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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe für ein Fördern von Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren für das Erzeugen von Unterdruck in einem Fahrzeug.
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Es ist bekannt, dass in einem Fahrzeug unterschiedliche Energieträger benützt werden. Eine Möglichkeit, Energie an unterschiedliche Verbraucher zur Verfügung zu stellen, ist dabei der Energieträger Unterdruck. Unterdruck kann in unterschiedlichster Weise in Rotationsbewegungen oder andere Bewegungen von entsprechenden Verbrauchern umgewandelt werden und auf diese Weise direkt oder indirekt als Energielieferant eingesetzt werden. Bei bekannten Fahrzeugen wird Unterdruck von einer entsprechenden Unterdruckquelle zur Verfügung gestellt. Solche Unterdruckquellen können zum Beispiel Elektromotoren sein, welche Unterdruckpumpen aktiv antreiben, diesen Energieträger zur Verfügung zu stellen und im Fahrzeug zu verteilen.
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Die
DE 42 08 025 A1 beschreibt eine Pumpe zur gesteuerten Versorgung von Schmierstellen, wobei ein verschiebbares Element im Verteilergehäuse vorgesehen ist, welches dazu ausgebildet ist Ableitungsanschlüsse dichtend zu verschließen oder freizugeben.
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Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass die zusätzlichen Elektromotoren für die Unterdruckpumpen separate Bauteile darstellen und auf diese Weise die Komplexität, das Gewicht und die Kosten des gesamten Fahrzeugs erhöhen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise den Unterdruck als Energieträger im Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.
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Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Flüssigkeitspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß ist eine Flüssigkeitspumpe zum Fördern von Flüssigkeit, insbesondere von Schmiermittel, in einem Fahrzeug ausgestaltet. Hierfür weist die Flüssigkeitspumpe einen Ansauganschluss für die Ansaugung der Flüssigkeit sowie einen Druckanschluss für die Abgabe der Flüssigkeit auf. Für die Förderung der Flüssigkeit ist zwischen dem Ansauganschluss und dem Druckanschluss zumindest ein Pumpmittel in einem Pumpenraum zur Erzeugung einer Förderung der Flüssigkeit von dem Ansauganschluss zu dem Druckanschluss bewegbar gelagert. Eine erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Flüssigkeitspumpe unabhängig von dem Ansauganschluss und dem Druckanschluss einen Unterdruckanschluss aufweist, zur Bereitstellung von durch das Pumpmittel erzeugtem Unterdruck.
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Erfindungsgemäß wird also eine üblicherweise bereits vorhandene Flüssigkeitspumpe mit einer zusätzlichen Funktionalität ausgestattet. Flüssigkeitspumpen, insbesondere Schmiermittelpumpen, dienen dazu, vorzugsweise mittels Zwangskonvektion, eine Förderung von Schmiermittel bzw. anderer Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen. Ein entsprechendes Pumpmittel, zum Beispiel ein Pumpenrad oder ein Pumpenkolben, kann dabei bewegbar zwischen zwei unterschiedlichen Pumppositionen oder auch rotierbar in einem Pumpenraum gelagert sein. Durch die Veränderung von unterschiedlichen Volumina zwischen den Wandungen des Pumpenraums sowie dem Pumpmittel kann eine Zwangskonvektion zur Förderung von Flüssigkeit erzeugt werden. Es erfolgt also eine Ansaugung von Flüssigkeit über den Ansauganschluss und eine Abgabe bzw. Förderung von Flüssigkeit aus dem Druckanschluss heraus.
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Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, diese Grundfunktionalität einer Flüssigkeitspumpe, nämlich das Zurverfügungstellen einer Förderung von Flüssigkeit, mit einer weiteren Funktionalität in einem Gehäuse und in einer Vorrichtung zu verbinden. Hierfür ist das Pumpmittel in dem Pumpenraum nicht nur dafür ausgebildet, die Primärfunktion des Flüssigkeitsförderns zur Verfügung zu stellen, sondern sekundär, vorzugsweise auf der Rückseite des Pumpmittels, einen Unterdruck zu erzeugen. Dieser Unterdruck wird entsprechend abgegriffen im Pumpenraum und auf diese Weise an einem separaten Unterdruckanschluss zur Verfügung gestellt.
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Erfindungsgemäß ist die Flüssigkeitspumpe nun nicht nur mit der Primärfunktion des Flüssigkeitsförderns, sondern auch mit einer Sekundärfunktion der Unterdruckherstellung ausgestattet. Durch diese Funktionsunion in einem einzigen Bauelement eines Fahrzeugs kann auf eine zusätzliche elektrische Unterdruckpumpe verzichtet werden. Dieser Entfall der elektrischen Zusatzpumpe führt zu Kosteneinsparungen, Gewichtseinsparungen und Platzeinsparungen für das Fahrzeug.
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Der Unterdruckanschluss kann bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe auch als Vakuumanschluss bezeichnet werden. An diesem Vakuumanschluss bzw. Unterdruckanschluss können nun weitere Elemente, insbesondere Unterdruckschläuche angeordnet werden, um direkt oder indirekt über diverse Verteiler und Ventilsysteme die einzelnen Verbraucher an einem Fahrzeug mit dem Energieträger Unterdruck zu versorgen.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe der Pumpenraum, in welchem das Pumpmittel bewegbar gelagert ist, eine Ansaugöffnung in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Ansauganschluss, eine Drucköffnung in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Druckanschluss und eine Unterdrucköffnung in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Unterdruckanschluss aufweist. Wie bereits erläutert worden ist, ist die bewegende Korrelation zwischen dem Pumpmittel und dem stehenden Pumpenraum bzw. dessen Innenwandungen dafür verantwortlich, die Förderfunktionalität sowie die Zurverfügungstellung des Unterdrucks auszubilden. Durch eine entsprechende Kanalausbildung zwischen den einzelnen Öffnungen zum Pumpenraum und den zugehörigen Anschlüssen an der Außenseite eines Gehäuses der Flüssigkeitspumpe wird eine konstruktive Umsetzung zur Verfügung gestellt, die einzelnen Medienströme ausführen zu können. So ist beispielsweise zwischen der Ansaugöffnung und dem Ansauganschluss ein entsprechender Ansaugkanal ausgebildet. Gleiches gilt für einen Druckkanal zwischen der Drucköffnung und dem Druckanschluss sowie einen Unterdruckkanal zwischen der Unterdrucköffnung und dem Unterdruckanschluss. Auf diese Weise werden die Kompaktheit und die Einfachheit des Gesamtsystems der Flüssigkeitspumpe noch weiter verbessert.
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Weiter von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe die Unterdrucköffnung relativ auf einer anderen Seite des Pumpmittels angeordnet ist als die Ansaugöffnung und/oder die Drucköffnung. Dies bezieht sich insbesondere bei einem sich bewegenden Pumpmittel auf die äußersten Extrempositionen dieses Pumpmittels. Ist beispielsweise das Pumpmittel als Hubkolben ausgebildet, so kann auf der rückwärtigen und damit trockenen Seite des Pumpmittels im Pumpraum die entsprechende Unterdrucköffnung angeordnet sein, während auf der nassen Seite des Pumpmittels und dementsprechend auf der Druckseite sowohl die Drucköffnung als auch die Ansaugöffnung ausgebildet sind. Dies führt zu einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe.
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Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei einer Flüssigkeitspumpe nach der vorliegenden Erfindung der Ansauganschluss und/oder der Druckanschluss und/oder der Unterdruckanschluss ein Rückschlagventil aufweisen. Damit kann der Rücklauf von Flüssigkeit bzw. das Rückschlagen von Unterdruck in den Pumpenraum verhindert werden. Das führt zu einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausbildungsmöglichkeit, insbesondere wenn das Pumpmittel als Hubkolben ausgestattet ist. Jedoch auch bei anderen Pumpmittelausbildungen, zum Beispiel bei Kreiselpumpen, kann ein solches Rückschlagventil Vorteile mit sich bringen. Das entsprechende Rückschlagventil ist vorzugsweise in oder im Bereich der jeweiligen Öffnung, also der Ansaugöffnung, der Drucköffnung und/oder der Unterdrucköffnung angeordnet.
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Darüber hinaus von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe der Unterdruckanschluss an einem Gehäuse im Bereich zwischen dem Ansauganschluss und dem Druckanschluss angeordnet ist. Dies führt dazu, dass eine besonders kompakte Anordnung möglich wird. Findet bei der Ausbildung des Gehäuses eine sogenannte Zwischenplatte Einsatz, so kann im Bereich der Höhe dieser Zwischenplatte der Unterdruckanschluss an dem Gehäuse angeordnet sein. Der Zugriff auf den Unterdruckanschluss wird damit deutlich vereinfacht und, wie später noch erläutert, von der gleichen Seite möglich, wie dies auch für den Ansauganschluss und den Druckanschluss gilt.
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Darüber hinaus von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit dem Pumpmittel eine Antriebsvorrichtung verbunden ist, für den Antrieb des Pumpmittels im Pumpenraum. Dabei kann es sich zum Beispiel um einen Elektromotor handeln, welcher direkt oder indirekt über ein Getriebe eine Antriebskraft für die Bewegung des Pumpmittels zur Verfügung stellt. Auch indirekte Antriebsmöglichkeiten, zum Beispiel mithilfe von Kettenrädern und Ketten oder Direktanschlüsse an Verteilergetriebe sind als Antriebsvorrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Die Antriebsvorrichtung dient also dazu, das Pumpmittel in die gewünschte Bewegung im Pumpenraum zu versetzen, um die Primärfunktion der Flüssigkeitsförderung und die Sekundärfunktion der Erzeugung von Unterdruck zur Verfügung zu stellen.
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Von Vorteil ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe der Unterdruckanschluss eine Befestigungsschnittstelle aufweist für eine abgedichtete Befestigung eines Unterdruckschlauches. Eine Befestigungsschnittstelle ist dabei insbesondere für eine reversible Befestigung ausgebildet, so dass ein Unterdruckschlauch entsprechend auch wieder abgenommen werden kann. Grundsätzlich dient die Befestigungsschnittstelle dazu, in abgedichteter Weise, wobei insbesondere separate Dichtmittel eingesetzt werden können, den Unterdruck, welcher am Unterdruckanschluss zur Verfügung gestellt wird, an den entsprechenden oder die entsprechenden Verbraucher weiterzugeben. Entsprechende Dichtmittel können sowohl am Unterdruckanschluss selbst bzw. der Befestigungsschnittstelle oder einer zugehörigen Gegen-Befestigungsschnittstelle des Unterdruckschlauches angebracht sein.
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Von Vorteil ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe der Unterdruckanschluss hinsichtlich seines freien Strömungsquerschnitts kleiner als der Ansauganschluss und/oder der Druckanschluss ausgebildet ist. Insbesondere ist der freie Strömungsquerschnitt 50 % oder weniger groß als der freie Strömungsquerschnitt des Ansauganschlusses und/oder des Druckanschlusses. Dabei handelt es sich also um die Gesamtdimensionierung der unterschiedlichen Anschlüsse. Da an dem Unterdruckanschluss ein Volumenstrom in Form eines Gases, also eines Luftunterdrucks anliegt, ist hier mit einem geringeren Strömungsquerschnitt zu arbeiten als dies bei der Flüssigkeitsförderung über den Druckanschluss und den Ansauganschluss der Fall ist. Durch diese relativ kleine Ausführung des Unterdruckanschlusses wird eine erhöhte Kompaktheit der Flüssigkeitspumpe möglich. Auch ist die mehrfach erläuterte Anordnung des Unterandruckanschlusses im Bereich zwischen oder um den Druckanschluss und/oder den Ansauganschluss noch leichter und platzsparender möglich.
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Weiter von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe der Unterdruckanschluss zwischen dem Ansauganschluss und dem Druckanschluss angeordnet ist, wobei der Unterdruckanschluss eine Öffnungsachse aufweist, welche vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zur Öffnungsachse des Ansauganschlusses und/oder des Druckanschlusses ausgerichtet ist. Vorzugsweise zeigen alle Öffnungsachsen in die gleiche Richtung, so dass Unterdruckanschluss, Ansauganschluss und Druckanschluss auf der gleichen Seite eines Gehäuses der Flüssigkeitspumpe angeordnet und dort ausgerichtet sind. Die Zugänglichkeit und die Kompaktheit werden auf diese Weise für die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe weiter verbessert.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für das Erzeugen von Unterdruck in einem Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe, aufweisend die folgenden Schritte:
- - Bewegen des Pumpmittels in dem Pumpenraum zur Erzeugung einer Förderung der Flüssigkeit,
- - Abgeben von durch das Pumpmittel bei der Bewegung im Pumpenraum erzeugtem Unterdruck über den Unterdruckanschluss.
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Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe erläutert worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe,
- 2 die Ausführungsform der 1 in einer Ansicht von unten und
- 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe.
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In den 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Flüssigkeitspumpe 10 nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. 1 zeigt in Seitendarstellung den geöffneten Zustand, so dass Einsicht genommen werden kann in die Kanäle hinter dem Ansauganschluss 20 und dem Druckanschluss 30, welche in den Pumpenraum 44 hineinführen. Zwischen den beiden Anschlüssen, also dem Ansauganschluss 20 und dem Druckanschluss 30 ist der Unterdruckanschluss 50 angeordnet, welcher hinsichtlich seines freien Strömungsquerschnittes deutlich kleiner ausgebildet ist. Um den Unterdruckschlauch 70 zu befestigen bzw. anordnen zu können, ist eine entsprechende Befestigungsschnittstelle 54 am Unterdruckanschluss 50 ausgebildet. Wie ebenfalls der 1 entnommen werden kann, ist ein Gehäuse 40 vorgesehen, an dessen Oberseite eine Antriebsvorrichtung 60 in Form eines Elektromotors angeordnet ist. Ein entsprechendes nicht dargestelltes Pumpmittel 42 kann im Innenraum des Gehäuses 40 und dort im Pumpenraum 44 durch diese Antriebsvorrichtung 60 in die fördernde Bewegung versetzt werden.
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3 zeigt schematisch anhand des Beispiels einer Hubkolbenpumpe, wie die Korrelation der einzelnen Anschlüsse im Pumpenraum 44 ausgebildet sein kann. Dabei sind mit einer gestrichelten Linie sowie mit einer durchgezogenen Linie die zwei Endpositionen des Pumpmittels 42, also hier des Hubkolbens, dargestellt. Für eine Förderung erfolgt nun die Bewegung zwischen diesen beiden Endpunkten für das Pumpmittel 42 im Pumpenraum 44 in der Flüssigkeitspumpe 10. Bei der Bewegung des Pumpmittels 42 nach links sperrt das Rückschlagventil 80 zwischen der Drucköffnung 32 und dem Druckanschluss 30 und das entsprechende Rückschlagventil 80 auf der gegenüberliegenden Seite öffnet den Zugang vom Ansauganschluss 20 in die Ansaugöffnung 22, so dass entsprechend Flüssigkeit in den Pumpenraum 44 eingesaugt werden kann. In gleichem Maße bewegt sich anschließend der Kolben und damit das Pumpmittel 42 wieder von links nach rechts, so dass das zugehörige Pumpvolumen verkleinert wird. Die Flüssigkeit, welche sich in den Pumpenraum 44 und damit im Pumpvolumen rechts vom Pumpmittel 42 befindet, führt nun dazu, dass sich das obere Rückschlagventil 80 hinter der Ansaugöffnung 22 schließt und auf der gegenüberliegenden Seite das Rückschlagventil 80 nach der Drucköffnung 32 öffnet. Die Flüssigkeit wird nun aus dem Druckanschluss 30 herausgepresst, so dass ein Förderhub durchgeführt worden ist.
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Während der Förderung, welche die primäre Funktion der Flüssigkeitspumpe 10 darstellt, und wie sie im voranstehenden Absatz erläutert worden ist, erfolgt die Erzeugung von Unterdruck. Hierfür ist auf der linken Rückseite des Pumpmittels 42 im Pumpenraum 44 über eine Unterdrucköffnung 52 ein Unterdruckanschluss 50 angeordnet. Bewegt sich nun das Pumpmittel 42 von rechts nach links, kann über eine nicht dargestellte Entlüftungsöffnung mit einem entsprechenden separaten Entlüftungsventil die Luft aus der linken Trockenseite des Pumpenraums 44 entweichen. Sobald sich das Pumpmittel 42 in der gestrichelten Position ganz links gemäß 3 befindet, ist also der linke Teil des Pumpenraums 44 hinter dem Pumpmittel 42 entlüftet. Bewegt sich nun das Pumpmittel 42 wieder zurück nach rechts, schließt das entsprechende Entlüftungsventil und das Rückschlagventil 80 hinter einer Unterdrucköffnung 52 öffnet sich. Luft wird nun über den Unterdruckanschluss 50 eingesaugt, so dass der entsprechende Unterdruck auf diese Weise an dem Unterdruckanschluss 50 zur Verfügung gestellt werden kann.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
