DE69910488T2

DE69910488T2 - Brennstoffpumpeneinheit und Kraftfahrzeugbehälter ausgerüstet mit solch einer Pumpeneinheit

Info

Publication number: DE69910488T2
Application number: DE69910488T
Authority: DE
Inventors: Pascal Martin
Original assignee: Aisan Bitron Europe SA
Current assignee: Aisan Bitron Europe SA
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: ES2205742T3; FR2778948B1; FR2778948A1; DE69910488D1; ATE247775T1; EP0959242B1; EP0959242A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Pumpeneinheit zu einem Verbrennungsmotor und auf einen Tank eines Kraftfahrzeugs, welcher mit einer solchen Pumpeneinheit versehen ist.
Eine solche Kraftstoff-Pumpeneinheit umfasst allgemein eine elektrische Pumpe, welche wenigstens teilweise in dem Innenvolumen eines Aufnahmeelementes einer Kraftstoffreserve angeordnet ist, das gewöhnlich durch einen Behälter gebildet ist. Diese Pumpe ist zur Ansaugung und zur Förderung von Kraftstoff unter Druck zu einem Kraftstoff-Reinigungsfilter bestimmt.
Stromabwärts von diesem Filter leitet ein Regelorgan einen Teil des gefilterten Kraftstoffs zur Außenseite des Tanks und führt den anderen Teil zurück zum Reservebehälter, so daß in diesem letzteren ein Kraftstoffvolumen aufrechterhalten bleibt, welches zum Sicherstellen einer kontinuierlichen Versorgung des Motors ausreichend ist, wie auch immer die Schwankungen des Kraftstoffniveaus im Inneren des Tanks insbesondere in Abhängigkeit von Neigungen oder Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind.
Zugehörige Sicherheitselemente oder Schallisolierelemente sind ebenso wie Mittel zum Messen des in dem Tank enthaltenen Kraftstoffniveaus vorgesehen.
Bestimmte der zuvor aufgezählten Elemente können außerhalb des Kraftstofftanks angebracht sein. Dennoch ist es aus Sicherheitsgründen besonders vorteilhaft, diese sämtlich einschließlich ihrer Verbindungsmittel dort unterzubringen. In der Tat ist ein eventuelles Leck oder ein Riss einer Komponente dann auf das Innenvolumen des Tanks begrenzt.
Jede der zuvor angegebenen Komponenten nimmt für sich genommen aufgrund der eingesetzten Technologien und verwendeten Materialien ein schwer verkleinerbares Volumen ein. Beispielsweise sind die Abmessungen des elektrischen Motors der Pumpe durch die verlangte Pumpen-Leistungsfähigkeit bestimmt. Außerdem ist es notwendig, daß das Volumen des Reservebehälters zum Gewährleisten einer ausreichenden Autonomie angepasste Abmessungen besitzt.
Zu diesen dimensionellen Zufälligkeiten kommt die Tatsache hinzu, daß die Position bestimmter platzraubender Komponenten häufig aufgezwungen ist. Beispielsweise müssen die Pumpe und ihr Korb möglichst nahe am Boden des Tanks angeordnet sein, während die Vorrichtung zum Peilen oder zum Messen des Kraftstoffniveaus, welche im allgemeinen einen einstöckig mit einem Schwimmer verbundenen Arm aufweist, sich in einer freien Zone im Inneren des Tanks befinden muß.
Im übrigen kann in modernen Kraftfahrzeugen die Höhe eines Kraftstofftanks gering sein, beispielsweise kleiner als 20 cm, da der Tank in dem durch die mechanischen Elemente oder den Aufbau des Kraftfahrzeugs freigelassenen Raum positioniert ist.
Aus der DE-A-195 09 143 ist eine Pumpeneinheit bekannt, bei welcher die Pumpe durch eine ringförmige, den Filter aufnehmende Kammer umgeben ist. Die in diesem Dokument beschriebene Anordnung weist, obgleich sie in vertikaler Richtung eine zufriedenstellende Kompaktheit aufweist, hingegen bestimmte Nachteile dahingehend auf, daß die Montage dieser Pumpeneinheit auf dem Tank sich als schwierig herausstellt.
Um diese Unzulänglichkeit zu beheben, schlägt die Erfindung vor, eine Pumpenanordnung zu schaffen, die – insgesamt mit einer großen Kompaktheit insbesondere in vertikaler Richtung versehen – leicht in dem Tank untergebracht werden kann.
Die Erfindung hat daher eine Kraftstoff-Pumpeneinheit nach dem Patentanspruch 1 zum Gegenstand.
Die Erfindung hat ferner einen Kraftstofftank für Kraftfahrzeuge nach dem Patentanspruch 10 zum Gegenstand.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, welche Zeichnungen lediglich beispielhaft und nicht begrenzend angegeben werden. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges, welcher mit einer Pumpeneinheit gemäß der Erfindung versehen ist;
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1;
3 bis 5 teilweise Schnitte im vergrößerten Maßstab, in welchen drei Varianten zum Befestigen eines Filters, mit welchem die Pumpeneinheit erfindungsgemäß ausgestattet ist, im Inneren des umschlossenen Raumes dargestellt sind, welcher diesen aufnimmt;
6 eine perspektivische, teilweise Ansicht, welche von einer Aufnahme abgetrennt ist, in der eine Kraftstoff-Rückleitung aufgenommen ist, mit welcher die erfindungsgemäße Pumpeneinheit versehen ist;
7 einen Querschnitt durch die Aufnahme gemäß 6; und
8 und 9 teilweise geschnittene Ansichten im vergrößerten Maßstab, in welchen eine Ventilklappe zum Verbinden des Tanks mit der Aufnahme der 6 und 7 in ihrer jeweiligen Öffnungs- und Schließposition gezeigt ist.
1 zeigt einen Kraftfahrzeugtank 2, von dem einzig die Bodenwand und die obere Wand dargestellt ist. Letztere ist mit einer oberen Öffnung versehen, welche in bekannter Weise zum abgedichteten Aufnehmen einer Platte 4 bestimmt ist. In der Gesamtheit der Figuren ist der Weg des Kraftstoffs in diesem Tank durch Pfeile deutlich gemacht.
Ein Kraftstoff-Reservebehälter, in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet, ist im Inneren des Tanks 2 untergebracht und ruht auf dem Boden desselben. Dieser Behälter 6 umfaßt einen Kasten 8 in Anlage auf dem Boden des Tanks und einen oberen Körper 10. Dieser letztere ist in drei Teilen, nämlich einem unteren, ringförmigen Teil 10A, welcher im Querschnitt U-förmig dargestellt ist, einem mittleren Teil 10B und einem oberen Teil 10C, ausgeführt. Die dichte Anordnung dieser drei Teile wird beispielsweise durch Ultraschallschweißen, Reibschweißen, Rotationsschweißen oder außerdem Spiegelschweißen herbeigeführt.
Der untere Teil 10A des Körpers 10 ist über die Gesamtheit seines Umfangs durch elastische Verrastung auf der Oberseite des Kastens 8 befestigt. Der obere Teil 10C des Körpers ist mit einer Lasche versehen, die in eine Öffnung eindringt, welche in einer seitlichen Fläche der Platte 4 derart ausgebildet ist, daß dieser Teil 10C gut an dieser Platte unter Befassung einer Verschiebefreiheit befestigt ist, welche ein Anpassen an Höhenschwankungen des Kraftstofftanks ermöglicht.
Der Körper 10 legt insbesondere an seinem Umfang einen ringförmigen umschlossenen Raum 12 zum Aufnehmen eines Filters fest, wie dies nachfolgend im Detail beschrieben ist.
Der Behälter 6 legt ein Innenvolumen V fest, in dem eine Kraftstoffreserve gespeichert sein kann. Eine Pumpe 14, welche auf bekannte Weise mit elektrischen Versorgungsleitungen 14A und mit einem Korb 14B versehen ist, ist in diesem Volumen V angeordnet. Ein Rohrstutzen 16, welcher mit der Förderung der Pumpe 14 verbunden ist, mündet radial in den äußeren Teil des ringförmigen Raums 12.
Dieser letztere nimmt im übrigen einen Filter 18 auf, dessen Anordnung im einzelnen in 2 zu sehen ist. Dieser Filter 18 weist eine ziehharmonikaförmig gefaltete und an ihren unteren und oberen Enden mittels zweier Flansche 22 eingefasste Einfassung 20 auf.
Die Einfassung 20 ist aus einem Filtermaterial gestaltet, das aus einem Gemisch bahnförmiger Fasern oder auch ferner aus einer komplexeren Einheit besteht, welche mehrere unterschiedliche Materiallagen aufweist, deren Vereinigung eine Verbesserung des Filtervermögens gestattet. Dieser Filter 18 ruht in dem Ausführungsbeispiel der 1 gegen die untere und obere Wand des ringförmigen Raums 12 unter Zwischenschaltung von O-Ring-Dichtungen 24. Der Filter 18 legt im Inneren des ringförmigen Raums 12 zwei Kammern, nämlich eine äußere und eine innere Kammer 12A und 12B, fest. Aufgrund des Vorliegens der Dichtungen 24 steht der in die äußere Kammer 12A eintretende Kraftstoff zwangsweise in Kommunikation mit der inneren Kammer 12B, und zwar einzig und allein über den Filter 18.
Die 3 bis 5 zeigen Ausführungsvarianten von Mitteln, welche die zwangsweise Verbindung zwischen den Kammern 12A und 12B sicherstellen. Wie in 3 gezeigt, kann ein Stück 26 aus einem elastischen Material, wie Gummi oder einem thermoplastischen, nachgiebigen Material, beispielsweise im Schnitt in Form eines Kreuzes, vorgesehen sein. Ebenso können die untere und die obere Wand des Raums 12 mit einer umfangsseitigen Lippe 28 versehen sein, welche einstöckig mit dem inneren Teil 10B des Körpers 10 verbunden ist. Außerdem kann dieser Teil 10A mit zwei senkrecht vorspringenden Rippen 30 versehen sein, zwischen denen die Deckel 22 eingeklemmt sind.
Es kann in gleicher Weise ins Auge gefasst werden, sich von der Verwendung dieser beiden Deckel zu befreien und die ziehharmonikaförmige Einfassung 20 direkt an der unteren und der oberen Wand des Raums anzukleben. Eine solche Verklebung kann mit Hilfe eines Bindemittels oder durch Verschmelzen des thermoplastischen Materials, aus dem der Körper 10 gebildet ist, durchgeführt werden.
Die innere Kammer 12B des Raums 12 steht mit Hilfe einer Öffnung 32 in Kommunikation mit einer ringförmigen Aufnahme 34, welche eine zentrale Aufnahme 36 umgibt, deren Funktion nachfolgend erläutert wird.
Die ringförmige Aufnahme 34 mündet in ein Regelorgan 38. Dieses letztere weist eine geeichte Feder 38A auf, die an einer Düsennadel 38B anliegt, welche von einer ringförmigen Membran 38C umgeben ist. Jedesmal wenn der Kraftstoffdruck höher als ein vorbestimmter Wert ist, hebt sich die Membran 38C an und öffnet die Düsennadel 38B derart, daß ein Teil des Kraftstoffs in die zentrale Aufnahme 36 strömt und zur Rückleitung 40 geleitet wird, die diesen Teil des Kraftstoffs zum Behälter 6 zurückleitet.
Der nicht durch diese Leitung 40 zurückgeleitete Teil wird mit Hilfe einer Austrittsleitung 42 zur Außenseite des Tanks geleitet. Der Teil 10C des Körpers besitzt auf seiner oberen Seite Öffnungen, welche für den Durchtritt von elektrischen Versorgungsleitungen 14A und der Austrittsleitung 42 bestimmt sind. Dennoch ist diese obere Fläche nicht dicht, um den Kraftstoffdämpfen während des Ansteigens des Kraftstoffniveaus im Inneren des Behälters ein Entweichen zu ermöglichen.
Die Ventilklappe 38 ist durch Verrastung zwischen dem oberen Ende des Teils 10B, welcher die Wände der ringförmigen Aufnahme 34 festlegt, und den Klammern 44 befestigt, mit denen der Teil 10C versehen ist. Eine Feder 46 übt einen Druck auf die Ventilklappe 38 aus und neigt daher dazu, die Gesamtheit des Behälters 6 gegen den Boden des Tanks 2 zurückzudrücken. Die Feder 46 ist mittels eines Leitungsdrahtes 48 mit der elektrischen Masse des Kraftfahrzeugs verbunden.
Da diese Feder 46 und der Körper des Reglers 38 aus einem leitfähigen, beispielsweise metallischen Material gebildet sind, ermöglicht diese Anordnung ein Abströmen der durch den Durchgang des Kraftstoffs erzeugten elektrostatischen Ladungen, bevor sie ein elektrisches Potential erreichen, das fähig ist, selbst einen Lichtbogen zum Entzünden der in dem Tank enthaltenen Kraftstoffdämpfe zu erzeugen.
Verschiedene Teile des Körpers 10 können aus leitenden, beispielsweise mit Kohlenstoff-Fasern beschickten Kunststoffen hergestellt sein, um die sich um den Filter 18 bildenden elektrostatischen Ladungen zum Regler 38 abzuziehen.
Die Rückleitung 40 mündet an ihrem unteren Ende bezogen auf ein Ablaufen des Kraftstoffs in eine am Boden des Kastens 8 vorgesehene Aufnahme 50 und steht in Fluidverbindung mit dem Reservevolumen V des Kraftstoffs. Diese Aufnahme 50 ist gebildet durch das Zusammenwirken eines Deckels 52 mit dem Boden des Kastens 8. Der Deckel 52, welcher eine obere Leitung 52A aufweist, welche dazu bestimmt ist, die Einheit der Rückleitung 40 an deren stromabwärts gelegenen Ende aufzunehmen, mündet derart in die Aufnahme, daß das Fluid hin zur Austrittsöffnung 54 der Aufnahme 50 geleitet wird.
Der Deckel 52 gerade wie der Pumpenkorb 14B sind mit dem unter dem Körper 10 verrasteten Kragen mit Hilfe mehrerer voneinander beabstandeter Arme verbunden. Dies verleiht der so herbeigeführten Verbindung eine gewisse Nachgiebigkeit, was ermöglicht, beim Betrieb auftretende Schwingungen abzudämpfen.
Die Öffnung 54, welche durch den Zusammenbau zweier komplementärer, dachziegelförmiger Teile 52B, 56 gebildet ist, die im einzelnen zu dem Deckel 52 und dem Boden des Kastens 8 gehören, besitzt einen unteren Abschnitt an demjenigen der Aufnahmeeinheit 50. Außerdem ist eine Ventilklappe 58, welche eine umfassende Pilzform annimmt, in der unteren Wand des Kastens 8 vorgesehen. Diese Ventilklappe 58 ist dazu bestimmt, die Aufnahme 50 unter Mitwirkung einer ringförmigen Öffnung 60 mit dem Tank 2 in Fluidverbindung zu bringen.
Da der Querschnitt der Austrittsöffnung 54 eingeschnürt ist, strömt der Kraftstoff in Höhe dieser Öffnung mit erhöhter Geschwindigkeit aus, was einen Unterdruck in der Aufnahme 50 durch den Venturi-Effekt erzeugt. Dieser hat die Neigung, ein Anheben der Ventilklappe 58 herbeizuführen, wie dies in 9 gezeigt ist, und ermöglicht die Ansaugung des Kraftstoffs von dem Tank 2 bis in den Behälter 50.
Das derart von dem Tank 2 angesaugte Kraftstoffvolumen wird dann ebenso wie das im Inneren der Aufnahme 50 vorliegende Volumen zum inneren Volumen V des Behälters 6 geleitet. Die Rolle der Ventilklappe 58 besteht darin, zu verhindern, daß der in dem Behälter 6 gespeicherte Kraftstoff sich entleert, wenn der Motor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet wird oder wenn der durch die Rückleitung 40 sichergestellte Austrag unzureichend ist, um eine hinreichende Verbindung zwischen der Aufnahme 50 und dem Volumen V zu garantieren. Dies tritt insbesondere auf, wenn sich der Motor zeitweise am Maximum seines Kraftstoffverbrauchs befindet. Die Ventilklappe 58, die den Druckunterschieden auf beiden Seiten der Öffnung 60 folgt, arbeitet somit wie eine "Diode", indem sie den Kraftstoff lediglich in einer Richtung passieren lässt.
Es wird festgestellt, daß der Deckel 52 und der Saugkorb 14B, die Seite an Seite nahe dem Boden des Kastens 8 angeordnet sind, auch aus einem einzigen Stück hergestellt sein können.
Die Erfindung ermöglicht, die vorstehend erwähnten Ziele zu erreichen. Die Tatsache, den Filter in einem Raum anzuordnen, welcher wenigstens teilweise den Kraftstoff-Reservebehälter bildet, verleiht der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit eine bemerkenswerte Kompaktheit. Die erfindungsgemäße Pumpeneinheit ist daher selbst in einem, eine geringe Höhe besitzenden Kraftstofftank aufgenommen, wobei der Einsatz einer Pumpe ermöglicht ist, die beträchtliche Abmessungen und daher eine bedeutende Leistungsfähigkeit besitzt, und wobei ein zum Aufnehmen dieses Reservekraftstoffs hinreichendes Volumen sichergestellt ist.
Die Verwendung einer Rückleitung für gefilterten Kraftstoff, welche wenigstens teilweise in dem Volumen für die Aufnahme der Kraftstoffreserve angeordnet ist, trägt mit zu der umfassenden Kompaktheit der Pumpeneinheit im Vergleich zum Stand der Technik bei, in welchem eine solche Leitung auf der Seite des Aufnahmekastens angeordnet ist. Außerdem ermöglicht die Anordnung der Erfindung, daß die Rückleitung direkt in das Innenvolumen des Kraftstoff-Reservekastens im Gegensatz zum Stand der Technik eindringen kann, bei welchem es nötig war, eine Durchgangsöffnung in die Seitenwand dieses Kastens zu bohren.
Die Anwendung eines ringförmigen Filters, welcher die elektrische Pumpe umgibt, ermöglicht, diesem Filter beträchtliche Abmessungen und daher ein erhöhtes Filtrationsvermögen zu verleihen. In diesem Sinne ist die Tatsache, einen Aufnahmeraum des Filters dicht auf der Oberseite eines Kastens zu befestigen, welcher auf dem Boden des Tanks ruht, besonders vorteilhaft. Das Volumen zum Aufnehmen der Kraftstoffreserve ist daher insbesondere in dem Maß bedeutend, wo dieses Volumen nicht allein durch die Innenwände des Kastens sondern auch durch diejenigen des ringförmigen Raums zum Aufnehmen des Filters festgelegt ist.

Claims

Kraftstoff-Pumpeneinheit, welche dazu bestimmt ist, in einen Kraftstofftank (2) eines Kraftfahrzeuges eingetaucht zu werden, wobei die Pumpeneinheit einen Kraftstoff-Reservebehälter (6), eine Pumpe (14), welche wenigstens teilweise in dem Innenvolumen (V) des Behälters (6) angeordnet ist, einen ringförmigen Filter (18), welcher einen an die Förderung der Pumpe angeschlossenen Eingang und einen an ein Verteilerorgan (38) angeschlossenen Ausgang aufweist, hat, dessen Ausgang zum Teil an das Innenvolumen (V) des Behälters (6) mittels einer Rückleitung (40), welche Rückleitung (40) in eine Aufnahme (50) mündet, die am Boden des Behälters (6) angeordnet ist und mit dem Innenvolumen (V) des Behälters (6) in Verbindung steht, und zum Teil an eine zur Außenseite des Tanks (2) gerichtete Leitung (42) angeschlossen ist, wobei der Filter in einem umschlossenen Raum (12) angeordnet ist, welcher zumindest teilweise den Kraftstoff-Reservebehälter (6) festlegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung (40) zumindest teilweise im Inneren des ringförmigen Filters (18) angeordnet ist.
Pumpeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Filter (18) die Pumpe (14) umgibt.
Pumpeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß muldenförmige Einrichtungen (54) der Aufnahme (50) und ein Organ (58) zum wahlweisen Verbinden der Aufnahme (50) mit dem Tank (2) vorgesehen sind, wobei das Organ (58) den Kraftstoff nur dann passieren läßt, wenn der im Inneren der Aufnahme (50) herrschende Druck kleiner oder gleich demjenigen ist, welcher am Boden des Tanks (2) herrscht.
Pumpeneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die muldenförmigen Einrichtungen der Aufnahme (50) eine Austrittsöffnung (54) der Aufnahme (50) aufweisen, welche die letztere mit dem Innenvolumen (V) des Behälters (6) verbindet, wobei der Querschnitt der Austrittsöffnung (54) sich mit Bezug auf die Strömung des Kraftstoffs stromabwärts verjüngt.
Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der umschlossene Raum (12) dicht an wenigstens einem Teil des oberen Endes eines auf dem Boden des Tanks (2) ruhenden Kastens (8) befestigt ist.
Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der umschlossene Raum (12) zu einem Körper (10) gehört, welcher durch elastische Verrastung an der Oberseite des Kastens (8) befestigt ist und in drei Teilen (10A, 10B, 10C) ausgeführt ist, wobei die einen dicht mit den anderen insbesondere durch Verschweißen verbunden sind.
Pumpeneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der umschlossene Raum (12) zwei konzentrische, innere (12B) und äußere (12A) Kammern aufweist, wobei der Filter (18) die Kammern voneinander trennt.
Pumpeneinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Kammern (12B) und äußeren (12A) Kammern mit Bezug auf die Strömung des Kraftstoffs im einzelnen stromabwärts und stromaufwärts angeordnet sind, wobei die innere Kammer (12B) mit dem Verteilerorgan (38) und die äußere Kammer (12A) mit der Förderung der Pumpe (14) verbunden ist.
Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (18) eine ziehharmonikaförmig gefaltete Einfassung (20) aufweist.
Kraftstofftank (2) für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Pumpeneinheit (14, 18, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.