DE3444392A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Pumpe für Flüssigkeiten, wie sie bei elektrischen Kraftstoffpumpenaggregab ten Verwendung finden, bei denen die Pumpe zusammen mit einem elektrischen Antrieb in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, um an einem Kraftfahrzeug oder in einem Kraftstofftank angebracht zu werden.

Derartige Kraftstoffpumpen werden seit einigen Jahren in einigen Fahrzeugen entweder als Grundausstattung oder als Sonderausstattung zur Ergänzung der ursprünglichen Kraftstoffversorgungsanlage eingesetzt. Ein Beispiel eines derartigen Kraftstoffpumpenaggregats ist in der US-PS 4 352 641 gezeigt.

Da die Pumpen häufig in den Kraftstofftanks der Fahrzeuge untergebracht sind, spielt die Geräuschentwicklung eine wichtige Rolle. Eine unter Last stehende Pumpe erzeugt normalerweise mehr Geräusch, und dies kann als Summgeräusch - in störendem Ausmaß - für die Fahrzeuginsassen hörbar sein. Verschiedene Impulsdämpfeinrichtungen sind mit einigem Erfolg erprobt worden. Da es jedoch üblicherweise Materialien, wie z.B. geschäumtes Material oder eine hohle Impulsdämpfkammer aus synthetischem flexiblem Material verwenden, ist die Lebensdauer aufgrund der Anfälligkeit des Materials in Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen entsprechend begrenzt.

Im Betrieb dieser Pumpen befindet sich das gepumpte Medium normalerweise in flüssigem Zustand, und das Geräusch befindet sich dann auf seinem niedrigsten Niveau. Da die Pumpkammern beim Ansaughub des Zyklus gefüllt sind, gibt es keine Hohlräume, d.h., es ist

kein Dampf in den Pumpkammern vorhanden, wenn die Auslässe geöffnet sind. Wenn jedoch in der Pumpkammer bei geöffnetem Auslaß Dampf vorhanden ist (Kavitation), kann der auf der Auslaßseite des Auslassers vorhandene Druck das Strömungsmittel durch den Auslaß in Rückwärtsrichtung in die Pumpkammer zurückdrängen, um den Hohlraum zu füllen.

Da der Kraftstoff auf der Auslaßseite normalerweise einen Betriebsdruck von beispielsweise 1,05 bis 5,6 at (15 bis 80 psi) hat, erfolgt eine Strömungsumkehr durch den Auslaß mit sehr hoher Geschwindigkeit, was ein Stoßgeräusch zur Folge hat. Bei einer üblichen Pumpe kann diese Sequenz fünfmal pro Umdrehung des Pumpenrotors auftreten, was bei hoher Geschwindigkeit sehr stark hörbar ist.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine umlaufende Pumpe geschaffen werden, bei der eine Strömungsumkehr während etwaiger Kaviationszustände vermieden wird und dementsprechend das Pumpengeräusch in diesem Betriebszustand erheblich verringert wird.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.

Während eines Pumpenzyklus wird ein Pumpraum geleert, während der andere Pumpraum gleichzeitig gefüllt wird. Mit anderen Worten, die Ansaug- und Ausstoßdruckwellen stehen in zeitlicher Beziehung zueinander, und normalerweise ist die Menge des Strömungsmittels, das aus jedem Pumpraum ausgestoßen wird, die gleiche wie die,die von einem anderen Pumpenraum angesaugt wird.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Umkehr der Strömung durch den Auslaß unterbunden wird. Demgemäß wird der Auslaß angrenzend am Rotor von einer flexiblen Einrichtung überdeckt,die das Ausströmen von Flüssigkeit unter Druck erlaubt, jedoch ein Rückströmen des unter Druck stehenden Strömungsmittels in die Pumpkammer während irgendwelcher Kavitationszustände, insbesondere bei Auftreten von Dampfzuständen, verhindert.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Auslaßbereich in mehrere öffnungen unterteilt, wobei an der Auslaßseite jeder Auslaßöffnung ein Einwegventil vorgesehen ist. Unter Druck stehendes Strömungsmittel ° (Kraftstoff) kann daher ausströmen, gleichzeitig wird das unter Druck stehende Strömungsmittel jedoch daran gehindert, in die Pumpkammer während eines Dampf- bzw. Kavitationszustandes zurückzuströmen.

In den US-PSen 2 650 544 und 2 383 153 sind Dichtungsplatten für Zahnradpumpenrotoren gezeigt; diese Platten haben jedoch nicht die Funktion, durch ausströmende Flüssigkeit aufgebogen zu werden, und sie dienen nicht als Einweg- Entlastungsplatten zur Geräuschdämpfung.

Die US-PS 2 383 153 zeigt eine freitragende Lagerung für einen verzahnten Innenläufer, die Dichtungsscheibe läuft jedoch mit dem Innenläufer nicht um. Die US-PS 2 787 963 zeigt eine vorgespannte starre Platte, die zum Aufbau des Anlaßdruckes an einer verzahnten Läufer-

^O anordnung anliegt, wobei diese Platte nach dem Anlassen mit dem Pumpenauslaßdruck beaufschlagt ist.

Das Konzept einer flexiblen Druckplatte für die Pump-

elemente, die zumindest auf einer Seite der Pumpkammer vorgesehen ist und die ein Abströmen der Druckflüssigkeit

zu einem Pumpenauslaß erlaubt, wobei sie jedoch im Fall einer Verdampfung (Kavitation) eine Einrichtungsfunktion ausübt, ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine elektrisch betriebene Pumpe;

Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1;

Figur 3 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Pumpe;

Figur 4 eine Innenansicht des Einlaßenendes

der Pumpe;
20

Figur 5 einen Außenansicht des Einlaßendes der

Pumpe;

Figur 6 eine Innenansicht des Einlaßendes der Pumpe ohne Pumpenelement;

Figur 7 eine Draufsicht auf eine Feder;

Figur 8 eine Seitenansicht des Federhalters; 30

Figur 9 eine Seitenansicht einer elastischen Scheibe für die Pumpe nach Figur 3;

Figur 10 eine Ansicht einer mit Fingern versehenen Versteifungsplatte;

Figur 11 eine der Figur 3 entsprechende Ansicht einer

etwas abgewandelten Ausführungsform mit einer zusätzlichen flexiblen Scheibe;

Figur 12 eine Aufsicht der zusätzlichen Scheibe;

Figur 13 eine Seitenansicht der zusätzlichen Scheibe,

Figur 14 eine Endansicht eines Gehäuseteils der Pumpe Q in Blickrichtung des Pfeils 14 in Figur 16;

Figur 15 eine Endansicht des Gehäuseteils der Pumpe in Blickrichtung des Pfeils 15 in Figur 16;

Figur 16 eine Schnittansicht des Gehäuseteils entlang der Linie 16-16 in Figur 15.

Hinsichtlich des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 und 2 sei auf die US-PS 4 352 641 Bezug genommen. In Figur 1 ist das Einlaßende einer Pumpe dargestellt; eine Endkappe 10 ist mit einem Einlaßanschluß 11 und einem sich nach außen erstreckenden Flansch 12 mit einem ringförmigen Rand 14 versehen, der in einem Gehäusemantel 16 mit einem einwärts gebogenen Flansch 18 gehalten ist. Ein als O-Ring ausgebildeter Dichtring 20 sitzt zwischen dem Rand 14 und dem Flansch 18.

Innerhalb des Randes 14 befindet sich eine Halteplatte 22 für eine impulsdämpfende Membran 30, die einen als

_n Federhalter dienen Becher 24 trägt. Die Membran 30 liegt innerhalb der Halteplatte 22, wobei ihr ringförmiger Rand zwischen dem Umfang der Halteplatte 22 und dem Umfang einer Druckplatte 40 eingespannt ist. Innerhalb einer als Auslaßkammer dienenden Ausnehmung 41 in der

p. Druckplatte 40 befindet sich ein plattförmiges Halteteil 42, das von einer ausgesparten Schraube 44 gehalten wird. Eine Dämpfungsfeder 46 liegt mit einem Ende an der

Endkappe 1O in einer ringförmigen Nut an, während das andere Ende in dem Becher 24 sitzt. Der Boden des Bechers 24 liegt an dem zentralen Bereich der Membran 30 an.

Das Halteteil 42 besitzt eine ebene Oberfläche, die als Anschlag für den zentralen Abschnitt der Membran 30 und dem Boden des Bechers 24 dienen kann.

Angrenzend an der Druckplatte 40 befindet sich ein Nockenring 50, der einen Pumpenläufer 52 aufnimmt. Der Läufer 52 ist auf einer Antriebswelle 54 angebracht, wobei ein Zapfen 56 für die Antriebsverbindung sorgt.

Der Läufer 52 ist mit radialen Schlitzen zur Aufnahme von Rollenflügeln 60 versehen. Ein als Druckplatte dienendes Gehäuseteil 62 angrenzend am Nockenring 50 besitzt eine zentrale öffnung zur Aufnahme eines Lagers 64 für die Antriebswelle 54, die sich von einer Ankeranordnung 7 0 aus erstreckt. Das Gehäuseteil 62 besitzt einen rückwärts gerichteten Flansch 72 mit einer ringförmigen Ausnehmung zur Aufnahme des Endes eines Magnetringes 74. Das Auslaßende der Pumpe ist nicht dargestellt; aber es ist in der oben erwähnten US-Patentschrift beschrieben. Das als Druckplatte dienende Gehäuseteil 62 liegt an den Pumpenteilen an und verschließt die Pumpkammern auf einer Seite der Pumpe.

Was die Druckplatte 40 anbelangt, so ist die Ausnehmung 41 im Profil in Figur 2 dargestellt. Die Ausnehmung 41 ist an der Oberseite der Figur zu einem Ansatz 80 erweitert. Am Boden der Druckplatte 40 auf der der Ausnehmung 41 gegenüberliegenden Seite befinden sich zwei lappenartige, beabstandete Ausnehmungen 82 und 84, die durch eine gekrümmte Ausnehmung 85 miteinander verbunden sind und sich nach unten erstrecken und hierbei zu

Öffnungen 86 hin offen sind, die die Druckplatte zum Auslaßende hin durchlässig machen. Die Öffnungen 86 fluchten mit Öffnungen 88 in der Halteplatte 22 und in der Membran 30. Die Öffnungen 88 erstrecken sich zu einer ringförmigen Einlaßkammer 90, die zum Einlaßanschluß hin offen ist.

In Figur 2 sind vier Auslaßöffnungen 92,94,96 und 98 vorgesehen, die die Druckplatte 40 zur Auslaßkammer 41 hin durchlässig machen. An der Oberseite der Figuren 1 und 2 verbindet ein Kanal 100 den Ansatz 80 der Auslaßkammer 140 mit einem Durchgangskanal 102 in dem Nockenring 50, der zu einem Kanal 103 in dem Gehäuseteil 62 führt. Der Kanal 103 öffnet sich in eine die Ankeranordnung 70 umgebende Kammer.

Wie in Figur 2 zu sehen, ist eine als Blattfederventil dienende dünne, flexible Scheibe mit mehreren Fingern 104,106 und 108 versehen, die über den Auslaßöffnungen 94,96 und 98 liegen. Die Finger 104, 106 und 108 gehen von einem zentralen Handabschnitt 110 ab, der an der Druckplatte 40 durch das ebene Halteteil 42 festgespannt ist. Eine Lasche 112 erstreckt sich von dem Handabschnitt 110 in einer Richtung, die ungefähr den Fingern entgegengesetzt ist, um in eine Ausnehmung zu greifen und somit die als Blattfederventil ausgebildete Scheibe zu positionieren. Die Auslaßöffnung 92 braucht nicht durch einen elastischen Finger abgedeckt zu werden, da etwa vorhandener Dampf in Flüssigkeit zurückverwandelt worden ist, bis die Pumpkammern die Auslaßöffnung 92 erreichen.

Wenn im Betrieb der Anker umläuft und den Pumpenläufer 52 innerhalb des Nockenrings 50 antreibt, erzeugen die Rollenflügel 60 einen Unterdruck in den als Einlaß

dienenden Ausnehmungen 82,84, und Strömungsmittel, beispielsweise flüssiger Kraftstoff, strömt aus einem Tank durch den Einlaßanschluß 11 in die Einlaßkammer 90 und durch die öffnung 88 in die Einlaßöffnungen 86, die zu den Ausnehmungen 82,84 sowie die gekrümmte Ausnehmung 85 führen, die sich am Umfang des Pumpenläufers 52 befindet.

Die Flüssigkeit tritt in die radialen Schlitze des Pumpenläufers ein und wird zu den Auslaßöffnungen 92,94,96 und 98 mitgenommen. Wenn sich die Flügelöffnungen durch den Nockenring verkleinern, erhöht sich der Druck des Strömungsmittels, und das Strömungsmittel wird aus den Auslaßöffnungen in die Auslaßkammer 41 sowie deren Ansatz 80 verdrängt. Unter normalen Umständen strömt der Kraftstoff an den Fingern 104,106, 108 vorbei und gelangt durch die Kanäle 100,102 und 103 zum Auslaß.

Unter Kavitation versteht man einen Zustand, bei dem das gepumpte Strömungsmittel sich in Dampf verwandelt. Bei flüchtigen Kraftstoffen ist dies häufig ein Problem, insbesondere bei warmem Wetter. Wenn sich im Auslaß ein Auslaßdruck aufgebaut hat und eine Pumpkammer des Läufers, die statt flüssigem Kraftstoff dampfförmigen Kraftstoff enthält, die Auslaßöffnungen der Pumpe erreicht, hat die Flüssigkeit in den Auslaßkanälen die Neigung,in mit Dampf gefüllte Pumpkammer zurückzuströmen. Dies hat einen stoßartigen Rückfluß zur Folge, was ein entsprechendes Geräusch in der Pumpe erzeugt.

Um diesen stoßartigen Rückfluß zu vermeiden, liegen die Ventilfinger 104,106,108 über den Auslaßöffnungen 94,96, 98 der Pumpe und verhindern, daß der Auslaßdruck in eine dampfgefüllte Pumpkammer zurückschlägt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Auslaß in mehrere einzelne

Auslaßöffnungen unterteilt, um sie einzeln steuern zu können.

Ein weiteres Merkmal der beschriebenen Pumpe, das zur Vergleichmäßigung der Strömung beiträgt, ist in der flexiblen Membran 30 zu sehen, die von der Feder 46 abgestützt wird. Der Druck in der Auslaßkammer 41 wirkt gegen die Membran 30 und die Feder 46, und diese elastischen Teile absorbieren Impulse und glätten die Auslaßströmung.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren 3 bis 10 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht in seinem prinzipiellen Aufbau der Zahnrad-¹^ pumpe nach der deutschen Patentanmeldung P 33 27 453.3-15,

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt der Zahnradpumpe. Ein Einlaßgehäuse 120, das ein Spritzguß- oder Formteil sein kann, liegt gegen einen Nockenring 122 an, der einen kleineren Flansch 112 aufweist, der in ein Ende eines Magnetringes 126 eingeschoben ist. Am anderen Ende des Magnetringes 126 befindet sich ein Auslaßendteil 128. Das Einlaßende und das Auslaßende haben jeweils gegenüberliegende Schultern, an denen Dichtungsringe 130 anliegen und von umgebogenen Enden 132,134 eines metallischen Außengehäuses 136 fixiert werden. Das Einlaßgehäuse 120 besitzt eine ebene Innenfläche 136, die eine Wand eines Pumpengehäuses bildet.

in Figur 3 ist ein Anker 140 gezeigt, der einen zylindrischen Mitnehmervorsprung 142 aufweist, der an einem Ende mit über den Umfang des Vorsprungs 142 verteilt angeordneten vorstehenden dünnen Fingern 144 versehen ist. Am anderen Ende des Ankers 140 befindet sich eine Kommutatorscheibe 146.

Die Ankerwelle 160 am Kommutatorende ist ineiner zentralen Ausnehmung 162 im Auslaßendteil 128 aufgenommen. Gemäß Figur 3 besitzt das Auslaßendteil 128 einen axial verlaufenden Kanal 164, der zusammen mit einem aus Messing bestehenden Auslaßanschluß 166 als Pumpenauslaß dient; der Auslaßanschluß 166 trägt ein federbelastetes Einweg-Auslaßventil 168. Der Auslaßanschluß ist in das Auslaßendteil 128 eingeformt, das aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, der gegenüber Kohlenwasserstoffen hoch widerstandsfähig ist, ebenso wie die anderen Kunststoffteile der Anordnung. Eine Schraube 170 zur Einstellung des Abflusses aus dem Auslaß ist in einer Ausnehmung 172 im Auslaßendteil 28 eingeschraubt, um einen in das Innere der Pumpenanordnung führenden Kanal 174 zu steuern. Eine Filterscheibe 176 ist in einer zum Kanal 174 führenden öffnung 178 angeordnet.

Das Auslaßendteil 128 besitzt axial verlaufende geteilte Finger 180, die Spreizfedern 182 tragen (Figur 3). Die Finger 180 halten halbrunde Dauermagnete 184, die den Anker außerhalb eines Luftspaltes umgeben und das Motorfeld bilden.

Das Einlaßgehäuse 120 auf der linken Seite der Figur besitzt eine zylindrische Einlaßhülse 190. Vom äußeren Ende her gesehen (Figur 5) weist die Einlaßhülse 190 eine sich zur Mitte hin erstreckende innere Ausbuchtung 192 auf. Die Ausbuchtung 192 besitzt eine axiale Ausnehmung 194, die auf ihrer Innenfläche kerbverzahnt ist und zu einem Kanal 196 führt, der verkleinert ist, um einen Ventilsitz für ein Kugelventil 198 zu bilden. Das Kugelventil 198 ist durch eine Feder 200 abgestützt, die in einen mit Preßsitz aufgenommenen Knopf 202 gehalten ist. Der Kanal 196 ist mit einem Pumpenauslaßkanal 204 verbunden, so daß das Kugelventil als Rückschlagventil dienen kann.

Ira Inneren der Einlaßhülse 190 und aus der Ausbuchtung 192 herauswachsend befindet sich eine weitere, einstückig mit dem Einlaßgehäuse ausgebildete Ausbuchtung 206, die eine zentrale Ausnehmung 210 aufweist, die eine stumme Welle 220 aufnimmt. Figur 6 zeigt die Innenseite des Einlaßgehäuses 120. Außerhalb der Ausnehmung 210 befindet sich ein gekrümmter Einlaßschlitz 222, der sich ins Innere der Einlaßhülse 190 öffnet (Figur 3). Zwei diametral gegenüberliegende, mit Gewinde versehene Löcher 224 sind auf der Innenfläche des Einlaßgehäuses 120 ausgeformt (Figur 6). Auf der bezüglich der Mitte gegenüberliegenden Seite des Einlaßschlitzes befindet sich eine Auslaßöffnung 230 (Figur 6), die mit dem bereits erwähnten kurzen Auslaßkanal 204 ^verbunden ist. Der in Verbindung mit Fi-

I^ gur 3 beschriebene Druckentlastung-Kanal 196 ist auch in Figur 6 zu sehen. Eine flache kreisförmige Ausnehmung 234 umgibt die zentrale Ausnehmung 210. Die Auslaßöffnung 23 0 hat nur eine geringe Länge in Umfangsrichtung, wie in Figur 6 gezeigt, und sie befindet sich nahe des Endes des Druckhubes der Pumpe. An dieser Stelle ist somit etwa vorhandener Dampf bereits in den flüssigen Zustand zurückkomprimiert worden.

Der Nockenring 122 (Figuren 3 und 4) besitzt partielle Ringabschnitte 124, die zwischen den Magnetring 126 passen. Der Nockenring 122 besitzt auch Öffnungen für mit Köpfen versehene Halteschrauben 240. Die Schraubenöffnungen 242 sind vorzugsweise größer als die Schrauben, so daß eine diametrale Einstellung des Nockenringes bezüglich der Achse der Anordnung möglich ist. Der Nockenring 122 ist in Figur 4 zu sehen. Dreieckige Beilagescheiben 244 liegen unter den Köpfen der Schrauben 240, um einen Haltedruck auf den Nockenring 122 auszuüben und ihn sicher am Einlaßgehäuse 120 zu halten. Die Beilagscheiben 144 halten auch den Außenläufer beim Zusammenbau.

Der Nockenring 122 besitzt eine große kreisförmige öffnung 250, die exzentrisch zu der Hauptdrehachse angeordnet ist. Die öffnung 250 nimmt den verzahnten Außenläufer 252 einer innenverzahnten Zahnradpumpe auf. Dieser spezielle Außenläufer 252 hat beispielsweise elf Zahnausnehmungen. Der verzahnte Innenläufer 254 ist auf der Stummelwelle 220 gelagert und besitzt zehn Zähne. Der Innenläufer 254 ist mit axialen Löchern 255 versehen, die im Abstand um.den zentralen Wellenzapfen 220 angeordnet sind und die Finger 144 des Mitnehmervorsprungs 142 aufnehmen. Ein geringes Spiel ist zwischen den Fingern 144 und den Löchern 255 im Innenläufer 254 für den Fall einer Fehlausrichtung vorgesehen.

Gegen die Läuferanordnung ist eine kreisförmige flache Scheibe 260 gedrückt, die vorzugsweise aus einem flexiblen Material besteht; die Scheibe 26 0 ist am wirkungsvollsten, wenn sie flexibel ist. Ein vom verwendeten Material abhängiger DIN-Bereich von ca.

0,01 bis 0,02 cm (0,005 bis 0,010 Zoll) ist zufriedenstellend. Das Material der Scheibe 260 ist vorzugsweise ein dünnes Metall, vorzugsweise rostfreier Stahl; einige dichte Kunststoffe oder Glasfaserstoffe können jedoch auch zufriedenstellend arbeiten. Eine Teflonbeschichtung oder ein ähnlicher reibungsarmer Belag auf der Scheibe kann zur Reibungsverringerung vorgesehen werden. Die kreisförmige Scheibe 260 ist fest an der Läuferanordnung gehalten und dreht sich mit ihr, was eine gute Abdichtung, die Beseitigung jeglichen axialen Spiels und gleichzeitig eine geringe Reibung zur Folge hat.

Hinter der Scheibe 2 60 befindet sich eine mehrfingerige Sternfeder 2 62 (Figuren 7 und 8) mit fünf Federfingern 264, die in axialer Richtung von einem mittleren Ringabschnitt 263 herausgebogen sind (Figur 8). Die Enden der Finger 2 64 sind in eine Ebene gebogen, die im wesentlichen parallel zu dem Hauptabschnitt 263 liegt,

um Druckschuhe 266 zu bilden. Wie in Figur 3 gezeigt, passen die Finger der Sternfeder 26 2 zwischen die Vorsprünge 144 und drücken im eingebauten Zustand gegen die Scheibe 260. Ein geringes Spiel ist zwischen den Durchmesser der Stummelwelle und dem Innendurchmesser der Mitnehmerhülse 142 vorgesehen, um eine gewisse Winkelbewegung zwischen der Ankerwelle und dem stationären Läuferzapfen zu ermöglichen, wodurch ein Festfressen im Fall einer geringen Fehlausrichtung verhindert wird.

Eine in Figur 10 gezeigte Versteifungsplatte 270 besitzt ein zentrales Loch 272 mit beabstandeten Löchern 274 zur Aufnahme der VorSprünge 144. Der Umfang der Platte 270 ist mit zehn radialen Fingern 276 versehen. Die Platte 270 liegt zwischen der Scheibe 260 und der Sternfeder 26 2, so daß die Finger 276 den Rand der Scheibe 260 versteifen.

Der Wellenzapfen 220 ist in der Ausnehmung 210 senkrecht zur Fläche 137 des Einlaßgehäuses angeordnet, gegen das der verzahnte Außenläufer 252 und der verzahnte Innenläufer 254 durch die Sternfeder 26 2 angedrückt wird. Dadurch wird der verzahnte Innenläufer 254 praktisch fliegend auf der Welle 220 gelagert. Der Außenläufer 25 2 ist im Nockenring 122 drehbar gelagert.

Der zylindrische Mitnehmervorsprung 142, der wie oben erwähnt auf dem Anker befestigt ist, besitzt eine zentra-Ie Bohrung 145, die das distale Ende der Welle 220 aufnimmt und darauf abgestützt ist. Ein gewisses diametrales Spiel ist zwischen der Bohrung 145 und der Welle 220 vorgesehen, damit der Mitnehmervorsprung 142 drehbar, jedoch mit Spiel auf der Welle geführt ist. Dadurch wird in Verbindung mit dem Spiel zwischen dem Mitnehmer-

zapfen 144 und den Mitnehmerlöchern im Läufer 254 eine Fehlausrichtung des Ankers bezüglich der Welle 220 ausgeglichen. Wie bereits oben erwähnt, ist ein gewisses Spiel zwischen den Mitnehmerfingern 144 und den Löchern 255 zur Ermöglichung geringer Fehlausrichtungen vorgesehen. Die Scheibe 260, die aus einem dünnen korrosionsfreien Metall oder einem dichten Kunststoff besteht, ist so flexibel, daß sie für eine abgemessene Abdichtung der Teile sorgt,wodurch die Notwendigkeit einer sehr genauen Bearbeitung und Positionierung einer Druckplatte auf dieser Seite des Läufers wegfällt. Außerdem werden dadurch schwierige Toleranzen beim Nockenring 122 und den beiden Läufern vermieden. Im übrigen wird auch das zwischen starren Teilen erforderliche Arbeitsspiel vermieden, wodurch Leckageanfälligkeit und Herstellungskosten verringert werden.

Die Scheibe 260 ist in Figur 9 in Aufsicht gezeigt. Die Scheibe 260 besitzt eine zentrale Öffnung 261 für die Welle 220, die von Öffnungen 270 umgeben ist, in denen die Vorsprünge 144 aufgenommen werden.

Im Betrieb gelangt Strömungsmittel durch die Hülse 190 in den Einlaßschlitz 222 und weiter in die Ausnehmungen zwischen den Zähnen des Innen- und Außenläufers 252,254. Wenn sich die Läufer 252 und 254 durch den Anker 140, die Mitnehmer 142 und die Vorsprünge 144 angetrieben drehen,wird das Strömungsmittel unter Druck gesetzt, wenn sich die Zähne des Läufers 254 in die Ausnehmungen 254 bewegen. Strömungsmittel, wie z.B. Kraftstoff, wird in die Auslaßöffnungen 230 (Figuren 3 und 6) gedrückt und gelangt um den Außenläufer 25 2 herum in die den Anker umgebende Kammer und zum Pumpenauslaß 164.

Ein gewisses äußeres Spiel ist zwischen dem Nockenring 122 und dem Außengehäuse 136 vorgesehen, damit der

Nockenring bezüglich der Schrauben 240 vor deren Anziehen bewegt werden kann. Ein gewisses Spiel muß zwischen den Zähnen des Innenläufers und jenen des Außenläufers an einem Punkt vorgesehen sein, der unmittelbar gegenüber dem Eingriffsbereich der Zähne liegt. Dieses Spiel liegt normalerweise im Bereich von ca. 0,001 bis 0,097cm (0,0005 bis 0,003 Zoll). Das Spiel kann durch Bewegen des Nockenringes eingestellt werden, der den Außenläufer führt. Der Zweck besteht darin, das Zähnspitzenspiel minimal zu halten, damit Druckflüssigkeit nicht von der Druckseite zur Einlaßseite der Pumpe fließen kann. Danach werden die Schrauben 140 angezogen, und die Teile bleiben dann in ihrer ordnungsgemäßen Beziehung zueinander.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 bis 10 erfüllt die flexible Scheibe 26 0 die gleiche Geräuschminderung wie die Finger 104,106,108 in den Figuren 1 und 2. Falls Kavitation (Dampf) in der Pumpe auf der Auslaßseite auftritt, verhindert die flexible Scheibe 260, daß der Auslaßdruck in die Pumpräume zurückschlägt. Wenn flüssiger Kraftstoff gepumpt wird, biegt sich der Umfang der Scheibe 260 auf, um den Kraftstoff zu den Auslaß-Öffnungen durchzulassen. Die Scheibe 26 0 bildet jedoch wie die "Blattfederventile" der Figuren 1 und 2 eine Sperre, die den Auslaßdruck daran hindert, Dampf statt Flüssigkeit enthaltende Pumpkammern zu erreichen. Die Folge ist eine beträchtliche Geräuschminderung, insbesondere wenn die Pumpe bei warmem Wetter arbeitet.

Falls gewünscht, kann bei der Pumpenanordnung nach der

Figur 3 eine flexible Scheibe 26 0 auch auf der anderen Seite des Innen- und Außenläufers angeordnet werden; diese Scheibe läuft dann jedoch mit den Läufern nicht 3g um. In diesem Fall würde der ausgesparte Bereich 230,

* wie in Figur 6 gestrichelte angedeutet, erweitert werden.

Bei jedem der in den Figuren 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen arbeitet somit eine Läuferkombination mit größer und kleiner werdenden Pumpkammern. In beiden Fällen ist ein in Umfangsrichtung verlaufender Einlaßbereich und ein in Umfangsrichtung verlaufender Auslaßbereich vorgesehen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die kleiner werdenden Kammern im Auslaßbereich werden auf einer Seite der Läuferkombination gesperrt, und auf der anderen Seite des Läufers sind sie durch Vorspannmittel geschlossen, die sich aufbiegen, damit Flüssigkeit in den Auslaßbereich entweichen kann. Diese Vorspannmittel verhindern ein Rückströmen des Auslaßdrucks in eine Pumpkammer, die mit Dampf statt Flüssigkeit gefüllt ist. Wie sich herausgestellt hat, trägt dies zu einer beträchtlichen Geräuschminderung bei. Wenn diese Pumpen als Kraftstoffpumpen in Kraftfahrzeugen verwendet werden, werden sie häufig innerhalb des Kraftstofftankes angebracht;der Geräuschfaktor ist hierbei wichtig im Hinblick auf die Behaglichkeit der Fahrzeuginsassen. In Bereichen heißen Klimas hat die Verdampfung des flüchtigen Kraftstoffes eine Kavitation in der Pumpe zur Folge. Durch die vorliegende Erfindung wird das Geräusch, das normalerweise durch Kavitation erzeugt wird, auf ein Minimum herabgesetzt.

Wie oben anhand der Figuren 3 bis 10 erwähnt, kann eine flexible Scheibe auch auf derjenigen Seite der Läuferanordnung vorgesehen werden, die der der flexiblen Scheibe 260 gegenüberliegt. Dies ist in Figur 11 gezeigt, wo gleiche Teile dieselben Bezugszeichen wie in Figur tragen.

in Figur 11 besitzt die Einlaßhülse 290 einen axialen Kraftstoff-Einlaßkanal 292, der wie in Figur 3 eine

* Ausbuchtung 192 mit einem Entlastungskanal 194 aufweist. Der Entlastungskanal 194 öffnet sich in den Kanal 196, der mit einem Auslaßkanal 296 in Verbindung steht. Eine als Rückschlagventil dienende Kugel 198 sitzt an der Übergangsstelle der Kanäle 194 und 196 und wird durch eine Feder 200 vorgespannt, die durch einen eingepaßten Federhalter 202 gehalten wird. Zentral innerhalb der Hülse 29 0 befindet sich eine Bohrung 210, in der die Welle 220 gelagert ist, die die verzahnten Läufer 252, 254 trägt.

Zwischen der Hülse 290 und dem Nockenring 122 befindet sich eine dünne flexible Scheibe 300, die in Figur 12 in Aufsicht und in Figur 13 in Seitenansicht darge-

!5 stellt ist. Die Scheibe 300 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material, wie in Verbindung mit der flexiblen Scheibe 26 0 beschrieben. Die Scheibe 300 hat eine reibungsmindernde Funktion und ist vorzugsweise mit einer Teflonbeschichtung versehen, um dies zu erreichen.

Ihre anderen Funktionen werden im folgenden beschrieben.

Die Scheibe 300 besitzt zwei diametral gegenüberliegende Löcher 302 zur Aufnahme von Halteschrauben und eine Randnut 304, die mit einem Auslaßkanal 204 in der Hülse fluchtet. Ein relativ langer gekrümmter Einlaßschlitz 310 ist außerhalb der Mitte der Scheibe 3 00 angeordnet und wird vom einen Ende 312 zum anderen Ende 314 geringfügig kleiner. Der Einlaßschlitz 310 liegt radial im Einlaßbereich der Läuferanordnung 252,254. Gegenüber dem Einlaßschlitz 310 befindet sich eine in Umfangsrichtung kurze Auslaßöffnung 316.

Bei Betrachtung der Hülse 290 vom äußeren Ende (wie in Figur 15 gezeigt) zeigt sich ein gekrümmter Einlaßschlitz 320, der mit dem Einlaßschlitz 310 der Scheibe 3 00 wie auch mit dem Einlaßbereich der Läuferanordnung

*■ fluchtet. Die Hülse 290 besitzt eine gekrümmte Ausnehmung 322, die zu dem Einlaßschlitz 320 führt, der radial ungefähr zweimal die Abmessung des Einlaßschlitzes 320 hat, und die sich in Umfangsrichtung vom einen Ende des Einlaßschlitzes 220 praktisch am anderen Ende des Einlaßschlitzes 320 vorbeierstreckt, so daß sie nahezu zweimal so lange ist wie die Einlaßschlitze 310 und 320.

Bei Betrachtung der Einlaßhülse vom inneren Pumpenende aus in Figur 14 erscheint der gekrümmte Einlaßschlitz 320 erneut. Beabstandet zum kleineren Ende des Einlaßschlitzes 320 befindet sich die Auslaßöffnung 296, die sich radial auswärts durch den Kanal 204 erstreckt, um die Ankerkammer zu erreichen, wo der Pumpenauslaß-¹^ strom letztendlich den Pumpenauslaß 164 erreicht.

In die Pumpfläche der Hülse 290 eingedrückt ist eine flache Ausnehmung, die eben an der Scheibe 300 anliegt und eine Umfangsbegrenzung 330 besitzt, die an einer radialen Linie 332 endet. Die radiale Linie 332 schließt sich an eine zentrale kreisförmige Linie 334 an, die ihrerseits an der öffnung 196 und dem Kanal endet.

im Betrieb läuft die flexible Scheibe 26 0 zusammen mit den Pumpenläufern abdichtend um. Während sich jedoch der Druck innerhalb der Läufer 252,254 entwickelt, drückt der Kraftstoff auf der Druckseite der Läufer gegenüber dem Einlaßschlitz 310 die flexible Scheibe 26 0 von dem Außenläufer 252 weg, und der Kraftstoff gelangt in die den Anker umgebende Kammer. Die Auslaßöffnung 316 entlastet den Druck innerhalb der Läufer nahe am Ende des Druckbereiches, so daß sich die flexible Scheibe wieder gegen die umlaufenden Teile anlegen kann, und somit verhindert sie, daß Kraftstoff in der Motorkammer den Einlaßbereich des ninlaßschlitzes 310 erreicht.

Der Druck in der den Anker umgebenden Kammer, der gegen die Scheibe 260 im Auslaßbereich wirkt, gleicht den Druck auf beiden Seiten der umlaufenden Scheibe 26 0 aus, so daß sich die abdichtende Scheibe 260 an die Läufer anlegt. Die Versteifungsplatte 270 drückt die Scheibe gegen die Läufer.

Die Scheibe 260 hat noch eine weitere Funktion; d.h. der in der Ankerkammer herrschende Druck drückt die Scheibe 26 0 zurück gegen die Läufer und verhindert ein Kraftstoffrückfluß in die Pumpkammern, wenn auf der Druckseite der Pumpe eine Dampfbildung (Kavitation) auftritt. Auf diese Weise wirkt sie als Einwegventil, das die Geräusche unterbindet, die andernfalls bei

!5 Kavitation auftreten würden.

Die Tatsache, daß die Scheibe 26 0 mit den Läufern umläuft, verringert die Reibung. Die Scheibe 260 läuft tatsächlich mit dem Innenläufer um, und die unterschiedliehe Wirkung des Außenläufers tritt nur zwischen dem Außenläufer und der Scheibe 2 60 auf. Dies verringert die erforderliche Leistung und ist wichtig wegen der begrenzten Abmessungen in der ziemlich kleinen Pumpe. Die Leistung wird daher besser beim eigentlichen Pumpen des Kraftstoffes eingesetzt.

Die obige Anordnung erlaubt es, die Einlaßschlitze und 320 bis zum Ende 312 in Umfangsrichtung zu verlängern. Dies hängt mit der Tatsache zusammen, daß es eine relativ kurze, normalerweise offene Auslaßöffnung gibt, die vom Ende 312 des Einlaßschlitzes einen beträchtlichen Abstand hat. Somit gibt es keine Querströmung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß. Die Verlängerung des Einlaßschlitzes 310 ist insofern wünschenswert, als es die Möglichkeit bietet, den Ansaugvorgang

zu verlängern, wodurch die Kavitationsneigung der Pumpe verringert wird.

oben
Die Funktion der beschriebenen Scheibe 300 ergänzt die Funktion der Scheibe 260. Die Scheibe 300 ist dünn und flexibel und bewegt sich in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck im Auslaßbereich der Pumpenläufer. Um diese Funktion zu beschreiben, sei zunächst Bezug genommen auf den flachen eingedrückten Bereich, der in Figur 14 durch die Linien 330,332 und 334 dargestellt ist, sowie auf den eingeschlossenen Bereich 196 und 296. Dieser Bereich ist in gestrichelten Linien in Figur 12 dargestellt.

¹^ Bei Betrieb der Pumpe wirkt der Kraftstoffdruck in dem gekrümmten Druckbereich der Läufer gegen die flexible Scheibe 300 und bewegt sie weg von den Läufern in dem in Figur 12 gezeigten gestrichelten Bereich. Dieses Umbiegen kann wegen der schmalen Ausnehmung in der Stirnseite der Hülse 290, die von 330,332,344,196,296, etc begrenzt ist, stattfinden und kann sehr gering sein, beispielsweise im Bereich von nur einigen wenigen Tausendstel Zoll.

Aufgrund dieses Aufbiegens kann Kraftstoff unter Druck die normale Auslaßöffnung 316 in der Scheibe 300 erreichen. Dies ergänzt die Wirkung der Scheibe 260, da der zum Auslaß an der Scheibe 300 vorbeiströmende Kraftstoff das von der Scheibe 260 geforderte Ausmaß an Aufbiegen vermindert. Die beiden Scheiben 260 und 300 ergänzen sich somit bei der Bildung eines Strömungsweges für die Auslaßströmung von dem gekrümmten Druckbereich der Pumpe, und gleichzeitig wirken sie als Einwegventil für diesen Bereich, wodurch sie den Rückstrom im Kavitationsfall auf ein Minimum herabsetzen und die Geräuschbildung der Pumpe im Kraftfahrzeug erheblich verringern.

- Leerseite -

Claims (14)

PATENTANSPRÜCHE

1. Umlaufende Pumpe für Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine Rotorkombination (50,52;252,254), die größer

und kleiner werdende Pumpkammern verwendet, b) ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Einlaßbereich verringerten Druckes an der Rotorkombination (50,52;252,254) ,

c) ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Auslaßbereich erhöhten Drucks an der Rotorkombination (50,52;252,254), der in Umfangsrichtung beabstandet zu dem Einlaßbereich angeordnet ist,

d) eine angrenzend an der Rotorkombination (50,52; 252,254) angeordnete Auslaßkammer (41;250), die mit einem Pumpenauslaß verbunden ist, und

e) ein flexibles Teil (104;260), das in Richtung auf die Rotorkombination (50,52;252,254) zwischen der Auslaßkammer und der Rotorkombination vorgespannt ist, um einen Einweg-Aus laß von der Rotorkombination zum Pumpenauslaß zu bilden.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorkombination einen Flügelrotor (52) aufweist, der in einem Nockenring (50) umläuft, daß eine Druckplatte (62) die Pumpkammern auf einer Seite des Rotors (52) und des Nockenringes (50) verschließt, daß eine zweite Druckplatte (40) auf der anderen Seite des Rotors (52) und des Nockenrings (50) mit mehreren Auslaßöffnungen (92,94,96,98) versehen ist, die angrenzend an dem Auslaßbereich angeordnet sind und sich zur Auslaßkammer (41) hin öffnen, und daß das flexible Teil (110) elastische Finger (104,106,108) aufweist, die gegen die Auslaßöffnungen in der zweiten Druckplatte

(40) vorgespannt sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorkombination einen Flügelrotor (52) aufweist, der in einem Nockenring (50) umläuft, daß eine Druckplatte (62) die Pumpkammern auf einer Seite des Rotors (52) und des Nockenrings (50) verschließt, und daß das flexible Teil (110) mehrere elastische Finger (104,106,108) aufweist, die zwischen den Pumpkammern in dem Auslaßbereich und der Auslaßkammer (41) angeordnet sind, wobei die Finger (104,106,108) entgegen dem in den Pumpkammern entwickelten Druck vorgespannt sind.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorkombination als Zahnradpumpe (252,254) aus-

!5 gebildet ist, die einen Einlaß an dem besagten Einlaßbereich besitzt, und daß das flexible Teil aus einer elastischen Scheibe (260) besteht, die unmittelbar an den Rotoren (252,254) auf einer Seite anliegt und sich in dem Auslaßbereich über die Pumpkammern erstreckt, wobei die Scheibe (260) gegen die Rotoren (252,254) vorgespannt ist.

5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorkombination als Zahnradpumpe (252,254) mit einem verzahnten Innen- und Außenläufer sowie einem Einlaß an dem besagten Einlaßbereich ausgebildet ist, und daß das flexible Teil aus einer elastischen Scheibe (260) besteht, die mit den beiden Läufern (252,254) der Zahnradpumpe umläuft und an den Läufern auf einer Seite anliegt sowie sich über die Pumpkammern sowohl im Einlaß- wie auch Auslaßbereich erstreckt, und daß die Scheibe (260) gegen die beiden Läufer der Zahnradpumpe vorgespannt ist.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb den Innenläufer (254) und die Scheibe (260) direkt und den Außenläufer (252) indirekt antreibt.

7. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rotorkombination (252,254) auf deren einen Seite gegenüber der Auslaßkammer (250) eine Platte anliegt, die einen zu den Pumpkammern führenden Einlaßkanal in dem besagten Einlaßbereich aufweist, während eine in Umfangsrichtung relativ kurze Auslaßöffnung in der Platte mit einem Pumpenauslaß verbunden ist, der zu der Auslaßkammer führt, wobei die Auslaßöffnung im letzten Kompressionsbereich des besagten Auslaßbereiches angeordnet ist.

8. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elastischen Finger (104,106,108) von einem flachen Teil (110) wegerstrecken, das an der zweiten Druckplatte (40)anliegt, und daß mit der zweiten Druckplatte (40) Mittel (112) verbunden sind, die das flache Teil (110) an der zweiten Druckplatte (40) halten.

9. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an der Rotorkombination (252,254) anliegende elastische, flexible Scheibe (260) die Pumpkammern auf einer Seite der Rotorkombination (252,254) gegenüber der Auslaßkammer (250) in dem besagten Auslaßbereich verschließt.

10. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Einlaßgehäuse (290) , das die Pumpkammern auf einer Seite der Rotorkombination (252,254) gegenüber der Auslaßkammer in dem besagten Auslaßbereich verschließt, eine Einlaßöffnung, die zu dem besagten

Einlaßbereich hin offen ist, sowie eine Ausnehmung (296), die dem besagten Auslaßbereich zugewandt ist, aufweist, daß eine elastische, flexible Scheibe (300) zwischen dem Einlaßgehäuse (290) und dem besagten Auslaßbereich angeordnet ist, und daß ein Auslaßkanal vorgesehen ist, der zu einem Abschnitt des besagten Auslaßbereichs hin offen ist, um Auslaßflüssigkeit aufnehmen zu können, die an der Scheibe vorbeiströmt, wenn die Scheibe durch den Auslaßdruck umgebogen ist.

11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rotorkombination (252,254) ein Rotorgehäuse (122) vorgesehen ist und daß die elastische Scheibe

(300) zwischen dem Rotorgehäuse (122) und dem Einlaßgehäuse (290) an ihrem Umfang eingespannt ist.

12. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotorgehäuse (122) mit einem ersten und einem zweiten Ende zur Aufnahme der Rotorkombination (252, 254) vorgesehen ist, daß an dem ersten Ende des Rotorgehäuses (122) ein Einlaßgehäuse (290) angrenzt, und daß ein Auslaßgehäuse (126) angrenzend an dem zweiten Ende des Einlaßgehäuses angeordnet ist, wobei das Auslaßgehäuse (126) ein die Auslaßkammer (250) bildende Aufnahmekammer angrenzend an dem zweiten Ende des Einlaßgehäuses (122) aufweist, und daß sich eine flexible, elastische Scheibe (260) über die Rotorkombination (252,254) angrenzend an der Aufnahmekammer erstreckt, so daß Flüssigkeit aus dem unter erhöhtem Druck stehenden Auslaßbereich der Rotorkombination (152,154) die Scheibe (260) umbiegen und die Aufnahmekammer erreichen kann, wodurch der besagte Einweg-Auslaß fü^r die Rotorkombination (152,154) gebildet wird.

13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßgehäuse (290) eine zu dem besagten Einlaßbereich der Rotorkombination hin offene Einlaßöffnung (196) und eine dem Rotorgehäuse (122) in dem besagten Auslaßbereich zugewandte Ausnehmung aufweist, daß eine zweite elastische, flexible Scheibe (300) zwischen dem Rotorgehäuse und dem Einlaßgehäuse (122, 290) in dem besagten Auslaßbereich angeordnet ist, und daß ein Auslaßkanal (204) in dem Rotor- und Einlaßgehäuse (122,290) mit der Auslaßkammer in dem Auslaßgehäuse (126) in Verbindung steht, um Auslaßflüssigkeit aufzunehmen, die an der zweiten Scheibe (300) vorbeiströmt, wenn die zweite Scheibe (300) durch den Auslaßdruck umgebogen ist.

14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite elastische Scheibe (300) an ihrem Umfang zwischen dem Rotor- und Einlaßgehäuse (122,290) eingespannt ist.