DE4438249A1 - Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Aggregat zum Fördern von Kraft­ stoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 89 113 020 bekannten Förderaggregat wird das Laufrad einer als Strömungspumpe ausgebildeten Förderpumpe von einem mit dieser in einem ge­ meinsamen Gehäuse angeordneten elektrischen Antriebsmotor rotierend angetrieben. Das eine Vielzahl von Schaufeln auf­ weisende Laufrad läuft dabei in einer zylinderförmigen Pump­ kammer um, in deren axialen Stirnflächen nutförmige Ausneh­ mungen vorgesehen sind, die von einer Ansaugöffnung in die Pumpkammer zu einer Drucköffnung aus dieser heraus führen und die mit den Ausnehmungen zwischen den Schaufeln am Lauf­ rad einen Förderkanal bilden, über den der Kraftstoff von der Ansaugöffnung zur Drucköffnung unter einer Erhöhung des Kraftstoffdruckes gefördert wird.

Die Pumpkammer der Förderpumpe wird dabei in axialer Rich­ tung von einem mit einem Ansaugstutzen in den Vorratstank verbundenen Ansaugdeckel und einem, die Drucköffnung in ei­ nen Druckraum im Gehäuse des Förderaggregates aufweisenden Zwischengehäuse begrenzt, zwischen denen zudem ein Zwischen­ ring eingespannt ist, der die zylinderförmige, das Laufrad aufnehmende Pumpkammer in radialer Richtung begrenzt. Dabei sind Ansaugdeckel, Zwischenring und Zwischengehäuse am bekannten Förderaggregat starr miteinander verbunden und fest am Gehäuse des Förderaggregates arretiert, so daß die Förderpumpe des bekannten Förderaggregates den Nachteil auf­ weist, daß für ein sicheres Abdichten der Pumpkammer eine hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist. Zudem tritt insbesondere beim Verwenden von Bauteilen aus Kunststoff das Problem auf, daß deren mögliches Aufquellen nicht ausgegli­ chen werden kann, was zu erhöhten Leckageverlusten oder ei­ nem Anlaufen des Laufrades an den Pumpkammerstirnwänden füh­ ren kann. Desweiteren besteht am bekannten Förderaggregat die Gefahr eines Blockierens des Laufrades der Förderpumpe, wenn sich im Kraftstoff vorhandene Schmutz- oder Abriebpar­ tikel im engen Axialspalt zwischen Laufrad und Pumpkammer stirnwänden festsetzen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vor­ teil, daß ein Blockieren des Laufrades der Förderpumpe in der Pumpkammer sicher vermieden werden kann. Dies wird dabei in konstruktiv einfacher Weise mittels eines federnden Ver­ bindungselementes erreicht, daß die Pumpenbauteile Ansaug­ deckel und Zwischengehäuse derart gegeneinander verspannt, daß bei bestimmten Druck- bzw. Kräfteverhältnissen innerhalb der Pumpkammer ein axiales Abheben voneinander möglich wird, so daß ein bestimmter Maximaldruck in der Pumpkammer nicht überschritten wird (Überdruckventil) und Schmutzpartikel aus der Pumpkammer ausgespült werden können. Zudem kann durch das erfindungsgemäße Verspannen der Pumpenbauteile der Fer­ tigungsaufwand hinsichtlich der Toleranzen verringert wer­ den, da die Pumpenbauteile auch bei einem möglichen Aufquel­ len von Kunststoffteilen sicher gegeneinander gepreßt wer­ den, so daß der Leckageverlust aus der Pumpkammer gering ist, was in Folge den Wirkungsgrad der Förderpumpe erhöht. Dabei ist es gemäß den zwei gezeigten Ausführungsbeispielen möglich, das Federelement gegen den Ansaugdeckel oder das Zwischengehäuse wirken zu lassen, wobei dann jeweils das an­ dere Pumpenbauteil als Widerlager ortsfest mit dem Gehäuse des Förderaggregates verbunden ist. Dabei kann die Pumpkam­ mer sowohl im Ansaugdeckel, als auch im Zwischengehäuse an­ geordnet sein. Die Ausführung mit auf das axial verschieb­ bare Zwischengehäuse wirkendem Federelement weist dabei zu­ dem den Vorteil auf, daß die Anpreßkraft durch den Druck im sich an das Zwischengehäuse anschließenden Druckraum während des Betriebs der Förderpumpe unterstützt wird.

Das Federelement wird dabei unter Vorspannung in das Förder­ aggregat eingesetzt, die in vorteilhafter Weise so abge­ stimmt ist, daß sie geringfügig größer ist, als der maximal zulässige Betriebsdruck in der Pumpkammer.

Ein weiterer Vorteil wird durch das Vorsehen eines Ringab­ satzes an einer der Pumpkammerwände, vorzugsweise dem An­ saugdeckel, im radial äußeren Bereich der Pumpkammerstirn­ wand erreicht, der die Größe des halben Axialspiels zwischen Laufrad und Pumpkammerwänden aufweist und so eine gleichmä­ ßige Spielverteilung an beiden Seiten des Laufrades ermög­ licht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen­ standes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Aggregates zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem das Federelement auf das Zwischengehäuse der Förderpumpe wirkt, die Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem auf den Ansaugdeckel wirkenden Federelement und die Fig. 3 eine Ansicht des in der Fig. 2 verwendeten Federelementes.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Förderaggregates ist auf die Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten er­ findungswesentlichen Förderpumpe beschränkt, die in aus dem Stand der Technik (z. B. G 89 113 020) bekannter Weise in ein Gehäuse des Förderaggregates eingesetzt ist und von einem elektrischen Antriebsmotor rotierend angetrieben wird, wobei das Gehäuse mittels eines Ansaugstutzens mit einem Vorrats­ tank und mittels einer Förderleitung mit der zu versorgenden Brennkraftmaschine verbunden ist.

Die in der Fig. 1 dargestellte Förderpumpe 1 der Strömungs­ pumpenbauart weist dabei ein von einem nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor rotierend angetriebenes, eine Vielzahl von Schaufeln aufweisendes scheibenförmiges Laufrad 3 auf, das in einer zylinderförmigen Pumpkammer 5 umläuft. Die Pumpkammer 5 wird dabei in Achsrichtung zum Laufrad 3 von einem Ansaugdeckel 7 und einem an diesem anliegenden Zwischengehäuse 9 begrenzt, wobei der scheibenförmige An­ saugdeckel 7 mit seinem Außenumfang 11 an einem in der Fig. 1 nicht näher dargestellten Gehäuse des Förderaggregates be­ festigt ist. Der Ansaugdeckel 7 weist eine die Pumpkammer 5 bildende zylinderförmige Ausnehmung auf, deren Stirnfläche eine erste Pumpkammerwand 13 bildet. Der dabei entstandene, axial in Richtung Zwischengehäuse 9 vorstehende Ring 15 be­ grenzt die Pumpkammer 5 mit seiner Innenwandfläche in radialer Richtung, wobei an dessen Ringstirnfläche das ebenfalls vorzugsweise scheibenförmige Zwischengehäuse 9 mit seiner einen, eine zweite Pumpkammerwand 17 bildenden Stirnfläche zur Anlage kommt. In die Pumpkammerwände 13 und 17 sind teilringförmig verlaufende Nuten 19 eingearbeitet, die im Zusammenwirken mit den Ausnehmungen zwischen den Schaufeln des Laufrades 3 je einen Förderkanal 21 bilden, der sich von einer Ansaugöffnung 23 im Ansaugdeckel 7 zu einer Drucköff­ nung 25 im Zwischengehäuse 9 erstreckt. Die Ansaugöffnung 23 ist dabei mittels eines Ansaugstutzens 27 am Ansaugdeckel 7 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter verbunden und die Druck­ öffnung 25 mündet andererseits in einen, sich auf der dem Ansaugdeckel 7 abgewandten Stirnseite an das Zwischengehäuse 9 anschließenden Druckraum, von dem eine nicht dargestellte Förderleitung zur Brennkraftmaschine abführt.

Am radial äußeren Durchmesserbereich der ersten Pumpkammer­ wand 13 ist zudem ein Ringabsatz 29 am Ansaugdeckel 7 vorge­ sehen, der die Größe des halben Axialspiels des Laufrades 3 zu den Pumpkammerwänden 13, 17 aufweist und so einen separa­ ten Laufbereich bildet, an dem das Laufrad 3 mit seinem äu­ ßersten Bereich anliegt.

Dabei erfolgt im ersten Ausführungsbeispiel die Verbindung Ansaugdeckel 7 mit dem Zwischengehäuse 9 mittels einer Fe­ derklammer 31, die das axial verschiebbare Zwischengehäuse 9 gegen den ortsfesten Ansaugdeckel 7 gepreßt hält. Dabei kann sowohl eine einstückige, als abgewinkelte Scheibe mit einer Durchgangsöffnung für die Antriebswelle ausgeführte Klammer als auch eine Vielzahl von zweiarmigen abgewinkelten Blech­ streifen als Federklammer 31 verwendet werden, wobei jeweils ein erster Arm 33 mit einer bestimmten Vorspannung an der der Pumpkammer 5 abgewandten Stirnfläche des Zwischengehäu­ ses 9 anliegt und ein zweiter Arm 35 in eine Ausnehmung 37 an der Umfangsfläche des Ansaugdeckels 7 eingreift, wobei dieser zweite Arm 35 ein Spiel zur Umfangsfläche des Zwi­ schengehäuses 9 aufweist. Die taschenförmigen Ausnehmungen 37 vertiefen sich dabei in der dem Zwischengehäuse 9 abge­ wandten Richtung stetig, so daß eine schräge Anlagefläche 39 gebildet ist, an der die zweiten Arme 35 jeweils unter Vor­ spannung anliegen.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbei­ spiel, das in seinem Grundaufbau dem ersten Ausführungsbei­ spiel entspricht, ist das Zwischengehäuse 209 mit seiner Um­ fangsfläche fest mit dem Gehäuse 41 des Förderaggregates verbunden und der Ansaugdeckel 207 ist axial verschiebbar. Dazu ist dort die Pumpkammer 5 in das Zwischengehäuse 209 eingearbeitet und der scheibenförmige Ansaugdeckel 207 ragt derart in die, die Pumpkammer 5 bildende zylinderförmige Ausnehmung des Zwischengehäuses 209, daß er diese axial ver­ schließt, wobei zwischen der Umfangsfläche des Ansaugdeckels 207 und der Innenwandfläche des verbleibenden Ringansatzes 43 am Zwischengehäuse 209 nur ein geringes Spiel verbleibt. Dabei ist es vorteilhaft den als Dichtfläche wirkenden Be­ reich der Innenwandfläche des Ringansatzes 43 geringfügig konisch auszuführen, so daß sich der Öffnungsquerschnitt zwischen Ansaugdeckel 207 und Ringansatz 43 mit zunehmend abgehobenem Ansaugdeckel 207 vergrößert, um bei einem be­ stimmten Pumpkammerdruck ein ungehindertes Abströmen von Schmutzpartikeln aus der Pumpkammer 5 zu ermöglichen. Das die Pumpenbauteile gegeneinander verspannende federnde Verbindungselement ist im zweiten Ausführungsbeispiel als Federscheibe 45 ausgeführt, die mit einem äußeren Ringbe­ reich zwischen einem Kragen 47 des Gehäuses 41 und der Stirnfläche des Ringansatzes 43 fest eingespannt ist. Die Federscheibe 45 weist dabei, wie auch in der Fig. 3 dargestellt, mehrere, vorzugsweise drei, axial vorstehende Federzungen 49 an der dem Ansaugdeckel 207 zugewandten Stirnfläche auf, die im eingebauten Zustand mit einer be­ stimmten Vorspannkraft am Ansaugdeckel 207 anliegen und die­ sen so mit einer bestimmten Kraft über das Laufrad 3 gegen das Zwischengehäuse 209 verspannen. Die Druckkraft der Fe­ derzungen 49 ist dabei nur geringfügig größer ausgeführt als die durch den Betriebsdruck in der Pumpkammer 5 auf die Kam­ merwände 13, 17 wirkende Kraft.

Zur Durchführung des Ansaugstutzens 27 weist die Feder­ scheibe 45 eine Durchgangsöffnung 51 und zur Abstützung der Antriebswelle 53 eine Rippe 55 an ihrer der Förderpumpe 1 abgewandten Stirnfläche auf.

Während des Betriebs des Förderaggregates wird nun in be­ kannter Weise Kraftstoff über die Ansaugöffnung 23 in die Pumpkammer 5 angesaugt und infolge des umlaufenden Laufrades 3 über den Förderkanal 21 zur Drucköffnung 25 gefördert, über die der Kraftstoff mit erhöhtem Druck in den Druckraum gelangt und von dort über einen Teil des Gehäuses 41 in eine Förderleitung zur Brennkraftmaschine strömt. Kommt es dabei innerhalb der Pumpkammer 5 zu einem Anstieg der Axialkraft über einen bestimmten Wert, z. B. durch das Festsetzen von Schmutzpartikeln zwischen Laufrad 3 und Pumpkammerwänden 13, 17 hebt der jeweils axial verschiebbare Pumpenteil entgegen der Kraft des Federelementes 31, 45 vom ortsfesten Pumpen­ teil ab und steuert so einen Öffnungsquerschnitt frei, über den die Schmutzpartikel ausgespült werden können.

Somit ist es durch das erfindungsgemäße Federelement mög­ lich, daß Leckageverluste aus der Pumpkammer 5 minimiert und Schmutzpartikel zwischen Laufrad 3 und Pumpkammerwänden 13, 17 ausgespült werden können, so daß ein Festfressen des Laufrades 3 trotz Engspiel zu den Kammerwänden sicher ver­ mieden werden kann.

Claims (12)

1. Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine, mit einer als Strömungspumpe ausgeführten Förderpumpe (1), deren scheibenförmiges Laufrad (3) in einer zylinderförmigen, durch ein, einen Ansaugdeckel (7, 207) bildenden ersten Gehäuseteil und ein an diesem an­ liegenden, ein Zwischengehäuse (9, 209) bildenden zweiten Gehäuseteil begrenzten Pumpkammer (5) rotierend umläuft und dabei Kraftstoff von einer Ansaugöffnung (23) im Ansaug­ deckel (7, 207) zu einer Drucköffnung (25) im Zwischengehäu­ se (9, 209) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaug­ deckel (7, 207) und das Zwischengehäuse (9, 209) mittels ei­ nes federnden Verbindungselementes derart gegeneinander ver­ spannt sind, daß eine zur Drehachse des Laufrades (3) axiale Relativbewegung zwischen dem Ansaugdeckel (7, 207) und dem Zwischengehäuse (9, 209) möglich ist.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Verbindungselement unter Vorspannung in die Förder­ pumpe (1) eingesetzt ist.

3. Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft des federnden Verbindungselementes derart ein­ gestellt ist, daß sie geringfügig größer ist, als eine in­ folge eines maximalen Betriebsdruckes innerhalb der Pumpkam­ mer (5) auf die Pumpkammerwände (13, 17) wirkende Kraft.

4. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Verbindungselement durch wenigstens eine Federklam­ mer (31) gebildet ist, die vorzugsweise als zweiarmiges, ab­ gewinkeltes Blechformteil ausgeführt ist, deren einer Arm (35) das Zwischengehäuse (9) umfassend, am Außenumfang des Ansaugdeckels (7) anliegt und deren anderer Arm (33) sich an der der Pumpkammer (5) abgewandten Stirnfläche des Zwischen­ gehäuses (9) abstützt.

5. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Umfangsfläche des Ansaugdeckels (7) Ausnehmungen (37) zur Aufnahme der jeweiligen Arme (35) der Federklammern (31) vorgesehen sind, deren Tiefe in der dem Zwischengehäuse (9) abgewandten Richtung stetig zunimmt.

6. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugdeckel (7) eine die Pumpkammer (5) bildende zylinder­ förmige Ausnehmung aufweist, die von einem verbleibenden axial in Richtung Zwischengehäuse (9) vorstehenden Ring (15) begrenzt wird, an dessen Stirnfläche des scheibenförmige Zwischengehäuse (9) durch die Federklammer (31) in Anlage gehalten wird, wobei sich an die dem Ansaugdeckel (7) abge­ wandte Stirnfläche des Zwischengehäuses (9) ein Druckraum des Förderaggregates anschließt.

7. Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am radial äußeren Bereich der am Ansaugdeckel (7) gebildeten Pumpkammerwand (13) ein Ringabsatz (29) vorgesehen ist, des­ sen axiales Maß die Größe des halben Axialspiels zwischen dem Laufrad (3) und den Pumpkammerwänden (13, 17) beträgt.

8. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Verbindungselement als Federscheibe (45) ausgeführt ist, die zwischen einem die Förderpumpe (1) aufnehmenden Ge­ häuse (41) des Förderaggregates und der Ansaugseite der För­ derpumpe (1) eingespannt ist.

9. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (45) auf ihrer dem Ansaugdeckel (207) zugewand­ ten Stirnseite axial vorstehende Federzungen (49) aufweist, die unter Vorspannung an der der Pumpkammer (5) abgewandten Stirnfläche des Ansaugdeckels (207) anliegen.

10. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (209) eine die Pumpkammer (5) bildende zylinderförmige Ausnehmung aufweist, die durch einen axial in Richtung Ansaugdeckel (207) vorstehenden Ringansatz (43) begrenzt ist, der die Umfangsfläche des scheibenförmigen An­ saugdeckels (207) mit geringem Spiel umfaßt.

11. Aggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (45) mit einem radial äußeren Ringbereich von einem Kragen (47) des Gehäuses (41) an die Stirnfläche des Ringansatzes (43) gepreßt wird, wobei die Federzungen (49) zur Anlage an den Ansaugdeckel (207) gelangen.

12. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Ansaugdeckel (207) abgewandten Stirnseite der Feder­ scheibe (45) eine, eine das Laufrad (3) der Förderpumpe (1) antreibende Antriebswelle (53) abstützende Rippe (55) vorge­ sehen ist.