EP1664542B1 - Kraftstoff-f rdereinheit - Google Patents

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EP1664542B1
EP1664542B1 EP04766346.3A EP04766346A EP1664542B1 EP 1664542 B1 EP1664542 B1 EP 1664542B1 EP 04766346 A EP04766346 A EP 04766346A EP 1664542 B1 EP1664542 B1 EP 1664542B1
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Continental Automotive GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery unit for a motor vehicle with a driven by an electric motor fuel pump, with an arranged between two housing parts impeller of the fuel pump, wherein the impeller is rotatably mounted on a shaft of the electric motor.
  • the housing parts of the fuel pump are usually made of metal or a sintered ceramic or have a pressed-plastic sintered bushing as storage for the shaft.
  • the housing parts face the impeller with a particularly small distance and thus form a gap seal of the fuel pump.
  • a heat input by friction or heat of the electric motor leads to an expansion of the housing parts and the impeller and thus to a reduction of the gap between the housing parts and the impeller.
  • further friction in the fuel pump which leads in the worst case to their terminals.
  • Especially in a dry run of the fuel delivery unit blocks the fuel pump in a very short time.
  • the invention is based on the problem a fuel delivery unit of the type mentioned in such a way that a clamping of the fuel pump is largely avoided, especially in a dry run.
  • At least one of the housing parts has an expansion joint, and that at least one of the housing parts is made of plastic and that the plastic forms a bearing shell for direct storage of the shaft.
  • the housing part can expand upon heat input or friction.
  • the change in shape of the housing parts can be achieved by a corresponding arrangement of The expansion joint or several expansion joints catch and thus keep away from the bearing of the shaft and the impeller.
  • the sealing gap between the housing parts and the impeller can be kept largely constant thanks to the invention even with thermal expansion of the housing parts.
  • the fuel delivery unit according to the invention can therefore be operated over a particularly long period dry and thus without fuel without the fuel pump is stuck.
  • the housing parts including the bearing of the shaft could not be made entirely of plastic, since the heat input via the electric motor additionally prevents a change in shape by swelling of the plastic in contact with fuel sealing the housing parts relative to the impeller ,
  • the expansion joints of the invention absorb the change in shape of the plastic by swelling and thus prevent the sealing gap from the impeller and a bearing gap relative to the shaft is changed.
  • Another advantage of the use of plastic as a housing part is that heat generated by the electric motor is particularly poorly forwarded. This leads to a further reduction of the friction in the fuel pump.
  • a heat input into the housing facing the electric motor housing part can be kept particularly low according to another advantageous embodiment of the invention, when the expansion joint disposed at the axial portion near the impeller and is formed as a spacing of the housing part of the shaft.
  • the expansion joint extends at the axial portion over the entire height of the radial portion.
  • the radial portion of the housing facing the electric motor can thereby extend in its plane, without leading to increased friction in the storage of the shaft.
  • a deformation of one of the sections by a change in shape of the other section can be easily avoided according to another advantageous embodiment of the invention, when the expansion joint is arranged in the meeting corner region of the two sections.
  • An influencing of the sealing gap between the housing parts and the impeller can be according to another advantageous embodiment of the invention easily avoided if the expansion joint is disposed on the side facing away from the impeller of the electric motor facing the housing part.
  • the housing part facing the electric motor can be manufactured particularly cost-effectively in an axially final-shaping injection mold when the expansion joint is designed as a groove running around the axial section.
  • it contributes, if the axial portion and the radial portion are made in one piece.
  • FIG. 1 shows a provided for arrangement in a fuel tank of a motor vehicle fuel delivery unit with a housing 1 and a driven by an electric motor 2 fuel pump 3.
  • the fuel pump 3 is designed as a side channel pump and has a rotatably disposed between two housing parts 4, 5 impeller 6.
  • the impeller 6 is mounted on a shaft 7 of the electric motor 2.
  • the electric motor 2 has a coil 8 and the shaft 7 having rotor 9 and a housing 1 connected to the stator 10 with magnetic shells.
  • the electric motor 2 can be supplied with electric current via electrical contacts 11 arranged on the outside of the housing 1.
  • the delivery unit has an axial bearing 12 with a housing part 5 arranged in the housing part 5 facing away from the electric motor, the ball 7 supporting the shaft 7, and a radial bearing 14 in the housing part 4 facing the electric motor 2.
  • the fuel pump 3 sucks fuel via an intake passage 15 and delivers it via an outlet channel 16 into the housing 1 of the delivery unit.
  • the fuel then flows through the electric motor 2 in a gap between the stator 10 and the rotor 9.
  • the flows of the fuel are marked with arrows in the drawing.
  • the fuel flows via a check valve 17 to a connecting piece 18.
  • a connecting piece 18 a not shown, connected to an internal combustion engine of the motor vehicle fuel line can be connected.
  • FIG. 2 shows greatly enlarged a portion of the disposed between the impeller 6 and the electric motor 2 housing part 4 in the region of the shaft 7.
  • the electric motor 2 facing housing part 4 of the fuel pump 3 has a radial, tapered to the shaft 7 section 19 and an axial, parallel to
  • a first expansion joint 21 extends from the impeller 6 adjacent to the shaft 7 over half of the axial portion 20.
  • the radial bearing 14 of the shaft 7 is disposed on the second half of the axial portion 20.
  • a second expansion joint 22 is formed as arranged in the radial portion 19, around the axial portion 20 encircling groove.
  • the fuel pump 3 may also be a peripheral pump or a positive-displacement pump, such as a so-called G-rotor pump.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Fördereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Kraftstoffpumpe, mit einem zwischen zwei Gehäuseteilen angeordneten Laufrad der Kraftstoffpumpe, wobei das Laufrad drehfest auf einer Welle des Elektromotors befestigt ist.
  • Solche Kraftstoff-Fördereinheiten werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Die Gehäuseteile der Kraftstoffpumpe sind meist aus Metall oder einer Sinterkeramik gefertigt oder weisen eine in Kunststoff eingepresste Sinterbuchse als Lagerung für die Welle auf. Die Gehäuseteile stehen dem Laufrad mit besonders geringem Abstand gegenüber und bilden damit eine Spaltdichtung der Kraftstoffpumpe. Ein Wärmeeintrag durch Reibung oder Wärme des Elektromotors führt jedoch zu einer Ausdehnung der Gehäuseteile und des Laufrades und damit zu einer Verringerung des Spaltes zwischen den Gehäuseteilen und dem Laufrad. In der Folge entsteht weitere Reibung in der Kraftstoffpumpe, die im ungünstigsten Fall zu deren Klemmen führt. Insbesondere bei einem Trockenlauf der Kraftstoff-Fördereinheit blockiert die Kraftstoffpumpe in sehr kurzer Zeit.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Kraftstoff-Fördereinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein Klemmen der Kraftstoffpumpe insbesondere bei einem Trockenlauf weitgehend vermieden wird.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eines der Gehäuseteile eine Dehnfuge hat, und dass zumindest eines der Gehäuseteile aus Kunststoff gefertigt ist und dass der Kunststoff eine Lagerschale zur unmittelbaren Lagerung der Welle bildet.
  • Durch diese Gestaltung kann sich das Gehäuseteil bei Wärmeeintrag oder bei Reibung ausdehnen. Die Formänderung der Gehäuseteile lässt sich durch eine entsprechende Anordnung der Dehnfuge oder mehrerer Dehnfugen auffangen und damit von der Lagerung der Welle und dem Laufrad fernhalten. Der Dichtspalt zwischen den Gehäuseteilen und dem Laufrad lässt sich dank der Erfindung auch bei einer Wärmeausdehnung der Gehäuseteile weitgehend konstant halten. Damit wird die Erzeugung weiterer Reibung besonders gering gehalten und ein Klemmen der Kraftstoffpumpe weitgehend vermieden. Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Fördereinheit kann daher über einen besonders langen Zeitraum trocken und damit ohne Kraftstoff betrieben werden, ohne dass die Kraftstoffpumpe klemmt.
  • Bei bekannten Kraftstoff-Fördereinheiten für Otto-Kraftstoffe konnten die Gehäuseteile einschließlich der Lagerung der Welle nicht vollständig aus Kunststoff gefertigt werden, da zu dem Wärmeeintrag über den Elektromotor zusätzlich eine Formänderung durch Quellen des Kunststoffs bei Kontakt mit Kraftstoff eine Abdichtung der Gehäuseteile gegenüber dem Laufrad verhindert. Die Dehnfugen nach der Erfindung nehmen die Formänderung des Kunststoffs durch Quellen auf und verhindern damit, dass der Dichtspalt gegenüber dem Laufrad und ein Lagerspalt gegenüber der Welle verändert wird. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Kunststoff als Gehäuseteil besteht darin, dass von dem Elektromotor erzeugte Wärme besonders schlecht weitergeleitet wird. Dies führt zu einer weiteren Verminderung der Reibung in der Kraftstoffpumpe.
  • In axialer wie in radialer Richtung auftretende Formänderungen lassen sich durch eine entsprechende Anordnung der Dehnfugen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach ausgleichen, wenn das dem Elektromotor zugewandte Gehäuseteil einen radialen, auf die Welle zulaufenden Abschnitt und einen axialen, parallel zu der Welle von dem Laufrad weggeführten Abschnitt aufweist.
  • Ein Wärmeeintrag in das dem Elektromotor zugewandte Gehäuseteil lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn die Dehnfuge an dem axialen Abschnitt nahe des Laufrades angeordnet und als Beabstandung des Gehäuseteils von der Welle ausgebildet ist.
  • Zur weiteren Verringerung der Reibung im Bereich der Lagerung der Welle trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn sich die Dehnfuge über ungefähr die Hälfte des axialen Abschnittes erstreckt.
  • Zur weiteren Verringerung der Reibung im Bereich der Lagerung der Welle trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn sich die Dehnfuge an dem axialen Abschnitt über die gesamte Höhe des radialen Abschnitts erstreckt. Der radiale Abschnitt des dem Elektromotor zugewandten Gehäuseteils kann sich hierdurch in seiner Ebene ausdehnen, ohne zu einer verstärkten Reibung in der Lagerung der Welle zu führen.
  • Eine Verformung eines der Abschnitte durch eine Formänderung des anderen Abschnitts lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Dehnfuge im aufeinander treffenden Eckbereich der beiden Abschnitte angeordnet ist.
  • Eine Beeinflussung des Dichtspaltes zwischen den Gehäuseteilen und dem Laufrad lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Dehnfuge an der dem Laufrad abgewandten Seite des dem Elektromotor zugewandten Gehäuseteils angeordnet ist.
  • Das dem Elektromotor zugewandte Gehäuseteil lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig in einer axial endformbaren Spritzgussform fertigen, wenn die Dehnfuge als um den axialen Abschnitt umlaufende Nut ausgebildet ist.
    Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Fördereinheit trägt es bei, wenn der axiale Abschnitt und der radiale Abschnitt einstückig gefertigt sind.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • Figur 1
    eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Fördereinheit für ein Kraftfahrzeug,
    Figur 2
    eine stark vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs II einer Kraftstoffpumpe der Fördereinheit aus Figur 1.
  • Figur 1 zeigt eine zur Anordnung in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges vorgesehene Kraftstoff-Fördereinheit mit einem Gehäuse 1 und mit einer von einem Elektromotor 2 angetriebenen Kraftstoffpumpe 3. Die Kraftstoffpumpe 3 ist als Seitenkanalpumpe ausgebildet und weist ein zwischen zwei Gehäuseteilen 4, 5 drehbar angeordnetes Laufrad 6 auf. Das Laufrad 6 ist auf einer Welle 7 des Elektromotors 2 befestigt. Der Elektromotor 2 hat einen Spulen 8 und die Welle 7 aufweisenden Rotor 9 und einen mit dem Gehäuse 1 verbundenen Stator 10 mit Magnetschalen. Der Elektromotor 2 lässt sich über an der Außenseite des Gehäuses 1 angeordnete elektrische Kontakte 11 mit elektrischem Strom versorgen. Die Fördereinheit hat eine Axiallagerung 12 mit einer in dem dem Elektromotor 2 abgewandten Gehäuseteil 5 angeordneten, die Welle 7 abstützenden Kugel 13 und eine Radiallagerung 14 in dem dem Elektromotor 2 zugewandten Gehäuseteil 4.
  • Bei einem Antrieb des Laufrades 6 saugt die Kraftstoffpumpe 3 über einen Ansaugkanal 15 Kraftstoff an und fördert diesen über einen Auslasskanal 16 in das Gehäuse 1 der Fördereinheit. Der Kraftstoff durchströmt anschließend den Elektromotor 2 in einem Spalt zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 9. Zur Verdeutlichung sind in der Zeichnung die Strömungen des Kraftstoffs mit Pfeilen gekennzeichnet. Anschließend strömt der Kraftstoff über ein Rückschlagventil 17 zu einem Anschlussstutzen 18. An dem Anschlussstutzen 18 lässt sich eine nicht dargestellte, mit einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verbundene Kraftstoffleitung anschließen.
  • Figur 2 zeigt stark vergrößert einen Teilbereich des zwischen dem Laufrad 6 und dem Elektromotor 2 angeordneten Gehäuseteils 4 im Bereich der Welle 7. Das dem Elektromotor 2 zugewandte Gehäuseteil 4 der Kraftstoffpumpe 3 hat einen radialen, auf die Welle 7 zulaufenden Abschnitt 19 und einen axialen, parallel zu der Welle 7 angeordneten Abschnitt 20. Eine erste Dehnfuge 21 erstreckt sich von dem Laufrad 6 angrenzend an die Welle 7 über die Hälfte des axialen Abschnitts 20. Die Radiallagerung 14 der Welle 7 ist auf der zweiten Hälfte des axialen Abschnitts 20 angeordnet. Eine zweite Dehnfuge 22 ist als in dem radialen Abschnitt 19 angeordnete, um den axialen Abschnitt 20 umlaufende Nut ausgebildet.
  • Bei einem Trockenlauf und damit ohne Förderung von Kraftstoff wird von dem Elektromotor 2 erzeugte Wärme über den als Radiallagerung 14 ausgebildeten Bereich des axialen Abschnitts 20 in die Kraftstoffpumpe 3 eingebracht. In der Dehnfuge 21 des axialen Abschnitts 20 kann nur unwesentlich Wärme auf die Kraftstoffpumpe 3 übertragen werden, da hier das Gehäuseteil 4 einen Abstand zu der Welle 7 aufweist. Zur Verdeutlichung ist in der Zeichnung der Wärmestrom mit Pfeilen gekennzeichnet. Die Wärme kann zu einer Ausdehnung des axialen Abschnitts 20 in radialer Richtung erfolgen. Bei einem Trockenlauf und damit ohne Förderung von Kraftstoff führt von der Kraftstoffpumpe 3 erzeugte Reibungswärme zu einer Ausdehnung des radialen Abschnitts 19 in auf die Welle 7 weisender Richtung. Der radiale Abschnitt 19 vermag sich durch die beiden Dehnfugen 21, 22 geringfügig zu der Welle 7 hin auszudehnen, ohne Kräfte in die Radiallagerung 14 einzuleiten. Zur Verdeutlichung sind in der Zeichnung strichpunktiert bei einer Temperaturerhöhung entstehende Ausdehnungen des zwischen der Kraftstoffpumpe 3 und dem Elektromotor 2 aus Figur 1 angeordneten Gehäuseteils 4 dargestellt.
  • Die Erfindung wurde beispielhaft an einer Seitenkanalpumpe dargestellt. Selbstverständlich kann es sich bei der Kraftstoffpumpe 3 auch um eine Peripheralpumpe oder eine Verdrängerpumpe, wie beispielsweise eine so genannte G-Rotor-Pumpe handeln.

Claims (9)

  1. Kraftstoff-Fördereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Kraftstoffpumpe, mit einem zwischen zwei Gehäuseteilen angeordneten Laufrad der Kraftstoffpumpe, wobei das Laufrad drehfest auf einer Welle des Elektromotors befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gehäuseteile (4, 5) eine Dehnfuge (21, 22) hat, und dass zumindest eines der Gehäuseteile (4, 5) aus Kunststoff gefertigt ist und dass der Kunststoff eine Lagerschale zur unmittelbaren Lagerung der Welle (7) bildet.
  2. Kraftstoff-Fördereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Elektromotor (2) zugewandte Gehäuseteil (4) einen radialen, auf die Welle (7) zulaufenden Abschnitt (19) und einen axialen, parallel zu der Welle (7) von dem Laufrad (6) weggeführten Abschnitt (20) aufweist.
  3. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnfuge (21) an dem axialen Abschnitt (20) nahe des Laufrades (6) angeordnet und als Beabstandung des Gehäuseteils (4) von der Welle (7) ausgebildet ist.
  4. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dehnfuge (21) über ungefähr die Hälfte des axialen Abschnittes (20) erstreckt.
  5. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dehnfuge (21) an dem axialen Abschnitt (20) über die gesamte Höhe des radialen Abschnitts (19) erstreckt.
  6. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnfuge (22) im aufeinander treffenden Eckbereich der beiden Abschnitte (19, 20) angeordnet ist.
  7. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn e t , dass die Dehnfuge (22) an der dem Laufrad (6) abgewandten Seite des dem Elektromotor (2) zugewandten Gehäuseteils (4) angeordnet ist.
  8. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnfuge (22) als um den axialen Abschnitt (20) umlaufende Nut ausgebildet ist.
  9. Kraftstoff-Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abschnitt (20) und der radiale Abschnitt (19) einstückig gefertigt sind.
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