DE3107845C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Brenn­ stoffpumpe für Einspritzvorrichtungen von Verbrennungsmotoren, mit einem rohrförmigen Gehäuse, in dessen einem Ende ein An­ saugkopf mit einem Brennstoffeinlaß und in dessen anderem Ende ein Abgabekopf mit einem Brennstoffauslaß angeordnet sind, und das einen Elektromotor enthält, dessen Rotor ein Pumpenrad um eine von zwei Lagern abgestützte Achse dreht, und das ferner den Brennstoffbehälter sowie eine mechanische Abstützung für die Pumpenbauteile bildet, mit einem im hydraulischen Kreis Überdruck verhindernden Überdruckventil, und mit einem Brenn­ stoffrückfluß verhindernden Rückschlagventil im Abgabekopf, der mit elektrischen Verbindungsmitteln zur Stromversorgung des Elektromotors versehen ist, Bürsten für den Kommutator des Elektromotors aufweist, und mit zwei koaxialen Ausnehmungen versehen ist, die miteinander und mit dem Brennstoffauslaß in Verbindung stehen.

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

Insbesondere fördert das von einem Elektromotor angetrie­ bene Pumpenrad Brennstoff zum Tank zu den Einspritzdüsen bei einem Durchfluß, der ausreicht, den maximal vom Motor benötigen Brennstoffverbrauch zu decken.

Eine Brennstoffpumpe mit den eingangs genannten Merkmalen ist aus der DE 26 44 704 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Brennstoffpumpe ist das Gehäuse ansaugseitig topfförmig, hat also, bis auf die Öffnung des Ansaugstutzens, einen geschlos­ senen Boden. In dieses topfförmige Gehäuse kann eine Baueinheit von der offenen Seite her eingebaut werden, die im wesentlichen aus dem Ansaugkopf, dem Abgabekopf, dem von diesen beiden Köp­ fen an den Achsenenden gelagerten Rotor und einem Stator be­ steht, wobei der magnetische Kreis von einem am Ansaugkopf be­ festigten Mantelblech gebildet wird. Beim Zusammenbau dieser Baueinheit wird der Abgabekopf mit den daran befestigten Kol­ lektorbürsten auf das Achsenende aufgeschoben. Dabei können die Bürsten des Abgabekopfes entgegen ihrer Federbeaufschlagung von außen auseinandergehalten werden, so daß sie erst nach Beendi­ gung des axialen Zusammenbaus in Berührung mit dem Kollektor des Rotors kommen.

Aus der DE-OS 23 03 687 ist eine der DE 26 44 704 A1 sehr ähnliche Brennstoffpumpe bekannt, deren Abgabekopf mit einem Halter für die Kollektorbürsten zusammengebaut ist, der zur Außenumfangsabdichtung mit dem Gehäuse herangezogen ist und in die zwei koaxialen Ausnehmungen des Abgabekopfes eingreift, wo er eine Lagerstelle für die Achse bzw. einen Sitz für das Rück­ schlagventil bildet. Auch bei dieser bekannten Brennstoffpumpe ist es möglich und notwendig, beim axialen Zusammenbau des Ab­ gabekopfes mit der Achse die Bürsten entgegen ihrer Federbe­ aufschlagung auseinanderzuhalten, um deren Berührung mit den Kommutator während des Zusammenbaus zu vermeiden. Der Eingriff des die Bürsten haltenden Formteils in die zwei koaxialen Aus­ nehmungen des Abgabekopfes und damit die Lagerung des benach­ barten Achsendes und die Funktion als Sitz des Rückschlagven­ tils sind jedoch bei der jüngeren Brennstoffpumpe der DE 26 44 704 A1 derselben Schutzrechtsinhaberin aufgegeben worden.

Dem Bekannten gegenüber wird daher die Aufgabe darin gese­ hen, eine Brennstoffpumpe mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß die Bürsten des Abgabekopfes trotz ihrer Federbeaufschlagung und ihre radialen Abdeckung durch das Gehäuse ohne Anstoßen mit dem Kommutator axial zusammengebaut werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ausnehmungen zur vollständigen Aufnahme eines kreisförmigen, für die Achse und das Rückschlagventil bestimmten Zentrierrings ausgebildet sind, der einen Lagerkreis für ein Achsenende bildende Innen­ rippen hat und dessen Außendurchmesser etwas größer als der Durchmesser des Kommutators ist und die Bürsten während des Zu­ sammenbaus der Pumpe mit einem Ringteil auseinander zu halten und in Gleitkontakt mit dem Kommutator zu führen vermag, wenn der aus einem einzigen Stück gebildete Abgabekopf in das auch das magnetische Joch für den Stator bildende Gehäuse geschoben wird.

Die Erfindung wird anhand von der in der Zeichnung darge­ stellten 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 Antriebs­ systems,

Fig. 4 ein Überdruckventil und

Fig. 5 (a bis d) das rechte Lager der Achse 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 Zentrier­ sitze für in das Gehäuse 1 eingefügte Bauteile bilden.

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

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

An den Lagerflächen 11, 12 sind zwei Dichtringe 13, 14 ange­ ordnet, um das Gehäuse 1 nach außen hydraulisch abzudichten. Das Gehäuse 1 enthält die elektromagnetische Baugruppe, gebil­ det von einem Gleichstrommotor 5 mit einem Stator 50, einem Ro­ tor 51 und einem Kommutator 52, auf dem Bürsten 40 gleiten, die über einen Verbinder 41 an eine elektrische Stromversorgung an­ geschlossen sind.

Der Stator 50 wird durch zwei Permanentmagnete 501 und 502 gebildet, welche einander gegenüberliegende und dem Rotor 51 benachbarte Polstücke bilden, die im Gehäuse 1 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 Achse 6, die in zwei Lagern gelagert ist, von denen eines 30 in einem Fuß 31 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 Achse 6 bildet auch die Drehwelle des Pumpenteils 3, das herkömmlicher Ausbildung und durch den Fuß 31, einen Stator 32, ein Pumpenrad 33 und einen Pumpendeckel 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 bekann­ ten Pumpe erscheint überflüssig, so daß hier lediglich festge­ stellt zu werden braucht, daß das von dem Rotor 51 des Motors 5 gedrehte Pumpenrad 33 den Brennstoff veranlaßt, aus der Saug­ kammer 20 in das Pumpeninnere 10 zu fließen, so daß eine konti­ nuierliche Strömung von einem Einlaß I zu einem Auslaß U der Pumpe mit definiertem Durchsatz erzeugt wird, der eine Funktion der Drehgeschwindigkeit ist, und mit einem bestimmten Druck, der einer Funktion des übertragenen Drehmoments ist.

Die Achse 6 ist innen hohl, damit ein Überdruckventil 7 benutzt werden kann, welches sehr einfach, wirtschaftlich und wirksam ist. Der Hohlraum 60 in der Achse 6 hat einen der Saug­ kammer 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 kon­ struktiven Gründen innerhalb des Lagers 80.

Das Überdruckventil 7 wird durch eine Kugel 70 gebildet, die auf dem Einlaß 61 des durch die Achse 6 verlaufenden Hohl­ raums 60 unter der Einwirkung einer Feder 71 ruht, deren an­ deres 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 60 zurückkehren kann.

Wenn der Druck in Strömungsrichtung hinter dem Auslaß U infolge fehlerhafter Funktion des Einspritzsystems einen unkon­ trollierten 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 Pumpenin­ nere 10 direkt mit der einen niedrigen Druck aufweisenden Saug­ kammer 20 verbunden wird, damit der Überdruck abgebaut werden kann.

Eine Einrichtung zum Antrieb des Pumpenrades 33 durch den Rotor 51 beinhaltet bei der dargstellten Ausführungsform eine frontverzahnte Kupplung zwischen dem linken Ende 53 des Rotors 51 und einer Buchse 9, die mit dem Pumpenrad 33 des Pumpenteils 3 fest verbunden ist. Die Buchse 9 hat vier Vorsprünge 91 und vier Rücksprünge 92, die jeweils in vier Rücksprünge eingesetzt werden und vier Vorsprünge aufnehmen, welche ähnlich ausgebil­ det sind und dieselben Abmessungen haben sowie am Rotor 51 fest sind. Damit wird zwischen dem Rotor 51 und dem Pumpenrad 33 un­ ter Vermeidung von Zusammenbauproblemen in einfacher Weise eine Verbindung geschaffen.

Der Abgabekopf 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 Achse 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 angeordneten Fe­ der gebildet wird.

Der Zentrierring 8 bildet das rechte Lager der Achse 6 mit vier Radialrippen, welche eine Zentriereinrichtung zum Abstüt­ zen der Achse 6 bilden, ohne die Brennstoffströmung vom Pum­ peninneren 10 zum Auslaß U zu behindern.

Von Bedeutung ist das Verfahren beim Zusammenbau der Pumpe, welches unter Heranziehung der Fig. 2 besser verständlich ist. Gemäß Fig. 1 wird zunächst der Pumpenteil 3 mit dem Fuß 31, dem Stator 32, dem Pumpenrad 33 und dem Pumpendeckel 34 zusam­ mengebaut. Die dem Antrieb dienende Buchse 9, welche in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist, ist mit dem Pumpenrad 33 fest verbunden. Die Achse 6 wird in das Pumpenteil 3 eingesetzt, bis ihr linkes Ende die Ausnehmung 311 erreicht. Dann wird der Ro­ tor 51 des Motors 5 eingebaut, wobei darauf zu achten ist, die frontverzahnte Antriebseinrichtung der Buchse 9 mit der ent­ sprechenden Einrichtung am linken Ende 53 des Rotors 51 in Ein­ griff zu bringen. Um das Lösen dieser Antriebsverbindung zu verhindern, ist ein Spaltring 61′ angeordnet, um Verschiebebe­ wegungen des Rotors 51 auf der Achse 6 zu verhindern. Die fer­ tiggestellte 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 Ansaug­ kopf 2 eingesetzt, bis der Kopf 2 und das Pumpenteil 3 aneinan­ der liegen. Dabei erhält die Feder 71 ihre korrekte Vorspan­ nung, mit der das Überdruckventil 7 in gewünschter Weise be­ trieben wird. Danach wird das Abbiegen der Kante 15 des Pumpen­ gehäuses 1 durchgeführt, um die im Inneren der Pumpe bereits angeordneten Teile zusammenzuhalten.

Dieser Zustand des Zusammenbaus ist in Fig. 2 dargestellt. Es müssen nun der Abgabekopf 4 zusammen mit der Bürstenhalter­ einrichtung 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 auftau­ chende Problem zu lösen, werden die in den Zentrierbereich der Lagerfläche 12 einzufügenden Teile so ausgebildet, daß es mög­ lich wird, die Bürsten 40 nachträglich dem Kommutator 52 anzu­ passen.

Der einstückige Abgabekopf 4 hat die Ausnehmung 42, mit der der Zentrierring 8 nach dem Zusammenbau festgehalten wird. Er hat einen weiteren, der 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 vor­ herrschende Rolle. Gemäß Fig. 5 wird der Zentrierring 8 von einem ringförmigen Teil 81 gebildet, dessen Außendurchmesser der etwas größer als der Außendurchmesser des Kommutators 52 ist, auf dem die Bürsten 40 nach dem Zusammenbau gleiten. Der ring­ förmige Teil 81 hat vier radiale Rippen 82, deren inneren Enden einen Lagerkreis für die Achse 6 bilden. Zwischen dem Innen­ durchmesser des ringförmigen Teils 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 U der Pumpe strömt.

Am Rückende des Zentrierrings 8 ist ein zylindrischer Vor­ sprung 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. Der 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 ab­ gesetzt, um eine erste Zentrierung des Zentrierrings 8 zu be­ wirken.

Das Ende 62 der Achse 6 wird dann in den durch die radia­ len Rippen 82 definierten Lagerkreis des Zentrierrings 8 einge­ führt, so daß sich die in Fig. 2 dargestellte Abbildung ergibt. Nun wird der Abgabekopf 4 nach links geschoben und mit seiner Kante in die Lagerfläche 12 eingeführt, bis sein Umfangsrand anstößt. Unter der Wirkung dieses Schubes bewegt sich zwar der Kopf 4 nach links, nicht jedoch der Zentrierring 8 für die Achse 6, da dieser bereits vom Ende 62 der Achse 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 voneinander entfernt gehalten sind, werden auf dem Kommutator 52 angeordnet und stellen die notwendige Gleit­ berührung 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 Ausführungsformen der Erfindung, die in konstruktiver Beziehung abgeändert werden kann, was nicht außerhalb des Um­ fangs der erfinderischen Idee liegt.

In Fig. 4 bildet das Ventil einen integralen Teil des Fußes 31 des Pumpenteils 3′. Bei dieser Version ist die Kugel 70 in der Ausnehmung 311 angeordnet, die eine größere Axialbemessung 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.

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

Claims (1)

1. Elektrische Brennstoffpumpe für Einspritzvorrichtungen von Verbrennungsmotoren, mit einem rohrförmigen Gehäuse, in dessen einem Ende ein Ansaugkopf mit einem Brennstoffein­ laß und in dessen anderem Ende ein Abgabekopf mit einem Brennstoffauslaß angeordnet sind, und das einen Elektro­ motor enthält, dessen Rotor ein Pumpenrad um eine von zwei Lagern abgestützte Achse dreht, und das ferner den Brenn­ stoffbehälter sowie eine mechanische Abstützung für die Pumpenbauteile bildet, mit einem im hydraulischen Kreis Überdruck verhindernden Überdruckventil, und mit einem Brennstoffrückfluß verhindernden Rückschlagventil im Abga­ bekopf, der mit elektrischen Verbindungsmitteln zur Strom­ versorgung des Elektromotors versehen ist, Bürsten für den Kommutator des Elektromotors aufweist, und mit zwei koaxi­ alen Ausnehmungen versehen ist, die miteinander und mit dem Brennstoffauslaß in Verbindung stehen, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aus­ nehmungen (42, 43) zur vollständigen Aufnahme eines kreis­ förmigen, für die Achse (6) und das Rückschlagventil be­ stimmten Zentrierrings (8) ausgebildet sind, der einen La­ gerkreis für ein Achsenende bildende Innenrippen (82) hat und dessen Außendurchmesser etwas größer als der Durchmes­ ser des Kommutators (52) ist und die Bürsten (40) während des Zusammenbaus der Pumpe mit einem Ringteil (81) ausein­ ander zu halten und in Gleitkontakt mit dem Kommutator (52) zu führen vermag, wenn der aus einem einzigen Stück gebildete Abgabekopf (4) in das auch das magnetische Joch für den Stator bildende Gehäuse (1) geschoben wird.