EP0759503B1 - Fördereinheit - Google Patents

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EP0759503B1
EP0759503B1 EP96112506A EP96112506A EP0759503B1 EP 0759503 B1 EP0759503 B1 EP 0759503B1 EP 96112506 A EP96112506 A EP 96112506A EP 96112506 A EP96112506 A EP 96112506A EP 0759503 B1 EP0759503 B1 EP 0759503B1
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EP
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main chamber
pump
fuel
magnets
delivery unit
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EP0759503A3 (de
EP0759503A2 (de
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Walter Enders
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Mannesmann VDO AG
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Mannesmann VDO AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/18—Feeding by means of driven pumps characterised by provision of main and auxiliary pumps

Definitions

  • the invention relates to a conveyor unit for conveying Fuel for an internal combustion engine of a motor vehicle with a main pump delivering from a main chamber, one for feeding the fuel into the main chamber trained backing pump and at least one in the Main chamber arranged electric motor, for driving Backing pump and main pump, the backing pump in a prechamber is arranged below the main chamber.
  • Such conveyor units are nowadays widely used Delivery of fuel used in a motor vehicle and are therefore state of the art.
  • the separation the delivery unit into a main chamber with one arranged therein Main pump and a prechamber with one in it arranged backing pump contributes to an increase in safety the fuel supply.
  • Today's internal combustion engines require a particularly high level of security in the Supply of fuel, otherwise damage, for example on a catalyst, are to be feared.
  • the backing pump delivers a supply of fuel into the main chamber. For example, when cornering the motor vehicle's fuel supply to the backing pump interrupted at short notice, this is irrelevant as long as there is still fuel in the main chamber. Due to the arrangement of the main chamber and the prechamber one above the other, the conveyor unit is particularly designed compact.
  • the main pump and backing pump can also be used in this way from a single electric motor located in the main chamber drive. Then for driving the backing pump a drive shaft of the electric motor through a housing base the main chamber into the antechamber (DE 27 45 818 A1). Carrying the shaft through the bottom of the case Main chamber requires a particularly good radial seal, otherwise there is a risk that the main chamber after idling for a longer period of the motor vehicle. Thereby requires the supply of the internal combustion engine Fuel undesirable on a subsequent start Time. In addition, there is always the risk that the radial seal leaking through aging or fuel diffused through them.
  • the invention is based on the problem of a conveyor unit of the type mentioned in such a way that they a secure supply of the internal combustion engine Motor vehicle guaranteed with fuel.
  • the backing pump and a drive shaft of the electric motor each Have magnets that face each other arranged and by a non-magnetizable material existing housing base of the main chamber from each other are separated.
  • connection of the backing pump to the main chamber can, for example with one in the case bottom between the Pre-chamber and the main chamber arranged valve.
  • this valve has the disadvantage that it leaks could become, which then leads to an idling of the Main chamber could lead.
  • This source of error can be avoid when the conveyor unit connects the prechamber with the main chamber has a riser, the Mouth of the housing bottom of the main chamber a distance Has.
  • the riser thus serves as the overflow of the Antechamber that opens into the main chamber. So that's the The bottom of the main chamber is hermetically sealed.
  • the backing pump has a pump wheel on it arranged magnets.
  • the walls are the Form the prechamber so that it replaces the pump housing.
  • the installation of the backing pump is particularly special simply because the impeller is the only one moving Part is inserted into the antechamber.
  • the structure of the conveyor unit is the same Conveying capacity more compact if according to an advantageous Development of the invention of the housing bottom of the Main chamber a pot-shaped recess for receiving a End of the drive shaft when the magnets on the Circumference of the drive shaft are arranged and if the Back pump a bell-shaped enclosing the recess Extension has magnets arranged on its inner circumference are. With the arrangement of the magnets in a bell shape much larger forces can be transmitted, than, for example, with two on two end faces Magnets facing waves.
  • the electric motor consists of electromagnets, while the backing pump only has permanent magnets. The main pump then needs its own drive.
  • Complicated forms of the conveyor unit are easy produce if the walls of the antechamber and Main chamber made of the most fuel-resistant plastic injection molding.
  • a conveyor unit has a main chamber 1 a prechamber located below it 2.
  • the main chamber 1 there is a cylindrical pump device 3 with a main pump 4 arranged therein and an electric motor 5.
  • the main pump 4 is on a drive shaft 6 of the electric motor 5 connected.
  • On the drive shaft 6 is attached a magnet set 7, which is in a cup-shaped Indentation 8 penetrates into the housing base 9 of the main chamber 1.
  • This cup-shaped depression 8 is in the antechamber 2 of a bell-shaped extension 10 one Pre-pump 11 enclosed.
  • On the inner circumference of the bell-shaped Extension 10 is another magnet set 12 arranged.
  • the backing pump 11 has a fixed with the magnet set 12 connected pump wheel 13.
  • the antechamber 2 has a riser 17 a connection to the main chamber 1.
  • Die Riser 17 is a simple pipe with a mouth 18 in the upper area of the main chamber 1.
  • the riser 17 protrudes a little into the antechamber 2.
  • the main pump 4 has one to to the housing bottom 9 of the main chamber 1 reaching suction line 20 and an outlet 21 leading out of the delivery unit.
  • This design of the main chamber 1 ensures that it is hermetically sealed in the bottom area and no fuel accidentally got out of it.
  • the Fuel delivery by the main pump 4 is as long maintain how fuel is in the main chamber 1 is located. A brief interruption in the fuel supply is at the inlet 16 of the conveyor irrelevant.
  • FIG 2 is a section through the magnet set 12 of the Backing pump 11 and arranged on the drive shaft 6 Magnet set 7 shown in Figure 1.
  • a magnet 23 on the drive shaft 6 is a magnet 22 on the backing pump 11 with opposite polarity. Between Magnet sets 7, 12 are part of the housing base 9 of the main chamber 1. It is important that one is possible high accuracy of fit of the magnet sets 7, 12 and Housing bottom 9, since the transmission of the drive energy from the drive shaft 6 to the backing pump 11 all the better is, the smaller the distance of the magnet sets 7, 12 from each other is.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Fördereinheit zum Fördern von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer aus einer Hauptkammer fördernden Hauptpumpe, einer zum Fördern des Kraftstoffs in die Hauptkammer ausgebildeten Vorpumpe und zumindest einem in der Hauptkammer angeordneten Elektromotor, zum Antrieb von Vorpumpe und Hauptpumpe, wobei die Vorpumpe in einer Vorkammer unterhalb der Hauptkammer angeordnet ist.
Derartige Fördereinheiten werden heutzutage vielfach zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug eingesetzt und sind demnach Stand der Technik. Die Trennung der Fördereinheit in eine Hauptkammer mit einer darin angeordneten Hauptpumpe und eine Vorkammer mit einer darin angeordneten Vorpumpe trägt zu einer Erhöhung der Sicherheit der Kraftstoffversorgung bei. Heutige Brennkraftmaschinen benötigen eine besonders hohe Sicherheit bei der Versorgung mit Kraftstoff, da ansonsten Schäden, beispielsweise an einem Katalysator, zu befürchten sind. Hierbei fördert die Vorpumpe einen Vorrat an Kraftstoff in die Hauptkammer. Wird beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs die Kraftstoffzufuhr zu der Vorpumpe kurzfristig unterbrochen, ist dies belanglos, solange noch Kraftstoff in der Hauptkammer vorhanden ist. Durch die Anordnung der Hauptkammer und der Vorkammer übereinander gestaltet sich die Fördereinheit besonders kompakt. Weiterhin lassen sich so Hauptpumpe und Vorpumpe von einem einzigen in der Hauptkammer angeordneten Elektromotor antreiben. Für den Antrieb der Vorpumpe muß dann eine Antriebswelle des Elektromotors durch einen Gehäuseboden der Hauptkammer in die Vorkammer geführt werden (DE 27 45 818 A1). Die Durchführung der Welle durch den Gehäuseboden der Hauptkammer erfordert eine besonders gute Radialdichtung, da ansonsten die Gefahr besteht, daß die Hauptkammer nach einem längeren Stand des Kraftfahrzeugs leerläuft. Dadurch erfordert die Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff bei einem folgenden Start unerwünscht viel Zeit. Zudem besteht immer die Gefahr, daß die Radialdichtung durch Altern undicht wird oder Kraftstoff durch sie hindurchdiffundiert.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Fördereinheit der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie eine sichere Versorgung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Kraftstoff garantiert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorpumpe und eine Antriebswelle des Elektromotors jeweils Magnete aufweisen, welche einander gegenüberstehend angeordnet und durch einen aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Gehäuseboden der Hauptkammer voneinander getrennt sind.
Durch diese Gestaltung der Fördereinheit wird das Problem der Abdichtung der Hauptkammer einfach umgangen, da keine Radialdichtung mehr benötigt wird. Die Anordnung der Magnete entspricht hier der einer sogenannten Magnetkupplung, deren Magnete von dem Gehäuseboden getrennt sind. Der Gehäuseboden der Hauptkammer kann nun eine geschlossene Trennwand sein, welche auch bei einem längeren Stand des Kraftfahrzeuges keinen Kraftstoff durchläßt. Mit der erfindungsgemäßen Fördereinheit ist es damit leicht möglich, eine Sicherheitsreserve an Kraftstoff in der Hauptkammer zu halten. Der Gehäuseboden muß aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehen, wie beispielsweise Kunststoff oder bestimmten Nichteisenmetallen oder Edelstählen, damit zur Übertragung der Antriebskräfte notwendige magnetische Felder nicht behindert werden. Bei hohen Drehzahlen sollte sie zudem zur Vermeidung von Wirbelströmen aus elektrisch nicht leitfähigem Material bestehen. Um sämtliche Radialdichtungen in der Fördereinheit zu vermeiden, wäre es auch möglich, die Hauptpumpe ebenfalls über eine derartige Magnetkupplung anzutreiben.
Die Verbindung der Vorpumpe mit der Haupt kammer kann beispielsweise mit einem in dem Gehäuseboden zwischen der Vorkammer und der Hauptkammer angeordneten Ventil erfolgen. Dieses Ventil hat jedoch den Nachteil, daß es undicht werden könnte, was dann zu einem Leerlaufen der Hauptkammer führen könnte. Diese Fehlerquelle läßt sich vermeiden, wenn die Fördereinheit zur Verbindung der Vorkammer mit der Hauptkammer eine Steigleitung hat, deren Mündung von dem Gehäuseboden der Haupt kammer einen Abstand hat. Die Steigleitung dient damit als Überlauf der Vorkammer, der in die Hauptkammer mündet. Damit ist der Gehäuseboden der Hauptkammer hermetisch geschlossen.
Eine konstruktiv vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Vorpumpe ein Pumpenrad mit darauf angeordneten Magneten hat. Dabei sind die Wandungen der Vorkammer so auszubilden, daß sie das Pumpengehäuse ersetzen. Die Montage der Vorpumpe gestaltet sich somit besonders einfach, da das Pumpenrad dann als einziges bewegliches Teil in die Vorkammer eingesetzt wird.
Der Aufbau der Fördereinheit gestaltet sich bei gleicher Förderleistung kompakter, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Gehäuseboden der Hauptkammer eine topfförmige Vertiefung zur Aufnahme eines Endes der Antriebswelle hat, wenn die Magnete auf dem Umfang der Antriebswelle angeordnet sind und wenn die Vorpumpe eine die Vertiefung umschließende glockenförmige Erweiterung hat, auf deren inneren Umfang Magnete angeordnet sind. Mit der Anordnung der Magnete in einer Glokkenform lassen sich wesentlich größere Kräfte übertragen, als beispielsweise mit sich an zwei Stirnflächen zweier Wellen gegenüberstehenden Magneten.
Der konstruktive Aufwand des Antriebs der Vorpumpe läßt sich verringern, wenn in der Hauptkammer ein Stator des Elektromotors angeordnet und ein Teil der Vorpumpe zu einem Rotor des Elektromotors ausgebildet ist. Bei dieser Gestaltung besteht der Elektromotor aus Elektromagneten, während die Vorpumpe lediglich Permanentmagnete aufweist. Die Hauptpumpe benötigt dann einen eigenen Antrieb.
Komplizierte Formen der Fördereinheit lassen sich leicht herstellen, wenn die Wandungen der Vorkammer und der Hauptkammer aus kraftstoffesten Kunststoffspritzguß bestehen.
Zur weiteren Verdeutlichung des Grundprinzips der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches nachfolgend beschrieben wird. Diese zeigt in
Fig. 1
eine Fördereinheit mit einer Hauptpumpe und einer Vorpumpe,
Fig.2
einen Schnitt entlang der Linie I-I durch eine magnetische Kraftübertragung der Vorpumpe aus Figur 1.
In Figur 1 hat eine Fördereinheit eine Hauptkammer 1 mit einer darunter angeordneten Vorkammer 2. In der Hauptkammer 1 befindet sich eine zylindrische Pumpeinrichtung 3 mit einer darin angeordneten Hauptpumpe 4 und einem Elektromotor 5. Die Hauptpumpe 4 ist an einer Antriebswelle 6 des Elektromotors 5 angeschlossen. An der Antriebswelle 6 ist ein Magnetsatz 7 befestigt, der in eine topfförmige Vertiefung 8 im Gehäuseboden 9 der Hauptkammer 1 eindringt. Diese topfförmige Vertiefung 8 wird in der Vorkammer 2 von einer glockenförmigen Erweiterung 10 einer Vorpumpe 11 umschlossen. Auf dem inneren Umfang der glokkenförmigen Erweiterung 10 ist ein weiterer Magnetsatz 12 angeordnet. Die Vorpumpe 11 hat ein fest mit dem Magnetsatz 12 verbundenes Pumpenrad 13. Zur Abstützung von Axialkräften, welche beim Betrieb auf das Pumpenrad 13 wirken, ist auf dem Pumpenrad 13 und einem Gehäuseboden 14 der Vorkammer 2 ein Gleitlager 15 angeordnet. Hier umschließt das Gleitlager 15 ringförmig einen Einlaß 16 für den Kraftstoff. Die Vorkammer 2 hat über eine Steigleitung 17 eine Verbindung mit der Hauptkammer 1. Die Steigleitung 17 ist ein einfaches Rohr, mit einer Mündung 18 in den oberen Bereich der Hauptkammer 1. Die Steigleitung 17 ragt ein wenig in die Vorkammer 2 hinein. Zwischen der von dem Gehäuseboden 9 der Hauptkammer 1 gebildeten oberen Begrenzung der Vorkammer 2 und einer Einmündung 19 der Steigleitung 17 entsteht so ein Bereich, der für eine Entgasung des Kraftstoffs vorgesehen ist und von dem aus eine Entgasungsöffnung 24 nach außen führt. Die Hauptpumpe 4 hat eine bis zum Gehäuseboden 9 der Hauptkammer 1 reichende Ansaugleitung 20 und einen aus der Fördereinheit heraus führenden Auslaß 21.
Durch diese Gestaltung der Haupt kammer 1 ist sichergestellt, daß sie im Bodenbereich hermetisch dicht ist und kein Kraftstoff unbeabsichtigt aus ihr herausgelangt. Die Kraftstofförderung durch die Hauptpumpe 4 wird solange aufrechterhalten, wie sich Kraftstoff in der Hauptkammer 1 befindet. Eine kurzzeitige Unterbrechung der Kraftstoffversorgung am Einlaß 16 der Fördereinrichtung ist dabei belanglos.
In Figur 2 ist ein Schnitt durch den Magnetsatz 12 der Vorpumpe 11 und den auf der Antriebswelle 6 angeordneten Magnetsatz 7 aus Figur 1 dargestellt. Hierbei zeigt sich, daß beide Magnetsätze 7, 12 aus einzelnen Magneten 22, 23 bestehen, deren Polungen sich über den Umfang gesehen abwechseln. Weiterhin ist zu erkennen, daß jeder Magnetsatz 7, 12 die gleiche Anzahl von Magneten 22, 23 aufweist. Die Polungen wurden in der Zeichnung mit "N" für Nordpol und "S" für Südpol gekennzeichnet. Einem Magneten 23 auf der Antriebswelle 6 steht ein Magnet 22 auf der Vorpumpe 11 mit entgegengesetzter Polung gegenüber. Zwischen den Magnetsätzen 7, 12 befindet sich ein Teil des Gehäusebodens 9 der Hauptkammer 1. Wichtig ist hierbei eine möglichst hohe Paßgenauigkeit der Magnetsätze 7, 12 und des Gehäusebodens 9, da die Übertragung der Antriebsenergie von der Antriebswelle 6 auf die Vorpumpe 11 umso besser ist, je geringer der Abstand der Magnetsätze 7, 12 voneinander ist.

Claims (6)

  1. Fördereinheit zum Fördern von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer aus einer Hauptkammer (1) fördernden Hauptpumpe (4), einer zum Fördern des Kraftstoffs in die Hauptkammer (1) ausgebildeten Vorpumpe (11) und zumindest einem in der Hauptkammer (1) angeordneten Elektromotor (5), zum Antrieb von Vorpumpe (11) und Hauptpumpe (4), wobei die Vorpumpe (11) in einer Vorkammer (2) unterhalb der Hauptkammer (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpumpe (11) und eine Antriebswelle (6) des Elektromotors (5) durch einen aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Gehäuseboden (9) der Hauptkammer (1) voneinander getrennt sind und daß die Vorpumpe (11) und die Antriebswelle (6) jeweils Magnete (22, 23) aufweisen, welche einander gegenüberstehend angeordnet sind.
  2. Fördereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verbindung der Vorkammer (2) mit der Hauptkammer (1) eine Steigleitung (17) hat, deren Mündung (18) von dem Gehäuseboden (9) der Hauptkammer (1) einen Abstand hat.
  3. Fördereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpumpe (11) ein Pumpenrad (13) mit darauf angeordneten Magneten (22) hat.
  4. Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (9) der Hauptkammer (1) eine topfförmige Vertiefung (8) zur Aufnahme eines Endes der Antriebswelle (6) hat, daß die Magnete (23) auf dem Umfang der Antriebswelle (6) angeordnet sind und daß die Vorpumpe (11) eine die Vertiefung (8) umschließende glockenförmige Erweiterung (10) hat, auf deren inneren Umfang Magnete (22) angeordnet sind.
  5. Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptkammer (1) ein Stator des Elektromotors angeordnet und ein Teil der Vorpumpe (11) zu einem Rotor des Elektromotors ausgebildet ist.
  6. Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (9, 14) der Vorkammer (2) und der Hauptkammer (1) aus kraftstoffesten Kunststoffspritzguß bestehen.
EP96112506A 1995-08-18 1996-08-02 Fördereinheit Expired - Lifetime EP0759503B1 (de)

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EP0759503A2 EP0759503A2 (de) 1997-02-26
EP0759503A3 EP0759503A3 (de) 1997-10-15
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