DE69502769T2

DE69502769T2 - Kraftfahrzeugbrennstoffpumpe

Info

Publication number: DE69502769T2
Application number: DE69502769T
Authority: DE
Inventors: Edward Allen Hantle; Orrin Anthony Woodward
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2015-03-17
Also published as: KR950029000A; EP0679802B1; DE69502769D1; US5391063A; AU664146B1; KR0185472B1; EP0679802A1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft elektrische Kraftstoffpumpen für Kraftfahrzeuge.

Hintergrund der Erfindung

Elektrische Kraftstoffpumpen für Kraftfahrzeuge umfassen üblicherweise ein rohrförmiges äußeres Gehäuse oder einen rohrförmigen äußeren Mantel, eine Pumpe in dem Mantel an dessen einem Ende, ein Endgehäuse in dem Mantel an dessen anderem Ende und einen Elektromotor in dem Mantel zwischen der Pumpe und dem Endgehäuse. Der Elektromotor besteht aus einem Anker, der in dem Mantel zur Rotation um dessen Längsmittellinie herum gehalten ist, und einen Magnetaufbau um den Anker herum, der einem rohrförmigen, zyhndrischen Flußträger zwischen der Pumpe und dem Endgehäuse und ein Paar Permanetfeldmagnete umfaßt. Strom wird zu dem Anker durch Bürsten an dem Endgehäuse geleitet, die auf einem Kommutator an dem Anker in einer Ebene senkrecht zur Längsmittellinie des Mantels liegen.
Um die Magnete winklig relativ zu den Bürsten um die Innenfläche des Flußträgers herum festzulegen, umfassen einige frühere elektrische Kraftstoffpumpen einen langen Kunststoffansatz, der integral an dem Endgehäuse geformt ist und in den Flußträger hineinragt. Eine Feder zwischen den Magneten schiebt die Magnete in entgegengesetzte Richtungen gegen entgegengesetzte Ränder des Kunststoffansatzes. In diesen früheren Aufbauten weist das Endgehäuse auch eine Vielzahl von kurzen Ansätzen auf, die begrenzen, wie dicht die Magnete bei dem Endgehäuse angeordnet werden können, nachdem das Endgehäuse an den Mantel angebaut ist. In einer anderen früheren elektrischen Kraftstoffpumpe ist ein Kunststoffkäfig eng innerhalb des Flußträgers aufgenommen, wobei ein Ansatz an dem Käfig in einem Schlitz in dem Flußträger aufgenommen ist, um die Position des Käfigs relativ zu dem Flußträger festzulegen. In dem Käfig ist ein Paar Fenster vorgesehen, die einen jeweiligen Magnet der Magnete aufnehmen. Ein Rand von jedem Fenster ist eine integrale Feder, die den entsprechenden Magneten gegen den entgegengesetzten Rand des Fensters drängt. In diesem früheren Aufbau ist die winklige Anordnung der Bürsten relativ zu den Magneten indirekt durch den Flußträger festgelegt, d.h. durch Aufnahme eines Ansatzes an dem Endgehäuse, an dem die Bürsten in dem zuvor erwahnten Schlitz in dem Flußträger gehalten sind.
Eine Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe gemäß dem Oberbegriff ist aus der US-A-4 209 284 bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung ist eine Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe von der Sorte, die einen rohrförmigen Mantel, einen Elektromotor in dem Mantel, eine Pumpe an einem Ende des Mantels auf der einen Seite des Elektromotors und ein Endgehäuse in dem Mantel an dessen anderem Ende auf der anderen Seite des Elektromotors umfaßt. Der Elektromotor umfaßt einen Anker, der an dem Mantel zur Rotation um dessen Längsmittellinie herum gehalten ist, ein Paar Kohlebürsten, die an dem Endgehäuse gehalten sind und auf einem Kommutator an dem Anker in einer Ebene senkrecht zur Längsmittellinie des Mantels liegen, und einen Magnetaufbau, der einen rohrförmigen, ferromagnetischen Flußträger, der eng in dem Mantel um den Anker herum zwischen der Pumpe und dem Endgehäuse aufgenommen ist, ein Paar bogenförmige Permanentmagnete, ein längliches, bogenförmiges Kunststoffestlegungsstück und eine Federklammer umfaßt. Das Kunststoffestlegungsstück weist die gleiche Länge wie der Flußträger auf, paßt sich an dessen Krümmung an und umfaßt ein Paar sich seitlich öffnende Magnettaschen und eine sich in Längsrichtung öffnende Kerbe an einem Ende. Die Federklammer und das Magnetfestlegungsstück sind einander gegenüber zwischen den Magneten an einer Innenwandfläche des Flußträgers angeordnet, so daß die Federklammer die Magnete in einer jeweiligen Magnettasche der Magnettaschen fest einsetzt. Die Magnete sind in Längsrichtung zwischen einem Paar sich seitlich erstreckenden Rändern jeder Magnettasche für eine feste Anordnung der Magnete zwischen den Enden des Flußträgers gefangen. Die Kerbe in dem Kunststoffestlegungsstück arbeitet mit einem Ansatz an dem Endgehäuse zusammen, um einen umgekehrten Einbau des Flußträgers relativ zu dem Endgehäuse zu verhindern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise weggebrochene Seitenansicht einer Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe gemäß dieser Erfindung,
Fig. 2 ist eine bruchstückhafte Explosionsperspektivansicht der in Fig. 1 gezeigten Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe, und
Fig. 3 ist eine bruchstückhafte, vergrößerte Perspektivansicht eines Teils von Fig. 2. Beschreibung der bevorzugen Ausführungsform pWie am besten in den Fig. 1 - 2 zu sehen, umfaßt eine elektrische Kraftstoffpumpe 10 für ein Kraftfahrzeug einen dünnwandigen, rohrförmigen Stahimantel 12, eine Niederdruckpumpe 14 in dem Mantel an dessen erstem Ende 16 und eine Hochdruckpumpe 18 in dem Mantel benachbart zur Niederdruckpumpe 14. Die Niederdruckpumpe kann eine offenschaufelige regenerative Turbinenpumpe sein, die ein Paar scheibenförmige Gehäuseelemente 20A-B aufweist, die an eine nicht gezeigte Lippe an dem Mantel an dessen erstem Ende anschlagen und das erste Ende verschließen. Ein nicht gezeigtes Flügelrad der Niederdruckpumpe ist in einem Hohlraum zwischen den Gehäuseelementen 20A-B zur Rotation um eine Längsmittellinie 22 des Mantels herum gehalten.
Die Hochdruckpumpe kann eine Verdrängerpumpe mit innenverzahntm Rotor sein, die einen stationären Metallhalter 24 aufweist, der zwischen dem Gehäuseelement 208 der Niederdruckpumpe und einer Kunststoffendwand 26 der Hochdruckpumpe gefangen ist. Ein nicht gezeigter, innenverzahnter Außenring der Pumpe mit innenverzahntem Rotor ist an dem Halter 24 zur Rotation um eine exzentrische Achse herum befestigt, die parallel zur Mittellinie 22 liegt. Ein nicht gezeigter, außen mit Zähnen versehener Innenring ruht innerhalb der Zähne des Außenringes und kämmt mit diesen und ist an dem Mantel 12 zur Rotation um die Mittellinie 22 herum gehalten.
Ein Kunststoffendgehäuseaufbau 28 der Kraftstoffpumpe 10 ist eng in dem Mantel 12 an dessen zweitem Ende 30 aufgenommen, Fig. 1, und kann ein schalenförmiges Endgehäuse 32 und einen Kunststoffbürsten träger 34 umfassen, der innerhalb des Endgehäuses ruht. Eine Lippe 36 an dem Mantel, Fig. 1, ist dauerhaft über das Endgehäuse 32 verformt, um ein Verrücken des Endgehäuseaufbaus von dem Mantel zu verhindem.
Ein Elektromotor der Kraftstoffpumpe 10 ist in dem Mantel 12 zwischen der Endwand 26 der Hochdruckpumpe 18 und dem Endgehäuseaufbau 28 angeordnet und umfaßt einen Anker 38, der eine Welle 40 und einen Kommutator 42 aufweist. Ein erstes Ende 44 der Welle 40 ist an der Endwand 26 gelagert, und ein zweites Ende 46 der Welle 40 ist ähnlich an dem Kunststoffbürstenträger 34 gelagert, wodurch der Anker an dem Mantel 12 zur Rotation um dessen Längsmittellinie 22 herum gehalten ist. Die rotierenden Elemente der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe 14, 18 sind mit dem ersten Ende 44 der Ankerwelle 40 zur einheitlichen Rotation um die Mittellinie 22 herum verbunden.
Ein Paar Kohlebürsten 48A-B ist an dem Bürstenträger 34 zur körperlichen Bewegung parallel zur Längsmittellinie 22 gehalten. Die Bürsten 48A-B werden durch nicht gezeigte Federn hinter den Bürsten in gleitenden Eingriff auf dem Kommutator 42 in einer Ebene senkrecht zur Längsmittellinie 22 gedrängt. Ein Paar nicht gezeigte elektrische Anschlüsse, die mit den Bürsten 48A-B verdrahtet sind, sind durch einen Kunststoflverbinderkörper 50 an dem Endgehäuse 32 ummantelt, wobei die Bürsten mit einem nicht gezeigten Kabelbaum des Fahrzeuges verbunden sind. Ein Magnetaufbau 52 des Elektromotors ist um den Anker 38 herum zwischen der Endwand 26 und dem Bürstenträger 34 angeordnet.
Der Magnetaufbau 52 umfaßt einen Flußträger 54, ein Paar Permanentmagnete 56A-B, eine Federklammer 58 und ein Kunststoffestlegungsstück 60. Der Flußträger 54 ist ein zyhndrisches, ferromagnetisches Rohr, das eng in dem Mantel 12 aufgenommen ist und eine Innenwandfläche 62, ein erstes ununterbrochenes, ringförmiges Ende 64 und ein zweites ununterbrochenes, ringförmiges Ende 66 aufweist. Das erste Ende 64 des Flußträgers liegt auf der Endwand 26 der Hochdruckpumpe, wobei die Innenwandfläche 62 auf einem ersten bogenförmigen Vorsprung 68 geführt ist, der integral mit der Endwand 26 ist. Ähnlich liegt das zweite Ende 66 des Flußträgers auf einer flachen Seite 70 des Bürstenträgers 34, wobei die Innenwandfläche 62 auf einem bogenförmigen Vorsprung 72 geführt ist, der integral mit dem Bürstenträger ist.
Die Permanentmagnete 56A-B sind jeweils aus Pulver geformt, um sich der Krümmung der Innenwandfläche 62 des Flußträgers anzupassen, und umfassen ein Paar gerade Ränder zur Orientierung im allgemeinen parallel zur Längsmittellinie 22 des Mantels 12 und ein Paar gekrümmte Ränder in parallelen Ebenen senkrecht zu den geraden Rändern. Die Magnete 56A-B weisen einen nichtmagnetischen Zustand auf, wenn sie zuerst aus einem Pulver gebildet werden, in dem sie keine magnetischen Eigenschaften zeigen, und einen magnetischen Zustand, der erlangt wird, wenn sie danach einem außerhalb erzeugten magnetischen Fluß ausgesetzt werden.
Das Festlegungsstück 60 ist ein längliches, dünnwandiges, bogenförmiges Kunststoffelement, das ein Paar parallele Seitenränder 74A-B zur Orientierung im allgemeinen parallel zur Längsmittellinie 22 des Mantels 12 und ein Paar bogenförmige Endränder 76A-B in parallelen Ebenen senkrecht zu den Seitenrändern aulweist. Die Krümmung des Festlegungsstücks paßt sich der Krümmung der Innenwandfläche 62 des Flußträgers an. Die Seitenränder 74A-B sind durch ein Paar sich nach außen öffnende Magnettaschen unterbrochen, die jeweils ein Paar seitliche kurze Seiten 78A -B an entgegengesetzten Enden einer langen Seite 80 aufweisen. Der bogenförmige Endrand 768 ist in der Mitte zwischen den Seitenrändern 74A-B durch eine im allgemeinen rechtwinklige, sich nach außen öffnende Kerbe 82 unterbrochen.
Das Festlegungsstück 60 und die Federklammer 58 befinden sich auf der Innenwandfläche 62 des Flußträgers diametral zueinander entgegengesetzt zwischen den Magneten 56A-B. Die Vorspannungskraft der Federklammer drängt die Magnete in entgegengesetzte Richtungen in die Magnettaschen in dem Festlegungsstück 60 gegen die langen Seiten 80 und radial nach außen gegen die Innenwandfläche 62. Die Magnete sind in Längsrichtung zwischen den kurzen Seiten 78A-B der Magnettaschen gefangen. Bis die Magnete 56A-B aufgeladen sind, indem sie einem Magnetfluß ausgesetzt werden, ist es nur Reibung zwischen den Magneten und dem Flußträger, die durch die Kraft der Federklammer 58 auf die Magnete geschaffen wird, die die Magnete an ihrer Stelle an dem Flußträger hält. Eine Längenabmessung "L" des Festlegungsstücks 60, Fig. 3, zwischen den Endrändern 76A-B entspricht nahezu einer Längenabmessung des Flußträgers 54 in der Richtung der Mittellinie 22 zwischen den ringförmigen Enden 64-66 des Trägers und ist ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung, weil es eine einfache jedoch genaue Anordnung in Längsrichtung der unmagnetisierten Magnete 56A-B relativ zu den Enden 64-66 des Flußträgers sicherstellt. Eine derartige Anordnung ist für eine optimale Leistung des Elektromotors der Kraftstoffpumpe wesentlich, ist aber schwierig zu erlangen, weil die Magnete in ihrem nichtmagnetischen Zustand nur relativ schwach an ihrer Stelle durch die Reibung gehalten werden, die auf die Federklammer 58 zurückzuführen ist, und deshalb gegenüber einer Fehlausrichtung anfällig sind, wenn der Magnetaufbau 52 vor dem Endeinbau in die Kraftstoffpumpe grob gehandhabt wird. Beim Zusammenbau der Kraftstoffpumpe 10 wird der Magnetaufbau 52, wobei die Magnete 56A-B sich in ihrem nichtmagnetischen Zustand befinden, in den Mantel 12 nach den Pumpen 14,18 jedoch vor dem Endgehäuseaufbau 28 eingesetzt, bis das ringförmige Ende 64 des Flußträgers an der Endwand 26 der Hohdruckpumpe anschlägt, wobei das Festlegungsstück 60 in einem Spalt 84 in dem ersten bogenförmigen Vorsprung 68 angeordnet wird. Die Seitenränder 74A-B des Festlegungsstücks passen eng in den Spalt 84 und definieren eine einfache Drehmomentreaktionsverbindung zwischen den Pumpen 14, 18 und dem Elektromotor. Wenn der Endrand 76A des Festlegungsstücks 60 über das erste Ende 64 des Flußträgers hinaus hervorragt, was anzeigt, daß die Magnete 56A-B nicht richtig in der Längsrichtung an dem Flußträger angeordnet sind, wird der hervorragende Endrand des Festlegungsstücks durch die Endwand 26 automatisch in einen bündigen Zusammenhang mit dem Ende 64 des Flußträgers zurückgeschoben.
Nachdem der Flußträger eingebaut ist, wird der Endgehäuseaufbau 28 um die Mittellinie 22 herum gedreht, bis ein Ansatz 86 an dem Bürstenträger 34 sich in winkliger Übereinstimmung mit der Kerbe 82 in dem Endrand 768 des Festlegungsstücks befindet. Der Ansatz 86 ist in einem Spalt in dem Vorsprung 72 zwischen einem Paar Ränder 88A-B, Fig. 3, des Vorsprunges angeordnet. Der Spalt zwischen den Rändern 88A-B entspricht nahezu der Bogenlänge der Endränder 76A-B des Festlegungsstücks 60 zwischen dessen Seitenrändern 74A-B.
Der Endgehäuseaufbau wird in den Mantel vorgerückt, bis die flache Seite 70 des Bürstenträgers an dem ringförmigen Ende 66 des Flußträgers anschlägt. Gleichzeitig sitzt der Ansatz 86 lose in der Kerbe, und das Festlegungsstück 60 sitzt eng zwischen den Rändern 88A-B an dem Vorsprung 72. Wenn der Endrand 76B des Festlegungsstücks 60 über das zweite Ende 66 des Flußträgers hinaus hervorragt, was anzeigt, daß die Magnete 56A-B nicht richtig in der Längsrichtung an dem Flußträger angeordnet sind, wird der hervorragende Endrand des Festlegungsstücks durch den Bürstenträger automatisch in einen bündigen Zusammenhang mit dem Ende 66 des Flußträgers zurückgeschoben. Nachdem die Lippe 36 über den Endgehäuseaufbau verformt worden ist, wird die Pumpe einem Magnetfluß ausgesetzt, um den Zustand der Magnete 56A-B von nichtmagnetisch zu magnetisch zu ändern.
Weil der Endrand 76A des Festlegungsstücks ununterbrochen ist, arbeiten die Kerbe 82 und der Ansatz 86 zusammen, um einen umgekehrten Einbau des Magnetaufbaus in den Mantel 12 zu verhindern. Der enge Sitz zwischen dem Festlegungsstück 60 und den Rändern 88A-B des Vorsprunges 72 an dem Bürstenträger stellt eine sehr genaue winklige Anordnung der Bürsten 48A-B an dem Bürstenträger relativ zu den Magneten 56A-B sicher.
Die physikalische Einfachheit des Festlegungsstücks 60 und des Flußträgers 54 sind wichtige Merkmale dieser Erfindung, weil jedes zur Herstellungswirtschaftlichkeit beiträgt. Weil der Flußträger in einigen früheren elektrischen Kraftstoffpumpen beispielsweise keine Pefforationen, Schlitze, Kerben und dergleichen Eigenschaften von Flußträgern aufweist, ist er wirtschaftlicher herzustellen. Ähnlich ist das Festlegungsstück 60 durch Techniken herkömmlicher Kunststofformung oder dauerhafter Verformung von flachem Blech leichter herzustellen, als die vorstehend erwähnten früheren Winkelfestlegungsstücke, die integral mit den Kunststoffbürstenträgern oder dem vorstehend erwähnten Kunststoffkäfig geformt wurden.

Claims

1.Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe (10), umfassend:

einen dünnwandigen, rohrförmigen Mantel (12),

eine Pumpe (14, 18) in dem Mantel an dessen erstem Ende (16),

einen Endgehäuseaufbau (28) in dem Mantel an dessen zweitem Ende (30),

einen Elektromotor in dem Mantel, der einen Anker (38), der an dem Mantel zur Rotation um dessen Längsmittellinie (22) gehalten ist, und einen Kommutator (42) umfaßt,

ein Paar Kohlebürsten (48A-B) an dem Endgehäuseaufbau, die mit dem Kommutator in einer Ebene senkrecht zur Längsmittellinie gleitend in Eingriff stehen, und

einen Magnetaufbau (52), der einen rohrförmigen, ferromagnetischen Flußträger (54), der eng in dem Mantel um den Anker herum aufgenommen ist und eine zylindrische Innenwandfläche (62) aufweist, ein Paar Magnete (56A-B) an der Innenwandfläche des Flußträgers, die bogenförmig sind, um sich der Krümmung der Innenwandfläche anzupassen, und die, wie geformt, einen nichtmagnetischen Zustand, aufweisen, und die, nachdem sie einem Magnetfluß ausgesetzt werden, einen magnetischen Zustand aufweisen, und

eine Federklammer (58) umfaßt, die eine relative Trennung zwischen den Magneten in deren nichtmagnetischem Zustand in der Umfangsrichtung der Innenwandfläche drängt,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Flußträger ein erstes ununterbrochenes, ringförmiges Ende (64), das an der Pumpe anschlägt, und ein zweites ununterbrochenes, ringförmiges Ende (66) aufweist, das an dem Endgehäuseaufbau anschlägt,

und dadurch, daß die Kraftstoffpumpe ferner umfaßt:

ein bogenförmiges Kunststoffestlegungsstück (60) an der Innenwandfläche, das gekrümmt ist, um sich der Krümmung der Innenwandfläche anzupassen, und ein Paar Seitenränder (74A-B) parallel zur Längsmittellinie und ein Paar Endränder (76A-B) aufweist, die im wesentlichen mit entsprechenden Enden der ersten und der zweiten ringförmigen Enden des Flußträgers bündig sind, ein Mittel, das eine sich nach außen öffnende Magnettasche in jedem der Seitenränder des Kunststoffestlegungsstücks definiert, die jeweils ein Paar seitliche kurze Seiten (78A-B) an entgegengesetzten Enden einer langen Seite (80) aufweisen,

wobei die Federklammer jeden der Magnete in seinem nichtmagnetischen Zustand in eine festgesetzte Position in einer entsprechenden Magnettasche der Magnettaschen gegen deren lange Seite und zwischen deren Paar kurze Seiten gefangen vorspannt, wodurch die Magnete in Längsrichtung relativ zu den ersten und den zweiten ringförmigen Enden des Flußträgers festgelegt sind, und

ein Mittel (88A-B) an dem Endgehäuseaufbau, das das Kunststofffestlegungsstück eng aufnimmt, wodurch die winklige Position der Bürsten an dem Endgehäuse relativ zu den Magneten in den Magnettaschen in dem Kunststoffestlegungsstück herbeigeführt wird.

2. Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 1, ferner umfassend:

ein Mittel, das eine sich nach außen öffnende Kerbe (82) in dem einen Endrand des Paares Endränder des Kunststoffestlegungsstücks definiert, der im wesentlichen mit den zweiten ringförmigen Ende des Flußträgers bündig ist, und

ein Mittel, das einen Ansatz (86) an dem Endgehäuseaufbau definiert, der in der Kerbe in dem Festlegungsstück aufgenommen ist, wodurch ein Umdrehen des Flußträgers relativ zu dem Endgehäuseaufbau verhindert wird.

3. Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 2, wobei das Mittel an dem Endgehäuseaufbau, das das Kunststoffestlegungsmittel eng aufnimmt,

ein Mittel an dem Endgehäuseaufbau umfaßt, das einen bogen- und ringförmigen Vorsprung (72) definiert, an dem die zylindrische Innenwandfläche des Flußträgers geführt ist, in dem ein Spalt vorgesehen ist, der zwischen einem Paar Ränder (88A-B) des ringförmigen Vorsprunges definiert ist, und zwischen dem das Kunststoffestlegungsstück eng aufgenommen ist.

4. Kraftfahrzeugkraftstoffpumpe nach Anspruch 3, die ferner

ein Mittel an dem Festlegungsstück (74A-B) und an der Pumpe (84) umfaßt, das eine Drehmomentreaktionsverbindung zwischen diesen definiert.