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Dokumentenidentifikation DE19844802A1 13.04.2000
Titel Elektrische Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen
Anmelder Pierburg AG, 41460 Neuss, DE
Erfinder Rathke, Ronald, 04720 Döbeln, DE;
Zacher, Wolfgang, Dr., 04720 Döbeln, DE;
Schwabbauer, Frank, 04746 Hartha, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.1998
DE-Aktenzeichen 19844802
Offenlegungstag 13.04.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2000
IPC-Hauptklasse F04D 13/06
IPC-Nebenklasse F04D 29/02   F04D 5/00   H02P 6/00   
Zusammenfassung Bekannte Brennstoffpumpen weisen unter anderem eine erhebliche Baulänge auf.
Hiergegen weist die neue Brennstoffpumpe die Merkmale auf, dass jedes Pumpenrad (6) der Pumpenstufen aus einem permanentmagnetisierbaren Werkstoff besteht und einem drehenden Magnetfeld ausgesetzt ist, das über Ständerwicklungen (7) in einem Gehäuseteil (8) erzeugt wird, das jedem einzelnen Pumpenrad (6) zugeordnet ist.
Die erfindungsgemäßen elektrischen Brennstoffpumpen sind bauraumsparend ausgeführt, weisen eine geringe Verlustleistung auf und sind durch die Anordnung mehrerer gleich ausgeführter Bauteile kostengünstig herstellbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine elektrische Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits Brennstoffpumpen bekannt, bei denen ein Gleichstrommotor eine oder mehrere Pumpenstufen antreibt, die mit der Motorwelle gekoppelt und von dieser angetrieben werden. Aus der Aneinanderreihung der Bauteile Motor-Pumpenstufen ergibt sich eine erhebliche Baulänge.

Es ist darüber hinaus eine Bauausführung bekannt (DE 44 11 960 A1) bei der ein elektronisch kommutierter Motor so ausgebildet ist, dass ein sich drehendes Magnetfeld durch Ständerwicklungen erzeugt und auf einen glockenförmig ausgebildeten Rotor übertragen wird, der gleichzeitig Schaufeln einer Fluidpumpe trägt, die das Fluid von einem zentralen Einlassstutzen zu einem tangential austretenden Druckstutzen fördert.

Diese Bauausführung ist bauraumaufwendig und bezüglich der Anordnung der Einlass- und Auslassstutzen für eine Inlineanordnung nicht geeignet. Es besteht daher Bedarf nach einer leistungsfähigen elektrischen Brennstoffpumpe, die mit geringstem Bauraum hergestellt werden kann und bezüglich der elektronischen Kommutierung so ausgeführt ist, dass eine leichte Ansteuerbarkeit gegeben ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine derartige elektrische Brennstoffpumpe auszubilden.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemässen Brennstoffpumpe;

Fig. 2 eine Explosionszeichnung der Brennstoffpumpe nach Fig. 1;

Fig. 3 eine alternative Ausführung der Brennstoffpumpe nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer elektrischen Brennstoffpumpe 1 für Brennkraftmaschinen, gebildet aus einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor 2 und einem mehrstufigen Pumpenwerk 3, bei dem Auslasskanäle 4 mit einem jeweiligen Einlasskanal 5 der folgenden Pumpenstufen verbunden sind, wobei die Anzahl der Pumpenstufen den Gesamtförderdruck bestimmt.

Es ist nun vorgesehen, dass jedes Pumpenrad 6 der Pumpenstufen aus einem permanentmagnetisierbaren Werkstoff besteht und zwei- oder mehrpolig magnetisiert ist und einem drehenden Magnetfeld ausgesetzt ist, das jeweils über Ständerwicklungen 7 in einem Gehäuseteil 8 erzeugt wird, das jedem einzelnen Pumpenrad 6 zugeordnet ist, z. B. wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, mit vier Pumpenrädern 6 und drei Gehäuseteilen 8 mit den Ständerwicklungen 7.

Diese erfinderischen Massnahmen bewirken eine drastische Bauraumverkleinerung und Verringerung der Verlustleistung dadurch, dass durch Integration der Bauteile Pumpenrad und Rotor die benötigte Werkstoffmenge verringert wird und ebenso die vom Brennstoff benetzte Bauteileoberfläche der drehenden Teile, hier des Pumpenrades 6, wodurch die Panschverluste minimiert werden.

Es ist vorgesehen, dass die Pumpenräder 6 auf einer gemeinsamen, fest in einem Gehäuseteil 9 gelagerten Achse 10 angeordnet sind. Auch hierdurch verringert sich die anzutreibende Masse.

Diese Anordnung ermöglicht es, wie in Fig. 1 dargestellt ist, dass die Pumpenräder 6 gegeneinander unverdrehbar auf der Achse 10 gelagert sind. Die zwischen den Pumpenrädern 6 stehenden, die Ständerwicklungen 7 aufweisenden Gehäuseteile 8 sind zu den Pumpenräder 6 zentriert angeordnet.

Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Pumpenräder 6 auf einer gemeinsamen, die Nabe bildenden Lagerbuchse, nicht extra dargestellt, aufgesetzt sind oder die Pumpenräder 6 über die durch Ausnehmungen 12 bzw. Ansätze 13 ineinander eingreifenden Naben 11 gegeneinander unverdrehbar sind, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Alternativ zu der Ausführung nach Fig. 1 kann es vorteilhaft sein, dass die Pumpenräder 6 unabhängig voneinander drehbar auf der Achse 10 angeordnet sind und zumindest die zwischen den Pumpenrädern 6 stehenden, die Ständerwicklungen 7 aufweisenden Gehäuseteile 8 durch die Achse 10 zentriert sind, wie in Fig. 3 dargestellt ist.

Für eine massgenaue Bearbeitung, zum Beispiel auf einer Planscheibe, ist vorgesehen, dass die Pumpenräder 6 als scheibenförmige Peripheral- und/oder Seitenkanalpumpenräder 14 ausgebildet sind, d. h. die hierfür benötigten Förderschaufeln 15 sind entweder in Ausnehmungen der radialen Aussenwand und/oder in Ausnehmungen der axialen Seitenwände angeordnet.

Es ist ebenso vorteilhaft, wenn die die Ständerwicklungen 7 aufweisenden Gehäuseteile 8 als plane Scheiben 16 ausgebildet sind, zwischen denen jeweils ein Abstandsring 17 angeordnet ist, der je nach dem, wie die Pumpenräder 6 ausgebildet sind, einen Peripheralkanal bildet oder die Pumpenräder 6 peripheral begrenzt, wobei im letzteren Falle dann Seitenkanäle in den Gehäuseteilen 8 ausgebildet sind.

Alternativ hierzu kann jedoch vorgesehen werden, dass die die Ständerwicklungen 7 aufweisenden Gehäuseteile 8 eine die Pumpenräder 6 aufnehmende und den Peripheralkanal bzw. die Seitenkanäle bildende Ausnehmung 18 aufweisen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann es vorteilhaft sein, wenn die die Ständerwicklungen 7 aufweisenden Gehäuseteile 8 aus jeweils zwei miteinander verbundene Scheibenteile 19, 20 gebildet sind, die von den Fügeflächen ausgehende Ausnehmungen 21 für die Ständerwicklungen 7 aufweisen.

In Fig. 1 ist vorgesehen, dass die die Ständerwicklungen 7 aufweisenden Gehäuseteile 8 als mit den Ständerwicklungen 7 verspritzte Bauteile ausgeführt sind.

In beiden Ausführungen nach Fig. 1 und Fig. 3 ist vorgesehen, dass die die Ständerwicklungen 7 aufweisenden Gehäuseteile 8 eine radiale Ausnehmung 22 aufweisen, innerhalb der Anschlussleitungen 23 der Ständerwicklungen 7 austreten und gleichzeitig die ausgetretenen Anschlussleitungen 23 mit den Anschlussleitungen 23 der nachfolgenden Gehäuseteile 8 verbunden und weitergeführt sind, wobei die Anschlussleitungen 23 innerhalb der radialen Ausnehmungen 22 zu einer Gehäusekammer 24 geführt sind, in der eine Kommutierungselektronik 25 ausgeführt ist.

Die in der Gehäusekammer 24 angeordnete Kommutierungselektronik 25 ist gegenüber den brennstoffführenden Kanälen bzw. Ausnehmungen abgeschottet, wobei vorgesehen sein kann, dass die Kommutierungselektronik 25 mit einem brennstofffesten Vergusswerkstoff vergossen ist oder durch Dichtungen 26 vom Brennstoff abgeschottet ist.

Es kann alternativ vorteilhaft sein, wenn die Ständerwicklungen 7 als Leiterzüge (nicht dargestellt) auf einer Platine bestehen, wobei die Leiterzüge in üblicher Herstellweise gedruckt, geätzt, aufgedampft usw. ausgeführt sein können.

Wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, sind alle Bauteile einschliesslich eines einen Saugstutzen 27 aufweisenden Abschlussdeckels 28 und eines einen Druckstutzen 29 sowie ein Steckergehäuse 30 aufweisenden Abschlussdeckels 31 sandwichartig zusammengefügt und durch eine aufgeschobene Blech- oder Kunststoffhülse 32, deren Enden verrollt sind, zusammengehalten. Alternativ hierzu kann der Abschlussdeckel 28 und die Hülse 32 auch einstückig ausgeführt sein, der leichten Vorstellbarkeit wegen nicht extra dargestellt.

Die erfindungsgemässen elektrischen Brennstoffpumpen sind bauraumsparend ausgeführt, weisen eine geringe Verlustleistung auf und sind durch die Anordnung mehrerer gleich ausgeführter Bauteile kostengünstig herstellbar.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrische Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen, gebildet aus einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor und einem mehrstufigen Pumpenwerk, bei dem Auslasskanäle mit einem jeweiligen Einlasskanal der folgenden Pumpenstufen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Pumpenrad (6) der Pumpenstufen aus einem permanentmagnetisierbaren Werkstoff besteht und einem drehenden Magnetfeld ausgesetzt ist, das über Ständerwicklungen (7) in einem Gehäuseteil (8) erzeugt wird, das jedem einzelnen Pumpenrad (6) zugeordnet ist.
  2. 2. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenräder (6) auf einer gemeinsamen, fest in einem Gehäuseteil (9) gelagerten Achse (10) angeordnet sind.
  3. 3. Brennstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenräder (6) gegeneinander unverdrehbar auf der Achse (10) gelagert sind.
  4. 4. Brennstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenräder (6) auf einer gemeinsamen, die Nabe bildenden Lagerbuchse aufgesetzt sind.
  5. 5. Brennstoffpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenräder (6) über die durch Ausnehmungen (12) bzw. Ansätze (13) ineinander eingreifenden Naben (11) gegeneinander unverdrehbar sind.
  6. 6. Brennstoffpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenräder (6) unabhängig voneinander drehbar auf der Achse (10) angeordnet sind und zumindest die zwischen den Pumpenrädern (6) stehenden, die Ständerwicklungen (7) aufweisenden Gehäuseteile (8) durch die Achse (10) zentriert sind.
  7. 7. Brennstoffpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenräder (6) als scheibenförmige Peripheral- und/oder Seitenkanalpumpenräder (14) ausgebildet sind.
  8. 8. Brennstoffpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ständerwicklungen (7) aufweisenden Gehäuseteile (8) als plane Scheiben (16) ausgebildet sind, zwischen denen jeweils ein einen Peripheralkanal bzw. das Pumpenrad (6) peripheral begrenzender Abstandsring (17) angeordnet ist.
  9. 9. Brennstoffpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ständerwicklungen (7) aufweisenden Gehäuseteile (8) eine die Pumpenräder (6) aufnehmende und den Peripheralkanal bzw. die Seitenkanäle bildende Ausnehmung (18) aufweisen.
  10. 10. Brennstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ständerwicklungen (7) aufweisenden Gehäuseteile (8) aus jeweils zwei miteinander verbundene Scheibenteile (19, 20) gebildet sind, die von den Fügeflächen ausgehende Ausnehmungen (21) für die Ständerwicklungen (7) aufweisen.
  11. 11. Brennstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ständerwicklungen (7) aufweisenden Gehäuseteile (8) als mit den Ständerwicklungen (7) verspritzte Bauteile ausgeführt sind.
  12. 12. Brennstoffpumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ständerwicklungen (7) aufweisenden Gehäuseteile (8) eine radiale Ausnehmung (22) aufweisen, innerhalb der Anschlussleitungen (23) der Ständerwicklungen (7) austreten und gleichzeitig die ausgetretenen Anschlussleitungen (23) mit den Anschlussleitungen (23) der nachfolgenden Gehäuseteile (9) verbunden und weitergeführt sind.
  13. 13. Brennstoffpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (23) innerhalb der radialen Ausnehmungen (22) zu einer Gehäusekammer (24) geführt sind, in der eine Kommutierungselektronik (25) ausgeführt ist.
  14. 14. Brennstoffpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Gehäusekammer (24) angeordnete Kommutierungselektronik (25) gegenüber den brennstoffführenden Kanälen bzw. Ausnehmungen abgeschottet ist.
  15. 15. Brennstoffpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutierungselektronik (25) mit einem brennstofffesten Vergusswerkstoff vergossen ist.
  16. 16. Brennstoffpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutierungselektronik (25) durch Dichtungen (26) vom Brennstoff abgeschottet ist.
  17. 17. Brennstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ständerwicklungen (7) als Leiterzüge auf einer Platine bestehen.
  18. 18. Brennstoffpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bauteile einschliesslich eines einen Saugstutzen (27) aufweisenden Abschlussdeckels (28) und eines einen Druckstutzen (29) sowie ein Steckergehäuse (30) aufweisenden Abschlussdeckels (31) sandwichartig zusammengefügt und durch eine aufgeschobene Blech- oder Kunststoffhülse (32), deren Enden verrollt sind, gehalten sind.
  19. 19. Brennstoffpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der den Saugstutzen (27) aufweisende Abschlussdeckel (28) und die Blech- oder Kunststoffhülse (32) einstückig ausgeführt sind.






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