Fördereinheit

Abstract

 Bei einer eine Vorkammer (2) und eine darüber angeordnete Hauptkammer (1) aufweisenden Fördereinheit zum Fördern von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs wird eine in der Vorkammer (2) angeordnete Vorpumpe (11) von einem in der Hauptkammer (1) angeordneten Elektromotor (5) angetrieben, indem die Vorpumpe (11) und eine zu ihr führende Antriebswelle (6) jeweils Magnete (Magnetsätze 7, 12) haben, die einander durch einen nicht magnetisierbaren Gehäuseboden (9) der Hauptkammer (1) getrennt gegenüberstehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Fördereinheit zum Fördern von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer aus einer Hauptkammer fördernden Hauptpumpe, einer zum Fördern des Kraftstoffs in die Hauptkammer ausgebildeten Vorpumpe und zumindest einem in der Hauptkammer angeordneten Elektromotor, zum Antrieb von Vorpumpe und Hauptpumpe, wobei die Vorpumpe in einer Vorkammer unterhalb der Hauptkammer angeordnet ist.

[0002] Derartige Fördereinheiten werden heutzutage vielfach zur Förderung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug eingesetzt und sind demnach Stand der Technik. Die Trennung der Fördereinheit in eine Hauptkammer mit einer darin angeordneten Hauptpumpe und eine Vorkammer mit einer darin angeordneten Vorpumpe trägt zu einer Erhöhung der Sicherheit der Kraftstoffversorgung bei. Heutige Brennkraftmaschinen benötigen eine besonders hohe Sicherheit bei der Versorgung mit Kraftstoff, da ansonsten Schäden, beispielsweise an einem Katalysator, zu befürchten sind. Hierbei fördert die Vorpumpe einen Vorrat an Kraftstoff in die Hauptkammer. Wird beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs die Kraftstoffzufuhr zu der Vorpumpe kurzfristig unterbrochen, ist dies belanglos, solange noch Kraftstoff in der Hauptkammer vorhanden ist. Durch die Anordnung der Hauptkammer und der Vorkammer übereinander gestaltet sich die Fördereinheit besonders kompakt. Weiterhin lassen sich so Hauptpumpe und Vorpumpe von einem einzigen in der Hauptkammer angeordneten Elektromotor antreiben. Für den Antrieb der Vorpumpe muß dann eine Antriebswelle des Elektromotors durch einen Gehäuseboden der Hauptkammer in die Vorkammer geführt werden. Die Durchführung der Welle durch den Gehäuseboden der Hauptkammer erfordert eine besonders gute Radialdichtung, da ansonsten die Gefahr besteht, daß die Hauptkammer nach einem längeren Stand des Kraftfahrzeugs leerläuft. Dadurch erfordert die Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff bei einem folgenden Start unerwünscht viel Zeit. Zudem besteht immer die Gefahr, daß die Radialdichtung durch Altern undicht wird oder Kraftstoff durch sie hindurchdiffundiert.

[0003] Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Fördereinheit der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie eine sichere Versorgung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Kraftstoff garantiert.

[0004] Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorpumpe und eine Antriebswelle des Elektromotors jeweils Magnete aufweisen, welche einander gegenüberstehend angeordnet und durch einen aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Gehäuseboden der Hauptkammer voneinander getrennt sind.

[0005] Durch diese Gestaltung der Fördereinheit wird das Problem der Abdichtung der Hauptkammer einfach umgangen, da keine Radialdichtung mehr benötigt wird. Die Anordnung der Magnete entspricht hier der einer sogenannten Magnetkupplung, deren Magnete von dem Gehäuseboden getrennt sind. Der Gehäuseboden der Hauptkammer kann nun eine geschlossene Trennwand sein, welche auch bei einem längeren Stand des Kraftfahrzeuges keinen Kraftstoff durchläßt. Mit der erfindungsgemäßen Fördereinheit ist es damit leicht möglich, eine Sicherheitsreserve an Kraftstoff in der Hauptkammer zu halten. Der Gehäuseboden muß aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehen, wie beispielsweise Kunststoff oder bestimmten Nichteisenmetallen oder Edelstählen, damit zur Übertragung der Antriebskräfte notwendige magnetische Felder nicht behindert werden. Bei hohen Drehzahlen sollte sie zudem zur Vermeidung von Wirbelströmen aus elektrisch nicht leitfähigem Material bestehen. Um sämtliche Radialdichtungen in der Fördereinheit zu vermeiden, wäre es auch möglich, die Hauptpumpe ebenfalls über eine derartige Magnetkupplung anzutreiben.

[0006] Die Verbindung der Vorpumpe mit der Hauptkammer kann beispielsweise mit einem in dem Gehäuseboden zwischen der Vorkammer und der Hauptkammer angeordneten Ventil erfolgen. Dieses Ventil hat jedoch den Nachteil, daß es undicht werden könnte, was dann zu einem Leerlaufen der Hauptkammer führen könnte. Diese Fehlerquelle läßt sich vermeiden, wenn die Fördereinheit zur Verbindung der Vorkammer mit der Hauptkammer eine Steigleitung hat, deren Mündung von dem Gehäuseboden der Hauptkammer einen Abstand hat. Die Steigleitung dient damit als Überlauf der Vorkammer, der in die Hauptkammer mündet. Damit ist der Gehäuseboden der Hauptkammer hermetisch geschlossen.

[0007] Eine konstruktiv vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Vorpumpe ein Pumpenrad mit darauf angeordneten Magneten hat. Dabei sind die Wandungen der Vorkammer so auszubilden, daß sie das Pumpengehäuse ersetzen. Die Montage der Vorpumpe gestaltet sich somit besonders einfach, da das Pumpenrad dann als einziges bewegliches Teil in die Vorkammer eingesetzt wird.

[0008] Der Aufbau der Fördereinheit gestaltet sich bei gleicher Förderleistung kompakter, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Gehäuseboden der Hauptkammer eine topfförmige Vertiefung zur Aufnahme eines Endes der Antriebswelle hat, wenn die Magnete auf dem Umfang der Antriebswelle angeordnet sind und wenn die Vorpumpe eine die Vertiefung umschließende glockenförmige Erweiterung hat, auf deren inneren Umfang Magnete angeordnet sind. Mit der Anordnung der Magnete in einer Glockenform lassen sich wesentlich größere Kräfte übertragen, als beispielsweise mit sich an zwei Stirnflächen zweier Wellen gegenüberstehenden Magneten.

[0009] Der konstruktive Aufwand des Antriebs der Vorpumpe läßt sich verringern, wenn in der Hauptkammer ein Stator des Elektromotors angeordnet und ein Teil der Vorpumpe zu einem Rotor des Elektromotors ausgebildet ist. Bei dieser Gestaltung besteht der Elektromotor aus Elektromagneten, während die Vorpumpe lediglich Permanentmagnete aufweist. Die Hauptpumpe benötigt dann einen eigenen Antrieb.

[0010] Komplizierte Formen der Fördereinheit lassen sich leicht herstellen, wenn die Wandungen der Vorkammer und der Hauptkammer aus kraftstoffesten Kunststoffspritzguß bestehen.

[0011] Zur weiteren Verdeutlichung des Grundprinzips der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches nachfolgend beschrieben wird. Diese zeigt in

Fig.1

eine Fördereinheit mit einer Hauptpumpe und einer Vorpumpe,

Fig.2

einen Schnitt entlang der Linie I-I durch eine magnetische Kraftübertragung der Vorpumpe aus Figur 1.

[0012] In Figur 1 hat eine Fördereinheit eine Hauptkammer 1 mit einer darunter angeordneten Vorkammer 2. In der Hauptkammer 1 befindet sich eine zylindrische Pumpeinrichtung 3 mit einer darin angeordneten Hauptpumpe 4 und einem Elektromotor 5. Die Hauptpumpe 4 ist an einer Antriebswelle 6 des Elektromotors 5 angeschlossen. An der Antriebswelle 6 ist ein Magnetsatz 7 befestigt, der in eine topfförmige Vertiefung 8 im Gehäuseboden 9 der Hauptkammer 1 eindringt. Diese topfförmige Vertiefung 8 wird in der Vorkammer 2 von einer glockenförmigen Erweiterung 10 einer Vorpumpe 11 umschlossen. Auf dem inneren Umfang der glockenförmigen Erweiterung 10 ist ein weiterer Magnetsatz 12 angeordnet. Die Vorpumpe 11 hat ein fest mit dem Magnetsatz 12 verbundenes Pumpenrad 13. Zur Abstützung von Axialkräften, welche beim Betrieb auf das Pumpenrad 13 wirken, ist auf dem Pumpenrad 13 und einem Gehäuseboden 14 der Vorkammer 2 ein Gleitlager 15 angeordnet. Hier umschließt das Gleitlager 15 ringförmig einen Einlaß 16 für den Kraftstoff. Die Vorkammer 2 hat über eine Steigleitung 17 eine Verbindung mit der Hauptkammer 1. Die Steigleitung 17 ist ein einfaches Rohr, mit einer Mündung 18 in den oberen Bereich der Hauptkammer 1. Die Steigleitung 17 ragt ein wenig in die Vorkammer 2 hinein. Zwischen der von dem Gehäuseboden 9 der Hauptkammer 1 gebildeten oberen Begrenzung der Vorkammer 2 und einer Einmündung 19 der Steigleitung 17 entsteht so ein Bereich, der für eine Entgasung des Kraftstoffs vorgesehen ist und von dem aus eine Entgasungsöffnung 24 nach außen führt. Die Hauptpumpe 4 hat eine bis zum Gehäuseboden 9 der Hauptkammer 1 reichende Ansaugleitung 20 und einen aus der Fördereinheit heraus führenden Auslaß 21.

[0013] Durch diese Gestaltung der Hauptkammer 1 ist sichergestellt, daß sie im Bodenbereich hermetisch dicht ist und kein Kraftstoff unbeabsichtigt aus ihr herausgelangt. Die Kraftstofförderung durch die Hauptpumpe 4 wird solange aufrechterhalten, wie sich Kraftstoff in der Hauptkammer 1 befindet. Eine kurzzeitige Unterbrechung der Kraftstoffversorgung am Einlaß 16 der Fördereinrichtung ist dabei belanglos.

[0014] In Figur 2 ist ein Schnitt durch den Magnetsatz 12 der Vorpumpe 11 und den auf der Antriebswelle 6 angeordneten Magnetsatz 7 aus Figur 1 dargestellt. Hierbei zeigt sich, daß beide Magnetsätze 7, 12 aus einzelnen Magneten 22, 23 bestehen, deren Polungen sich über den Umfang gesehen abwechseln. Weiterhin ist zu erkennen, daß jeder Magnetsatz 7, 12 die gleiche Anzahl von Magneten 22, 23 aufweist. Die Polungen wurden in der Zeichnung mit "N" für Nordpol und "S" für Südpol gekennzeichnet. Einem Magneten 23 auf der Antriebswelle 6 steht ein Magnet 22 auf der Vorpumpe 11 mit entgegengesetzter Polung gegenüber. Zwischen den Magnetsätzen 7, 12 befindet sich ein Teil des Gehäusebodens 9 der Hauptkammer 1. Wichtig ist hierbei eine möglichst hohe Paßgenauigkeit der Magnetsätze 7, 12 und des Gehäusebodens 9, da die Übertragung der Antriebsenergie von der Antriebswelle 6 auf die Vorpumpe 11 umso besser ist, je geringer der Abstand der Magnetsätze 7, 12 voneinander ist.

Ansprüche

1. Fördereinheit zum Fördern von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer aus einer Hauptkammer fördernden Hauptpumpe, einer zum Fördern des Kraftstoffs in die Hauptkammer ausgebildeten Vorpumpe und zumindest einem in der Hauptkammer angeordneten Elektromotor, zum Antrieb von Vorpumpe und Hauptpumpe, wobei die Vorpumpe in einer Vorkammer unterhalb der Hauptkammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpumpe (11) und eine Antriebswelle (6) des Elektromotors (5) jeweils Magnete (22, 23) aufweisen, welche einander gegenüberstehend angeordnet und durch einen aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Gehäuseboden (9) der Hauptkammer (1) voneinander getrennt sind.

2. Fördereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verbindung der Vorkammer (2) mit der Hauptkammer (1) eine Steigleitung (17) hat, deren Mündung (18) von dem Gehäuseboden (9) der Hauptkammer (1) einen Abstand hat.

3. Fördereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpumpe (11) ein Pumpenrad (13) mit darauf angeordneten Magneten (22) hat.

4. Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (9) der Hauptkammer (1) eine topfförmige Vertiefung (8) zur Aufnahme eines Endes der Antriebswelle (6) hat, daß die Magnete (23) auf dem Umfang der Antriebswelle (6) angeordnet sind und daß die Vorpumpe (11) eine die Vertiefung (8) umschließende glockenförmige Erweiterung (10) hat, auf deren inneren Umfang Magnete (22) angeordnet sind.

5. Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptkammer (1) ein Stator des Elektromotors angeordnet und ein Teil der Vorpumpe (11) zu einem Rotor des Elektromotors ausgebildet ist.

6. Fördereinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (Gehäuseböden 9, 14) der Vorkammer (2) und der Hauptkammer (1) aus kraftstoffesten Kunststoffspritzguß bestehen.

Zeichnung