DE3033616A1 - Kraftstoff-foerderaggregat und verfahren zur herstellung eines kraftstoff-foerderaggregates - Google Patents

Description

R. 6519

26.8. 198Ö" Kh/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stutttgart 1

Kraft stoff-Förderaggregat und Verfahren zur Herstellung eines Kraft stoff-F5rderaggregates

Stand- der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoff-Förderaggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Kraftstoff-Förderaggregat bekannt, bei dem der Kollektor aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung hergestellt ist, wodurch sich gerade bei zusätzlicher Berührung mit Kraftstoffen, insbesondere Dieselkraftstoff, eine zu. geringe Verschleißfestigkeit und damit Lebensdauer des Kollektors ergibt . ,

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraft stoff-Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sich auch bei Berührung des Kollektor-Bürsten-Verbandes mit Kraftstoffen, insbesondere Dieselkraftstoff eine ausreichend hohe Verschleißfestigkeit und damit Lebensdauer ergibt. Wegen des geringeren Verschleisses kann auch die Bürstenlänge geringer gewählt werden.

Durch die im Unteranspruch aufgeführte Maßnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff-Förderaggregates möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 3 hat den Vorteil einer kostengünstigen und präzisen Fertigung des Kollektorteiles mit dem Motorläufer zur Herstellung des Kraftstoff-Förderaggregates.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung "vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kraftstoff-Förderaggregat, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 1, Figur h einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 3 durch einen Kollektorring.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung und zur Einordnung der Erfindung in den sie betreffenden technischen Bereich wird im folgenden zunächst anhand der Darstellung der Figuren 1 und 2 das Grundprinzip eines Kraftstoff-Förderaggregates nach Aufbau und Wirkungsweise kurz erläutert, und zwar eines Kraftstoff-Förderaggregates, dessen Pumpenteil einstufig ausgebildet ist, obwohl die Erfindung beliebige Arten, auch mehrere"Pumpenstufen aufweisende Kraftstoff-Förderpumpen umfaßt.

Die beim Ausführungsbeispiel verwendete Pumpsnstufe ist eine sogenannte Bollenzellenpumpe 1, auf deren Aufbau und besondere Ausbildung weiter unten noch eingegangen wird. An die Druckseite der Rollenzellenpumpe 1 schließt sich der diese antreibende Elektromotor 2 an, wobei der Elektromotor 2 in einem rohrförmigen Gehäuse 3 angeordnet ist, welches druckseitig von einem Deckel k abgeschlossen ist.

Der Von der Pumpe 1 unter Druck geförderte Kraftstoff durchströmt den Elektromotor 2 und dessen Bauelemente, so daß
dieser hierdurch eine Kühlung erfährt. ·

Der Elektromotor 2 besteht aus einem sich drehenden Anker
oder Motorläufer 5 und einem Magnetteil 6. Der Motorläufer 5 ist über geeignete Lager, beispielsweise Lagerbuchsen T» auf einer feststehenden Achse 8 gelagert, die beispielsweise im vorderen und hinteren Kraftstoff-Förderaggregatsbereich in stationäre, tragende Teile fest eingepreßt ist. Bei dem dargestellten Kraftstoff-Förderaggregat befindet sich im Pumpenbereich ein Gründkörper 9 mit einer zentralen Bohrung 10, in welche die Achse 8 eingepreßt ist. Das andere
Ende der Achse 8 ist in eine geeignete Bohrung 11 des Dekkels k eingepreßt.

Die den Motorläufer 5 auf der Achse 8 lagernden Lagerbuchsen T sind in einem Tragrohr 12 angeordnet, auf dem sich
ein Lamellenpaket 13 und ein Ankerwicklungspaket 1h befinden. Außerdem ist auf dem Tragrohr 12 ein elektrisch isolierender Grundkörper 2k aufgepreßt, auf dem einzelne
Segmente 25 eines Kollektors 15 befestigt sind.

Auf dem Kollektor 15 gleiten Kohlebürsten 16, die in Käfigen 17 angeordnet sind. Die Käfige 17 sind mit in Figur nicht dargestellten, im Deckel k angeordneten Anschlußklemmen elektrisch leitend verbunden. Der Magnetteil 6 des Elektromotors 2 besteht aus zwei Permanentmagneten 18, die in einem rohrförmigen oder zylindrischen Halteteil 19, beispielsweise einem aus magnetisch leitendem Werkstoff bestehenden und eine geeignete Form aufweisenden Blech angeordnet sind. Dieses Halteteil 19 dient gleichzeitig zum -Festspannen mindestens eines stationären Bauelements im Pumpenbereich 1, da auf das.Halteteil 19 vom Deckel k über nicht näher erläuterte Zwischen- und Bauelemente ein entsprechender Einspanndruck ausgeübt wird. Der Deckel k selbst ist am druckseitig offenen Ende des äußeren Gehäuserohres 3 durch eine Bördelung 20 befestigt.

Vom Elektromotor 2 wird eine Flüssigkeitspumpe mit Hilfe eines mit dem Motorläufer 5 verbundenen Mitnehmers 21 angetrieben. Die Flüssigkeitspumpe kann grundsätzlich von beliebiger Art sein, also eine Zahnradpumpe, eine Seitenkanalpumpe, eine Rollenzellenpumpe oder eine sonstige zu entlüftende Pumpe. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe als Rollenzellenpumpe 1 ausgebildet, so daß die Drehmitnahme vom Motorläufer 5 über den Mitnehmer 21 auf eine Wut scheibe 22 der Rollenzellenpumpe einwirkt, und zwar durch Eingriff des Mitnehmers 21 in eine entsprechende Nut 23 der Wut scheibe 22.

Der G-rundkörper 9 liegt nach außen frei und ist über mindestens zwei Schrauben 30 und 31 (siehe Figur 2) mit einem Stützkörper 32 verbunden. Der Stützkörper 32 sitzt unter Zwischenlage einer die Saug- von der Druckseite abdichten-

den Dichtung .33 im rohrförmigen Pumpengehäuse 3 mittels eines radialen -Ringflansches. 3U, wobei dieser Ringflansch" und eine Bordelung 35 des Gehäuserohres den die Dichtung 33 bildenden O-Ring zwischen sich aufnehmen. Der Stützkörper 32 ist somit durch Anlage einer konusförmigen Ringfläche 36 an der Bördelung 35.des Gehäuses 3 und durch den auf ihn vom Halteteil T9 einwirkenden Preßdruck sicher und unverrrückbar gehalten.

Grundkörper 9 und Stützkörper 32 nehmen zwischen sich die Nut scheibe 22 und eine Zwischenscheibe 37 auf.

Der weitere Aufbau der Rollenzellenpumpe 1 ist so, daß in der Nut scheibe 22 Nuten 38 angeordnet sind, in denen als Pumpenliörper dienende Rollen 39 radial verschieblich angeordnet sind.. Die Rollen 39 sind auf ihrer Kreismantelfläche durch parallel zueinander verlaufende Seitenflächen der jeweiligen Nut 38 sowie beidseitig durch den Grundkörper einerseits und den Stützkörper 32 andererseits geführt. Aufgrund der bei Drehung der Nutscheibe sich entwickelnden Zentrifugalkräfte werden die Rollen 39 an eine Laufbahn kO gepreßt, die von einer exzentrischen Bohrung in der Zwischenscheibe 37 gebildet wird. Die.Zwisehenscheibe 37 ist mit ihrer exzentrischen Bohrung mittels mindestens, zweier Schrauben k2 auf den Grundkörper 9 geschraubt, wodurch sich der Radialspalt zwischen der Nutscheibe 22 und der Zwischenseheibe 37 präzise einstellen läßt. Die.Schrauben 30, 31 sind durch die Zwischenscheibe mit Abstand geführt. "

Das Kraftstoff-Förderaggregat ist vorzugsweise aufrecht stehend in einem Kraftstoffbehälter befestigt, wobei die

Rollenzellenpumpe 1 nahe dem Boden Ui des Kraftstoffbehälters liegt.

Ein wesentliches Merkmal des vorliegenden Kraftstoff-Förderaggregates besteht- darin, daß der gesamte Saugb'ereich der Rollenzellenpumpe offen ist. So ist ein erster Saugbereich 1+3 auf der dem Boden 1+1 des Kraftstoffbehälters zugewandten Seite des Grundkorpers 9 und ein zweiter Saugbereich kh auf der dem Boden 1+1 des Kraftstoffbehälters abgewandten Seite zwischen Zwischenscheibe 37 und Stützkörper 32 ausgebildet. Durch die exzentrische Anordnung der Zwischenscheibe 37 gegenüber der Achse 8 bzw. der auf dieser Achse gelagerten Nutscheibe 22 ergibt sich in .Drehrichtung ein sichelförmiger, auf die exzentrische Positionierung der Pumpenbauelemente zurückzuführender Pumpen arbeitsraum 1+5» der von den Rollen 39 durchlaufen wird. Dieser Pumpenarbeitsraum 1+5 verkleinert sich während des Betriebs jeweils bezüglich einer Rolle 39» so daß dar sich im Pumpenarbeitsraum befindliche Kraftstoff unter Druck gerät, um dann über eine Drucköffnung 1+6 im Stützkörper 32 aus dem Pumpenbereich auszutreten und in den den Elektro motor 2 aufnehmenden Raum 1+7 des Kraftstoff-Förderaggregates zu gelangen. In den Pumpenarbeitsraum 1+5 gelangt der Kraftstoff im ersten Saugbereich 1+3 bzw. zweiten Saugbereich 1+1+ über eine beispielsweise nierenförmig ausgebildete Saugöffnung 50, die einen weiten Abschnitt des Pumpenarbeitsraums 1+5 überschneidet, solange sich dessen Sichelform während des Betriebs bezüglich einer bestimmten Rolle vergrößert.·

Da der grundsätzliche Aufbau solcher Rollenzellenpumpen bekannt ist, braucht hierauf und auf die Funktion einer

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solchen Rollenzellenpumpe nicht weiter eingegangen zu werden. ■

Es ist a"her bekannt und nachteilig, daß sich beim Ansaugvorgang, bedingt durch die Kraft stofftemperatur in Verbindung mit dem entstehenden Druckgefälle, Dampfblasen bilden, die aus dem Saugbereich· der Pumpe 1 weggeführt werden müssen, um eine einwandfreie Kraftstoff-Förderung zu gewährleisten. Die Abführung dieser Gase und Dämpfe aus dem Saugbereieh bzw. allgemein aus dem Pumpenbereich geschieht beim vorliegenden Kraftstoff-Förderaggregat dadurch, daß der Stützkörper 32 im Bereich der Saugöffnung 50 als zweiter Saugbereich kk ausgespart ist, d.h. Rolle 39 und Uutscheibe 22 sind nach oben und unten nur teilweise abgedeckt, also die jeweils gebildete Pumpenkammer ist im Saugbereich offen.

Es versteht sich, daß der die Saugbereiche k3, hh umgebende Raum 51 Kraftstoff enthalten muß, aus welchem die Pumpe 1 die zu fördernde Kraftstoffmenge absaugt.

Durch den nach oben offenen zweiten Saugbereich kh ist das Abströmen sich gegebenenfalls bildender Dampfblasen in den die Pumpe 1 umgebenden Raum 51 ohne Schwierigkeiten möglich, sogar dann, wenn die Dampfblasen in den Pumpenkammern, also zwischen Nut scheibe, Rollen und Zwischenscheibe gebildet werden, und zwar solange, wie die Pumpenkammer noch in offener Verbindung zum zweiten Saugbereich hk steht und nicht vom Druckaufbau in den allseits geschlossenen Bereich übergegangen ist.

Vorteilhafterweise is-t das Pumpenteil 1 des Kraftstoff-Förderaggregates im Siebkorb eines bekannten Dralltopfes

innerhalb des Kraftstoffbehälters "befestigt. Sinkt nun der Kraft stoffspiegel in dem Kraftstoffbehälter soweit, daß der zweite Saugbereioh Uh bzw. die von diesem zum Pumpenarbeitsraum U5 führende Saugöffnung 50 nicht mehr mit Kraftstoff abgedeckt ist, so wird die Kraftstoff-Förderung unterbrochen.

Die Segmente 25 des Kollektors 15 sind erfindungsgemäß aus kohlehaltigem Material nämlich Kohlenstoff, Bindemittel und gegebenenfalls Metallpulver gefertigt und weisen an ihren dem Ankerwicklungspaket 1H zugewandten Stirnflächen eine Metallschicht 55» insbesondere aus Kupfer auf, die mit einzelnen Verbindungselementen 56 verlötet sind, wobei die einzelnen Verbindungselemente 56 fest am Grundkörper 2.h verankert und hakenförmig ausgebildet mit den Anschlußdrähten 57 des Ankerwicklungspaketes 1U verbunden sind. Wie in den Figuren 3 und h deutlicher gezeigt ist, sind an der Innenseite der Segmente 25 Längsnuten 58 vorgesehen, die zum Grundkörper 2k hin offen sind und in die ein Gießharz 59 gegossen ist, das eine Haftung zum Grundkörper 2U herstellt und wodurch ein Formschluß zwischen den einzelnen Segmenten 25 erzielt wird. Dabei kann das Gießharz 59 auf der der Metallschicht 55 abgewandten Stirn fläche die Einzelsegmente 25 ringförmig, wie bei 60 gezeigt ist, umgreifen und somit eine zusätzliche Formstabilität gewährleisten. Die Segemente 25 sind durch Längsschlitze 61 voneinander getrennt, die radial vom Umfang der Segmente 25 zur jeweiligen Längsnut 58 verlaufen. Vorteilhafterweise sind die Verbindungselemente 56 ebenfalls aus Kupfer gefertigt, so daß sich nicht nur eine gute elektrische Leitfähigkeit, sondern auch eine leichte Lötung zur ebenfalls aus Kupfer bestehenden Metallschicht

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55 der aus kohlehaltigem Material gefertigten Segmente 25 ergibt. -

Die Verwendung eines Kollektors 15 mit Segmenten aus kohlehaltigem Material und ebenfalls Kohlebürsten 16 aus kohlehaltigem Material bringt den Vorteil mit sich, daß eine hohe Verschleißfestigkeit und damit Lebensdauer bei derartigen Kraftstoff-Förderaggregaten gewährleistet ist, deren Elektromotoren in Kraftstoff, insbesondere in Dieselkraftstoff laufen.

Vorteilhaft ist ebenfalls die Herstellung eines solchen Kraftstoff-Förderaggregates. Hierfür wird in einem ersten Verfahrens schritt kohlehaltiges Material, wie Kohlenstoff, Bindemittel und gegebenenfalls Metallpulver, was an sich bekannt ist in eine Preßform gegeben, die ringförmig ausgebildet ist und bereits eine Einformung der Längsnuten 58 vorsieht. Auf dieses kohlehaltige Material wird sodann noch preßbares Metallpulver, insbesondere aus Kupfer gegeben und anschließend werden beide Komponenten in einem Preßgesenk in bekannter Weise verdichtet und einer Wärmebehandlung unterworfen. Ein derartiger Sintervorgang ist bekannt und soll deshalb an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Der hierdurch gewonnene kompakte Kollektorring 15 wird nun in einem zweiten Verfahrensschritt auf den elektrisch isolierenden Grundkörper 2k des Motorläufers 5 aufgepreßt, und in einem dritten Verfahrensschritt wird die Kupferschicht 55 mit den ebenfalls aus Kupfer bestehenden Verbindungselementen 56 verlötet. Daraufhin werden in einem vierten Verfahrens schritt die Längsnuten 58 mit einem kraftstoffbeständigen Gießharz 59 ausgegossen. In einem fünften Verfahrensschritt wird mit einem Sägewerk-

ORiGINAL INSPECTED

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zeug der Kollektorring 1 5 in radialer Richtung -vom Umfang zu jeder Längsnut 58 hin aufgesägt, so daß die einzelnen sich hierdurch ergebenden Längsschlitze 61 Trennlinien zwischen den Segmenten 25 bilden, wobei jedes Segment 25 einem einzelnen Verbindungselement 56 zugeordnet ist. Die Längsnuten 58 können dabei, wie dargestellt, runden Querschnitt haben, sie können aber auch beispielsweise einen rechteckigen oder schwalbenschwanzförmigen Querschnitt haben.

Claims (3)

1. 3Ü33G16

   R. --ο 5. "I 9

   26.8.1980 Kü/Hin

   ROBEKT BOSCH GMBH, 7000 Stutttgart 1

   Ansprüche" _'-_'-- ■■ ": ■ ~"-_: . ' ■ ·

   1 . Kraft'stof^f-F.ör der aggregat bestehend aus einem ein- öder mehrstufigen Pumpenteil und dieses antreibendem Elektromotor mit Kohlebürsten und einem Kollektor, dessen einzelne Segmente auf einem elektrisch isolierenden Grundkörper aufgebracht sind und zu einzelnen Verbindungselementen aus Kupfer führen, mit. denen die einzelnen Anschlußdrähte des Ankerwickiungsp&ketes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (25) des Kollektors (15) aus einem gesinterten Gemisch aus Kohlenstoff, Bindemittel sowie gegebenenfalls Metallpulver bestehen und an der einen 'Stirnfläche der Segmente (25) eine Metallschicht (55), insbesondere aus Kupfer, angepreßt und mittels Löten mit dem zugehörigen Verhindungslement (56) verbunden ist.
2. 2. Kraftstoff-Förderaggregat nach'Anspruch 1 _a dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente (25) des Kollektors (15) an ihren dem Grundkörper (2U) zugewandten Seiten Längsnuten (58) aufweisen, die mit Gießharz (.59) ausgefüllt sind. ■ . ■

   ORIGINAL INSPECTED

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3. 3. Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere nach einem oder "beiden der Ansprüche 1 und 2 ausgebildeten Kraftstoff-Förderaggregates, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt ein Kollektorring (15) mit einer Metallstirnfläche (55) und nach innen offenen Längsnuten (58) dadurch hergestellt wird, daß ein kohlehaltiges Material (Kohlenstoff, Bindemittel, ggf. Metallpulver) und darauf preßbares Metallpulver, insbesondere aus Kupfer, in ein Preßgesenk gegeben werden und anschliessend beide Komponenten gemeinsam verdichtet und einer Wärmebehandlung unterworfen werden, daß in einem zweiten Verfahrensschritt der Kollektorring (15) auf einen elektrisch isolierenden Grundkörper (2U) eines Motorläufers (5) gepreßt wird, daß in einem dritten Verfahrensschritt die Metallstirnfläche (55) des Kollektorringes (15) mit einzelnen Verbindungselementen (56) des Ankerwicklungspaketes (1U) verlötet wird, daß in einem vierten Verfahrenschritt die Längsnuten (58) mit einem Gießharz (59) ausgegossen werden und in einem fünften Verfahrensschritt der Kollektorring (15) in radialer Richtung vom Umfang bis zu jeder Längsnut (58) aufgesägt wird, wodurch einzelne, mit je einem Verbindungselement (56) verbundene Segmente (25) des Kollektors (15) gebildet werden. ;·

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