Beschreibung

KRAFTSTOFFFöRDEREINHEIT MIT EINEM AUF ULTRASCHALLWELLEN BASIERTEN FüLLSTANDSGEBER

Gegenstand der Erfindung ist eine Kraftstofffördereinheit, welche in einen Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist, bestehend aus einem Schwalltopf, einem Flansch zum Verschließen einer öffnung in dem Kraftstoffbehälter, mindestens einem als Hohlprofil ausgebildeten Abstützelement, welches zwischen dem Flansch und dem Schwalltopf angeordnet ist und den Schwalltopf gegen den Boden des Kraftstoffbehälters vorspannt und einem am Schwalltopf angeordneten Füllstandsgeber .

Derartige Kraftstofffördereinheiten werden in Kraftstoffbehältern heutiger Kraftfahrzeuge häufig eingesetzt und sind daher seit langem bekannt. Die Abstützelemente sind in der Regel Rohre oder Stangen, die in Aufnahmen, welche am Flansch angeordnet, insbesondere eingepresst, sind. Der Schwalltopf hat den Abstützelementen entsprechende Bohrungen, in denen die Abstützelemente entlang gleiten. über mindestens ein Federelement, welches um ein Abstützelement angeordnet ist, wird der Schwalltopf gegen den Boden des Kraftstoffbehälters vorgespannt. Diese Vorspannung ist für die Bodenreferenzie- rung des Füllstandsgebers notwendig, da der Füllstandgeber zur Ermittlung der Kraftstoffmenge oftmals am Schwalltopf angeordnet ist. Eine fehlende Bodenreferenzierung würde zu einer fehlerhaften Füllstandsmessung führen, da der Boden des Kraftstoffbehälters in Abhängigkeit vom Gewicht des Kraft- Stoffs durchgebogen wird, wodurch der Abstand zwischen Boden und oberer Begrenzungswand des Kraftstoffbehälters vom Füllstand im Kraftstoffbehälter abhängig ist.

Aus der DE 199 42 379 Al ist eine Vorrichtung zum Messen von Füllständen mittels Ultraschall bekannt. Zur besseren Signalleitung und Signalauswertung ist ein starres Messrohr im Kraftstoffbehälter vorgesehen. Daher haben sowohl eine füllstandsabhängigen änderung des Abstandes zwischen dem Boden

und der oberen Begrenzungswand des Kraftstoffbehälters als auch herstellungsbedingte Toleranzen im Bereich von mehreren Millimetern zur Folge, dass das Messrohr nicht optimal bis unmittelbar unter die obere Begrenzungswand des Kraftstoffbe- hälters angeordnet werden kann. Die Schallwellen und deren Reflexionen müssen daher teilweise ungeführt den Kraftstoffbehälter durchlaufen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraft- stofffördereinheit zu schaffen, die eine genaue Ermittlung des Füllstandes in einem Kraftstoffbehälter ermöglicht, wobei insbesondere bei der Verwendung von Ultraschall eine Wellenleitung über den gesamten Laufweg ermöglicht wird. Darüber hinaus soll die Kraftstofffördereinheit möglichst einfach aufgebaut sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schwalltopf mindestens eine Aufnahme für das mindestens eine Abstützelement besitzt, in der das Abstützelement bei einem sich verändernden Abstand zwischen Flansch und Schwalltopf gleitet, dass die Aufnahme bis zum Boden des Schwalltopfes ausgebildet ist, und den Umfang des Abstützelementes vollständig umschließt, dass die Aufnahme im Bodenbereich eine öffnung aufweist, über die Kraftstoff aus dem Kraftstoffbe- hälter in die Aufnahme eindringen kann, dass der Füllstandsgeber einer Sende- und Empfangseinheit für Ultraschallwellen aufweist und dass die Sende- und Empfangseinheit derart in der Kraftstofffördereinheit angeordnet ist, dass die Ultraschallwellen in der Aufnahme und dem Abstützelement laufen.

Durch die Ausbildung der Aufnahme für das Abstützelement bis zum Boden des Schwalltopfes und der Anordnung der Sende- und Empfangseinheit für Ultraschall derart, dass die Ultraschallwellen in der Aufnahme und dem Abstützelement laufen, dienen die Aufnahme und das Abstützelement als Messrohr. Ein separates Messrohr kann daher entfallen. Durch die Einsparung des separaten Messrohres lässt sich die erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit kostengünstig herstellen. Die Ausbildung

der Bauteile Aufnahme und Abstützelement nach Art einer Teleskopanordnung gewährleistet darüber hinaus, dass auf diese Weise ein Messrohr geschaffen wird, welches unabhängig von Fertigungstoleranzen und füllstandsabhängigen Abständen zwi- sehen Boden und oberer Begrenzungswand des Kraftstoffbehälters eine geführte Ausbreitung der Ultraschallwellen über die gesamte Höhe gewährleistet. Ermöglicht wird dies insbesondere dadurch, dass das Abstützelement durch seine Verbindung mit dem Flansch bis unmittelbar in den Bereich der oberen Begren- zungswand reicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sende- und Empfangseinheit bezogen auf die Einbaulage der Kraftstoffför- dereinheit im Bereich des oberen Endes des Abstützelementes angeordnet, wodurch die Sende- und Empfangseinheit nahe dem Flansch der Kraftstofffördereinheit angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht zum einen eine Vormontage der Sende- und Empfangseinheit mit dem Abstützelement. Zum anderen lassen sich aufgrund der flanschnahen Anordnung die elektrischen Anschlussleitungen relativ kurz und somit störunanfälliger ausführen .

In einer verbesserten Ausführung ist die Sende- und Empfangseinheit im Flansch, insbesondere in einer Buchse des Flan- sches angeordnet, in der das Abstützelement mit seinem oberen Ende angeordnet ist. Dadurch wird die vollständige Integration der Sende- und Empfangseinheit in den Flansch ermöglicht. Elektrische Anschlussleitungen im Kraftstoffbehälter können entfallen, wenn die elektrischen Anschlüsse als elektrische Durchführung zur Flanschaußenseite ausgebildet sind.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sende- und Empfangseinheit bezogen auf die Einbaulage der Kraftstofffördereinheit im unteren Bereich, vorzugsweise am Boden, der Aufnahme des Abstützelementes angeordnet. Mit dieser Anordnung erfolgt die Messung durch den Kraftstoff. Infolgedessen lässt sich die Sende- und Empfangseinheit mit einer geringeren Leistung betreiben.

Die Anordnung der Sende- und Empfangseinheit mit dem Flansch oder dem Schwalltopf wird in besonders zuverlässiger Weise mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, vorzugsweise durch Umspritzen, Schweißen oder Kleben, erreicht. Insbesondere das Umspritzen hat den Vorteil, dass damit die Sende- und Empfangseinheit zuverlässig gegen Kraftstoff und dessen aggressive Bestandteile geschützt ist, wobei die Bereiche der Sende- und Empfangseinheit, welche die Ultraschallwellen aussen- den und empfangen von der Umspritzung ausgenommen sind.

Eine kompakte und damit störunanfällige Bauweise wird dadurch erreicht, dass die Sende- und Empfangseinheit eine Auswerteelektronik besitzt, die derart ausgestaltet ist, dass auf Ba- sis der Ultraschallwellen ein dem Füllstand entsprechendes elektrisches Signal erzeugbar ist.

Sofern die Sende- und Empfangseinheit im Schwalltopf angeordnet ist wird ein Schutz der Auswerteelektronik dadurch er- reicht, dass die Auswerteelektronik beabstandet zur Sende- und Empfangseinheit, vorzugsweise im Flansch angeordnet ist. Die Auswerteelektronik kann im Flansch zum Schutz vor aggressiven Bestandteilen des Kraftstoffs in einem Gehäuse, welches im Flansch ausgebildet ist, angeordnet werden. Es ist aber auch denkbar, im Bodenbereich des Schwalltopfes einen Raum vorzusehen, in dem die Auswerteelektronik mit Abstand zur Sende- und Empfangseinheit angeordnet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auswer- teelektronik separat in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse angeordnet, wobei die Leiterplatte oder die Keramik, welche die Auswerteelektronik trägt, ein Bestandteil des Gehäuses sein kann, welches druck- und flüssigkeitsdicht mit einem Deckel verbunden ist.

Um eine möglichst ungestörte Ausbreitung der Ultraschallwellen beim übergang vom Abstützelement zur Aufnahme und umgekehrt zu gewährleisten, besitzen das Abstützelement und die

Aufnahme die gleiche Querschnittsform. Die Querschnittsform kann dabei beliebig, z.B. rund, oval oder rechteckig sein.

Für eine hinreichend genaue Messung des Füllstandes ist es wichtig, dass der Füllstand in der Aufnahme und im Abstützelement gleich dem Füllstand im Kraftstoffbehälter ist. Infolge der bekannten Anordnung des Abstützelements am Flansch kann es sich ergeben, dass sich im Abstützelement ein Staudruck aufbaut, infolge dessen der Füllstand in der Aufnahme und im Abstützelement verschieden zu dem Füllstand im Kraftstoffbehälter ist. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, in der Buchse zur Aufnahme des Abstützelementes und/oder im Abstützelement eine öffnung vorzusehen, über die das Innere des Abstützelementes mit der Umgebung im Kraftstoffbehäl- ter verbunden ist. Im einfachsten Fall ist die öffnung als Bohrung ausgebildet.

An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen Figur 1: eine erfindungsgemäße Kraftstofffördereinheit in einem Kraftstoffbehälter und

Figur 2: eine zweite Ausführungsform der Kraftstofffördereinheit gemäß Figur 1.

Die Kraftstofffördereinheit 1 in Fig. 1 ist durch eine öffnung 2 in einen Kraftstoffbehälter 3 eingesetzt. Der Kraftstoffbehälter 3 weist einen Boden 4 und eine obere Begrenzungswand 5 auf. Die Kraftstofffördereinheit 1 besitzt einen Schwalltopf 6, in dem eine Kraftstoffpumpe 7 angeordnet ist, und einen Flansch 11, der die öffnung 2 verschließt. Die

Kraftstoffpumpe 7 saugt über einen Vorfilter 8 Kraftstoff aus dem Schwalltopf 6 an und fördert den Kraftstoff über einen Auslass 9 in eine Vorlaufleitung 10, welche durch den Flansch 11 zu einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs führt.

Der Flansch 11 und der Schwalltopf 6 der Kraftstofffördereinheit 1 sind über ein als kreisförmiges Rohr ausgebildetes Ab-

Stützelement 12 miteinander verbunden. Die Verbindung mit dem Flansch 11 erfolgt über den oberen Bereich 13 des Rohrs 12, der in eine Buchse 14 des Flanschs 11 eingepresst ist. Das untere Ende 15 des Rohrs 12 ist in einer Aufnahme 16 mit kreisförmigem Querschnitt derart angeordnet, dass das Rohr 12 entlang der Aufnahme 16 gleiten kann. Die Aufnahme 16 erstreckt sich bis zum Boden 17 des Schwalltopfes 6. Eine Schraubenfeder 18 ist außen am Rohr 12 so angeordnet, dass sie sich an der Buchse 14 des Flansches 11 und an einem Ge- genhalter 19, welcher an der Aufnahme 16 befestigt ist, abstützt und so die Vorspannung des Schwalltopfes 6 gegen den Boden 4 des Kraftstoffbehälter 3 gewährleistet.

Am Boden der Aufnahme 16 ist eine Sende- und Empfangseinheit 20 angeordnet, welche Ultraschallwellen durch den Kraftstoff in Richtung Flansch 11 aussendet. Die Ultraschallwellen werden an der Füllstandsgrenze 21 reflektiert. Die reflektierten Ultraschallwellen werden von der Sende- und Empfangseinheit 20 detektiert und einer nicht dargestellten Auswerteelektro- nik zugeführt, in der auf Basis der Ultraschallwellen ein dem Füllstand entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird.

Der Füllstand in der Aufnahme 16 entspricht dem Füllstand im Kraftstoffbehälter 3. Die Gleichheit der beiden Füllstände wird durch eine Bohrung 22 gewährleistet, welche das Innere der Aufnahme 16 mit der Umgebung im Kraftstoffbehälter 3 verbindet. Zur besseren Darstellung wurde die Bohrung um 90° nach rechts in die Zeichenebene gedreht.

Der Füllstand im Schwalltopf 6 liegt gegenüber den beiden

Füllständen in der Aufnahme 16 und dem Kraftstoffbehälter 3 auf einem höheren Niveau, da der Schwalltopf 3 über eine nicht dargestellte Saugstrahlpumpe permanent mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 3 befüllt wird.

Die Kraftstofffördereinheit 1 in Figur 2 entspricht im Grundaufbau der in Figur 1. Der Unterschied besteht in der Anordnung der Sende- und Empfangseinheit 20, welche die Ultra-

Schallwellen in Richtung Schwalltopf 6 aussendet und die an der Füllstandsgrenze 21 reflektierten Ultraschallwellen de- tektiert .

Die Sende- und Empfangseinheit 20 ist zusammen mit einer Auswerteelektronik 23 zu einer Einheit verbunden. Die Einheit ist auf einem Träger 24 angeordnet, der im Flansch 11 befestigt ist. Elektrische Anschluss- und Signalleitungen 25 führen von der Auswerteelektronik 23 zu einer nicht dargestell- ten, elektrischen Durchführung im Flansch 11. Es ist aber auch möglich, die Einheit mit der Auswerteelektronik 23 im Bereich der Buchse 14 in den Flansch einzuspritzen, um so die Auswerteelektronik 23 geschützt im Flansch 11 zu befestigen.

In der Buchse 14 ist eine Bohrung 25 angeordnet, welche das

Innere des Rohres 12 mit der Umgebung im Kraftstoffbehälter 3 verbindet. Diese Bohrung 25 dient dem Druckausgleich zwischen dem Kraftstoffbehälter 3 und dem Inneren des Rohres 12 und der Aufnahme 16, um immer gleiche Füllstände zu gewährleis- ten. Die Bohrung 22 im unteren Bereich der Aufnahme 16 ist in ihrer lagerichtigen Anordnung dargestellt.