Kraftstofffördereinheit, Kraftstofffördersystem und Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstofffördereinheit zur Verwendung innerhalb eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs, ein Kraftstofffördersystem mit einer solchen Kraftstoffför dereinheit sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Kraftstoff fördersystem.

Eine solche Kraftstofffördereinheit umfasst bekanntlich einen an einer Wandung eines Kraftstofftanks angeordneten Schwalltopf, aus welchem ein flüssiger Kraftstoff mittels einer Kraft stoffpumpe zu einem Verbrennungsmotor gefördert wird, und einen eine Öffnung des Kraftstofftanks verschließenden Flansch, welcher gegenüber dem Schwalltopf über mindestens ein Ab- stützelement federnd vorgespannt ist. Dieses mindestens eine Abstützelement, welches mit dem Schwalltopf und dem Flansch gefügt ist, bildet dabei zugleich eine Verankerung zwischen dem Schwalltopf und dem Flansch.

Bei einem Fahrzeugaufprall kann sich der Kraftstofftank aufgrund einer in ihn eingebrachten kinetischen Energie bis zur

Kraftstofffördereinheit derart verformen, dass sich die Ver ankerung zwischen dem Schwalltopf und dem Flansch löst. Dies kann zur Folge haben, dass eine zum Flansch führende Kraftstoff- vorlaufleitung oder ein mit der Kraftstoffvorlaufleitung verbundener Anschlussstutzen am Flansch reißt. Ist zudem eine vom Kraftstofftank wegführende Kraftstoffleitung undicht, kann der Kraftstoff in einer Lage eines Fahrzeugs, etwa nach einem Fahrzeugüberschlag, in eine Umgebung auslaufen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kraftstofffördereinheit der zuvor beschriebenen Art bereit zustellen . Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst, der eine Kraft stofffördereinheit zur Verwendung innerhalb eines Kraftstoff tanks eines Fahrzeugs unter Schutz stellt. Es wird ferner ein Kraftstofffördersystem mit einer solchen Kraftstoffförderein heit unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 10) . Ferner wird ein Fahrzeug mit einer solchen Kraftstofffördereinheit unter Schutz gestellt (vgl. Anspruch 11) . Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es wird eine Kraftstofffördereinheit zur Verwendung innerhalb eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Kraft stofffördereinheit weist dabei auf: einen Schwalltopf zur Anordnung an einer Wandung des Kraft stofftanks, wobei im Schwalltopf eine Kraftstoffpumpe zur Förderung eines flüssigen Kraftstoffes aus dem Schwalltopf angeordnet ist,

einen Flansch zur Anordnung in einer Öffnung des Kraft stofftanks,

mindestens ein zwischen dem Schwalltopf und dem Flansch angeordnetes Abstützelement,

eine flexible, als Vorlaufleitung fungierende Kraft stoffleitung, welche sich vom einem Bereich des

Schwalltopfs bis zu einem Anschlussstutzen am Flansch erstreckt,

einen Kabelbaum, welcher sich von der Kraftstoffpumpe bis zum Flansch erstreckt,

mindestens ein flanschseitiges, einen ersten Kraftein leitungspunkt bildendes Haltemittel zur flanschseitigen Fixierung des Kabelbaums sowie

mindestens ein schwalltopfseitiges, einen zweiten Kraft einleitungspunkt bildendes Haltemittel zur schwalltopf seitigen Fixierung des Kabelbaums.

Das flanschseitige und das schwalltopfseitige Haltemittel bilden dabei in Verbindung mit dem Kabelbaum eine Kraftaufnahmevor richtung zum Schutz der Vorlaufleitung und des Anschlussstutzens bei einem Fahrzeugaufprall. Dabei ist die Kabelbaumlänge zwischen den Haltemitteln gegenüber der Länge der Vorlaufleitung kürzer, so dass beim Fahrzeugaufprall, durch den sich der Schwalltopf und der Flansch voneinander wegbewegen, die Ka belbaumlänge zwischen den Haltemitteln unter Zug stellbar ist, um eine auf die Kraftstofffördereinheit wirkende kinetische Energie aufzunehmen und dadurch abzubauen, ohne dass die Vorlaufleitung bzw. Kraftstoffvorlaufleitung oder der mit ihr verbundene Anschlussstutzen am Flansch abreißt.

Unter einer flanschseitigen und schwalltopfseitigen Fixierung des Kabelbaums ist dabei entweder eine klemmende Wirkung des jeweiligen Haltemittels zu verstehen, durch die eine Bewegung des Kabelbaums relativ zum jeweils zugeordneten Krafteinleitungs punkt verhindert wird, oder aber eine Wirkung, durch die eine Bewegung des Kabelbaums relativ zum jeweils zugeordneten Krafteinleitungspunkt erschwert wird.

Durch die Kraftaufnahmevorrichtung bleibt die Vorlaufleitung kraftlos oder nahezu kraftlos gestellt, oder es ist zumindest sichergestellt, dass selbst nach einem Abriss mindestens eines der Haltemittel die Vorlaufleitung unter Zug stellbar ist, ohne dass sie oder der mit ihr verbundene Anschlussstutzen am Flansch abreißt, weil die kinetische Energie soweit abgebaut ist, als dass die verbleibende kinetische Energie dafür nicht mehr ausreicht .

Durch die vorgeschlagene Kraftaufnahmevorrichtung lässt sich die beim Fahrzeugaufprall entstehende und auf die Kraftstoffför dereinheit wirkende kinetische Energie bis zu einer gewissen Grenze aufnehmen und dadurch abbauen. Diese Grenze ist dabei abhängig von einer Auslegung der Haltemittel sowie des Ka belbaums. Sicherheitshalber wird vorgeschlagen, den An schlussstutzen am Flansch möglichst kurz zu gestalten, um eine resultierende Zugbelastung auf den Anschlussstutzen zu redu zieren . Nach einer Ausführungsform liegt/liegen dabei das flanschseitige und/oder das schwalltopfseifige Haltemittel zwischen den elektrischen Anschlüssen des Kabelbaums.

Schwalltopfseifig kann dabei ein Haltemittel fest am Schwalltopf und/oder in einem Bereich des Schwalltopfes in Gestalt zumindest eines losen Verbindungselements zwischen dem Kabelbaum und zumindest einer weiteren Kraftstoffleitung angebracht sein. Das lose Verbindungselement kann dabei z.B. zwischen dem Kabelbaum und einer ersten und zweiten Kraftstoffleitung angebracht sein, wobei die erste Kraftstoffleitung die Kraftstoffpumpe mit einem Kraftstofffeinfilter verbindet und wobei die zweite Kraftstoff leitung die Kraftstoffpumpe mit einer Saugstrahlpumpe verbindet. Auch flanschseitig kann ein Haltemittel fest am Flansch ange bracht sein.

Nach einer Ausgestaltung kann das fest am Schwalltopf angebrachte Haltemittel und/oder das fest am Flansch angebrachte Haltemittel in Gestalt einer angeformten oder klemmend eingesetzten, fi xierend wirkenden Halterung, etwa als Kunststoffhalterung ausgebildet sein. Die Halterung kann dabei ein offenes oder geschlossenes Profil aufweisen.

Alternativ dazu könnte auch ein loses Verbindungselement in Gestalt z.B. eines Kabelbinders, einer Verbindungsschelle etc. aus Kunststoff oder Metall im Sinne eines fest am Schwalltopf und/oder am Flansch angebrachten Haltemittels fungieren, sofern eine entsprechende Befestigungsmöglichkeit am Schwalltopf und/oder am Flansch vorgesehen wird, etwa in Gestalt eines offenen oder geschlossenen Profils oder aber in Gestalt von Aussparungen, durch die ein solch loses Verbindungselement, wie etwa ein Kabelbinder, eine Verbindungsschelle aus Kunststoff oder Metall und dergleichen mehr zur Befestigung hindurchführbar ist .

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das fest am Schwalltopf angebrachte Haltemittel an einer Wandung des Schwalltopfes oder in einem Bereich des Schwalltopfes, z.B. an einem Pumpenhalter vorgesehen sein.

Nach einer weiteren Ausgestaltung können flanschseitig und/oder schwalltopfseitig zumindest zwei, je einen Krafteinleitungs punkt bildende Haltemittel vorgesehen sein, um eine gestufte Kraftaufnahme bzw. Energieaufnahme zu ermöglichen.

Es wird ferner ein Kraftstofffördersystem mit einer Kraftstoff fördereinheit der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen.

Ferner wird ein Fahrzeug mit einem solchen Kraftstoffförder- system vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug als reines Verbren nungsfahrzeug oder als teilelektrisches Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor ausgebildet sein kann, welches zumindest zeitweise mit einem flüssigen Kraftstoff betreibbar ist.

Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches zum Betrieb mit einem flüssigen Kraftstoff versorgt werden muss, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge .

Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren darstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgend detaillierten Beschreibung von vorgeschlage nen Ausführungsformen ergeben sich weitere vorteilhafte Wei terbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen:

Fig.l eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen, ersten Ausgestaltung einer Kraftstofffördereinheit,

Fig.2 eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen, zweiten Ausgestaltung einer Kraftstofffördereinheit,

Fig.3a eine erste perspektivische Ansicht einer vorge

schlagenen Kraftstofffördereinheit, Fig.3b die in Fig.3a gezeigte Kraftstofffördereinheit in einer zweiten perspektivischen Ansicht,

Fig.4a eine erste perspektivische Ansicht einer den Flansch der in Fig.3 (Fig.3a und Fig.3b) gezeigten Kraft stofffördereinheit umfassenden Baugruppe,

Fig.4b die in der Fig.4a gezeigte Baugruppe in einer zweiten perspektivischen Ansicht,

Fig.5a eine perspektivische Ansicht des Flansches der in

Fig.4 (Fig.4a und Fig.4b) gezeigten Baugruppe,

Fig.5b eine Draufsicht des in Fig.5a gezeigten Flansches,

Fig.5c eine Schnittansicht des in Fig.5b gezeigten Flansches entlang der Schnittlinie A - A und

Fig.5d eine vergrößerte Darstellung des in Fig.5c markierten

Bereiches Z .

Gleiche oder gleichwirkende Merkmale sind über alle Figuren hinweg mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die Kraftstofffördereinheit 2 nach Fig.l umfasst einen - zu einer ersten Baugruppe gehörenden - Schwalltopf 4 und einen - zu einer zweiten Baugruppe gehörenden - Flansch 6, der gegenüber dem Schwalltopf 4 über z.B. zwei Abstützelemente 8 federnd vor gespannt ist, wobei nur eines der beiden Abstützelemente 8 veranschaulicht ist. Während sowohl der Schwalltopf 4 als auch der Flansch 6 aus Kosten- und Gewichtsgründen zweckmäßigerweise aus einem Kunststoff gespritzt sind, kann das jeweilige Ab stützelement 8 einen von einer Feder umgebenen Metallstab oder Kunststoffstab umfassen, der als solcher mit dem Schwalltopf 4 und dem Flansch 6 gefügt ist und zugleich eine Verankerung zwischen dem Schwalltopf 4 und dem Flansch 6 bildet. Anstelle des Metallstabs oder Kunststoffstabs kann auch ein Metallrohr oder Kunststoffrohr vorgesehen sein.

Im Schwalltopf 4 ist eine Kraftstoffpumpe angeordnet, welche einen flüssigen Kraftstoff aus dem Schwalltopf 4 über einen Druckregler und/oder einen Kraftstofffeinfilter, welcher bzw. welche in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter der

Kraftstoffpumpe angeordnet ist bzw. sind, in eine flexible Vorlaufleitung 10 fördert und über welche der Kraftstoff weiter zu einem Verbrennungsmotor fließt. Von einem Bereich des Schwalltopfes 4 erstreckt sich dabei die Vorlaufleitung 10 von einem am Druckregler oder Kraftstofffeinfilter angeformten Anschlussstutzen bis zu einem am Flansch 6 angeformten An schlussstutzen 12. Von einem Bereich des Schwalltopfes 4 er streckt sich ferner ein Kabelbaum 18 bis zum Flansch 6, wobei der Kabelbaum 18 die Kraftstoffpumpe mit flanschseitigen, elek trischen Kontakten verbindet. Der Kabelbaum 18 ist dabei ei nerseits mittels eines Pumpensteckers 20 an der Kraftstoffpumpe und andererseits mittels eines Flanschsteckers 22 am Flansch 6 eingesteckt. Die Verwendung solcher Stecker ist jedoch nicht erfindungswesentlich. Vielmehr können diese elektrischen Verbindungen auch anders, so z.B. mittels sog. Schraubklemmen und dergleichen mehr realisiert sein. Der Kabelbaum 18 umfasst dabei je nach Pumpentyp zwei oder drei Stromleitungen (U, V, W) und ggf. eine hier nicht dargestellte Masseleitung bzw. Erdungsleitung zur Versorgung eines zweiphasigen oder dreiphasigen, elekt ronisch kommutierten Gleichstrommotors oder Wechselstrommotors.

Nach der Fig.l wird eine z.B. hakenförmige Kunststoffhalterung 24 am Flansch 6 zur flanschseitigen Fixierung des Kabelbaums 18 vorgesehen. Die Kunststoffhalterung 24 kann dabei in den Flansch 6 klemmend eingesteckt oder am Flansch 6 durch eine entsprechende Umspritzung angeformt sein. Die Kunststoffhalterung kann dabei grundsätzlich ein offenes oder geschlossenes Profil aufweisen. Beim geschlossenen Profil ist dabei nur sicherzustellen, dass der Pumpenstecker 20 - sofern ein solcher Pumpenstecker verwendet wird - durch das Profil hindurchführbar ist. Die Kunststoff- halterung 24 ist dabei zumindest abschnittsweise so eng aus geführt, dass sich der Kabelbaum 18 in einer entsprechenden Aufnahme A (vgl.Fig.5d) klemmend fixieren lässt (siehe Fig.3, Fig.4 und Fig.5) . Von dieser Aufnahme A ist der Kabelbaum 18 nach unten zur Kraftstoffpumpe geführt.

Schwalltopfseitig hingegen ist der Kabelbaum 18 mittels eines losen Verbindungselements , z.B. in Gestalt eines Kabelbinders 26 - aus Kunststoff oder Metall - gegenüber einer flexiblen Kraft stoffleitung 14 und einer flexiblen Kraftstoffleitung 16 fi xiert. Dabei verbindet die Kraftstoffleitung 14 die Kraftstoff pumpe mit dem Druckregler oder Kraftstofffeinfilter, wohingegen die Kraftstoffleitung 16 die Kraftstoffpumpe mit einer Saug strahlpumpe verbindet, die in Strömungsrichtung des Kraftstoffes hinter der Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Zumindest aber erfolgt die Fixierung des Kabelbaums 18 gegenüber einer dieser beiden Kraftstoffleitungen 14, 16.

Ein solcher Kabelbinder stellt ein universell einsetzbares und preisgünstiges Verbindungselement dar. Alternativ zum Kabel binder ließen sich auch andere lose Verbindungselemente vor sehen, die sich für eine solch schwalltopfseifige Fixierung des Kabelbaums 18 eignen, etwa eine Kunststoffschelle oder Me tallschelle und dergleichen mehr.

Grundsätzlich kann auch zur flanschseitigen Fixierung des Kabelbaums 18 ein loses Verbindungselement der zuvor be schriebenen Art verwendet werden, sofern am Flansch 6 eine entsprechende Befestigungsmöglichkeit vorgesehen wird, etwa in Gestalt eines offenen oder geschlossenen Profils oder aber in Gestalt von Aussparungen im Flansch 6, durch die ein solch loses Verbindungselement, wie etwa ein Kabelbinder, eine Verbin dungsschelle aus Kunststoff oder Metall und dergleichen mehr zur Befestigung hindurchführbar ist.

Im Unterschied zur Fig.1 sieht die Kraftstofffördereinheit 2 nach Fig.2 eine z.B. hakenförmige Kunststoffhalterung 28 an einem die Kraftstoffpumpe 19 aufnehmenden Pumpenhalter 30 innerhalb des Schwalltopfes 4 vor. Der Pumpenhalter 30 kann dabei mit dem Schwalltopf 4 gefügt oder einteilig mit dem Schwalltopf 4 verspritzt sein. Auch dabei gilt, dass eine solche Kunststoff halterung grundsätzlich ein offenes oder geschlossenes Profil aufweisen kann, solange nur beim geschlossenen Profil sicher gestellt ist, dass der Pumpenstecker 20 - sofern ein solcher Pumpenstecker verwendet wird - durch das Profil hindurchführbar ist. Die Kunststoffhalterung 28 kann dabei in den Pumpenhalter 30 klemmend eingesteckt oder am Pumpenhalter 30 durch eine entsprechende Umspritzung angeformt sein.

Anstelle der hakenförmigen Kunststoffhalterung am Pumpenhalter (gemäß Fig.2) kann auch lediglich ein loses Verbindungselement der zuvor beschriebenen Art vorgesehen sein (analog zur Fig.l), sofern am Pumpenhalter eine entsprechende Befestigungsmög lichkeit vorgesehen wird, etwa in Gestalt eines offenen oder geschlossenen Profils oder aber in Gestalt von Aussparungen, durch die ein solch loses Verbindungselement, wie etwa ein Kabelbinder aus Kunststoff oder Metall und dergleichen mehr zur Befestigung hindurchführbar ist. Der Pumpenhalter 30 ist dabei nur beispielhaft für eine mögliche Stelle zur Fixierung im Bereich des Schwalltopfes 4 zu verstehen. Genauso gut könnte der Kabelbaum 18 auch direkt an der Wandung des Schwalltopfes 4 fixiert sein.

Nach einer weiteren - durch die Figuren nicht veranschaulichten - Ausführungsform kann der Kabelbaum schwalltopfseifig einer seits - analog zur Fig.l - mittels eines losen Verbindungs elements gegenüber zumindest einer der beiden flexiblen

Kraftstoffleitungen 14, 16, vorzugsweise aber gegenüber beiden Kraftstoffleitungen 14, 16 klemmend fixiert sein und ande rerseits auch direkt oder indirekt am Schwalltopf 4, bspw. am Pumpenhalter analog zur Fig.2. Dadurch lässt sich eine infolge eines Fahrzeugaufpralls entstehende und auf die Kraftstoff fördereinheit wirkende kinetische Energie schwalltopfseifig gestuft aufnehmen und abbauen. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich klargestellt, dass unter den zuvor beschriebenen Krafteinleitungspunkten bzw. den die Kraft einleitungspunkte bildenden Haltemitteln solche zu verstehen sind, die zwischen den elektrischen Anschlüssen des Kabelbaums liegen und somit separate Krafteinleitungspunkte bzw. Halte mittel bilden. Zumindest aber liegt ein solch separater

Krafteinleitungspunkt bzw. ein solches separates Haltemittel zwischen den elektrischen Anschlüssen des Kabelbaums.

Nach einer weiteren Aus führungs form können bereits die elek trischen Anschlüsse des Kabelbaums so ausgebildet sein, dass sie im Sinne der zuvor beschriebenen Krafteinleitungspunkte bzw. Haltemittel fungieren.

Die Fig.3 (Fig.3a, Fig.3b), Fig.4 (Fig.4a, Fig.4b), und Fig.5 (Fig.5a bis Fig.5d) veranschaulichen eine beispielhafte Aus bildung einer am Flansch 6 angeordneten hakenförmigen Kunst stoffhalterung 24, die eine derart enge Aufnahme A (siehe Fig.5d) für den Kabelbaum 18 bildet, dass sich der Kabelbaum 18 ent sprechend klemmend fixieren lässt. Die Fig.5c und Fig.5d veranschaulichen dabei eine Schnittdarstellung durch den Flansch 6 und die Kunststoffhalterung 24 entlang der Schnittlinie A - A, wobei der Schnitt in etwa mittig durch die Kunststoffhalterung 24 verläuft. Zu sehen sind dabei zwei vorspringende und einander gegenüberliegende Klemmrippen 32 der Aufnahme A, welche die klemmende Fixierung des Kabelbaums 18 bewirken (siehe Fig.5d) .

Allen zuvor beschriebenen Aus führungs formen liegt dabei folgende Kraftaufnahmewirkung zugrunde:

Das flanschseitige und das schwalltopfseitige Haltemittel 24, 26, 28 bilden in Verbindung mit dem Kabelbaum 18 eine Art Kraft aufnahmevorrichtung zum Schutz der Vorlaufleitung 10 und des Anschlussstutzens 12 bei einem Fahrzeugaufprall, bei dem sich ein Kraftstofftank aufgrund einer in ihn eingebrachten kinetischen Energie bis zur in ihm untergebrachten Kraftstofffördereinheit 2 so stark verformt, dass sich die Verankerung zwischen dem Schwalltopf 4 und dem Flansch 6 löst. Der Schwalltopf 4 und der Flansch 6 bewegen sich dabei voneinander weg.

Die fixierend wirkenden Haltemittel 24, 26, 28 definieren dabei eine sich zwischen ihnen erstreckende Kabelbaumlänge, die gegen über der Länge der Vorlaufleitung 10 kürzer ist, so dass beim zuvor beschriebenen Szenario, bei dem sich der Schwalltopf 4 und der Flansch 6 voneinander wegbewegen, die Kabelbaumlänge zwischen den Haltemitteln 24, 26, 28 unter Zug stellbar ist, um eine auf die Kraftstofffördereinheit 2 wirkende kinetische Energie aufzunehmen und dadurch abzubauen, ohne dass die Vorlauf leitung 10 oder der mit ihr verbundene Anschlussstutzen 12 am Flansch 6 abreißt.

Die Vorlaufleitung 10 bleibt dabei vielmehr kraftlos gestellt oder es zumindest sichergestellt, dass selbst nach einem Abriss mindestens eines der Haltemittel 24, 26, 28 die Vorlaufleitung unter Zug stellbar ist, ohne dass sie oder der mit ihr verbundene Anschlussstutzen 12 am Flansch 6 abreißt, weil die kinetische Energie soweit abgebaut ist, als dass die verbleibende kinetische Energie dafür nicht mehr ausreicht.

Somit lässt sich eine bei einem Fahrzeugaufprall entstehende und auf die Kraftstofffördereinheit wirkende kinetische Energie bis zu einer gewissen Grenze aufnehmen und abbauen, wobei diese Grenze von einer Zugfestigkeit der Haltemittel sowie des Ka belbaums abhängig ist.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Aus führungen 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 exempla- rischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbeson dere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.