DE19956520A1

DE19956520A1 - Vorrichtung zur Reduzierung der Axialkraftbelastung einer ein Fluid fördernden Pumpe

Info

Publication number: DE19956520A1
Application number: DE19956520A
Authority: DE
Inventors: Stanislaw Bodzak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2001-06-13
Also published as: EP1149244A1; EP1149244B1; JP2003515058A; WO2001038739A1; US6537046B1; DE50012820D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine, wobei im Gehäuse (2) der Fördereinrichtung (1) eine Pumpkammer ausgebildet ist. Im Gehäuse (2) sind rotierend angetriebene Verdrängungselemente (6) aufgenommen. An der die Verdrängungselemente (6) aufnehmenden Welle (8) sind Bohrungen (11, 12) ausgebildet, über die ein Ende (9) der Welle (8) mit der Saugseite (17) der Fördereinrichtung (1) in Verbindung steht.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reduzierung der Axialkraft belastung einer ein Fluid fördernden Pumpe, wie beispielsweise einer Zahn radpumpe, die als Kraftstofförderpumpe zur Zufuhr von Kraftstoff zur Brenn kraftmaschine aus dem Vorratstank eines Kraftfahrzeuges fungiert.

Stand der Technik

Aus DE 195 13 822 A1 ist eine Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus ei nem Vorratstank einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, die zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dient. Bei dieser Lösung ist in eine Förderleitung vom Vor ratstank zur Brennkraftmaschine eine Förderpumpe eingesetzt, die in ihrem Ge häuse wenigstens eine Pumpkammer aufweist. In der Pumpkammer ist ein Paar rotierend angetriebener und miteinander kämmender Zahnräder angeordnet, die Kraftstoff aus einem mit dem Vorratstank verbindbaren Ansaugraum entlang ei nem zwischen der Stirnfläche der Zahnräder und der Wand gebildeten Förderka nal in einen wenigstens mittelbar mit der Brennkraftmaschine verbindbaren Druckraum fördern. Für eine Verringerung des Bauraumes und des Fertigungs aufwandes ist im Gehäuse der Förderpumpe eine weitere luftfördernde Pumpe angeordnet, deren Saugseite mit einer Bremskraftverstärkung des Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Bei Zahnradpumpen, die der Förderung von Kraftstoff aus dem Vorratstank von Kraftfahrzeugen dient, können Drücke von bis zu 8 bar auftreten. Durch die Druckbeaufschlagung von bis zu 8 bar, die im wesentlichen von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe gerichtet ist, tritt ein die die druckseitigen För derelemente der Pumpe beaufschlagende Axialkraft auf, die eine Stirnseite der Welle gegen eine Sitzfläche drückt. Nach längerem Betrieb treten Abnutzungser scheinungen an der Sitzfläche auf vorzeitiger Verschleiß der Welle an Stirnseite und an der Sitzfläche sind die Folge. Ein Versuch, dem vorzeitigen Verschleiß einer Stirnseite der Welle vorzubeugen lag darin, die Begrenzungsfläche am saug seitigen Ende der Welle mit einer Entlastungsnut zu versehen, die die der Bren zungsfläche gegenüberliegende Stirnseite der Welle mit der Saugseite der För dereinrichtung verband. Dies bedeutet jedoch bei der Herstellung der Begren zungsfläche einen zusätzlichen Arbeitsgang in Gestalt des Ausfräsens der Entla stungsnut.

Darstellung der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Konfiguration einer Kraftstoff fördernden Pumpe kann zum einen deren Fertigung vereinfacht und demzufolge kostengünstiger ge staltet werden. Die die Fördereinrichtung saugseitig begrenzende Wand kann nun ohne den zusätzlichen Arbeitsgang des Ausfräsens einer Entlastungsnut in der Stirnseite der im Gehäuse aufgenommenen Welle gegenüberliegenden Bereich gefertigt werden. Auch eine Oberflächenbehandlung der Nut in der saugseitig vorgesehenen Begrenzungswand zur Erhöhung der Oberflächenhärte kann entfal len, so daß dieses Bauteil insgesamt günstiger zu fertigen ist. Andererseits läßt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Reduzierung der auf die im Gehäuse aufgenommenen Welle einwirkenden einseitig gerichteten Axialkraft erzielen. Die auftretende Axialkraft hat bisher zum vorzeitigen Verschleiß einer Stirnseite durch Reibkontakt mit der Sitzfläche der Welle geführt. Durch das Kanalsystem im Gehäuse der Fördereinrichtung und in der Welle selbst läßt sich an der der Begrenzungsfläche gegenüberliegenden Stirnseite der Welle an einer Oberflä chenvergrößerung dort eine auf die Welle einwirkende der Axialkraft entgegen wirkende Entlastungskraft erzielen. Die Entlastungskraft wirkt der Axialkraft in der Welle entgegen und wird durch das Anliegen eines Unterdrucks an einer Oberflächenvergrößerung in Gestalt einer konkaven Wölbung an der Stirnseite der Welle erzeugt.

In weiterer Ausgestaltung der der Erfindung zugrundeliegenden Lösung mündet das Kanalsystem in der Welle unterhalb eines auf der Welle aufgenommenen Dichtringes, der stirnseitig einen als Umfangsnut ausgebildeten Hohlraum ab dichtet. Dieser Hohlraum steht durch einen gehäuseseitigen Kanal mit der Saug seite der Fördereinrichtung in Verbindung.

Ausgehend von der Saugseite der Fördereinrichtung liegt der Unterdruck über das Kanalsystem an der Stirnseite der Welle an, wo die Oberflächenvergrößerung aus gebildet ist.

Die an der Stirnseite der Welle ausgebildete Oberflächenvergrößerung in Gestalt beispielsweise einer konkav geformten Wölbung erlaubt, eine vergrößerte Wirkfläche für das Anliegen des Unterdruckes zur Verfügung zu stellen. Je größer die Oberflächenvergrößerung ausgestaltet werden kann, desto größer kann die auf die Welle einwirkende Entlastungskraft eingestellt werden. Damit läßt sich der durch die Druckbeaufschlagung der Fördereinrichtung entstehenden Axialkraft in der Welle wirksam entgegenwirken, so daß vorzeitigem Reibverschleiß zwischen der Begrenzungswand und der dieser gegenüberliegenden Stirnseite der Welle entgegengewirkt werden kann.

Somit läßt sich durch ein an der Welle einstellbares Kräftegleichgewicht die Stirnseite der Welle vom Kontakt mit der gegenüberliegenden Begrenzungswand bewahren und vorzeitigem Verschleiß vorbeugen.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung mit Axialkraftentlastung

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Fördereinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der saugseitigen Begrenzungsfläche und

Fig. 4 den Schnittverlauf gemäß IV-IV.

Ausführungsvarianten

Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch die erfindungsgemäße Fördereinrichtung zur Axialkraftentlastung.

Das Gehäuse 2 der Fördereinrichtung 1 ist saugseitig durch eine Begrenzungsflä che 3 abgeschlossen. Antriebsseitig ist ein Flansch angegossen, der ein Kupplungs element 19 umschließt. Die Begrenzungsfläche 3 und das Gehäuse 2 weisen Durchgangsbohrungen 4 auf. Auf der Saugseite 17 der Fördereinrichtung 1 sind Gehäuse 2 und Begrenzungsfläche 3 Dichtelemente 5 aufgenommen, die die im Gehäuse 2 aufgenommenen Verdrängungselemente 6 im Bereich der Kontaktflä che zur Begrenzungsfläche 3 umschließen.

Im Gehäuse 2 der Fördereinrichtung 1 ist eine Welle 8 aufgenommen, an der an einem Ende ein Verdrängungselement 6 gelagert ist, welches durch die Begren zungsfläche 3 nach außen hin abgedichtet ist. Dieses auf der als Stummelwelle 8 ausgeführten Welle aufgenommene Verdrängungselement 6 arbeitet mit einem an der Saugseite 17 gelagerten weiteren Verdrängungselement 6 zusammen. Auf der Antriebsseite 22 der Fördereinrichtung 1 ist auf der Welle 8 eine Klauenkupplung 19 aufgenommen, über welche der Antrieb der Welle 8 erfolgt. Die Klauenkupp lung 19 weist eine Nut 21 auf, so daß ein formschlüssiger Antrieb der Welle 8 erfolgen kann. Neben einem formschlüssigen Antrieb sind selbstverständlich auch kraftschlüssige Antriebe über geeignete Antriebsverbindungen denkbar. Die Welle 8 ihrerseits ist von einer Durchgangsbohrung 11 durchsetzt, die einerseits im stirnseitigen Bereich 9 der Welle 8 in eine Oberflächenvergrößerung 10 mündet und andererseits in eine Querbohrung 12 mündet, die quer zur Rotationsachse der Welle 8 verläuft und deren Öffnungen in der Umfangsfläche der Welle 8 münden.

Die Querbohrung 12 mündet in die Mantelfläche der Welle 8 im Bereich eines auf der Welle 8 aufgenommenen Dichtringes 13. Der Dichtring 13 liegt mit einer un teren Dichtlippe 15 oberhalb der Mündungen der Querbohrung 13 in die Um fangsfläche der Welle 8 und dichtet einen gehäuseseitig vorgesehenen Hohlraum 14 ab. Der gehäuseseitige Hohlraum 14 ist in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante als Umfangsnut ausgeführt. Aus dem Hohlraum 14 erstreckt sich zur Saugseite 17 der Fördereinrichtung 1 eine Gehäusebohrung 16, die hier ledig lich durch eine Mittellinie angedeutet ist.

Durch die Gehäusebohrung 16, die in den Hohlraum 14 am Gehäuse 2 mündet und die den Dichtring 13 umschließt, unter dessen Dichtlippe 15 das wellenseitige Kanalsystem 11, 12 mit der Oberflächenvergrößerung 10 an der Stirnseite 9 der Welle 8 in Verbindung stehen, liegt an der Fläche der konkaven Wölbung ein Unterdruck an, der an der Welle 8 eine der Axialkraft entgegengesetzte Entla stungskraft erzeugt. Dadurch lassen sich die auf die Stirnseite 9 der Welle 8 ein wirkenden Axialkräfte so reduzieren, daß in der das Gehäuse 2 abschließenden Begrenzungsfläche 3 Entlastungsnuten 27 (vergleiche Fig. 4) entfallen können und sich das die Begrenzungsfläche 3 darstellende Bauteil kostengünstiger ferti gen läßt.

Der die Klauenkupplung 19 zum Antrieb der Welle abschließende Flansch kann mit einem O-Ring versehen sein, welcher im Zusammenspiel mit der Abdeckkap pe den Antrieb der Fördereinrichtung 1 kapselt. Das Gehäuse 2 der Förderein richtung 1 - gefertigt als Gußteil - weist beispielsweise Verstärkungsrippen 18 auf, kann aber auf seiner Außenseite durchaus mit einer glatten Oberfläche ähn lich der Begrenzungsfläche 3 ausgestattet sein.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Fördereinrichtung gemäß Fig. 1.

Das Gehäuse 2 der Fördereinrichtung 1 ist mit zwei in der Gehäusemitte vorgese henen Durchgangsbohrungen 4 versehen. Am Gehäuse 2 sind je ein druckseitiger und je ein saugseitiger Stutzen 23 ausgebildet, über die einerseits Kraftstoff aus dem Vorratstank angesaugt und andererseits unter Druck stehender Kraftstoff an das Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine geleitet werden können. Über vier jeweils an den Eckpunkten der Fördereinrichtung 1 aufgenommene Befestigungs elemente 25 sind das Gehäuse 2 und die es abdichtende Begrenzungsfläche 3 mit einander verschraubt. Aus der Draufsicht gemäß Fig. 2 geht hervor, daß das Ende der Welle 8 formschlüssig zwischen den Klauen der Klauenkupplung 19 aufge nommen ist. Über die Klauenkupplung 19 sorgt ein hier nicht dargestellter An trieb für die Rotation der Welle 8, an der eines der Verdrängungselemente 6 auf genommen ist, durch welche der Druckaufbau am Gehäuse 2 der Fördereinrich tung 1 erfolgt.

Fig. 3 zeigt die noch mit einer Entlastungsnut ausgeführte Begrenzungswand der Fördereinrichtung.

Im Bereich der das Gehäuse 2 der Fördereinrichtung 1 durchsetzenden Befesti gungselemente ist die Begrenzungsfläche 3 mit Gewinden für die Befestigungs elemente 25 versehen, so daß sich das Gehäuse 2, und die Begrenzungsfläche 3 miteinander in Verbindung bringen lassen. Die Entlastungsnut 27, sich ersteckend von der Saugseite 17 zur Standfläche 9 der Welle 8 kann nunmehr entfallen, da über das erfindungsgemäße Kanalsystem 11, 12 in der Welle 8 und die Bohrung 16 im Gehäuse 2 sowie den Hohlraum im Gehäuse 2 eine Entlastungskraft an der das Verdrängungselement 6 aufnehmende Welle 8 erzeugt werden kann.

Fig. 4 zeigt den Schnittverlauf entsprechend des in Fig. 3 eingezeichneten Schnittverlaufes IV-IV.

Die Entlastungsnut 27, hier im Schnitt dargestellt, hat bisher an der das Gehäuse 2 begrenzenden Fläche 3 einen zusätzlich auszuführenden Fräsvorgang erforderlich gemacht, der nunmehr entfallen kann. Die Begrenzungsfläche 3 läßt sich nunmehr ohne einen solchen Arbeitsgang herstellen, so daß eine Plananlage der Begren zungsfläche 3 an dem im Gehäuse 2 der Fördereinrichtung 1 enthaltenen Dichte lemente 5 erzielbar ist und die Verdrängungselemente 6 jeweils nach außen hin abgedichtet werden können.

Bezugszeichenliste

1

Fördereinrichtung

2

Gehäuse

3

Begrenzungsfläche

4

Bohrung

5

Dichtelement

6

Verdrängungselement

7

Kupplung

8

Welle

9

Stirnseite

10

Oberflächenvergrößerung

11

Durchgangsbohrung

12

Querbohrung

13

Dichtring

14

Hohlraum

15

Dichtlippe

16

Gehäusebohrung

17

Saugseite

18

Verrippung

19

Klauenkupplung

20

Dichtring

21

Nut

22

Antriebsseite

23

Stutzen

24

Stutzen

25

Befestigungselement

26

Durchgangsbohrung

27

Entlastungsnut

Claims

1. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine, wobei im Gehäuse (2) der Einrichtung zum Fördern eine Pumpkammer ausgebildet ist und im Gehäuse (2) rotierend angetriebene Ver drängungselemente (3) aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der ein Verdrängungselement (6) aufnehmenden Welle (8) Bohrungen (11, 12) ausgebildet sind, über die ein Ende (9) der Welle (8) mit der Saugseite (17) der Fördereinrichtung (1) in Verbindung steht.

2. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein die Welle (8) durchsetzende Bohrung (11) in eine Querboh rung (12) der Welle (8) mündet.

3. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bohrungen (11, 12) im Bereich vor einem auf der Welle (8) angeordneten Dichtring (13) münden.

4. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querbohrung (12) unterhalb einer Dichtlippe (15) des Dich tringes (13) mündet.

5. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Dichtring (13) eine Umfangsnut (14) im Gehäuse (2) ab dichtet.

6. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (2) eine Gehäusebohrung (16) enthält, die einen antriebsseitigen Hohlraum (14) mit der Saugseite (17) der Fördereinrichtung (1) verbindet.

7. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Welle (8) an einer Stirnseite (9) mit eine Oberflächenvergrö ßerung (10) aufweist.

8. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Oberflächenvergrößerung (10) als eine konkav verlaufende Wölbung ausgebildet ist.

9. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Oberflächenvergrößerung (10) mit den Bohrungen (11, 12) in der Welle (8) in Verbindung steht.

10. Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff gemäß einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite (9), an der die Oberflächenvergrößerung (10) ausgebildet ist, über wellenseitige Boh rungen (11, 12) und gehäuseseitige Bohrungen und Hohlräume (14 bzw. 16) der an der Saugseite (17) herrschende Unterdruck anliegt.