Schraubenspindelpumpe , Kraftstoffförderaggregat und Kraftstofffördereinheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe, ein eine solche Schraubenspindelpumpe umfassendes Kraft ^¬ stoffförderaggregat sowie eine ein solches Kraftstoffförder ^¬ aggregat umfassende Kraftstofffördereinheit zur Verwendung in Fahrzeugen, insbesondere in Personenkraftwagen und/oder

Nutzfahrzeugen .

Schraubenspindelpumpen - auch Schraubenpumpen genannt - sind Verdrängerpumpen, deren Verdränger die Form einer Spindelschraube aufweisen. Zwei gegenläufige Schraubenspindeln, welche mit einer gewindeförmigen Profilierung ausgebildet sind, greifen dabei ineinander und verdrängen ein Fördermedium, bei dem es sich etwa um einen Kraftstoff - z.B. Benzin- oder Dieselkraftstoff - für eine Brennkraftmaschine eines Personenkraftwagens und/oder eines Nutzfahrzeugs handeln kann. Die Kombination aus den Spindelschrauben und einem Pumpengehäuse, in dem die Schrau ^¬ benspindeln angeordnet und geführt sind, bezeichnet man auch als Pumpenstufe. Die beiden Schraubenspindeln bilden in Verbindung mit dem Pumpengehäuse Förderkammern für das Fördermedium. Infolge einer Drehung der Schraubenspindeln wandern diese Förderkammern von einer Saugseite bzw. Einlassseite zu einer Druckseite bzw. Auslassseite der Pumpe bzw. Pumpenstufe und befördern somit das angesaugte Fördermedium.

Im Rahmen dieser Offenbarung ist unter dem Begriff Pumpe bzw. Pumpenstufe ein und derselbe Gegenstand zu verstehen.

Derartige Pumpen finden beispielsweise Anwendung in Kraft ^¬ stoffförderaggregaten bzw. Kraftstoffpumpen von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeugen. Im Rahmen dieser Offenbarung ist unter dem Begriff Kraft- stoffförderaggregat bzw. Kraftstoffpumpe ein und derselbe Gegenstand zu verstehen, der neben einer Pumpe bzw. Pumpenstufe auch einen Elektromotor als Antrieb umfasst.

Durch die sich im Betrieb in der Pumpe einstellenden Druck- zustände erfahren die Schraubenspindeln eine axiale Verlagerung relativ zum Pumpengehäuse sowie eine Schrägstellung bzw.

Verschränkung relativ zueinander sowie relativ zum Pumpengehäuse . Aus dem Stand der Technik sind Pumpen der zuvor beschriebenen Art bekannt, die saugseitig mit einer planen Anschlagsfläche versehen sind, gegen welche die Schraubenspindeln anschlagen und sich dabei abstützten. Diese plane Anschlagsfläche gehört dabei einem als Anschlagselement fungierenden quaderförmigen Ein- satzelement aus Metall an, welches bevorzugt in einem Pum ^¬ pendeckel angeordnet ist. Durch dieses Einsatzelement wird eine betriebsbedingt axiale Verlagerung der Schrauben abgefangen.

Druckseitig kann sich die ' 'treibende' ' Schraube dabei über eine Kupplung gegen das Pumpengehäuse abstützen, wohingegen sich die ' 'angetriebene' ' bzw. ' 'getriebene' ' Schraube druckseitig über einen am Pumpengehäuse angespritzten Zapfen abstützten kann. Zur Klarstellung sei dabei erwähnt, dass man unter diesen Ab- stützungen in aller Regel jeweils eine Notabstützung versteht. Die eigentliche Abstützung der beiden Schraubenspindeln erfolgt betriebsbedingt saugseitig an einem gehäuseseitig dafür vor ^¬ gesehenen axialen Anschlag.

Die saugseitig vorgesehene plane Anschlagsfläche gewährleistet dabei lediglich, dass die betriebsbedingt axiale Verlagerung der Schrauben abgefangen wird. Die Schrägstellung bzw . Verschränkung der Schrauben hingegen bleibt davon allerdings unbeeinflusst .

Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Pumpe der zuvor beschriebenen Art bereitzustellen, welche auch der Schrägstellung bzw. Ver- schränkung der Schrauben begegnet. Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst, der eine Schraubenspindelpumpe unter Schutz stellt. Vorteilhafte Aus ^¬ führungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Es wird eine Schraubenspindelpumpenstufe vorgeschlagen, um ^¬ fassend mindestens zwei Schraubenspindeln, welche eine Antriebsspindel und eine zur Antriebsspindel gegenläufige Laufspindel umfassen, und ein Pumpengehäuse zur Aufnahme der beiden Schraubenspindeln.

Die beiden Schraubenspindeln bilden dabei zumindest in Ver- bindung mit dem Pumpengehäuse Förderkammern, welche sich infolge einer Drehung der Schraubenspindeln von einer Saugseite bzw. Einlassseite zu einer Druckseite bzw. Auslassseite der Pumpe bewegen. Oder anders ausgedrückt, die Förderkammern bewegen sich infolge einer Drehung der Schraubenspindeln in Richtung der Druckseite der Pumpe.

Grundsätzlich könnten solche Schraubenspindeln die Förderkammern auch in Verbindung mit einem Pumpengehäuse, einem Pumpendeckel und ggf. mit einem zusätzlichen Element bzw.

Einsatzelement bilden, wobei dieses zusätzliche Element in ^¬ nerhalb des Pumpengehäuses und/oder des Pumpendeckels angeordnet sein kann.

Das Pumpengehäuse weist dabei einen ersten Anschlag für die Antriebsspindel und einen zweiten Anschlag für die Laufspindel auf. Dabei wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der beiden Anschläge bezüglich einer ersten Ebene der Pumpe um einen Winkel angestellt ist, um einer betriebsbedingten Schrägstellung bzw. Verschränkung der beiden Spindeln entgegenzuwirken.

Unter einer Winkelanstellung eines Anschlags ist dabei im Sinne dieser Offenbarung eine Neigung bzw. Verschwenkung des An- Schlages relativ zu einer Bezugsebene zu verstehen, wobei unter der Bezugsebene entweder eine durch eine Längsrichtung bzw. Längsachse der Pumpe und eine orthogonal dazu liegende Quer ^¬ richtung bzw. Querachse der Pumpe aufgespannte Ebene zu verstehen ist oder aber eine durch die Längsrichtung bzw. Längsachse der Pumpe in Verbindung mit einer weiteren orthogonal dazu liegenden Querrichtung bzw. Querachse der Pumpe aufgespannte Ebene.

Dadurch lässt sich der Spalt zwischen den Schrauben entlang des miteinander kämmenden Eingriffs verringern, so dass sich auch die ''innere'' Leckage der Pumpe bzw. Pumpenstufe verringert. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Reibung in den Bereichen des Pumpengehäuses, in denen diese Schrägstellung bzw . Verschränkung abgefangen wird, verringert wird. Folglich bedingt dies auch eine Verringerung des Drehmomentbedarfs der Pumpe. Im Ergebnis wird somit der Wirkungsgrad der Pumpe in zweifacher Weise verbessert.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der erste Anschlag um einen ersten Winkel und der zweite Anschlag um einen zweiten Winkel bezüglich der ersten Ebene angestellt, um der Schrägstellung bzw. Verschränkung entgegenzuwirken. Dabei kann der erste Winkel entgegengesetzt liegend zum zweiten Winkel sein. Ferner können die beiden Winkel betragsmäßig identisch sein. Dadurch lässt sich die besagte ''innere'' Leckage weiter verringern und der Wirkungsgrad der Pumpe weiter verbessern.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zumindest einer der beiden Anschläge bezüglich einer zweiten Ebene der Pumpe, die orthogonal zur ersten Ebene der Pumpe ist, um einen Winkel angestellt, um der Schrägstellung bzw. Verschränkung der beiden Spindeln im Raum entgegenzuwirken.

Dadurch lässt sich die besagte ''innere'' Leckage weiter verringern und der Wirkungsgrad der Pumpe weiter verbessern. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich der erste Anschlag um einen dritten Winkel und der zweite Anschlag um einen vierten Winkel bezüglich der zweiten Ebene angestellt, um der Schrägstellung bzw. Verschränkung entgegenzuwirken. Dabei kann der dritte Winkel entgegen gesetzt liegend zum vierten Winkel sein. Ferner können die beiden Winkel betragsmäßig identisch sein.

Dadurch lässt sich die besagte ''innere'' Leckage weiter verringern und der Wirkungsgrad der Pumpe weiter verbessern.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Pumpengehäuse mindestens ein als Anschlagselement für die Schraubenspindeln fungierendes Einsatzmittel bzw. -element auf, welches den ersten Anschlag und den zweiten Anschlag aufweist und gegen welches sich die Schraubenspindeln abstützen.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Pumpengehäuse ein erstes Einsatzmittel bzw. -element für die Antriebsspindel und ein zweites Einsatzmittel bzw. -element für die Laufspindel auf, wobei das erste Einsatzmittel bzw. -element den ersten Anschlag und das zweite Einsatzmittel bzw. -element den zweiten Anschlag zur Abstützung der jeweiligen Schraubenspindel aufweist.

Das Einsatzmittel kann dabei beispielsweise quaderförmig, prismenförmig oder rondenförmig ausgebildet sein. Bezüglich der Formgebung des Einsatzmittels sind aber auch vielfältige weitere Variationen denkbar. Unter einem rondenförmigen Einsatzmittel ist dabei ein im Wesentlichen zylinderförmiger Körper bzw.

Zylinder zu verstehen, dessen Höhe im Verhältnis zu seiner Breite bzw. zu seinem Durchmesser geringer ausfällt.

Das Einsatzmittel kann dabei vorteilhafterweise mit einem umlaufenden Absatz zur axialen Festlegung gegenüber dem Pumpengehäuse versehen sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Einsatzmittel ferner mit Formelementen zur tangentialen Festlegung gegenüber dem Pumpengehäuse versehen sein. Diese Formelemente sind dabei über den Umfang des Einsatzmittels angeordnet, etwa in der Gestalt von geraden Zahnflanken.

Grundsätzlich ist die Formgebung in Bezug auf derartige

Formelemente sehr vielfältig gestaltbar und kann sowohl gerade als auch ungerade Formen umfassen.

Das Einsatzmittel kann dabei ferner aus einer Keramik, einem Metall oder einem Kunststoff ausgebildet sein. Eine Keramik oder ein Metall zeichnen sich dabei besonders durch ihre Härte aus, durch die sich bekanntlich eine Reibung reduzieren und eine Verschleißfestigkeit begünstigen lässt.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Pumpengehäuse mit einem Pumpendeckel ergänzt werden, in welchem der erste Anschlag und der zweite Anschlag angeordnet sind. Dabei kann das Einsatzmittel bzw. -element in dem Pumpendeckel an ^¬ geordnet sein. Der Pumpendeckel kann dabei als ein zum Pum ^¬ pengehäuse gehörendes Teil zur Aufnahme der Schraubenspindeln angesehen werden.

Das Pumpengehäuse und/oder der Pumpendeckel kann/können dabei als Spritzgussteil/Spritzgussteile ausgebildet sein. Ferner kann das Einsatzmittel bzw. -element eine Aufnahme für ein Ausrichtungsmittel, vorzugsweise in der Gestalt eines An- druckstiftes aufweisen, mit dem das Einsatzmittel bzw. -element zur Umspritzung ausrichtbar ist, um eine Winkelanstellung bezüglich der Längsrichtung und/oder der Querrichtung der Pumpe einzustellen.

Es wird ferner ein Kraftstoffförderaggregat vorgeschlagen, welches einen Elektromotor und eine durch den Elektromotor angetriebene Schraubenspindelpumpe der zuvor beschriebenen Art aufweist. Solch ein Kraftstoffförderaggregat wird durch den Anspruch 18 unter Schutz stellt. Es wird ferner eine Kraftstofffördereinheit zur Verwendung in einem Kraftstofftank eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches zum Betrieb mit einem flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoff versorgt werden muss, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge.

Die Kraftstofffördereinheit umfasst dabei ein Kraftstoffför- deraggregat der zuvor beschriebenen Art und einen Schwalltopf, in welchem das Kraftstoffförderaggregat angeordnet ist, um aus dem Schwalltopf Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor zu fördern .

Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren- darstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen: Fig.l eine Schnittdarstellung einer vorgeschlagenen

Schraubenspindelpumpe,

Fig.2 ein rondenförmiges Einsatzmittel bzw. Anschlagselement nebst einem Andruckstift und Fig.3 eine Schnittdarstellung sowie zwei perspektivische

Darstellungen eines Pumpendeckels der in Fig.l ge ^¬ zeigten Pumpe.

Fig.l veranschaulicht eine Schraubenspindelpumpe bzw.

Schraubenspindelpumpenstufe P, welche eine Antriebsspindel 2 und eine zur Antriebsspindel 2 gegenläufige Laufspindel 4 umfasst. Die Pumpe P umfasst ferner ein Pumpengehäuse 6, welches auch einen Pumpendeckel 8 zur Aufnahme der beiden Schraubenspindeln 2, 4 aufweist . Die beiden Schraubenspindeln 2, 4 bilden dabei mit dem Pumpengehäuse 6 Förderkammern 10, welche sich infolge einer Drehung der Schraubenspindeln 2, 4 von einer Saugseite 12 zu einer ₀

Druckseite 14 der Pumpe P bewegen. Oder anderes formuliert, es bewegen sich die Förderkammern 10 infolge einer Drehung der Schraubenspindeln 2, 4 in Richtung der Druckseite 14.

Im Pumpendeckel 8 sind ferner zwei als Anschlagselemente fungierende, rondenförmige und aus einer Keramik ausgeführte Einsatzmittel 16, 18 angeordnet, welche Anschlagsflächen bilden, gegen welche die beiden Schraubenspindeln 2, 4 betriebsbedingt anschlagen und sich dabei abstützten. Die Anschlagsflächen können dabei eben, aber auch uneben ausgebildet sein, etwa in der Gestalt einer bezüglich der Schraubenspindeln konkaven Ausformung der jeweils zugewandten Anschlagsfläche.

Das erste Einsatzmittel bzw. der erste Anschlag 16 ist dabei der Antriebsspindel 2 zugeordnet, wohingegen das zweite Einsatz- mittel bzw. der zweite Anschlag 18 der Laufspindel 4 zugeordnet ist .

Ferner sind diese beiden Anschläge 16, 18 bezüglich einer ersten Ebene X - Z sowie bezüglich einer zweiten Ebene X - Y der Pumpe P um je einen Winkel angestellt, um einer betriebsbedingten Verschränkung der beiden Spindeln 2, 4 entgegenzuwirken. Die erste Ebene X - Z liegt dabei orthogonal zur zweiten Ebene X - Y. Die erste Ebene X - Z wird dabei durch die Längsrichtung bzw. Längsachse X - X der Pumpe bzw. Pumpenstufe und eine orthogonal dazu liegende Querrichtung bzw. Querachse Z - Z der Pumpe bzw. Pumpenstufe aufgespannt. Die zweite Ebene X - Y hingegen wird durch die Längsrichtung bzw. Längsachse X - X der Pumpe bzw. Pumpenstufe und eine weitere orthogonal dazu liegende Quer ^¬ richtung bzw. Querachse Y - Y der Pumpe bzw. Pumpenstufe aufgespannt .

Der erste Anschlag 16 ist bezüglich der ersten Ebene X - Z um einen ersten Winkel ι und der zweite Anschlag 18 ist bezüglich der erste Ebene X - Z um einen zweiten Winkel 2 angestellt. Der erste Winkel ι ist dabei entgegengesetzt liegend zum zweiten Winkel 0(2, wobei die beiden Winkel ι, ₂ betragsmäßig zum Beispiel identisch sind (vgl. Fig.l).

Ferner ist der erste Anschlag 16 um einen dritten Winkel ßi bezüglich der zweiten Ebene X - Y und der zweite Anschlag 18 um einen vierten Winkel ß ₂ bezüglich der zweiten Ebene X - Y angestellt. Der dritte Winkel ßi ist dabei entgegen gesetzt liegend zum vierten Winkel ß ₂ , wobei die beiden Winkel ßi, ß ₂ betragsmäßig zum Beispiel identisch sind (vgl. Fig.3).

Das Pumpengehäuse 6 und der Pumpendeckel 8 sind als Spritz ^¬ gussteile ausgebildet. Die beiden Einsatzmittel 16, 18 mit den zugeordneten Anschlägen werden bei der spritzgusstechnischen Herstellung des Pumpendeckels 8 umspritzt. Bevor sie jedoch umspritzt werden, erfahren sie die zuvor beschriebene räumliche Ausrichtung (vgl. Winkel ι, ₂ , ßi, ß ₂ ) · Zu diesem Zweck enthalten die beiden Einsatzmittel 16, 18 je eine Aufnahme 20 für ein Ausrichtungsmittel, vorzugsweise in der Gestalt eines An ^¬ druckstiftes 22 (vgl . Fig .2 ) , mit dem das j eweilige Einsatzmittel zur Umspritzung - unter Verwendung eines hier nicht dargestellten Anschlagsmittels, gegen welches das jeweilige Einsatzmittel 16, 18 anschlagbar ist - ausrichtbar ist, um die besagte Winkel ^¬ anstellung bezüglich der ersten Ebene X - Z und der zweiten Ebene X - Y der Pumpe P einzustellen bzw. zu ermöglichen. Nach der Umspritzung werden die beiden Andruckstifte 20 dem Pumpendeckel 8 entnommen, so dass die beiden Aufnahmen bzw. Aussparungen 20 entstehen. Die Aufnahme 20 kann dabei halbkugelförmig ausgebildet sein, wobei sich an die Halbkugelform ein kurzer nach außen hin sich konisch ausweitender Abschnitt anschließt (vgl. Fig.2) .

Unter einem der zuvor genannten rondenförmigen Einsatzmittel 16, 18 ist dabei ein im Wesentlichen zylinderförmiger Körper bzw. Zylinder zu verstehen, dessen Höhe im Verhältnis zu seiner Breite bzw. zu seinem Durchmesser geringer ausfällt.

Das rondenförmige Einsatzmittel 16, 18 (vgl. Fig.2) hat dabei ferner vorteilhafterweise die Gestalt eines abschnittsweise abgesetzten Zylinders, dessen erster gegenüber dem zweiten Abschnitt 26 beispielsweise breiterer Abschnitt 24 mit der Aufnahme 20 versehen ist. Die Aufnahme 20 kann sich dabei zum Teil bis in den zweiten Abschnitt 26 erstrecken, der gegenüber dem ersten Abschnitt abgesetzt ist (vgl. Fig.3) . Die Geometrie der Aufnahme 20 ist dabei frei wählbar, um als Aufnahme 20 für den Andruckstift 22 zu fungieren.

Der umlaufende Absatz 23 fungiert dabei im Sinne eines Ver- ankerungselements , welches das Einsatzmittel 16, 18 gegenüber dem umspritzten Pumpendeckel 8 axial festlegt. Zur tangentialen Festlegung des Einsatzmittels 16, 18 hingegen sind über den Umfang des Abschnitts 24 angeordnete Formelemente vorgesehen, die tangential wirken, etwa in der Gestalt von geraden Zahn- flanken 25. Zusätzlich oder alternativ dazu können auch gewölbte Formelemente vorgesehen sein, die gleichermaßen die Festlegung des Einsatzmittels 16, 18 in tangentialer Richtung gewährleisten. Zusätzlich oder alternativ dazu können auch zwei planparallele Flächen am Umfang des Abschnitts 24 ausgebildet sein.

Fig.3 veranschaulicht eine weitere Schnittdarstellung des zuvor beschriebenen Pumpendeckels 8 entlang der Schnittlinie A - A, wobei der Schnittdarstellung die beiden keramischen Einsatz- mittel 16, 18 mit den zugeordneten Anschlägen zu entnehmen sind, die auch relativ zur zweiten Ebene X - Y um die besagten Winkel ßi, ß2 ausgerichtet bzw. angestellt sind. Fig.3 veranschaulicht dabei auch die Vorteilhaftigkeit des als Spritzgussteil aus ^¬ gebildeten Pumpendeckels 8, der an verschiedenen Stellen Ma- terialeinsparungen aufweist, die vorteilhafterweise zur Ge ^¬ wichtseinsparung beitragen.

Die untere der beiden perspektivischen Darstellungen in Fig.3 veranschaulicht den Einlass 28 des Pumpendeckels 8, über den ein Kraftstoff in die Pumpe P angesaugt wird. Quer bzw. orthogonal zur Längsrichtung X - X erstreckt sich dabei ein Steg 30, der am Pumpendeckel 8 angeformt ist und dessen im Wesentlichen kreisförmige Einlassöffnung teilt. Der Durchmesser der Einlassöffnung muss dabei nicht zwingend im Zusammenhang mit einer kreisförmigen Einlassöffnung verstanden werden, sondern vielmehr als eine einen Einlass umschreibende Kontur. In dem Steg 30 sind die beiden Einsatzmittel 16, 18 untergebracht. Der Steg 30 ist dabei derart fein ausgeführt bzw. umspritzt, dass die Stegkontur aufgrund der umpritzten Einsatzmittel 16, 18 wel ^¬ lenförmig ausfällt. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der be- schriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.