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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Handpumpe zum Pumpen von Kraftstoff der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Stand der Technik
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In
Kraftstoffzuführsystemen für Brennkraftmaschinen
sind häufig Handpumpen vorgesehen, die dazu dienen, den
Wiederstart nach leergefahrenem Tank bzw. nach einem Auswechseln
des Kraftstofffilters zu erleichtern. Derartige Handpumpen sind häufig
baulich mit einem Anschlusskopf des Kraftstofffilters vereinigt.
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Die
US 5,207,898 beschreibt
eine Handpumpe, bei der eine Membran zwischen einem inneren Stützelement
und einem Knauf eingespannt ist. Die Membran weist an ihrem äußeren
Rand einen Wulst auf, der zwischen einem Pumpengehäuse
und einem Deckel eingespannt ist. Der Knauf ragt durch eine Öffnung
des Deckels und ist somit für die Betätigung durch
die Hand einer Bedienungsperson zugänglich. Die Membran
erstreckt sich vollständig vom Umfangsrand jeweils bis
zu einem zwischen dem Knauf und dem Stützelement befindlichen
Mittelpunkt, an dem die Membran eine Verdickung aufweist, die in eine
Mulde am Stützelement greift, um die Membran bei der Montage
zentral zu positionieren.
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Die
US 6,019,890 beschreibt
eine Handpumpe zur Förderung des Kraftstoffs in einem Kraftstoffzuführsystem,
wobei die Handpumpe baulich vereinigt mit einem Kraftstofffilter
ist. Ein Gehäuseteil der Kraftstoffpumpe ist an einem Anschlusskopf
für den Kraftstofffilter angeformt, und darauf ist ein
Deckel mittels eines Halteringes befestigt. Zwischen dem Gehäuseunterteil
und dem Deckel ist der Umfangsrand einer Membran eingespannt, die
sich im Wesentlichen entlang der Innenseite des Deckels erstreckt,
wobei der mittlere Bereich der Membran zwischen der unteren Platte
eines Knaufs und einer Abstützplatte eingespannt ist. Der
Knauf selbst besteht aus zwei Bauteilen, die bei der Montage von
unterschiedlichen Seiten dem Deckel zuzuführen sind und durch
Verrasten beim Ineinanderstecken der beiden Knaufteile verbunden
werden.
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Derartige
Handpumpen mit einer Membran benötigen einen relativ großen
Bauraum, und sie sind auch bezüglich ihrer Herstellung
und Montage aufwändig.
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In
der
DE 10 2004
026 893 A1 wurde bereits eine Hubkolbenpumpe vorgeschlagen,
bei der in einem durch ein Rohr gebildeten Hohlzylinder ein Pumpenkolben
angeordnet ist. Dieser Pumpenkolben umfasst ein tellerförmiges
Lager sowie ein darin aufgenommenes Verschlusselement, das an seinem äußeren
Rand mit einer Dichtlippe versehen ist. Dabei ist es von Bedeutung,
dass die Dichtlippe in einer formschlüssig angepassten
Ringkammer gelagert ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handpumpe
der eingangs genannten Art zu schaffen, die äußert
einfach im Aufbau und kostengünstig zu montieren ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Handpumpe zum Pumpen von Kraftstoff mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch
die Erfindung ist eine Handpumpe geschaffen, die sich durch eine
kostengünstige Konstruktion mit wenigen Komponenten auszeichnet.
Die einzelnen Teile bestehen aus Kunststoff und sind daher kostengünstig
in großen Stückzahlen herstellbar. Außerdem
wird durch eine solche Konstruktion aus Kunststoffteilen das Gewicht
der Handpumpe reduziert. Von Vorteil ist es außerdem, dass
die notwendige Geometrie im Kunststoffspritzgießverfahren
hergestellt werden kann ohne Nachbearbeitung.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Kolben
durch einen an der Kolbenstange befestigten Ring gebildet ist, der einen
radialen Spalt zur Bohrung im Gehäuse aufweist und an dem
die Dichtung anliegt. Der Spalt zwischen dem Ring und der Wandung
der Bohrung reicht aus, um beim Saughub des Kolbens genügend Kraftstoff
hindurchtreten zu lassen. Die während des Pumphubs der
Bohrungswandung anliegende Dichtlippe hebt beim Saughub entsprechend
von der Bohrungswandung ab und gibt ebenfalls einen entsprechenden
radialen Spalt frei.
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Darüber
hinaus ist es vorteilhaft, dass der Ring eine konische Vertriefung
aufweist, in der ein mittlerer Teil der Dichtung aufgenommen ist.
Durch diese Formgebung Ist eine Verformung der Dichtung während
des Pumphubs ausgeschlossen.
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Darüber
hinaus ist es zweckmäßig, dass an einer Stirnseite
der Kolbenstange ein koaxial zum Ring verlaufender Zapfen angeordnet
ist, an dem der mittlere Teil der Dichtung befestigt ist. Hierzu
weist der mittlere Teil der Dichtung eine Durchgangsöffnung
auf, durch die der Zapfen ragt, und am vorderen Ende des Zapfens
ist ein Kegelstumpf angeformt, durch den die Dichtung auf dem Zapfen
fixiert ist. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich,
die Dichtung im Bereich des Rings an dem vorderen Ende der Kolbenstange
zu montieren.
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Zur
Befestigung des Rings an der Kolbenstange ist es vorteilhaft, dass
an dem Ring mindestens zwei, vorzugsweise vier, sich in axialer
Richtung entlang eines Abschnitts der Kolbenstange erstreckende
Arme angeformt sind, die zur Befestigung des Rings an der Kolbenstange
dienen. Hierzu sind an den freien Enden der Arme radial nach innen
gerichtete Rastnasen angeordnet, die in eine Ringnut der Kolbenstange
greifen. Auf diese Weise ist eine Montage des Kolbens an der Kolbenstange
auf einfache Weise ohne Notwendigkeit eines Werkzeugs möglich.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Gehäuse
eine aus Kunststoff bestehende Hülse befestigt, durch die
die Kolbenstange aus dem Gehäuse ragt und in der die Kolbenstange
dichtend geführt ist. Zweckmäßigerweise
weist die Hülse einen radialen Flansch auf, wobei dieser
Flansch an einer Anlagefläche mit dem Gehäuse
durch Ultraschallschweißen oder Kleben verbunden ist. Es
ist von Vorteil, dass in einer ringförmigen Ausnehmung der
Hülse ein Dichtungsring angeordnet ist, der die Kolbenstange
dichtend umschließt und auf der Seite zur Pumpkammer mittels
einer Scheibe abgestützt ist. Durch eine solche Dichtung
wird der Austritt von Kraftstoff entlang der Kolbenstange verhindert.
Zur weiteren Reduzierung der herzustellenden und zu montierenden
Teile sind die Kolbenstange und der Handgriff einstückig
ausgeführt.
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Zur
möglichst einfachen Gestaltung des Gehäuses wird
vorgeschlagen, dass die Pumpkammer mit einem Sauganschluss und einem
Druckanschluss mittels quer zur Längsrichtung der Pumpkammer
in dem Gehäuse verlaufenden Kanälen verbunden
ist. Die Bohrung ist vorzugsweise als Sackloch ausgeführt,
und der Kanal zum Druckanschluss ist am inneren Ende der Bohrung
vorgesehen, so dass in einer Endlage des Kolbens ein freier Durchgang
zwischen dem Sauganschluss und dem Druckanschluss gebildet ist.
Der Vorteil besteht darin, dass das Δp bei Normalbetrieb
des Filters minimiert wird. In weiterer Ausgestaltung kann eine
Feststelleinrichtung zur Fixierung der Kolbenstange in der Endlage des
Kolbens vorgesehen sein. Hierdurch wird ein unbeabsichtigtes Verändern
der Lage des Kolbens in dieser Stellung des freien Durchgangs vermieden. Die
Feststelleinrichtung kann auf einfache Weise dadurch gebildet werden,
dass an einem dem Handgriff benachbarten Abschnitt der Kolbenstange
ein Außengewinde und in der Hülse ein Innengewinde
angeordnet sind. Hierdurch sind keine zusätzlichen Bauteile
erforderlich. Zur Integration von Komponenten in einem Kraftstoffzuführsystem
ist es zweckmäßig, dass das Gehäuse der
Handpumpe mit einem Gehäuse eines Kraftstofffilters baulich
vereinigt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Handpumpe ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
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1 einen
Längsschnitt durch eine Handpumpe in der Stellung des Kolbens
mit dem maximalen Pumpkammervolumen,
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2 einen
Schnitt gemäß 1 in einer unteren
Stellung des Pumphubs,
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3 den
Kolben mit Kolbenstange und Hülse zu deren Führung
in Explosionsdarstellung,
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4 einen
Schnitt gemäß 1 in einer Endlage
des Kolbens und Mitteln zur Fixierung in dieser Endlage,
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5 eine
vergrößerte Darstellung der Einzelheit V in 4,
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6 eine
vergrößerte Darstellung der Einzelheit VI in 4.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die 1 zeigt
einen Längsschnitt durch eine Handpumpe 1, die
ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 2 umfasst,
in dem eine als Sackloch gestaltete Bohrung 3 angeordnet
ist. Die Bohrung 3 bildet eine Pumpkammer P. In dem Gehäuse
ist ein Sauganschluss 4 vorgesehen, der mittels eines Kanals 5 mit
der Bohrung 3 verbunden ist, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
der Kanal 5 nahe eines äußeren Endes
der Bohrung 3 in diese mündet. Ferner ist in dem
Gehäuse 2 ein Druckanschluss 6 angeordnet,
der mittels eines Kanals 7 mit der Bohrung 3 derart
verbunden ist, dass der Kanal 7 im Bereich eines inneren
Endes 8 der Bohrung 3 in diese mündet.
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In
der Bohrung 3 ist ein Kolben 9 längsverschieblich
gelagert, wobei der Kolben 9 an einer Kolbenstange 11 befestigt
ist, die mit ihrem dem Kolben 9 abgewandten Ende aus dem
Gehäuse 2 herausragt. Der Kolben 9 und
die Kolbenstange 11 bestehen aus Kunststoff. An dem Kolben 9 ist
auf seiner die Pumpkammer P begrenzenden Seite eine Dichtung 10 angeordnet,
die am Kolben 9 bzw. der Kolbenstange 11 befestigt
ist, wie später zu 3 noch näher
erläutert wird. Am äußeren Umfang weist
die Dichtung 10 eine Dichtlippe 22 auf, die an
der Wandung der Bohrung 3 anliegt und auf das innere Ende 8 der
Bohrung 3 gerichtet ist.
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In 1 befindet
sich der Kolben 9 in seiner obersten Stellung, d. h. bei
maximalem Volumen der Pumpkammer P. Mit H ist der Hub des Kolbens 9 angegeben,
wie dies durch die Pfeile deutlich wird. Beim Pumpvorgang ist der
maximale Hub H zwischen einer oberen Stellung o und einer unteren
Stellung u gegeben.
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An
dem äußeren Ende der Bohrung 3 ist eine Hülse 13 angeordnet,
die zur Führung der Kolbenstange 11 dient. Die
Hülse 13 weist an ihrem Außenumfang einen
Flansch 16 auf, der an einer Anlagefläche des
Gehäuses 2 liegt und mit diesem fest verbunden
ist. Auch die Hülse 13 sowie der mit dieser einstückig
ausgeführte Flansch 16 bestehen aus Kunststoff.
Zur festen Verbindung des Flansches 16 mit dem Gehäuse 2 kommen
insbesondere Ultraschallschweißen oder Kleben in Betracht.
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Auf
der die Bohrung 3 verschließenden Seite der Hülse 13 befindet
sich ein Dichtungsring 14, der zur Bohrung 3 hin
durch eine Scheibe 15 abgestützt ist und die Kolbenstange 11 dichtend
umschließt. Die Kolbenstange 11 weist an ihrem äußeren
Ende einen Handgriff 12 zur manuellen Betätigung
der Handpumpe 1 auf. Der Handgriff 12 ist einstückig
mit der Kolbenstange 11 ausgeführt und besteht
somit ebenfalls aus Kunststoff. An einem dem Handgriff 12 benachbarten
Abschnitt 19 ist an der Kolbenstange 11 ein Außengewinde 17 vorgesehen.
Dementsprechend ist die Hülse 13 mit einem Innengewinde 18 versehen,
so dass die Kolbenstange 11 und somit auch der Kolben 9 bei Nichtbenutzung
der Handpumpe 1 in einer bestimmten Lage dadurch fixierbar
sind, dass die Kolbenstange 11 mit ihrem Außengewinde 17 in
das Innengewinde 18 der Hülse 13 geschraubt wird.
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Die 2 zeigt
einen Schnitt durch die Handpumpe 1, der der Darstellung
in 1 entspricht. Für gleiche Teile stimmen
die Bezugszeichen mit denjenigen der 1 überein.
Während in 1 der Kolben 9 in seiner
maximal obersten Stellung o des Hubs H in der Bohrung 3 gezeigt
ist, befindet sich der Kolben 9 in 2 in seiner
untersten Stellung u des Pumphubs H. Für die Pumpfunktion
erfolgt lediglich eine alternierende Längsbewegung des
Kolbens 9 zwischen oberer Stellung o und unterer Stellung
u.
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Wie
bereits zu 1 beschrieben, ist eine Dichtlippe 22 am
Außenumfang der Dichtung 10 vorgesehen, die aufgrund
ihrer Elastizität an der Wandung der Bohrung 3 anlegbar
oder auch von dieser abhebbar ist, um einen Radialspalt zwischen
der Bohrung 3 und dem Kolben 9 bzw. der Dichtung 10 freizugeben.
Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 9 liegt die
Dichtlippe 22 an der Wandung der Bohrung 3, so
dass das Volumen in der Pumpkammer P verringert und eine entsprechende
Menge eines Kraftstoffs aus der Pumpkammer P durch den Kanal 7 zum
Druckanschluss 6 gefördert wird, an dem weitere
Teile eines Kraftstoffzuführsystems angeschlossen sind.
Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 9 hebt die
Dichtlippe 22 von der Wandung der Bohrung 3 ab, so
dass Kraftstoff vom Sauganschluss 4 in die Pumpkammer P
nachfließen kann. Die Dichtlippe 22 erfüllt
damit die Funktion eines Rückschlagventils.
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Die 3 zeigt
eine Explosionsdarstellung der in das Gehäuse einsetzbaren
Teile, die im Wesentlichen den Kolben 9 mit Kolbenstange 11 und Hülse 13 zur
Führung der Kolbenstange 11 umfassen. Der Handgriff 12 und
die Kolbenstange 11 sind einstückig ausgeführt,
einschließlich dem Außengewinde 17. In
einem Abstand zum unteren Ende der Kolbenstange 11 ist
eine Ringnut 23 vorgesehen. An dem in 3 unteren
Ende der Kolbenstange 11 ist stirnseitig ein Zapfen 24 angeformt
und daran ein Kegelstumpf 25, dessen Basisfläche
größer ist als der Querschnitt des Zapfens 24 und
dessen verjüngtes Ende der Kolbenstange 11 abgewandt
ist.
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Unter
der Kolbenstange 11 ist die Hülse 13 dargestellt
mit deren Flansch 16 und darunter der Dichtungsring 14 sowie
die Scheibe 15. Darunter wiederum befindet sich der Kolben 9 mit
der Dichtung 10. Der Kolben 9 wird durch einen
Ring 20 gebildet, an dem über den Umfang verteilt
mehrere – im Ausführungsbeispiel vier – in
axialer Richtung verlaufende Arme 21 angeformt sind. An
den freien Enden der Arme 21 sind radial nach innen gerichtete
Rastnasen 26 vorgesehen.
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Zur
Montage der in 3 gezeigten Teile wird der Dichtungsring
in die entsprechende Aussparung der Hülse 13 eingelegt
und die Kolbenstange 11 mit dem Zapfen 24 voran
durch die Hülse 13 gesteckt. Danach wird die Scheibe 15 aufgesteckt,
so dass diese an dem Dichtungsring 14 anliegt. Auf das untere
Ende der Kolbenstange 11 wird der Kolben 9 aufgesteckt,
wobei die Arme 21 zunächst entlang der Kolbenstange 11 geführt
werden, bis deren Rastnasen 26 in die Ringnut 23 greifen
und dort eingerastet sind. Gleichzeitig stützt sich der
Ring 20 an dem vorderen Ende der Kolbenstange 11 ab,
so dass der Kolben 9 in beiden Bewegungsrichtungen an der
Kolbenstange 11 befestigt ist. Die Dichtung 10,
die eine zentrische Öffnung besitzt, wird auf den Kegelstumpf 25 aufgeschoben,
wobei die Kegelmantelfläche das elastische Material aufweitet.
Beim weiteren Aufschieben gelangt die Dichtung 10 auf den
Zapfen 24, wodurch das elastische Material sich wieder
zusammenzieht und in axialer Richtung von der Basisfläche des
Kegelstumpfes gehalten wird. Die auf diese Weise montierte Einheit
wird dann mit der Dichtung 10 und dem Kolben 9 voraus
in die Bohrung des Gehäuses 2 eingeführt
und die Hülse 13 mittels des Flansches 16 beispielsweise
durch Ultraschallschweißen oder Kleben am Gehäuse
befestigt.
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In 4 ist
ein Schnitt durch die Handpumpe 1 gemäß 1 gezeigt.
Für gleiche Teile stimmen die Bezugszeichen mit denjenigen
der 1 bis 3 überein. Bei der
Darstellung in 4 befindet sich der Kolben 9 in
einer Stellung am inneren Ende 8 der Bohrung 3,
wobei die Dichtlippe 22 der Dichtung 10 einen
Durchgang für den Kraftstoff von der Pumpkammer P zu dem
Kanal 7 und somit zum Druckanschluss 6 freigibt.
Erreicht wird diese Stellung des Kolbens 9 dadurch, dass
die Kolbenstange 11 durch Drehen am Handgriff 12 mit
ihrem Außengewinde 17 in das Innengewinde 18 der
Hülse 13 geschraubt wird, bis der Handgriff 12 auf
der Hülse 13 aufliegt. Damit ist auch eine Fixierung
der Kolbenstange 11 und des Kolbens 9 bewirkt,
so dass eine unbeabsichtigte Lageänderung vermieden wird.
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Die 5 zeigt
eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit V
in 4. Daraus ist ersichtlich, dass die Dichtlippe 22 unterhalb
der oberen Kante des Kanals 7 liegt und damit ein freier
Durchgang 28 für den Kraftstoff gegeben ist. Auch
ist aus 5 ersichtlich, dass die Rastnasen 26 an
den Armen 21 in die Ringnut 23 an der Kolbenstange 11 greifen.
Der Ring 20 weist radial nach innen gerichtete Vorsprünge 27 auf, durch
die der Kolben 9 an dem vorderen Ende der Kolbenstange 11 abgestützt
ist. Im Übrigen stimmen die Bezugszeichen für
gleiche Teile mit denjenigen der 1 bis 4 überein.
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Die 6 zeigt
eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit VI
in 4. Nahe der Mündung des Kanals 5 in
die Bohrung 3 ist ein radialer Absatz 29 vorgesehen,
an dem die Scheibe 15 anliegt, die zur Abstützung
des Dichtungsrings 14 dient. Wenn die Hülse 13 mit
ihrem der Bohrung 3 zugewandten Ende an der Scheibe 15 anliegt,
ist auch eine Anlage des Flansches 16 am Gehäuse 2 gegeben,
durch die eines der oben genannten Verbindungsverfahren wie Ultraschallschweißen
oder Kleben möglich ist. Die Kolbenstange 11 ist
so weit in die Hülse 13 eingeschraubt, dass der
Handgriff 12 auf der Hülse 13 aufliegt
und das Außengewinde 17 vollständig im
Innengewinde 18 aufgenommen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5207898 [0003]
- - US 6019890 [0004]
- - DE 102004026893 A1 [0006]