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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen Kraftstoffpumpen für Fahrzeuge und insbesondere
eine verschleißbeständige Kraftstoffpumpe für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es ist bekannt, einen Kraftstofftank
in einem Fahrzeug vorzusehen, um Kraftstoff, welcher von dem Motor
eines Fahrzeugs verwendet werden soll, zu fassen. Es ist ebenfalls
bekannt, eine Kraftstoffpumpe vorzusehen, um Kraftstoff von dem
Kraftstofftank zu dem Motor zu pumpen. Ein Kraftstoffpumpentyp ist
als eine Hochdruckturbinen-Kraftstoffpumpe bekannt. Die Hochdruckturbinen-Kraftstoffpumpe umfasst
in der Regel ein Flügelrad
aus Kunststoff, welches zwischen festen Materialien, beispielsweise anodisierte
Aluminiumplatten, drehbar ist. Das anodisierte Aluminiummaterial
der Platten sorgt für
eine hoch verschleißbeständige und
hochfeste Oberfläche.
Jedoch begrenzt ein Druckgussverfahren, das zum Ausbilden der Platten
verwendet wird, die geometrische Komplexität und die Glätte der
Oberfläche eines
Strömungskanals
und der Schlitzflächen
der Platten. Andererseits werden die Platten bearbeitet, um komplexe
Formen zu erhalten, was relativ teuer ist. Darüber hinaus sind sekundäre Arbeitsschritte
für die
Oberflächenanodisierung
und das Einsetzen eines Radiallagers erforderlich.
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Verbesserte Geometrie und Oberflächenglätte können durch
die Verwen dung spritz- oder druckgegossener Kunststoffplatten erhalten werden.
Wegen der schlechten Verschleißbeständigkeit
waren Kunststoffplatten jedoch traditionellerweise in ihren Anwendungen
begrenzt. Im Übrigen
verschleißen
die dichtenden Oberflächen
der Platten, was in einer Verringerung der Fluidströmungsleistung
resultiert.
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Die US-A-6095711 offenbart eine Kraftstoffförder-Einheit.
Eine kraftstofffördernde
Einheit besitzt eine Strömungspumpe
mit einem Fördermittel
in Form eines Flügelrads,
welches mit einer gegenüber einer
relativen Drehung fixierten Weise an einer von einem Elektromotor
angetriebenen Welle verbunden ist. Die Welle läuft durch das Flügelrad und
ruht auf einem Einlassverschluss. Der Einlassverschluss ist in zwei
Teilen ausgeführt
und weist einen verschleißbeständigen Einsatz
auf, welcher vorzugsweise aus Keramik besteht. Der Einsatz wird
in einer Aufnahme eines Kunststoffgehäuseabschnitts von dem Einlassverschluss
aufgenommen.
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Verbesserte Geometrie und Oberflächenglätte können durch
die Verwendung spritz- oder druckgegossener Kunststoffplatten erhalten werden.
Wegen der schlechten Verschleißbeständigkeit
waren Kunststoffplatten jedoch traditionellerweise in ihren Anwendungen
begrenzt. Im Übrigen
verschleißen
die dichtenden Oberflächen
der Platten, was in einer Verringerung der Fluidströmungsleistung
resultiert.
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Deshalb ist es wünschenswert, eine Kraftstoffpumpe
mit mittels Insert-Technik
eingesetzten Platten für
ein Fahrzeug bereitzustellen, was die Abriebverschleiß-Eigenschaften
der Platten verbessert. Es ist ebenfalls wünschenswert, eine verschleißbeständige Kraftstoffpumpe
für ein
Fahrzeug bereitzustellen, welche mittels Insert-Technik eingesetzte Platten
von komplexer Gestalt aufweist. Es ist des Weiteren wünschenswert,
mittels Insert-Technik eingesetzte Platten in einer Kraftstoffpumpe
bereitzustel len, welche die Verschleißbeständigkeit, die Festigkeit und
die Glätte
der Oberfläche
verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine verschleißbeständige Kraftstoffpumpe
für ein
Fahrzeug bereitzustellen.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Kraftstoffpumpe für ein Fahrzeug mit Platten,
welche mittels Insert-Technik eingesetzt sind, um die Abriebverschleiß-Eigenschaften
der Platten zu verbessern, bereitzustellen.
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Um die vorstehend erwähnten Ziele
zu erreichen, betrifft die vorliegende Erfindung eine verschleißbeständige Kraftstoffpumpe
für ein
Fahrzeug, umfassend einen Pumpenabschnitt mit einem Strömungskanal
und ein drehbares Flügelrad,
welches mit dem Kanal zusammenwirkt, um Kraftstoff durch diesen
zu pumpen. Die verschleißbeständige Kraftstoffpumpe
umfasst auch einen benachbart zu dem Pumpenabschnitt angeordneten
Motorabschnitt, welcher einen Motor zum Drehen des Flügelrads
aufweist. Die verschleißbeständige Kraftstoffpumpe
umfasst des Weiteren einen benachbart zu dem Motorabschnitt angeordneten
Auslassabschnitt, damit der gepumpte Kraftstoff aus der Kraftstoffpumpe
austreten kann. Der Pumpenabschnitt umfasst eine Vielzahl von Platten,
welche axial benachbart zu dem Flügelrad angeordnet sind und
mit diesem zusammenwirken. Mindestens eine der Platten umfasst einen
verschleißbeständigen Einsatz,
welcher die Abriebverschleiß-Eigenschaften
dazwischen verbessert.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass eine verschleißbeständige Kraftstoffpumpe für ein Fahrzeug
bereitgestellt wird.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass die verschleißbeständige Kraftstoffpumpe mittels
Insert-Technik eingesetzte Platten, welche die Abriebverschleiß-Eigenschaften der
Kraftstoffpumpe verbessern, aufweist. Noch ein weiterer Vorteil
der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die verschleißbeständige Kraftstoffpumpe
Kosten reduziert, indem sie die Bearbeitung und sekundäre Arbeitsschritte
verringert. Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass die verschleißbeständige Kraftstoffpumpe die Verschleißbeständigkeit
und Festigkeit verbessert und erlaubt, dass komplexe Formen bei
relativ niedrigen Kosten hergestellt werden können. Ein weiterer Vorteil
der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die verschleißbeständige Kraftstoffpumpe
mittels Insert-Technik eingesetzte Platten aufweist, welche in relativ
einfachen Formen ausgebildet sind, wodurch erlaubt wird, dass mehr
Materialien für
den verschleißbeständigen Abschnitt
der Platte verfügbar sind.
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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich und
gleichzeitig besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine fragmentarische Aufrissansicht einer verschleißbeständigen Kraftstoffpumpe gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer Auslassplatte der verschleißbeständigen Kraftstoffpumpe
von 1.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht von einem Abschnitt der Auslassplatte
von 2.
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4 ist
eine vergrößerte Draufsicht
des Abschnitts von 3.
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5 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-4 von 4.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
und insbesondere auf 1 wird
eine Ausführungsform der
verschleißbeständigen Kraftstoffpumpe 12 gemäß der vorliegenden
Erfindung für
ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) dargestellt. Die verschleißbeständige Kraftstoffpumpe 12 umfasst
einen Pumpenabschnitt 14 an einem axialen Ende, einen Motorabschnitt 16,
benachbart zu dem Pumpenabschnitt 14, und einen Auslassabschnitt 18,
benachbart zu dem Motorabschnitt 16 an dem äußeren axialen
Ende. Wie im Stand der Technik bekannt, tritt Kraftstoff in den
Pumpenabschnitt 14, welcher von dem Motorabschnitt 16 gedreht
wird, ein, und wird an dem Motorabschnitt 16 vorbei zu
dem Auslassabschnitt 18 gepumpt. Der Auslassabschnitt 18 weist
ein Auslasselement 20 auf, welches sich axial mit einem
axial hindurch erstreckenden Durchgang 22 erstreckt. Das Auslasselement 20 weist
auch eine Vielzahl von Vorsprüngen
oder Widerhaken 24 auf, welche sich für die Befestigung an einer
Leitung (nicht dargestellt) radial nach außen erstrecken. Das Auslasselement 20 umfasst
auch ein in dem Durchgang 22 angeordnetes Rückschlagventil 26.
Es ist einzusehen, dass der zu dem Auslassabschnitt 18 strömende Kraftstoff in
das Auslasselement 20 hinein und durch den Durchgang 22 und
das Rückschlagventil 26 strömt, wenn
diese zur Leitung offen sind. Es ist ebenfalls einzusehen, dass
die Kraftstoffpumpe 12 mit Ausnahme des Pumpenabschnitts 14 eine
herkömmliche ist
und im Stand der Technik bekannt ist.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 umfasst
der Pumpenabschnitt 14 ein Flügelrad 28, welches
an einer drehbaren Welle 29 eines Motors 30 des
Motorabschnitts 16 für
eine Drehung mit dieser befestigt ist. Das Flügelrad 28 ist im Allgemeinen eben
und von kreisförmiger
Gestalt. Das Flügelrad 28 weist
einen durch geeignete Mittel (nicht dargestellt) an der Welle 29 befestigten
Nabenabschnitt 31 auf. Das Flügelrad 28 besitzt
auch eine Vielzahl von Blattspitzen 32, welche sich radial
von dem Nabenabschnitt 31 erstrecken und um dessen Umfang
herum laufend angeordnet sind. Das Flügelrad 28 weist einen
peripheren Ringabschnitt 33, welcher sich radial von den
Blattspitzen 32 erstreckt, um die Blattspitzen 32 zu
verstärken.
Das Flügelrad 28 besteht
aus einem harten Material, z. B. Kunststoff.
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Der Pumpenabschnitt 14 umfasst
auch eine Einlassplatte 34, welche an einer Seite des Flügelrads 28 axial
angeordnet ist, und eine Auslassplatte, im Allgemeinen bei 36 angegeben,
welche an der anderen Seite des Flügelrads 28 axial angeordnet
ist. Die Einlassplatte 34 und Auslassplatte 36 sind
im Allgemeinen von kreisförmiger
Gestalt. Die Einlassplatte 34 und Auslassplatte 36 sind
von einem Gehäuse 38 umschlossen
und daran befestigt. Die Einlassplatte 34 und die Auslassplatte 36 besitzen
eine Einlass- bzw. erste Ausnehmung 40 und eine Auslass-
bzw. zweite Ausnehmung 42, axial gegenüber den Blattspitzen 32 benachbart
zu dem peripheren Ringabschnitt 33 angeordnet, um einen
Strömungskanal 43 für eine noch
zu beschreibende Funktion zu bilden. Die Ausnehmungen 40 und 42 sind
ringförmig
und erlauben, dass Kraftstoff durch sie hindurch von einer Einlassöffnung (nicht
dargestellt) zu einer Auslassöffnung
(nicht dargestellt) des Pumpenabschnitts 14 strömt. Der
periphere Ringabschnitt 33 des Flügelrads 28 bildet
mit der Einlassplatte 34 und der Auslassplatte 36 eine
den Außendurchmesser
(OD) abdichtende Fläche 46 an
beiden axialen Seiten davon. Es ist einzusehen, dass das Flügelrad 28 sich
relativ zu der Einlassplatte 34 und der Auslassplatte 36 bewegt,
und die Einlassplatte 34 und die Auslassplatte 36 feststehend
sind.
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Der Pumpenabschnitt 14 umfasst
auch einen Distanzring 48, welcher zwischen der Einlassplatte 34 und
der Auslassplatte 36 axial angeordnet und von dem Flügelrad 28 radial
beabstandet ist. Der Distanzring 48 ist an dem Gehäuse 38 befestigt
und ist feststehend in Bezug auf das Flügelrad 28. Der Distanzring 48 ist
im Allgemeinen eben und von kreisförmiger Gestalt. Der Distanzring 48 besitzt
einen Innendurchmesser, welcher von dem Außendurchmesser des peripheren
Abschnitts 33 des Flügelrads 28 beabstandet
ist, um einen Außendurchmesser-(OD)-Hohlraum 52 zwischen
dem Innendurchmesser des Distanzrings 48 und einem Außendurchmesser
des peripheren Ringabschnitts 33 des Flügelrads 28 zu bilden.
Es ist einzusehen, dass Fluid sowohl durch die Einlassplattenausnehmung 40 wie auch
durch die Auslassplattenausnehmumg 42 strömt und in
die beiden Ausnehmungen 40 und 42 an dem Bereich
der Einlassöffnung
eintritt und aus dem Bereich der Auslassöffnung austritt.
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Unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 besteht entweder eine von der Einlassplatte 34 und
der Auslassplatte 36 oder beide aus einem Verbundmaterial,
um die Abriebverschleißbeständigkeit
zu verbessern. Das Verbundmaterial besteht aus einem Kunststoffbasisharzmaterial 54 und
einem Verschleißeinsatz 56 (3), der in das Kunststoffbasisharzmaterial 54 mittels
Insert-Technik eingesetzt ist. Der Verschleißeinsatz 56 ist im
Allgemeinen von kreisförmiger
Gestalt. Der Verschleißeinsatz 56 hat die
zweite Ausnehmung 42 an einer unteren Fläche davon
angeordnet. Der Verschleißeinsatz 56 weist einen
ringförmigen
ersten Vorsprung 58, welcher sich von einer oberen Fläche davon
nach oben und um dessen Umfang herum laufend erstreckt, auf. Der Verschleißeinsatz 56 weist
einen ringförmigen
zweiten Vorsprung 60, welcher sich von einer oberen Fläche davon
nach oben und um dessen Umfang herum laufend erstreckt, auf. Der
zweite Vorsprung 60 ist durch einen Strömungskanal 62, welcher
sich um den Umfang herum zwischen den zweiten Ausnehmungen 42 erstreckt,
von dem ersten Vorsprung 58 radial beabstandet. Der Verschleißeinsatz 56 umfasst
eine mittlere Öffnung 64,
welche sich axial durch diesen erstreckt, für eine noch zu beschreibende
Funktion. Der Verschleißeinsatz 56 besteht
aus einem hoch verschleißbeständigen Material,
z. B. rostfreier Stahl, Hartstahl, Keramik, etc., welches in einen Verschleißeinsatz 56 gefertigt
werden kann. Der Verschleißeinsatz 56 besitzt
eine Härte,
die gleich oder größer ist
als die Härte
einer abrasiven Verunreinigung, z. B. Quarz, Rc = 64, Silika, welches
durch die Kraftstoffpumpe 12 während des Betriebs aufgenommen
wurde, und einen Abriebverschleiß verursacht. Der Verschleißeinsatz 56 wird
mit herkömmlichen Verfahren,
z. B. Feinschneiden, Pulvermetallsintern, Pulvermetallspritzgießen, Keramikspritzgießen, spanende
Bearbeitung, etc. ausgebildet oder hergestellt. Es ist einzusehen,
dass der Verschleißeinsatz 56 einen
Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der Durchmesser des
Basisharzmaterials 54. Es ist ebenfalls einzusehen, dass
der Verschleißeinsatz 56 für hohe Festigkeit,
Verschleißbeständigkeit,
und für einen
glatten Kontakt und eine abdichtende Oberfläche gegenüber dem Flügelrad 28 sorgt.
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Das Basisharzmaterial 54 wird
um den Verschleißeinsatz
56 herum geformt, um eine gewünschte
oder vorbestimmte Gestalt zu bilden. Das Basisharzmaterial 54 ist
im Allgemeinen von kreisförmiger
Gestalt. Das Basisharzmaterial 54 weist einen sich axial
und radial in eine untere Fläche
davon hinein erstreckenden Hohlraum 66 auf, um den Verschleißeinsatz 54 aufzunehmen.
Der Hohlraum 66 weist eine ringförmige erste Ausnehmung 68 auf, welche
sich von einer oberen Fläche
davon radial nach innen und um den Umfang darum herum erstreckt,
um einen ersten ringförmigen
Vorsprung 58 aufzunehmen. Der Hohlraum 66 weist
eine ringförmige
zweite Ausnehmung 70, welche sich von einer oberen Fläche davon
radial und um den Umfang darum herum erstreckt, um den zweiten ringförmigen Vorsprung 60 aufzunehmen,
auf. Die zweite Ausnehmung 70 ist von der ersten Ausnehmung 68 durch
einen Strömungskanal 62,
welcher sich um den Umfang herum zwischen den zweiten Ausnehmungen 42 erstreckt,
radial beabstandet. Das Basisharzmaterial 54 weist einen
Vorsprung 72 auf, welcher sich axial durch die mittlere Öffnung 64 sowie
eine Öffnung 74 erstreckt,
welche sich axial hindurch erstreckt, so dass sich die Welle 29 des
Motors 30 axial hindurch zur Verbindung mit dem Flügelrad 28 erstrecken kann.
Das Basisharzmaterial 54 umfasst auch mindestens einen,
vorzugsweise eine Vielzahl von Flügeln 76, welche sich
von einer oberen Fläche
davon nach oben erstrecken und um den Umfang beabstandet sind. Das
Basisharzmaterial 54 besteht aus einem geeigneten Kunststoffmaterial,
z. B. ein warmformbarer Kunststoff, welcher über den Verschleißeinsatz 56 geformt
werden kann. Das Basisharzmaterial 54 weist eine Härte auf,
die geringer ist als die Härte
des Verschleißeinsatzes 56.
Das Basisharzmaterial 54 wird mit herkömmlichen Verfahren, welche
im Stand der Technik üblich
und bekannt sind, z. B. Kunststoff-Spritzgießen, geformt oder hergestellt. Das
Basisharzmaterial 54 wird chemisch wie auch mechanisch
mit dem Verschleißeinsatz 56 verbunden.
Es ist einzusehen, dass das Überformen
die komplexen Formen, welche für
hoch wirksame Pumpenabschnitte benötigt werden, und die zusammenpassenden
Merkmale für
die Kraftstoffpumpe 12 vorsieht.
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Die vorliegende Erfindung wurde auf
veranschaulichende Weise beschrieben. Es sei zu verstehen, dass
die verwendete Terminologie im Sinne der Beschreibung gewählt ist
und keine Einschränkung darstellt.