DE3307357A1

DE3307357A1 - Lageranordnung sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3307357A1
Application number: DE19833307357
Authority: DE
Inventors: Charles Henry 48726 Cass City Mich. Tuckey
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: Walbro Corp
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1983-09-15
Also published as: JPS58202364A; US4432659A; JPH0114451B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Welle, wie sie in elektrisch betriebenen Kraftstoffpumpen mit einem umlaufenden Pumprad und einem Motoranker verwendet werden, wobei das Pumpenrad und der Anker auf einer gemeinsamen Welle angebracht sind.

Bei umlaufenden Kraftstoffpumpen, die von einem elektrisehen Motor angetrieben werden, ist üblicherweise eine Welle vorgesehen, an der der Motoranker angebracht ist. Der Mötoranker treibt ein koaxial dazu angeordnetes Pumpenelement, das in einem Gehäuse angeordnet ist. Da diese Ge-' häuse häufig aus gegossenem Kunststoff hergestellt sind, besteht das Lager für die Pumpenwelle aus einer Ausnehmung, die/das Gehäuse eingegossen ist. Dem Problem der Wellenschmierung und -abstützung versucht man dadurch beizukommen, daß der Ausnehmung eine polygonale (hexagonale oder oktogonale) Form \erliehen wird, wobei die ebenen Seiten des Polygons in Lagerberührung mit der umlaufenden Welle stehen. Hierdurch ist ein gewisser Ausgleich für Fehlausrichtungen möglich; die Verwendung des Gehäusematerials für das Lager ist jedoch nicht ganz befriedigend.

Der Kunststoff des gegossenen Endes der Pumpe, der das Lager bildet, ist ein glasfaserverstärktes thermoplastisches Polyester. Die Abmessungen des polygonalen (beispielsweise hexagonalen) Loches mußte genauestens überwacht werden.Ein Preßsitz ist unmöglich, da dies ein Fressen der Welle zur Folge hätte? wenn die Passung zu lose ist, erzeugt die Pumpe unangenehmen Geräusche. Wenn ferner die Pumpe nicht mehr durch Kraftstoff geschmiert wird und trockenläuft, frißt sie sich innerhalb von zwei oder drei Minuten fest.

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Bei einigen Pumpenkonstruktionen wurden Lager aus Messing oder gesinterter Bronze verwendet, das in den Kunststoff eingegossen wurde; diese Lager mußten jedoch geschmiert werden und konnten nicht trocken laufen.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Lageranordnung geschaffen werden, die eine hohe Lebensdauer besitzt, ruhig läuft und dennoch den erforderlichen Ausgleich für Fehlausrichtungen liefert. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüche angegeben.

Durch die Erfindung wird ein Lagereinsatz geschaffen, der mit dem Gehäuseende einer Pumpe verriegelt werden kann und der so geformt ist, daß er eine ideale Lagerfläche bildet.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt:

2Q Fig. 1 eine Teilansicht einer elektrischen Kraftstoffpumpe im Schnitt zur Veranschaulichung des Wellenlagers;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Lagereinsatzes;

Fig. 3 eine Endansicht des Lagereinsatzes;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig.l;

QQ Fig. 5 eine Endansicht eines Kernzapfens, der beim Gießvorgang verwendet wird;

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Lagereinsatzes nach dem Gießen.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt das Auslaßende einer Kraftstoffpumpe 10/ die von einem Anker 12 angetrieben wird, der auf einer umlaufenden Welle 14 angebracht ist. Eine Bürstenplatte 16 steht mit Bürsten 18, 20 in Berührung,

c an denen Federn 22 angreifen, die in Anschlußhülsen 24 sitzen. Wegen Einzelheiten der Pumpenkonstruktion sei auf die US-Patentanmeldung Ser.No. 228,346 vom 26.Jan. 1981 verwiesen.

-^Q Das am Auslaßende vorgesehene Gehäuse 30 der Kraftstoffpumpe ist ein aus Kunststoff gegossenes Teil mit Ausnehmungen für die beschriebenen Teile. Wie in der Schnittansicht der Fig. 4 zu sehen, werden die Bürsten 18, 20 von Ausnehmungen 32 aufgenommen, und eine als Pumpenauslaß dienende Ausnehmung 33 mündet in einen Anschlußstutzen 34, der vom Gehäuse absteht. Gegossene Vorsprünge 36 erstrecken sich in axialer Richtung, um bogenförmige Magnete abzustützen, die zusammen mit dem Anker einen elektrischen Motor bilden.

Eine zentrale Ausnehmung 40 (Fig. 1 und 4) trägt einen hülsenförmigen Lagereinsatz 42, der aus einem Kunststoff wie z.B. einem jungfräulichen Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt ist. Ungefähr die Hälfte der Länge des Einsatzes 42 sitzt in der Ausnehmung 40, während der restliche Teil nach außen in Richtung auf die Bürsten platte 46 vorsteht.

Bei der Herstellung des Gehäuses 30 wird der zylindrische Einsatz 42 (Fig. 2 und 3) auf einem entsprechenden Kernzapfen 43 in der Gießform,die zur Herstellung des Gehäuses 30 verwendet wird, gesetzt. Der Kernzapfen 43, der einen sechseckigen Querschnitt besitzt, ist in Fig. 5 dargestellt. Der Einsatz 42 ist mit einer Ringnut 44 versehen, der bei dem Gießvorgang für eine Verriegelung

mit dem Gehäusekunststoff sorgt. Der hexagonale Kernzapfen 4 3 wird in den zylindrischen Einsatz 42 eingesetzt/ und dies verformt den Einsatz etwas und verleiht ihm eine hexagonale Form.

Der Innendurchmesser des Einsatzes 42 vor dem Gießen ist vorzugsweise ungefähr 0,127 mm (0,005 Zoll) größer als die Dicke des hexagonalen Kernzapfens im Bereich der Abflachungen. Der Kernzapfen 43 erstreckt sich in das Ge-

jQ häuse über das Ende des Einsatzes 42 hinaus, um eine Ausnehmung 45 zu bilden, die das Ende der Welle 14 mit Spiel aufnimmt. Der Kunststoff, der für den Einsatz 42 verwendet wird, ist, wie erwähnt, ein Teflon (PTFE). Das Gehäuse wird um das Teflon herum und in die Nut 44 ge-

^§ gössen, so daß der Einsatz gegen eine axiale Verschiebung gesichert ist. Er liegt am inneren Ende an einer Schulter 47 an. Die Ausnehmung 46 hat nach dem Gießen, wie in Fig. 4 dargestellt, eine hexagonale Form entsprechend dem Kernzapfen, und zwar wegen der Wärme und des Druckes als Folge des Gießvorganges. Die Außenseite des Einsatzes 42 ist jedoch nach dem Gießen in das Gehäuse ungefähr hexagonal, jedoch etwas abgerundet, wie in Fig. 4 dargestellt. Dennoch ist die Außenseite des eingegossenen Einsatzes genügend unrund, um ihn gegen Drehen zu sichern.

Nachdem der Einsatz in das Gehäuse 10 eingegossen wurde, hat der Einsatz 42 in axialer Richtung unterschiedliche Durchmesser. Wie in der vergrößerten Darstellung der Fig.6 zu sehen, hat das äußere Ende A der hexagonalen Ausnehmung des Einsatzes 42 eine geringe Übergröße, da es beim Gießvorgang nicht komprimiert wurde und es von Anfang an geringfügig überdimensioniert war.In dem mit B bezeichneten Bereich ist der Durchmesser gerade genauso groß wie der des Kernzapfens 43 und auch der Welle 14, die in dem Einsatz 42 läuft. Der Durchmesser im Bereich C

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hat aufgrund der Schrumpfung, die im Gehäuse 30 nach dem Gießvorgang stattfindet, eine geringe Übergröße. Der fertiggestellte Einsatz 42 besitzt daher eine Form ähnlich der eines Stundenglases.

In der fertiggestellten Lageranordnung kann die Welle 14 zunächst mit Preßpassung in den Einsatz 42 im Bereich B eingesetzt werden; Teflon besitzt jedoch Fließeigenschaften, die ein Nachgeben im Betrieb ermöglichen, und nach

^q kurzem Einlaufen kommt es zu einer einwandfreien Passung. Das Lager läuft beliebig lange trocken, falls aus irgendeinem Grund kein Kraftstoff durch die Pumpe gelangt; Schmierung stellt daher kein Problem dar. Das jungfräuliche Teflon paßt sich von selbst an die Form der

-^c Welle an. Die hexagonale Öffnung des Einsatzes 42 läßt etwas Raum für eine Kaltverformung und ermöglicht' eine Formanpassung des Lagers, während gleichzeitig eine enge Passung aufrecht erhalten wird.

Ein weiterer Vorteil ist in der Endform der Ausnehmung für den Einsatz zu sehen, die einen geringfügig unrunden Lauf der Welle ermöglicht und Fehlausrichtungen ausgleicht. Die Welle läuft im Einsatz geringfügig aus der Mitte, ohne daß hierdurch die weiche und geräuscharme Betriebsweise beeinträchtigt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE;

M.^Lageranordnung für eine umlaufende Welle, die mit einem Ende in einem gegossenen Kunststoffabschnitt eines Gehäuses drehbar gelagert ist, gekennzeichnet durch einen hohlen, zylindrischen Lagereinsatz (42) , der in eine Ausnehmung (40) des Gehäuses (30) gegossen ist und aus einem Kunststoff wie Polytetrafluoräthylen hergestellt ist, wobei der Einsatz (42) die umlaufende Welle (14) mit Spielpassung aufnimmt und innen sowie außen eine polygonale Form hat, wobei die Seiten des inneren Polygones in Gleitberührung mit der Welle (14) stehen und die Seiten des äußeren Polygones mit dem Gehäuse (30) mechanisch in Berührung stehen.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (42) eine äußere Ringnut (44) aufweist, in die ein Teil des Gehäuses (30) gegossen ist, um einen axialen Halt für den Einsatz (42) zu bilden.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (42) mit einem beträchtlichen Teil seines äußeren Endes axial aus der Ausnehmung (40) heraus in das Gehäuse (30) vorsteht.
4. Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (42) an seinem äußeren Ende (A) und seinem inneren Ende (C) einen größeren Durchmesser als in seinem mittleren Bereich

(B) zwischen den Enden besitzt.
5. Verfahren zum Herstellen einer Lageranordnung für eine umlaufende Welle, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in einem Gießvorgang zu Herstellung eines Teiles eines Gehäuses, in dem die Welle gelagert

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wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kernzapfen mit einem polygonalförmigen Querschnitt hergestellt wird, daß ein hohler zylindrischer Einsatz aus Kunststoff wie Polytetrafluoräthylen auf diesen Kernzapfen aufgepaßt wird, und daß ein Abschnitt des Gehäuses um den Einsatz herum gegossen wird, um den Einsatz mit dem Gehäuse zu verriegeln.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kernzapfen ein geringfügig kleinerer Durchmesser als dem zylindrischen Einsatz verliehen wird.