DE4240542A1 - Centrifugal electrically driven fuel pump e.g for vehicle IC engine - has arcuate channel around rim of turbine-type wheel with pockets on both sides defined by circumferential rib - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betrie­ bene Kraftstoffpumpe und insbesondere eine als Kreiselpumpe ausgebildete Kraftstoffpumpe für Fahrzeug-Brennkraftmaschi­ nen und dergleichen.

Elektrisch betriebene Kreiselpumpen sind bereits in Kraft­ stoffzuführanlagen für Fahrzeuge eingesetzt worden. Pumpen dieser Bauart umfassen typischerweise ein Gehäuse, das in einen Kraftstofftank eintauchbar sowie mit einem Einlaß zum Einsaugen von Kraftstoff aus dem Tank und einem Auslaß zum Abgeben von unter Druck stehendem Kraftstoff an die Brenn­ kraftmaschine versehen ist. Ein elektrischer Motor enthält einen Rotor, der im Gehäuse drehbar gelagert und mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist. Ein turbinenarti­ ges Laufrad ist drehfest mit dem Rotor verbunden und besitzt an seinem Umfang eine Anordnung von Taschen, die sich um jeden axialen Rand des Umfangs herum erstrecken. Ein bogen­ förmiger Pumpkanal mit einem Einlaß und einem Auslaß an ent­ gegengesetzten Enden umgibt den Laufradumfang, um durch eine wirbelartige Bewegung zwischen den Taschen des umlaufenden Laufrades und dem umgebenden Kanal Kraftstoffdruck zu ent­ wickeln. Ein Beispiel einer derartigen Kraftstoffpumpe ist in der US 32 59 072 offenbart.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe der angegebenen Bauart so weiterzubilden, daß das Laufrad verbesserte Druck- und Strömungseigenschaften besitzt, und zwar insbesondere bei hohen Kraftstofftemperaturen, bei denen die Pumpe andern­ falls einer Dampfsperre unterliegen könnte. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Aufbau des Laufrades zu vereinfachen, um das Laufrad wirtschaftli­ cher herstellen und einfacher in die Pumpe einbauen zu können. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Schaufeln des Laufrades eine erhöhte Festigkeit und einen verbesserten Wirkungsgrad zu verleihen.

Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung eine elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe mit einem Gehäuse, das einen Kraftstoffeinlaß und einen Kraftstoffauslaß aufweist, einem elektrischen Motor mit einem Rotor und einer Strom­ versorgung für den Motor zum Drehen des Rotors im Gehäuse, und einer Pumpe mit einem turbinenartigen Laufrad, das mit dem Rotor drehfest verbunden ist und dessen Umfang eine Anordnung von Taschen aufweist und von einem bogenförmigen Kanal umgeben ist, der mit dem Kraftstoffeinlaß und -auslaß verbunden ist, wobei der Laufradumfang eine kontinuierliche, ununterbrochene, serpentinenförmige Rippe von geradlinigem Aufbau aufweist, die zwischen axial entgegengesetzten Seitenrändern des Laufradumfangs in Umfangsrichtung um das Laufrad herum verläuft und hierbei identische Taschen bil­ det, die um den Umfang herum an entgegengesetzten Seiten­ rändern des Laufrades miteinander abwechseln, wobei die serpentinenförmige Rippe zusammengesetzt ist aus geraden Abschnitten, die axial quer über den Umfang zwischen den Laufradseitenrändern verlaufen, wobei sie sich mit geraden Abschnitten abwechseln, die entlang der Seitenränder paral­ lel zu diesen Seitenrändern verlaufen, wobei die axial quer über den Umfang verlaufenden Rippenabschnitte unter spitzen Winkeln zur Achse des Laufrades geneigt sind, so daß die Taschen bei Draufsicht auf das Laufrad in radialer Richtung die Geometrie kegelstumpfförmiger Pyramiden haben.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die besagten spitzen Winkel im wesentlichen gleich 26° sind, das Laufrad einschließlich der Rippe ein einteiliges, homogenes, gegossenes Bauteil ist und die Dicke der Rippe in einer Richtung radial einwärts vom Umfang aus größer wird.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Ansicht einer Kraftstoffpumpe;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Laufrades der in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffpumpe;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Teilansicht des Laufrades in Fig. 2, gesehen in radialer Richtung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des in den Fig. 2-4 gezeigten Laufrades.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffpumpe 10 besitzt ein Gehäuse 12 in Form eines zylindrischen Mantels 14, der axial beabstandete Einlaß- und Auslaßdeckel 16, 18 verbindet. Ein elektrischer Motor 20 wird von einem Rotor 22 gebildet, der mittels einer Welle 24 im Gehäuse 12 drehbar gelagert ist und von einem Permanentmagnet-Stator 26 umgeben wird. Bürsten 28 sind innerhalb des Auslaß-Deckels 18 angeordnet und mit Anschlüssen 30 elektrisch verbunden, die außerhalb des Deckels 18 angeordnet sind. Die Bürsten 28 werden von Federn 32 in elektrischen Gleitkontakt mit einer Kommuta­ torplatte 34 gedrückt, die von einem Rotor 22 getragen wird, um ihn mit elektrischer Energie zu versorgen und somit den Rotor 22 sowie die Welle 24 innerhalb des Gehäuses 12 zu drehen. Soweit die Pumpe 10 bisher beschrieben wurde, ent­ spricht sie den Pumpen, wie sie in den US-Patentschriften 43 52 641, 45 00 270 und 45 96 519 dargestellt sind.

Der Pumpenmechanismus 36 der Kraftstoffpumpe 10 umfaßt ein Laufrad 38, das durch einen Draht 40 mit der Welle 24 dreh­ fest verbunden ist. Ein bogenförmiger Pumpkanal 42 umgibt in Umfangsrichtung den Umfang des Laufrades 38 und wird von dem Einlaß-Deckel 16 und einer Platte 44 auf der entgegenge­ setzten Seite des Laufrades 38 gebildet. Der Kanal 42 besitzt eine Einlaßöffnung 45, die mit dem vom Deckel 16 vorstehenden Einlaß 46 verbunden ist, sowie eine Auslaß­ öffnung 48, die durch die Platte 44 hindurch ins Innere des Gehäuses 12 verläuft. Kraftstoff wird von dem Laufrad 38 aus dem Einlaß 46 durch das Gehäuse 12 zu einem Auslaß gepumpt, der durch den Auslaßdeckel 18 hindurchläuft.

Das Laufrad 38 ist im einzelnen in den Fig. 2-5 darge­ stellt. Das Laufrad 38 ist vorzugsweise ein einstückiges, homogenes, gegossenes Kunststoffteil, das die Geometrie einer ebenen Scheibe gleichförmiger Dicke mit axial gegen­ überliegenden parallelen Seitenflächen 50, 52 hat. Eine kontinuierliche, ununterbrochene (d. h. endlose), geradlinig aufgebaute, serpentinenförmige Rippe 54 verläuft um den gesamten Umfang des Laufrades 38 herum. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, wird die Dicke der Rippe 54 in einer Richtung radial einwärts zum Laufrad größer. Die Rippe 54 wird von Abschnitten 56 gebildet, die zwischen den entge­ gengesetzten Rändern des Laufradumfangs unter einem spitzen Winkel zur Laufradachse verlaufen und sich abwechseln mit Abschnitten 58 an den axial gegenüberliegenden Rändern des Umfangs parallel zu den axial gerichteten Seitenflächen 50, 52 des Laufrades.

Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, haben die von den Rippen 54 gebildeten Taschen 60 die gleiche Geometrie eines Kegelstumpfes um den Umfang des Laufrades 38 herum, wobei sie sich auf gegenüberliegenden Seiten des Laufradumfangs abwechseln. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Rippenabschnitte 56 unter sich abwech­ selnden Winkeln von im wesentlichen gleich 26° zur Lauf­ radachse gerichtet.

Der soweit beschriebene Laufradaufbau hat den Vorteil eines relativ groben Volumens der Taschen 60, während er gleich­ zeitig für eine hohe Festigkeit und Integrität der Rippe sorgt. Es gibt an den Laufradseitenflächen keine Ränder oder Enden, die beim Zusammenbau oder im Betrieb abbrechen kön­ nen. Außerdem ergibt sich ein erhöhter Pumpenwirkungsgrad. Tatsächlich wurde festgestellt, daß die in den Zeichnungen dargestellte Pumpe ein verbessertes Betriebsverhalten insbesondere bei hohen Kraftstofftemperaturen zeigt, bei denen andernfalls eine Dampfsperre oder Fehlfunktion der Pumpe auftreten kann.

Claims (4)

1. Elektrisch betriebene Kraftstoffpumpe mit:
einem Gehäuse (12), das einen Kraftstoffeinlaß (45) und einen Kraftstoffauslaß (48) aufweist,
einem elektrischen Motor (20) mit einem Rotor (22) und einer Stromversorgung für den Motor zum Drehen des Rotors im Gehäuse, und
einer Pumpe (36) mit einem turbinenartigen Laufrad (38), das mit dem Rotor (22) drehfest verbunden ist und dessen Umfang eine Anordnung von Taschen (60) aufweist und von einem bogenförmigen Kanal (42) umgeben ist, der mit dem Kraft­ stoffeinlaß und -auslaß verbunden ist,
wobei der Laufradumfang eine kontinuierliche, ununterbro­ chene, serpentinenförmige Rippe (54) von geradlinigem Aufbau aufweist, die zwischen axial entgegengesetzten Seitenrändern des Laufradumfangs in Umfangsrichtung um das Laufrad (38) herum verläuft und hierbei identische Taschen (60) bildet, die um den Umfang herum an entgegengesetzten Seitenrändern des Laufrads (38) miteinander abwechseln,
wobei die serpentinenförmige Rippe (54) zusammengesetzt ist aus geraden Abschnitten (56), die axial quer über den Umfang zwischen den Laufradseitenrändern verlaufen, wobei sie sich mit geraden Abschnitten (58) abwechseln, die entlang der Seitenränder parallel zu diesen Seitenrändern verlaufen,
wobei die axial quer über den Umfang verlaufenden Rippenab­ schnitte (56) unter spitzen Winkeln zur Achse des Laufrads geneigt sind, so daß die Taschen (60) bei Draufsicht auf das Laufrad in radialer Richtung die Geometrie kegelstumpfför­ miger Pyramiden haben.

2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die besagten spitzen Winkel im wesentlichen gleich 26° sind.

3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (38) einschließlich der Rippe (54) ein einteiliges, homogenes, gegossenes Bauteil ist.

4. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Rippe (54) in einer Richtung radial einwärts vom Umfang aus größer wird.