattfeder ausgebildet sein. Wenn der Verschleißzustand der Kommutatorbürste 2 eintritt, stellt sich ein Zustand ein, der für die in Fig. 2 obere Kommutatorbürste 2 dargestellt ist. Mit dem Verschleiß der Kommutatorbürste 2 verschleißt auch der Abstützansatz 26 an der Kommutatorbürste 2, bis das Schwenkteil 411 an der Schrägschulter des Abstützansatzes 26 abgleitet und dadurch mit seinem freien Ende schließlich den Kollektor 1 berührt. Das Schwenkteil 411 wird nun aufgrund seiner Vorspannung gegen den Kollektor 1 gedrückt und gleitet mit seinem freien Ende entlang der Umfangsfläche des Kollektors. Infolge der in dem Kollektor zwischen den einzelnen Kontakten 11 vorgesehenen Schlitze 12 kommt es bei diesem Gleitkontakt zu einem Rattern. Das Rattern dient als akustisches Signal, um zu signalisieren, daß der Verschleißzustand eingetreten ist.

Aus Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform ersichtlich, bei der die Indikatorvorrichtung einen isolierten elektrischen Leiter 42 und eine Anzeige 40 aufweist. Die Indikatorvorrichtung weist einen isolierten elektrischen Leiter 42 auf, der mit einem als Leiterschleife ausgebildeten Abschnitt 421 in den Restabschnitt 23 der Kommutatorbürste 2 eingebettet ist und mit seinen beiden Enden 422, 423 über eine (nicht gezeigte) Schaltung an eine Anzeige 40 angeschlossen ist. In dem für die untere Kommutatorbürste 2 in Fig. 3 gezeigten Zustand, bei dem der Verschleißzustand nicht eingetreten ist, ist die Leiterschleife zwischen den beiden Ende 422 und 423 geschlossen. In dem für die obere Kommutatorbürste 2 in Fig. 3 gezeigten Zustand ist die Kommutatorbürste 2 an deren Längsende 21, das mit dem Kollektor 1 in Kontakt ist, soweit verschlissen, daß der Verschleißabschnitt 22 der Kommutatorbürste 2 vollständig abgerieben ist und lediglich der Restabschnitt 23 der Kommutatorbürste 2 übrig ist. Der Teilabschnitt 421 des isolierten elektrischen Leiters 42, der an der Grenze zwischen dem Verschleißabschnitt 22 und dem Restabschnitt 23 liegt, ist infolge des Verschleißes der Kommutatorbürste durchgeschliffen und die Leiterschleife ist dadurch unterbrochen, wodurch die Anzeige und/oder ein akustischer oder optischer Signalgeber aktiviert wird.

Aus Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform ersichtlich, die sich von der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform im wesentlichen durch die Anordnung des isolierten elektrischen Leiters 42 unterscheidet. Im Gegensatz zu der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform bildet der isolierte elektrische Leiter nicht eine Leiterschleife, sondern einen Sackleiter, dessen eines Ende an die Anzeige angeschlossen ist und dessen anderes Ende 421 im Restabschnitt 23 der Kommutatorbürste an der Grenze zwischen dem Verschleißabschnitt 22 und dem Restabschnitt 23 endet. Der isolierte elektrische Leiter 42 ist nicht nur an seiner Mantelfläche isoliert, sondern auch an dem im Restabschnitt 23 der Kommutatorbürste 2 liegenden Ende 421. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform bildet dieses andere Ende den Teilabschnitt 421, der an der Grenze zwischen dem Verschleißabschnitt 22 und dem Restabschnitt 23 liegt.

Tritt der Verschleißzustand dadurch ein, daß die Kommutatorbürste 2 an dem Längsende 21 um den vorbestimmten Verschleißabschnitt 22 verkürzt ist, so daß von der Kommutatorbürste 2 nunmehr der vorbestimmte Restabschnitt 23 übrig bleibt, wie aus Fig. 4 bei der dargestellten oberen Kommutatorbürste 2 dargestellt, wird die Isolierung 43 des isolierten elektrischen Leiters 42 durchgeschliffen und dadurch über eine Schaltung die Anzeige 40 aktiviert. Diese Aktivierung kann dadurch stattfinden, daß in Folge des Durchschleifens der Isolierung 43 der isolierte elektrische Leiter 42 über den Kollektor bzw. die Kommutatorbürsten 2 mit einem in der anderen Kommutatorbürste 2 des Elektromotors eingebetteten isolierten elektrischen Leiter 42 einen Anzeige-Stromkreis bildet oder über die Kommutatorbürste bzw. den Kollektor 1 an die Stromzufuhrleitung 9 angeschlossen wird und dadurch einen Anzeige-Stromkreis bildet.

Aus Fig. 5 ist eine Ausführungsform ersichtlich, die eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform darstellt. Bei der aus Fig. 5 ersichtlichen Ausführungsform weist jede der beiden Kommutatorbürsten 2 einen isoliertem elektrischen Leiter 42 auf, der als Leiterschleife ausgebildet ist, die in den Restabschnitt 23 der jeweiligen Kommutatorbürsten 2 eingebettet ist. Die beiden isolierten elektrischen Leiter 42 sind mit ihrem einen Ende 423 an den Minuspol bzw. den Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen, und mit ihrem anderen Ende 422 an einander gegenüberliegende Elektroden eines Kondensators 401 angeschlossen. Bei dem Kondensator 401 handelt es sich um einen solchen, der ohnehin zur Entstörung des Elektromotors vorgesehen ist. Die Kapazitätsänderung des Kondensators 401, die auftritt, wenn einer der isolierten elektrischen Leiter 42 durchgeschliffen ist, wird mittels einer (nicht gezeigten) Anzeigeschaltung detektiert. Dabei erfolgt der Signaltransport über die ohnehin vorhandenen Versorgungsleitungen der Fahrzeugkraftstoffpumpe. Die Signalauswertung erfolgt z. B. über das Motorsteuergerät.

Aus den Fig. 6 und 7 sind weitere Ausführungsformen ersichtlich, bei denen das Erkennen des Verschleißzustandes der Kommutatorbürsten 2 über eine Auswertung des Widerstandes der Kommutatorbürsten 2 mittels einer Strom- bzw. Spannungsmessung erfolgt. Bei diesen Ausführungsformen liegt in dem Verschleißabschnitt 22 ein anderer spezifischer Widerstand pro Längeneinheit in der Kommutatorbürste 2 vor, als in dem Restabschnitt 23.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist der Verschleißabschnitt 22 der Kommutatorbürste 2 aus einem anderen Material als der Restabschnitt 23 der Kommutatorbürste 2. Dies ist an den unterschiedlichen Schraffuren in Fig. 6 zu erkennen. In Folge der unterschiedlichen Materialien liegen unterschiedliche Widerstände pro Längeneinheit in Längsrichtung der Kommutatorbürste 2 vor. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform weist die Kommutatorbürste 2 in dem Verschleißabschnitt 22 einen anderen Querschnitt auf als in dem Restabschnitt 23. Der elektrisch leitende Querschnitt in dem Restabschnitt 23 ist gegenüber dem Querschnitt in dem Verschleißabschnitt 22 vermindert. Dies ist bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform durch eine paraboloidförmige Ausnehmung im Inneren der Kommutatorbürste erreicht, die aus Festigkeitsgründen mit einem verschleißenden Isolationsmaterial 24 aufgefüllt ist (nicht dargestellt). In beiden Fällen wird der Gesamtwiderstand über die Kommutatorbürste hin gemessen und über eine geeignete Auswerteschaltung derjenige Verschleißzustand angezeigt, der erreicht ist, sobald sich der gemessene spezifische elektrische Widerstand der Kommutatorbürsten 2 deutlich ändert, wenn der Abschnitt 22 vollständig verschlissen ist und daher der Restabschnitt 23 mit dem Kollektor 1 in Kontakt gelangt.

Bei den in Fig. 8A und 8B dargestellten Ausführungsformen weisen die jeweiligen Kommutatorbürsten 2 in dem Verschleißabschnitt 22 ebenfalls einen anderen Querschnitt auf als in dem Restabschnitt 23. Bei der in Fig. 8A dargestellten Ausführungsform wird dies durch einen im Vergleich zu dem Verschleißabschnitt 22 verminderten Querschnittsumfang des Restabschnitts 23 erreicht. Dies hat zur Folge, daß sich, wenn der Verschleißabschnitt 22 vollständig verschlissen ist, die Lamellenüberdeckung durch das elektrisch leitende Material verringert. Um auch für den Restabschnitt 23 eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten, ist das am Querschnittsumfang fehlende, elektrisch leitende Material in dem Restabschnitt 23 durch ein verschleißendes Isolationsmaterial 24 ersetzt. Bei der in Fig. 8B dargestellten Ausführungsform weist der Restabschnitt 23 einen im Vergleich zu dem Querschnitt des Verschleißabschnitts 22 größeren Querschnitt auf. In diesem Falle vergrößert sich die Lamellenüberdeckung durch das elektrisch leitende Material, wenn der Verschleißabschnitt 22 vollständig verschlissen ist. Die Vergrößerung des Querschnitts in dem Restabschnitt 23 wird durch einen im Vergleich zu dem Querschnittsumfang des Verschleißabschnitts 22 größeren Querschnittsumfang des Restabschnitts 23 erreicht. Zur Erhaltung der Festigkeit der Kommutatorbürste 2 in dem Verschleißabschnitt 22 ist derselbe in seiner Längsrichtung mit verschleißendem Isoliermaterial 24 ummantelt.

Claims (9)

1. Fahrzeugkraftstoffpumpe mit einem Elektromotor mit mechanischer Kommutierung, der aufweist:

• a) einen Kollektor (1);
• b) eine Kommutatorbürste (2), die mit ihrem einen Längsende (21) in den Kontakt mit dem Kollektor (1) gedrückt ist und an diesem Längsende (21) beim Betrieb des Elektromotors Verschleiß ausgesetzt ist;
• c) eine Indikatorvorrichtung, mit der das Eintreten eines vorbestimmten Verschleißzustandes der Kommutatorbürste (2) diskret erfaßbar ist, in dem diese an dem Längsende (21) um einen vorbestimmten Verschleißabschnitt (22) derart verkürzt ist, daß von der Kommutatorbürste (2) ein vorbestimmter Restabschnitt (23) verbleibt.

2. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei die Indikatorvorrichtung mit einer Markierung (25) auf der Kommutatorbürste (2) und einem in der Bürstenhalterung (3) ausgebildeten Sichtfenster (31) versehen ist, durch das ein jeweiliger Abschnitt der Kommutatorbürste (2) sichtbar ist, wobei die Markierung (25) und das Sichtfenster (31) derart aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, daß die Markierung (25) gleichzeitig mit Eintreten des Verschleißzustandes in den Abschnitt eintritt, aus dem Abschnitt austritt oder neben einer Sichtfenstermarkierung (311) zu liegen kommt.

3. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei die Indikatorvorrichtung als akustischer Signalgeber (41) ausgebildet ist, der derart mit der Kommutatorbürste (2) verbunden ist, daß er gleichzeitig mit Eintreten des Verschleißzustandes unter Erzeugung eines akustischen Signals mit dem rotierenden Kollektor (1) in Kontakt kommt.

4. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei die Indikatorvorrichtung aufweist:

• a) einen isolierten elektrischen Leiter (42), der mit seinem einen Abschnitt an der Grenze zwischen dem Verschleißabschnitt (22) und dem Restabschnitt (23) liegend in diesen eingebettet ist; und
• b) eine an den Leiter (42) angeschlossene Anzeige (40), die aufgrund des Durchschleifens des Leiters (42) oder von dessen Isolierung (43) aktivierbar ist.

5. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 4, wobei der isolierte Leiter (42) als mit ihren beiden Enden an die Anzeige (40) angeschlossene Leiterschleife ausgebildet ist und die Anzeige (40) dadurch aktivierbar ist, daß der Leiter (42) durchgeschliffen wird.

6. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 4, wobei der isolierte Leiter (42) als mit seinem einen Ende an die Anzeige (40) angeschlossener Sackleiter ausgebildet ist, der mit seinem anderen Ende im Restabschnitt (23) der Kommutatorbürste (2) endet, und die Anzeige (40) dadurch aktivierbar ist, daß die Isolierung (43) des Leiters (42) durchgeschliffen wird.

7. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei

• a) die Kommutatorbürste (2) in dem Verschleißabschnitt (22) in Längsrichtung der Kommutatorbürste (2) einen Widerstand pro Längeneinheit aufweist, der von dem Widerstand pro Längeneinheit in dem Restabschnitt (23) verschieden ist, und
• b) die Indikatorvorrichtung aufweist:
  • b1) eine Auswerteeinheit, mit der unter Messen des Stromes bzw. der Spannung durch die Kommutatorbürste (2) Veränderungen des Gesamtwiderstandes der Kommutatorbürste (2) in deren Längsrichtung derart auswertbar sind, daß eine Veränderung des Widerstands pro Längeneinheit in dem gegenwärtig verschleißenden Abschnitt der Kommutatorbürste (2) erkennbar und dadurch das Eintreten des Verschleißzustandes erkennbar ist; und
  • b2) eine an die Auswerteeinheit angeschlossene Anzeige (40), die aktivierbar ist, wenn der Verschleißzustand erkannt ist.

8. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 7, wobei der Verschleißabschnitt (22) der Kommutatorbürste (2) eine von der Querschnittsfläche in dem Restabschnitt (23) verschiedene Querschnittsfläche aufweist.

9. Fahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 7, wobei das Material des Verschleißabschnitts (22) der Kommutatorbürste (2) einen von dem spezifischen Widerstand pro Längeneinheit des Materials des Restabschnitts (23) verschiedenen spezifischen Widerstand aufweist.