EP0843096B1

EP0843096B1 - Koppeleinrichtung zwischen einer Kraftstoff-Förderpumpe und einer Luft fördernden Pumpe in einem Gehäuse angeordnet

Info

Publication number: EP0843096B1
Application number: EP97115817A
Authority: EP
Inventors: Stanislaw Bodzak; Hanspeter Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: DE59708881D1; DE19647053C1; EP0843096A1; JPH10141165A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus.

Aus der DE 195 13 822 A1 ist eine derartige Einrichtung bekannt geworden, die aus einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Förderpumpe gebildet ist, die Kraftstoff aus einem Vorratstank ansaugt und zur Brennkraftmaschine bzw. einer an dieser vorgesehenen Hochdruckeinspritzpumpe fördert. Die Förderpumpe weist in ihrem Gehäuse wenigstens eine Pumpkammer auf, in der ein Paar rotierend angetriebener und miteinander kämmender Zahnräder angeordnet ist, die Kraftstoff aus einem mit dem Vorratstank verbindbaren Ansaugraum entlang einem zwischen der Stirnfläche der Zahnräder und der Wand gebildeten Förderkanal in einen wenigstens mittelbar mit der Brennkraftmaschine verbindbaren Druckraum fördern. Für eine Verringerung des Bauraumes und des Fertigungsaufwandes ist im Gehäuse der Förderpumpe eine weitere, Luft fördernde Pumpe angeordnet, deren Saugseite mit einem Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Die Förderpumpe und die Luft fördernde Pumpe sind koaxial nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und werden von einer gemeinsamen Antriebswelle rotierend angetrieben. Die in das gemeinsame Gehäuse der Förderpumpe eingesetzte Luft fördernde Pumpe ist vorzugsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Die vorzugsweise als Zahnradpumpe ausgebildete Förderpumpe ist axial hintereinander zu der Flügelzellenpumpe angeordnet, so daß ein getriebenes Zahnrad der Förderpumpe und ein Rotor der Flügelzellenpumpe von der gemeinsamen Antriebswelle rotierend angetrieben werden. Dafür ist an einem das einem Koppelglied zur Nockenwelle abgewandten Ende der Antriebswelle eine Kupplungsscheibe aufgepreßt, die formschlüssig mit dem Rotor der Flügelzellenpumpe verbunden ist. Durch diese Anordnung wird während des Betriebs der Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff durch die gemeinsame Antriebswelle sowohl die Förderpumpe als auch die Flügelzellenpumpe bzw. Unterdruckpumpe fortwährend angetrieben.

Diese bekannte Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß aufgrund des Antriebes mit einer einzigen gemeinsamen Antriebswelle, die drehfest mit der Zahnrad- als auch Flügelzellenpumpe verbunden ist, ein zwangsweiser Antrieb beider Pumpen erfolgt. Dadurch wird im Bremskraftverstärker fortwährend ein Unterdruck erzeugt, der jedoch nur sporadisch, beispielsweise beim Bremsen mittels Bremskraftverstärker, erforderlich ist. Die fortwährend mitlaufende Unterdruck-Flügelzellenpumpe ist dadurch einem erhöhten Verschleiß der Flügel am Gehäuse der Unterdruckpumpe ausgesetzt. Darüber hinaus wird durch den zwangsweisen Antrieb der Flügelzellenpumpe eine erhöhte Antriebsleistung von der die Förderpumpe antreibenden Nockenwelle und somit der Brennkraftmaschine erforderlich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die zwischen der Förderpumpe und der Luft fördernden Pumpe angeordnete Koppeleinrichtung eine bedarfsmäßige Ansteuerung der die Luft fördernde Pumpe erfolgen kann. Dadurch wird durch die nicht dauerhaft mitangetriebene Luft fördernde Pumpe eine Verringerung der Antriebsleistung erzielt. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil auf, daß durch die bedarfsangepaßte Betätigung der Luft fördernden Pumpe eine Verringerung des Verschleißes bei den Bauteilkomponenten der Luft fördernden Pumpe ermöglicht ist.

Dabei ist besonders vorteilhaft, daß durch die Koppeleinrichtung gewährleistet werden kann, daß ein Mindestwert an Unterdruck in dem Bremskraftverstärker vorliegt, der unmittelbar nach einem Bremsvorgang, bei dem der Unterdruck abnimmt, durch das Einschalten der Luft fördernden Pumpe wieder auf den erforderlichen Unterdruck im Bremskraftverstärker erhöht werden kann. Diese in Abhängigkeit von einem bestimmten Mindestwert an Unterdruck arbeitende Koppeleinrichtung wirkt sich insbesondere bei längeren Überlandfahrten oder Autobahnfahrten ohne einen Bremsvorgang vorteilhaft aus.

Durch die vorteilhafte Anordnung der Koppeleinrichtung an der Antriebswelle kann die durch die axial hintereinander angeordnete Förderpumpe und Luft fördernde Pumpe erzielte Minimierung des Bauraumes aufrecht erhalten werden. Zudem kann auf eine Vielzahl der bereits vorhandenen Bauteilkomponenten von einer derartigen Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges zurückgegriffen werden, bei der die Förderpumpe und die Luft fördernde Pumpe in einem gemeinsamen Pumpengehäuse als eine Baueinheit angeordnet sind.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an der die der Förderpumpe rotierend antreibenden Antriebswelle die Koppelvorrichtung vorgesehen ist. Dadurch kann ein geringer Bauraum der Einrichtung aufrecht erhalten werden. Desweiteren ist ein einfacher Antrieb der Koppeleinrichtung möglich, um die Drehbewegung auf die Flügelzellenpumpe zu übertragen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Koppeleinrichtung unmittelbar mit der zum Bremskraftverstärker weisenden Saugseite über eine zur Koppeleinrichtung führende Durchgangsbohrung verbunden ist. Dadurch kann auf einfache Weise über den tatsächlich vorliegenden Unterdruck eine Ansteuerung der Koppeleinrichtung gegeben sein. Somit kann ohne Verwendung von zusätzlichen Bauteilen eine Ansteuerung der Koppeleinrichtung vorgesehen sein, die bei Erreichen eines vorgegebenen Unterdrucks die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Förderpumpe und der Luft fördernden Pumpe trennt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Koppeleinrichtung als Rutschkupplung ausgebildet ist, die einen axial zur Antriebswelle bewegbaren Steuerkolben aufweist, der an einer Kupplungsscheibe der Luft fördernden Pumpe angreift. Durch die Ausgestaltung als Rutschkupplung kann in Abhängigkeit des Reibwertes der verwendeten Materialien der aufeinander wirkenden Oberflächen des Steuerkolbens und der Kupplungsscheibe eine exakte Auslegung der Rutschkupplung erfolgen. Desweiteren kann in Abhängigkeit des Mindestwertes an Unterdruck die kraftschlüssige Verbindung reproduzierbar getrennt werden.

Alternativ kann ebenso vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Koppeleinrichtung als magnetisch oder hydraulisch oder elektrisch ansteuerbare Kupplung ausgebildet ist, die die entsprechenden Steuerbefehle über Sensoren erhält, die wiederum den aktuellen Unterdruck im Bremskraftverstärker erfassen können.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Steuerkolben der Kopplungseinrichtung einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Kolbenraum aufweist, in dem ein gegen den Unterdruck arbeitendes Belastungsmittel angeordnet ist. Das Belastungsmittel, das vorzugsweise als Druckfederelement ausgebildet ist, kann in Abhängigkeit der auf den Steuerkolbenraum wirkenden Axialkräfte des Unterdruckes angepaßt sein, so daß ab einem Mindestwert an Unterdruck die Federkraft überwunden werden kann, wodurch der Steuerkolben gegenüber der Kupplungsscheibe der Luft fördernden Pumpe getrennt werden kann. Dadurch kann eine Selbstregelung erzielt werden, bei der erst ab einem vorgegebenen Mindestwert an Unterdruck die Luft fördernde Pumpe abgeschalten wird.

Desweiteren ist vorteilhaft, daß die von der Saugseite zur Antriebswelle führende Durchgangsbohrung in eine in der Antriebswelle angeordnete Ringnut übergeht, die mit einer Querbohrung in Verbindung steht und in eine zum Steuerkolben führende Axialbohrung führt. Dadurch kann in konstruktiv einfacher Weise der tatsächlich vorliegende Unterdruck der Saugseite auf den Steuerkolben einwirken.

Desweiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die zur Saugseite führende Durchgangsbohrung in Saugrichtung gesehen vor einem in den Ansaugraum führenden und ein Rückschlagventil aufweisenden Anschlußstutzen mündet. Dadurch kann eine gezielte und exakte Ansteuerung der Koppeleinrichtung erzielt werden, die den tatsächlichen im Bremskraftverstärker herrschenden Unterdruck erfaßt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen dem zum Steuerkolben weisenden Ende der Antriebswelle und dem Steuerkolben vorzugsweise klauenförmige Mitnehmerelemente vorgesehen sind. Dadurch kann der rotierende Antrieb der Koppeleinrichtung sichergestellt sein, wobei gleichzeitig eine axiale Bewegbarkeit des Steuerkolbens gegeben sein kann, um die Funktion des Auskoppelns und Einkoppelns aufrecht erhalten zu können.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Fördereinrichtung und
Fig. 2: eine Seitenansicht der Fig. 1 mit dem verdeckten Verlauf der Pumpkammer, der Zahnradpumpe und der Kraftstoffkanäle.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in den Figuren 1 und 2 nur mit ihren erfindungswesentlichen Bauteilen dargestellte Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter zu einer ebenfalls nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bzw. zu deren Hochdruckeinspritzpumpe, weist ein Pumpengehäuse 1 auf, in das eine als Zahnradpumpe 3 ausgebildete Kraftstoff-Förderpumpe und eine als Flügelzellenpumpe 5 ausgebildete, Luft fördernde Pumpe (im folgenden Unterdruckpumpe) eingesetzt sind.

Dabei kann die Förderpumpe alternativ auch als eine andere Verdrängerpumpe, z.B. als Rollenzellenpumpe, ausgebildet sein. Das Pumpengehäuse 1 weist in seinem Inneren eine kreisförmige Ausnehmung auf, die eine zu einer Stirnfläche 9 des Pumpengehäuses 1 offene Pumpkammer 7 der Flügelzellenpumpe 5 bildet und die radial einwärts durch einen exzentrisch zur Pumpkammer 7 angeordneten zylindrischen Gehäusesteg 11 begrenzt ist. In diesem Gehäusesteg 11 ist eine axiale Durchgangsbohrung 13 eingebracht, in der eine Antriebswelle 15 drehbar geführt ist, die in der von der Stirnfläche 9 abgewandten Richtung aus dem Pumpengehäuse 1 ragt. Auf das aus dem Pumpengehäuse 1 ragende freie Ende der Antriebswelle 15 ist eine Mitnehmerscheibe 17 aufgepreßt, in der Nuten zur Aufnahme eines elastischen Koppelgliedes in Form einer Paßfeder 19 vorgesehen sind. Die von der Mitnehmerscheibe 17 vorstehenden Enden der Paßfeder 19 greifen formschlüssig in entsprechende Ausnehmungen einer nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine, deren freies Wellenende zur Antriebswelle 15 fluchtend angeordnet ist, so daß die Drehbewegung der Antriebswelle über das elastische Koppelglied 19 auf die Mitnehmerscheibe 17 und auf die Antriebswelle 15 übertragen wird.

Das Pumpengehäuse 1 weist an seiner zweiten der Mitnehmerscheibe zugewandten Stirnfläche 21 eine ovale, eine Pumpkammer der Zahnradpumpe 3 bildende Ausnehmung auf, die durch eine Gehäuszwischenwand von der Pumpkammer getrennt ist und die von der Antriebswelle 15 durchdrungen wird. Dabei ist ein erstes Zahnrad 25 eines miteinander an seinen Stirnflächenen kämmenden Zahnradpaares auf der Antriebswelle 15 innerhalb der Pumpkammer 23 mittels eines in die Antriebswelle 15 eingepreßten Stiftes 27 formschlüssig mit dieser verbunden. Das zweite nicht näher dargestellte Zahnrad ist schräg zum ersten Zahnrad 25 versetzt angeordnet, wobei dessen Achse ebenfalls im Pumpengehäuse 1 gelagert ist. Ein oberer, sich radial an die Zahnräder in Höhe des Zahneingriffs anschließender Abschnitt der Pumpenkammer 23 bildet dabei einen Ansaugraum 29 und ein unterer, diesem am Zahnradeingriff gegenüberliegenden Abschnitt der Pumpkammer 23 einen Druckraum 31 der Zahnradpumpe 3. In den Ansaugraum 29 mündet eine Saugbohrung im Pumpengehäuse 1, die mit einer Kraftstoffleitung vom Vorratstank verbunden ist. Vom Druckraum 31 führt ein Druckkanal 25 ab, der durch eine Sicke in der Stirnfläche 21 des Pumpengehäuses 1 gebildet ist und der sich bis in einen Steg 37 des Pumpengehäuses 1 erstreckt. Parallel zu diesem Druckkanal 35 ist ein ebenfalls durch eine Sicke gebildeter Rücklaufkanal 39 angeordnet, der über eine Verbindungsbohrung 41 mit dem Druckkanal 35 verbunden ist und sich von dieser ausgehend etwa bis an das Ende des Druckkanales 35 erstreckt. Die Pumpkammer 23, der Druckkanal 35 und der Rücklaufkanal 39 sind auf der dem Gehäuse 1 abgewandten Seite durch einen auf der Stirnfläche 21 des Pumpengehäuses 1 dichtend aufgeschraubten ersten Gehäusedeckel 43 verschlossen, in dem eine vom Druckkanal 35 abführende Druckbohrung 45 und eine vom Rücklaufkanal 39 abführende Rücklaufbohrung 47 angeordnet sind. Dabei ist der Gehäusedeckel 43 seinerseits so an den Zylinderkopf der zu versorgenden Brennkraftmaschine angeflanscht, daß die Druckbohrung 45 und die Rücklaufbohrung 47 direkt an entsprechenden Kraftstoffkanälen im Zylinderkopf münden. Um die Pumpkammer 23 der Zahnradpumpe 3 gegen die Brennkraftmaschine und die Flügelzellenpumpe 5 abzudichten, sind neben verschiedenen Dichtringen am Gehäusedeckel zwei Wellendichtringe 49 auf der Antriebswelle 15 angeordnet, die die Pumpkammer 23 an der Antriebswelle 15 verschließen.

Die in den Figuren 1 und 2 näher dargestellte Flügelzellenpumpe 5 wird aus einem in der Pumpkammer 7 angeordneten zylindrischen Rotor 51 mit einer axialen Bohrung gebildet, der mit seiner zylindrischen Innenwandfläche 53 in Form einer Gleitlagerung auf der Mantelfläche des zylindrischen Gehäusestegs 11 geführt ist. Der Rotor 51 ist über eine auf das der Zahnradpumpe abgewandte Ende der Antriebswelle 15 angeordnete Koppeleinrichtung 52 mit einer Kupplungsscheibe 55 verbunden, die sich andererseits an einem zweiten, die Pumpkammer 7 der Flügelzellenpumpe 5 verschließenden Gehäusedeckel 56 über ein Lagermittel 57 abstützt, der dichtend an der Stirnfläche 9 des Pumpengehäuses 1 verschraubt ist. In der die Pumpkammer 7 radial einwärts begrenzenden zylindrischen Außenwandfläche 64 des Rotors 51 sind vorzugsweise drei Schlitze 59 zur verschiebbaren Aufnahme von Flügeln vorgesehen, die in Drehrichtung des Rotors 51 auf dessen Radialebene gekippt sind. Da der Rotor 51 derart exzentrisch in der Pumpe 7 angeordnet ist, daß er zum Teil mit seiner Außenwandfläche 64 an der radialen Pumpenkammerwand 63 der Pumpkammer 7 anliegt, sind die Schlitze 59 so ausgeführt, daß sie ein vollständiges Eintauchen der Flügel 61 sowie eine ausreichende Führung bei maximalem Austauchen ermöglichen, sowie Dichtflächen zu den Flügeln 61 bilden, um bei einer Druckbeaufschlagung der im Rotor 51 befindlichen Flügelenden durch das Schmieröl die Flügel 61 zwangsweise während der Saugphase radial nach außen zu drücken und somit die Anpreßkraft und Dichtwirkung der Flügel 61 am Gehäuse 1 vor allem bei niedrigen Drehzahlen zu verbessern.

Ein oberer Bereich der Pumpkammer 7 bildet bei Drehung des Rotors 51 entgegen dem Uhrzeigersinn einen Ansaugbereich 65 der Flügelzellenpumpe 5, der in eine Anschlußbohrung 67 mündet, in die ein Anschlußstutzen 69 eingesetzt ist, auf den eine Schlauchleitung von einem Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeuges aufsteckbar ist. Um dabei möglichst wirksam einen Unterdruck im Bremskraftverstärker aufbauen zu können, ist dem Anschlußstutzen 69 ein in Richtung Pumpkammer 7 öffnendes Rückschlagventil 71 oberhalb der Bohrung 67 vorgeschaltet.

Die Zahnradpumpe 3 und Flügelzellenpumpe 5 ist über die Koppeleinrichtung 52 antriebsverbunden, die von einer Antriebswelle 15 aufgenommen ist. Die Koppeleinrichtung 52 ist als Rutschkupplung ausgebildet, die in Abhängigkeit eines Mindestwerts an Unterdruck im Bremskraftverstärker eine kraftschlüssige Verbindung der Zahnradpumpe 3 zur Flügelzellenpumpe 5 trennt. Die Koppeleinrichtung 52 weist einen Steuerkolben 91 auf, der in einem Steuerkolbensitz 109 geführt ist und der von an der Antriebswelle 15 angeordneten Mitnehmerelementen 92 rotierend angetrieben ist. Der Steuerkolben 91 ist gleichzeitig über die Mitnehmerelemente 92 zur Antriebswelle 15 axial bewegbar gelagert, so daß eine zur Kupplungsscheibe 55 weisende Stirnfläche 93 an der Kupplungsscheibe 55 kraftschlüssig angreifen kann. Der Steuerkolben 91 und die Kupplungsscheibe 55 sind aus wärmebeständigem Material ausgebildet, das darüber hinaus verschleißarm ist. Die Stirnfläche 93 weist eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit auf, so daß mit einer komplementären Fläche der Kupplungsscheibe 55 eine Rutschkupplung mit schnellem Eingriff und hoher Kraftübertragung gegeben ist.

Der Steuerkolben 91 weist einen Steuerkolbenraum 94 auf, der als zylindrische Sackbohrung ausgebildet ist. Der Steuerkolbenraum 94 steht mit einer in der Antriebswelle 15 ausgebildeten Axialbohrung 96 in Verbindung, die in eine Querbohrung 97 übergeht und in eine Ringnut 98 mündet. Eine von dem Anschlußstutzen 69 der Saugseite abzweigende erste Bohrung 101, die in eine zweite Bohrung 102 übergeht, mündet in die Ringnut 98 ein. Die Bohrungen 101 und 102 erstrecken sich bis zu einer Stirnfläche 103, die von einem ersten Gehäusedeckel 43 verschlossen ist. Diese Durchgangsbohrungen 101, 102 schließen einen Winkel von im wesentlichen 90° zueinander ein, wodurch eine einfache Herstellung der Bohrungen im Pumpengehäuse 1 gegeben ist. Über diese Durchgangsbohrungen 101 und 102 sowie der Ringnut 98, der zumindest einen Querbohrung 97 und der Axialbohrung 96 steht der Steuerkolbenraum 94 unmittelbar mit einem Unterdruckraum des Bremskraftverstärkers in Verbindung.

Die Kupplungsscheibe 55 ist über ein als Kugel ausgebildetes Lagermittel 57 zum zweiten Gehäusedeckel 56 angeordnet, wodurch die über die Koppeleinrichtung 52 wirkenden axialen Kräfte, die in eine Rotationsbewegung der Kupplungsscheibe 55 übertragen werden, unter Belastung reibungsarm aufgenommen werden.

Die Mitnehmerelemente 92 sind klauenförmig, als Paß-Federprofil oder als Keilwellenprofil ausgebildet und greifen in einen ebenso ausgebildeten Endbereich des Steuerkolbens 91 ein, der zur Antriebswelle 15 weist. In dem Steuerkolbenraum 94 ist ein Belastungsmittel 104 angeordnet, das als Druckfederelement ausgebildet ist. Das Belastungsmittel 104 stützt sich in einer Bohrung 106 der Antriebswelle 15 ab, damit eine Axialkraft auf den Steuerkolben 91 ausgeübt werden kann, der mit seiner Stirnfläche 93 an der Kupplungsscheibe 55 angreift. Die Antriebswelle 15 weist koaxial zu der Bohrung 106 einen Ringbund 107 auf, an dem die Mitnehmerelemente 92 angeordnet sind. Gleichzeitig stützt sich dieser Ringbund den Mitnehmerelementen gegenüberliegend an dem Steuerkolbensitz 109 des Gehäusesteges 11 ab. Der Steuerkolbensitz ist durch Feinbearbeitung, vorzugsweise Reiben, hergestellt. Der Steuerkolben 91 ist abdichtend mit seiner Mantelfläche zum Steuerkolbensitz 109 ausgebildet. Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Steuerkolben einen Dichtring oder dergleichen aufweist, um eine abdichtende Anordnung zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung arbeitet in folgender Weise. Während des Betriebes der Brennkraftmaschine treibt die Antriebswelle der Brennkraftmaschine die Antriebswelle 15 der Fördereinrichtung über die elastische Kupplung an der Mitnehmerscheibe 17 rotierend an. Diese Drehbewegung der Antriebswelle 15 wird auf das erste Zahnrad 25 der Zahnförderpumpe 3 übertragen, das seinerseits das mit ihm kämmende zweite Zahnrad antreibt. Dabei wird in bekannter Weise Kraftstoff über die Saugbohrung 33 aus dem Vorratstank in den Saugraum der Zahnradpumpe 3 angesaugt, wobei die Zahnradpumpe 3 auch in der Lage ist, Luft anzusaugen und zu fördern, so daß sie sich bei entleerten Kraftstoffleitungen selbständig entlüften kann. Dieser Kraftstoff wird dann zwischen den kämmenden Stirnflächen der Zahnräder im Druckraum gefördert, wovon der Kraftstoff über einen Druckkanal zur Druckbohrung und weiter zur Brennkraftmaschine oder einer an dieser vorgesehenen Hochdruckeinspritzpumpe strömt. Der über die Kupplungseinrichtung 52 rotierend angetriebene Rotor 51 der Flügelzellenpumpe 5 saugt während seines Umlaufes in der Pumpkammer 7 über den Anschlußstutzen 69 Luft vom Bremskraftverstärker ab, wozu das durch die Flügel 61 begrenzte Volumen der einzelnen Kammer 11 während der Drehbewegung des Rotors 51 von der Mündung der Anschlußbohrung 67 ausgehend vergrößert wird, so daß in bekannter Weise ein Unterdruck erzeugt wird. Im weiteren Verlauf der Drehbewegung, nach Austauchen der jeweiligen Kammer aus der Überdeckung mit der Anschlußbohrung 67 verringert sich deren Volumen, so daß das eingeschlossene Luftvolumen gemeinsam mit dem die Druckkammer 7 durchströmenden Schmiermittel mit Druck in eine Abführungsbohrung gefördert wird, von der dieses Gemisch wieder dem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dabei vermeidet das Rückschlagventil 71 ein Rückströmen von Luft zum Bremskraftverstärker, insbesondere nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine, so daß der erzeugte Unterdruck aufrecht erhalten werden kann.

Ein bestimmter Mindestwert an Unterdruck ist über die Federkonstante des Druckelementes 109 und die Wirkflächen des Steuerkolbenraums 94 bestimmbar. Dieser kann beispielsweise bei 700 Millibar liegen und kann einen genügend großen Unterdruck in dem Bremskraftverstärker darstellen.

Aufgrund der von dem Anschlußstutzen 69 abzweigenden Durchgangsbohrungen 101 und 102, die in die Ringnut 98, die Querbohrung 97 und Axialbohrung 69 der Antriebswelle 15 übergehen und in den Steuerkolbenraum 94 münden, liegt in diesem Steuerkolbenraum 94 der tatsächlich herrschende Unterdruck an. Sobald dieser Mindestwert an Unterdruck erreicht wird, erfolgt eine Trennung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Stirnfläche 93 des Steuerkolbens 91 zu der Kupplungsscheibe 55. Dabei arbeitet der Unterdruck entgegen der Druckkraft des Belastungsmittels 104, wodurch der Steuerkolben 91 entgegen der Druckkraft des Belastungsmittels 104 bewegt werden kann. Durch das Rückschlagventil 71 und die Wellendichtung an der Antriebswelle 15 und des Steuerkolbensitzes 109 kann der Unterdruck aufrecht erhalten bleiben. Dadurch wird nur die Förderpumpe 3 angetrieben, während die Flügelzellenpumpe 5 stillsteht.

Sobald der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker, beispielsweise durch einen Bremsvorgang oder Undichtheiten, einen gewissen Mindestwert unterschreitet, bewirkt das Belastungsmittel 104 aufgrund des abfallenden Unterdrucks, daß der Steuerkolben 91 wieder zur Kupplungsscheibe 55 gepreßt wird. Dadurch kann eine Mitnahme der Kupplungsscheibe 55 und somit ein Antreiben der Flügelzellenpumpe 5 erfolgen, um den erforderlichen Unterdruck im Bremskraftverstärker wieder aufzubauen. Durch die geringe Luft- und Ölleckage am Steuerkolbensitz 109, der in dem Gehäusesteg 11 vorgesehen ist, wird der im Steuerkolbenraum 94 anliegende Unterdruck langsam abgebaut, so daß die Stirnfläche 93 des Steuerkolbens 91 langsam eine kraftschlüssige Verbindung zur Kupplungsscheibe 55 aufbaut, wodurch ein gleichmäßiges Hochlaufen der Flügelzellenpumpe 5 bewirkt werden kann.

Durch dieses bedarfsmäßige Zuschalten der Flügelzellenpumpe 5 während des Kraftstoff-Förderbetriebes kann eine Verringerung des Verschleißes der Flügelzellenpumpe 5 erzielt werden, wodurch ebenso eine Verringerung der Antriebsleistung erforderlich ist. Es ist somit mit der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, die in konstruktiv einfacher Weise in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehene Anordnung der Aggregate zum Fördern von Kraftstoff und zum Aufbau des Unterdrucks mit einem erheblich reduzierten Bauraum aufrecht zu erhalten und eine Verringerung der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine über die Antriebswelle und eine Verringerung des Verschleißes der Flügelzellenpumpe 5 zu erzielen.

Bezugszahlenliste

1: Pumpengehäuse
3: Zahnradpumpe
5: Flügelzellenpumpe
7: Pumpkammer
11: Gehäusesteg
13: Durchgangsbohrung
15: Antriebswelle
17: Mitnehmerscheibe
19: Paßfeder
21: Stirnfläche
23: Pumpkammer
25: erstes Zahnrad
27: Stift
29: Ansaugraum
31: Druckraum
33: Saugbohrung
35: Druckkanal
37: Steg
39: Rücklaufkanal
41: Verbindungsbohrung
43: Gehäusedeckel
45: Druckbohrung
47: Rücklaufbohrung
49: Wellendichtringe
51: Rotor
52: Koppeleinrichtung
53: Innenwandfläche
55: Kupplungsscheibe
56: Gehäusedeckel
57: Lagermittel
59: Schlitz
61: Flügel
64: Außenwandfläche d. Rotors
65: Ansaugbereich
67: Anschlußbohrung
69: Anschlußstutzen
71: Rückschlagventil
91: Steuerkolben
92: Mitnehmerelemente
93: Stirnfläche
94: Steuerkolbenraum
96: Axialbohrung
97: Querbohrung
98: Ringnut
101: erste Bohrung
102: zweite Bohrung
103: Stirnfläche
104: Belastungsmittel
106: Bohrung
107: Ringbund
109: Steuerkolbensitz

Claims

Einrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einer in einer Förderleitung vom Vorratstank zur Brennkraftmaschine eingesetzten Förderpumpe (3), die in ihrem Gehäuse (1) wenigstens eine Pumpkammer (23) aufweist, mit rotierend angetriebenen Verdrängungselementen, insbesondere einer Zahnradpumpe, die Kraftstoff aus einem mit dem Vorratstank verbindbaren Ansaugraum (29) in einen wenigstens mittelbar mit der Brennkraftmaschine verbindbaren Druckraum (31) fördert, wobei die Förderpumpe (3) mit einer Luft fördernden Pumpe (5) eine Baueinheit bildet, wobei die Saugseite (65) der Luft fördernden Pumpe zur Erzeugung eines Unterdrucks mit einem Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeuges verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Förderpumpe (3) und der Luft fördernden Pumpe (5) eine Koppeleinrichtung (52) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit des zu erzeugenden Unterdrucks die Luft fördernde Pumpe (5) von der Förderpumpe (3) trennt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (3) von einer Antriebswelle (15) rotierend angetrieben ist und die Koppelvorrichtung (52) an einem zur Antriebswelle abgewandten Ende der Antriebswelle (15) angeordnet ist, die an der Luft fördernden Pumpe (5) angreift.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Saugseite zur Erzeugung eines Unterdrucks zur Koppelvorrichtung (52) führende Bohrung (96, 97, 99, 101, 102) vorgesehen ist, die die Koppeleinrichtung (52) ansteuert.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (52) als Rutschkupplung ausgebildet ist, die einen axial zur Antriebswelle (15) bewegbaren Steuerkolben (91) aufweist, der an einer Kupplungsscheibe (55) der Luft fördernden Pumpe (5) angreift.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (91) einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Steuerkolbenraum (94) aufweist, in dem ein gegen den Unterdruck arbeitendes Belastungsmittel (104) angeordnet ist, das sich gegenüber der Antriebswelle (15) abstützt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (15) eine mit der Bohrung (101, 102) in Verbindung stehende Ringnut (98) aufweist, von der wenigstens eine Radialbohrung (97) abzweigt und in eine zum Steuerkolbenraum (94) führende Axialbohrung (96) übergeht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (91) in einem in dem Gehäusesteg (11) angeordneten Steuerkolbensitz (109) axial bewegbar angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Steuerkolben (91) weisende Ende der Antriebswelle (15) an dem Steuerkolben (91) angreifende Mitnehmerelemente (92) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kupplungsscheibe (55) der Luft fördernden Pumpe (5) wirkende Axialkraft von einem an einem Gehäusedeckel (56) gelagerten Lagermittel (57) abgestützt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Saugseite weisende Ende der Durchgangsbohrung (101) in Saugrichtung gesehen vor einem in den Ansaugraum führenden und ein Rückschlagventil (71) aufweisenden Anschlußstutzen (69) mündet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der den Steuerkolben (91) beaufschlagenden Druckkraft des Belastungsmittels (104) und die aufbringbare Unterdruckkraft den Einsatzbeginn der Pumpe (5) bestimmt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (52) als elektrisch betätigbare Kupplung ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (52) als magnetisch betätigbare Kupplung ausgebildet ist.