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Title:
FUEL PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/054659
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fuel pump comprising an electromotive drive that has a commutator (20) and carbon brushes (24, 26) that brush alternately against commutator segments (16, 18) when said commutator (20) is rotated. The aim of the invention is to improve the corrosion resistance and to clean the carbon brushes (24, 26). To achieve this, the commutator segments (16, 18) contain graphite and at least one commutator segment (16, 18) contains graphite and an admixture of a material (30) that has a greater hardness than graphite.

Inventors:
WARNKE WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/052801
Publication Date:
June 16, 2005
Filing Date:
November 04, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
WARNKE WOLFGANG (DE)
International Classes:
F02M37/10; H01R39/04; (IPC1-7): F02M37/10; H01R39/04
Foreign References:
US20020140313A12002-10-03
EP1363365A12003-11-19
EP1003269A12000-05-24
GB789017A1958-01-15
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 338 (E - 0954) 20 July 1990 (1990-07-20)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 514 (E - 1150) 27 December 1991 (1991-12-27)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kraftstoffpumpe mit einem elektromotorischen Antrieb mit einem Kollektor und mit bei Rotation des Kollektors wechselweise an Kollektorsegmenten schleifenden Kohle bürsten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kollektorsegmente (16, 18) Graphit und zumin dest ein Kollektorsegment (16, 18) Graphit mit einer Beimischung von einem eine größere Härte als Graphit besitzenden Werkstoff (30) aufweisen.
2. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der beigemischte Werk stoff (30) in Form von einzelnen Partikeln (28) in dem Graphit vorliegt.
3. Kraftstoffpumpe nach Anspruch 2, d a d u r c h g e kennzeichnet, dass die Partikel (28) gleich mäßig in den jeweiligen Kollektorsegmenten (16, 18) verteilt sind.
4. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der beigemischte Werkstoff (30) Aluminiumoxid ist.
5. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Anteil des beigemischten Werkstoffs (30) an den je weiligen Kollektorsegmenten (16, 18) in etwa 0, 2 % be trägt.
6. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kollektorsegmente (16,18) bezogen auf die Kollek torachse radial ausgerichtet sind und dass die Kohle bürsten (24,26) axial an den Kollektorsegmenten (16, 18) anliegen.
7. Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Kollektorsegmente bezogen auf die Kollektorachse axial ausgerichtet sind und dass die Kohlebürsten radial an den Kollektorsegmenten anliegen.
8. Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass alle in Kontakt mit den Kohlebürsten (24,26) kommenden Kollektorsegmente (16, 18) den beigemischten Werkstoff (30) aufweisen.
Description:
Beschreibung Kraftstoffpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffpumpe mit einem elektromotorischen Antrieb mit einem Kollektor und mit bei Rotation des Kollektors wechselweise an Kollektorsegmenten schleifenden Kohlebürsten.

Derartige Kraftstoffpumpen sind bekannt. Sie werden insbeson- dere in Kraftfahrzeugen verwendet und dienen der Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter zum Vergaser oder zur Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors. Der elektromo- torische Antrieb erfolgt dabei mittels eines einen Kollektor aufweisenden Elektromotors, eines so genannten Kommutatormo- tors. Der Kollektor, der auch als Stromwender oder Kommutator bezeichnet wird, ist ein koaxial auf einer Welle des Kommuta- tormotors aufsitzendes zylindrisches Bauteil, bestehend aus Segmente bildenden Kupferlamellen mit Isolierzwischenlagen, an die so genannte Ankerspulen angeschlossen werden. Auf dem Kollektor schleifen Strom zuführende Bürsten aus Kupferdraht- gewebe oder Kohle.

Nachteilig bei diesen Kommutatormotoren ist die Lebensdauer des Motors herabsetzender Verschleiß, der durch die Bildung von ausgeprägten Oxidschichten auf der Oberfläche des Kollek- tors hervorgerufen wird. Eine besonders starke Oxidbildung und damit erheblicher Verschleiß erfolgt bei in einer Kraft- stoffumgebung arbeitenden Motoren. Um dem Verschleiß entge- genzuwirken, ist es bekannt, zusätzlich zu den Kohlebürsten oder in diese integriert eine Putzvorrichtung vorzusehen, die während der Kollektorrotation einen Abrieb der sich auf der Kollektoroberfläche bildenden Oxidschicht bewirken soll. Eine

Reinigung der Kohlebürsten ist weder angedacht noch vorgese- hen.

In einer speziellen Ausführungsform einer Kraftstoffpumpe für bestimmte Kraftstoffe wird anstelle eines Kupferkollektors ein Kohlekollektor verwendet. Das bedeutet, dass nicht Kup- fersegmente in dem Kollektor zum Einsatz kommen, sondern Kohlesegmente. Insbesondere im Zusammenhang mit alkoholhalti- gen Kraftstoffen, die die Eigenschaft aufweisen, mit der Zeit elektrisch leitfähig zu werden, ergibt sich dabei der Nach- teil, dass sich durch elektrochemische Vorgänge Korrosions- produkte auf den Laufflächen der Kohlebürsten ablagern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Laufflächen der Kohlebürsten frei von Korrosionsprodukten gehalten wer- den.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kollektorsegmente Graphit und zumindest ein Kollektorsegment Graphit mit einer Beimischung von einem eine größere Härte als Graphit besitzenden Werkstoff aufweisen.

Durch die Verwendung von Graphit ist der Kollektor des Elekt- romotors zum Antrieb der erfindungsgemäßen Kraftstoffpumpe sehr korrosionsbeständig, insbesondere auch in einer Umgebung von alkoholhaltigen Kraftstoffen ; die Lebensdauer der Kraft- stoffpumpe wird dadurch sehr positiv beeinflusst. Besonders vorteilhaft wird gleichzeitig durch die Beimischung eines härteren Werkstoffs eine Reinigung der an den Kohlesegmenten anliegenden Kohlebürsten während des Betriebs der Kraftstoff- pumpe dadurch erreicht, dass eine Abrasion, das heißt eine Ritzung und Mikrozerspanung, der Kohlebürsten, und zwar ins-

besondere der sich auf den Laufflächen der Kohlebürsten abla- gernden Korrosionsprodukte, mittels des beigemischten Werk- stoffs erfolgt. Der beigemischte Werkstoff führt somit zu einem gewünschten, erhöhten abrasiven Verschleiß der Korrosi- onsprodukte auf den Kohlebürsten durch den Kollektor. Eine zusätzliche Putzvorrichtung oder speziell ausgebildete Kohle- bürsten sind dafür nicht erforderlich.

Man könnte sich vorstellen, den beigemischten Werkstoff bei- spielsweise in Form streifenförmigen Vollmaterials in dem Graphit vorzusehen. Eine besonders gute Reinigung der Kohle- bürsten sowie eine einfache, kostengünstige Herstellung der Kollektorsegmente wird hingegen erreicht, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der beigemischte Werkstoff in Form von einzelnen Partikeln in dem Graphit vorliegt.

Dabei ergibt sich vorteilhaft eine gleichförmige Reinigung der Kohlebürsten im Bereich ihrer gesamten Auflagefläche am Kollektor, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfin- dung die Partikel gleichmäßig in den jeweiligen Kollektorseg- menten, das heißt in dem oder den Kollektorsegmenten, die Graphit mit einer Beimischung des eine größere Härte als Graphit besitzenden Werkstoffs aufweisen, verteilt sind.

Grundsätzlich unterliegt die Wahl des beigemischten Werk- stoffs keinen Einschränkungen. Wie Versuche mit erfindungsge- mäßen Kraftstoffpumpen gezeigt haben, hat es sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der beigemischte Werkstoff Alumi- niumoxid ist.

Um trotz guter Reinigungswirkung die elektrischen Eigenschaf- ten der Kohlebürsten-Kollektorsegmente-Paarung nicht mögli- cherweise ungünstig zu beeinflussen, hat es sich als vorteil- haft gezeigt, wenn der Anteil des beigemischten Werkstoffs an den jeweiligen Kollektorsegmenten, das heißt an dem oder den Kollektorsegmenten, die Graphit mit einer Beimischung des eine größere Härte als Graphit besitzenden Werkstoffs aufwei- sen, in etwa 0,2 % beträgt.

Eine vorteilhaft besonders schlanke Bauform des elektromoto- rischen Antriebs der Kraftstoffpumpe ergibt sich nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung, wenn die Kollektorseg- mente bezogen auf die Kollektorachse radial ausgerichtet sind und die Kohlebürsten axial an den Kollektorsegmenten anlie- gen. Die Kollektorsegmente sind dabei an einer Stirnseite des Kollektors angeordnet, an die die Kohlebürsten axial ange- drückt werden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Kollektorsegmente bezogen auf die Kollektorachse axial ausgerichtet und die Kohlebürsten liegen radial an den Kollektorsegmenten an, wodurch die Antriebseinheit der Kraft- stoffpumpe sehr kurz und flach ausgebildet werden kann.

Durch die Rotation des Kollektors und das sich daraus erge- bende Schleifen der Kohlebürsten über alle Kollektorsegmente kann eine nennenswerte Reinigung der Kohlebürsten bereits erreicht werden, wenn lediglich ein Kollektorsegment oder wenige Kollektorsegmente den beigemischten, härteren Werk- stoff aufweisen. Für eine besonders wirkungsvolle Reinigung der Kohlebürsten bei gleichzeitiger Vermeidung von Unwucht des Kollektors ist es hingegen vorteilhaft, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung alle in Kontakt mit den

Kohlebürsten kommenden Kollektorsegmente den beigemischten Werkstoff aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Darin zeigt die einzige Figur eine geschnittene Ansicht eines Ro- tors einer Kraftstoffpumpe.

In der Figur ist ein Rotor 1 eines nicht weiter dargestellten Kommutatormotors einer Kraftstoffpumpe abgebildet. Der eine Rotorwelle 2 aufweisende Rotor 1 rotiert beim Betrieb der Kraftstoffpumpe um eine Rotorachse 4 und ist mit Rotorwick- lungen 6 versehen. Die Enden der Rotorwicklungen 6 sind elektrisch leitend mit Anschlüssen 8, 10 von Kontaktfahnen 12,14 verbunden.

Ferner sind Graphit aufweisende, bevorzugt aus Graphit beste- hende, Kollektorsegmente 16,18 eines koaxial auf der Rotor- welle 2 aufsitzenden Kollektors 20 mit den Kontaktfahnen 12, 14 verbunden. Somit sind die Kollektorsegmente 16,18 an die Rotorwicklungen 6 elektrisch angeschlossen. Die Kollektorseg- mente 16,18 des Kollektors 20 sind bezogen auf die der Ro- torachse 4 entsprechenden Kollektorachse radial, von der Kollektorachse wegweisend ausgerichtet. Bei einer Rotation des Rotors 1, angedeutet durch einen Pfeil 22, und damit des Kollektors 20 schleifen mittels einer nicht dargestellten Federeinrichtung vorgespannte Kohlebürsten 24,26 wechselwei- se an den Kollektorsegmenten ; während einer Umdrehung des Rotors 1 schleift daher beispielsweise sowohl das in der Figur obere Kollektorsegment 16 als auch das in der Figur untere Kollektorsegment 18 an der in der Figur oberen Kohle- bürste 24 entlang.

Es ist ferner zu erkennen, dass die Kollektorsegmente 16,18 eine Beimischung von Partikeln 28 aufweisen, die gleichmäßig in den Kollektorsegmenten 16, 18 verteilt sind und aus einem Werkstoff 30 Aluminiumoxid bestehen. Der Deutlichkeit halber sind die Partikel 28 im Verhältnis zu den Kollektorsegmenten 16,18 in Übergröße dargestellt.




 
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