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Die Erfindung betrifft ein Pumpsystem und Verfahren zum Fördern mindestens eines Fluids.
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Zum Absaugen von Gas aus einem Kurbelgehäuse (KUKA) oder einem Abgaskohlefilter (AKF) eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs wird ein Unterdruckerzeuger benötigt, der bspw. in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordnet ist und eine bspw. als Drosselklappe ausgebildete Störstelle umfasst, die auf dem Prinzip einer Strömungsablösung basiert, wobei das Gas stark umgelenkt wird, wodurch im Ansaugtrakt Druckverluste verursacht werden. Weiterhin ist es möglich, bei einem Verbrennungsmotor mit einem Verdichter in dem Ansaugtrakt ein Druckgefälle an dem Verdichter zwischen einer Druck- und Saugseite für einen Einsatz einer Treibstrahl- oder Venturidüse zu benutzen. Dabei kann sich jeweils ergeben, dass sich ein Druckverlust im Ansaugtrakt erhöht und/oder ein Wirkungsgrad des Verdichters des Verbrennungsmotors, mit dem bspw. eine Aufladung durchgeführt wird, verringert. Dabei ist eine Absaugleistung üblicherweise von einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors abhängig.
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In der Druckschrift
DE 102 24 701 A1 ist ein steifigkeitsschaltbares, hydraulisches Gummilager zur Verwendung als Motorlager in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Dabei umfasst das Gummilager ein von einem Federelement und einem topfförmigen Gehäuse umschlossenes Volumen, das von mindestens einer Trennplatte und mindestens einer Ausgleichsmembran in mindestens drei Teilräume unterteilt ist. Dabei sind zwei dieser Teilräume über eine Hydraulikpumpe miteinander verbunden, über die zwischen den beiden Teilräumen Luft gepumpt werden kann.
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Ein hydraulisch gedämpftes Aggregatlager für ein Kraftfahrzeug ist aus der Druckschrift
DE 10 2004 015 036 A1 bekannt, wobei dieses Aggregatlager eine Hydraulikkammer, die mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllt ist, und/oder einen Ausgleichsraum, der mit einem Gas gefüllt ist, aufweist. Weiterhin ist wenigstens eine Regel- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen, die einerseits mit wenigstens einer Druckmittelquelle und andererseits mit dem Aggregatlager verbunden ist, mit der ein Druck der Hydraulikflüssigkeit und/oder des Gases verändert werden kann.
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Ein System zum Entlüften eines Kraftstofftanks ist in der Druckschrift
DE 10 2011 080 506 A1 beschrieben, wobei das System einen mit dem Kraftstofftank verbundenen Filter aufweist, mit dem Kraftstoffdampf aufzunehmen ist. Außerdem umfasst das System eine Entlüftungsleitung, die den Filter mit einer Motorluftzuleitung verbindet und dazu ausgebildet ist, den Kraftstoffdampf von dem Filter zu der Motorluftzuleitung zu leiten. Hierbei umfasst die Entlüftungsleitung eine Membranpumpe, die dazu ausgebildet ist, einen Druck des Kraftstoffdampfs in der Entlüftungsleitung zu variieren.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, eine Pumpe zum Fördern eines Fluids in einem Kraftfahrzeug möglichst energiesparend zu betreiben.
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Diese Aufgabe wird mit einem Pumpsystem und einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Pumpsystems und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Das erfindungsgemäße Pumpsystem weist eine Pumpe auf, die als Pumpenkomponenten ein Gehäuse für ein zu förderndes Fluid und ein Verdrängerelement umfasst, wobei das Verdrängerelement dazu ausgebildet ist, sich relativ zu dem Gehäuse zu bewegen und ein Volumen eines von dem Gehäuse und dem Verdrängerelement umschlossenen Pumpenraums zu verändern. Das Pumpsystem ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug als Kraftfahrzeugkomponenten einen Motor, in der Regel einen Verbrennungsmotor, und ein tragendes Teil umfasst. Eine erste der beiden Pumpenkomponenten ist mit einer ersten der beiden Kraftfahrzeugkomponenten und eine zweite der beiden Pumpenkomponenten mit einer zweiten der beiden Kraftfahrzeugkomponenten verbindbar bzw. zu verbinden und/oder verbunden. Dabei ist eine relative Bewegung des Motors zu dem tragenden Teil bei einem Betrieb des Motors in eine relative Bewegung des Verdrängerelements zu dem Gehäuse übertragbar bzw. zu übertragen, wodurch mit der Pumpe das mindestens eine Fluid förderbar bzw. zu fördern ist.
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Die Pumpe kann als Membranpumpe ausgebildet sein, bei der das Verdrängerelement als elastisch verformbare Membran ausgebildet ist, die den Pumpenraum sowie die Öffnung des Gehäuses und dessen Innenraum abschließt und/oder abdeckt.
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Alternativ kann die Pumpe als Hubkolbenpumpe ausgebildet sein, bei der das Verdrängerelement als Hubkolben ausgebildet ist, der relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist und den Pumpenraum sowie die Öffnung des Gehäuses und dessen Innenraum abschließt und/oder abdeckt.
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Jede der beiden Pumpenkomponenten ist über jeweils mindestens ein Verbindungselement, bspw. einen Hebel, mit einer jeweiligen Kraftfahrzeugkomponente starr verbindbar und/oder verbunden.
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Weiterhin ist die Pumpe mit mindestens einer ersten Förderleitung und ggf. mit einer optionalen zweiten Förderleitung verbindbar und/oder verbunden.
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Dabei ist ein Eingang der ersten Förderleitung, bspw. einer Zuführleitung, mit einer Vorrichtung des Kraftfahrzeugs verbindbar und/oder verbunden, in der sich das mindestens eine zu fördernde Fluid befindet, wobei ein Ausgang der mindestens einen ersten Förderleitung mit dem Gehäuse und dem Pumpenraum verbindbar und/oder verbunden ist. Ein Eingang der optionalen zweiten Förderleitung, bspw. einer Abführleitung, ist mit dem Gehäuse und dem Pumpenraum verbindbar und/oder verbunden, wobei ein Ausgang der zweiten Förderleitung nach außen geöffnet ist.
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In Ausgestaltung ist eine der beiden Pumpenkomponenten mit einem tragenden Teil einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, bspw. mit einem Längsträger oder Querträger, verbindbar und/oder verbunden.
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Für das vorgestellte erfindungsgemäße Pumpsystem sind unterschiedliche Ausführungsformen denkbar. Dabei ist bei einer ersten möglichen Ausführungsform vorgesehen, dass das Gehäuse als eine der beiden Pumpenkomponenten mit dem Motor als eine der beiden Kraftfahrzeugkomponenten verbunden ist. Somit ist das Verdrängerelement als die andere der beiden Pumpenkomponenten mit dem tragenden Teil als die andere der beiden Kraftfahrzeugkomponenten verbunden. Bei einer zweiten alternativen Ausführungsform sind Verbindungen zwischen den Pumpenkomponenten und den Kraftfahrzeugkomponenten vertauscht, wobei hierbei das Gehäuse als die eine der beiden Pumpenkomponenten mit dem tragenden Teil als der anderen der beiden Kraftfahrzeugkomponenten verbunden ist. Entsprechend ist das Verdrängerelement als die andere der beiden Pumpenkomponenten mit dem Motor als der einen der beiden Kraftfahrzeugkomponenten verbindbar und/oder verbunden.
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Falls die Pumpe des vorgestellten Pumpsystems nachträglich in dem Kraftfahrzeug zwischen den beiden Kraftfahrzeugkomponenten angeordnet und mit diesen jeweils verbunden wird, kann je nach Bedarf und/oder beliebig ausgewählt werden, welche der beiden Pumpenkomponenten mit welcher der beiden Kraftfahrzeugkomponenten verbindbar und/oder zu verbinden ist.
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Je nachdem, ob die Pumpe nun als Membranpumpe oder als Hubkolbenpumpe ausgebildet ist, ist das als elastisch formbare Membran oder als bewegbarer Hubkolben ausgebildete Verdrängerelement entweder mit dem Motor oder mit dem tragenden Teil des Kraftfahrzeugs verbindbar bzw. zu verbinden, wohingegen entsprechend das Gehäuse mit dem tragenden Teil oder mit dem Motor verbindbar bzw. zu verbinden ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Fördern mindestens eines Fluids, bspw. zum Pumpen des Fluids, mit einer Pumpe, die als Pumpenkomponenten ein Gehäuse für das mindestens eine zu fördernde Fluid und ein Verdrängerelement umfasst, vorgesehen, wobei das Verdrängerelement relativ zu dem Gehäuse bewegt und ein Volumen eines von dem Gehäuse und dem Verdrängerelement umschlossenen Pumpenraums verändert wird, wobei die Pumpe für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Das Kraftfahrzeug umfasst als Kraftfahrzeugkomponenten einen Motor, in der Regel einen Verbrennungsmotor, und ein tragendes Teil. Dabei wird eine erste der beiden Pumpenkomponenten mit einer ersten der beiden Kraftfahrzeugkomponenten und eine zweite der beiden Pumpenkomponenten mit einer zweiten der beiden Kraftfahrzeugkomponenten verbunden. Weiterhin wird eine relative Bewegung des Motors zu dem tragenden Teil bei einem Betrieb des Motors in eine relative Bewegung des Verdrängerelements zu dem Gehäuse übertragen, wodurch mit der Pumpe das mindestens eine Fluid gepumpt und somit gefördert wird.
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Mit der Pumpe kann als das mindestens eine Fluid ein Gas, bspw. ein Abgas, gefördert werden.
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In Ausgestaltung wird das mindestens eine Fluid über mindestens eine Förderleitung, über die die Pumpe mit einer Vorrichtung des Kraftfahrzeugs verbunden wird und/oder ist, aus dieser Vorrichtung über die mindestens eine Förderleitung und die Pumpe nach außen gefördert und somit aus dieser Vorrichtung abgesaugt.
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Das mindestens eine Fluid kann aus einer Vorrichtung des Motors oder einer Vorrichtung einer Abgasanlage des Kraftfahrzeugs gefördert werden.
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Der üblicherweise als Verbrennungsmotor ausgebildete Motor umfasst als die mindestens eine Vorrichtung ein Kurbelgehäuse und/oder einen Abgaskohlefilter, bei deren Betrieb als das mindestens eine Fluid Gas gebildet wird, das mit der Pumpe des Pumpensystems nunmehr aus der mindestens einen Vorrichtung gefördert und somit abgesaugt werden kann. Dabei ist es möglich, dass die Pumpe über eine erste Förderleitung lediglich mit einer der genannten Vorrichtungen verbindbar ist, so dass mit der Pumpe lediglich aus einer der beiden Vorrichtungen Gas als Fluid abgesaugt werden kann. In alternativer Ausgestaltung ist es jedoch möglich, dass die Pumpe über zwei Förderleitungen mit jeweils einer der beiden Vorrichtungen verbunden ist und somit gleichzeitig aus beiden Vorrichtungen entstehende Gase absaugen kann.
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Üblicherweise ist bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen, dass dessen als Verbrennungsmotor ausgebildeter Motor über mindestens ein in der Regel elastisch verformbares Motorlager mit mindestens einem tragenden Teil des Kraftfahrzeugs, bspw. der Karosserie des Kraftfahrzeugs, verbunden ist. Bei dem hier vorgestellten Pumpsystem ist nunmehr auch die Pumpe einerseits mit dem Motor und andererseits mit dem tragenden Teil als Kraftfahrzeugkomponenten verbunden. Zum Betreiben der Pumpe, wodurch das mindestens eine Fluid gefördert und somit aus der mindestens einen Vorrichtung abgesaugt bzw. abgepumpt werden kann, wird die relative Bewegung des Motors zu dem tragenden Teil des Kraftfahrzeugs zum Antreiben der Pumpe verwendet, wodurch sich ergibt, dass zum Betreiben der Pumpe keine zusätzliche Energiequelle benötigt wird. Weiterhin ergibt sich, dass durch die genannten Komponenten des Pumpensystems, d. h. die Pumpenkomponenten und die Verbindungselemente, über die die beiden Pumpenkomponenten mit jeweils einer der Kraftfahrzeugkomponenten verbunden sind, die sich bei einem Betrieb des Motors ergebende relative Bewegung zu dem tragenden Teil zusätzlich gedämpft werden kann.
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Die zwischen den beiden Kraftfahrzeugkomponenten starr aufgehängte und/oder mit den beiden Kraftfahrzeugkomponenten starr verbundene Pumpe kann bei ihrem Einsatz in dem Kraftfahrzeug u. a. einen Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors entdrosseln und somit Druckverluste vermindern.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpsystems, mit dem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar ist.
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Die in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpsystems 2 ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei in 1 als Kraftfahrzeugkomponenten des Kraftfahrzeugs ein als Verbrennungsmotor ausgebildeter Motor 4 sowie als erstes tragendes Teil ein erster Längsträger 6, als zweites tragendes Teil ein zweiter Längsträger 8 und als drittes tragendes Teil ein Querträger 10 dargestellt sind, die zugleich auch als tragende Teile einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind. Weiterhin ist bei diesem Kraftfahrzeug vorgesehen, dass der Motor 4 über jeweils ein elastisch verformbares Motorlager 12, 14 mit jeweils einem als Längsträger ausgebildeten tragenden Teil 6, 8 verbunden ist.
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Das vorgestellte Pumpsystem 2 weist hier eine Pumpe 16 auf, die als Pumpenkomponenten ein Gehäuse 18 sowie ein als elastische Membran ausgebildetes Verdrängerelement 20 aufweist, wobei diese beiden Pumpenkomponenten, d. h. das Gehäuse 18 und das Verdrängerelement 20 einen Pumpenraum umschließen. Weiterhin ist die Pumpe 16 einerseits über ein erstes, hier starres Verbindungselement 22 mit dem Motor 4 und andererseits über ein zweites, hier starres Verbindungselement 24 mit dem ersten tragenden Teil 6 jeweils starr verbunden. Dabei ist bei der hier vorgestellten Ausführungsform vorgesehen, dass das Gehäuse 18 über das erste Verbindungselement 22 mit dem Motor 4 und die Membran als Verdrängerelement 20 über das zweite Verbindungselement 24 mit dem ersten tragenden Teil 6 als weitere Kraftfahrzeugkomponente verbunden ist.
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Weiterhin weist der von dem Gehäuse 18 und dem Verdrängerelement 20 umschlossene Pumpenraum der Pumpe 16 eine erste Öffnung auf, an der hier eine erste Förderleitung 26 angeschlossen ist, die weiterhin mit mindestens einer hier nicht weiter dargestellten Vorrichtung des Motors 4, bspw. einem Kurbelgehäuse des Motors 4, verbunden ist. An einer zweiten Öffnung des Gehäuses 18 oder des Pumpenraums ist eine zweite Förderleitung 28 angeordnet.
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Bei Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass sich der Motor 4 während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs relativ zu den tragenden Teilen 6, 8, 10 bewegt. Da die beiden Pumpenkomponenten, d. h. das Gehäuse 18 und das Verdrängerelement 20, über jeweils ein Verbindungselement 22, 24 einerseits mit dem Motor 4 und andererseits mit dem ersten tragenden Teil 6 verbunden sind, wird die sich bei Betrieb des Kraftfahrzeugs ohnehin ergebende relative Bewegung zwischen dem Motor 4 und den tragenden Teilen 6, 8, 10 auf die beiden Pumpenkomponenten übertragen, wobei sich aufgrund der relativen Bewegung zwischen den beiden Pumpenkomponenten auch ein Volumen des Pumpenraums verändert.
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Dabei weist der Pumpenraum üblicherweise ein maximales Volumen auf, wenn das als Membran ausgebildete Verdrängerelement 20 nach außen expandiert ist. Andererseits weist der Pumpenraum ein minimales Volumen auf, wenn das als Membran ausgebildete Verdrängerelement 20 in den Pumpenraum nach innen gedrückt wird bzw. ist. Somit befindet sich die Pumpe 16 in einer Saugstellung, wenn der Pumpenraum sein maximales Volumen aufweist und in einer Pumpstellung, wenn der Pumpenraum ein minimales Volumen aufweist. Somit ist es möglich, ein in der Vorrichtung des Motors 4 befindliches Fluid, üblicherweise ein Gas, aus dieser Vorrichtung über die erste Förderleitung 26, den Pumpenraum der Pumpe 16 sowie die zweite Förderleitung 28 zu fördern und dabei aus der Vorrichtung abzusaugen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10224701 A1 [0003]
- DE 102004015036 A1 [0004]
- DE 102011080506 A1 [0005]
