DE3823726A1 - Verbesserungen beim aufbau von kraftstoff-foerderungen - Google Patents

Description

Erfindungsgegenstand

Die Erfindung betrifft eine Anzahl in dem Aufbau von Kraftstoff- Förderpumpen eingeführter Verbesserungen, nämlich in Benzinpum­ pen, die dazu bestimmt sind, den Kraftstoff aus dem entsprechen­ den Tank in den Vergaser mit Niederdruck zu fördern, wobei die Pumpe nun normalerweise innerhalb des Tanks, in dem Benzin ge­ taucht, montiert wird.

Vorangehende Sachkenntnisse

Die Benzinpumpen, unabhängig davon, ob sie mechanisch oder elek­ trisch angetrieben sind, werden herkömmlich außerhalb des Kraft­ stofftanks eingebaut. Eine solche Lage hat zur Folge, beim nor­ malen Betrieb des Fahrzeuges, daß während zwischen der Pumpe und dem Vergaser ein Überdruck herrscht, besteht dagegen zwischen dem Vergaser und dem Tank ein Unterdruck, der ein die zufrieden­ stellende Funktion der Anlage beeinträchtigendes Verdampfen des Benzins verursacht.

Dieses Problem wird um so größer, wenn man berücksichtigt, daß die Vergaseranlage, wegen der unmittelbaren Nähe des Motors und wegen der heute, auf Grund der steigenden Tendenz zu aerodynami­ schen Fahrzeugkarosserien, kleiner werdenden Belüftung des Motor­ raums, immer höheren Temperaturen ausgesetzt ist.

Beschreibung der Erfindung

Die von der Erfindung vorgeschlagenen Verbesserungen bestehen grundsätzlich daraus, daß man eine elektrisch angetriebene Pumpe einsetzt und daß man diese Pumpe innerhalb des Kraftstoffes selbst derart einbaut, daß die gesamte Benzinförderanlage einem bestimm­ ten Druck unterliegt und die erwähnten Verdampfungserscheinungen daher weitgehendst beseitigt werden.

Außer den beanspruchten Verbesserungen, wird hier die Verwendung einer Pumpe mit viel kleineren Abmessungen und somit mit geringe­ ren Anschaffungskosten ermöglicht. Dies beruht auf einen modula­ ren Aufbau der Pumpe, wobei der Motor in der Pumpe selbst inte­ griert ist und einen Einzelkörper bildet, der leicht in der Ge­ samtanordnung eingefügt werden kann, so daß der Motor von spe­ zialisierten Herstellern , mit entsprechend guter Qualität und günstigen Kosten bezogen werden kann.

Die beanspruchte Pumpe ist außerdem absolut betriebssicher und hat eine lange Lebensdauer, unter gleichzeitiger Einhaltung einer ausgezeichneten Funktionsfähigkeit. Da sie aber kleinste Abme­ ssungen hat, braucht man auch nur einen minimalen Materialver­ brauch für deren Herstellung.

Eine nach den beanspruchten Verbesserungen hergestellte Pumpe ist eine Rotationspumpe, nicht eine volumetrische, mit kleinem Durchmesser und hoher Förder- und Druckleistung, obwohl sie mit außerordentlich niedrigen Drehzahlen läuft. Letztere Eigenschaft ist hochinteressant, weil dadurch der Verschleiß des Motors und der Pumpenkomponenten vermindert wird.

Zu diesem Zweck wird die Pumpe in modularer Bauweise ausgeführt und sie besteht aus einem mit einer niedrigen Drehzahl betriebe­ nen Elektromotor, der mit einem Wellenstummel an einem aus drei Teilen bestehenden Pumpenkörper, in den der zu fördernde Kraft­ stoff einströmt, gekoppelt ist, der die Aufgaben der elektrischen Verbindung und der Kraftstoff-Auslaßleitung erfüllt. Diese An­ ordnung wird innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses aufgenommen und daran mittels Vorsprüngen in deren Paßöffnungen befestigt, um somit eine Packung zu schaffen, in der sämtliche Bestandteile nach deren Axialkoppelung, einwandfrei festgehalten werden.

Die erwähnten drei Teile des Pumpenkörpers sind ein Statorkörper, mit einem Axialhals für den Kraftstoffeinlaß und einer mit die­ sem über einen tronkonischen Bereich verbundenen Innenkammer, ein in der Innenkammer aufgenommener Rotor und ein darauf sitzender Statordeckel mit einer Axialbohrung für die Koppelung der Abtriebswelle des Elektromotors. Der Stator weist eine von unten heraufsteigende ringförmige Zwischenwand auf, die zum li­ nearen Sitz des Rotors dient und deren trapezförmigen Flügel Ra­ dialschaufel zur Förderung des Kraftstoffes bilden. Die ringför­ mige Zwischenwand ist in einem mit einer tangentiellen Auslaß­ rampe übereinstimmenden Bereich unterbrochen, wobei diese Rampe mit einer weiteren, ebenfalls tangentiell am Rand des Statorde­ ckels angeordneten Rampe zusammenfällt, die als Auslaß eines an der Seitenfläche des Statordeckels, dem Rotor gegenüber, bestehen­ den Ringkanals konstanter Tiefe vorgesehen ist.

Der Oberkörper, an dem der Elektromotor angekoppelt wird und auf dem die Mittel für den elektrischen Anschluß des Elektromotors angeordnet werden, weist in Axialrichtung einen Koppelungshals auf, als Förderleitung für den Kraftstoff zum Vergaser, und hat, in diametral entgegengesetzten Stellen der Unterseite des hut­ stulpförmigen Oberkörpers, der zur Befestigung des Elektromotors, Oberteils zwischen den Wänden seines bevorzugt zinnenförmig aus­ gestalteten Stulpe dient, ein Stiftenpaar als Außenendstücke der elektrischen Leitungen für die Versorgung des Elektromotors, welche jeweils mit Anschlußklammern für die Klemmen des Elektro­ motors in dem Durchgangsbereich nach innen versehen sind.

Beschreibung der Zeichnung

Zur Vervollständigung vorliegender Beschreibung und zum besseren Begreifen der Erfindungsmerkmale wird, als Anhang zu dieser Be­ schreibung und als Bestandteil derselben, eine Zeichnung beigelegt, in der zur Erläuterung der Erfindung, jedoch keinesfalls im ein­ schränkenden Sinne, folgendes dargestellt wird:

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt der Kraftstoff- Förderpumpe mit den Verbesserungen gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht, eine Seitenansicht in Profile und eine Ansicht von unten des Statordeckels.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht und eine Seitenansicht in Profile des Rotors.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Seitenansicht, eine Draufsicht und einen Querschnitt durch die Mitte des Statorkörpers.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Anhand dieser Figuren und vor allem der Fig. 1, kann man fest­ stellen, daß eine nach den in der Erfindung vorgeschlagenen Ver­ besserungen ausgeführte Pumpe besteht aus einem Statorkörper 1, in dem der Rotor 2 axial, mit Hilfe des Deckels 3, aufgenommen wird, so daß diese drei Teile unter sich koaxial verbunden wer­ den. Ebenfalls axial zum Rotor 2 wird die Abtriebswelle eines Elektromotors 4 angeschlossen, wobei der Motor an dessen Ober­ seite, innerhalb eines hutstulpförmigen Oberkörpers 5, aufgehal­ ten wird, in dem die Kabelanschlüsse 6 für die elektrische Ver­ sorgung des Motors 4 angeordnet werden. Die somit erstellte Ge­ samteinheit wird axial unter sich gekoppelt und von einem Metall­ gehäuse 7 umgeben, dessen Enden zackenförmig ausgeführt sind und nach innen umgebogene Flügel 8 bilden, die als Schliessmittel dienen.

Der Statorkörper 1 verlängert sich nach unten mit einem Einlaß­ hals 9. Zwischen dem Statorkörper 1, dem Rotor 2 und dem Stator­ deckel 3 wird ein Leitungssystem hergestellt, das nachstehend beschrieben wird und in eine, zwischen der Innenwand des Metall­ gehäuses 7 und der Außenwand des Elektromotors 4, gestalteten Innenkammer 10 mündet, welche dann mit einem Durchgangsloch 11 eines Auslaßhalses 12 im Oberkörper 5 endet. Am Auslaßhals 12 wird dann die entsprechende Leitung bzw. Leitungsverschraubung für die Zuführung des Kraftstoffes in den Vergaser angeschlossen.

Der Stator 1 hat, wie auf der Fig. 4 dargestellt, unmittelbar oberhalb des Einlaßhalses 9, eine Zylinderkammer 13, in welcher der Rotor 2 und eine ringförmige Zwischenwand 14 aufgenommen werden. Der Rotor 2 liegt mit seinem Außenkranz 15 auf der Zwischenwand 14 und hat darunter vier Radialschaufeln 16, die eine erste zentrifugal antreibende Aufpumpstufe derart durchfüh­ ren, daß die Radialschaufeln 16 den Kraftstoff durch den Ein­ laßhals 9 ansaugen und ihn radial treiben, so daß der Kraftstoff die ringförmige Zwischenwand 14 durch ein daran angebrachtes Fen­ ster überquert. Im Anschluß an diesem Fenster befindet sich ein aufsteigender Tangentialkanal 17, der den Kraftstoff bis auf über den oberen Rand der Zwischenwand 14 führt. Darüber hat der Rotor 2 eine Anzahl ebenfalls radialer Flügel 18, die eine zweite aus­ schließlich antreibende Aufpumpstufe durchführen und den Kraft­ stoff zwangsläufig durch die Peripherie des Statorkörpers 1 trei­ ben und zwar über einen Ringkanal 18 a, der mit einem weiteren in dem Statordeckel 3 ausgebildeten Ringkanal 19 übereinstimmt. Am Ende 20 dieses Ringkanals befindet sich eine Rampe 21, die gegen­ über einer weiteren Rampe 22 des Statordeckels 3 steht und sich zur oberen Fläche dieser Rampe 22 öffnet, so daß der Kraftstoff hierdurch in die Innenkammer 10 gelangen kann.

Demnach strömt das Benzin axial in den Statorkörper 1 hinein und wird dort durch Zentrifugalkraft von den vier Radialschaufeln 16 des Rotors 2 in den perifherischen Ringkanal 18 a des Rotors ge­ trieben und kommt schließlich durch den aufsteigenden Tangential­ kanal bzw. -Ausgang 17 heraus. Ab dieser Stelle bewirken die an­ treibenden Radialflügel 18 des oberen Bereichs des Rotors 2 eine Beschleunigung des Benzins bzw. Kraftstoffes in den aufsteigenden Ringkanal 18 a, von der Stelle 17 bis zur Stelle 20 oder, anders gesagt von der Stelle 23 bis zur Stelle 24 des Deckels 3, welche den Endstellen des mit dem Ringkanal 18 a des Stators übereinstim­ menden Ringkanals 19 dieses Deckels 3 entsprechen, und das Benzin kommt dann schließlich durch die Rampe 21 des Statorkörpers 1 und die Rampe 22 des Statordeckels 3 heraus. Dieses ist möglich, weil die beiden Rampen 21 und 22 zwangsläufig eine nach der ande­ ren stehen und eine Verlängerung derselben Schrägebene darstellen, denn dafür hat der Stator 1 einen Vorsprung 25 der in eine Nut bzw. Aussparung 26 des Deckels 3 bei dessen Montage einrasten soll und als Positionierungsreferenz für beide Teile dient.

Eine hohe Förderleistung der Pumpe wird dadurch gesichert, daß der Abstand zwischen den antreibenden Radialflügeln 18, den Flächen 20 und 27 und der von der Stelle 20 bis zur Stelle 21 sich erstre­ ckenden zylindrischen Fläche circa 0,1 mm beträgt.

Um den By-pass des Benzins von dem zweiten in den ersten Aufpump­ deckel zu verhindern, drückt der Außenkranz 15 des Rotors 2 stän­ dig auf den oberen Rand der Zwischenwand 14, unter Zuhilfenahme dessen, daß der Druck des zweiten Aufpumpdeckels auf dem flachen Rotorbereich höher als der Druck in dem Bereich der Radialschau­ feln ist. Somit wird dieser Druckkontakt bewirkt und auch konstant aufrechterhalten. Um den Verschleiß in diesem Bereich zu verrin­ gern, stützt sich der Außenkranz 15 des Rotors gleichzeitig auf der Stützwelle 28 des Statorkörpers 1. Zusätzlich wird der Druck­ unterschied von beiden Rotorseiten mittels vier kleinen Bohrungen 29 im Rotor herabgesetzt, damit der Druck vom Rotor 2 auf den Stator 1 auf ein Minimum reduziert und demnach der Verschleiß wiederum auf einem Minimum gehalten wird. Der hutstulpförmiger Oberkörper 5 der Pumpe weist in seiner Umfangsstulpe vier Rund­ zinken 30 auf, deren Innenprofil eine genaue Zentrierung des Mo­ tors 4 in dessen oberen Bereich ermöglicht, aber trotzdem das durch die Innenkammer 10 aus der Rampe 22 des Statordeckels 3 fließende Benzin austreten läßt. Dieses ist selbstverständlich nur deshalb möglich, weil der Außendurchmesser des Motors kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses ist, wodurch die oben erwähnte ringförmige Innenkammer 10 gestaltet wird.

Die Innenzentrierung des Motors bezüglich der Stator-Rotor-Einheit erfolgt dadurch, daß man den Motorunterteil durch das zentrierte Loch 31 des Statordeckels 3 überlagernd einschiebt, wobei die Mo­ torwelle mit einer oder mehreren Facetten bzw. Flachstellen in deren Ende versehen ist, die zur Verkeilung mit dem Rotor bestimmt sind.

In dem aus Kunststoff hergestellten Oberkörper 5 sind die zwei Kabelanschlüsse 6 für die elektrische Versorgung des Motors, wie bereits oben beschrieben, eingelassen, die an deren unterem Ende, um den Anschluß der Kabelendstücke 33 vom Motor zu ermöglichen, hülsenförmig 32 ausgebildet sind.

Der Oberkörper 5 weist ebenfalls eine Bohrung für die Abfuhr der entstehenden Gasen auf, die ein schnelles Angießen ermöglicht und die Gefahren einer eventuellen Dampfverstopfung in der Pumpe vermindert.

Eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung ist sinngemäß nicht erforderlich, da jeder Fachmann den Neuerungsumfang der Erfindung und die daraus hervorgehenden Vorteile den vorstehenden Darlegungen entnehmen kann.

Die Stoffe, Form, Größe und Anordnung der Einzelbauteile dürfen bestimmungsgemäß verschieden sein, vorausgesetzt, daß solche Ab­ weichungen keine wesentliche Änderung der Erfindungsmerkmale darstellen.

Sämtliche Angaben dieser Beschreibung sind immer im breiteren und nicht im beschränkenden Sinne zu betrachten.

Claims (6)

1. Verbesserungen in dem Aufbau von Kraftstoff-Förderpumpen, die besonders bei elektrischen Niederdruck-Pumpen der Gattung derjenigen, die im Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges, im Benzin getaucht, eingebaut sind, um den Kraftstoff in den Vergaser zu fördern, verwendet werden, wobei die entspre­ chende Leitung mit Überdruck aufrechterhalten wird, im wesent­ lichen dadurch gekennzeichnet, daß die eigentliche Pumpe einen modularen Aufbau hat und aus einem Statorkörper, einem Rotor und einem Statordeckel besteht, mit der besonderen Ei­ genschaft, daß zwei nacheinander folgende Aufpumpstufen, dank der Gestaltung von zwei verschieden aufgebauten Rotor­ bereichen, die jeweils mit weiteren zwei Statorbereichen über­ einstimmen, in der Pumpe selbst erstellt werden, wobei die erste Aufpumpstufe zentrifugal-antreibender Art und die zweite Aufpumpstufe ausschließlich antreibender Art ist.

2. Verbesserungen in dem Aufbau von Kraftstoff-Förderpumpen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Statorkör­ per einen axialen Hals für den Kraftstoffeinlaß hat und eine zylindrische Innenkammer bildet, in welcher der Rotor aufgenom­ men wird und zwei verschieden hohe Räume ausgestaltet werden, davon ein tieferer Mittelraum, in dem eine Rotorhälfte enthal­ ten ist, und ein ringförmiger, umlaufender und höher liegender Raum, in dem die andere Rotorhälfte aufgenommen wird, wobei beide Räume von einer ringförmigen Zwischenwand vollkommen getrennt sind, auf der der Rotor sitzt und die an einer Stelle deren Peripherie unterbrochen ist, so daß an dieser Stelle der Zwischenwand eine tangentielle, aufsteigende Rampe zur Verbindung beider Räume angebracht ist, während die Zwischen­ wand, zusammen mit der Umfangfläche des Statorkörpers und über­ einstimmend mit dem Außenbereich, einen Ringkanal bildet, der bei der erwähnten Rampe anfängt und, nach Durchlauf der gesam­ ten Peripherie des Stators, an einer weiteren aufsteigenden Rampe endet, die wiederum betriebsmäßig gegenüber einer drit­ ten Rampe an dem Statordeckel steht, wobei letztere einen kon­ tinuierlichen Durchgang mit der zweiten Rampe erstellt und zur Oberseite des Stators derart geöffnet ist, daß eine durchge­ hende Verbindung zwischen der eigentlichen Pumpe und einer um dem Motor gestalteten Ringkammer hergestellt wird, die an dem Auslaßhals bzw. an der Auslaßverschraubung angeschlossen ist.

3. Verbesserungen in dem Aufbau von Kraftstoff-Förderpumpen, nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor vier trapezförmige, unter sich gleichwinklig ange­ brachte Radialschaufeln in seinem unteren Bereich, ober- und außerhalb dieser einen Außenkranz, durch den er sich auf dem oberen Rand der Statorzwischenwand stützt, und oberhalb dieses Außenkranzes, in dessen oberen Bereich, eine Anzahl Radial­ flügel, die sich in dem umlaufenden Ringkanal des Stators be­ wegen, aufweist.

4. Verbesserungen in dem Aufbau von Kraftstoff-Förderpumpen, nach den vorsteheden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine von den anderen Komponentteilen der Pumpe ge­ trennnte Einheit ist, unter Einhaltung des erwähnten modularen Aufbaues, dessen Abtriebswelle durch den Statordeckel geführt und an eine Axialbohrung des Rotors, mittels zusätzlicher Fa­ cetten der Verbindungselementen, gekoppelt wird, während er an der entgegengesetzten Seite mittels eines hutstulpförmigen Oberkörpers festgehalten wird, dessen Umfangsstulpe eine An­ zahl Zinken zur einwandfreien und zu den restlichen Teilen koaxialen Befestigung des Motors aufweist, wobei diese Zinken­ anordnung Verbindungsgänge zwischen der um dem Motor leufenden Ringkammer und dem an der Axialverlängerung des Oberkörpers gestalteten Auslaßhals herstellt.

5. Verbesserungen in dem Aufbau von Kraftstoff-Förderpumpen, nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß um den Verschleiß des Rotors und deren Sitzstellen auf dem Stator, wegen des höheren Druckes bei der zweiten, ausschließ­ lich antreibende Aufpumpstufe bezüglich der ersten zentrifugal­ antreibende Aufpumpstufe möglichst niedrig zu halten, ist der Rotor mit kleinen Bohrungen versehen, die eine Verbindung zwischen dessen beiden Körperseiten, um die Druck-Ungleichge­ wicht beider Seiten auf ein Minimum zu bringen, herstellen.

6. Verbesserungen in dem Aufbau von Kraftstoff-Förderpumpen, nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberkörper, der Elektromotor, der Statordeckel, der Rotor und der Statorkörper in dieser Reihenordnung koaxial zusammen­ gefügt und in axialer Richtung endgültig mittels eines umman­ telnden Gehäuse festgeklemmt sind, das rohrförmig, mit durch Kaltumformung umgebördelten Enden ausgestaltet ist und dessen Durchmesser mit dem höchsten Durchmesser des Stators, des Statordeckels und des Oberkörpers übereinstimmt, aber erheblich größer ist als das Elektromotordurchmesser, um dadurch die umlaufende Ringkammer für den Kraftstofffluß zu bilden.