DE19902427C1

DE19902427C1 - Kraftstofffördereinheit

Info

Publication number: DE19902427C1
Application number: DE1999102427
Authority: DE
Inventors: Peter Marx; Hans-Dieter Wilhelm; Christoph Schmidt; Thomas Werner
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2019-01-23
Also published as: US6425377B1; DE50000987D1; AU754374B2; AU1244100A; BR0000133A; EP1022457A3; ES2189707T3; EP1022457A2; EP1022457B1

Abstract

Bei einer Kraftstoffördereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Vorstufe (10) und eine Hauptstufe (11) aufweisenden Förderpumpe (9) ist ein Auslaßkanal (18) der Vorstufe (10) radial nach außen geführt und nach oben hin ansteigend gestaltet. Ein Einlaßkanal (24) der Hauptstufe (11) ist seitlich an der Vorstufe (10) vorbeigeführt. Hierdurch lassen sich Laufräder (15, 16) der Förderpumpe (9) besonders niedrig anordnen. Gasblasen werden sehr einfach aus der Vorstufe (10) abgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffördereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer zur Montage in einem Kraft stoffbehälter vorgesehenen, eine Vorstufe und eine Haupt stufe aufweisenden Kraftstoffpumpe, mit einem zur Befül lung durch die Vorstufe vorgesehenen Schwalltopf zum Sammeln von Kraftstoff für die aus dem Schwalltopf ansau gende Hauptstufe, wobei die Vorstufe und die Hauptstufe von einer vertikalen Welle antreibbar sind.

Solche Kraftstoffördereinheiten werden in heutigen Kraft fahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt (DE 40 02 027 C2). Weiterhin sind bei bekannten Kraftstoffördereinheiten die Vorstufe und die Hauptstufe der Kraftstoffpumpe jeweils als Peripheralpumpen gestal tet und weisen auf der vertikalen Welle befestigte Lauf räder auf. Die vertikale Welle ist eine Motorwelle eines ebenfalls in dem Schwalltopf angeordneten Elektromotors. Die Vorstufe ist meist unterhalb der Hauptstufe angeord net und befüllt den Schwalltopf über ein Steigrohr. Die Hauptstufe saugt aus dem Schwalltopf an und erzeugt einen für eine Brennkraftma schine des Kraftfahrzeuges notwendigen Druck. Hierdurch gestaltet sich die Kraftstoffördereinheit sehr kompakt.

Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffördereinheit ist, daß sie sehr große Abmessungen aufweist und daß die Lauf räder der Förderpumpe sehr hoch in der Kraftstofför dereinheit angeordnet sind. Hierdurch ist in dem Kraft stoffbehälter und in dem Schwalltopf jeweils ein sehr ho her Füllstand an Kraftstoff erforderlich, damit die Kraftstoffördereinheit fördern kann. Insbesondere bei ei ner Kurvenfahrt des Kraftstoffbehälters oder bei heißem Kraftstoff besteht auch bei einem sehr hohen Füllstand im Kraftstoffbehälter die Gefahr, daß die Vorstufe Luft oder Kraftstoffdämpfe ansaugt und mit dem Kraftstoff Schaum erzeugt und in den Schwalltopf fördert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraft stoffördereinheit der eingangs genannten Art so zu ge stalten, daß sie besonders kompakt aufgebaut ist und daß die Laufräder der Förderpumpe möglichst niedrig angeord net sind.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorstufe einen radial nach außen hin weisenden und nach oben hin ansteigenden Auslaßkanal hat.

Durch diese Gestaltung können in der Vorstufe vorhandene Gasblasen sehr einfach über dessen Auslaßkanal abgeführt werden. Der Auslaßkanal kann außerhalb der Förderpumpe in das senkrechte Steigrohr der bekannten Kraftstofför dereinheit umgelenkt werden. Eine in dem Steigrohr vor handene Flüssigkeitssäule kann wegen des nach oben hin ansteigenden Auslaßkanals das Entweichen der Gasblasen nicht beeinträchtigen. Da der Auslaßkanal der Vorstufe radial geführt ist, lassen sich die Laufräder der Vorstu fe und der Hauptstufe sehr nahe beisammen und gemeinsam sehr nahe an dem Bodenbereich des Kraftstoffbehälters an ordnen. Hierdurch ist für den Betrieb der erfindungsgemä ßen Kraftstoffördereinheit ein besonders geringer Füll stand im Kraftstoffbehälter erforderlich. Die erfindungs gemäße Kraftstoffördereinheit gestaltet sich zudem beson ders kompakt.

Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungs gemäßen Kraftstoffördereinheit trägt es bei, wenn die Hauptstufe einen vertikalen, von einer Förderkammer der Hauptstufe bis zu dem Bodenbereich des Schwalltopfes ge führten Einlaßkanal hat. Ein weiterer Vorteil dieser Ge staltung besteht darin, daß die Förderpumpe, abgesehen von der Umlenkung am Steigrohr, gerade Einlaßkanäle und Auslaßkanäle hat. Hierdurch wird die Gefahr eines Ver dampfens von heißem Kraftstoff besonders gering gehalten.

Die Förderpumpe ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv einfach aufge baut, wenn sich der Auslaßkanal der Vorstufe von deren Förderkammer aus stetig erweitert.

Die Vorstufe könnte beispielsweise als Peripheralpumpe mit im Umfang des Laufrades angeordneten Schaufelkammern gestaltet sein. Hierdurch ist jedoch eine genaue Einstel lung des Laufrades auf ein Axialspiel der Förderpumpe er forderlich. Eine solche Einstellung läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Vorstufe als Seitenkanalpumpe ausge bildet und die Förderkammer ausschließlich in einer ihrer Stirnseiten angeordnet ist. Hierdurch herrschen auf den Stirnseiten des Laufrades der Vorstufe unterschiedliche Drücke, so daß das Laufrad zu der Seite des geringeren Drucks gedrückt wird. Dieser Effekt wird zudem durch eine Leckage von aus der Hauptstufe an der Welle zu der Vor stufe überströmendem Kraftstoff unterstützt.

Die Förderpumpe läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaf ten Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig fertigen, wenn das Laufrad der Vorstufe zusammen mit ei nem einen Teil einer Förderkammer aufweisenden Gehäuse teil der Kraftstoffpumpe als Axiallager für die Kraft stoffpumpe und einem die Kraftstoffpumpe antreibenden Elektromotor gestaltet ist. Das Laufrad und das Gehäuse teil können zur Bildung des Axiallagers beispielsweise eine gleitfähige Beschichtung aufweisen oder Taschen zur Erzeugung eines Gleitfilms aus Kraftstoff aufweisen.

Meist wird von der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges in den Kraftstoffbehälter zurückfließender Kraftstoff dem Schwalltopf zugeführt. Eine Aufheizung des Kraftstoffs in der Vorstufe läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vermeiden, wenn eine Gehäuse wand zwischen der Vorstufe und der Hauptstufe aus einem wärmeisolierenden Material gefertigt ist. Hierdurch wird die Gefahr eines Verdampfens des Kraftstoffs in dem Ein laßkanal der Vorstufe besonders gering gehalten.

Zur weiteren Verringerung der Wärmeübertragung von der Hauptstufe auf die Vorstufe trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn Schaufelkammern der Vorstufe an der der Hauptstufe abge wandten Stirnseite angeordnet sind.

Eine Verwirbelung des von der Vorstufe angesaugten Kraft stoffs läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Wei terbildung der Erfindung besonders zuverlässig vermeiden, wenn der Schwalltopf im Zentrum seines Bodenbereichs eine Ausnehmung zur Ansaugung von Kraftstoff durch die Vorstu fe hat und wenn ein Einlaßkanal der Vorstufe vertikal auf das Laufrad der Vorstufe zulaufend angeordnet ist. Wei terhin gestaltet sich hierdurch die erfindungsgemäße Kraftstoffördereinheit besonders kompakt. Die erfindungs gemäße Fördereinheit läßt sich zudem einfach herstellen und montieren.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin dungsgemäßen Kraftstoffördereinheit in einem Längsschnitt,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine Vorstufe der Kraftstoffördereinheit aus Fig. 1 ent lang der Linie II-II.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße, in einem Kraftstoffbehälter 1 montierte Kraftstofförderein heit 2 im Längsschnitt. Die Kraftstoffördereinheit 2 hat einen Flansch 3 und einen Schwalltopf 4. Der Flansch 3 dient zur Befestigung in einer Ausnehmung 5 einer oberen Wandung 6 des Kraftstoffbehälters 1. Der Schwalltopf 4 ist gegen einen Boden 7 des Kraftstoffbehälters 1 vorge spannt. In dem Schwalltopf 4 ist eine von einem Elektro motor 8 angetriebene Förderpumpe 9 mit einer Vorstufe 10 und einer Hauptstufe 11 angeordnet. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind der Elektromotor 8 und der Schwalltopf 4 nur teilweise geschnitten dargestellt. Die Vorstufe 10 dient zur Förderung von Kraftstoff aus dem Kraftstoffbe hälter 1 in den Schwalltopf 4. Die Hauptstufe 11 saugt Kraftstoff aus dem Schwalltopf 4 an und fördert diesen zu einem an der Außenseite des Flansches 3 der Kraftstofför dereinheit 2 angeordneten Anschlußstutzen 12. An dem An schlußstutzen 12 läßt sich eine zu einer nicht darge stellten Brennkraftmaschine führende Vorlaufleitung an schließen. Weiterhin hat der Flansch 3 einen Anschluß stutzen 13 für eine ebenfalls nicht dargestellte, von der Brennkraftmaschine in den Kraftstoffbehälter 1 zurückge führte Rücklaufleitung. Zurückfließender Kraftstoff ge langt entweder unmittelbar in den Schwalltopf 4 oder zu nächst zu einer ebenfalls nicht dargestellten, im Kraft stoffbehälter 1 montierten Saugstrahlpumpe. Die Saug strahlpumpe fördert anschließend Kraftstoff in den Schwalltopf 4.

Die Vorstufe 10 und die Hauptstufe 11 sind jeweils als Seitenkanalpumpen ausgebildet und haben jeweils ein auf einer Welle 14 montiertes Laufrad 15, 16. Bei der Welle 14 handelt es sich um eine Motorwelle des Elektromotors. Die Vorstufe 10 hat einen von dem Bodenbereich des Kraft stoffbehälters 1 senkrecht auf das Laufrad 15 zulaufenden Einlaßkanal 17. Ein Auslaßkanal 18 der Vorstufe 10 weist radial nach außen hin weg und steigt nach oben hin an. Anschließend mündet der Auslaßkanal 18 in ein oben offe nes Steigrohr 19. Eine von dem Einlaßkanal 17 zu dem Aus laßkanal 18 geführte Förderkammer 20 ist ausschließlich auf der der Hauptstufe 11 abgewandten Seite des Laufrades 15 angeordnet. Die Förderkammer 20 befindet sich je zur Hälfte in dem Laufrad 15 und einem dem Laufrad 15 gegen überstehenden Gehäuseteil 21. Das Gehäuseteil 21 und das Laufrad 15 bilden ein Axiallager für die Förderpumpe 9 und den Elektromotor 8. Die Hauptstufe 11 hat zwei dem Laufrad 16 gegenüberstehende Gehäuseteile 22, 23 mit ei ner durch das Laufrad 16 von einem Einlaßkanal 24 zu ei nem Auslaßkanal 25 geführten Förderkammer 26. In dem un teren Gehäuseteil 23 ist der Einlaßkanal 24 der Hauptstu fe 11 angeordnet, während sich im oberen Gehäuseteil 22 der Auslaßkanal 25 befindet. Die Querschnittsfläche der Förderkammer 20 der Vorstufe 10 hat ungefähr doppelt so große Abmessungen wie die Querschnittsfläche der Förder kammer 26 der Hauptstufe 11.

Die Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung durch die Förderpumpe 9 aus Fig. 1 entlang der Linie II-II, daß das Laufrad 15 der Vorstufe 10 mehrere Schaufelkammern 27 hat. Die Schaufelkammern 27 sind jeweils von Leitschau feln 28 begrenzt. Bei einer Drehung des Laufrades 15 er zeugen die Leitschaufeln 28 eine Zirkulationsströmung in der Förderkammer 20.

Claims

1. Kraftstoffördereinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer zur Montage in einem Kraftstoffbehälter vorgesehenen, ei ne Vorstufe und eine Hauptstufe aufweisenden Kraftstoff pumpe, mit einem zur Befüllung durch die Vorstufe vorge sehenen Schwalltopf zum Sammeln von Kraftstoff für die aus dem Schwalltopf ansaugende Hauptstufe, wobei die Vor stufe und die Hauptstufe von einer vertikalen Welle an treibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe (10) einen radial nach außen hin weisenden und nach oben hin ansteigenden Auslaßkanal (18) hat.

2. Kraftstoffördereinheit nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Hauptstufe (11) einen vertikalen, von einer Förderkammer (26) der Hauptstufe (11) bis zu dem Bodenbereich des Schwalltopfes (4) geführten Einlaß kanal (24) hat.

3. Kraftstoffördereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Auslaßkanal (18) der Vorstu fe (10) von deren Förderkammer (20) aus stetig erweitert.

4. Kraftstoffördereinheit nach zumindest einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe (10) als Seitenkanalpumpe ausgebildet und die Förderkammer (20) ausschließlich in einer ihrer Stirnsei ten angeordnet ist.

5. Kraftstoffördereinheit nach zumindest einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (15) der Vorstufe (10) zusammen mit einem einen Teil der Förderkammer (20) aufweisenden Gehäuseteil (21) der Förderpumpe (9) als Axiallager für die Förderpumpe (9) und einem die Förderpumpe (9) antreibenden Elektromo tor (8) gestaltet ist.

6. Kraftstoffördereinheit nach zumindest einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseteil (23) zwischen der Vorstufe (10) und der Hauptstufe (11) aus einem wärmeisolierenden Material ge fertigt ist.

7. Kraftstoffördereinheit nach zumindest einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schau felkammern (27) der Vorstufe (10) an der der Hauptstufe (11) abgewandten Stirnseite angeordnet sind.

8. Kraftstoffördereinheit nach zumindest einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwalltopf (4) im Zentrum seines Bodenbereichs eine Aus nehmung zur Ansaugung von Kraftstoff durch die Vorstufe (10) hat und daß ein Einlaßkanal (17) der Vorstufe (10) vertikal auf das Laufrad (15) der Vorstufe (10) zulaufend angeordnet ist.