DE4446537C2

DE4446537C2 - Flüssigkeitspumpe

Info

Publication number: DE4446537C2
Application number: DE4446537A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dobler; Thanh-Hung Nguyen-Schaefer; Michael Huebel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-12-24
Filing date: 1994-12-24
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2014-12-25
Also published as: KR100399204B1; HU9503757D0; FR2728630B1; KR960023837A; US5558490A; BR9505993A; FR2728630A1; HU219963B; HUT73469A; DE4446537A1; JPH08219072A; JP3761233B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Flüssigkeitspumpe, insbesondere einer Elektrokraftstoffpumpe, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

In solchen Flüssigkeitspumpen treten erhebliche Geräusche auf, deren Frequenz von der Drehzahl des Pumpenlaufrads und von der Drehzahl der Schaufeln am Pumpenlaufrad abhängig sind. Diese Geräusche werden hauptsächlich durch Druckstöße an der Ausströmöffnung der Pumpe verursacht, die über die Schaufeln des Pumpenlaufrads auf das Pumpengehäuse übertragen werden.

Aus der EP 0 609 877 A1 ist bekannt, daß diese Druckstöße, vermindert werden können durch steil ansteigende Endflanken am blind endenden Seitenkanalende und durch Erweiterungsräume in den Endbereichen der Seitenkanäle.

Auch die US-PS 5 310 308 zeigt eine als Seitenkanalpumpe bezeichnete Kraftstoffförderpumpe.

Durch die US 4 508 492 ist eine Kraftstoffförderpumpe mit einer Ausströmöffnung mit kontinuierlich sich erweiterndem Öffnungsquerschnitt bekannt, wobei dort die Ausströmöffnung tangential verläuft.

Die DE 42 05 542 A1 offenbart einen konkav gekrümmten Verlauf der Endwand der Ausströmöffnung.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine günstige Geometrie der Ausströmöffnung und des Seitenkanalendes im Saugdeckel die für die Druckstoßerzeugung ursächliche Staudruckentstehung in der Ausströmöffnung und im Saugdeckel erheblich gemindert werden. Durch die Abrundung der Austrittsöffnung wird die Ausbildung des Staudruckbereichs in der Ausströmöffnung reduziert bzw. nahezu gänzlich vermieden und durch die steile Neigung des Seitenkanalendes verkleinert sich der sich am Saugdeckel ausbildende Druckstoß erheblich. Insgesamt wird dadurch eine wesentlich größere Laufruhe der Pumpe erreicht.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Flüssigkeitspumpe möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Seitenkanäle im Saugdeckel und im Zwischengehäuse in ihren am Pumpenlaufrad sich axial gegenüberliegenden Endbereichen jeweils eine die radiale Seitenkanalbreite übersteigende Erweiterung auf. Bei dieser konstruktiven Gestaltung werden die noch bestehenden kleinen Wirbel in die dadurch geschaffenen Erweiterungsräume eingeschoben, die als Druckspeicher verwendet werden. Die Amplituden der Druckstöße werden weiter reduziert und eine weitergehende Geräuschminderung erreicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung geht der Seitenkanal im Saugdeckel bzw. im Zwischengehäuse am Ende des Erweiterungsraums in einen bis zum Seitenkanalende reichenden Schließkanal über, der von einem sich fortsetzenden Kanalabschnitt geringerer Nuttiefe gebildet ist. Die Nuttiefe des Schließkanals wird dabei kleiner als, vorzugsweise halb so groß wie, die Nuttiefe des Seitenkanals gewählt. Der Schließkanal weist zwei spitzwinklig zulaufende Nutflanken auf, deren Basisabstand gleich der radialen Breite des Seitenkanals ist, und die Schließkanäle liegen sich wiederum deckungsgleich am Pumpenlaufrad axial gegenüber. Die beiden identischen Schließkanäle sorgen dafür, daß die Flüssigkeit am Seitenkanalende kontinuierlich zur Ausströmöffnung durchströmt und der Schließvorgang des Pumpenlaufrads verlängert wird. Dies führt zu einer sanften Unterbrechung der Strömung im Bereich des Kanalendes, wodurch die Amplituden des Druckstoßes oder eine plötzliche Erhöhung reduziert bzw. vermieden werden.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kraftstoffpumpe, schematisch dargestellt,

Fig. 2 ausschnittweise einen Schnitt der Kraftstoffpumpe in Fig. 1 im Bereich des Endes der Seitenkanäle mit einer Schnittführung, die der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6 entspricht,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die dem Pumpenlaufrad zugekehrte Seite des Saugdeckels der Kraftstoffpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die dem Pumpenlaufrad zugekehrte Seite des Zwischengehäuses der Kraftstoffpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die dem Pumpenlaufrad zugekehrte Seite des Zwischengehäuses der Kraftstoffpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 eine Draufsicht auf die dem Pumpenlaufrad zugekehrte Seite des Saugdeckels der Kraftstoffpumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 9.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 im Längsschnitt und schematisch dargestellte Kraftstoffpumpe als Beispiel für eine allgemeine Flüssigkeitspumpe weist einen Saugdeckel 11 mit einer Einströmöffnung 12, ein Zwischengehäuse 13 mit einer Ausströmöffnung 14 und ein Pumpenlaufrad 15 mit einer Vielzahl von Schaufeln 16 auf, das drehfest auf einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpenwelle 17 sitzt. Das Pumpenlaufrad 15 ist zwischen dem Saugdeckel 11 und dem Zwischengehäuse 13 aufgenommen, wozu letzteres eine koaxiale kreisförmige Ausnehmung 18 aufweist, in der das Pumpenlaufrad 15 einliegt. Der Saugdeckel 11 stützt sich an dem Zwischengehäuse 13 ab und verschließt die Ausnehmung 18. Die Pumpenwelle 17 ist flüssigkeitsdicht durch eine zentrale Bohrung 19 im Saugdeckel 11 hindurchgeführt. Die Pumpe ist als Seitenkanalpumpe ausgeführt, bei welcher die Pumpenkammer von zwei Seitenkanälen 21, 22 in dem Saugdeckel 11 bzw. in dem Zwischengehäuse 13 gebildet wird. Jeder Seitenkanal 21 bzw. 22 ist durch eine konzentrisch zur Pumpenachse 20 verlaufende Nut realisiert, die in die dem Pumpenlaufrad 15 zugekehrte plane Fläche 111 bzw. 131 des Saugdeckels 11 bzw. des Zwischengehäuses 13 eingebracht ist und sich jeweils von der Einströmöffnung 12 bis zur Ausströmöffnung 14 erstreckt. In Fig. 1 sind Einströmöffnung 12 und Ausströmöffnung 14 der besseren Darstellung wegen in die Schnittebene verlegt. In Wirklichkeit erstrecken sich die Seitenkanäle 21, 22 jeweils über einen Umfangswinkel von etwas mehr als 330, wie dies aus Fig. 3, 6, 8 und 9 ersichtlich ist. Die beiden Seitenkanäle 21, 22 liegen sich deckungsgleich am Pumpenlaufrad 15 axial gegenüber, wobei die Einströmöffnung 12 in dem Seitenkanal 21, an dessen Anfang, und die Ausströmöffnung 14 in dem Seitenkanal 22, an dessen Ende, mündet.

Durch eine besondere Gestaltung der Geometrie der Seitenkanäle 21, 22 in ihrem mit der Ausströmöffnung 14 korrespondierenden Endbereich und der Geometrie der Ausströmöffnung 14 wird eine wesentliche Geräuschminderung erreicht. Diese Geometrie ist in Fig. 2 dargestellt, die einen Längsschnitt durch die Pumpe im Bereich der Ausströmöffnung 14 zeigt, wobei die Schnittführung der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6 entspricht. Wie dort zu erkennen ist, reicht die Ausströmöffnung 14 mit kontinuierlich sich erweiterndem Öffnungsquerschnitt vom Grunde des im Zwischengehäuse 13 angeordneten Seitenkanals 22 bis zu der vom Pumpenlaufrad 15 abgekehrten Außenfläche 132 des Zwischengehäuses 13. Dabei verläuft die den Seitenkanal 22 endseitig begrenzende Öffnungswand 141 der Ausströmöffnung 14 zumindest im Seitenkanalbereich von der dem Pumpenlaufrad 15 zugekehrten Innenfläche 131 des Zwischengehäuses 13 aus konkav gekrümmt, so daß die aus dem Seitenkanal 22 und aus dem Seitenkanal 21 in die Ausströmöffnung 14 einströmende Kraftstoffmenge eine Abrundung vorfindet, wodurch hier kein Druckstoß bzw. kein zylinderförmiger Wirbel in der Ausströmöffnung 14 entstehen kann. Zusätzlich ist auch die der Öffnungswand 141 gegenüberliegende, vom Nutgrund des Seitenkanals 22 aus bis zum Öffnungsrand der Ausströmöffnung sich erstreckende Öffnungswand 142 in gleicher Richtung wie die Öffnungswand 141 geneigt und ggf. auch gekrümmt ausgebildet. Dadurch kann sich auch hier kein Wirbel ablösen, der zusätzliche Geräuschentstehung verursachen würde. Die Kraftstoffströmung ist in Fig. 2 mit dem Strömungspfeilen 23 gekennzeichnet. Zusätzlich weist der im Saugdeckel 11 verlaufende, im Bereich der Ausströmöffnung 14 blind endende Seitenkanal 21 eine Endflanke 211 auf, die vom Grunde des Seitenkanals 21 bis zu der dem Pumpenlaufrad 15 zugekehrten Innenfläche 111 des Saugdeckels 11 steil ansteigt. Die den Seitenkanal 21 bildende Nut hat im übrigen - wie auch die den Seitenkanal 22 bildende Nut - einen kreisabschnittförmigen Querschnitt, wie dies beispielsweise in Fig. 5 zu sehen ist.

In Fig. 3-7 sind Saugdeckel 11 und Zwischengehäuse 13 einer Kraftstoffpumpe in verschiedenen Ansichten und Schnittdarstellungen gezeigt, bei welcher die Geometrie der Seitenkanäle 21, 22 im Endbereich gegenüber der vorstehend beschriebenen Kraftstoffpumpe modifiziert ist, um eine noch stärkere Geräuschminderung und größere Laufruhe der Kraftstoffpumpe zu erreichen. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, ist der Seitenkanal 22 im Zwischengehäuse 13 in seinem Endbereich durch eine Nutverbreiterung in axialer und radialer Richtung mit einem Erweiterungsraum 25 versehen, dessen radiale Breite größer ist als die des Seitenkanals 22. Der Erweiterungsraum 25 im Seitenkanal 22 reicht bis zu dessen Ende, in welchem die Ausströmöffnung 14 mit ihren Öffnungswänden 141 und 142 mündet. Dieser Erweiterungsraum 25 dient als Druckspeicher, was zur Reduzierung der Druckspitzen führt.

Bei der in Fig. 8-11 in verschiedenen Ansichten und Schnittdarstellungen gezeigten Kraftstoffpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist die Geometrie der Schließkanalenden im Bereich der Ausströmöffnung 14 gegenüber der Kraftstoffpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weiter modifiziert. Dabei ist im Zwischengehäuse 13 ein Erweiterungsraum 25 (Fig. 8), wie er zu Fig. 6 beschrieben ist, und im Ansaugdeckel 11 ein gleich ausgebildeter Erweiterungsraum 24 (Fig. 9) vorhanden. Die beiden Erweiterungsräume 24, 25 liegen sich am Pumpenlaufrad 15 axial gegenüber. Am Ende eines jeden Erweiterungsraums 24 bzw. 25 geht jeder Seitenkanal 21 bzw. 22 im Saugdeckel 11 (Fig. 9) bzw. im Zwischengehäuse 13 (Fig. 8) in einen bis zum Seitenkanalende reichenden Schließkanal 26 bzw. 27 über. Jeder Schließkanal 26 bzw. 27 ist von einem sich fortsetzenden Kanalabschnitt gebildet, dessen Nuttiefe kleiner ist als die Nuttiefe des Seitenkanals 21 bzw. 22 und vorzugsweise halb so groß gemacht wird. Der Schließkanal 26 im Saugdeckel 11 ist in Fig. 10 im Längsschnitt dargestellt. Der Schließkanal 27 im Zwischengehäuse 13 ist identisch ausgeführt. Jeder Schließkanal 26 bzw. 27 hat spitzwinklig zulaufende Nutflanken 261 und 262 bzw. 271 und 272, deren Basisabstand gleich der radialen Breite des Seitenkanals 21 bzw. 22 ist. Die Schließkanäle 26, 27 sind deckungsgleich ausgebildet und liegen sich am Pumpenlaufrad 15 axial gegenüber. Diese Schließkanäle 26, 27 tragen zu einer weitergehenden Geräuschverminderung der Pumpe bei, da sie dafür sorgen, daß der Kraftstoff am Seitenkanalende kontinuierlich zur Ausströmöffnung 14 durchströmt und dadurch der Schließvorgang des Pumpenlaufrads 15 verlängert wird. Damit wird eine sanfte Unterbrechung der Strömung im Bereich des Kanalendes erreicht, was zur deutlichen Minderung von Druckstoßamplituden führt.

Auch bei dieser Kraftstoffpumpe ist die Öffnungswand 141 der Ausströmöffnung 14, die den Seitenkanal 22 mit Schließkanal 27 endseitig begrenzt, in der in Fig. 2 dargestellten bogenförmig gekrümmten Weise ausgebildet. Das gleiche gilt für die andere Öffnungswand 142 der Ausströmöffnung 14, die - wie in Fig. 2 - geneigt, ggf. auch bogenförmig gekrümmt, verläuft. Die den Strömungskanal 21 mit Schließkanal 26 begrenzende Endflanke 211 des Seitenkanals 21 im Saugdeckel 11 ist wie bei der Kraftstoffpumpe in Fig. 2 steil ausgebildet (Fig. 10).

Claims

1. Flüssigkeitspumpe, insbesondere Elektrokraftstoffpumpe, mit einem eine Einströmöffnung (12) aufweisenden Saugdeckel (11), mit einem eine Ausströmöffnung (14) aufweisenden Zwischengehäuse (13), mit einem zwischen Saugdeckel (11) und Zwischengehäuse (13) eingeschlossenen, rotatorisch angetriebenen Pumpenlaufrad (15) mit einer Mehrzahl von Schaufeln (16) zur Flüssigkeitsverdrängung und mit einer Pumpenkammer, die von zwei jeweils in den dem Pumpenlaufrad (15) zugekehrten planen Flächen (111, 131) von Saugdeckel (11) und Zwischengehäuse (13) angeordneten, als zur Pumpenachse (20) konzentrische, von der Einströmöffnung (12) bis zur Ausströmöffnung (14) sich erstreckende Nuten ausgebildeten Seitenkanälen (21, 22) gebildet ist, wobei die Einströmöffnung (12) im Seitenkanalanfang des im Saugdeckel (11) angeordneten Seitenkanals (21) und die Ausströmöffnung (14) im Seitenkanalende des im Zwischengehäuse (13) angeordneten Seitenkanals (22) mündet und wobei der im Saugdeckel (11) blind endende Seitenkanal (21) eine bis zu der dem Pumpenlaufrad (15) zugekehrten Innenfläche. (111) des Saugdeckels (11) steil ansteigende Endflanke (211) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung (14) mit kontinuierlich sich erweiterndem Öffnungsquerschnitt von dem im Zwischengehäuse (13) angeordneten Seitenkanal (22) bis zu der vom Pumpenlaufrad (15) abgekehrten Außenfläche (132) des Zwischengehäuses (13) reicht und dabei die den Seitenkanal (22) endseitig begrenzende Öffnungswand (141) der Ausströmöffnung (14) zumindest im Seitenkanalbereich von der dem Pumpenlaufrad (15) zugekehrten Innenfläche (131) des Zwischengehäuses (13) aus konkav gekrümmt verläuft.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die der konkav gekrümmten Öffnungs wand (141) gegenüberliegende, vom Grunde des Seitenkanals (22) bis zum Öffnungsrand der Aus strömöffnung (14) sich erstreckende Öffnungswand (142) der Ausströmöffnung (14) in Richtung zur ge genüberliegenden Öffnungswand (141) hin geneigt, ggf. gekrümmt, verläuft.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Seitenkanal (22) in dem Zwi schengehäuse (13) und/oder der Seitenkanal (21) in dem Saugdeckel (11) in seinem Endbereich jeweils einen Erweiterungsraum (24, 25) aufweist, dessen radiale Breite größer ist als die des Seitenkanals (21 bzw. 22).

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Erweiterungsräume (24, 25) jeweils bis zum Seitenkanalende reichen.

5. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß am Ende eines jeden Erweiterungsraums (24 bzw. 25) der Seitenkanal (21 bzw. 22) in einen bis zum Seitenkanalende reichenden Schließkanal (26 bzw. 27) übergeht, der von einem sich fortset zenden Kanalabschnitt geringerer Nuttiefe gebil det ist.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuttiefe des Schließkanals (26 bzw. 27) etwa halb so groß ist wie die Nuttiefe des Seitenkanals (21 bzw. 22).

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schließkanal (26 bzw. 27) spitz winklig zulaufende Nutflanken (261, 262 bzw. 271, 272) aufweist deren Basisabstand etwa gleich der radialen Breite des Seitenkanals (21 bzw. 22) ist.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkanäle (26, 27) dec kungsgleich ausgebildet sind und sich am Pumpen laufrad (15) axial gegenüberliegen.