DE2518659C3

DE2518659C3 - Mechanische Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2518659C3
Application number: DE2518659A
Authority: DE
Inventors: Raymond E. Granite City Ill. Williamson
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1974-05-30
Filing date: 1975-04-26
Publication date: 1981-06-11
Also published as: BR7503384A; US3923425A; DE2518659A1; CA1022387A; JPS5523356B2; DE2518659B2; AU7959375A; JPS513004A

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Brennstoff- « pumpe für Kraftfahrzeuge zum Fördern von Brennstoff aus dem Brennstofftank zur Brennkraftmaschine, mit einer von einer hin* und hergehend angetriebenen Pumpmembran begrenzten Pumpenkammer, die über ein durch den Pumpensaugdruck öffnendes Einlaßventil an die Brennstoffzuführung und über ein Druckventil an die Brennstoff-Förderleitung angeschlossen ist.

Eine Brennstoffpumpe dieser Bauart ist beispielsweise aus der FR-PS 9 61 095 bekannt. Eine solche Brennstoffpumpe benötigt im Gegensatz zu einer in ί'> dem von der Brennkraftmaschine entfernt angeordneten Brennstofftank untergebrachten, von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe keinen gesonderten Antriebsmotor, sondern kann von der Brennkraftmaschine angetrieben werden und wird daher bei dieser angeordnet.

Es ist bekannt, daß aus verschiedenen Gründen Brennstoffaustritte im Brennstoffsystem zwischen der Brennstoffpumpe des Fahrzeuges und dem Verteilungsrohr der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine entstehen. Als Gründe für solche Brennstoffaustritte können unsachgemäß abgedichtete Verbindungen der Brennstoffleitung, mechanische Beschädigung eier Brennstoffleitung, schlechtes Arbeiten der Brennstoffeinlaßventile im Vergaser und natürlich die von einem Unfall herrührende umgestürzte Lage des Kraftfahrzeuges angeführt werden. Bei jedem der oben angeführten Umstände kann der Brennstoffaustritt sehr schwerwiegend sein, wenn das Fahrzeug in Ruhe ist und der Brennstofftank sich in einer Höhe befindet, die höher als die des Vergasers oder die des Motors ist.

Unter diesen Umständen kann der Brennstoff unter dem Einfluß der Schwerkraft vom Brennstofftank zur Brennstoffpumpe und durch Rückschlagventile der Brennstoffpumpe zum Vergaser strömen und, wenn einer oder mehrere der oben angeführten Umstände vorliegen, wird Brennstoff ausfließen und eine unerwünschte Gefahr schaffen. Einer der Umstände, bei welchen der Brennstofftank sich in einer höheren Lage als der Vergaser beöadet, ist dann gegeben, wenn auf einem Gefälle geparkt wird. Dieser Umstand kann bei jedem Fahrzeug auftreten und ist besonders dann von Bedeutung, wenn das Fahrzeug eine Ausführungsform aufweist, bei welcher der Brennstofftank eher hoch in der Fahrzeugkarosserie angebracht ist als unterhalb derselben, wie es häufig getan wird.

Eine aus der US-PS 33 68 538 bekannte Lösung des Problemes besteht darin, daß in der von der Brennstoffpumpe zum Vergaser führenden Leitung ein membrangesteuertes und durch eine Feder in Schließrichtung vorgespanntes Absperrventil angeordnet ist. Die Membran ist an einer Seite durch den an der Druckseite der Pumpe herrschenden Druck in Öffnungsrichtung des Absperrventils und an der anderen Seite durch den an der Saugseite der Pumpe herrschenden Druck in Schließrichtung des Absperrventils beaufschlagt. Wenn bei ruhender Pumpe in der vom Brennstofftank zur Pumpe führenden Leitung ein erhöhter Druck auftritt, wird dadurch die von der Pumpe zum Vergaser führende Leitung abgesperrt, um die Gefahr einer Überflutung des Vergasers zu vermeiden. An der Brennstoffpumpe selbst kommt allerdings der erhöhte Druck zur Auswirkung. Das bekannte Absperrventil kann gemäß einer in der genannten US-PS 33 68 538 gezeigten und beschriebenen Ausführungsform mit der Brennstoffpumpe baulich vereinigt sein. Eine Verringerung der Anzahl der Einzelteile oder merkliche Herabsetzung des Volumens der kombinierten Einheit im Vergleich zur Verwendung zweier gesonderter Einheiten ist dabei nicht erzielbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, nicht nur den Vergaser, sondern auch die Brennstoffpumpe selbst in den durch ein Absperrventil zu schützenden Leitungsbereich einzubeziehen und zugleich die Anord· nung in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht zu vereinfachen.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß bei einer mechanischen Brennstoffpumpe der eingangs angegebenen Art das Einlaßventil in einer an der Pumpenkammer befestigten Einlaßvorrichtung untergebracht und zugleich als ein gegenüber in der

Brennstoffzuführung auftretenden Überdruck wirksames Absperrventil ausgebildet ist, bei dem der mit dem Ventilteller zusammenwirkende Ventilsitz ein Teil eines in der Einlaßvorrichtung eingebauten Rahmens an dem der Pumpenkammer zugewandten Ende ist, daß in an *> sich bekannter Weise eine an einer Seite vom Brennstoffdruck und an der anderen Seite von einem konstanten Gegendruck beaufschlagte Membran über eine Ventilstange mit dem Ventilteller verbunden ist, daß die Membran innerhalb eines den Rahmen in der i» Einlaßvorrichtung haltenden Deckels an dem der Pumpenkammer abgewandten Ende der Einlaßvorrichtung angeordnet ist und daß ein Stutzen für die Brennstoffzuführung angeordnet ist und daß ein Stutzen für die Brennstoffzuführung in einer Wand der r> Einlaßvorrichtung zwischen der Membran und dem Ventilsitz vorgesehen ist

Durch die Erfindung wird das bei einer Membranpumpe stets vorhandene Einlaßventil so ausgestaltet, daß es auch die Funktion eines Absperrventils erhält, welches, in Strömungsrichtung gesehen, vor der Brennstoffpumpe angeordnet ist Bei abbestellter Brennkraftmaschine und somit ruhender Brennstoffpumpe wird durch das selbsttätig wirkende Absperrventil das Nachströmen von Brennstoff aus dem Tank in die Pumpe und in den Vergaser sicher verhindert Der die Membran beaufschlagende konstante Gegendruck kann einfach der atmosphärische Luftdruck sein, so daß im Gegensatz zur bekannten Konstruktion eines Absperrventils keine der betreffenden Membranseite zugeord- nete abgedichtete, mit einer Stelle des Brennstoffsystems in Verbindung stehende Kammer erforderlich ist, was eine weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Konstruktion gegenüber dem Stand der Technik bedeutet

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Brennstoffpumpe gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Einlaß- *o und Auslaßteile der Brennstoffpumpe in größerem Maßstab, wobei Einzelheiten der ein Absperrventil enthaltenden Einlaßvorrichtung dargestellt sind.

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf den bei der Erfindung verwendeten Ventilteil von der Ebene 3-3 in F i g. 2 aus. «5

Fig.4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem Kugelgelenk als Ausrichtvorrichtung zwischen Ventilteller und Ventilstange des Absperrventils.

Fig.6 zeigt eine andere Ausführungsform der Ausrichtvorrichtung für den Ventilteller.

Die in Fig. 1 dargestellte Brennstoffpumpe 10 ist, abgesehen von der Ausbildung der Einlaßvorrichtung, von üblicher Konstruktion. Ein Befestigungsflansch 12 « ist ein Teil eines starren Pumpengehäuses 14 und dient zur Befestigung der Pumpe an der Brennkraftmaschine, Für die Betätigung der Pumpe ist ein Hebel 16 vorgesehen, dessen einer Arm durch eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Nocke (nicht dargestellt) in eine Hin- und Herbewegung versetzt wird; Der Hebel 16 ist auf einem Hebelzapfen 18 gelagert und das Ende 20 seines nach innen ragenden anderen Armes bewegt eine Schale 22, die den Kopf 24 einer Stange 26 in eine Hin- und Herbewegung versetzt. Eine Hebel- *>"· rückstellfeder 28 ist vorgesehen, um den Kontakt des Hebels 16 mit der Nocke jederzeit aufrechtzuerhalten. Die Feder 28 sitzt mit einem Ende in der Schale 22 und stützt sich mit ihrem anderen Ende gegen einen Teil des Pumpengehäuses 14 ab. Eine Pumpmembran 30 ist mittels eines eine Pumpenkammer 32 bildenden Deckeln an dem Gehäuse 14 befestigt. Der Deckel ist, um den Rand des Gehäuses 14 umgebördelt, um zu gewährleisten, daß die Membran fest in ihre Lage geklemmt ist.

An die Pumpenkammer 32 ist eine Einlaßvorrichtung 36 und eine Auslaßvorrichtung 38 angebracht. Die Einlaßvorrichtung 36 ist mit einem Einlaßventil 40 und die Auslaßvorrichtung 38 mit einem Auslaßrückschlagventil 42 versehen. Ein Einlaßstutzen 37 führt Kraftstoff von einer nicht dargestellten Quelle zu und ein Auslaßstutzen 39 führt Kraftstoff einer Verbraucherstelle zu, wie etwa einem Vergaser einer Verbrennungskraftmaschine.

Die Pumpenmembran 30 ist zwischen einer oberen und unteren Stützplatte 31, 33 eingespannt, welche ihrerseits an der Stange 26 befestigt sind, die die Pumpenmembran 30 betätigt. Eine Feder 35 beaufschlagt die Pumpenmembran 30, ebenso die Stützplatten, nach abwärts, um, wie bei dergleichen Pumpen üblich, die Pumpkraft zu erzeugen.

In Fig.2 ist das erfindungsgemäße Absperrventil vergrößert dargestellt Innerhalb der Einlaßvorrichtung 36 befindet sich das Einlaßventil 40, mit einer Sperreinrichtung, welche so konstruiert ist, daß sie als Einheit in die Einlaßvorrichtung 36 ein- und ausgebaut werden kann. Wie in Fig.2 dargestellt, ist die Einlaßvorrichtung 36 an einem rohrförmigen Ansatz 44 der Pumpkammer 32 befestigt. Die Einlaßvorrichtung 36 kann an den Ansatz 44 auf beliebige Weise z. B. durch Preßsitz oder durch Löten, Schweißen etc. befestigt sein.

Ein Einsatzteil 46 ist in den rohrförmigen Ansatz 44 eingepaßt und dient zur Aufnahme des Einlaßventils mit der Sperreinrichtung. Der Einsatzteil 46 ist mit einer mittigen öffnung 47 versehen, durch welche der Brennstoff während des Pumpens durchströmt. Der Einsatzteil 46 ist vorzugsweise durch Preßsitz in Lage gebracht, er kann aber mit irgendeinem beliebigen herkömmlichen Zusammenbauverfahren befestigt sein, wie etwa Weichlöten oder Hartlöten etc.

Das Einlaßventil 40 mit der Sperreinrichtung weist einen Rahmen 50 mit Ober- und Unterteilen auf, die durch Längsrippen 51 voneinander getrennt sind. Die Rippen 51 tragen ein Filter oder Sieb 52, welches den Mittelteil des Rahmens 50 umgibt. Wie ersichtlich, ist der Rahmen 50 aus Kunststoff hergestellt und kann ein Formstück sein. In diesem FaIlR kann das Filter oder Sieb mit dem Rahmen in einem Stück in seiner Lage angeformt sein. Das Filter 52 kann nach Belieben aus einem Metallgewebe, oder aus Kunststoff gefertigt sein. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist der Oberteil des Rahmens 50 mit einem elastischen Dichtring 54 versehen, welcher df.n Rahmen gegen den Einsatzteil 46 abdichtet. Der Oberteil des Rahmens 50 weist eine Ausnehmung 56 auf, welche mit einem Ventilsitz 58 versehen is«, der von einer erhöhten, den Mittelteil des Rahmens 50 nahe dem untersten Abschnitt der Ausnehmung 56 umgebenden Umrandung gebildet ist.

Ein Ventilteller oO ist innerhalb der Ausnehmung 56 eingepaßt und trägt an einer unteren Fläche 62 eine elastische Dichtscheibe 64. Der Ventilteller 60 ist ferner mit einer Anzahl von Ansätzen 65 versehen, welche als Führungsglieder dienen.

Der Ventilteller 60 weist ein Dichtstück 61 auf, um eine mittige öffnung abzuschließen, welche das Innere eines Ansatzes 70 darstellt, das zur Aufnahme für eine Ventilstanee 72 dient. Der Ansatz 70 ist von einer

Anzahl elastischer Finger 74 gebildet (vgl. F i g. J). Diese Finger 74 nehmen die Ventilstange 72 auf. wie in F i g. 2 gezeigt ist. Die Stange 72 ist mit einem verbreiterten Kopf 76 versehen, der beim Zusammenbau durch eine von den Fingern 74 gebildete mittige öffnung 75 hindurchgedrückt wird. Da die Finger 74 elastisch sind, können sie nach außen gedrückt werden, um der. Kopf 76 aufzunehmen. Wie in F i g. 3 gezeigt, sind Ausschnitte 73 entlang der Länge der Finger 74 vorgesehen, um den Fingern die nötige Elastizität zu verleihen.

Die Ventilstange 72 erstreckt sich durch eine niittige Öffnung 77 im Rahmen 50 und ist mittels eines Paares von Stüt/plaiten 79, 80 an einer Membran 82 befestigt, [{inc Feder 84 mit geringer Vorspannung stützt sich auf eine Schulter des Rahmens 50 und auf die Stüt/platte 80 ab. wobei sie die Membran vom Rahmen 50 wegdrückt. Die Ventilstange 72 ist am Ende 86 angestaucht, um die .Stützplatten 79, 80 festzuklemmen und um dadurch die Mcmsra^ ü"S g;c i>!ü;zp!at;cn ar: der vcrii;isian_e<. > * m befestigen. Ein Deckel 88 ist zur Befestigung der Membran 82 an der Einlaßvorrichtung 36 vorgesehen. Mehrere Schrauben oder andere Befestigungsmittel 90 dienen zur Befestigung des Deckels 88. Eine elastische Dichtscheibc 92 kann zwischen der Membran 82 und einem Flansch 94 der Einlaßvorrichtung 36 erforderlichenfalls eingelegt sein. Eine öffnung 96 ist im Deckel 88 vorgesehen, so daß der Raum zwischen der Membranvorrichtung und dem Deckel auf Atmosphärendruck gehalten ist. Dies gestattet der Membran sich ohne Beeinflussung durch ein Vakuum oder Teilvakuum auf- und abzubewegen, welches Vakuum dann entstehen könnte, wenn der Deckel 88 nicht entlüftet wäre.

Wenn auch die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe mit unterhalb des Hauptgehäuses liegenden Ein- und Auslaßstutzen dargestellt ist, so soll doch erwähnt sein, daß die Pumpe ebenso gut in der umgekehrten Lage arbeitet. Bei laufendem Motor bewegt bei normalem Betrieb die Nocke des Motors den Hebel 16 auf und ab und bewirkt, daß die Stange 26 und die Membran 30 sich im Verhältnis zur Drehung des Motors auf- und abbewegen. Dadurch werden abwechselnd Saug- und Förderhübe der Pumpe bewirkt. Beim Saughub tritt Kraftstoff durch den Einlaßstutzen ein und strömt durch das Filter 52 in das Innere des Rahmens 50. Die Saugwirkung bewegt den Ventilteller 60 von seinem Sit/ 58 und gestatten, daß Kraftstoff in die Pumpkammer strömt. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die Membran 82 nach oben bewegt und dadurch die vorgespannte Feder 84 in einem gewissen Maß zusammengedrückt. Zu diesem Zeitpunkt herrscht auch ein Unterdruck sowohl in der Pumpkammer und in der Einlaßvorrichtung 36 ah auch im Einlaßstutzen 37. Es kann angenommen werden, daß dieser Unterdruck kurzzeitig anhält. Wenn der Pumpenhub sich zum Förderhub umkehrt, muß der Ventilteller 60 zu seinem Sitz zurückkehren. Jedoch könnte die Ventilstange 72 dazu neigen, mehr oder weniger in ihrer Stellung aufgrund der Wirkung des Unierdruckes auf die Membran 82 zu verharren. Dies wird durch die Länge des Ansatzes 70 verbinder!, weicher von den Fingern 74 gebildet ist.

deren Länge größer ist als der Arbeilsweg des Ventiltellers 60 oder der Membran 82. Dadurch wird bei normalem Betrieb die Membran 82 in beliebigem erforderlichen Ausmaß sich auf- und abbewegen, sie ι wird jedoch im wesentlichen stillstehen, wahrend der Ventilteller 60 sich gemäß der Pumpbewegung auf- und abbewegt, wenn die Pumpe vom Saughub in den Förderhub übergeht.

Wenn der Motor außer Betrieb ist. wird die

i» vorgespannte Feder 84 den Ventilteller 60 zum Ventilsitz ziehen, auch wenn ein Unterdruck zu dieser Zeit vorhanden wäre. Während dieser Ruheperiode wird ein etwaiger Überdruck, der sich im Einlaßstutzen 37 möglicherweise aufbaut, sich bis zur Membran 82

. fortpflanzen. Die Membran 82 weist eine größere wirksame Fläche als die des Ventilsitzes auf. Es wird daher, je größer der Überdruck im Einlaß 37 ist, desto größer die Schließkraft sein, um den Ventilteller 60 auf

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." Differenz der wirksamen Flächen innerhalb gewisser vernünftiger Grenzen gehalten sein, so daß die von der Pumpmembran erzeugte Saugwirkung ausreicht, die Membran 82 auch gegen einen Überdruck im Einlaß 37 zubewegen.

Es sei angemerkt, daß die Ventilstange 72 starr an der Membran 82 befestigt ist. Es ist allgemein bekannt, daß Membranen sich nicht notwendigerweise geradlinig bewege· vind daher sollten einige Vorkehrungen gegen eine Fehlausrichtung der Ventilstange 72 mit dem

i" Ventilteller 60 getroffen sein. In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist vorgesehen. diO der Kopf 76 der Ventilstange 72 sich frei innerhslb des rohrförmigen Ansatzes 70 bewegen kann und selbst wenn die Stange eine geneigt gerichtete Stellung einnähme: säße der

■·"' Ventilteller noch immer ordnungsgemäß auf. In den Fig 5 und 6 sind abgewandelte Befestigungsmöglichkeiten der Ventilstangc 72 am Ventilteller dargestellt

In F i g. 5 ist ein Ventilteller 60.4 mit einem rohrförmigen Ansatz 704 versehen, der L-ine die

^; Ventilstange 72 aufnehmende Öffnung 100 aufweist. Die Ventils.dnge 72 ist mit einem kugeligen Kopf 102 versehen. Entsprechend ist der Ansatz 704 mit einer sphärischen Innenfläche 104 versehen, um einen Teil des Kopfes 102 aufzunehmen. Die Ventilstangc 72 und der

^: Kopf 102 sind im Ventilteller 604 mittels eines Pfropfens 106 festgehalten, welcher ebenfalls mit einer sphärischen Innenfläche 108 versehen ist. Dadurch wird eine Kugelgelenkverbindung zwischen der Ventilstangc 72 und dem Ventilteller 604 gebildet, welche in der

">" Folge einen Ausgleich für jedwede zwischen dem Ventilteller und der Stange auftretende Winkelstt "Mng vorsieht.

Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Ventilstange 72 mit einem Kardangelenk 110

ΐϊ herkömmlicher Konstruktion versehen ist. Das Kardangelenk 110 stellt die Verbindung der Ventilstange 72 mit einer Stangenverlängerung 724 her. die einen Kopf 764 aufweist, der im Ventilteller 604 mittels eines flachen Pfropfens 1064 gesichert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

). Mechanische Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge zum Fördern von Brennstoff aus dem Brennstofftank zur Brennkraftmaschine, mit einer ~> von einer hin- und hergehend angetriebenen Pumpmembran begrenzten Pumpenkammer, die über ein durch den Pumpensaugdruck öffnendes Einlaßventil an die Brennstoffzuführung und über ein Druckventil an die Brennstoff-Förderleitung ι ο angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil in einer an der Pumpenkammer (32) befestigten Einlaßvorrichtung untergebracht und zugleich als ein gegenüber in der Brennstoffzuführung auftretenden Überdruck wirksames Absperrventil ausgebildet ist, bei dem der mit dem Ventilteller (60) zusammenwirkende Ventilsitz (58) ein Teil eines in der Einlaßvorrichtung eingebauten Rahmens an dem der Pumpenkammer (32) zugewandten Ende ist, daß in an sich bekannter Weise eine a» einer Seite vom Brennstoffdruck und an der anderen Seite von einem konstanten Gegendruck beaufschlagte Membran (82) über eine Ventilstange (72) mit dem Ventilteller (60) verbunden ist, daß die Membran (82) innerhalb eines den Rahmen in der Einlaßvorrichtung haltenden Deckels (88) an dem der Pumpenkammer (32) abgewandten Ende der Einlaßvorrichtung angeordnet ist und daß ein Stutzen (37) für die Brennstoffzuführung in einer Wand der Einlaßvorrichtung zwischen der Membran jo (82) und dem Ventilsitz (38) vorgesehen ist.

2. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß df=,r in d<v Einlaßvorrichtung eingebaute Rahmen (5OJ aus zwei durch Rippen verbundenen Teilen besteht i~d eine von den Rippen getragene Filtereinrichtung aufweist.

3. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (60) an der Ventilstange (72) über eine Ausrichtvorrichtung befestigt ist

4. Brennstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtvorrichtung einen Kopf (76) an der Ventilstange (72) und eine Aufnahmetasche (70) am Ventilteller (60) aufweist.

5. Brennstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtvorrichtung ein Kugelgelenk (102,104) aufweist.

6. Brennstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtvorrichtung ein Kardangelenk (110) aufweist. v>