EP1211419A2 - Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere Kraftstoff - Google Patents

Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere Kraftstoff Download PDF

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EP1211419A2
EP1211419A2 EP01124840A EP01124840A EP1211419A2 EP 1211419 A2 EP1211419 A2 EP 1211419A2 EP 01124840 A EP01124840 A EP 01124840A EP 01124840 A EP01124840 A EP 01124840A EP 1211419 A2 EP1211419 A2 EP 1211419A2
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EP
European Patent Office
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gear
pump
drive shaft
pressure
piston
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01124840A
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English (en)
French (fr)
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EP1211419A3 (de
Inventor
Stanislaw Bodzak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1211419A2 publication Critical patent/EP1211419A2/de
Publication of EP1211419A3 publication Critical patent/EP1211419A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/02—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for several machines or pumps connected in series or in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying Liquid, especially fuel according to the genus of Claim 1.
  • Such a device is described in DE 196 38 332 A1 known.
  • This device has a gear pump on that in a pump chamber paired with each other meshing rotating gears, one of which Gear is driven in rotation by a drive shaft.
  • the pump chamber opens on the suction side of the Gear pump an inlet for the pumped Liquid and on the pressure side an outlet for the pumped liquid.
  • the drive shaft becomes mechanical driven, for example, by an internal combustion engine which is delivered by the device fuel.
  • the gear feed pump starts the internal combustion engine the device only driven at low speed, so that promoted by this only a small amount of fuel that may not be sufficient to ensure a safe To enable the engine to start.
  • the device according to the invention with the features according to Claim 1 has the advantage that at low Pressure on the pressure side of the first gear pump additional gear pump through the coupling device is switched on and thus the amount of liquid delivered is enlarged. If the print on the print side of the first gear pump is sufficiently high and by the first gear pump a sufficient amount of liquid is promoted by the coupling device no longer causes the further gear pump driven.
  • the training according to claim 3 allows liquid to be drawn in through both Gear pumps through a common inlet.
  • the Training according to claim 4 allows an outflow liquid conveyed by both gear pumps through a common outlet, through which Check valve an outflow of fuel switched off further gear pump is prevented.
  • the design according to claim 5 enables the outflow a subset of the by the first gear pump amount of liquid delivered depends on the pressure on the Pressure side, which can limit the flow rate.
  • Claim 6 is an advantageous embodiment of the Coupling device specified.
  • FIG. 1 shows a Fuel supply device for an internal combustion engine with a device for conveying fuel
  • Figure 2 the device in a longitudinal section
  • Figure 3 the Device in cross section along line III-III in Figure 2
  • Figure 3a a check valve of Figure 3 in one Longitudinal section
  • Figure 4 shows the device in one Cross section along line IV-IV in Figure 2.
  • FIG 1 is a fuel supply device for an internal combustion engine 10, for example one Motor vehicle or a stationary internal combustion engine shown, in particular a self-igniting Internal combustion engine is.
  • the fuel supply device has a device 12 for conveying fuel a reservoir 14.
  • the device 12 has two Gear pumps and will be closer below explained. Downstream after device 12 is one High pressure pump 16 arranged, the suction side of the Device 12 supplied fuel is supplied.
  • a high-pressure accumulator is located downstream of the high-pressure pump 16 18 arranged from which lines 20 to injection points 22 lead away on the cylinders of the internal combustion engine 10. On the injection points 22 are arranged injectors which Fuel into the combustion chambers of the cylinders Inject internal combustion engine 10.
  • valves 21 are provided, through which the connection of the injectors with the High-pressure accumulator 18 can be opened and separated.
  • a Fuel injection pump is provided, the suction side with the device 12 is connected.
  • a high pressure pump is provided, whose suction side is connected to the device 12, wherein the high pressure accumulator 18 is then omitted.
  • the device 12 is in detail shown.
  • the device 12 has a first one Gear pump 30 and another gear pump 60 on.
  • the device 12 has a multi-part housing a housing part 32 and one connected to it Cover part 34 on.
  • the housing part 32 has a bore 36 through which a drive shaft 38 projects from the outside.
  • the drive shaft 38 is driven by the internal combustion engine 10 mechanically driven.
  • In the housing part 32 is the Cover part 34 facing side through a recess Pump chamber 40 for the first gear pump 30 educated.
  • the first gear pump 30 has an in the Pump chamber 40 arranged gear 41 with a Spur gear on that with the drive shaft 38th is rotationally coupled and by this by one Axis of rotation 42 is driven to rotate.
  • the first Gear pump 30 also has one in the pump chamber 40 arranged gear 43 with a spur gear, that meshes with the gear 41 and that on a pin 44 around an axis of rotation 45 is rotatably supported.
  • the axes of rotation 42.45 the gear wheels 41, 43 run parallel to one another.
  • the Pin 44 can be formed in one piece with the housing part 32 be and protrude from this into the pump chamber 40.
  • the gear pump 30 is due to the rotating Gears 41, 43 along their circumference between them and the adjacent pump chamber 40 formed delivery channels 46 fuel from a suction side 48 to a pressure side 49 promoted.
  • the runs in the area of the delivery channels 46 Pump chamber 40 a short distance from the circumference of the Gears 41.43.
  • the meshing of the gears 41, 43 causes a seal between the suction side 48 and the Pressure side 49 of the gear pump 30.
  • the Pump chamber 40 In the direction of the axes of rotation 42, 45 of the gear wheels 41, 43 is the Pump chamber 40 on the one hand through the housing part 32 and on the other hand limited by a partition 50.
  • the gears 41.43 are with as little play as possible between the Housing part 32 and the partition 50 arranged to a Ensure sealing of the delivery channels 46.
  • a further pump chamber 62 for the further gear pump 60 is formed in the side of the cover part facing the housing part 32 34 through a recess .
  • the pump chamber 62 is at least approximately congruent in cross section the pump chamber 40 in the housing part 32 of this trained opposite.
  • the further gear pump 60 has a gear 64 arranged in the pump chamber 62 with a spur toothing, which has a bore 65 and is mounted on the drive shaft 38.
  • the gear 64 is about one described in more detail below
  • Coupling device 66 rotatably with the drive shaft 38 can be coupled and rotated about the axis of rotation 42 by this drivable.
  • the further gear pump 60 also has a gear 68 arranged in the pump chamber 62 with a Front toothing that meshes with the gear 64 and that is rotatably mounted on the pin 44 about the axis of rotation 45.
  • the axes of rotation 42, 45 of the gears 41, 43 of the first Gear pump 30 and the gears 64,68 the other Gear pump 60 are identical.
  • the pin 44 extends through an opening in the partition 50 through into the pump chamber 62.
  • the drive shaft 38 has in its housing arranged end region parallel to its longitudinal axis 42, which is also the axis of rotation of the gear wheels 41 and 64, extending longitudinal bore 72 on a transverse bore 73 is connected to the pressure side 49, so that in the Longitudinal bore 72 of the pressure present on the pressure side 49 acts.
  • a piston 74 is sealing in the longitudinal bore 72 longitudinally guided, which on one end of the existing pressure on the pressure side 49 is applied.
  • On the piston is supported on its opposite end 74 from a prestressed spring 75 on the cover part 34. Is between the end face of the piston 74 and the spring 75 an at least approximately spherical support element 76 arranged.
  • the cover part 34 has the piston 74 opposite a blind hole 77 in which the spring 75 is arranged.
  • the blind hole 77 is with the suction side the gear pump 60 connected.
  • the piston 74 has a bevel on its outer surface 78 on, for example, by a conical Section of the piston 74 is formed.
  • the bevel 78 extends the outer surface of the piston 74 from the End of the piston 74 away, on which the spring 75th supports towards the front, where the pressure of the Print page 49 has a falling effect.
  • the piston 74 thereby has a section with a smaller diameter that in one Section of the longitudinal bore 73 with a corresponding diameter sealingly guided and on its face from the pressure of the Pressure side 49 is applied.
  • the piston 74 also has a section with a larger diameter, which in the End region of the longitudinal bore 73 with a correspondingly larger Diameter is guided and on the front side that Support element 76 supports.
  • the drive shaft 38 has in its area in which Gear 64 is mounted on this, at least one at least approximately radially to the longitudinal axis 42 of FIG Drive shaft 38 ending in the longitudinal bore 73 Radial bore 80 on. Preferably at least two or more distributed over the circumference of the drive shaft 38 Radial bores 80 are provided. There is 80 in each radial bore a clamping element 82 slidably guided on his radially inner end on the bevel 78 of the piston 74 supported. Each lies at its radially outer end Clamping element 82 on the circumference of the bore 65 on the gear 64.
  • the clamping elements 82 can, for example, each as Be designed sliding block.
  • each clamping element 82 At its radially inner end can each clamping element 82 to the contour of the piston 74th adapted to be concavely curved. At its radial outer end, each clamping element 82 can be contoured to the Bore 65 of the gear 64 adapted convexly curved be trained.
  • the Partition 50 has an opening 88 on the suction side 48, through which the pump chamber 40 of the first gear pump 30 on the suction side with the pump chamber 62 of the others Gear pump 60 is connected.
  • a check valve 89 a Connection of the pump chamber 40 of the first gear pump 30 on the pressure side with the pump chamber 62 of the others Gear pump 60 controllable.
  • Check valve 89 opens into the pump chamber 40 of the first gear pump 30.
  • the check valve 89 has as in Figure 3a shown one acted upon by a closing spring 90 Valve member 91, which with a valve seat 92 on the Partition 50 cooperates. On the check valve 89 can continuously opened throttled pressure connection between the pump chamber 40 of the first gear pump 30 and the pump chamber 62 of the further gear pump 60 be present. This throttled connection can for example through a throttle bore 93 in the valve member 91 be formed.
  • the function of the device 12 with the first gear pump 30 and the other Gear pump 60 explained.
  • the gear pumps 30, 60 have a corresponding low speed on the pressure side 49 is only one low pressure present.
  • the first gear feed pump 30 is always driven by the drive shaft 38.
  • the piston 74 of the coupling device 66 by the spring 75 according to Figure 2 pressed to the left so that the clamping elements 82nd over the bevel 78 rising in this direction be pushed radially outwards.
  • the clamping elements 82 are also caused by the rotation of the drive shaft 38 pressed on this centrifugal force radially outwards.
  • the gear pumps 30, 60th each have separate inlets and outlets.
  • the partition 50 can be closed and the opening 88 and the check valve 89 can be omitted.
  • the piston 74 of the coupling device 66 is the pressure on the Pressure side of the first gear pump 30 is applied.
  • the two gear pumps 30, 60 are parallel switched and at low pressure on the pressure side of the first gear pump 30 is by both Gear pumps 30.60 Fuel from the reservoir 14 promoted to high pressure pump 16.

Abstract

Die Vorrichtung weist eine erste Zahnradförderpumpe (30) auf, die in einer Pumpenkammer (40) ein Paar miteinander kämmender Zahnräder (41,43) aufweist, von denen ein Zahnrad (41) durch eine Antriebswelle (38) rotierend angetrieben wird. In die Pumpenkammer (40) mündet auf einer Saugseite (48) ein Einlaß (84) und auf einer Druckseite (49) ein Auslaß (86). In Richtung der Drehachsen (42,45) der Zahnräder (41,43) der ersten Zahnradförderpumpe (30) versetzt ist eine weitere Zahnradförderpumpe (60) angeordnet, die in einer Pumpenkammer (62) ein Paar miteinander kämmender Zahnräder (64,68) aufweist. Ein Zahnrad (64) der weiteren Zahnradförderpumpe (60) ist über eine Kupplungsvorrichtung (66) mit der Antriebswelle (38) drehschlüssig koppelbar. Die Kupplungsvorrichtung (66) wird durch den auf der Druckseite (49) der ersten Zahnradförderpumpe (30) vorhandenen Druck derart gesteuert, daß durch diese bei geringem Druck das Zahnrad (64) mit der Antriebswelle (38) drehschlüssig gekoppelt ist und bei höherem Druck von der Antriebswelle (38) getrennt ist. Dadurch wird bei geringem Druck durch beide Zahnradförderpumpen (30,60) gefördert und bei höherem Druck nur durch die erste Zahnradförderpumpe (30). <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist durch die DE 196 38 332 A1 bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Zahnradförderpumpe auf, die in einer Pumpenkammer ein Paar miteinander kämmender rotierender Zahnräder aufweist, von denen ein Zahnrad durch eine Antriebswelle rotierend angetrieben wird. In die Pumpenkammer mündet auf der Saugseite der Zahnradförderpumpe ein Einlaß für die zu fördernde Flüssigkeit und auf der Druckseite ein Auslaß für die geförderte Flüssigkeit. Die Antriebswelle wird mechanisch beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine angetrieben, zu der durch die Vorrichtung Kraftstoff gefördert wird. Beim Starten der Brennkraftmaschine wird die Zahnradförderpumpe der Vorrichtung nur mit geringer Drehzahl angetrieben, so daß durch diese nur eine geringe Kraftstoffmenge gefördert wird, die unter Umständen nicht ausreicht, um ein sicheres Starten der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Insbesondere bei hoher Kraftstofftemperatur und geringer Drehzahl der Brennkraftmaschine, beispielsweise infolge einer nicht mehr ausreichenden Spannung einer zum Starten der Brennkraftmaschine verwendeten elektrischen Spannungsquelle, wird durch die Zahnradförderpumpe keine ausreichende Kraftstoffmenge gefördert. Die Zahnradförderpumpe könnte hierbei derart modifiziert werden, daß diese eine größere Kraftstoffmenge fördert, wobei dann jedoch unter anderen Betriebsbedingungen die geförderte Kraftstoffmenge zu groß wäre und nutzlos abgesteuert werden müsste.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß bei geringem Druck auf der Druckseite der ersten Zahnradförderpumpe die weitere Zahnradförderpumpe durch die Kupplungsvorrichtung zugeschaltet wird und somit die geförderte Flüssigkeitsmenge vergrößert wird. Wenn der Druck auf der Druckseite der ersten Zahnradförderpumpe ausreichend hoch ist und durch die erste Zahnradförderpumpe eine ausreichende Flüssigkeitsmenge gefördert wird, so wird durch die Kupplungsvorrichtung bewirkt die weitere Zahnradförderpumpe nicht mehr angetrieben.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ermöglicht ein Ansaugen von Flüssigkeit durch beide Zahnradförderpumpen durch einen gemeinsamen Einlaß. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht ein Ausströmen der durch beide Zahnradförderpumpen geförderten Flüssigkeit durch einen gemeinsamen Auslaß, wobei durch das Rückschlagventil ein Abströmen von Kraftstoff bei abgeschalteter weiterer Zahnradförderpumpe verhindert wird. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht das Abströmen einer Teilmenge der durch die erste Zahnradförderpumpe geförderten Flüssigkeitsmenge abhängig vom Druck auf der Druckseite, wodurch die Fördermenge begrenzt werden kann. Im Anspruch 6 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtung angegeben.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff, Figur 2 die Vorrichtung in einem Längsschnitt, Figur 3 die Vorrichtung in einem Querschnitt entlang Linie III-III in Figur 2, Figur 3a ein Rückschlagventil der Figur 3 in einem Längsschnitt und Figur 4 die Vorrichtung in einem Querschnitt entlang Linie IV-IV in Figur 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine 10 beispielsweise eines Kraftfahrzeugs oder eine stationäre Brennkraftmaschine dargestellt, die insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist. Die Kraftstoffversorgungseinrichtung weist eine Vorrichtung 12 zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 14 auf. Die Vorrichtung 12 weist zwei Zahnradförderpumpen auf und wird nachfolgend noch näher erläutert. Stromabwärts nach der Vorrichtung 12 ist eine Hochdruckpumpe 16 angeordnet, deren Saugseite der von der Vorrichtung 12 geförderte Kraftstoff zugeführt wird. Stromabwärts der Hochdruckpumpe 16 ist ein Hochdruckspeicher 18 angeordnet, von dem aus Leitungen 20 zu Einspritzstellen 22 an den Zylindern der Brennkraftmaschine 10 abführen. An den Einspritzstellen 22 sind Injektoren angeordnet, die Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine 10 einspritzen. Zur Steuerung der Einspritzung der Injektoren sind Ventile 21 vorgesehen, durch die die Verbindung der Injektoren mit dem Hochdruckspeicher 18 geöffnet und getrennt werden kann. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß anstelle der Hochdruckpumpe 16 und des Hochdruckspeichers 18 eine Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen ist, deren Saugseite mit der Vorrichtung 12 verbunden ist. Weiterhin kann alternativ vorgesehen sein, daß für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 10 eine Hochdruckpumpe vorgesehen ist, deren Saugseite mit der Vorrichtung 12 verbunden ist, wobei der Hochdruckspeicher 18 dann entfällt.
In den Figuren 2 bis 4 ist die Vorrichtung 12 im einzelnen dargestellt. Die Vorrichtung 12 weist eine erste Zahnradförderpumpe 30 und eine weitere Zahnradförderpumpe 60 auf. Die Vorrichtung 12 weist ein mehrteiliges Gehäuse mit einem Gehäuseteil 32 und einem mit diesem verbundenen Deckelteil 34 auf. Das Gehäuseteil 32 weist eine Bohrung 36 auf, durch die von außen eine Antriebswelle 38 hineinragt. Die Antriebswelle 38 wird durch die Brennkraftmaschine 10 mechanisch angetrieben. Im Gehäuseteil 32 ist in dessen dem Deckelteil 34 zugewandter Seite durch eine Vertiefung eine Pumpenkammer 40 für die erste Zahnradförderpumpe 30 gebildet. Die erste Zahnradförderpumpe 30 weist ein in der Pumpenkammer 40 angeordnetes Zahnrad 41 mit einer Stirnverzahnung auf, das mit der Antriebswelle 38 drehschlüssig gekoppelt wird und durch diese um eine Drehachse 42 rotierend angetrieben wird. Die erste Zahnradförderpumpe 30 weist außerdem ein in der Pumpenkammer 40 angeordnetes Zahnrad 43 mit einer Stirnverzahnung auf, das mit dem Zahnrad 41 kämmt und das auf einem Zapfen 44 um eine Drehachse 45 drehbar gelagert ist. Die Drehachsen 42,45 der Zahnräder 41,43 verlaufen parallel zueinander. Der Zapfen 44 kann einstückig mit dem Gehäuseteil 32 ausgebildet sein und von diesem in die Pumpenkammer 40 ragen. Beim Betrieb der Zahnradförderpumpe 30 wird durch die rotierenden Zahnräder 41,43 über entlang deren Umfang zwischen diesen und der angrenzenden Pumpenkammer 40 gebildete Förderkanäle 46 Kraftstoff von einer Saugseite 48 zu einer Druckseite 49 gefördert. Im Bereich der Förderkanäle 46 verläuft die Pumpenkammer 40 mit geringem Abstand vom Umfang der Zahnräder 41,43. Der Zahneingriff der Zahnräder 41,43 bewirkt eine Abdichtung zwischen der Saugseite 48 und der Druckseite 49 der Zahnradförderpumpe 30.
In Richtung der Drehachsen 42,45 der Zahnräder 41,43 ist die Pumpenkammer 40 einerseits durch das Gehäuseteil 32 und andererseits durch eine Trennwand 50 begrenzt. Die Zahnräder 41,43 sind mit möglichst geringem Spiel zwischen dem Gehäuseteil 32 und der Trennwand 50 angeordnet, um eine Abdichtung der Förderkanäle 46 sicherzustellen.
In der dem Gehäuseteil 32 zugewandten Seite des Deckelteils 34 durch eine Vertiefung eine weitere Pumpenkammer 62 für die weitere Zahnradförderpumpe 60 gebildet. Die Pumpenkammer 62 ist im Querschnitt zumindest annähernd deckungsgleich mit der Pumpenkammer 40 im Gehäuseteil 32 dieser gegenüberliegend ausgebildet. Die weitere Zahnradförderpumpe 60 weist ein in der Pumpenkammer 62 angeordnetes Zahnrad 64 mit einer Stirnverzahnung auf, das eine Bohrung 65 aufweist und auf der Antriebswelle 38 gelagert ist. Das Zahnrad 64 ist über eine nachfolgend noch näher beschriebene Kupplungsvorrichtung 66 drehschlüssig mit der Antriebswelle 38 koppelbar und durch diese um die Drehachse 42 rotierend antreibbar. Die weitere Zahnradförderpumpe 60 weist außerdem ein in der Pumpenkammer 62 angeordnetes Zahnrad 68 mit einer Stirnverzahnung auf, das mit dem Zahnrad 64 kämmt und das auf dem Zapfen 44 um die Drehachse 45 drehbar gelagert ist. Die Drehachsen 42,45 der Zahnräder 41,43 der ersten Zahnradförderpumpe 30 und der Zahnräder 64,68 der weiteren Zahnradförderpumpe 60 sind identisch. Der Zapfen 44 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Trennwand 50 hindurch bis in die Pumpenkammer 62. Beim Betrieb der weiteren Zahnradförderpumpe 60 wird durch die rotierenden Zahnräder 64,68 über entlang deren Umfang zwischen diesen und der angrenzenden Pumpenkammer 62 gebildete Förderkanäle 70 Kraftstoff von der Saugseite 48 zur Druckseite 49 gefördert.
Nachfolgend wird die Kupplungsvorrichtung 66 näher erläutert. Die Antriebswelle 38 weist in ihrem im Gehäuse angeordneten Endbereich eine parallel zu ihrer Längsachse 42, die auch die Drehachse der Zahnräder 41 und 64 ist, verlaufende Längsbohrung 72 auf, die über eine Querbohrung 73 mit der Druckseite 49 verbunden ist, so daß in der Längsbohrung 72 der auf der Druckseite 49 vorhandene Druck wirkt. In der Längsbohrung 72 ist ein Kolben 74 dichtend längsverschiebbar geführt, der an einer Stirnseite von dem auf der Druckseite 49 vorhandenen Druck beaufschlagt ist. An seiner gegenüberliegenden Stirnseite stützt sich der Kolben 74 über eine vorgespannte Feder 75 am Deckelteil 34 ab. Zwischen der Stirnseite des Kolbens 74 und der Feder 75 ist ein zumindest annähernd kugelförmiges Stützelement 76 angeordnet. Das Deckelteil 34 weist dem Kolben 74 gegenüberliegend eine Sackbohrung 77 auf, in der die Feder 75 angeordnet ist. Die Sackbohrung 77 ist mit der Saugseite der Zahnradförderpumpe 60 verbunden. Durch die Feder 75 wird auf den Kolben 74 eine Rückstellkraft ausgeübt, die der durch den Druck auf der Druckseite 49 auf den Kolben 74 ausgeübten Kraft entgegen wirkt.
Der Kolben 74 weist an seiner Außenfläche eine Anschrägung 78 auf, die beispielsweise durch einen konisch ausgebildeten Abschnitt des Kolbens 74 gebildet ist. Durch die Anschrägung 78 verläuft die Außenfläche des Kolbens 74 von der Stirnseite des Kolbens 74 weg, an der sich die Feder 75 abstützt zu der Stirnseite hin, an der der Druck der Druckseite 49 wirkt, abfallend. Der Kolben 74 weist dadurch einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser auf, der in einem Abschnitt der Längsbohrung 73 mit entsprechendem Durchmesser dichtend geführt und an seiner Stirnseite vom Druck der Druckseite 49 beaufschlagt ist. Der Kolben 74 weist außerdem einen Abschnitt mit größerem Durchmesser auf, der im Endbereich der Längsbohrung 73 mit entsprechend größerem Durchmesser geführt ist und an dessen Stirnseite sich das Stützelement 76 abstützt.
Die Antriebswelle 38 weist in ihrem Bereich, in dem das Zahnrad 64 auf dieser gelagert ist, wenigstens eine zumindest annähernd radial zur Längsachse 42 der Antriebswelle 38 in die Längsbohrung 73 mündende Radialbohrung 80 auf. Vorzugsweise sind wenigstens zwei oder mehr über den Umfang der Antriebswelle 38 verteilte Radialbohrungen 80 vorgesehen. In jeder Radialbohrung 80 ist ein Spannelement 82 verschiebbar geführt, das sich an seinem radial inneren Ende an der Anschrägung 78 des Kolbens 74 abstützt. An seinem radial äußeren Ende liegt jedes Spannelement 82 am Umfang der Bohrung 65 am Zahnrad 64 an. Die Spannelemente 82 können beispielsweise jeweils als Gleitstein ausgebildet sein. An seinem radial inneren Ende kann jedes Spannelement 82 an die Kontur des Kolbens 74 angepaßt konkav gekrümmt ausgebildet sein. An seinem radial äußeren Ende kann jedes Spannelement 82 an die Kontur der Bohrung 65 des Zahnrads 64 angepaßt konvex gekrümmt ausgebildet sein.
Im Deckelteil 34 ist auf der Saugseite 48 in die Pumpenkammer 62 mündender Einlaß 84 ausgebildet, durch den Kraftstoff vom Vorratsbehälter 14 eintreten kann. Im Gehäuseteil 32 ist ein auf der Druckseite 49 in die Pumpenkammer 40 mündender Auslaß 86 ausgebildet, durch den Kraftstoff zur Hochdruckpumpe 16 hin austreten kann. Die Trennwand 50 weist auf der Saugseite 48 eine Öffnung 88 auf, durch die die Pumpenkammer 40 der ersten Zahnradförderpumpe 30 saugseitig mit der Pumpenkammer 62 der weiteren Zahnradförderpumpe 60 verbunden ist. An der Trennwand 50 ist auf der Druckseite 49 über ein Rückschlagventil 89 eine Verbindung der Pumpenkammer 40 der ersten Zahnradförderpumpe 30 druckseitig mit der Pumpenkammer 62 der weiteren Zahnradförderpumpe 60 steuerbar. Das Rückschlagventil 89 öffnet in die Pumpenkammer 40 der ersten Zahnradförderpumpe 30. Das Rückschlagventil 89 weist wie in Figur 3a dargestellt ein durch eine Schließfeder 90 beaufschlagtes Ventilglied 91 auf, das mit einem Ventilsitz 92 an der Trennwand 50 zusammenwirkt. Am Rückschlagventil 89 kann eine ständig geöffenete gedrosselte druckseitige Verbindung zwischen der Pumpenkammer 40 der ersten Zahnradförderpumpe 30 und der Pumpenkammer 62 der weiteren Zahnradförderpumpe 60 vorhanden sein. Diese gedrosselte Verbindung kann beispielsweise durch eine Drosselbohrung 93 im Ventilglied 91 gebildet sein.
Nachfolgend wird die Funktion der Vorrichtung 12 mit der ersten Zahnradförderpumpe 30 und der weiteren Zahnradförderpumpe 60 erläutert. Wenn die Antriebswelle 38 der Vorrichtung nur mit geringer Drehzahl angetrieben wird, beispielsweise beim Starten der Brennkraftmaschine 10, so weisen die Zahnradförderpumpen 30,60 eine entsprechend geringe Drehzahl auf deren Druckseite 49 ist nur ein geringer Druck vorhanden. Die erste Zahnradförderpumpe 30 wird immer durch die Antriebswelle 38 angetrieben. In Falle eines geringen Druckes auf der Druckseite 49 wird der Kolben 74 der Kupplungsvorrichtung 66 durch die Feder 75 gemäß Figur 2 nach links gedrückt, so daß die Spannelemente 82 über die in dieser Richtung ansteigende Anschrägung 78 radial nach außen gedrückt werden. Die Spannelemente 82 werden außerdem durch die bei der Rotation der Antriebswelle 38 auf diese wirkende Fliehkraft radial nach außen gedrückt. Durch die Anpressung der Spannelemente 82 an das Zahnrad 64 in dessen Bohrung 65 erfolgt über die vorhandene Reibung eine drehschlüssige Kopplung des Zahnrads 64 mit der Antriebswelle 38 und damit der Antrieb der weiteren Zahnradförderpumpe 60. Bei geringem Druck auf der Druckseite 49 der Vorrichtung werden somit beide Zahnradförderpumpen 30,60 angetrieben und fördern Kraftstoff. Wenn der durch die weitere Zahnradförderpumpe 60 erzeugte Förderdruck höher ist als der durch die erste Zahnradförderpumpe 30 erzeugte Förderdruck, so ist das Rückschlagventil 89 geöffnet und der durch die weitere Zahnradförderpumpe 60 geförderte Kraftstoff gelangt auf die Druckseite 49 der ersten Zahnradförderpumpe 30 und von dieser über den Auslaß 86 zur Hochdruckpumpe 16. Die weitere Zahnradförderpumpe 60 saugt Kraftstoff auf der Saugseite 48 über den Einlaß 84 an und die erste Zahnradförderpumpe 30 saugt auf der Saugseite 48 über die Öffnung 88 in der Trennwand 50 ebenfalls Kraftstoff durch den Einlaß 84 an.
Wenn der Druck auf der Druckseite 49 der Vorrichtung ansteigt, so wird der Kolben 74 gegen die Kraft der Feder 75 gemäß Figur 2 nach rechts verschoben. In dieser Richtung fällt die Anschrägung 78 ab, so daß die Spannelemente 82 nicht mehr radial nach außen gedrückt werden und entsprechend nicht mehr in der Bohrung 65 gegen das Zahnrad 64 gepresst werden. Die durch die Fliehkraft bewirkte Anpressung der Spannelemente 82 reicht nicht mehr aus, um das Zahnrad 64 mit der Antriebswelle 38 drehschlüssig zu koppeln, so daß die weitere Förderpumpe 60 nicht mehr angetrieben wird. In diesem Fall ist der Druck auf der Druckseite 49 der ersten Zahnradförderpumpe 30 höher als der Druck auf der Druckseite 49 der weiteren Zahnradförderpumpe 60, so daß das Rückschlagventil 89 geschlossen ist. Wenn das Ventilglied 91 des Rückschlagventils 89 die Drosselbohrung 93 aufweist, so kann von der Druckseite 49 der ersten Zahnradförderpumpe 30 eine Teilmenge des von dieser geförderten Kraftstoffs auf die Druckseite der weiteren Zahnradförderpumpe 60 abströmen, auf der jedoch ein geringerer Druck herrscht, da diese nicht angetrieben wird.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausführung kann auch vorgesehen sein, daß die Zahnradförderpumpen 30,60 jeweils getrennte Ein- und Auslässe aufweisen. In diesem Fall kann die Trennwand 50 geschlossen sein und die Öffnung 88 und das Rückschlagventil 89 können entfallen. Der Kolben 74 der Kupplungsvorrichtung 66 wird dabei vom Druck auf der Druckseite der ersten Zahnradförderpumpe 30 beaufschlagt. Die beiden Zahnradförderpumpen 30,60 sind parallel geschaltet und bei geringem Druck auf der Druckseite der ersten Zahnradförderpumpe 30 wird durch beide Zahnradförderpumpen 30,60 Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 14 zur Hochdruckpumpe 16 gefördert. Durch entsprechende Dimensionierung der Feder 75 und der durch die erzeugten Rückstellkraft sowie des Durchmessers des Kolbens 74 und damit der erzeugten Druckkraft kann eingestellt werden, bis zu welchem Druck auf der Druckseite 49 die weitere Zahnradförderpumpe 60 mit angetrieben wird und bei darüberhinaus erhöhtem Druck abgeschaltet wird.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere Kraftstoff, mit wenigstens einer ersten Zahnradförderpumpe (30), die in einer Pumpenkammer (40) ein Paar miteinander kämmender Zahnräder (41,43) aufweist, von denen ein Zahnrad (41) durch eine Antriebswelle (38) rotierend angetrieben wird, wobei in die Pumpenkammer (40) auf einer Saugseite (48) ein Einlaß (84) und auf einer Druckseite (49) ein Auslaß (86) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Drehachsen (42,45) der Zahnräder (41,43) der ersten Zahnradförderpumpe (30) versetzt eine weitere Zahnradförderpumpe (60) angeordnet ist, die in einer Pumpenkammer (62) ein Paar miteinander kämmender Zahnräder (64,68) aufweist, daß ein Zahnrad (64) der weiteren Zahnradförderpumpe (60) über eine Kupplungsvorrichtung (66) mit der Antriebswelle (38) drehschlüssig koppelbar ist, und daß die Kupplungsvorrichtung (66) durch den auf der Druckseite (49) der ersten Zahnradförderpumpe (30) vorhandenen Druck derart gesteuert wird, daß durch diese bei geringem Druck das Zahnrad (64) mit der Antriebswelle (38) drehschlüssig gekoppelt ist und bei höherem Druck von der Antriebswelle (38) getrennt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer (40) der ersten Zahnradförderpumpe (30) und die Pumpenkammer (62) der weiteren Zahnradförderpumpe (60) in Richtung der Drehachsen (42,45) der Zahnräder (41,43;64,68) durch eine Trennwand (50) voneinander getrennt sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (50) auf der Saugseite (48) wenigstens eine Öffnung (84) aufweist, durch die die Pumpenkammern (40,62) der beiden Zahnradförderpumpen (30,60) miteinander verbunden sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trennwand (50) auf der Druckseite (49) ein in die Pumpenkammer (40) der ersten Zahnradförderpumpe (30) öffnendes, die Pumpenkammern (40,62) der beiden Zahnradförderpumpen (30,60) miteinander verbindendes Rückschlagventil (89) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Trennwand (50) hindurch auf der Druckseite (49) eine ständig geöffnete Drosselverbindung (93) zwischen den Pumpenkammern (40,62) der beiden Zahnradförderpumpen (30,60) gebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Zahnrad (64) der weiteren Zahnradförderpumpe (60) auf der Antriebswelle (38) gelagert ist, daß die Kupplungsvorrichtung (66) einen vom Druck auf der Auslaßseite (49) beaufschlagten, gegen eine Rückstellkraft in einer Längsbohrung (72) der Antriebswelle (38) dichtend längsverschiebbar geführten Kolben (74) aufweist, der an seiner Außenfläche wenigstens eine in Längsrichtung verlaufende Anschrägung (78) aufweist, an der sich wenigstens ein zumindest annähernd radial zur Verschieberichtung des Kolbens (74) in der Antriebswelle (38) verschiebbar geführtes Spannelement (82) abstützt, das bei einer Verschiebung des Kolbens (74) durch die Rückstellkraft gegen den Druck der Auslaßseite (49) über die Anschrägung (78) durch den Kolben (74) gegen das Zahnrad (64) gepresst wird und dadurch die Kopplung des Zahnrads (64) mit der Antriebswelle (38) bewirkt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (74) zur Bildung der Anschrägung (78) einen zumindest annähernd konisch ausgebildeten Abschnitt aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft auf den Kolben (74) durch eine vorgespannte Feder (75) erzeugt wird, die zwischen dem Kolben (74) und einem feststehenden Gehäuseteil (34) der Vorrichtung eingespannt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (75) über ein zumindest annähernd kugelförmiges Stützelement (76) am Kolben- (74) abstützt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnradförderpumpen (30,60) parallel geschaltet sind.
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