DE102017222895A1

DE102017222895A1 - In eine Kühlmittelpumpe integrierte Ventilanordnung und Verfahren zur Steuerung davon

Info

Publication number: DE102017222895A1
Application number: DE102017222895.4A
Authority: DE
Inventors: Chris Andrew Hill; Daniel Robert LeBlanc; Christian Theodor Herrmann; Markus Josef Auer
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: Arlington Germany GmbH
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US10227987B2; US20180172009A1

Abstract

Eine Pumpenanordnung ist mit einem Fahrzeugmotor zum Bewegen eines Fluids strömungsgekoppelt. Die Pumpenanordnung umfasst ein Pumpengehäuse und ein in dem Pumpengehäuse angeordnetes Pumpenrad zum Bewegen des Fluids in dem Pumpengehäuse zu dem Auslass. Darüber hinaus umfasst die Pumpenanordnung eine Ventilanordnung, die in das Pumpengehäuse integriert ist. Die Ventilanordnung umfasst einen Zylinder, der in dem Pumpengehäuse angeordnet ist und mindestens einen Einlass aufweist, wobei der mindestens eine Einlass dazu konfiguriert ist, eine gesteuerte Strömung des Fluids in das Pumpengehäuse bereitzustellen. Eine Buchse ist zum selektiven Steuern der Strömung des Fluids in den mindestens einen Einlass des Zylinders mit dem Zylinder drehbar gekoppelt. Darüber hinaus umfasst die Ventilanordnung eine Aktuatoranordnung, die mit der Buchse wirkgekoppelt und dazu konfiguriert ist, die Buchse zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu drehen.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 16. Dezember 2016 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/435,360 , auf deren Inhalte hiermit in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Kupplungssteuerungssystem, das eine Ventilanordnung zum Steuern eines Fluids und ein Steuerverfahren zur Steuerung der Ventilanordnung umfasst.
Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmliche Fahrzeuge umfassen einen Motor mit einem in dem Motor strömenden Fluid. Während des Fahrzeugbetriebs erhitzt sich das Fluid, was zur Überhitzung des Motors führen kann. Gleichermaßen umfassen andere Teile des Fahrzeugs Fluid, dessen Temperatur während des Fahrzeugbetriebs auf eine unerwünschte Temperatur ansteigen kann. Zur Vermeidung einer Überhitzung umfassen herkömmliche Fahrzeuge eine Kühlmittelpumpe oder Wasserpumpe, die Fluid zu einem Kühlkreis leitet, der das von dem Motor und/oder anderen Quellen kommende Fluid abkühlt.
Die Kühlmittelpumpe kann mehrere Einlässe von verschiedenen Stellen in dem Fahrzeug aufweisen. Bei einigen herkömmlichen Fahrzeugen wird die Strömung in die Kühlmittelpumpe gar nicht gesteuert. Bei anderen herkömmlichen Fahrzeugen kann jeder dieser Einlässe mit einem separaten Steuerventil gekoppelt sein, das die Strömung zu jedem individuellen Einlass steuert. Konstant gestattete Strömung in die Kühlmittelpumpe oder das Vorliegen separater Steuerventile für jeden individuellen Einlass kann zu einer ungenauen Fluidströmung, hohen Druckverlusten und Pumpenineffizienzen führen. Somit besteht weiterhin ein Bedarf an einer verbesserten Fluidströmung, der schneller und genauer ist, zusätzlich zu Null-Strömung-Möglichkeiten und weniger Druckverlust. Darüber hinaus besteht weiterhin der Bedarf an verbesserten Pumpenwirkungsgraden, die zu verbesserter Motorleistung und Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs führen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
Es wird eine Pumpenanordnung offenbart, die mit einem Fahrzeugmotor zum Kühlen eines Fluids strömungsgekoppelt ist. Die Pumpenanordnung umfasst ein Pumpengehäuse, das einen Auslass definiert, und ein in der Pumpe angeordnetes Pumpenrad zum Bewegen des Fluids in dem Pumpengehäuse zu dem Auslass. Darüber hinaus umfasst die Pumpenanordnung eine Ventilanordnung, die in das Pumpengehäuse integriert ist. Die Ventilanordnung umfasst einen Zylinder, der in dem Pumpengehäuse angeordnet ist und mindestens einen Einlass aufweist, wobei der mindestens eine Einlass dazu konfiguriert ist, eine gesteuerte Strömung des Fluids in das Pumpengehäuse bereitzustellen. Eine Buchse ist in dem Zylinder angeordnet und ist auch zum selektiven Steuern der Strömung des Fluids in den mindestens einen Einlass des Zylinders mit dem Zylinder drehbar gekoppelt. Weiterhin ist die Buchse dazu konfiguriert, sich zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu drehen. Darüber hinaus umfasst die Ventilanordnung eine Aktuatoranordnung, die mit der Buchse wirkgekoppelt und dazu konfiguriert ist, die Buchse zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu drehen. Die Ventilanordnung umfasst des Weiteren eine Adapterdichtung, die zur Verhinderung des Austretens des Fluids zwischen dem Zylinder und dem Pumpengehäuse um den Zylinder herum angeordnet ist. Letztlich umfasst die Pumpenanordnung mindestens eine Einlassdichtung, die dazu konfiguriert ist, das Austreten zwischen der Buchse und dem Zylinder zu verhindern.
Eine Fahrzeuganordnung umfasst einen Fahrzeugmotor und eine Pumpenanordnung, die zum Bewegen eines Fluids mit einem Fahrzeugmotor wirkgekoppelt ist. Die Pumpenanordnung umfasst ein Pumpengehäuse, das einen Auslass definiert, und ein in dem Pumpengehäuse angeordnetes Pumpenrad zum Bewegen des Fluids in dem Pumpengehäuse zu dem Auslass. Darüber hinaus umfasst die Pumpenanordnung eine Ventilanordnung, die in das Pumpengehäuse integriert ist. Die Ventilanordnung umfasst einen Zylinder, der in dem Pumpengehäuse angeordnet ist und mindestens einen Einlass aufweist, wobei der mindestens eine Einlass dazu konfiguriert ist, eine gesteuerte Strömung des Fluids in das Pumpengehäuse bereitzustellen. Eine Buchse ist in dem Zylinder angeordnet und ist auch zum selektiven Steuern der Strömung des Fluids in den mindestens einen Einlass des Zylinders mit dem Zylinder drehbar gekoppelt. Weiterhin ist die Buchse dazu konfiguriert, sich zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu drehen. Darüber hinaus umfasst die Ventilanordnung eine Aktuatoranordnung, die mit der Buchse wirkgekoppelt und dazu konfiguriert ist, die Buchse zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu drehen. Letztlich umfasst die Ventilanordnung eine Adapterdichtung, die zur Verhinderung des Austretens des Fluids zwischen dem Zylinder und dem Pumpengehäuse um den Zylinder herum angeordnet ist.
Die hier beschriebene Konfiguration des Integrierens der Ventilanordnung in das Pumpengehäuse gestattet die Möglichkeit einer Dreizonen-Kühlmittelpumpensteuerung, wie z. B. mechanisch, null Strömung und Bedingungen reduzierter Strömung. Darüber hinaus gestattet die Konfiguration des Weiteren den Vorteil einer schnellen und genauen Fluidströmungssteuerung, einen niedrigen Druckverlust und Null-Strömung-Möglichkeiten. Dies führt zu einem verbesserten Pumpenwirkungsgrad, einer verbesserten Fahrzeugmotorleistung und einer erhöhten Kraftstoffökonomie.
Figurenliste
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen mit besserem Verständnis der Erfindung durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne Weiteres hervor, wobei:

1 eine perspektivische Ansicht einer Pumpenanordnung ist;
2 eine teilweise auseinandergezogene Ansicht der Pumpenanordnung mit einem Pumpengehäuse und einer Ventilanordnung ist;
3 eine auseinandergezogene Ansicht der Pumpenanordnung ist;
4 eine Querschnittsansicht der Pumpenanordnung ist;
5 eine perspektivische Ansicht der Ventilanordnung ist;
6 eine perspektivische Ansicht einer Buchse der Ventilanordnung ist;
7 eine perspektivische Ansicht der Buchse der Ventilanordnung ist;
8 eine Ansicht der Buchse der Ventilanordnung von oben ist;
9 eine Ansicht der Buchse der Ventilanordnung von unten ist;
10 eine schematische Ansicht der Pumpenanordnung mit der Buchse in einer ersten Stellung von oben ist;
11 eine Ansicht der Pumpenanordnung mit der Buchse in einer zweiten Stellung von oben ist;
12 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Pumpenanordnung mit der Buchse in einer ersten Stellung von oben ist; und
13 eine Ansicht der zweiten Ausführungsform der Pumpenanordnung mit der Buchse in einer zweiten Stellung von oben ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezüglich der Figuren, in denen gleichen Bezugszahlen über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche Teile anzeigen, wird in 1 eine Pumpenanordnung 10 allgemein gezeigt. Die Pumpenanordnung 10 kann in einer beliebigen Art von Fahrzeug angeordnet sein, wie z. B. einem standardmäßigen Pkw, Lkw, Sattelzug, Geländefahrzeug oder dergleichen, ohne von dem Gedanken der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus ist die Pumpenanordnung 10 mit verschiedenen Abschnitten des Fahrzeugs, darunter unter anderem mit einem Motor, einem Getriebe, einem Kühler, einem Kühlmittelbehälter, einem Heizungswärmetauscher und einem Abgasrückführungssystem (AGR-System), strömungsgekoppelt. In der Regel steht die Stromversorgung der Pumpenanordnung 10 mit der Hauptstromversorgung des Fahrzeugs in Zusammenhang, so dass die Pumpenanordnung 10 bei abgeschaltetem Fahrzeug nicht in Betrieb ist und die Pumpenanordnung 10 bei eingeschaltetem Fahrzeug in Betrieb ist. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Pumpenanordnung 10 durch ein anderes dem Fachmann bekanntes Mittel aktiviert oder mit Strom versorgt werden kann, so dass die Pumpenanordnung 10 selbst bei abgeschaltetem Fahrzeug zumindest bis zu einer gewissen Kapazität betrieben werden kann.
Die Pumpenanordnung 10 umfasst ein Pumpengehäuse 12. Das Pumpengehäuse 12 kann eine beliebige Form und Größe je nach Belieben des Fachmanns aufweisen, um für die Leichtigkeit der Installation in das Fahrzeug zu sorgen. Darüber hinaus kann das Pumpengehäuse 12 aus einem beliebigen dem Fachmann bekannten Material, darunter unter anderem Stahl oder einem anderen Metall, einer Stahllegierung, Aluminium, einem Kunststoffpolymer oder dergleichen, zusammengesetzt sein. Das Pumpengehäuse 12 definiert mehrere Anschlüsse zum Gestatten, dass sich Fluid aus verschiedenen Abschnitten des Fahrzeugs bewegt, und einen Auslass zum Gestatten, dass Fluid das Pumpengehäuse 12 verlässt.
Es kann eine beliebige Anzahl an Anschlüssen geben, darunter die in 10-13 gezeigten Beispiele, jedoch nicht darauf beschränkt, die vier (10-11) oder fünf (12-13) Anschlüsse zeigen. Beispielsweise können bei der in 10-11 dargestellten Ausführungsform die Anschlüsse des Pumpengehäuses 12 einen Heißbehälteranschluss 14 für aus dem Kühlmittelbehälter kommendes Fluid, einen AGR-Anschluss 16 für aus dem Abgasrückführungssystem kommendes Fluid, einen Bypassanschluss 18 für aus dem Fahrzeugmotor kommendes Fluid und einen Kühleranschluss 20 für aus dem Fahrzeugkühler kommendes Fluid umfassen. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass es sich bei den Anschlüssen um beliebige andere Anschlüsse, die einem Durchschnittsfachmann bekannt sind, handeln kann. Weiterhin kann das Pumpengehäuse 12 mehr oder weniger Anschlüsse einer einem Durchschnittsfachmann bekannten Art umfassen. Darüber hinaus können die Anschlüsse bei der in 12-13 dargestellten Ausführungsform den Heißbehälteranschluss 14 für von dem Kühlmittelbehälter kommendes Fluid, den AGR-Anschluss 16 für von dem Abgasrückführungssystem kommendes Fluid, dem Bypassanschluss 18 für von dem Fahrzeugmotor kommendes Fluid, den Kühleranschluss 20 für von dem Fahrzeugkühler kommendes Fluid und einen Wärmetauscheranschluss 22 für von dem Wärmetauscher kommendes Fluid umfassen. Wiederum wird in Betracht gezogen, dass das Pumpengehäuse 12 beliebige andere Anschlüsse, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, umfassen kann. Weiterhin kann das Pumpengehäuse 12 mehr oder weniger Anschlüsse einer beliebigen dem Durchschnittsfachmann bekannten Art umfassen.
Gemäß der Darstellung in 3 umfasst die Pumpenanordnung 10 ein Pumpenrad 24. Allgemein ist das Pumpenrad 24 vollständig in dem Pumpengehäuse 12 angeordnet. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, dass zumindest ein Teil des Pumpenrads 24 außerhalb des Pumpengehäuses 12 angeordnet sein kann. Das Pumpenrad 24 ist dazu konfiguriert, sich bei Aktivierung der Pumpenanordnung 10 dahingehend zu drehen, das Fluid durch das Pumpengehäuse 12 und zu einem Auslass des Pumpengehäuses 12 zu bewegen. Das Pumpenrad 24 kann aus Stahl oder einem anderen Metall, einer Metalllegierung, einem Kunststoffpolymer, Aluminium oder dergleichen zusammengesetzt sein. Darüber hinaus kann das Pumpenrad 24 ein standardmäßiges Pumpenrad 24 sein und einen Einlass definieren und mehrere Schaufeln zum Bewegen des Fluids umfassen und kann verschiedene andere Merkmale, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, umfassen. Das Pumpengehäuse 12 und das Pumpenrad 24 umfassen eine Kühlmittelpumpe. Die Kühlmittelpumpe kann eine DMCP (Dual Mode Coolant Pump - Doppelmoduskühlmittelpumpe) oder eine beliebige andere Kühlmittelpumpe, die dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, darunter unter anderem eine mechanische Kühlmittelpumpe oder eine elektrische Kühlmittelpumpe, sein. Die Kühlmittelpumpe kann auch als eine Wasserpumpe bekannt sein.
Weiterhin umfasst die Pumpenanordnung 10 gemäß der Darstellung in 2-4 des Weiteren eine Ventilanordnung 26. Die Ventilanordnung 26 kann ein elektronisches Steuerventil umfassen, jedoch wird auch in Betracht gezogen, dass die Ventilanordnung 26 eine beliebige Art von Ventil, die dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, darunter unter anderem ein Hydraulikventil, ein pneumatisches Ventil, ein manuelles Ventil, ein wachsbetätigtes Ventil oder ein Solenoidventil, umfassen kann. Wie am besten in 1 und 4 dargestellt wird, ist die Ventilanordnung 26 in das Pumpengehäuse 12 integriert. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Ventilanordnung 26 an einem anderen Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet, darunter unter anderem an eine Außenseite der Kühlmittelpumpe oder des Motors fixiert, sein kann.
Die Ventilanordnung 26 umfasst einen Zylinder 28. Wie am besten in 3-6 dargestellt wird, ist der Zylinder 28 in dem Pumpengehäuse 12 angeordnet. Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist der Zylinder 28 allgemein zylindrisch und definiert mindestens einen Einlass 30. Darüber hinaus wird in Betracht gezogen, dass der Zylinder 28 eine beliebige Größe oder Form, die eine Platzierung des Zylinders 28 im Inneren des Pumpengehäuses 12 gestattet, aufweisen kann. Darüber hinaus kann der Zylinder 28 mehr als eine Einlassöffnung für einige oder alle Fluideinlässe 30 umfassen. Des Weiteren ist der Zylinder 28 zur Strömungskopplung mit dem Pumpenrad 24 konfiguriert. Während des Betriebs bewegt das Pumpenrad 24 das Fluid durch die Einlässe 30 und zu dem Auslass des Pumpengehäuses 12.
Wie am besten in 3 dargestellt wird, umfasst der Zylinder 28 eine Adapterdichtung 32. Die Adapterdichtung 32 ist um den Umfang des Zylinders 28 herum angeordnet und ist dazu konfiguriert, das Austreten des Fluids zwischen dem Zylinder 28 und dem Pumpengehäuse 12 zu verhindern. Anders ausgedrückt ist die Adapterdichtung 32 dazu konfiguriert, eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Zylinder 28 und dem Pumpengehäuse 12 bereitzustellen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Adapterdichtung 32 auch dazu konfiguriert sein kann, eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Zylinder 28 und dem Pumpenrad 24 bereitzustellen. Wie in 3 gezeigt wird, erstreckt sich die Adapterdichtung 32 um den gesamten Umfang des Zylinders 28 herum und ist zu dem Ende hin platziert, das in der auseinandergezogenen Ansicht von 3 zu dem Pumpengehäuse 12 hin positioniert ist. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Adapterdichtung 32 an einer anderen Stelle an dem Zylinder 28 platziert sein kann.
Wie in 10-13 dargestellt wird, kann der Zylinder 28 mehrere Einlässe 30 umfassen. Jeder der Anschlüsse des Pumpengehäuses 12 gemäß obiger Beschreibung entspricht mindestens einem der Einlässe 30. Beispielsweise können die Einlässe 30 des Zylinders 28 bei der in 10-11 dargestellten Ausführungsform einen Heißbehältereinlass 34 zum Einlassen von Fluid aus dem Heißbehälteranschluss 14, das aus dem Kühlmittelbehälter kommt, einen AGR-Einlass 36 zum Einlassen von Fluid aus dem AGR-Anschluss 16, das aus dem Abgasrückführungssystem kommt, einen Bypasseinlass 38 zum Einlassen von Fluid aus dem Bypassanschluss 18, das aus dem Fahrzeugmotor kommt, und einen Kühlereinlass 40 zum Einlassen von Fluid aus dem Kühleranschluss 20, das aus dem Fahrzeugkühler kommt, umfassen. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass es sich bei den Einlässen 30 um beliebige andere Einlässe, die einem Durchschnittsfachmann bekannt sind, handeln kann. Weiterhin kann der Zylinder 28 mehr oder weniger Einlässe 30 einer einem Durchschnittsfachmann bekannten Art umfassen. Darüber hinaus können die Einlässe 30 bei der in 12-13 dargestellten Ausführungsform den Heißbehältereinlass 34 zum Einlassen von Fluid aus dem Heißbehälteranschluss 14, das aus dem Kühlmittelbehälter kommt, den AGR-Einlass 36 zum Einlassen von Fluid aus dem AGR-Anschluss 16, das aus dem Abgasrückführungssystem kommt, den Bypasseinlass 38 zum Einlassen von Fluid aus dem Bypassanschluss 18, das aus dem Fahrzeugmotor kommt, den Kühlereinlass 40 zum Einlassen von Fluid aus dem Kühleranschluss 20, das aus dem Fahrzeugkühler kommt, und einen Wärmetauschereinlass 42 zum Einlassen von Fluid aus dem Wärmetauscheranschluss 22, das aus dem Wärmetauscher kommt, umfassen. Wiederum wird in Betracht gezogen, dass der Zylinder 28 beliebige andere Einlässe umfassen kann oder weiterhin beliebige andere Einlässe, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, umfassen kann. Weiterhin kann der Zylinder 28 mehr oder weniger Einlässe 30 einer beliebigen dem Durchschnittsfachmann bekannten Art umfassen.
Mindestens einer der Anschlüsse ist dazu konfiguriert, eine gesteuerte Strömung des Fluids in das Pumpengehäuse 12 bereitzustellen. Bei der in 10-11 dargestellten Ausführungsform gibt es zwei gesteuerte Anschlüsse, wohingegen die anderen beiden Anschlüsse ungesteuert sind. Bei dieser Ausführungsform sind der Kühleranschluss 20 und der Bypassanschluss 18 gesteuerte Anschlüsse, wohingegen die beiden anderen Anschlüsse ungesteuerte Anschlüsse sind. Bei der in 12-13 dargestellten Ausführungsform gibt es wieder zwei gesteuerte Anschlüsse, wohingegen die anderen drei Anschlüsse ungesteuerte Anschlüsse sind. Wiederum sind bei der in 12-13 dargestellten Ausführungsform der Kühleranschluss 20 und der Bypassanschluss 18 gesteuerte Anschlüsse, wohingegen die anderen drei Anschlüsse ungesteuerte Anschlüsse sind. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass es mehr oder weniger als zwei gesteuerte Anschlüsse geben kann. Es wird auch in Betracht gezogen, dass einer der anderen Anschlüsse, darunter unter anderem der Heißbehälteranschluss 14, der Wärmetauscheranschluss 22 und der AGR-Anschluss 16, gesteuerte Anschlüsse sein können.
Die gesteuerten Anschlüsse sind dazu konfiguriert, derart gesteuert zu werden, dass die Ventilanordnung 26 die Strömung in das Pumpengehäuse 12 unter Verwendung einer drehbaren Buchse 44 steuern kann. Die ungesteuerten Anschlüsse sind komplett offen, so dass die Einlässe 30 des Zylinders 28 und die Öffnungen 46 der Buchse 44 dahingehend ausgerichtet sind, zu gestatten, dass das Fluid ungestört und ungehindert in das Pumpengehäuse 12 strömt. Die gesteuerten Anschlüsse werden derart gesteuert, dass die Einlässe 30 des Zylinders 28 und wiederum der Anschluss des Pumpengehäuses 12 zumindest zum Teil die Strömung von Fluid in das Pumpengehäuse 12 behindern. Anders ausgedrückt sind bei komplett geöffnetem Anschluss der Anschluss des Pumpengehäuses 12, der Einlass 30 des Zylinders 28 und die Öffnungen 46 der Buchse 44 derart ausgerichtet, dass keine Behinderung der Fluidströmung auftritt. Bei geschlossenem Anschluss sind der Anschluss des Pumpengehäuses 12, der Einlass 30 des Zylinders 28 und der Umfang der Buchse 44 derart ausgerichtet, dass keine Fluidströmung auftritt. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Anschluss des Pumpengehäuses 12, der Einlass 30 des Zylinders 28 und die Öffnung 46 der Buchse 44 dahingehend ausgerichtet sein können, eine Teilströmung in das Pumpengehäuse 12 zu gestatten. Die gesteuerten Anschlüsse können somit eine Variation der Strömung von geschlossen zu vollständig geöffnet und irgendwo dazwischen gestatten.
Die gesteuerten Einlässe, bei den in 10-13 gezeigten Ausführungsformen der Bypassanschluss 18 und der Kühleranschluss 20, sind zwischen ungefähr 30 Grad und 180 Grad und gewöhnlich zwischen ungefähr 130 Grad und 160 Grad voneinander um den Zylinder 28 herum angeordnet. Bei einer Ausführungsform sind die beiden gesteuerten Anschlüsse zur Bereitstellung einer optimalen Einlassströmung ungefähr 148 Grad voneinander angeordnet. Es wird jedoch im Betracht gezogen, dass die gesteuerten Einlässe in einem beliebigen Winkel je nach Belieben des Durchschnittsfachmanns um den Zylinder 28 herum angeordnet sein können.
Wie oben angeführt und in den Figuren dargestellt wird, verwendet die Ventilanordnung 26 die Buchse 44 zum Steuern der Anschlüsse. Die Buchse 44 ist in dem Zylinder 28 angeordnet und drehbar damit gekoppelt. Die Buchse 44 ist dazu konfiguriert, die Strömung des Fluids in die Eingänge des Zylinders 28 selektiv zu steuern. Weiterhin ist die Buchse 44 dazu konfiguriert, sich zwischen einer ersten Stellung 48 und einer zweiten Stellung 50 zu drehen. Bei den Ausführungsformen, die in 10-13 dargestellt werden, ist der Kühleranschluss 20 geöffnet und der Bypassanschluss 18 ist geschlossen, wenn sich die Buchse 44 in der ersten Stellung 48 befindet. Darüber hinaus ist der Kühleranschluss 20 geschlossen und der Bypassanschluss 18 ist geöffnet, wenn sich die Buchse 44 in der zweiten Stellung 50 befindet. Es wird des Weiteren in Betracht gezogen, dass die Buchse 44 an einer beliebigen Stelle zwischen der ersten Stellung 48 und der zweiten Stellung 50 angeordnet sein kann, so dass sowohl der Kühleranschluss 20 als auch der Bypassanschluss 18 zum Teil geöffnet sind. Weiterhin wird in Betracht gezogen, dass die Buchse 44 dazu konfiguriert sein kann, mehr oder weniger der Einlässe 30 je nach Belieben des Durchschnittsfachmanns zu steuern.
Wie am besten in 7-9 dargestellt wird, ist die Buchse 44 allgemein zylindrisch. Die Buchse 44 umfasst mindestens eine und in der Regel mehrere Öffnungen 46, die um den Umfang der Buchse 44 herum angeordnet sind. Die Öffnungen 46 sind zur Ausrichtung auf einen oder mehrere der Einlässe 30 des Zylinders 28 konfiguriert. Darüber hinaus ist die Buchse 44 allgemein aus einem Kunststoffpolymer zusammengesetzt, kann jedoch auch aus einem beliebigen Metall, einer Metalllegierung, Aluminium, Stahl oder einer Stahllegierung oder einem anderen Material, das dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, zusammengesetzt sein. Weiterhin kann die Buchse 44 eine beliebige Form und Größe, die zur Anordnung in dem Zylinder 28 konfiguriert sind, aufweisen. Die Buchse 44 umfasst des Weiteren eine Innenstruktur 52, die dazu konfiguriert sein kann, das Innere der Buchse 44 in verschiedene Kammern 54 zu unterteilen. Bei der Ausführungsform, die in 7-9 dargestellt wird, unterteilt die Innenstruktur 52 das Innere der Buchse 44 in drei Kammern 54 derselben Größe. Jedoch kann die Innenstruktur 52 das Innere der Buchse 44 in eine beliebige Anzahl an Kammern beliebiger Größe unterteilen. Weiterhin kann die Innenstruktur 52 Durchgangslöcher zur Strömungskopplung der verschiedenen Kammern 54 miteinander umfassen.
Darüber hinaus umfasst die Ventilanordnung 26 eine Aktuatoranordnung 55. Die Aktuatoranordnung 55 ist mit der Buchse 44 wirkgekoppelt. Weiterhin ist die Aktuatoranordnung 55 dazu konfiguriert, die Buchse 44 zwischen der ersten Stellung 48 und der zweiten Stellung 50 zu drehen. Es wird im Betracht gezogen, dass die Aktuatoranordnung 55 eine standardmäßige Aktuatoranordnung, die dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, sein kann. Es wird des Weiteren in Betracht gezogen, dass die Aktuatoranordnung 55 eine hydraulische, pneumatische, elektrische, thermische oder mechanische Aktuatoranordnung sein kann. Weiterhin ist die Aktuatoranordnung 55 dazu konfiguriert, ein Signal von einer Steuerung, die die gewünschte Stellung der Buchse 44 bestimmt, zu empfangen.
Wie am besten in 9 dargestellt wird, kann die Aktuatoranordnung 55 des Weiteren eine Zahnradanordnung 56 umfassen, die dazu konfiguriert ist, zu gestatten, dass sich die Buchse 44 mit dem Zylinder 28 dreht. Weiterhin kann die Aktuatoranordnung 55 eine Aktuatorwelle 58 umfassen, die zur dahingehenden Kopplung mit der Zahnradanordnung 56, die Buchse 44 in dem Zylinder 28 zwischen der ersten Stellung 48 und der zweiten Stellung 50 zu drehen, gekoppelt ist. Es wird des Weiteren in Betracht gezogen, dass die Buchse 44 von einem anderen Mechanismus, der dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, gedreht werden kann. Es wird im Betracht gezogen, dass sich die Aktuatorwelle 58 vollständig durch die Buchse 44 hindurch erstrecken kann. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, dass die Aktuatorwelle 58 mit einer separaten Anordnung aus Lagerbuchse und Bolzen, die sich durch die Buchse 44 hindurch erstreckt, gekoppelt sein kann. Weiterhin wird zusätzlich dazu in Betracht gezogen, dass die Aktuatorwelle 58 mit einem anderen Mechanismus, der dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, gekoppelt sein kann, der zum Drehen der Buchse 44 konfiguriert ist.
Weiterhin umfasst die Ventilanordnung 26 des Weiteren mindestens eine Einlassdichtung. Bei der Ausführungsform, die in 3 dargestellt wird, umfasst die Ventilanordnung 26 zwei Einlassdichtungen. Es wird jedoch im Betracht gezogen, dass die Ventilanordnung 26 mehr oder weniger Einlassdichtungen je nach Belieben des Durchschnittsfachmanns umfassen kann. Die Einlassdichtungen sind dazu konfiguriert, das Austreten von Fluid, wenn sich die Buchse 44 in der ersten Stellung 48, in der zweiten Stellung 50 oder an einer beliebigen Stelle dazwischen befindet, zu verhindern. Bei der Ausführungsform, die in 3 dargestellt wird, handelt es sich bei den beiden Einlassdichtungen um eine Kühlerdichtung 60, die zur Anordnung an dem Kühleranschluss 20 konfiguriert ist, und eine Bypassdichtung 62, die zur Anordnung an dem Bypassanschluss 18 konfiguriert ist. Die Einlassdichtungen können aus Kautschuk oder einem beliebigen anderen Material, das dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, zusammengesetzt sein. Darüber hinaus kann die Ventilanordnung 26 des Weiteren eine Aktuatorwellendichtung 64 umfassen, die um die Aktuatorwelle 58 herum angeordnet ist. Die Aktuatorwellendichtung 64 kann zusätzlich dazu konfiguriert sein, die Aktuatorwelle 58 mit der Aktuatoranordnung 55 zu koppeln.
Darüber hinaus umfasst die Aktuatoranordnung 55 gemäß der Darstellung in den Figuren eine Adapterplatte 66 zum Ineingriffbringen der Aktuatoranordnung 55 mit dem Pumpengehäuse 12. Die Aktuatoranordnung 55 und das Pumpengehäuse 12 können unter Verwendung mindestens eines Fixierungsmechanismus 68 miteinander gekoppelt oder in Eingriff gebracht werden. Die Aktuatoranordnung 55 kann als eine Abdeckung wirken, die das Pumpengehäuse 12 umschließt, wobei sich der Rest der Ventilanordnung 26, darunter der Zylinder 28 und die Buchse 44, in dem Pumpengehäuse 12 befindet. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, dass die Pumpenanordnung 10 eine separate Abdeckung umfasst, die die Ventilanordnung 26 in dem Pumpengehäuse 12 vollständig umschließt.
Gemäß der Darstellung in den Figuren und der obigen Beschreibung ist die Ventilanordnung 26 in das Pumpengehäuse 12 integriert. Insbesondere ist die Ventilanordnung 26 zumindest teilweise in dem Pumpengehäuse 12 angeordnet. Gemäß der Darstellung in 1 und 4 sind der Zylinder 28 und die Buchse 44 der Ventilanordnung 26 vollständig in dem Pumpengehäuse 12 angeordnet, so dass weder der Zylinder 28 noch die Buchse 44 von der Außenseite des Pumpengehäuses 12 sichtbar sind. Anders ausgedrückt ist die Ventilanordnung 26 in dem Pumpengehäuse 12 verschachtelt, so dass der Zylinder 28 in dem Pumpengehäuse 12 angeordnet ist und gemäß obiger Beschreibung die Buchse 44 in dem Zylinder 28 angeordnet ist. Somit werden sowohl der Zylinder 28 als auch die Buchse 44 in dem Pumpengehäuse 12 umschlossen. Weiterhin kann die Pumpenanordnung 10 die Abdeckung umfassen und die Ventilanordnung 26 kann zwischen dem Deckel und dem Pumpengehäuse 12 angeordnet sein.
Während der Installation wird die Buchse 44 in dem Zylinder 28 platziert und die Kombination aus Zylinder 28 und Buchse 44 wird mit dem Pumpenrad 24 strömungsgekoppelt und in dem Pumpengehäuse 12 angeordnet. Gemäß der Darstellung in 3 ist nach der Installation eine durch die Buchse 44 hindurch angeordnete Achse parallel zu einer durch das Pumpenrad 24 hindurch angeordneten Achse. Die Aktuatoranordnung 55 wird mit dem Zylinder 28 gekoppelt und an dem Pumpengehäuse 12 fixiert, wodurch die Pumpenanordnung 10 gebildet wird. Im Betrieb und gemäß der Darstellung in zumindest 10-13, dreht sich das Pumpenrad 24 bei aktivierter Pumpenanordnung 10, wodurch bewirkt wird, dass Fluid durch die Einlässe 30 bewegt wird. Die Buchse 44 kann in einer beliebigen Stellung, wie zum Beispiel der ersten Stellung 48, der zweiten Stellung 50 oder an einer beliebigen Stelle dazwischen beginnen. Gewünschtenfalls kann die Buchse 44 von der Aktuatoranordnung 55 dahingehend gedreht werden, die Strömung der gesteuerten Eingänge zu steuern. Die Aktuatoranordnung 55 kann mit einer Steuerung gekoppelt sein, die verschiedene Parameter zur Bestimmung der idealen Stellung der Buchse 44 berechnet oder abliest. Die verschiedenen Parameter können unter anderem einen Druck in einem der Einlässe, eine Fluiddurchsatzrate an einem der Einlässe, die Drehzahl des Pumpenrads 24, eine Temperatur an einer beliebigen Stelle in dem Fahrzeugmotor, eine Position in einem Motorleistungskennfeld oder andere Parameter, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, umfassen. (Chris, bitte diese Parameter ergänzen/überprüfen.) Bei der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt wird, befindet sich die Buchse 44 in der ersten Stellung 48, wenn der Kühleranschluss 20 geöffnet ist und der Bypassanschluss 18 geschlossen ist. Die Buchse 44 kann dann dadurch, dass der Aktuator die Aktuatorwelle 58 und die Zahnradanordnung 56 dahingehend in Eingriff bringt, die Buchse 44 zu drehen, in die zweite Stellung 50 bewegt werden. Die Buchse 44 befindet sich in der zweiten Stellung 50, wenn der Kühleranschluss 20 geschlossen ist und der Bypassanschluss 18 geöffnet ist. Die Buchse 44 kann auch in eine beliebige Stellung zwischen der ersten Stellung 48 und der zweiten Stellung 50 bewegt werden, wobei sowohl der Kühleranschluss 20 als auch der Bypassanschluss 18 in unterschiedlichem Ausmaß basierend auf der Stellung der Buchse 44 zum Teil geöffnet sind.
Das Integrieren der Ventilanordnung 26 in das Pumpengehäuse 12 gestattet die Möglichkeit einer Dreizonen-Kühlmittelpumpensteuerung, wie z. B. mechanisch, null Strömung und Bedingungen reduzierter Strömung. Darüber hinaus gestattet dies des Weiteren den Vorteil einer schnellen und genauen Fluidströmungssteuerung, einen niedrigen Druckverlust und Null-Strömung-Möglichkeiten. Somit führt das Integrieren der Ventilanordnung 26 in das Pumpengehäuse 12 zu einem verbesserten Pumpenwirkungsgrad, einer verbesserten Fahrzeugmotorleistung und einer erhöhten Kraftstoffökonomie. Das Integrieren der Ventilanordnung 26 in das Pumpengehäuse 12 kann auch der Wartungsfreundlichkeit dienen. Die Ventilanordnung kann ohne das Auswechseln der gesamten Pumpenanordnung 10 ersetzt werden. Diese Konfiguration gestattet des Weiteren eine verbesserte Fahrzeugintegration, ein geringeres Kühlmittelvolumen in der Pumpenanordnung 10 und eine schnellere Motorerwärmung.
Die Erfindung ist auf veranschaulichende Weise beschrieben worden und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie beschreibend und nicht als Einschränkung verstanden werden soll. Es sind angesichts der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Vorrichtung möglich, und die Erfindung kann auf andere Weise als in der Beschreibung speziell angeführt in die Praxis umgesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/435360 [0001]

Claims

Pumpenanordnung, die mit einem Motor eines Fahrzeugs zum Bewegen eines Fluids strömungsgekoppelt ist, wobei die Pumpenanordnung Folgendes umfasst: ein Pumpengehäuse, das einen Auslass definiert; ein in dem Pumpengehäuse angeordnetes Pumpenrad zum Bewegen des Fluids in dem Pumpengehäuse zu dem Auslass; und eine Ventilanordnung, die in das Pumpengehäuse integriert ist, wobei die Ventilanordnung Folgendes umfasst: einen Zylinder, der in dem Pumpengehäuse angeordnet ist und mindestens einen Einlass aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine gesteuerte Strömung des Fluids in das Pumpengehäuse bereitzustellen; eine Buchse, die in dem Zylinder angeordnet und zum selektiven Steuern der Strömung des Fluids in den mindestens einen Einlass des Zylinders damit drehbar gekoppelt ist, wobei die Buchse dazu konfiguriert ist, sich zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung zu drehen; eine Aktuatoranordnung, die mit der Buchse wirkgekoppelt und dazu konfiguriert ist, die Buchse zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu drehen; und eine Adapterdichtung, die zur Verhinderung des Austretens des Fluids zwischen dem Zylinder und dem Pumpengehäuse um den Zylinder herum angeordnet ist.
Pumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Ventilanordnung zumindest zum Teil in dem Pumpengehäuse angeordnet ist.
Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zylinder und die Buchse in dem Pumpengehäuse eingeschlossen sind.
Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Einlass des Zylinders mehrere Einlässe umfasst.
Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pumpengehäuse einen Heißbehälteranschluss zum Einlassen von Fluid aus einem Kühlmittelbehälter des Fahrzeugs, einen AGR-Anschluss zum Einlassen von Fluid aus einem Abgasrückführungssystem des Fahrzeugs, einen Bypassanschluss zum Einlassen von Fluid aus dem Motor des Fahrzeugs, einen Wärmetauscheranschluss zum Einlassen von Fluid aus einem Wärmetauscher des Fahrzeugs und einen Kühleranschluss zum Einlassen von Fluid aus einem Kühler des Fahrzeugs definiert und wobei jeder der Anschlüsse mindestens einem der mehreren Einlässe entspricht.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Pumpengehäuse einen Heißbehälteranschluss zum Einlassen von Fluid aus einem Kühlmittelbehälter des Fahrzeugs, einen AGR-Anschluss zum Einlassen von Fluid aus einem Abgasrückführungssystem des Fahrzeugs, einen Bypassanschluss zum Einlassen von Fluid aus dem Motor des Fahrzeugs und einen Kühleranschluss zum Einlassen von Fluid aus einem Kühler des Fahrzeugs definiert und wobei jeder der Anschlüsse mindestens einem der mehreren Einlässe entspricht.
Pumpenanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei mindestens zwei der Anschlüsse gesteuerte Anschlüsse sind.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 5-7, wobei die Buchse derart konfiguriert ist, dass der Kühleranschluss und der Bypassanschluss beide gesteuerte Anschlüsse sind.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 5-8, wobei der Kühleranschluss geöffnet ist und der Bypassanschluss geschlossen ist, wenn sich die Buchse in der ersten Stellung befindet.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 5-9, wobei der Kühleranschluss geschlossen ist und der Bypassanschluss geöffnet ist, wenn sich die Buchse in der zweiten Stellung befindet.
Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Abdeckung zum Umschließen der Ventilanordnung und eine Adapterplatte zum Ineingriffbringen der Ventilanordnung mit der Abdeckung umfasst.
Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aktuatoranordnung ferner eine Aktuatorwelle umfasst, die dazu konfiguriert ist, die Buchse zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu drehen.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 5-12, die ferner eine an dem Kühleranschluss angeordnete Kühlerdichtung zum Verhindern des Austretens des Fluids, wenn sich die Buchse in der ersten Stellung, in der zweiten Stellung oder dazwischen befindet, umfasst.
Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 5-13, die ferner eine an dem Bypassanschluss angeordnete Bypassdichtung zum Verhindern des Austretens des Fluids, wenn sich die Buchse in der ersten Stellung, in der zweiten Stellung oder dazwischen befindet, umfasst.
Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pumpenrad und das Pumpengehäuse eine DMCP (Dual Mode Coolant Pump - Doppelmoduskühlmittelpumpe) umfassen.
Kühlsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor, einen Kühlmittelbehälter, ein Abgasrückführungssystem, einen Wärmetauscher, einen Kühler und die Pumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kühlsystem nach Anspruch 16, wobei die Ventilanordnung zumindest zum Teil in dem Pumpengehäuse angeordnet ist.
Kühlsystem nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Zylinder und die Buchse in dem Pumpengehäuse eingeschlossen sind.
Kühlsystem nach Anspruch 16, 17 oder 18, wobei das Pumpengehäuse einen Heißbehälteranschluss zum Einlassen von Fluid aus dem Kühlmittelbehälter des Fahrzeugs, einen AGR-Anschluss zum Einlassen von Fluid aus dem Abgasrückführungssystem, einen Bypassanschluss zum Einlassen von Fluid aus dem Motor, einen Wärmetauscheranschluss zum Einlassen von Fluid aus dem Wärmetauscher und einen Kühleranschluss zum Einlassen von Fluid aus dem Kühler definiert.
Kühlsystem nach Anspruch 19, wobei mindestens zwei der Anschlüsse gesteuerte Anschlüsse sind.