DE4437377B4

DE4437377B4 - Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4437377B4
Application number: DE4437377A
Authority: DE
Inventors: Juergen Treiber; Hartmuth Ing.(grad.) Kraemer; Thomas Wuensch; Willi Strohl; Stefan Woerz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2014-10-20
Also published as: FR2726041A1; US5601422A; FR2726041B1; KR960014634A; BR9504457A; KR100373809B1; DE4437377A1

Abstract

Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine, mit einer von einem elektrischen Antriebsmotor (3) rotierend angetriebenen Förderpumpe (1) der Rollenzellenpumpenbauart, in deren durch eine Grundplatte (13), die Wand der Bohrung (27) eines Zwischenringes (29) und einer Deckplatte (31) begrenzten Pumpkammer (33) ein zur Bohrung (27) des Zwischenringes (29) hin exzentrisch gelagerter scheibenförmiger Pumpenrotor (23) mit mehreren von diesem in je einer Radialnut (39) geführten Rollen (41) umläuft, wobei die Rollen (41) infolge der Fliehkraft bei umlaufendem Pumpenrotor (23) an die als Laufbahn wirkende Wand der Bohrung (27) des Zwischenringes (29) angepreßt werden und dabei jeweils zwischen zwei benachbarten Rollen (41) einen Pumpenarbeitsraum (43) in der Pumpkammer (33) begrenzen, sowie mit einer im Bereich der umlaufenden Pumpenarbeitsräume (43) angeordneten Ansaugöffnung (35) in der Grundplatte (13) und einer Drucköffnung (37) in der Deckplatte (31) und einem in Drehrichtung des Pumpenrotors (23) zwischen Drucköffnung (37) und Ansaugöffnung (35) angeordneten...

Description

Die Erfindung geht von einem Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen aus der DE 28 35 457 C2 bekannten Förderaggregat treibt ein Antriebsmotor einen als Nutscheibe ausgebildeten Pumpenrotor einer Förderpumpe der Rollenzellenpumpenbauart innerhalb einer Pumpenkammer rotierend an. Die Pumpenkammer ist dabei durch eine Grundplatte und eine Deckplatte in axialer Richtung und in radialer Richtung durch die Wand einer Bohrung eines zwischen Grund- und Deckplatte eingespannten Zwischenringes begrenzt. Die innere Begrenzung der Pumpenkammer erfolgt durch die Umfangsfläche des Pumpenrotors, der so in der Pumpenkammer angeordnet ist, daß seine Drehachse exentrisch zur Achse der Bohrungswand des Zwischenringes liegt, so daß sich ein umlaufender sichelförmiger Pumpenarbeitsraum ergibt, der durch die in den einzelnen Radialnuten des Pumpenrotors geführten, während des Betriebs der Pumpe infolge der Fliehkraft an der Wand der Bohrung des Zwischenringes anliegenden Rollen in mehrere Pumpenarbeitsräume geteilt wird, die während des Umlaufens alternierend eine Saugöffnung in der Grundplatte und eine Drucköffnung in der Deckplatte überstreichen.

Dabei wird der Druck des über die Saugöffnung in den jeweiligen Pumpenarbeitsraum eingeströmten Kraftstoffes nach dem Austauchen aus der Überdeckung mit der Saugöffnung infolge der durch die Exzentrizität des Pumpenrotors während dessen Umlaufens in der Pumpenkammer bewirkten Volumenverringerung des Pumpenarbeitsraumes erhöht, strömt nach dem Aufsteuern der Drucköffnung in diese ab und wird über eine Druckleitung weiter zur zu versorgenden Brennkraftmaschine geleitet.

Zwischen dem Ende der Drucköffnung und dem Beginn der Saugöffnung ist dabei ein Engspaltbereich zwischen dem exzentrisch gelagerten Pumpenrotor und der als Lauffläche wirkenden Wand des Zwischenringes gebildet, in dem die Pumpenarbeitsräume ihr kleinstes Volumen während des Umlaufens aufweisen. Dieser Engspaltbereich soll dabei ein, den Wirkungsgrad der Pumpe negativ beeinflussendes Überströmen von Kraftstoff von der Druckseite zur Saugseite verhindern und muß daher sehr gering ausgeführt sein, was jedoch einen hohen Fertigungsaufwand hinsichtlich der Genauigkeit der Bauteile zur Folge hat. Zudem weist die Förderpumpe des bekannten Kraftstofförderaggregates den Nachteil auf, daß die den Engspalt durchlaufenden Pumpenarbeitsräume erst zu einem Zeitpunkt aus der Überdeckung mit der Drucköffnung austauchen, zu dem sie mit ihrem anderen Ende bereits die Saugöffnung überfahren haben, was sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Abdichtung des Engspaltes zur Folge hat.

Aus der US 5 378 111 A , der US 345 885 und der DE-GM 16 96 452 sind Rollenzellenpumpen bekannt, deren jeweiliger Pumpenarbeitsraum die Ansaugöffnung beim Durchlaufen des Engspaltbereiches erst nach dem vollständigen Austauchen aus der Überdeckung mit der Drucköffnung aufsteuert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstofförderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die geänderten Steuerzeiten die zeitliche Änderung des Volumens der Pumpenarbeitsräume zum Zeitpunkt des Austauchens aus der Überdeckung mit der Drucköffnung und zum Zeitpunkt des Beginns der Überdeckung mit der Saugöffnung nahezu Null ist, was eine Minimierung der Pulsation des Kraftstoffes und somit eine Reduzierung der Geräuschemission zur Folge hat.

Vorteilhafterweise ist der Bereich des Engspaltes zwischen dem Ende der Drucköffnung und dem Beginn der Saugöffnung derart ausgeführt, daß die diesen durchlaufenden Pumpenarbeitsräume die Saugöffnung erst überfahren, wenn sie vollständig aus der Überdeckung mit der Drucköffnung ausgetaucht sind (positive Überdeckung). Dabei wird die Dichtwirkung am Engspalt dadurch unterstützt, daß sich nunmehr immer wenigstens eine Rolle im Engspalt befindet, über deren Anlage an der Wand der Bohrung des Zwischenringes die Dichtwirkung im Engspaltbereich erheblich gesteigert werden kann, ohne dabei den Fertigungsaufwand hinsichtlich der Genauigkeit zu erhöhen.

Dabei soll der Engspalt durch die Veränderung der Steuerzeiten für Förderbeginn – und ende, d.h. durch die Änderung der Lage der Druck- und Saugöffnungen in vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, daß die einzelnen Pumpenarbeitsräume beim Übergang vom Druckbereich in den Saugbereich für etwa 20° Drehwinkel von den Druck- und Saugöffnungen getrennt sind.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Förderaggregates insbesondere bei dessen Verwendung innerhalb eines Vorratstankes ist die Anordnung einer vom Saugraum ausgehenden Entgasungsbohrung im Engspalt, durch die dort befindliche Gasblasen abgeführt werden können, was sich in bekannter Weise vorteilhaft auf die Strömungsverhältnisse in der Förderpumpe insbesondere bei erhitztem Kraftstoff auswirkt.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstofförderaggregates ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die 1 einen Schnitt durch das Förderaggregat mit Antriebsmotor und Förderpumpe und die 2 eine Darstellung der Förderpumpe aus der 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei dem in der 1 dargestellten Kraftstofförderaggregat ist eine Förderpumpe 1 mit einem, diese rotierend antreibenden elektrischen Antriebsmotor 3 in ein gemeinsames Gehäuse 5 eingesetzt. Dieses Gehäuse 5 weist an seinem einen Ende einen, in einen nicht dargestellten Kraftstoffvorratstank mündenden Ansaugstutzen 7 und an seinem anderen Ende einen, ein Druckventil 9 enthaltenen Druckstutzen 11 auf, an den eine ebenfalls nicht näher dargestellte Förderleitung zu einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
Die als Rollenzellenpumpe ausgebildete Förderpumpe 1 stützt sich dabei mit einer Grundplatte 13 im Gehäuse 5 ab und teilt dieses dabei in einen an den Ansaugstutzen 7 anschließenden Saugraum 15 und einen bis an den Druckstutzen 11 führenden Druckraum 17, wobei der Antriebsmotor 3 im Druckraum 17 angeordnet und kraftstoffdurchströmt ist.
In der Grundplatte 13 ist eine Achse 19 befestigt, auf der sowohl ein Anker 21 des Antriebsmotors 3, als auch ein scheibenförmiger Pumpenrotor 23 der Förderpumpe 1 drehbar gelagert sind, wobei der Anker 21 und der Pumpenrotor 23 über ein Kupplungsteil 25 miteinander verbunden sind.
Der scheibenförmige Pumpenrotor 23 läuft dabei, wie auch der 2 entnehmbar, exzentrisch in einer Bohrung 27 eines Zwischenringes 29 um, der auf seiner einen Seite durch die ihm zugewandte Stirnwand der Grundplatte 13 und auf seiner anderen Seite durch eine Deck- bzw. Stützplatte 31 abgedeckt ist. Dabei begrenzen die Stirnwand der Grundplatte 13, die Wand der Bohrung 27 des Zwischenringes 29 und die Stirnwand der Deckplatte 31 eine zylinderförmige Pumpkammer 33, in der der exzentrisch gelagerte Pumpenrotor 23 umläuft und die über eine in der 2 näher gezeigte, in Höhe der Wand der Bohrung 27 des Zwischenringes 29 angeordnete nierenförmige Ansaugöffnung 35 in der Grundplatte 13 mit dem Saugraum 15 und über eine radial innerhalb des Pumpenrotors 23 liegende Drucköffnung 37 in der Deckplatte 31 mit dem Druckraum 17 verbindbar ist.
Wie in der 2 dargestellt, weist der Pumpenrotor 23 fünf gleichmäßig an seinem Umfang angeordnete, radial einwärts verlaufende Radialnuten 39 auf, in denen jeweils Verdrängungskörper in Form von Rollen 41 verschiebbar geführt sind. Diese Rollen 41 werden dabei bei umlaufendem Pumpenrotor 23 durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, so daß sie fest an die eine Ablaufbahn bildende Wand der Bohrung 27 des Zwischenringes 29 gepreßt werden und in Folge der Rotation an dieser ablaufen. Dabei ergeben sich zwischen der Umfangsfläche des Pumpenrotors 23 und der Wand der Bohrung 27 sichelförmige Pumpenarbeitsräume 43, die durch die einzelnen Rollen 41 voneinander begrenzt sind und deren Volumen sich während des Umlaufens mit dem Pumpenrotor 23 von der Ansaugöffnung 35 aus in Drehrichtung zur Drucköffnung 37 hin verringert.
Dabei ist in Drehrichtung des Pumpenrotors (im Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn) zwischen der nierenförmigen Ansaugöffnung 35 und der radial innenliegenden nockenförmigen Drucköffnung 37 ein Arbeitsbereich zwischen der Umfangsfläche des Pumpenrotors 23 und der Wand der Bohrung 27 vorgesehen, bei dessen Durchlaufen sich das Volumen der jeweiligen Pumpenarbeitsräume 43 infolge der exzentrischen Anordnung des Pumpenrotors 23 stetig verringert, so daß es ne ben einer Beschleunigung des in den Pumpenarbeitsräumen 43 befindlichen Kraftstoffes auch zu dessen Druckerhöhung kommt, so daß der in den Pumpenarbeitsräumen 43 eingeschlossene Kraftstoff beim Überfahren der Pumpenarbeitsräume 43 über die Drucköffnung 37 über diese in den Druckraum 17 abströmt. Das Aufsteuern der Verbindung der Pumpenarbeitsräume 43 zur Drucköffnung 37 erfolgt dabei durch die in Drehrichtung vorn liegenden Kanten 45 am Nutengrund der Radialnuten 39, wobei der Raum unterhalb der Rollen 41 über ein verbleibendes Spiel zwischen Rollen 41 und Radialnuten 39 mit dem jeweiligen Pumpenarbeitsraum 43 verbunden ist.
Zwischen dem Ende der Drucköffnung 37, d.h. dem Zeitpunkt des Austauchens der Pumpenarbeitsräume 43 aus. der Überdeckung mit der Drucköffnung 37 (Förderende – A) und dem Beginn der Ansaugöffnung 35, d.h. dem Zeitpunkt des Beginns der Überdeckung des jeweiligen Pumpenarbeitsraumes 43 mit der Ansaugöffnung 35 (Ansaugbeginn – B) ist infolge der Exzentrizität des Pumpenrotors 23 ein Engspaltbereich 47 zwischen dessen Umfangsfläche und der Wand der Bohrung 27 gebildet, über den die Drucköffnung 37 gegen die Ansaugöffnung 35 abgedichtet ist.
Dieser Engspaltbereich ist dabei so dimensioniert, daß die Pumpenarbeitsräume 43 bei dessen Durchlaufen die Saugöffnung 35 erst aufsteuern, wenn sie vollständig aus der Überdeckung mit der Drucköffnung 37 ausgetaucht sind. Dabei ist gewährleistet, daß sich immer eine Rolle 41 im Engspaltbereich befindet, die zusätzlich Druck- und Saugseite gegeneinander abdichtet.
Der Engspaltbereich 47 ist dabei zudem so ausgeführt, daß die einzelnen Pumpenarbeitsräume 43 bei dessen Durchlaufen (von A nach B) für etwa 20° Drehwinkel gänzlich vom Druck- und Saugbereich abgekoppelt sind.
Desweiteren ermöglicht die Ausbildung des Engspaltes 47, daß die zeitliche Änderung des Volumens der jeweiligen Pumpenarbeitsräume 43 beim Durchlaufen der Punkte A und B nahezu Null ist, so daß Pulsationen des dann im Pumpenarbeitsraum 43 eingeschlossenen oder freigegebenen Kraftstoffes vermieden werden können.
Für eine Abführung von Gasblasen aus dem Engspaltbereich 47 ist zudem eine in den Saugraum 15 mündende Entgasungsbohrung 49 in der Grundplatte 13 im Bereich des Engspaltes 47 vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Förderaggregat arbeitet in folgender Weise.
Mit Bestromen des elektrischen Antriebsmotors 3 wird dessen Anker 21 in eine rotierende Bewegung versetzt, die sich über das Kupplungsteil 25 auf den Pumpenrotor 23 fortsetzt. Dabei strömt über die Ansaugöffnung 35 Kraftstoff aus dem Saugraum 15 in den jeweiligen, die Ansaugöffnung 35 überdeckenden Pumpenarbeitsraum 43. Dieser Füllvorgang wird dabei durch die Vergrößerung der Pumpenarbeitsräume 43 im Ansaugbereich infolge der exzentrischen Lagerung des Pumpenrotors 23 noch verstärkt, die ein Ansaugen des Kraftstoffes bewirken. Im weiteren Verlauf der Drehbewegung des Pumpenrotors 23 tauchen die Pumpenarbeitsräume 43 aus ihrer Überdeckung mit der Ansaugöffnung 35 aus, um kurze Zeit darauf bereits in die Überdeckung mit der Drucköffnung 37 zu gelangen, wobei sich das Volumen der Pumpenarbeitsräume 43 während der Drehbewegung des Pumpenrotors 23 beim Durchlaufen des Druckbereiches stetig verringert, so daß der Druck des Kraftstoffes in den Arbeitsräumen 43 ansteigt. Mit dem Aufsteuern der Drucköffnung 37 gelangt der Kraftstoff dann mit erhöhtem Druck in den Druckraum 17, durchströmt diesen entlang des Antriebsmotors 3 bis zum Druckstutzen 11 und weiter in die Förderleitung zur Brennkraftmaschine.
Dabei verringert sich das Volumen der Pumpenarbeitsräume 43 bis zum Ende der Überdeckung mit der Drucköffnung 37 bis auf einen minimalen Wert, der sich dann mit Beginn des Überfahrens über die Ansaugöffnung 35 wieder vergrößert.
Dabei ist es mit dem erfindungsgemäßen Förderaggregat möglich, den Wirkungsgrad der Förderpumpe 1 durch ein konstruktiv einfaches und sicheres Abdichten zwischen Druck- und Saugseite infolge veränderter Steuergeometrien zu erhöhen und die Geräuschemission der Förderpumpe zu verringern.

Claims

Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine, mit einer von einem elektrischen Antriebsmotor (3) rotierend angetriebenen Förderpumpe (1) der Rollenzellenpumpenbauart, in deren durch eine Grundplatte (13), die Wand der Bohrung (27) eines Zwischenringes (29) und einer Deckplatte (31) begrenzten Pumpkammer (33) ein zur Bohrung (27) des Zwischenringes (29) hin exzentrisch gelagerter scheibenförmiger Pumpenrotor (23) mit mehreren von diesem in je einer Radialnut (39) geführten Rollen (41) umläuft, wobei die Rollen (41) infolge der Fliehkraft bei umlaufendem Pumpenrotor (23) an die als Laufbahn wirkende Wand der Bohrung (27) des Zwischenringes (29) angepreßt werden und dabei jeweils zwischen zwei benachbarten Rollen (41) einen Pumpenarbeitsraum (43) in der Pumpkammer (33) begrenzen, sowie mit einer im Bereich der umlaufenden Pumpenarbeitsräume (43) angeordneten Ansaugöffnung (35) in der Grundplatte (13) und einer Drucköffnung (37) in der Deckplatte (31) und einem in Drehrichtung des Pumpenrotors (23) zwischen Drucköffnung (37) und Ansaugöffnung (35) angeordneten Engspaltbereich (47) zwischen der Wand der Bohrung (27) des Zwischenringes (29) und der Umfangsfläche des Pumpenrotors (23), wobei der jeweilige Pumpenarbeitsraum (43) beim Durchlaufen des Engspaltbereiches (47) die Ansaugöffnung (35) erst nach dem vollständigen Austauchen aus der Überdeckung mit der Drucköffnung (37) aufsteuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Engspaltbereich (47) derart ausgebildet ist, dass die zeitliche Änderung des Volumens der diesen durchlaufenden Pumpenarbeitsräume (43) zum Zeitpunkt des Austauchens (A) aus der Überdeckung mit der Drucköffnung (37) und zum Zeitpunkt des Aufsteuerns (B) der Ansaugöffnung (35) nahezu Null ist.
Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Engspaltbereiches (47) derart ausgeführt ist, dass sich zu jedem Zeitpunkt wenigstens eine Rolle (41) des Pumpenrotors (23) in diesem befindet.
Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Pumpenarbeitsräume (43) beim Übergang von einem Druckbereich in einen Saugbereich beim Durchlaufen des Engspaltbereiches (47) für etwa 20° Drehwinkel vollständig von der Drucköffnung (37) und der Ansaugöffnung (35) getrennt sind.
Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entgasungsbohrung (49) in der Grundplatte (13) im Bereich des Engspaltes (47) vorgesehen ist.