Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoff-Zufuhrsysteme, die an einen Kraftstofftank montiert sind. Genauer betrifft die Erfindung ein Kraftstoffpumpenmodul mit einem Speicherabschnitt im Kraftstofftank zur Verwendung für Einbauzwecke in flachen Kraftstofftanks.

Kraftstofftanks, die verwendet werden, um einen Kraftstoffvorrat für Fahrzeuge aufzunehmen, die einen Verbrennungsmotor nutzen, sind häufig in ihrem Volumen und ihren Abmessungen durch den verfügbaren Raum in einem gegebenen Bereich, der in einem Fahrzeug für diesen Zweck vorgesehen ist, beschränkt. Mit dem sich verstärkenden Trend zur Herstellung kleinerer, effizienterer Fahrzeuge wird der verfügbare Platz für den Einbau eines Kraftstofftanks in jeder gegebenen Anwendung noch begrenzter. Aufgrund dieser räumlichen Beschränkungen wird der Kraftstofftank häufig speziell so gestaltet, dass er ein breites, flaches Design mit relativ geringer Tiefe aufweist. Diese Abmessungen beschränken die Einbautiefe, die für die Installation eines Pumpenmoduls zur Verfügung steht, an dem verschiedene Komponenten befestigt sind, beispielsweise Entlüftungsventile oder Emissionsreduzierungstöpfe bzw. -katalysatoren, die durch die zunehmenden Emissionsregulierungen erforderlich sind.

Die Alternative zur Einbeziehung dieser Komponenten in das Kraftstoffpumpenmodul wäre ihre Anordnung in separaten Öffnungen im Kraftstofftank. Leider ist jedes zusätzliche Loch eine weitere potentielle Kraftstoffemissionsquelle. Daher ist es von Vorteil, ein Kraftstoffpumpenmodul zu haben, das die Zufuhreinheit, den Pumpenmotor, die Entlüftungen und andere Komponenten in einem einzigen Element zu einer Einheit zusammenfasst, wodurch die Notwendigkeit für mehrere Öffnungen durch die Wand eines Kraftstofftanks verringert wird und dadurch die Emissionsquellen begrenzt werden.

Kraftstoffpumpen-Designs werden für eine große Vielfalt von Kraftstoffzufuhrzwecken entworfen und sind im Hinblick auf die Art der Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor des Fahrzeugs stark verbessert worden. Bestimmte Pumpenmodule verwenden einen Speicher als Teil der Kraftstoffzufuhreinheit, wie im US-Patent Nr. 5,452,701, Tuckey, offenbart. Angeordnet im Kraftstofftank, um für eine konstante Kraftstoffversorgung des Fahrzeug-Verbrennungsmotors zu sorgen, werden diese Speicher durch eine Kraftstoffzufuhr aus dem Tank mittels einer Strahlpumpe, die in die Haupt-Kraftstoffpumpe der Zufuhreinheit integriert ist, beliefert.

Die Strahlpumpe liefert Kraftstoff aus dem Tank zum Speicher und nutzt dabei Unterdruck, der von einem Teil des verdichteten Kraftstoffs erzeugt wird, der aus dem Auslass der primären Kraftstoffpumpe durch die Strahlpumpe gelenkt wird und einen Druckgradienten erzeugt, der Kraftstoff aus dem Tank in den Speicher zieht. Um den Wirkungsgrad eines Kraftstofftanks mit großem Volumen zu maximieren, müssen die Strahlpumpe und der Speicher nahe dem Boden oder dem tiefsten Abschnitt des Kraftstofftanks positioniert werden, damit eine Kraftstoffversorgung der primären Pumpe auch dann möglich ist, wenn der Füllstand im Kraftstofftank niedrig ist. Es stellt sich das Problem, dass es in Anwendungen mit geringer Einbautiefe bei Kraftstofftanks, wo sich der Speicher des Kraftstoffpumpenmoduls direkt unter dem modularen Flansch befindet, zu einer physikalische Störung zwischen dem Speicher und den Komponenten, die am Boden des Pumpenmodulflansches befestigt sind, kommt.

Eine Lösung, die vom US-Patent Nr. 6,308,733, Murakoshi et al., gelehrt wird, ist die Bereitstellung eines Mittels, das ein Wegschwenken des Kraftstoffpumpenspeichers vom Pumpenbefestigungsflansch erlaubt, wenn die Einheit an einem Kraftstofftank installiert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Speicher mittels einer Schwenkverbindung am modularen Flansch befestigt wird, wodurch der Speicher während der Einfügung des Pumpenmoduls durch die Öffnung, die sich in der oberen Wand eines Kraftstofftanks befindet, dem modularen Flansch horizontal ausweichen kann. Dadurch wird die notwendige Einbautiefe geschaffen, um den modularen Flansch vollständig in die Öffnung abzusenken und den Tank zu verschließen, ohne mit dem Speicher in Konflikt zu kommen. Leider kann diese Schwenkverbindung manchmal zulassen, dass sich der Speicher auch nach dem Einbau vom Boden des Kraftstofftanks abhebt, je nachdem, wie rau die Bedingungen des Terrains sind, über welches das Fahrzeug fährt, was wiederum zu einer möglichen unzureichenden Beschickung der Pumpe oder zu einem erhöhten Verschleiß und schließlich einem Ausfall der Schwenkverbindung führt, was eine Austauschreparatur erforderlich macht.

Die vorliegende Erfindung überwindet die oben genannten Nachteile des Standes der Technik unter Verwendung von kompatiblen Komponenten von Kraftstoffpumpenmodulen des Standes der Technik, um einen modularen Flansch und einen Speicher, der versetzt zu diesem angeordnet ist, zu schaffen. Die Erfindung ermöglicht die vertikale Einführung des Speichers und einer Kraftstoffpumpe durch die Kraftstofftanköffnung, anschließend gefolgt von der horizontalen Verschiebung des Moduls relativ zum Kraftstofftank, um den modularen Flansch an der Tanköffnung zur Befestigung an dieser auszurichten, versetzt zum inneren Speicher. Dieser Entwurf vergrößert den Platz erheblich, der an der Rückseite des modularen Flansches zur Verfügung steht, um extra Komponenten einzubauen, die nötig sind, um Emissionen zu reduzieren, während die Funktion des Kraftstoffpumpenmoduls erhalten bleibt, ohne dass es zu einem Konflikt mit dem Kraftstoffpumpenspeicher kommt.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zur Installierung eines Kraftstoffpumpenmoduls zu schaffen, das einen Speicher nutzt, der in Kraftstofftank-Anwendungen mit begrenzter vertikaler Einbautiefe verwendet werden kann.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kraftstoffpumpenmoduls, das die ständig mehr werdenden notwendigen Komponenten aufnehmen kann, wie Entlüftungsventile und Kohlenstofftöpfe bzw. -katalysatoren, die an der Rückseite des modularen Flansches des Moduls hinzugefügt werden können, während die Funktion des Moduls trotzdem erhalten bleibt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Mittels zur Befestigung des Kraftstoffspeichers versetzt zum modularen Flansch, um die angemessene vertikale Einbautiefe in einer Anwendung mit flachem Kraftstofftank zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kraftstoffpumpenmoduls, das zahlreiche Komponenten aufweist, die mit anderen Kraftstoffpumpenmodulen kompatibel sind.

Die vorgenannten Aufgaben werden von einem Kraftstoffpumpenmodul zur Versorgung eines Fahrzeugs mit einem Kraftstoffvorrat erreicht, das einen modularen Flansch, einen Pumpenspeicher und ein oder mehrere Befestigungsmittel, wodurch die beiden Elemente miteinander verbunden werden, aufweist. Zusätzlich zu dem Kraftstoffpumpen-Auslass und Umlenkbeschlägen, die am modularen Flansch angeordnet sind, werden verschiedene optionale Komponenten an der Unterseite befestigt, wie Entlüftungsventile oder Kohlenstofftöpfe. Der Einlass der primären Kraftstoffpumpe, der sich im Speicher befindet, wird mit Kraftstoff beschickt, der vom Speicher des Pumpenmoduls geliefert wird, der seinerseits Kraftstoff von einer Stelle erhält, die an den Speicher grenzt und sich nahe dem Boden des Haupt-Kraftstofftanks befindet, und zwar mittels einer Strahlpumpe, die einen Einlass, der sich außerhalb des Speichers, nahe am Boden des Gastanks, befindet, und einen Auslass innerhalb des Speichers aufweist. Der Speicher wird versetzt zur Mitte am Flansch befestigt, und zwar durch Befestigungsmittel, die eines oder mehrere vorgespannte Federbeine aufweisen, die dazu dienen, den Speicher nach der Installation am Boden des Kraftstofftanks anliegen zu lassen.

Nachdem das gesamte Modul vormontiert wurde, wird der Einbau in einen Kraftstofftank dadurch bewerkstelligt, dass der Speicher durch die Öffnung, die sich in der oberen Wand des Kraftstofftanks befindet, abgesenkt wird, und die Einheit anschließend relativ zum Kraftstofftank horizontal verschoben wird, bis der Flansch sich zentriert über der Kraftstofftanköffnung befindet. Der Flansch wird dann nach unten in Position gedrückt, wobei die Federbeine zusammengedrückt werden, bis der Flansch vollständig über der Öffnung sitzt, wodurch der Kraftstofftank geschlossen wird. Dadurch dass der Speicher zum Flansch versetzt ist, haben Komponenten, die an der Unterseite des Flansches befestigt sind, eine angemessene Einbautiefe, ohne mit dem Speicher in Konflikt zu kommen, der sich nun seitlich vom Flansch im Kraftstofftank befindet.

Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung, die nachstehend angegeben ist, deutlich. Es sei darauf hingewiesen, dass die ausführliche Beschreibung und spezielle Beispiele zwar die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, aber nur der Erläuterung dienen und den Bereich der Erfindung nicht einschränken sollen.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnung besser verständlich, worin:

1 eine Prospektansicht des Kraftstoffpumpenmoduls ist, das in einem Kraftstofftank eingebaut ist, geschnitten entlang der Modulöffnung des Pumpenmoduls;

2 eine Phantom-Draufsicht auf das Kraftstofftankmodul ist, das in einem Kraftstofftank eingebaut ist, entlang der Linie 2 von 1;

3 eine seitliche Teilschnittansicht des Anfangsschritts zum Einbau des Kraftstoffpumpenmoduls in einen Kraftstofftank ist, die den Speicher teilweise durch die Öffnung in den Kraftstofftank eingeführt zeigt;

4 eine seitliche Teilschnittansicht des zweiten Schritts zum Einbau des Kraftstoffpumpenmoduls in einen Kraftstofftank ist, die den Speicher vollständig in den Kraftstofftank eingeführt zeigt;

5 eine seitliche Teilschnittansicht des dritten Schritts zum Einbau des Kraftstoffpumpenmoduls in einen Kraftstofftank ist, die den modularen Flansch an der Öffnung des Kraftstofftanks ausgerichtet zeigt; und

6 eine seitliche Teilschnittansicht des vierten Schritts zum Einbau des Kraftstoffpumpenmoduls in einen Kraftstofftank ist, der den modularen Flansch auf den Kraftstofftank niedergedrückt und an diesem befestigt zeigt.

Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist rein erklärender Natur und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Zwecke in keiner Weise beschränken.

Mit Bezug auf die Zeichnungen, und insbesondere die 1 und 2, ist ein Kraftstoffpumpenmodul 10 der vorliegenden Erfindung dargestellt, das an einem Kraftstofftank 14 montiert ist. Genauer ist das Modul in einer Öffnung 12 montiert, die durch die obere Wand 15 des Kraftstofftanks 14 hindurchgeht, wobei nach dem Einbau praktisch alle Komponenten sich innerhalb des Innenvolumenbereichs des Kraftstofftanks 14 befinden, mit der Ausnahme eines Kraftstoffeinlasses 17 und von Umlenkbeschlägen 18, ebenso wie von etwaigen weiteren notwendigen Entlüftungen und elektrischen Verbindungen, die nicht dargestellt sind. Das Modul 10 besteht generell aus zwei Hauptelementen: einem modularen Flansch 20 und einem Pumpenspeicher 30, die durch Befestigungsmittel 40 und verschiedene innere Kraftstoffleitungen oder Drähte miteinander verbunden sind, die allgemein mit der Bezugszahl 41 bezeichnet sind und deren Nummer um der Klarheit willen weggelassen wurde, um das Wesentliche der vorliegenden Erfindung darstellen zu können. Das gesamte Kraftstoffpumpenmodul 10 wird vor dem Einbau in den Kraftstofftank 14 vormontiert, was eine Einführung durch die Öffnung 12 als Ganzes und eine anschließende Befestigung des modularen Flansches 20 am Kraftstofftank 14 ermöglicht.

Das erste Element, der modulare Flansch 20, ist allgemein scheibenförmig mit einer außen liegenden Oberseite 21 und einer innen liegenden Unterseite 22 zur Befestigung durch eine Öffnung 12 in der oberen Wand 15 eines Fahrzeug-Kraftstofftanks 14, um so das innere Volumen des Kraftstofftanks gegen die äußere Atmosphäre abzuschließen. Sobald er vollständig am Kraftstofftank 14 installiert und befestigt ist, ist nur die Oberseite 21 des modularen Flansches 20 der äußeren Atmosphäre ausgesetzt, während die Unterseite 22 des Flansches 20 nur dem Inneren des Kraftstofftanks 14 ausgesetzt ist.

Der modulare Flansch 20 weist ferner ein Abdichtmittel auf, das weder dargestellt noch für den Anspruch der vorliegenden Erfindung von Bedeutung ist und das um den Umfang des Flansches 20 herum angeordnet ist, um den Flansch 20 gegen die obere Wand 15 des Tanks 14 abzudichten, wenn er dort durch die Öffnung 12 eingebaut wird. Zusätzlich zu dem Kraftstoffpumpen-Einlass 17 und Umlenkbeschlägen 18, die im modularen Flansch 20 befestigt und aufgenommen sind, sind zusätzliche Komponenten, die für das Kraftstoffsystem notwendig sind, wie Entlüftungsventile, Kohlenstofftöpfe usw. ebenfalls daran befestigt. Die Spezifität dieser zusätzlichen Komponenten kann von Anwendung zu Anwendung variieren, sie sind aber in den 3–6 allgemein mit der Bezugszahl 27 bezeichnet. Diese Komponenten könnten auch in anderen Öffnungen durch die Kraftstofftankwand, getrennt vom Kraftstoffpumpenmodul angeordnet werden, aber ihre Einbeziehung in den Pumpenmodulflansch, wie bei der vorliegenden Erfindung, macht zusätzliche Löcher, d.h. mögliche Quellen für Kraftstoffemissionen aus dem Kraftstofftank, überflüssig.

Am modularen Flansch 20 montiert ist das Befestigungsmittel 40, das senkrecht nach unten verläuft, um den modularen Flansch 20 mit dem Speicher 30 zu verbinden. Die Befestigungsmittel 40 bestehen aus einem oder mehreren Druckfederbeinen, die zur Mitte versetzt an einem Ende an der Bodenfläche 22 des modularen Flansches 20 montiert sind, nahe dem vorderen Rand 29, wodurch sie den Speicher 30, von oben betrachtet wie in 2, versetzt befestigen.

Das zweite Element, der Pumpenspeicher 30, ist ein allgemein rund geformter, geschlossener Behälter mit mindestens einem Querschnittsdurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung 12, was seine Einführung in den Kraftstofftank 14 durch diese hindurch ermöglicht. Die runde Form des Speichers 30, wie in der bevorzugten Ausführungsform dargestellt, die einen etwas kleineren Durchmesser hat als die Öffnung 12 des Kraftstofftanks, ermöglicht eine direkte vertikale Einführung in den Kraftstofftank durch die Öffnung 12 hindurch. Der Speicher 30 weist ein inneres Kraftstoff-Fassungsvermögen auf, das ausreicht, um die Haupt-Kraftstoffpumpe während vorübergehendem Kraftstoffmangel, wie während eines Betriebs des Fahrzeugs am Schräghang, mit einer ausreichenden Kraftstoffzufuhr zu versorgen, und wird von einer Strahlpumpe, die in der Zeichnung nicht dargestellt, aber in der Technik bekannt ist, ständig mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 14 des Fahrzeugs versorgt. Die Strahlpumpe befindet sich im Speicher 30 und arbeitet mittels Unterdruck, der durch einen Zug der Haupt-Kraftstoffpumpe erzeugt wird. Wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt oder anhält, kann es vorkommen, dass die Pumpe vorübergehend zu wenig Kraftstoff erhält, falls relativ wenig Kraftstoff im Tank 14 ist. Glücklicherweise stellt der im Speicher 30 vorgehaltene Kraftstoff sicher, dass eine angemessene Menge für die Kraftstoffpumpe verfügbar ist, bis der Kraftstoff im Tank zum Einlass der Strahlpumpe zurückgeflossen ist, nachdem das Fahrzeug sein Manöver beendet hat, wodurch verhindert wird, dass das Fahrzeug abstirbt.

Die Druckfederbeine des Befestigungsmittels 40 verbinden den Speicher 30 mit dem modularen Flansch 20 versetzt zur Mitte auf solche Weise, dass eine vertikale Lenkung zwischen dem Flansch 20 und dem Speicher 30 während des Einbaus des Moduls 10 möglich ist. Die Federbeine weisen jeweils einen Schaft 43 auf, um den spiralförmig eine Druckfeder 45 gelegt ist, und sind an einem Ende mit einem Befestigungspunkt 35 befestigt, der sich am Speicher 30 befindet, wodurch der Schaft 43 vertikal entlang der Seite des Speichers 30 gleiten kann, ohne zu stören, wenn die Federn 45 zusammengedrückt werden, wie in 6 dargestellt. Sobald das Modul 10 ganz im Kraftstofftank 14 installiert ist, sorgen die zusammengedrückten Federbeine des Befestigungsmittels 40 für eine abwärts gerichtete Kraft auf den Speicher 30, wodurch der Speicher 30 angrenzend an die innere Bodenwand 44 des Kraftstofftanks 14 zum Anliegen kommt wie in den 5 und 6 dargestellt. Es ist entscheidend, dass der Speicher 30 gegen die Bodenwand 44 des Kraftstofftanks 14 gedrückt wird, um zu ermöglichen, dass die Strahlpumpe Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 14 anzieht, wenn der Kraftstoff-Füllstand insgesamt niedrig ist.

Wie in den 3–6 dargestellt, sind Kraftstofftanks häufig relativ flach, was nur wenig Platz für den vertikalen Einbau eines Kraftstoffpumpenmoduls 10 in einem Kraftstofftank 14 lässt. Genauer zeigt 6, wie das Kraftstoffpumpenmodul 10 im Bereich der vorliegenden Erfindung dieses Problem löst, sobald es ganz an einem Kraftstofftank 14 installiert ist, wodurch jede vertikale Störung zwischen Komponenten 27, die an der Unterseite 22 des modularen Flansches 20 befestigt sind, und der Rückseite 34 des Speichers 30 beseitigt werden, was durch den versetzten Einbau des Speichers 30 möglich wird.

Das Verfahren zum Zusammenbau des Kraftstoffpumpenmoduls 10 mit einem Kraftstofftank 14 wird wegen seiner Vormontage vor dem Einbau erheblich vereinfacht. Die 3–6 stellen die Schritte dar, welche die beste Weise zur Befestigung des Moduls 10 der vorliegenden Erfindung an einem Kraftstofftank 14 umfassen, aber sie sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Insbesondere in 3, welche den Anfangsschritt darstellt, ist ein Pumpenmodul 10 gezeigt, das zentriert über der Öffnung 12 in der oberen Wand 15 des Kraftstofftanks 14 angeordnet ist, wodurch es anschließend durch die Öffnung 12 abgesenkt wird, wie von dem Pfeil mit der Zahl 60 angezeigt. Das dargestellte Modul 10 wird, wie dargestellt, aufrecht in Bezug auf den Kraftstofftank 14 ausgerichtet, wodurch es möglich ist, den Speicher 30 direkt durch die Öffnung 12 abzusenken. Obwohl Speicher 30 mit anderen Formen im Modul 10 verwendet werden können, stellt die direkte vertikale Absenkung des Kraftstoffpumpenspeichers 30 durch die Öffnung 12 das bevorzugte Verfahren des Einbaus dar, das jeweils die anschließende direkte Absenkung des modularen Flansches 20 und der Entlüftungen 27 in Position ermöglicht. Sobald er vollständig eingeführt wurde, ist der Speicher 30 relativ zum Kraftstofftank 14 horizontal parallel und liegt flach auf der Bodenwand 44 auf, wie in 4 dargestellt. An diesem Punkt bleibt der modulare Flansch 20 vertikal nicht fluchtend mit der Öffnung 12 in der oberen Wand 15 des Tanks 15, wodurch verhindert wird, dass die befestigten Komponenten 27 durch die Kraftstofftanköffnung 12 gelangen.

Der nächste Schritt, dargestellt von 5, besteht aus der horizontalen Verschiebung des gesamten Pumpenmoduls 10 relativ zum Kraftstofftank 14, wie von dem Pfeil, der mit der Zahl 70 bezeichnet ist, dargestellt, bis zu dem Punkt, wo die Lage des modularen Flansches 20 direkt mit der Öffnung 12 im Kraftstofftank übereinstimmt. Der Speicher ist nun allgemein entfernt von der Öffnung 12 angeordnet, was den notwendigen Raum unmittelbar unter der Öffnung 12 zur Befestigung des modularen Flansches 20 und seiner Komponenten 27 schafft.

Der letzte Schritt, der in 6 dargestellt ist, beinhaltet die Anlegung einer abwärts gerichteten Kraft auf die Oberseite 21 des modularen Flansches 20, wie vom Pfeil, der mit der Zahl 80 bezeichnet ist, dargestellt, so dass die Federbeine 42 ausreichend zusammengedrückt werden, um den modularen Flansch in Position abzusenken, wodurch die Öffnung 12 des Tanks 14 geschlossen wird. Wie dargestellt, wird verhindert, dass der Flansch 20 durch die Öffnung 12 wandert, da der modulare Flansch 20 einen größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung 12. Sobald er vollständig in seine Position abgesenkt wurde, wird der modulare Flansch 20 von einem Verriegelungsmittel 50, beispielsweise Schrauben oder Klammern, gesichert, wodurch das Innenvolumen des Kraftstofftanks gegen die äußere Umgebung abgeschlossen wird. Wie dargestellt, kommen die verschiedenen Komponenten 27, die am Boden des modularen Flansches 20 befestigt sind, nicht mit dem Speicher 30 in Konflikt, der andernfalls verhindern würde, dass der Flansch 20 vollständig in seine Position abgesenkt wird, falls der Speicher 30 sich direkt unter dem modularen Flansch 20 befinden würde.