EP1813009A1 - Kraftstoffpumpe - Google Patents
KraftstoffpumpeInfo
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- EP1813009A1 EP1813009A1 EP05794654A EP05794654A EP1813009A1 EP 1813009 A1 EP1813009 A1 EP 1813009A1 EP 05794654 A EP05794654 A EP 05794654A EP 05794654 A EP05794654 A EP 05794654A EP 1813009 A1 EP1813009 A1 EP 1813009A1
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- EP
- European Patent Office
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- brushes
- fuel pump
- commutator
- stator
- pump according
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
- H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
- H02K5/148—Slidably supported brushes
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
- H02K13/006—Structural associations of commutators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
Definitions
- the invention relates to a fuel pump for conveying fuel from a fuel tank of a motor vehicle with a pump stage driven by an electric motor, with a rotatably mounted shaft supporting a rotor of the pump stage, with a rotor of the electric motor rotatably mounted on the shaft and radially outward
- the rotor arranged stator and with parallel to the shaft against a commutator biased brushes for contacting zu ⁇ least one arranged on the rotor coil.
- Such fuel pumps are widely used in today's motor vehicles and are known in practice.
- two brushes of the electric motor are normally biased against the commutator.
- the electric motor has axial guides on the side of the commutator facing away from the rotor. These axial guides are usually made of an electrically conductive material and are electrically connected to connecting contacts arranged on a connecting piece covering the fuel pump.
- the known fuel pump essentially consists of three axially superposed sections, namely the pump stage, the stator and the rotor having section of the electric motor and the connection piece for the electric motor zu ⁇ together.
- a disadvantage of the known fuel pump is that it has a very large height. However, this is disadvantageous in the case of today ⁇ gen, usually only a very small height having Kraft ⁇ containers, since in such Kraftstoffbe ⁇ containers the known fuel pump can not be mounted.
- the invention is based on the problem to make a Kraftstoffpum ⁇ pe of the type mentioned so that it has a very low overall height.
- the length of the fuel pump according to the invention is essentially determined by the length of the rotor of the electric motor with its bearings and by the pump stage.
- the brushes do not, in contrast to the be ⁇ knew fuel pump to an increase in height as they are ordered to ⁇ adjacent the rotor and at the height of the rotor.
- the fuel pump according to the invention thereby has a particularly low overall height.
- the brushes could be radially biased against a barrel commutator.
- the inventive fuel pump is particularly compact, when the commutator is designed disc-shaped and extends with its outer edge to over the stator and when the brushes are arranged in the stator. By this design, in addition to the axial also the radial dimensions of the electric motor are kept particularly low.
- the fuel pump of the invention designed to constructive ⁇ tive particularly simple if the brushes are arranged in a pocket of the stator.
- the assembly of the fuel pump according to the invention is particularly simple if spring elements for biasing the brushes against the commutator are arranged behind the brushes, as seen from the commutator.
- the spring elements are each formed as a compression spring.
- magnetic shells of the stator or supports arranged between two magnetic shells support the spring elements for biasing the brushes.
- the space requirement of the brushes in the region of the stator can be kept particularly low, according to another advantageous development of the invention, when the spring elements engage around the commutator and the brushes.
- the commutator and the brushes are viewed from the rotor radially outward.
- the bias of the brush on a particularly small space in the region of the stator In the simplest case, the spring elements are C-shaped in a soan ⁇ view.
- a housing cover covering the electric motor generally has a large distance from the commutator in the known fuel pumps. According to another advantageous development of the invention, such a distance can be easily avoided if a housing cover aufwei ⁇ a storage for the shaft directly opposite the commutator.
- FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a fuel pump according to the invention
- Figure 2 shows schematically a partial section through the erfindungs ⁇ modern fuel pump of Figure 1 along the Li ⁇ never II - II,
- FIG. 3 schematically shows a partial section through a further embodiment of the fuel pump according to the invention
- FIG. 4 schematically shows a partial section through a further embodiment of the fuel pump according to the invention.
- the electric motor 1 shows a fuel pump with a romotor by a Elect ⁇ 1 driven pump stage 2.
- the electric motor 1 comprises a housing 3 mounted in a stator 4 and a on a shaft 5 rotatably mounted rotor 6.
- the impeller stage 2 has an impeller 7 arranged on the shaft 5 in a rotationally fixed manner.
- the impeller 7 rotates between two housing parts 10, 11 having an inlet 8 and an outlet 9.
- the housing 3 of the fuel pump 2 is the inlet 8 having housing part 10 of the pump stage 2 and connected to a covering the electric motor 1 housing cover 12.
- the housing cover 12 has an outlet 13 and a La ⁇ delay 14 of one end of the shaft 5.
- the other end of the shaft 5, a bearing 15 in which the inlet 8 having Ge casing part 10 of the pump stage 2.
- the pump stage 2 is formed as generally known Side channel pump formed. For a drive of the electric motor 1, the pump stage promotes 2 force ⁇ material from the inlet 8 through the outlet 9 and the electric motor 1 to the outlet 13. At the outlet 13 can be connected a flow line, on the Kraft ⁇ material from a fuel tank is promoted to a Brennkraftmaschi ⁇ ne. To simplify the drawing, the fuel tank, the internal combustion engine and the supply line are not shown.
- the electric motor 1 has a commutator 16 mounted on the shaft 5 against which two brushes 17 are biased.
- the commutator 16 is disc-shaped and guided with its outer edge to over the stator 4, in which the brushes 17 are arranged displaceably.
- the brushes 17 are formed for example as charcoal pins and are biased by Fe ⁇ derettin 18.
- the spring elements 18 are supported on a support 19 fixed in the housing 3.
- the commutator 16 is electrically connected to coils of the rotor 6, not shown.
- the brushes 17 are transferred to the the housing cover 12 arranged connection contacts 20 with electrical ⁇ schem powered.
- the connection contacts 20 are arranged radially next to the commutator 16 and therefore have no influence on the axial height of the fuel pump.
- FIG. 2 shows a sectional view through the fuel pump from FIG. 1 along the line II-II in the region of one of the brushes 17. It can be seen here that the brush 17 is guided in a gap between two magnetic shells 21 of the stator 4. The edges of the magnetic shells 21 thus form a guide 22 of the brush 17.
- FIG. 3 shows, from the perspective shown in FIG. 2, a further embodiment of the fuel pump in which the stator 4 has a pocket 23 for receiving and as a guide 24 of the brush 17.
- the bottom of the pocket 23 forms a support 25 for supporting the spring element 18th
- FIG. 4 shows a further embodiment of the fuel pump, in which the commutator 16 is encompassed by a C-shaped spring element 26.
- One end of the spring element 26 biases the brush 17 against the commutator 16, while the other end is supported on a support 27 of the housing 3 shown in FIG.
- the spring element 26 is shown rotated in the plane of the drawing.
- the stator 4 has a recess 28 as a guide 29 of the brush 17th
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Abstract
Bei einer Kraftstoffpumpe mit einer von einem Elektromotor (1) angetriebenen Pumpenstufe (2) sind Bürsten (17) zur Kontaktierung eines Kommutators (16) radial neben einem Rotor (6) angeordnet. Hierzu hat ein den Rotor (6) umschließender Stator (4) Taschen zur Aufnahme der Bürsten (17). Mit den Bürsten (17) elektrisch verbundene Anschlusskontakte (20) sind radial neben dem Kommutator (16) angeordnet. Die Kraftstoffpumpe weist eine besonders geringe Bauhöhe auf.
Description
Beschreibung
Kraftstoffpumpe
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpenstufe, mit einer drehbar gelagerten, ein Laufrad der Pumpenstufe halternden Welle, mit einem drehfest auf der Welle angeordne- ten Rotor des Elektromotors und einem radial außerhalb des Rotors angeordneten Stator und mit parallel zur Welle gegen einen Kommutator vorgespannten Bürsten zur Kontaktierung zu¬ mindest einer auf dem Rotor angeordneten Spule.
Solche Kraftstoffpumpen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. In der Re¬ gel sind zwei Bürsten des Elektromotors senkrecht gegen den Kommutator vorgespannt. Zur Führung der Bürsten weist der Elektromotor auf der dem Rotor abgewandten Seite des Kommuta- tors Axialführungen auf. Diese Axialführungen sind meist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt und mit auf einem die Kraftstoffpumpe abdeckenden Anschlussstück angeord¬ neten Anschlusskontakten elektrisch verbunden. Damit setzt sich die bekannte Kraftstoffpumpe im Wesentlichen aus drei axial übereinander angeordneten Abschnitten, nämlich der Pum¬ penstufe, den Stator und den Rotor aufweisenden Abschnitt des Elektromotors und dem Anschlussstück für den Elektromotor zu¬ sammen.
Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffpumpe ist, dass sie eine sehr große Bauhöhe aufweist. Dies ist jedoch bei heuti¬ gen, meist nur eine sehr geringe Bauhöhe aufweisenden Kraft¬ stoffbehältern von Nachteil, da sich in solchen Kraftstoffbe¬ hältern die bekannte Kraftstoffpumpe nicht montieren lässt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoffpum¬ pe der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie eine besonders geringe Bauhöhe aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bürsten radial neben der Spule des Rotors angeordnet sind.
Durch diese Gestaltung wird die Länge der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe im Wesentlichen durch die Länge des Rotors des Elektromotors mit dessen Lagerungen und durch die Pumpen¬ stufe festgelegt. Die Bürsten führen im Gegensatz zu der be¬ kannten Kraftstoffpumpe nicht zu einer Erhöhung der Bauhöhe, da sie neben dem Rotor und damit auf der Höhe des Rotors an¬ geordnet sind. Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe hat hier- durch eine besonders geringe Bauhöhe.
Die Bürsten könnten beispielsweise radial gegen einen tonnen- förmigen Kommutator vorgespannt sein. Dies führt jedoch zu großen radialen Abmessungen des Elektromotors. Die erfin- dungsgemäße Kraftstoffpumpe gestaltet sich jedoch besonders kompakt, wenn der Kommutator scheibenförmig gestaltet ist und mit seinem äußeren Rand bis über den Stator reicht und wenn die Bürsten im Stator angeordnet sind. Durch diese Gestaltung werden neben den axialen zudem auch die radialen Abmessungen des Elektromotors besonders gering gehalten.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe gestaltet sich konstruk¬ tiv besonders einfach, wenn die Bürsten in einer Tasche des Stators angeordnet sind.
Eine Beeinträchtigung der Funktion des Stators durch die An¬ ordnung der Bürsten lässt sich gemäß einer anderen vorteil¬ haften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Bürsten in einem Spalt zwischen zwei benachbarten Magnet- schalen des Stators angeordnet sind. Da ein solcher Spalt
zwischen benachbarten Magnetschalen meist ohnehin vorhanden ist, werden durch die Anordnung der Bürsten in dem Spalt eine Verkleinerung der Magnetschalen und damit eine Beeinträchti¬ gung der Funktion des Stators weitgehend vermieden.
Zur weiteren Verringerung der axialen Abmessungen der erfin¬ dungsgemäßen Kraftstoffpumpe trägt es bei, wenn zur Verbin¬ dung der Bürsten mit einem Stromnetz vorgesehene Anschluss¬ kontakte des Elektromotors radial neben dem Kommutator oder dem Stator angeordnet sind.
Die Montage der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe gestaltet sich besonders einfach, wenn Federelemente zur Vorspannung der Bürsten gegen den Kommutator von dem Kommutator aus gese- hen hinter den Bürsten angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Federelemente hierbei jeweils als Druckfeder ausgebildet. Durch diese Gestaltung lassen sich die Bauteile der Kraft¬ stoffpumpe einfach axial montieren.
Zur weiteren Vereinfachung der Montage der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe trägt es bei, wenn Magnetschalen des Stators oder zwischen zwei Magnetschalen angeordnete Stützen die Fe¬ derelemente zur Vorspannung der Bürsten abstützen.
Der Platzbedarf der Bürsten in dem Bereich des Stators lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er¬ findung besonders gering halten, wenn die Federelemente den Kommutator und die Bürsten umgreifen. Vorzugsweise werden der Kommutator und die Bürsten von dem Rotor aus gesehen radial außen umgriffen. Hierdurch weist die Vorspannung der Bürsten einen besonders geringen Bauraum im Bereich des Stators auf. Im einfachsten Fall sind die Federelemente in einer Seitenan¬ sicht C-förmig gestaltet.
Ein den Elektromotor abdeckender Gehäusedeckel weist bei den bekannten Kraftstoffpumpen in der Regel einen großen Abstand zu dem Kommutator auf. Ein solcher Abstand lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein- fach vermeiden, wenn ein eine Lagerung für die Welle aufwei¬ sender Gehäusedeckel dem Kommutator unmittelbar gegenüber¬ steht .
Zur weiteren Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der er- findungsgemäßen Kraftstoffpumpe trägt es bei, wenn Führungen für die Bürsten parallel zu der Welle angeordnet sind.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur wei¬ teren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrie¬ ben. Diese zeigt in
Figur 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine erfin¬ dungsgemäße Kraftstoffpumpe,
Figur 2 schematisch einen Teilschnitt durch die erfindungs¬ gemäße Kraftstoffpumpe aus Figur 1 entlang der Li¬ nie II - II,
Figur 3 schematisch einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff¬ pumpe,
Figur 4 schematisch einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff¬ pumpe.
Figur 1 zeigt eine Kraftstoffpumpe mit einer von einem Elekt¬ romotor 1 angetriebenen Pumpenstufe 2. Der Elektromotor 1 weist einen in einem Gehäuse 3 befestigten Stator 4 und einen
auf einer Welle 5 drehfest angeordneten Rotor 6 auf. Die Pum¬ penstufe 2 hat ein auf der Welle 5 drehfest angeordnetes Laufrad 7. Das Laufrad 7 dreht sich zwischen zwei, einen Ein- lass 8 und einen Auslass 9 aufweisenden Gehäuseteilen 10, 11. Das Gehäuse 3 der Kraftstoffpumpe 2 ist mit dem den Einlass 8 aufweisenden Gehäuseteil 10 der Pumpenstufe 2 und mit einem den Elektromotor 1 abdeckenden Gehäusedeckel 12 verbunden. Der Gehäusedeckel 12 hat einen Auslassstutzen 13 und eine La¬ gerung 14 eines Endes der Welle 5. Das andere Ende der Welle 5 hat eine Lagerung 15 in dem den Einlass 8 aufweisenden Ge¬ häuseteil 10 der Pumpenstufe 2. Die Pumpenstufe 2 ist als allgemein bekannte Seitenkanalpumpe ausgebildet . Bei einem Antrieb des Elektromotors 1 fördert die Pumpenstufe 2 Kraft¬ stoff von dem Einlass 8 durch den Auslass 9 und den Elektro- motor 1 zu dem Auslassstutzen 13. An dem Auslassstutzen 13 lässt sich eine Vorlaufleitung anschließen, über die Kraft¬ stoff aus einem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschi¬ ne gefördert wird. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind der Kraftstoffbehälter, die Brennkraftmaschine und die Vorlauf- leitung nicht dargestellt.
Der Elektromotor 1 weist einen auf der Welle 5 befestigten Kommutator 16 auf, gegen den zwei Bürsten 17 vorgespannt sind. Der Kommutator 16 ist scheibenförmig gestaltet und mit seinem äußeren Rand bis über den Stator 4 geführt, in dem die Bürsten 17 verschieblich angeordnet sind. Die Bürsten 17 sind beispielsweise als Kohlestifte ausgebildet und werden von Fe¬ derelementen 18 vorgespannt. Die Federelemente 18 stützen sich an einer im Gehäuse 3 befestigten Stütze 19 ab. Der Kom- mutator 16 ist mit nicht dargestellten Spulen des Rotors 6 elektrisch verbunden. Die Bürsten 17 werden über an dem Ge¬ häusedeckel 12 angeordnete Anschlusskontakte 20 mit elektri¬ schem Strom versorgt. Die Anschlusskontakte 20 sind radial neben dem Kommutator 16 angeordnet und haben daher keinen Einfluss auf die axiale Bauhöhe der Kraftstoffpumpe.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Kraftstoff¬ pumpe aus Figur 1 entlang der Linie II - II im Bereich einer der Bürsten 17. Hierbei ist zu erkennen, dass die Bürste 17 in einem Spalt zwischen zwei Magnetschalen 21 des Stators 4 geführt ist. Die Ränder der Magnetschalen 21 bilden damit ei¬ ne Führung 22 der Bürste 17.
Figur 3 zeigt von der in Figur 2 dargestellten Perspektive aus eine weitere Ausführungsform der Kraftstoffpumpe, bei der der Stator 4 eine Tasche 23 zur Aufnahme und als Führung 24 der Bürste 17 aufweist. Der Boden der Tasche 23 bildet eine Stütze 25 zur Abstützung des Federelementes 18.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kraftstoffpum- pe, bei der der Kommutator 16 von einem C-förmigen Federele¬ ment 26 umgriffen wird. Ein Ende des Federelementes 26 spannt die Bürste 17 gegen den Kommutator 16 vor, während das andere Ende sich an einer Stütze 27 des in Figur 1 dargestellten Ge¬ häuses 3 abstützt. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist das Federelement 26 in die Zeichenebene gedreht dargestellt. Auch bei dieser Ausführungsform hat der Stator 4 eine Ausnehmung 28 als Führung 29 der Bürste 17.
Claims
1. Kraftstoffpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpenstufe, mit einer drehbar gelagerten, ein Laufrad der Pumpenstufe haltern- den Welle, mit einem drehfest auf der Welle angeordneten Rotor des Elektromotors und einem radial außerhalb des Rotors angeordneten Stator und mit parallel zur Welle gegen einen Kommutator vorgespannten Bürsten zur Kontak- tierung zumindest einer auf dem Rotor angeordneten Spu¬ le, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bürsten (17) radial neben der Spule des Rotors (6) ange¬ ordnet ist.
2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass der Kommutator (16) schei¬ benförmig gestaltet ist und mit seinem äußeren Rand bis über den Stator (4) reicht und dass die Bürsten (17) im Stator (4) angeordnet sind.
3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bürsten (17) in ei¬ ner Tasche (23) des Stators (4) angeordnet sind.
4. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bürsten (17) jeweils in einem Spalt zwischen zwei benachbarten Magnetschalen (21) des Stators (4) an- geordnet sind.
5. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Verbindung der Bürsten (17) mit einem Stromnetz vorgesehene Anschlusskontakte (20) des Elektromotors (1) radial neben dem Kommutator (16) oder dem Stator (4) an¬ geordnet sind.
6. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Federelemente (18) zur Vorspannung der Bürsten (17) gegen den Kommutator (16) von dem Kommutator (16) aus gesehen hinter den Bürsten (17) angeordnet sind.
7. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Magnetschalen (21) des Stators (4) oder zwischen zwei Magnetschalen (21) angeordnete Stützen (19, 25) die Federelemente (18) zur Vorspannung der Bürsten (17) ab- stützen.
8. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Federelemente (26) den Kommutator (16) und die Bürsten (17) umgreifen.
9. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein eine Lagerung (14) für die Welle (5) aufweisen- der Gehäusedeckel (12) dem Kommutator (16) unmittelbar gegenübersteht .
10. Kraftstoffpumpe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Führungen (22, 24, 29) für die Bürsten (17) paral¬ lel zu der Welle (5) angeordnet sind.
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