DE3943200C2 - Einbau-Brennstoffpumpe mit Pegelkontrolle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einbau-Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Es sind Geräte für Fahrzeuge bekannt, bei denen in einem im Brennstofftank angeordneten Behälter eine elektrische Pumpe vorgesehen ist. Ein offenes Ende des Behälters ist dem Tank­ boden zugekehrt, und der Behälter selbst ist durch eine Innen­ wand im Abstand vom offenen Ende in eine obere und untere Kammer unterteilt. Die Pumpe ist in der oberen Kammer angeordnet und saugt über einen Einlaß Brennstoff aus der unteren Kammer. Von einem Druckregelventil wird überschüssiger Brennstoff zurück zur oberen Behälterkammer geleitet, die somit als Brennstoffvorratsbehälter dient, der die Pumpe umgibt. Eine Filtermembran überspannt das offene untere Ende des Behälters und erlaubt einen freien Durchfluß von Brennstoff, doch schließt sich der Filter durch die Oberflächenspannung des flüssigen Brennstoffs, um einen Luftdurchgang zu vermeiden. Die Membran ist über einen Hebel mit einem Ventil in der Behälter­ wand verbunden, so daß bei Fehlen von Brennstoff die Membran durch die Saugwirkung der Pumpe in die untere Kammer hineinge­ zogen wird und dabei das Ventil öffnet, so daß aus dem Brenn­ stoffvorrat der oberen Kammer Brennstoff zum Pumpeneinlaß fließen kann.

Obwohl derartige Anordnungen zur Brennstoffversorgung sehr brauchbar und erfolgreich sind, bleiben sie verbesserungsbe­ dürftig. So ist der vom Motor zurückgeführte überschüssige Brennstoff heiß und erwärmt den Brennstoff im Tank und erhöht den Dampfdruck, wenn der Brennstoff vom Vorrat in den Haupttank überströmt.

Aus der DE 35 10 890 A1 ist eine Einbau-Brennstoffpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei dieser bekannten Pumpe ist die Ventileinrichtung vorgesehen, um in den Fällen, in denen das zugehörige Filter bei einer durch Kurvenfahrt bewirkten Querbeschleunigung aus der Flüssigkeit heraustaucht, die Verbindung zwischen der oberen Kammer und der unteren Kammer zu öffnen und auf diese Weise Brennstoffe aus der oberen Kammer in die untere Kammer zu leiten, so daß der Pumpe Brennstoff angeboten und damit ein Trockenlaufen derselben verhindert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einbau-Brennstoffpumpe der angegebenen Art zu schaffen, mit der das Überströmen heißen Brennstoffs aus dem Vorrat in den Tank so gering wie möglich gehalten werden kann, um das Aufheizen von Brennstoff im Tank und damit das Erzeugen von Dämpfen im Brennstoffsystem zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Über die Ventileinrichtung kann der in die obere Behälterkammer zurückfließende über­ schüssige Brennstoff in die untere Kammer gelangen, wenn der Brennstoffpegel in der oberen Kammer eine maximale Höhe erreicht. Wenn so die obere Kammer mit Brennstoff voll ist, gelangt dieser heiße Brennstoff durch die pegelabhängig gesteuerte Ventileinrichtung zum Pumpeneinlaß und zurück in die zum Motor führende Auslaßleitung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die pegelabhängige Ventileinrichtung einen Schwimmer, der am oberen Ende eines Standrohres angeordnet ist, das mit der unteren Kammer in Verbindung steht; der Schwimmer kann auch auf ein Membranventil wirken, um unabhängig von der Membran selbst die Ventileinrichtung zu öffnen.

Entstandene Dämpfe können aus der unteren Behälterkammer neben der Brennstoffpumpe entlüftet werden, so daß sie nicht zum Pumpeneinlaß gelangen und somit die Brennstoffversorgung unterbrechen.

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Einbau-Brennstoffpumpe längs der Linie 1-1 in Fig. 3,

Fig. 2 eine Ansicht der Einbau-Brennstoffpumpe in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab längs der Linie 2-2 in Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einbau-Brennstoffpumpe der Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 und 5 weitere Ausführungsformen von Einbau- Brennstoffpumpen.

In den Fig. 1-3 ist eine Einbaueinheit 10 mit einer im wesentlichen-zylindrischen Patrone 12 dargestellt, die oben und unten offen ist. Ein Fuß 14 umgibt die offene Unterkante der Patrone 12 und ruht auf dem Boden eines Brennstofftanks 18. Eine Innenwand 20 der Patrone 12 teilt eine untere Kammer 22 am offenen Boden der Patrone 12 von einer oberen Kammer 24 ab. Eine Umfangsöffnung 16 im Fuß 14 ermöglicht den Zutritt von Brennstoff in die untere Kammer 22 aus dem Tank. Eine elek­ trische Brennstoffpumpe 26 ist in der oberen Kammer 24 angeord­ net, deren Einlaß 28 sich durch die Wand 20 erstreckt, um Brennstoff aus der unteren Kammer 22 anzusaugen. Ein Auslaß 30 ist an eine Leitung 32 angeschlossen, die zum Motor führt. Überschüssiger Brennstoff strömt durch eine Leitung 34 vom Motor zu oberen Kammer 24 zurück.

Ein Maschenfilter 36 überspannt das offene untere Ende der Patrone 12 und ist an seinem Umfang an eine Ringschulter 38 der Wand 22 ultraschallgeschweißt. Ein Hebel 40 ist mit seinem Mittelteil an der Wand 20 in der unteren Kammer 22 schwenkbar gelagert und ist mit einem Ende an einem Steg 42 befestigt, der mittig am Filter 36 angeordnet ist. Das andere Ende des Hebels 40 ist mit einem Ventilelement 44 verbunden, das in einer Öffnung 46 der Wand 20 liegt. Das Filter 36 ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß es den freien Durchgang von flüssigem Brennstoff erlaubt, jedoch durch die Oberflächenspannung flüssigen Brenn­ stoffs schließt, um einen Luftdurchgang zu vermeiden. Ist somit kein Brennstoff in der Öffnung 16 vorhanden, so zieht der Ansaug­ druck der Pumpe 26 das Filter 36 nach oben, und der Hebel 40 be­ tätigt das Ventil 44 nach unten, so daß Brennstoff aus der Vorratskammer 24 in die untere Kammer 22 und zum Pumpeneinlaß 28 strömt. Andererseits wird das Ventilelement 44 in die in der Zeichnung dargestellte geschlossene Lage gebracht, solange Brennstoff in der Öffnung 16 vorhanden ist.

Darüber hinaus ist ein weiterer Hebel 50 vorgesehen, der um einen Zapfen 52 an einem Stützteil 54 in der oberen Kammer 24 oberhalb der Öffnung 46 und des Ventilelements 44 drehbar ge­ lagert ist. Ein Ende des Hebels 50 ist gelenkig vom oberen Ende einer Ventilstange 56 erfaßt, die sich nach unten durch das Stützteil erstreckt und das Ventilelement 44 auf der anderen Seite des Hebels 40 erfaßt. Das andere Ende des Hebels 50 ist gelenkig mit einer Stange 58 verbunden, die sich nach oben er­ streckt und an der ein Schwimmer 60 befestigt ist. Der Schwim­ mer, 60 kann die in Fig. 3 dargestellte Form aufweisen und er­ faßt Flansche 62, die sich von der Wand der Patrone 12 nach innen erstrecken, um die Bewegung des Schwimmers zu führen. Die Ventilstange 56 ist in einer Öffnung am oberen Ende des Stützteils 54 sowie in einer Zwischenwand 57 nahe dem unteren Ende des Stützteils 54 verschiebbar geführt. Öffnungen 59 im Stützteil 54 ermöglichen den freien Durchgang von Brennstoff aus der Kammer 24 in die Kammer 22, wenn das Ventil 44 offen ist. Die Wirkungsweise ist folgende: überschüssiger Brennstoff, der von dem Motor aus der Leitung 34 in die Vorratskammer 24 zurückströmt, erhöht allmählich den Brennstoff stand. Erreicht der Brennstoff den Schwimmer 60, der vorzugsweise neben der oberen Kanten der Patrone 12 angeordnet ist, so zeigt dies an, daß der Brennstoffpegel den Höchststand erreicht hat, und der Schwimmer 60 wird vom Brennstoff nach oben in die in Fig. 2 strichpunktierte Lage gehoben. Damit wird der Hebel 50 ver­ schwenkt und drückt die Ventilstange 56 nach unten entgegen dem Gewicht des Filters 36 und des Steges 42 in der Kammer 22.

Sobald die Auftriebskraft des Schwimmers 60 größer ist als das Gewicht des Filters und des Steges, bewegen sich der Schwim­ mer 60 nach oben und das Ventil 44 nach unten, das Ventil öffnet und Brennstoff fließt unmittelbar von der Kammer 24 in die Kammer 22 und damit zum Pumpeneinlaß 28, unabhängig davon, ob Brenn­ stoff in der Öffnung 16 ansteht. Somit wird nicht Brennstoff aus dem umgebenden Tank, sondern heißer vom Motor zurückgeführ­ ter Brennstoff vorzugsweise zur Pumpe geführt, wenn die Vor­ ratskammer 24 voll ist. Ist so viel Brennstoff aus,der Kammer 24 ausgeflossen, daß der Schwimmer 60 wieder in die Ursprungs­ lage zurückkehrt, schließt das Ventil 44 und Brennstoff wird aus dem Tank über die Öffnung 16 angesaugt. Ist kein Brennstoff an der Öffnung 16 vorhanden, so muß natürlich der Ansaugdruck auf das Filter 36 größer sein als das Gewicht des Schwimmers 60 und des Gelenkes 58, um das Ventil 44 öffnen zu können. Ist die Menge des überschüssigen Brennstoffs aus der Leitung 34 größer als die Menge, die von der Kammer 24 zur Pumpe 26 gelangt, so tritt der Überschuß über die obere offene Kante der Patrone 12 in den Tank 18 über.

Fig. 4 zeigt eine modifizierte Einbaueinheit 70 mit gleichen Bezugszeichen wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1-3. Der Hebel 40 ist jedoch von einer Feder 72 entgegen der Bewegung des Filters 36 und des Steges 42 vorgespannt. Ein Standrohr 74 ist an der Wand 20 befestigt und mündet am unteren Ende durch die Wand 20 in die untere Kammer 22. Das Standrohr 74 erstreckt sich-nach oben durch die Vorratskammer 24, wobei das obere Ende in einer Höhe liegt, die dem maximalen Vorrat an Brennstoff in der Kammer 24 entsprechen soll. Ein Schwimmer 76 weist einen Deckel 78 auf, der eine entsprechende Auftriebskraft hervor­ ruft und normalerweise auf dem oberen Ende des Standrohres 74 ruht und dieses verschließt. Am Deckel 78 sind Finger 80 ange­ formt, die sich in das Standrohr 74 erstecken und den Schwim­ mer 76 führen, so daß Brennstoff frei in das Standrohr übertre­ ten kann, wenn der Deckel 78 angehoben ist. Die Finger 80 ha­ ben axiale Abmessungen, die größer sind als der maximale Hub des Schwimmers 76, so daß der Schwimmer 76 in Eingriff mit dem Standrohr 74 bleibt, wenn der Behälter 12 überfüllt wird.

Übersteigt dann der Pegel in der Kammer 24 die Höhe des oberen Endes des Standrohres, so hebt der Schwimmer 76 vom Ende des Standrohres ab und Brennstoff fließt frei durch das Standrohr 74 und durch die Öffnung in der Wand 20 in die untere Kammer 22 und so zum Pumpeneinlaß 28. Liegt der Brennstoffpegel in der Vorratskammer 24 unterhalb des Endes des Standrohres, so schließt der Schwimmer 76 das Standrohr und der Eintritt von Luft ist vermieden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform 90, bei der ein Standrohr 74 am oberen Ende ein Ventil 91 aufweist. Eine ela­ stische Membran 96 unterteilt das Ventil in eine obere und eine untere Kammer 92 und 94 Die Membran 96 ist zwischen Gehäuseteilen 98 und 100 gehalten. Die obere Kammer 92 ist über eine Öffnung 102 zur Atmosphäre im Brennstofftank entlüf­ tet. Eine Entlüftung 104 in der unteren Kammer 100 weist einen oberen Ventilsitz 106 auf, an dem normalerweise der mittige Teil der Membran 96 elastisch anliegt, um die Entlüftung 104 zu verschließen. Die Wand 20 ist bei 108 konisch ausgebildet. Der Abschnitt 108 verjüngt sich somit nach oben zum Standrohr 74 hin, so daß Brennstoffdämpfe im Raum 22 zum Standrohr 74 geleitet werden. Ist der Dampfdruck im Standrohr 74 groß genug, um die Membran 96 zu heben, so wird der Ventilsitz 106 geöff­ net und die Dämpfe gelangen über den Stutzen 104 in die Kammer 24. Auch wenn der Brennstoffstand in der Vorratskammer 24 auf die Höhe der Membran 96 ansteigt, übersteigt der Brennstoff­ druck am Ventilsitz 106 die elastische Rückstellkraft der Mem­ bran 96 und Brennstoff strömt unmittelbar aus der Kammer 24 durch das Standrohr 74 in die Kammer 22. Die Zeichnung zeigt, daß der Gehäuseabschnitt 98 konisch nach oben verjüngt ausge­ bildet ist und daß die Entlüftungsöffnung 102 sich vom Gehäuse­ teil nach oben erstreckt, um zu gewährleisten, daß der Brenn­ stoff die Membran 96 anhebt und in das Standrohr 74 strömt, bevor Brennstoff über die Entlüftung 102 in die Kammer 92 ein­ tritt.

Claims (4)

1. Einbau-Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge mit einem im Brennstofftank angeordneten Behälter, dessen unteres offenes Ende in Verbindung mit dem Brennstofftank steht und der eine vom unteren Ende beabstandete Innenwand aufweist, welche den Behälter in eine obere und eine untere Kammer unterteilt, mit einer elektrischen Brennstoffpumpe im Behälter, über deren Einlaß Brennstoff aus der unteren Kammer über die Innenwand angesaugt und in einen Auslaß gedrückt wird, und mit einer Leitung zum Rückführen von überschüssigem Brennstoff in die obere Kammer, wobei zur Verbindung der oberen Kammer mit der unteren Kammer und mit dem Pumpeneinlaß in der unteren Kammer eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, die zum Überströmen von Brennstoff aus der oberen Kammer in die untere Kammer geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung geöffnet wird, wenn der Brennstoffstand in der oberen Kammer (24) einem vorbestimmten maximalen Brennstoffvorrat entspricht.

2. Einbau-Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf die Innenwand (20) des Behälters (12) ein Standrohr (74) aufgesetzt ist, an dessen oberen den maximalen Brennstoffstand entsprechenden Ende ein Ventil (76; 91) aufge­ setzt ist.

3. Einbau-Brennstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem Standrohr (74) ein Ventilgehäuse (98; 100) aufgesetzt ist, das von einer elastischen Membran (96) in zwei Kammern (92, 94) unterteilt ist, wobei das Standrohr in die untere Kammer (94) mündet, die obere Kammer eine Entlüf­ tung (102) zur Atmosphäre aufweist und die Vorratskammer (24) über einen Kanal (104), der mit der Membran (96) an einem Ven­ tilsitz (106) zusammenwirkt, mit dem Standrohr verbunden ist.

4. Einbau-Brennstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Standrohr (74) über einen konischen Abschnitt (108) in die untere Kammer (22) mündet.