DE2735759C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstofförderpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine bekannte Kraftstofförderpumpe dieser Art (DE-OS 25 38 688) weist zwei hintereinander geschaltete Strömungspumpenstufen auf, die in bestimmten Fällen, systembedingt, nicht den geforderten Pumpen-Enddruck erbringen können. Darüber hinaus sitzen die Rotoren der beiden Pumpenstufen fest auf einer Verlängerung der Ankerwelle des Elektromotors, dessen Anker in einem von Permanentmagneten erzeugten Feld umläuft, welche in einem den Anker umgebenden Polrohr befestigt sind. Die zur Befestigung der Magnete im Polrohr erforderlichen Toleranzen sind erheblich größer als die zulässigen Toleranzen der Axialspalte zwischen den umlaufen­ den und den gehäusefesten Bauteilen der Pumpenstufen. Der Motoranker stellt sich im Betrieb der Kraftstofförderpumpe in axialer Richtung selbsttätig auf das Magnetfeld ein und nimmt dabei beide Pumpen­ rotoren mit, so daß die Axialspalte in den Pumpenstufen entweder zu groß werden, was die Leistung der Pumpe beeinträchtigt, oder aber die Rotoren an den gehäusefesten Bauteilen anschleifen, wodurch neben der damit verbundenen Leistungsminderung der Pumpe ein erhöh­ ter Verschleiß und störende Geräusche auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraft­ stofförderpumpe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art die Rotoren der Pumpenstufen, in Richtung der Drehachse gesehen, vom Motoranker abzukoppeln, so daß die axiale Einstellbewegung des Motorankers nicht auf die Rotoren der Pumpenstufen übertragen wird.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstofförderpumpe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1 können die Pumpenrotoren alleine nach der Forderung eines optimalen Axialspaltes gezielt montiert und ein­ gestellt werden. Eine unbeeinflußbare Mitnahme durch den Motoranker in axialer Richtung ist gewährleistet. Dadurch ist es möglich, wenigstens eine der Pumpenstufen als Rollenzellenpumpe auszubilden, welche ein besonders enges Axialspiel verlangt, die aber die Leistung der Kraftstofförderpumpe entscheidend verbessert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstofförderpumpe möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Kraftstofförderaggregats und

Fig. 2 einen Schnitt lediglich durch den hier allein interessierenden Pumpenbereich bei einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Das in Fig. 1 gezeigte Krafstofförderaggregat besteht aus einem Kraftstoffpumpenbereich 1 und einem Elektromotor 2. Da der den Elektromotor 2 umfassende Bereich bei den beiden Ausführungsformen der Fig. 1 und der Fig. 2 der gleiche ist, ist der Elektromotor in Fig. 2 nicht mehr gesondert dargestellt; das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist sinngemäß wie die Kraftstofförderpumpe der Fig. 1 mit sich an den Pumpenbereich 1 anschließenden Elektromo­ tor 2 ausgebildet.

Der Kraftstoffpumpenbereich 1 und der Elektromotor 2 sind in einem topfförmigen Gehäuse 3 untergebracht, welches auf der Pumpenseite einen Sauganschluß 4 zum Anschluß eines nicht dar­ gestellten Kraftstoffschlauchs aufweist und welches auf der gegenüberliegenden Seite durch einen Deckel 5 verschlossen ist, an dem ein Druckanschlußstutzen 6 sowie ein Rückschlagventil 7 angeordnet ist. Zwischen dem Ge­ häuse 3 und dem Deckel 5 ist eine Dichtung 8 angeordnet; der Deckel 5 ist durch eine Bördelung 9 des offenen Endes des Ge­ häuses 3 an diesem befestigt.

Im Gehäuse 3 sind von der Saugseite zur Druckseite zuerst der beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zweistufig ausgebildete Pumpenbereich 1 und dann der Elektromotor 2 angeordnet, wobei der von den beiden Stufen der Pumpe unter Druck geförderte Kraftstoff den Elektromotor 2 auch zu dessen Kühlung durch­ strömt.

Der Antrieb der beiden Pumpenstufen erfolgt von einer sich dre­ henden, in geeigneten Lagern, beispielsweise sogenannten Ka­ lottenlagern 10 a und 10 b gelagerten Ankerwelle 11 aus, die zum kostengünstigen Aufbau des Elektromotorbereichs als Vollwelle ausgebildet ist und den Anker oder Motorläufer 12 trägt, der mit ihr fest verbunden ist. Die Stromzuführung zu den Wick­ lungen des Motorläufers 12 erfolgt über einen Kollektor 13 auf der Ankerwelle 11, auf welchem in Käfigen 14 gelagerte Kollektor­ bürsten gleiten. Die Kollektorbürsten sind mit nicht darge­ stellten, außerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Anschlußklem­ men verbunden. Vervollständigt wird der Elektromotor 2 durch den Magnetteil 15, bestehend aus geeignet ausgebildeten Permanentmagneten 16, der in einem aus magnetisch leitendem Werkstoff bestehenden rohrförmigen Blech 17 angeordnet ist. Über diese zylinderförmige oder rohrförmige Blech 17 als all­ gemeinen Haltekörper werden auch die Bauelemente des Pumpen­ systems über den Deckel 5 im Gehäuse 3 festgespannt; hierauf wird weiter unten noch eingegangen.

Die Kalottenlager 10 a und 10 b für die Ankerwelle 11 sind in axialer und radialer Richtung abgestützt, und zwar bezüglich des Ka­ lottenlagers 10 b am zum Pumpenbereich abgewandten Ende durch den Deckel 5 selbst, während die Abstützung auf der anderen Seite durch eine stationäre Stütz- oder Halteplatte 18 erfolgt, die, wie bei 19 angedeutet, zur Aufnahme des zugeordneten Ka­ lottenlagers 10 a eine geeignete Konusform aufweist. Es ist die­ se Stützplatte 18, die durch Abstützung an eine Schulter 20 des rohrförmigen Halteblechs 17 gleichzeitig für die feste Einspan­ nung und den sicheren Halt der den Pumpenbereich bildenden Bau­ teile sorgt.

Im einzelnen besteht das Pumpensystem 1 aus einer ersten, un­ mittelbar auf den Sauganschluß 4 wirkenden Vorstufenpumpe 25 und einer, dieser nachgeschalteten zweiten Pumpenstufe 26. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Vorstufenpumpe 25 ge­ bildet von einer Seitenkanalpumpe mit einem Laufrad 28 als Rotor, die im Zwischenbereich der beiden Pumpen einen Druck von etwa 0,3 bar aufbaut, während die zweite Pumpenstufe 26 eine Rollenzellenpumpe mit einem als Nutscheibe 29 ausgebildeten Pumpenrotor ist, die für einen Kraftstoffenddruck sorgt, der beispielsweise 6 bar betragen kann. Dieser Druck herrscht im Druckraum 27 hinter der zweiten Pumpenstufe 26 in Richtung auf den Elektromotor gesehen.

Die als Seitenkanalpumpe aus­ gebildete Vorstufenpumpe 25 verfügt ferner über eine stationä­ re Grundplatte 30, die unter Zwischenlage einer Dichtung 31 und durch einander zugeordnete konusförmige Anschrägungen 32, 33 der Grundplatte 30 und des Gehäusebodens im Gehäuse 3 gehal­ ten ist. Die Grundplatte 30 bildet gleichzeitig auch den mit dem Laufrad 28 zusammenwirkenden, stationären Teil der Seiten­ kanalpumpe. Im übrigen wird auf den speziellen Aufbau und die Wirkungsweise der einzelnen Pumpen im folgenden nur soweit ein­ gegangen, wie für das Verständnis der Erfindung notwendig, da diese Pumpen für sich gesehen bekannt sind und keiner einge­ henden Erläuterung mehr bedürfen. Die Grundplatte 30 bildet auf ihrer anderen Seite gleichzeitig auch den Halte- oder Grund­ plattenbereich für die sich anschließende Rollenzellenpumpe 26, die in axialer Folge von der Grundplatte 30 ausgehend eine Zwischenplatte 35 sowie die schon erwähnte Stützplatte 18 umfaßt. Grundplatte 30, Zwischenplatte 35 und Stützplatte 18 sind durch Schrauben 36 zusammengespannt und nehmen zwischen sich den Pumpenrotor oder die Nutzscheibe 29 der Rollenzellen­ pumpe 26 auf. In der Grundplatte 30 befindet sich mindestens eine kanalartige Verbindung 37 zwischen dem druckseitigen Ende der ersten Seitenkanalpumpe 25 und der Saugseite der sich an­ schließenden Rollenzellenpumpe 26.

In eine Mittelbohrung 38 der Grundplatte 30 ist eine stationäre Hohlachse 39 eingepaßt, die in ihrem Inneren, bei­ spielsweise mittels Lager 40 eine Hilfswelle 41 lagert, die eine Antriebsverbindung herstellt vom abtriebsseitigen Ende der Ankerwelle 11 des Elektromotors 2 bis zum vorderen Laufrad 28 der beim Ausführungsbeispiel die Vorstufenpumpe bildenden Seitenkanalpumpe 25.

Die in die Grundplatte 30 eingepreßte Hohlachse 39 ermöglicht in besonders vorteilhafter und einfacher Weise die radiale und axiale Spieleinstellung der einzelnen, beim Druckaufbau des zu fördernden Druckmediums, üblicherweise Kraftstoff, be­ teiligten Pumpenbauteile. Hierzu ist auf einem beispielsweise verjüngt ausgebildeten Lagerende 42 der Hohlachse 39 über ein Lager 43 die Nutscheibe 29 der Rollenzellenpumpe 26 ge­ lagert; da die Lagerung auf einer stehenden Welle erfolgt, kön­ nen die Toleranzen, die sonst wegen der erforderlichen Beweg­ lichkeit des Systems großzügiger bemessen werden müssen, zur Spieleinstellung entsprechend eng ausgelegt werden.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Laufrad 28 der Seitenkanalpumpe 25 auf dem über die Hohlachse 39 hin­ ausragenden Wellenstummel 45 angeordnet und von diesem getra­ gen; hierbei erfolgt die axiale Spieleinstellung durch Aus­ gleichsringe 46 a, 46 b zwischen dem Laufrad 28 und der Hohl­ achse 39 einerseits bzw. einem in eine Nut 47 der Hilfswelle eingreifenden Sicherungsring 48 und der Hohlachse 39 anderer­ seits.

Zum Drehantrieb sowohl der Nutscheibe 29 als auch des Laufra­ des 28 über die Hilfswelle 41 ist ein Mitnehmer 50 vorgesehen. Dieser Mitnehmer 50 ist so ausgebildet, daß er formschlüssig einerseits an der Ankerwelle 11 des Elektromotors 2 befestigt ist und andererseits sowohl durch geeignete Mitnahmeverbindung die Nutscheibe 29 als auch den über die Nut 47 hinausragenden Wel­ lenstummel 51 der Hilfswelle 41 zur Durchführung einer Drehbe­ wegung zusammen mit dem Motorläufer 12 veranlassen kann.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Mitnehmer 50 aus einem Kunststoffteil, welches in eine Bohrung 52 mit nichtdargestellter Nut an der Ankerwelle 11 eingreift und anderer­ seits den Wellenstummel 51 formschlüssig umgibt. Zur verdreh­ sicheren Lagerung des Wellenstummel 51 der Hilfswelle 41 im Kunststoffmaterial des Mitnehmers 50 kann der Wellenstummel 51 eine bei 53 angedeutete Abplattung aufweisen. Schließlich er­ streckt sich ausgehend vom Hauptkörperbereich des Mitnehmers 50 ein Mitnahmezapfen 54 und greift in eine entsprechende Aus­ nehmung 55 der Nutscheibe 29 ein.

Man erkennt, daß zur erleichterten und präzisen Spieleinstel­ lung und zur Abdichtung der Pumpenbereich auf einer stationären Achse gelagert ist, andererseits aber auch der Motorläufer 12 auf einer sich drehenden Vollwelle gelagert werden kann. Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft bei zweistufigem Aufbau des Pumpensystems.

Ist daher beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Hilfswelle 41 mit ihrem Wellenstummel 51 mit dem Mitnehmer 50 lediglich drehfest verbunden, während sie mit ihrem Wellenstummel 45 das Laufrad 28 formschlüssig und kraftschlüssig hält und lagert, so ist die spezielle Verbindung der Hilfswelle 41′ mit dem Mitnehmer 50′ des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 eher umge­ kehrt so, daß die Hilfswelle 41′ bei diesem Ausführungsbei­ spiel im Mitnehmer 50′ auch lagermäßig gehalten ist; sie dringt weiter in den Mitnehmer 50′ vor und ist mit diesem vorzugs­ weise so verbunden, daß der Mitnehmer 50′ an die Hilfswelle 41′ angespritzt ist. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Hilfswelle 41′ nämlich nicht innerhalb der Hohlachse 39′ mittels Lager gegenüber dieser gehalten, sondern frei hindurchgeführt und dient bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich zur Übertra­ gung der Drehkräfte von der Ankerwelle 11 des Elektromotors auf das Laufrad 28′ der Vorstufenpumpe. Auch bei diesem Ausführungs­ beispiel ist die Vorstufenpumpe eine Seitenkanalpumpe, das Laufrad 28′ ist jedoch insofern unterschiedlich ausgebildet, als es in funktionsmäßiger Wirkverbindung steht mit einer noch vor dem Laufrad 28′ liegenden Zusatzplatte 60, die im Gehäuse 3′ stationär gehalten ist. Gelagert ist das Laufrad 28′ auf einem sich nach vorne erstreckenden Achsstummel 61 der Hohl­ achse 39′, beispielsweise mittels zweier Lager 62. Hierzu ver­ fügt das Laufrad 28′ über eine zentrale topfförmige Ausstülpung 63 bzw. eine Nabe, die die Form eines am Boden geschlossenen Hohlzylinders aufweist. Diese topfförmige Nabe 63 ragt noch, wie bei 64 angedeutet, über den Achsstummel 61 hinaus und ver­ fügt über einen Boden 65.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel saugseitig eine Zusatzplatte 60 vorhanden ist, die über einen angeschrägten Ringflansch 66 von einem ebenfalls angeschrägten, sich nach innen erstre­ ckenden Ringflansch 67 des Gehäuses 3′ gehalten ist, erübrigt sich an dieser Stelle der äußere Gehäuseabschlußboden. Das Ge­ häuse ist daher, wie bei 68 angedeutet, offen. In diesen offe­ nen Bereich ragen von der Zusatzplatte 60 ausgehend der aus der Mitte versetzte Sauganschluß 4′, der einstückig mit der Zusatzplatte 60 ausgebildet ist, und zentral eine Ausbauchung 69 der Zusatzplatte, die in komplementärer Form zur Ausstül­ pung 63, 64, 65 des Laufrads 28′ ausgebildet ist und dieses dadurch in einer vorgegebenen axialen, einjustierten Position zur Erzielung entsprechend enger Spaltabstände hält, wofür zwi­ schen dem Boden 65 der Laufradausstülpung 63 und dem Boden­ innenteil 70 der Ausbauchung 69 der Zusatzplatte 60 eine oder mehrere Beilegringe 71 geeigneter Dimensionierung angeordnet sind. Die radiale Justierung und Lagerung erfolgt über die Lager 62 auf dem Hohlachsenstummel 61 .

Zur axialen Abstützung und Einhaltung des eingestellten Ar­ beitsspalts mit Bezug auf den zugeordneten stationären, von der Zusatzplatte 60 gebildeten Pumpenbereich ist eine Feder 72 vor­ gesehen, die sich einerseits abstützt am inneren Grund der Ausstülpung oder zylindrischen, geschlossenen Verlängerung 63, 64, 65 des Laufrades 28′ und andererseits an einer geeigneten Schulter 73 der Hilfswelle 41′, die ja, wie weiter vorn schon erwähnt, auf ihrer anderen Seite in axialer und radialer Hin­ sicht gelagert und gehalten ist von dem mit ihr verbundenen Mitnehmer 50′, der seinerseits eine entsprechende axiale und radiale Lagerung über die Ankerwelle 11 vom Kalottenlager 10 a er­ fährt, welches sich an der Stützplatte 18′ abstützt. Daher ist sinnvollerweise die Verbindung des Wellenstummels 45′ der Hilfs­ welle 41′ mit dem Boden 65 des Laufrades 28′ auch nicht fest oder kraftschlüssig ausgeführt wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, wo der Wellenstummel 45 das Laufrad 28 effektiv hält und lagert, sondern lediglich drehfest, damit die axiale Justie­ rung des Laufrades 28′ nicht abhängig ist von der notwendiger­ weise stärker zu tolerierenden Position und Beweglichkeit der Kalottenlager 10′ a, 10′ b der Ankerwelle 11. Die Lagerung gegen radiale Verschiebung erfolgt ohnehin von der stationären Hohl­ achse 39′ aus. Es versteht sich, daß auch bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 2 die Hohlachse 39′ bei 75 in die zentra­ le Bohrung der Grundplatte 30′ eingepreßt ist. Grundplatte 30′, Zwischenplatte 35′ und Stützplatte 18′ sind wiederum über Schrauben 36 zusammengespannt, eine oder mehrere weitere Schrauben 76 spannen die Grundplatte 30′ mit der Zwischenplatte 35′ zusammen. Die äußere Zusatzplatte 60 ist über eine zwi­ schengelegte Dichtung 77 von einem vorspringenden Rand 78 der Grundplatte 30′ gehalten, der in eine Schulter 79 der Zuatz­ platte 60 eingreift. Eine weitere Dichtung 80 ist im Übergang von der Zwischenplatte 35′ zur Stützplatte 18′ vorgesehen, die dann ihrerseits wieder von dem rohrförmigen, zum Magnetbereich des Elektromotors 2 gehörenden Stützblech 17 gehalten ist. Die Nutscheibe 29 der Rollenzellenpumpe ist auch bei diesem Aus­ führungsbeispiel auf einem vorspringenden Achsstummel der Hohl­ achse 39′ gelagert.

Gegen eine axiale Verschiebung ist die in den Kalottenlagern 10 a und 10 b gelagerte Ankerwelle 11 des Elektromotors 2 durch beid­ seitig in Ringnuten der Ankerwelle 11 eingreifende Sicherheitsring­ anordnungen 85 a, 85 b gesichert, die an stationären Vorsprüngen 84 der Stützplatte 18, 18′ des Pumpensystems bzw. an entspre­ chenden Vorsprüngen des Deckels 5 gehalten sind und gleichzei­ tig auch die Kalottenlager gegen eine axiale Verschiebung schüt­ zen.

Claims (5)

1. Kraftstofförderpumpe mit einer als Strömungspumpe ausgebildeten Vorstufenpumpe und einer als Druckstufe nachgeschalteten Pumpe, die mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Ankerwelle drehfest verbundene Rotoren aufweisen, wobei zwischen der axial außen ange­ ordneten Strömungspumpe und der nachgeschalteten Pumpe eine gehäuse­ feste Grundplatte vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundplatte (30) eine Hohlachse (39) befestigt ist, die mit einem Lagerende (42) aus der dem Elektromotor (2) zugewandten Seite der Grundplatte ragt, daß auf dem Lagerende (42) der Rotor (29) der als Rollenzellenpumpe ausgebildeten Druckstufe gelagert ist und daß eine in der Hohlachse drehbar gelagerte Hilfswelle (41) den Rotor (28) der Strömungspumpe mit der Ankerwelle (11) drehfest verbindet.

2. Kraftstofförderpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlachse (39) in die gehäusefeste Grundplatte (30) eingepreßt ist und daß die Hilfswelle (41) mittels in der Hohlachse (39) ange­ ordneten Lagerbuchsen (40) drehbar gelagert ist.

3. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (28) der Strömungspumpe (25) an einem über die Grundplatte (30) hinausragenden Endstück der Hilfswelle (41) befestigt ist.

4. Kraftstofförderpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (11) des Elektromotors vor den Pumpenstufen (1) endet und in einen mit dem Ende der Ankerwelle (11) drehfest verbundenen Mitnehmer (50) übergeht.

5. Krafstofförderpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kunststoff bestehende Mitnehmer (50) in eine Bohrung mit Nut der Ankerwelle (11) eingreift und auf seiner gegenüberliegenden Seite zentral einen vorstehenden Wellenstummel (51) der Hilfswelle (41) drehfest aufnimmt sowie mit einem außermittigen Mitnehmerzapfen (54) in eine Ausnehmung (55) des Rotors (29) der Rollenzellenpumpe (26) greift.