DE3107845A1

DE3107845A1 - Elektrische brennstoffpumpe fuer einspritzvorrichtungen von verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3107845A1
Application number: DE19813107845
Authority: DE
Inventors: Roberto de Bologna Concini
Original assignee: Weber SRL
Current assignee: Weber SRL
Priority date: 1980-05-08
Filing date: 1981-03-02
Publication date: 1982-01-21
Also published as: SU1025338A3; SE8102724L; IT1133295B; FR2484545B1; AR223109A1; AU546332B2; NL8100674A; PL231038A1; DE3107845C2; ES501942A0; BR8101706A; JPS575548A; IT8003411A0; US4396358A; AU7040381A; ES8302204A1; SE449124B; FR2484545A1; GB2075598B; JPH028138B2

Description

DIPL-ING. P. EICHLER BRAHMSSTRASSE 29. 5600 WUPPERTAL 2

Weber S.p.A., Via Giulini, 3, 20100 Milano (Italy)

Elektrische Brennstoffpumpe für Einspritzvorrichtungen von Verbrennungsmotoren^ ^ _r_

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Brennstoffpumpe für Einspritzvorrichtungen von Verbrennungsmotoren, mit einem rohrförmigen Gehäuse, an dessen beiden Enden ein Brennstoffeinlaß und ein Brennstoffauslaß angeordnet sind, und das einen Elektromotor enthält, dessen Rotor ein Pumpenrad um eine von zwei Lagern abgestützte Achswelle dreht.

Derartige elektromechanisch betriebene Pumpen dienen zum Fördern von Brennstoff mit einem einige Atmosphären betragenden konstanten Druck in die Speiseleitungen einer Einspritzvorrichtung für zündungsgesteuerte Verbrennungsmotoren.

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Insbesondere fördert; das von einem Elektromotor angetriebene Pumpenrad der Flügelradpumpe Brennstoff vom Tank zu den Einsprützdüsen bei einem Durchfluß, der ausreicht, den maximal vom Motor benötigten Brennstoffverbrach zu deckon.

Pumpen der eingangs genannten Art haben folgende Probleme:

Schwierigkeiten beim Zusammenbau der Bauteile, der Pumpe, verbunden mit hohen Kosten, da es notwendig ist, die Pumpenbauteile in einer Mehrzahl von Arbeitsphasen zusammenzubauen.

Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der Achswelle des Elektromotors mit derjenigen des Pumpenrades.

Schwierigkeiten bei der Anordnung und Befestigung des Überdruckventils, wenn beide als ein Einzelteil und als ein Teil der Gesamtpumpe angesehen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß den vorgenannten Problemen begegnet wird, daß also die Pumpe einfach aufgebaut ist und einfach zusammengebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das einen Brennstoffbehälter bildende und einen mechanischen Lagerkörper für die Pumpenbautcile bildende Gehäuse auch das magnetische Joch für den Stator des elektrischen Motors bildet, daß elektrische Verbindungsmittel zur Storniversorgung des Elektromotors vorhanden sind, daß ein im hydraulischen Kreis Überdruck verhinderndes Überdruckventil vorhanden ist und daß ein Brerinstoffrückfluß verhinderndes Rückschlagventil vorhanden ist.

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Die Erfindung wird anhand von der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Pumpe nach dem Zusammenbau ihrer Teile,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Pumpe der Fig. 1 während einer Phase des Zusammenbaus,

Fig. 3 eine Einzelheit eines frontverzahnten Antriebssystems,

Fig. 4 eine Abänderung an einem Überdruckventil und

Fig. 5 (a bis d) das rechte Lager der Achswelle des Rotors und des Pumpenrades.

Entsprechend den Fig. 1, 2 wird die Brennstoffpumpe durch ein zylindrisches Gehäuse 1 gebildet, das an seinem rechten und linken Ende jeweils Lagerflächen 11, 12 hat, welche Zentriersitze für in das Gehäuse 1 eingefügte Bauteile bilden.

Die von der Lagerfläche 11 abgestützten Bauteile sind ein Kopf 2 an der Saugseite und ein Pumpenteil 3.

Die Lagerfläche 12 trägt an der Abgabeseite einen Kopf 4, der auch eine Bürstenhaltereinheit für die elektrische Versorgung aufweist.

An den Lagerflächen 11, 12 sind zwei Dichtringe 13, angeordnet, um das Gehäuse 1 nach außen hydraulisch abzudichten. Das Gehäuse 1 enthält die elektromagnetische Baugruppe, gebildet von einem Gleichstrommotor 5 mit einem Stator 50, einem Rotor 51 und einem Kommutator 52, auf dem Bürsten 40 gleiten, die über einen Verbinder 41 an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen sind.

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Der Stator 50 wird durch zwei Permanentmagnete 501 und 502 gebildet, welche einander gegenüberliegende und dem Rotor 51 benachbarte Polstücke bilden, die im Gehäuse angeordnet sind, das aus ferromagnetischem Werkstoff besteht. Daher dreht sich der Rotor 51 zwischen den Polstücken und wird von. magnetischem Fluß durchsetzt, der durch die . Permanentmagnete 501, 502 erzeugt wird. Der Rotor 51 des Motors 5 dreht sich auf einer Achswelle 6, die in zwei Lagern gelagert ist, von denen eins 30 in einem Fuß 3 1 des Pumpenteils 3 und das andere in einer Zentrierbuchse 8 angeordnet ist, welche in eine Ausnehmung 42 des Kopfs 4 der Saugseite eingesetzt ist.

Die Achswelle 6 bildet auch die Drehwelle des Pumpenteils 3, das herkömmlicher Ausbildung und durch den Fuß 31, einen Stator 32, ein Pumpenrad 3 3 und einen Purapendeckel 34 gebildet ist. Das Pumpenteil 3 kommuniziert mit einer Saugkammer 20 über einen Schlitz, der in Fig. 1 als Bohrung 310 erscheint, sowie mit dem Pumpeninneren 10 über eine weitere, nicht dargestellte Öffnung, die im Pumpendeckel 34 angeordnet ist.

Die Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs der bekannten Pumpe erscheint überflüssig, so daß hier lediglich festgestellt zu werden braucht, daß das von dem Rotor 5 1 des Motors 5 gedrehte Pumpenrad 33 den Brennstoff veranlaßt, aus der Saugkammer 20 in das Pumpeninnere 10 zu fließen, so daß eine kontinuierliche Strömung von einem Einlaß I zu einem Auslaß U der Pumpe mit definiertem Durchsatz erzeugt

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wird, der eine Funktion der Drehgeschwindigkeit ist, und mit einem bestimmten Druck, der einer Funktion des übertragenen Drehmoments ist.

Die Achswelle 6 ist innen hohl, damit ein Überdruckventil 7 benutzt werden kann, welches sehr einfach, wirtschaftlich und wirksam ist. Der Hohlraum 60 in der Achswelle 6 hat einen der Saugkammer 20 benachbarten Einlaß 61, an dem das Überdruckventil 7 angeordnet ist. Ein Auslaß 62 des Hohlraums 60 mündet direkt in die Hochdruckflüssigkeit innerhalb der Pumpe und liegt aus konstruktiven Gründen innerhalb des Lagers 80.

Das überdruckventil 7 wird durch eine Kugel 70 gebildet, die auf dem Einlaß 61 des durch die Achswelle 6 verlaufenden Hohlraums GO unter der Einwirkung einer Feder 71 ruht, deren anderes Ende auf einem flüssigkeitsdurchgängigen Federlager 72 abgestützt ist. Die Kugel 70 ist in einer Ausnehmung 311 des Fußes 31 angeordnet, so daß sie sich bei sehr hohem Druck vom Ventilsitz abhebt und bei der Rückkehr des Druckes auf seinen korrekten Betriebsdruck wieder in ihre Schließlage am Einlaß 61 des Hohlraums zurückkehren kann.

Wenn der Druck in Strömungsrichtung hinter dem Auslaß U infolge fehlerhafter Funktion des Einspritzsystems einen unkontrollierten Anstieg erfährt, wird dieser durch den Hohlraum 60 auf die dem Hohlraum zugewandte Fläche der Kugel 70 übertragen, so daß diese von ihrem Ventilsitz abgehoben und das Pumpeninnere 10 direkt mit der einen nie-

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drigen Druck aufweisenden Saugkammer 20 verbunden wird, damit der Überdruck abgebaut werden kann.

Eine Einrichtung zum Antrieb des Pumpenrades 33 durch den Rotor 51 beinhaltet bei der dargestellten Ausführungsform eine frontverzahnte Kupplung zwischen dem linken Ende 5 3 des Rotors 51 und einer Buchse 9, die mit dem Pumpenrad 33 des Pumpenteils 3 fest verbunden ist. Fig. 3 zeigt einen Teil dieser Kupplung, nämlich den die Buchse 9 aufweisenden Teil, der in einer Zentralbohrung 330 des Pumpenrades 33 fest mit diesem verbunden ist. Die Buchse 9 hat vier Vorsprünge 91 und vier Rücksprünge 92, die jeweils in vier Rückspriinge eingesetzt werden und vier Vorspränge aufnehmen, welche ähnlich ausgebildet sind und dieselben Abmessungen haben sowie am Rotor 51 fest sind. Damit wird zwischen dem Rotor 51 und dem Pumpenrad 33 unter Vermeidung von Zusammenbauproblemen in einfacher Weise eine Verbindung geschaffen.

Der Kopf 4 der Abgabeseite ist aus einem einzigen Stück und so ausgebildet, daß er den Elektroteil lagert. Er hat außerdem eine Ausnehmung 42, die den Zentrierring 8 aufnimmt, welcher das rechte Ende der Achswelle 6 abstützt. Der Kopf 4 hat außerdem eine Ausnehmung 43 mit einem Rückschlagventil, das durch einen Ventilsitz 44, eine Kugel 45 und eine zwischen der Kugel 45 und einem durchbohrten Federlager 47 angeordnete Feder gebildet wird.

Der Zentrierring 8 bildet das rechte Lager der Achswelle 6 mit vier Radialrippen, welche eine Zentriereinrichtung zum Abstützen der Achswelle 6 bilden, ohne die Brennstoff-Strömung vom Pumpeninneren 10 zum Auslaß U zu behindern.

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Von Bedeutung ist das Verfahren beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Pumpe, welches unter Heranziehung der Fig. 2 besser vorständlich ist. Gemäß Fig. 1 wird zunächst der Pumpenteil 3 mit dem Fuß 3J, dem Stator 32, dem Pumpenrad 3 3 und dem Pumpendeckel 34 zusammengebaut. Die dem Antrieb dienende "Buchse 9, welche in Fig. 3 im Einzelnen dargestellt ist_# ist mit dem Pumpenrad 3 3 fest verbunden. Die Achswelle 6 wird in das Pumpenteil 3 eingesetzt, bis ihr linkes Ende die Ausnehmung 311 erreicht. Dann wird der Rotor 51 des Motors 5 eingebaut, wobei darauf zu achten ist, die frontverzahnte Antriebseinrichtung der Buchse 9 mit der entsprechenden Einrichtung am linken Ende 53 des Rotors 51 in Eingriff zu bringen. Um das Lösen dieser Antriebsverbindung zu verhindern, ist ein Spaltring 61* angeordnet, um Verschiebebewegungen des Rotors 51 auf der Achswelle 6 zu verhindern. Die fertiggestellte Baugruppe wird dann in das Gehäuse 1 eingebracht, welches dabei die abgebogenen Kanten 15, 16 nicht aufweist, so daß der Teil 312 des Fußes 31 beim Einschieben gegen die Kante 17 des Gehäuses 1 stößt. Dann wird der Dichtring 13 eingebaut. Dann wird die Kugel 70 in die Ausnehmung 311 eingebracht, die Feder 71 wird darüber angeordnet und zuletzt wird der Kopf 2 der Saugseite eingesetzt, bis der Kopf 2 und das Pumpenteil 3 aneinander liegen. Dabei erhält die Feder 71 ihre korrekte Vorspannung, mit der das Überdruckventil 7 in gewünschter Weise betrieben wird. -Danach wird das Abbiegen der Kante 15 des Pumperigehäuses 1 durchgeführt, um die im Inneren der Pumpe bereits angeordneten Teile zusammenzuhalten.

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Dieser Zustand des Zusammenbaus ist in Fig. 2 dargestellt. Es müssen nun der Kopf 4 an der Abgabeseite zusammen mit der Bürstenhaltereinrichtung eingebaut werden.

Das in dieser Phase vorhandene Problem besteht darin, die Bürsten 40 auf Abstand zu halten, damit sie korrekt" auf dem Kommutator 52 des Motors 5 angeordnet werden können, wobei keine Möglichkeit besteht, sie von außen auf Abstand zu halten. Um das in diesem Abschnitt des Zusammenbaus gemäß Fig. 2 auftauchende Problem zu lösen, werden die in den Zentrierbereich der Lagerfläche 12 einzufügenden Teile so ausgebildet, daß es möglich wird, die Bürsten 40 nachträglich dem Kommutator 52 anzupassen.

Der einstückige Kopf 4 hat die Ausnehmung 42, mit dor der Zentrierring 8 nach dem Zusammenbau festgehalten wird. Er hat einen weiteren, dor Ausnehmung 42 benachbarten Raum 48, in dem nach dem Zusammenbau eine Saugwirkung auf die Kugel 45 des Rückschlagventils entstehen kann. Der Kopf 4 bildet auch die Ausnehmung 43 für das Rückschlagventil und ein Rohr für den Auslaß U als Anschluß für das Einspritzsystem.

Der Zentrierring 8 spielt vor dem Zusammenbau eine vorherrschende Rolle. Gemäß Fig. 5 wird der f.oni- riering 8 von ein'Mn ringförmigen Teil 8 1 gebildet, des:;«n Außendurchmusner d^ etwas* größer al.:·, der Außondurchmesser des Kommutators 52 ist, auf dem die Bürsten 40 nach dem Zusammenbau gleiten. Der ringförmige Teil 81 hat vier radiale Rippen 82, deren inneren Enden einen Lagerkreis für die Achswelle 6 bilden. Zwischen dem Innendurchmesser des ringförmigen Teils

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81 und den Rippen 82 wird ein Raum 80 gebildet, der in vier Teile unterteilt ist, durch die der Brennstoff auf seinem Weg zum Auslaß ü der Pumpe strömt.

Am Rückende des Zentrierings 8 ist ein zylindrischer Vorsprung 83, der von den radialen Rippen 82 getragen wird (Fig. 5d, 5c). Dieser Vorsprung 83 bildet eine Axialbohrung 84, die während des Pumpenbetriebs von Brennstoff durchströmt ist. Dur Hauptzweck des zylindrischen Vorsprungs 83 ist es, den Ventilsitz 44 des Rückschlagventils während des Zusammenbaus abzustützen.

Bei einer Zusammenbauphase, die der in Fig. 2 dargestellten unmittelbar vorausgeht, ist der Zentrierring 8 mit auf seinem Vorsprung 83 angeordnetem Dichtungsring 49 an dem Bürstenhalter angeordnet. Die Bürsten 40 sind auf dem Außendurchmesser de abgesetzt, um eine erste Zentrierung des Zeritrierrings 8 zu bewirken.

Das Ende 62 der Achswelle 6 wird dann in den durch die radialen Rippen 82 definierten Lagerkreis des Zentrierringes 8 eingeführt, so daß sich die in Fig. 2 dargestellte Abbildung ergibt. Nun wird der Kopf 4 nach links geschoben und mit seiner Kante in die Lagerfläche 12 eingeführt, bis sein ümfangsrand anstößt. Unter der Wirkung dieses Schubes bewegt sich zwar der Kopf 4 nach links, nicht jedoch der Zentrierring 8 für die Achswelle 6, da dieser bereits vom Ende 62 der Achswelle 6 beaufschlagt ist. Auf diese Weise wird der Zentrierring 8 in die Ausnehmung 42 eingesetzt und die Bürsten 40, die in ihrer Lage auf dem Zentrierring 8 vonein-

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ander entfernt gehalten sind, werden auf dem Kommutator 52 angeordnet und stellen die notwendige Gleitberührung infolge elastischer Beaufschlagung her, die nicht dargestellt ist, da sie herkömmlicher Ausbildung ist, z. B. durch Federn gebildet.

Diese Beschreibung bezieht sich auf lediglich eine der möglichen AusfUhrungsformen der Erfindung, die in konstruktiver Beziehung abgeändert werden kann, was nicht außerhalb des ümfangs der erfinderischen Idee liegt. Insbesondere kann das Überdruckventil 7 gemäß Fig. 4 abgeändert werden. Bei dieser Abänderung bildet das Ventil einen integralen Teil des Fußes 31 des Pumpenteils 3, wobei die Ausführungsform aus der Fig. 4 ersichtlich ist. Bei dieser Version ist die Kugel 70 in der Ausnehmung 311 angeordnet, die eine größere Axialabmessung hat, als die äquivalente Ausnehmung der Fig. 1. Eine durchbohrte Scheibe 73 ist am linken Ende der Ausnehmung 311 angeordnet, um die Feder 71 abzustützen. Diese Ausgestaltung erlaubt einen einfacheren Zusammenbau, als die der Fig. 1.

Zusätzlich kann der Vorsprung 83 vom Zentrierring 8 getrennt und im Raum 48 des Kopfes 4 der Abgabeseite angeordnet sein.

Formen, Abmessungen und benutzte Werkstoffe begrenzen nicht den Umfang der erfinderischen Idee.

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Claims

PATENTANWÄLTE DR.-.NG. DIPL-PhWH. STUDIES 3107845

DIPL-ING. P. EICHLER

BRAHMSSTRASSE 29. 5600 WUPPERTAL 2

Ansprüche

1.) Elektrische Brennstoffpumpe für Einspritzvorrichtungen Verbrennungsmotoren, mit einem rohrförmigen Gehäuse (1), an dessen beiden Enden ein Brennstoffeinlaß (I) und ein Brennstoffauslaß (U) angeordnet sind, und das einen Elektromotor (5) enthält, dessen Rotor (51) ein Pumpenrad (33) um eine von zwei Lagern abgestützte Achswelle (6) dreht, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Brennstoffbehälter bildende und einen mechanischen Lagerkörper für die Pumpenbauteile bildende Gehäuse (1) auch das magnetische Joch für den Stator (509 des Elektromotors (5) bildet, daß elektrische Verbindungsmittel (40, 41) zur Stromversorgung des Elektromotors (5) vorhanden sind, daß ein im hydraulischen Kreis Überdruck verhinderndes Überdruckventil (7) vorhanden ist und daß ein Brennstoffrückfluß verhinderndes Rückschlagventil vorhanden ist.

Brennstoffpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmig ausgebildete Gehäuse (1) an seinem rechten und an seinem linken Ende jeweils eine einen Zentriersitz für in das

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Gehäuse (1) eingebaute Bauteile bildende Lagerfläche (1-1, 12)' hat und daß ein Kopf (2) am Saugende und ein Pumpenteil (3) von der einen Lagerfläche (11) und ein Kopf (4) am Abgabeende von der anderen Lagerfläche (12) abgestützt sind.

3. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (4) des Saugerides einen elektrischen Verbinder (41) und Bürsten (40) für die elektrische Versorgung des Pumpenmotors (5) trägt.

4. · Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der Kopf (4) am Äbgabeeride aus einem einstückigen Bauteil besteht, das zwei benachbart angeordnete, koaxiale Ausnehmungen (42, 43) aufweist, die miteinander in Verbindung stehen und einen Zentrierring (8) für die Achswelle (6) und das Rückschlagventil aufnehmen und daß die Ausnehmung (43) mit dem Auslaß (U) der Pumpe in strömungsmäßiger Verbindung steht.

5. Brennstoffpumpe nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausnehmungen (42, 43) ein Raum (48) zur Aufnahme eines einen Ventilsitz bildenden Vorsprungs (83) vorhanden ist. .

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6. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Achswelle (6) innen hohl ist und einen in der Nähe einer Saugkammer (20) angeordneten Kinlaß (6 1) hat, mit dem das Überdruckventil

(7) gebildet wird, welches eine in einer Ausnehmung (311) eines Fußes (31) angeordnete und unter der Wirkung einer Feder (71) stehende Kugel (70) aufweist, die auf dem Einlaß

(61) der hohlen Achswelle (6) ruht, welche einen direkt in die innerhalb der Pumpe befindliche Hochdruckflüssigkeit mündenden Auslaß (62) hat.

7. Brennstoffpumpe nach Anspruch 6,dadur cn gekennzeichnet, daß das zweite Ende der Feder

(71) von einem einen Teil des Kopfes (2) bildenden, gerillten Federlager (72) abgestützt ist.

8. Brennstoffpumpe nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (7) vollständig im Fuß (31) der Pumpe angeordnet ist, wobei die Kugel (70) in einer Ausnehmung (311) untergebracht ist, an deren linken Ende eine die Feder (71) abstützende, durchbohrte Scheibe (73) angeordnet ist (Fig. 4) .

9. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der die Achswelle (6) abstützende . Zentrierring (8) ein ringförmiges Teil (81)

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hat, dessen Außendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des Kommutators (52) des Elektromotors (5) ist.

10. Brennstoffpumpe nach den Ansprüche t, 5 und 9, d a durch gekennzeichnet, daß das ringförmige Teil (81) einen axial durchbohrten zylindrischen Vorsprung (83) trägt, auf dessen Auslaß eine Kugel (45) des Rückschlagventils abgestützt ist und der einen Brennstoff abdichtenden Dichtungsring (49) hat.

11. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Pumpenrades (33) eine frontverzahnte Kupplung zwischen dem linke Ende (53) des Rotors (51) und einer mit dem Pumpenrad (33) der Pumpe (3) fest verbundenen Buchse (9) vorhanden ist.

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