DE4300512A1 - Antrieb für eine Kraftstoffpumpe von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Kraftstoff- Pumpe von Fahrzeugen, insbesondere eine Intankpumpe für kryogene Flüssigkeiten, gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Aus der DE-OS 39 07 728 ist eine Flüssiggaspumpe bekannt, die insbesondere als fahrzeugtaugliche Flüssiggaspumpe für kryogenen Wasserstoff eingesetzt wird. Bei dieser Flüssiggaspumpe ist als Wärmepuffer zwischen dem Kolben und dem Zylindergehäuse ein Gasfilm vorgesehen. Die Hub­ bewegung des Kolbens erfolgt über einen Exzenter.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb für eine Kraftstoffpumpe von Fahrzeugen zu schaffen, der wenig Bauraum erfordert und bei dem die Wärmeentwicklung mini­ miert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Antrieb der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Anordnung des Rotors eines Elektromotors auf einer als Mutter dienenden Hülse, wird die durch den Ro­ tor erzeugte Drehbewegung direkt auf die als Schraube wirkende Spindel übertragen, an deren einem Ende der Kol­ ben angeordnet ist. Die Kraftübertragung zwischen der Hülse und der Spindel erfolgt in vorteilhafter Weise über Kugeln, die in entsprechenden umlaufenden Rillen angeord­ net sind, wobei die Rillen zum einen auf der Innenfläche der Hülse und zum anderen auf der Außenfläche der Spindel ausgebildet sind. Die Hülse ist an ihren stirnseitigen Enden jeweils über ein Lager, vorzugsweise ein Wälzlager, in dem Gehäuse des Elektromotors drehbar gelagert. Die Spindel kann über ein Axiallager mit dem Kolben verbunden sein, so daß auf den Kolben nur eine Hubbewegung erfolgt. In einer anderen Ausführungsform ist die Spindel fest mit dem Kolben verbunden und durch eine formschlüssige Ver­ bindung mit dem Gehäuse des Elektromotors axial ver­ schiebbar. Die formschlüssige Verbindung erfolgt vorteil­ hafterweise durch eine Paßfeder.

In der zweiten Lösungsvariante ist der Rotor direkt auf der Spindel angeordnet und ein Teil des Gehäuses des Elektromotors dient als Mutter. Um ein Verdrehen des Kol­ bens zu vermeiden, ist das mit dem Kolben verbundene Ende der Spindel über ein Axiallager an dem Kolben abgestützt. Bei beiden Lösungsvarianten sind die Wicklungen des Ro­ tors und des Stators supraleitend ausgeführt, um eine Wärmeentwicklung zu verhindern. Bei dem Elektromotor han­ delt es sich vorzugsweise um einen Drehstrommotor ohne Kommutator. Der Antrieb wird vorteilhafterweise bei einer Intankpumpe für kryogene Flüssigkeiten eingesetzt.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zei­ gen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Lösungs­ variante eines Antriebes für eine Kraftstoff- Pumpe und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Lösungs­ variante für eine Kraftstoff-Pumpe.

Die Fig. 1 zeigt einen Antrieb 1 für eine nur teilweise abgebildete Kraftstoff-Pumpe 2 eines Fahrzeuges. Der An­ trieb 1 besteht aus einem in einem Gehäuse 3 angeordneten Elektromotor 4, der einen im Gehäuse 3 gehalterten Stator 5 und einen auf einer Hülse 6 befestigten Rotor 7 auf­ weist. Der Rotor 7 ist so bemessen, daß zwischen der Außenfläche 9 des Rotors 7 und der Innenfläche 10 des Stators 5 ein Spalt 8 vorliegt. Die Hülse 6 ist in der gezeigten Ausführungsform an ihren stirnseitigen Enden 11 und 12 über jeweils ein Wälzlager 13 und 14 gelagert. An der Innenfläche 15 der rotationssymmetrischen Aussparung 16 der Hülse 6 sind spiralförmig verlaufende Rillen 17 ausgebildet, in denen Kugeln 18 geführt sind. Über die Kugeln 18 steht die als Mutter wirkende Hülse 6 in Ein­ griff mit einer Spindel 19, die an ihrer Außenfläche 20 ebenfalls Rillen 21 zur Führung der Kugeln 18 aufweist. Neben der Kraftübertragung dienen die Kugeln 18 gleich­ zeitig zur Lagerung der Spindel 19. Die Spindel 19 ist an ihrem pumpenseitigen Ende 22 mit einem Kolben 23 fest verbunden. Der Kolben 23 ist in einem nur angedeuteten Zylinder 24 über an der Umfangsfläche 25 des Kolbens 23 angeordnete Dichtungen 26 und 27 geführt. Das durch den Rotor 7 auf die Spindel 19 wirkende Drehmoment wird über eine Längsführung 28 zwischen dem Gehäuse 3 und der Spin­ del 19 abgestützt. In der gezeigten Ausführungsform er­ folgt dies vorteilhafterweise über eine Paßfeder 29.

In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines An­ triebes 30 für eine nur teilweise in der Fig. 2 abgebil­ dete Kraftstoff-Pumpe 31 eines Fahrzeuges abgebildet. Der Antrieb 30 besteht aus einem in einem Gehäuse 32 angeord­ neten Elektromotor 33. Der Elektromotor 33 besteht aus einem im Gehäuse 32 angeordneten Stator 34 und einem an einem Ende 35 einer Spindel 36 aufgewickelten Rotor 37. Das Gehäuse 32 weist in Richtung zur Pumpe 31 einen Ab­ schnitt 38 auf, in dem eine als Mutter wirkende und mit Rillen 39 versehene Aussparung 40 ausgebildet ist. Die Rillen dienen zur Führung von Kugeln 41, die in entspre­ chende, auf der Außenfläche 42 der Spindel 36 ausgebil­ dete, umlaufende Rillen 43 eingreifen. Das pumpenseitige Ende 44 der Spindel 36 ist über ein Axiallager 45 mit einem Kolben 46 verbunden. Der Kolben 46 ist in einem in der Fig. 2 nur angedeuteten Zylinder 47 geführt. Zur Ab­ dichtung sind an der Umfangsfläche 48 des Kolbens 46 Dichtungen 49, 50, 51 vorgesehen. Wie in der ersten Aus­ führungsform dienen die Kugeln 41 sowohl zur Kraftüber­ tragung als auch zur Lagerung der Spindel 36. Die jewei­ lige Wicklung des Rotors 7 bzw. 37 und Stators 5 bzw. 34 sind supraleitend ausgeführt, wodurch eine Wärmeentwick­ lung vermieden ist.

Bei den beiden oben beschriebenen Antrieben 1 und 30 wird die durch den Elektromotor 4, 33 erzeugte Drehbewegung über die Kugeln 18, 41 in eine Hubbewegung des Kolbens 23, 46 umgewandelt. Über die Steigung des Schraubgewin­ des, die Drehzahl des Rotors sowie über die Anzahl der Drehungen zwischen den Drehrichtungsumkehrungen wird die Hublänge, die Hubgeschwindigkeit sowie die Druckerhöhung des zu fördernden Mediums eingestellt.

Claims (6)

1. Antrieb für eine Kraftstoff-Pumpe von Fahrzeugen, insbesondere für eine Intankpumpe für kryogene Flüs­ sigkeiten, mit einem Kolben, der in einem Zylinder hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23, 46) mit einer Spindel (19, 36) verbunden ist, daß die Spindel (19, 36) in einem Ge­ häuse (3, 32) drehbar gelagert ist und daß die Spin­ del (19, 36) von einem drehrichtungsumkehrbaren Elektromotor (4, 33) antreibbar ist, wobei der Elek­ tromotor (4, 33) in dem Gehäuse (3, 32) angeordnet ist und einen Rotor (7, 37) und einen Stator (5, 34) aufweist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) des Elektromotors (4) auf einer im Ge­ häuse (3) gelagerten Hülse (6) angeordnet ist und daß die Hülse (6) über Wälzkörper (18) in Eingriff mit der Spindel (19) steht.

3. Antrieb nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spindel (19) durch eine zu­ sätzliche Längsführung (28, 29) nur axial verschieb­ bar ist.

4. Antrieb nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spindel (19) in der Hülse (6) drehbar ist und daß das pumpenseitige Ende (22) der Spindel (19) drehbar mit dem Kolben (23) verbunden ist.

5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (37) auf der Spindel (36) angeordnet ist, daß in dem Gehäuse (32, 38) eine als Mutter dienende Aussparung (40) vorgesehen ist, die über Wälzkörper (41) in Eingriff mit der Spindel (36) steht und daß das pumpenseitige Ende (44) der Spindel (36) drehbar mit dem Kolben (46) verbunden ist.

6. Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklun­ gen des Stators (5, 34) und des Rotors (7, 37) supraleitend ausgebildet sind.