DE4446106C2

DE4446106C2 - Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4446106C2
Application number: DE4446106A
Authority: DE
Inventors: Dequan Yu; Robert D Gaston
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: US5375975A; DE4446106A1; JPH07208373A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffpumpe für Kraft fahrzeuge gemäß der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Bei einer aus der US-PS 4 880 352 bekannten Brennstoffpumpe dieser Art ist der Gehäuseeinlaß an einem Gehäuseendteil des Pumpengehäuses radial zu der Zulaufrinne ausgerichtet und die Zulaufrinne verläuft von der Mündung dieses Gehäuseeinlasses hin zu einem Einlaßbereich des Flügelrades über etwa 180° in Umfangsrichtung, wobei die Zulaufrinne zu ihrem Ende hin eine axiale Neigung gegen den Einlaßbereich des Flügelrades aufweist. Weil hierbei mit dieser Ausbildung der Zulaufrinne eine radiale Bewegungskomponente des in die Zulaufrinne zugeführten Brenn stoffes in eine axiale Bewegungskomponente an dem Einlaßbereich des Flügelrades zu übersetzen ist, läßt sich über die Länge der Zulaufrinne eine Verwirbelung des Brennstoffs kaum vermeiden, auch nicht mit einem dafür vorgesehenen rampenförmigen Verlauf der Zulaufrinne für eine Angleichung der radialen in die axialen Bewegungskomponenten, und als weiterer Nachteil ergibt sich, insbesondere bei angestrebten höheren Förderdrucken der Pumpen, daß es bei einem Druckabfall in der an dem Gehäuseeinlaß ange schlossenen Ansaugleitung für den Brennstoff zu einer Hohlraum bildung im Bereich der Zulaufrinne kommen kann, so daß unerwün schte Fluktuationen bei der Brennstofförderung und sekundäre Rückströmungen des Brennstoffes auftreten können und folglich ein entsprechend schlechter Wirkungsgrad bei diesen bekannten Brennstoffpumpen zu erwarten ist.

Aus der US-PS 5 192 184 ist eine Brennstoffpumpe für Kraftfahr zeuge in der Ausbildung einer Peripheralpumpe bekannt, bei welcher ein zwischen zwei Gehäuseteilen angeordnetes Laufrad mit ringförmigen Pumpkanälen versehen ist, die sich in Bezug auf einen axial ausgerichteten Einlaßbereich und einen ebenso axial ausgerichteten Auslaßbereich über nahezu 340° in Umfangs richtung erstrecken. Eine vergleichbare Ausbildung einer Brenn stoffpumpe für Kraftfahrzeuge ebenfalls als eine Peripheralpum pe ist auch bspw. aus der DE 38 23 726 A1 bekannt, wobei für die Einlaß- und Auslaßenden der ringförmig angelegten Pumpkanä le im wesentlichen tangential angelegte, aufsteigende Rampen realisiert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art derart auszubil den, daß jede Wirbelbildung im Bereich des Gehäuseeinlasses beim Ansaugen des Brennstoffes vermieden wird ebenso wie son stige unerwünschte Fluktuationen bei der Brennstofförderung, um so den Gesamtwirkungsgrad der Pumpe zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Brennstoffpumpe gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gelöst mit den dafür gekennzeichneten Merkmalen sowie deren zweckmäßiger Ausbildung gemäß den weiteren Ansprüchen.

Durch die axiale Ausrichtung des Gehäuseeinlasses und die große Erstreckungsrichtung der Zulaufrinne in der Umfangsrichtung sind mithin bei der erfindungsgemäßen Brennstoffpumpe Vorkeh rungen getroffen, die eine im wesentlichen stoßfreie Überführung des Brennstoffs hin zu dem Einlaßbereich des Flügelrades für die axiale Förderung des Brennstoffs durch das Pumpengehäuse hindurch ergeben. Es wird somit auch eine sekundäre Rückströ mung des Brennstoffs vermieden und somit die Möglichkeit erhal ten, eine völlig vergleichmäßigte, stetige Förderungsrate für die Erzielbarkeit eines höheren Förderdruckes zu realisieren.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennstoff pumpe ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht der Brennstoffpumpe,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des einlaß seitigen Endbereichs der Pumpe,

Fig. 3 einen Querschnitt der Pumpe nach der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt der Pumpe nach der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht der Pumpe in einer Ansicht in Richtung des Gehäuseeinlasses und

Fig. 6 einen Querschnitt der Pumpe nach der Linie 6-6 in Fig. 5.

Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Schnittansicht besteht die Brennstoffpumpe 10 aus einem Gehäuse 12, in welchem ein elektrischer Motor 14 innerhalb einer Motorenkammer 16 angeordnet ist. Eine Motorwelle 18 verläuft in der Achse des Gehäuses 12 hin zu einem Gehäuseendteil 20 und trägt ein schraubenförmiges Flügelrad 22, dessen Drehachse mit der Motorwelle 18 ausgebildet ist und parallel zu welcher ein Gehäuseeinlaß 24 des Gehäuseendteils 20 verläuft. Die schraubenförmige Beschaufelung 26 des Flügelrades 22 hat eine vorlaufende Kante 28, die sich in einer Richtung etwa senkrecht zu einer Achse durch den Gehäuseeinlaß 24 und parallel zu der Welle 18 bewegt. Die Welle 18 steht in eine Aussparung 30 des Endteils 20 vor und liegt an einem Schub knopf 32 an, an dessen Stelle der Endteil 20 auch mit einem Schublager für die Weile 18 versehen sein kann. Die Welle 18 ist im übrigen in einem Lager 34 gelagert.

Der aus einem Tank über den Gehäuseeinlaß 24 angesaugte Brennstoff wird von dem Flügelrad 22 durch die Motorenkam mer 16 hindurch gefördert, wo er den Motor 14 kühlt, und wird dann zu einem Gehäuseauslaß 38 hin weitergeleitet, der sich an dem zu dem Gehäuseeinlaß 24 axial entgegengesetzten Ende des Gehäuses 12 befindet. Bei seinem Durchgang durch das Pumpengehäuse säubert und kühlt der Brennstoff auch einen Kommutator 40 des Motors sowie dessen obere Lager 42 und Bürsten (nicht dargestellt) des Motors, wobei parallel zu dem Gehäuseauslaß 38 noch ein Rückschlagventil 44 vorge sehen ist, das zu dem Brennstofftank hin öffnet, sollte mit dem Pumpenteil innerhalb des Motorenraumes 16 ein Überdruck erzeugt werden.

Aus den Fig. 3 und 4 ist die Ausbildung des Gehäusesend teils 20 ersichtlich, welcher zunächst eine mit einer Rück seite 48' des ersten Schraubenganges 48 des Flügelrades 22 zusammenpassende Fläche 46 aufweist, die also in Umfangs richtung des Pumpengehäuses 12 verläuft. Diese mit dem Flügelrad 22 zusammenpassende Umfangsfläche 46 ist mit einer Brennstoff-Zulaufrinne 50 versehen, die sich von dem Gehäuseeinlaß 24 über wenigstens etwa 340° des Umfangs der Umfangsfläche 46 in einer Richtung zurück zu dem Gehäuse einlaß erstreckt. Diese Brennstoff-Zulaufrinne 50 weist dabei eine Einlaßrampe 52 auf, die mit einer in Richtung des Flügelrades 22 verlaufenden axialen Neigung θ versehen ist. Die Oberfläche dieser Einlaßrampe 52 rückt damit näher an das Flügelrad 22 heran, wenn der Außenumfang der Zulauf rinne 50, beginnend bei dem Gehäuseeinlaß 24, im Uhrzeiger gegensinn überquert wird. Die axiale Neigung θ der Einlaß rampe 52 in Richtung des Flügelrades 22 sollte dabei vorzugs weise etwa 4° bis 8° betragen und über einen Winkel β zwischen etwa 6° und 10° entlang der Umfangsfläche 46 des Endteils 20 zwischen dem Gehäuseeinlaß 24 und einem geneig ten Bereich 54 verlaufen.

Dieser geneigte Bereich 54, der sich also am Ende des Umfangswinkels β befindet, weist eine geringere axiale Neigung θ in Richtung auf das Flügelrad 22 auf als die Einlaßrampe 52, nämlich eine axiale Neigung θ von etwa 1° bis 3°, und zusätzlich verläuft dieser geneigte Bereich 54 über einen Winkel δ von etwa 340° bis 348°, ausgehend von dem Gehäuseeinlaß 24 und über den Umfang des Gehäuseend teils 20 bis hin zu einer Rampe 56, welche das Ende der Brennstoff-Zulaufrinne 50 ausbildet. Diese endseitige Rampe 56 verläuft zwischen dem geneigten Bereich 54 und dem Gehäuseeinlaß 24, ebenfalls in Umfangsrichtung des Gehäuse endteils 20, und weist eine steilere axiale Neigung ε in Richtung des Flügelrades 22 auf als der geneigte Bereich 54, wie es in Fig. 4 angedeutet ist. Die axiale Neigung dieser endseitigen Rampe 56 beträgt bspw. etwa 4° bis 8° und verläuft über einen Winkel α von etwa 6° bis 10° entlang des Umfangs der Umfangsfläche 46 in Bezug auf den Gehäuse einlaß 24 und in der Gegenrichtung zu der Einlaßrampe 52, sodaß an dieser Stelle eine Angleichung an die Umfangs fläche 46 erhalten wird.

Im Betrieb der vorbeschriebenen Brennstoffpumpe wird der Brennstoff über einen Brennstoffanschluß 58 in den Gehäuse einlaß 24 angesaugt, sobald das Flügelrad 22 an dem Gehäuse einlaß vorbeiläuft. Der angesaugte Brennstoff wird in Richtung des Flügelrades 22 gefördert, wobei er durch das Zusammenwirken der Einlaßrampe 52 mit der Rückseite 48' des ersten Schraubenganges 48 des Flügelrades 22 in die Brenn stoff-Zulaufrinne 50 hinein umgelenkt wird. Während sich das Flügelrad 22 dreht, wird dann der Brennstoff aus der Zulaufrinne 50 in den Einlaßbereich 60 des Flügelrades überführt. Die Teilmenge des Brennstoffs, die nicht in diesen Einlaßbereich überführt werden kann, strömt anderer seits in Richtung des geneigten Bereichs 52 und wird längs der Zulaufrinne 50 über den Umfang der Umfangsfläche 46 bewegt. Dadurch wird in dieser Zulaufrinne 50 eine Verwirbe lung des Brennstoffs erzeugt, noch bevor der Brennstoff an das Flügelrad 22 übergeben wurde, sodaß als Folge davon eine Verwirbelung beim eigentlichen Übertritt des Brenn stoffs in das Flügelrad verhindert oder wenigstens weit gehend reduziert wird und so auch eine sekundäre Rückströ mung des Brennstoffs nicht stattfindet, die als solche bei den bekannten Brennstoffpumpen unvermeidbar auftritt. Da der geneigte Bereich 52 eine axiale Neigung in Richtung des Flügelrades 22 hat, wird dadurch die Querschnittsfläche 62 der Zulaufrinne 50 kleiner, sobald sich der Brennstoff der endseitigen Rampe 54 nähert, sodaß als Folge davon der Brennstoffdruck innerhalb der Zulaufrinne 50 eine korrespon dierende allmähliche Vergrößerung erfährt und somit der abrupte Druckanstieg verhindert wird, der bei den bekannten Brennstoffpumpen an dem Brennstoffauslaß eines korrespon dierenden Pumpenkanals auftritt. Der Pumpenwirkungsgrad wird somit vergrößert als Folge des gleichmäßigeren Druck anstieges des Brennstoffs, bevor der Brennstoff in den Einlaßbereich 62 des Flügelrades 22 überführt wird, sodaß damit auch die oben erwähnte Hohlraumbildung und die Pulsie rungswirkungen, die bei den bekannten Brennstoffpumpen feststellbar sind, vermieden werden.

Der Gehäuseendteil 20 ist vorzugsweise als ein Spritzgußteil ausgebildet, für welches mit Glasfasern gefüllte Polymere oder Polymere mit mehrfachen Eigenschaften, sog. tertiäre Polymere, oder andere Kunststoffe, unter Einschluß auch von Thermoplasten, verwendet werden können sowie auch Materia lien anders als solche Kunststoffe. So kann der Gehäuseend teil 20 bspw. als ein Drehteil aus Aluminium gefertigt werden, welches mit den übrigen Bauteilen der Brennstoff pumpe harmoniert.

Claims

1. Brennstoffpumpe für Kraftfahrzeuge mit einem innerhalb eines Pumpengehäuses an einer Motorwelle eines Motors angeordneten schraubenförmigen Flügelrad, mit welchem Brennstoff axial durch das Pumpengehäuse hindurch geför dert wird, wobei der Brennstoff über einen in einem Gehäuseendteil ausgebildeten Gehäuseeinlaß angesaugt und an einen Einlaßbereich des Flügelrades über eine von der Mündung des Gehäuseeinlasses in Umfangsrichtung verlaufen de Zulaufrinne zugeführt wird, die zu dem Einlaßbereich des Flügelrades hin axial geneigt verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseeinlaß (24) zu der Zulaufrinne (50) axial ausgerichtet ist und die Zulaufrin ne (50) in Umfangsrichtung über wenigstens etwa 340° am Umfang einer an das Flügelrad (22) angrenzenden Stirn fläche (46) des Gehäuseendteils (20) verläuft, daß der an der Mündung des Gehäuseeinlasses (24) gelegene Anfang der Zulaufrinne (50) mit einer Einlaßrampe (52) ausgebildet ist, deren axiale Neigung (θ) gegen das Flügelrad (22) steiler ist als die axiale Neigung der Restlänge der Zulaufrinne (50), und daß das an dem Einlaßbereich (16) des Flügelrades (22) gelegene Ende der Zulaufrinne (50) mit einer Auslaßrampe (56) ausgebildet ist, deren axiale Neigung (ε) gegen das Flügelrad (22) steiler ist als die axiale Neigung der Restlänge der Zulaufrinne (50).

2. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufrinne (50) mit einem Neigungswinkel (θ) von etwa 1° bis 3° gegen das Flügelrad (22) axial geneigt ist und über einen Umfangswinkel (δ) von etwa 340° bis 348° verläuft.

3. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Einlaßrampe (52) mit einem Neigungswinkel (θ) von etwa 4° bis 8° gegen das Flügelrad (22) axial geneigt ist und über einen Umfangswinkel (β) von etwa 6° bis 10° verläuft.

4. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßrampe (56) mit einem Nei gungswinkel (ε) von etwa 4° bis 8° gegen das Flügelrad (22) geneigt ist und über einen Umfangswinkel (α) von etwa 6° bis 10° verläuft.