DE102018214661B4 - Liquid pump and motor vehicle with a liquid pump - Google Patents
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Abstract
Flüssigkeitspumpe für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer vom Verbrennungsmotor angetriebenen Kurbelwelle (2), wobei die Flüssigkeitspumpe ein Gehäuse (3), eine wenigstens teilweise im Gehäuse (3) drehbar gelagerte Antriebswelle (7), eine im Gehäuse (3) drehbar gelagerte Abtriebswelle (9), die über ein Magnetgetriebe (10) berührungsfrei drehmomentübertragend mit der Antriebswelle (7) gekoppelt ist, und ein mit der Abtriebswelle (9) drehfest verbundenes Pumpenflügelrad (11) zur Förderung einer Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Gehäuse (3) aufgenommene Masse-Feder-Dämpfereinheit (12) drehfest mit der Antriebswelle (7) mit dieser mitrotierend verbunden ist, wobei die Masse-Feder-Dämpfereinheit (12) dazu ausgebildet und angeordnet ist, Schwingungen der Antriebswelle (7) in radialer und/oder axialer und/oder tangentialer Richtung zu dämpfen, wobei die Masse-Feder-Dämpfereinheit (12) eine erste Masse (15), eine zweite Masse (16) und ein gummielastisches Dämpfungselement (17) zur mechanischen Verbindung der ersten (15) mit der zweiten Masse (16) aufweist, und wobei ein erster Teil (18) der ersten Masse (15) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und von einer einen zweiten Teil (19) der ersten Masse (15) bildenden Verbindungsscheibe (19) radial zur Antriebswelle (7) beabstandet gehalten ist, wobei das gummielastische Dämpfungselement (17) am hohlzylinderförmigen ersten Teil (18) angeordnet ist und die zweite Masse (16) ring- und/oder scheibenförmig am gummielastischen Dämpfungselement (17) angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (7) starr mit der Kurbelwelle (2) verbunden ist.Liquid pump for a motor vehicle with an internal combustion engine and a crankshaft (2) driven by the internal combustion engine, the liquid pump having a housing (3), a drive shaft (7) rotatably mounted at least partially in the housing (3), and an output shaft rotatably mounted in the housing (3). (9), which is coupled to the drive shaft (7) in a contact-free torque-transmitting manner via a magnetic gear (10), and has a pump impeller (11) which is non-rotatably connected to the output shaft (9) for conveying a liquid, characterized in that one in the housing (9) 3) recorded mass-spring-damper unit (12) is rotatably connected to the drive shaft (7) so that it rotates, the mass-spring-damper unit (12) being designed and arranged to prevent vibrations of the drive shaft (7) in radial and/or or axial and / or tangential direction, the mass-spring damper unit (12) having a first mass (15), a second mass (16) and a rubber-elastic damping element (17) for mechanically connecting the first (15) to the second mass (16), and wherein a first part (18) of the first mass (15) is hollow cylindrical and is connected radially to the drive shaft (7) by a connecting disk (19) forming a second part (19) of the first mass (15). is kept spaced apart, the rubber-elastic damping element (17) being arranged on the hollow cylindrical first part (18) and the second mass (16) being arranged in a ring and/or disk shape on the rubber-elastic damping element (17), the drive shaft (7) being rigid with it the crankshaft (2) is connected.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a liquid pump for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
Kraftfahrzeuge mit einer Flüssigkeitspumpe, beispielsweise Kühlmittelpumpe zur Förderung eines Kühlmittels durch einen Kühlkreislauf einer Brennkraft- und/oder Elektromaschine, sowie derartige Flüssigkeitspumpen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.Motor vehicles with a liquid pump, for example a coolant pump for conveying a coolant through a cooling circuit of an internal combustion engine and/or electric machine, as well as such liquid pumps are known in various designs.
Die
Die
Die
Die
Die
Des Weiteren ist aus der
Eine in ihrem Übersetzungsverhältnis veränderbare Magnetkupplung zeigt
Die
Verschiedene weitere mögliche Ausgestaltungen von Magnetkupplungen sind ebenso in der
Allgemein bekannt ist auch, eine Kühlmittel- oder Ölpumpe eines Kraftfahrzeugs rein elektromotorisch anzutreiben, um durch Steuerung der Drehzahl des die Pumpe antreibenden Elektromotors deren Förderleistung festlegen zu können. Je nach bereitzustellender Pumpenförderleistung ist jedoch eine hohe elektrische Leistung erforderlich, die wiederum von einer fahrzeugeigenen Batterie bereitgestellt werden muss.It is also generally known that a motor vehicle's coolant or oil pump is purely electric torically in order to be able to determine the delivery rate by controlling the speed of the electric motor driving the pump. However, depending on the pump delivery capacity to be provided, a high level of electrical power is required, which in turn must be provided by the vehicle's own battery.
Allgemein verursachen rotierende Körper Schwingungen bzw. Vibrationen, zum Beispiel aufgrund einer Unwucht der rotierenden Massen, die zu einem erhöhten Verschleiß, zur Erzeugung von Körper- und/oder Luftschall und dergleichen führen können.In general, rotating bodies cause oscillations or vibrations, for example due to an imbalance of the rotating masses, which can lead to increased wear, the generation of structure-borne and/or airborne noise and the like.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Flüssigkeitspumpe bereitzustellen, die verschleiß- und reibungsarm sowie energieeffizient betreibbar ist, kompakt und einfach baut und ferner über eine einfach realisierbare, mechanisch starre Kopplung an ein Antriebsaggregat anbindbar ist. Darüber hinaus soll die Flüssigkeitspumpe kostengünstig herstellbar sein..Against this background, the present invention is based on the object of providing an improved liquid pump which is low-wear and low-friction and can be operated energy-efficiently, is compact and simple in construction and can also be connected to a drive unit via an easily realizable, mechanically rigid coupling. In addition, the liquid pump should be inexpensive to produce.
Diese Aufgabe wird durch eine Flüssigkeitspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is solved by a liquid pump with the features of claim 1.
Aufgezeigt wird eine Flüssigkeitspumpe für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer vom Verbrennungsmotor angetriebenen Kurbelwelle, aufweisend ein Gehäuse, eine wenigstens teilweise im Gehäuse drehbar gelagerte Antriebswelle, eine im Gehäuse drehbar gelagerte Abtriebswelle, die über ein Magnetgetriebe berührungsfrei drehmomentübertragend mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und ein mit der Abtriebswelle drehfest verbundenes Pumpenflügelrad zur Förderung einer Flüssigkeit. Erfindungsgemäß ist eine im Gehäuse aufgenommene Masse-Feder-Dämpfereinheit drehfest mit der Antriebswelle mit dieser mitrotierend verbunden, wobei die Masse-Feder-Dämpfereinheit dazu ausgebildet und angeordnet ist, Schwingungen der Antriebswelle in radialer und/oder axialer und/oder tangentialer Richtung zu dämpfen, wobei die Masse-Feder-Dämpfereinheit eine erste Masse, eine zweite Masse und ein gummielastisches Dämpfungselement zur mechanischen Verbindung der ersten mit der zweiten Masse aufweist, und wobei ein erster Teil der ersten Masse hohlzylinderförmig ausgebildet ist und von einer einen zweiten Teil der ersten Masse bildenden Verbindungsscheibe radial zur Antriebswelle beabstandet gehalten ist, wobei das gummielastische Dämpfungselement am hohlzylinderförmigen ersten Teil angeordnet ist und die zweite Masse ring- und/oder scheibenförmig am gummielastischen Dämpfungselement angeordnet ist, wobei die Antriebswelle starr mit der Kurbelwelle verbunden ist.Shown is a liquid pump for a motor vehicle with an internal combustion engine and a crankshaft driven by the internal combustion engine, comprising a housing, a drive shaft rotatably mounted at least partially in the housing, an output shaft rotatably mounted in the housing, which is coupled to the drive shaft in a contact-free torque-transmitting manner via a magnetic gear, and a pump impeller that is non-rotatably connected to the output shaft for pumping a liquid. According to the invention, a mass-spring-damper unit accommodated in the housing is connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner and rotates therewith, the mass-spring damper unit being designed and arranged to dampen vibrations of the drive shaft in the radial and/or axial and/or tangential direction, wherein the mass-spring-damper unit has a first mass, a second mass and a rubber-elastic damping element for mechanically connecting the first to the second mass, and wherein a first part of the first mass is hollow cylindrical and is formed by a second part of the first mass Connecting disk is held radially at a distance from the drive shaft, the rubber-elastic damping element being arranged on the hollow cylindrical first part and the second mass being arranged in a ring and/or disc-shaped manner on the rubber-elastic damping element, the drive shaft being rigidly connected to the crankshaft.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.Further particularly advantageous embodiments of the invention are disclosed in the respective subclaims.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically sensible manner and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, particularly in connection with the figures.
Ferner sei angemerkt, dass eine hierin nachstehend verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.Furthermore, it should be noted that a conjunction “and/or” used hereinafter between two features and linking them together must always be interpreted in such a way that only the first feature can be present in a first embodiment of the subject matter according to the invention, and only in a second embodiment the second feature can be present and in a third embodiment both the first and the second feature can be present.
Eine Flüssigkeitspumpe, zum Beispiel eine Kühlmittel- oder Ölpumpe, für ein Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel ein rein verbrennungsmotorisch angetriebenes Fahrzeug oder auch ein Hybrid-Fahrzeug, weist ein Pumpengehäuse auf, eine wenigstens teilweise im Gehäuse drehbar gelagerte Antriebswelle, eine im Gehäuse drehbar gelagerte Abtriebswelle, die über ein Magnetgetriebe berührungsfrei drehmomentübertragend mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und ein mit der Abtriebswelle drehfest verbundenes Pumpenflügelrad zur Förderung einer Flüssigkeit. Gemäß der Erfindung ist, wie oben bereits erwähnt, eine im Gehäuse aufgenommene Masse-Feder-Dämpfereinheit drehfest mit der Antriebswelle mit dieser mitrotierend verbunden. Die Masse-Feder-Dämpfereinheit ist dazu ausgebildet und angeordnet, Schwingungen der Antriebswelle in radialer und/oder axialer und/oder tangentialer Richtung zu dämpfen.A liquid pump, for example a coolant or oil pump, for a motor vehicle, such as a vehicle powered purely by an internal combustion engine or a hybrid vehicle, has a pump housing, a drive shaft rotatably mounted at least partially in the housing, and an output shaft rotatably mounted in the housing , which is coupled to the drive shaft in a non-contact torque-transmitting manner via a magnetic gear, and a pump impeller that is non-rotatably connected to the output shaft for conveying a liquid. According to the invention, as already mentioned above, a mass-spring-damper unit accommodated in the housing is connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner and rotates therewith. The mass-spring-damper unit is designed and arranged to dampen vibrations of the drive shaft in the radial and/or axial and/or tangential direction.
Die in dem Gehäuse aufgenommene, das heißt von diesem umschlossene Masse-Feder-Dämpfereinheit, die im Wesentlichen wenigstens ein Masse-, ein Feder- und ein Dämpfungsglied aufweist, ermöglicht zum einen eine besonders kompakte, wartungsfreie oder wenigstens sehr wartungsarme Ausgestaltung der Flüssigkeitspumpe. Die Masse-Feder-Dämpfereinheit verhindert effektiv, Schwingungen bzw. Vibrationen der rotierenden Pumpenbauteile zu dämpfen, so dass diese sich einerseits nicht beispielsweise in Form von Körper- und/oder Luftschall in einem die Pumpe aufweisenden System von dieser ausgehend ausbreiten können. Andererseits werden aber auch Schwingungen, die beispielsweise von außen über die Antriebswelle in die Pumpe eingeleitet werden, derart durch die Masse-Feder-Dämpfereinheit gedämpft, dass diese im Wesentlichen nicht bzw. nur in erheblich vermindertem Maße in die Abtriebsseite, das heißt insbesondere in die von der Pumpe zu fördernde Flüssigkeit, eingetragen werden. Mit anderen Worten ermöglicht die Masse-Feder-Dämpfereinheit durch entsprechende Ausgestaltung bzw. Dimensionierung der Masse, der Feder und/oder des Dämpfers in vorteilhafter Weise, sowohl vorab feststellbare konstruktionsbedingte Unwuchten als auch während des Pumpenbetriebs von außen in die Pumpe dynamisch eingetragene Schwingungsvorgänge auszugleichen und zu dämpfen. Der mechanische Verschleiß der Pumpe bzw. der durch Schwingungen und Vibrationen besonders belasteten Pumpenbauteile kann hierdurch deutlich verringert werden.The mass-spring-damper unit accommodated in the housing, that is, enclosed by it, which essentially has at least one mass, one spring and one damping element, enables, on the one hand, a particularly compact, maintenance-free or at least very low-maintenance design of the liquid pump. The mass-spring-damper unit effectively prevents oscillations or vibrations of the rotating pump components from being dampened, so that, on the one hand, these cannot propagate from the pump in the form of structure-borne and/or airborne noise in a system having the pump. On the other hand, vibrations that are introduced into the pump from outside via the drive shaft, for example, are dampened by the mass-spring-damper unit in such a way that they essentially not or only to a significantly reduced extent in the output side, that is, in particular in the liquid to be pumped by the pump. In other words, by appropriately designing or dimensioning the mass, the spring and/or the damper, the mass-spring-damper unit advantageously makes it possible to compensate for construction-related imbalances that can be determined in advance as well as vibration processes that are dynamically introduced into the pump from outside during pump operation to dampen. This can significantly reduce the mechanical wear on the pump or on the pump components that are particularly stressed by oscillations and vibrations.
Darüber hinaus verhindert die Masse-Feder-Dämpfereinheit durch ihre Schwingungsdämpfungseigenschaft wirkungsvoll ebenso eine ansonsten durch eine Schwingungseinleitung in das Magnetgetriebe hervorgerufene Störung der zur Drehmomentkopplung im Magnetgetriebe von diesem erzeugten Magnetfelder, was eine Beruhigung der Drehbewegung des Flügelrads und damit auch der Flüssigkeitsströmung bewirkt.In addition, the mass-spring-damper unit, due to its vibration damping properties, effectively prevents a disturbance of the magnetic fields generated by the magnetic gear for torque coupling in the magnetic gear, which would otherwise be caused by a vibration introduction into the magnetic gear, which calms the rotational movement of the impeller and thus also the fluid flow.
Die Masse-Feder-Dämpfereinheit ermöglicht es aufgrund ihrer im Pumpengehäuse integrierten Schwingungsdämpfungswirkung außerdem, die Flüssigkeitspumpe ebenfalls unmittelbar und starr an ein Antriebsaggregat, beispielsweise einen Motor, zum Beispiel an einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, anzubinden, gemäß der Erfindung unmittelbar an eine vom Verbrennungsmotor angetriebene Kurbelwelle. Auf einen ansonsten häufig verwendeten Riementrieb mit einer inhärenten, schwingungsdämpfenden Eigenschaft zur Anbindung einer Flüssigkeitspumpe an das die Pumpe antreibende Antriebsaggregat kann somit vollständig verzichtet werden, was eine wesentlich kompaktere Anordnung der Flüssigkeitspumpe und dem diese antreibenden Antriebsaggregat ermöglicht. Außerdem verursacht ein Riementrieb zusätzlich Reibung in dem die Pumpe aufweisenden System und unterliegt zudem einem Verschleiß, der im Laufe der Betriebslebensdauer der Pumpe eine regelmäßige Wartung erforderlich macht. Der Riementrieb stellt ferner eine potentielle Fehlerquelle dar, die eine Ausfallwahrscheinlichkeit der Flüssigkeitspumpe und somit des gesamten, die Pumpe enthaltenden Systems erhöht. All diese Nachteile beseitigt die Flüssigkeitspumpe gemäß der vorliegenden Erfindung.Due to its vibration damping effect integrated in the pump housing, the mass-spring-damper unit also makes it possible to connect the liquid pump directly and rigidly to a drive unit, for example a motor, for example to an internal combustion engine of a motor vehicle, according to the invention directly to a crankshaft driven by the internal combustion engine . An otherwise frequently used belt drive with an inherent, vibration-damping property for connecting a liquid pump to the drive unit driving the pump can therefore be completely dispensed with, which enables a much more compact arrangement of the liquid pump and the drive unit driving it. In addition, a belt drive causes additional friction in the system containing the pump and is also subject to wear, which requires regular maintenance over the operational life of the pump. The belt drive also represents a potential source of error, which increases the probability of failure of the liquid pump and thus of the entire system containing the pump. The liquid pump according to the present invention eliminates all of these disadvantages.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Masse-Feder-Dämpfereinheit vorzugsweise vollständig im Pumpengehäuse aufgenommen, das heißt von diesem vollständig umschlossen, so dass sie vor jeglichen äußeren Einflüssen sicher geschützt ist.As already mentioned above, the mass-spring-damper unit is preferably completely accommodated in the pump housing, that is to say completely enclosed by it, so that it is reliably protected from any external influences.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse einen die zu fördernde Flüssigkeit aufnehmenden ersten Innenraum und einen flüssigkeitsfreien zweiten Innenraum auf, wobei das Pumpenflügelrad im ersten Innenraum angeordnet ist und die Masse-Feder-Dämpfereinheit im zweiten Innenraum angeordnet ist. Der zweite Innenraum ist von dem ersten Innenraum des Pumpengehäuses flüssigkeitsdicht getrennt, so dass die Masse-Feder-Dämpfereinheit keiner Beeinträchtigung durch die vom Pumpenflügelrad zu fördernde Flüssigkeit unterworfen ist, was eine langlebige, wartungsfreie Schwingungsdämpfungsfunktion der Masse-Feder-Dämpfereinheit gewährleistet.According to an advantageous embodiment of the invention, the housing has a first interior space that accommodates the liquid to be pumped and a liquid-free second interior space, the pump impeller being arranged in the first interior space and the mass-spring damper unit being arranged in the second interior space. The second interior is separated from the first interior of the pump housing in a liquid-tight manner, so that the mass-spring damper unit is not subject to any impairment by the liquid to be pumped by the pump impeller, which ensures a long-lasting, maintenance-free vibration damping function of the mass-spring damper unit.
Gemäß der Erfindung ist, wie schon oben erwähnt, vorgesehen, dass die Masse-Feder-Dämpfereinheit eine erste Masse, eine zweite Masse und ein gummielastisches Dämpfungselement zur mechanischen Verbindung der ersten mit der zweiten Masse aufweist. Mit anderen Worten ist das Dämpfungselement zwischen die beiden Massen eingefügt. Das gummielastische Dämpfungselement, zum Beispiel ein kautschukähnliches Elastomer, ermöglicht eine gewisse Relativbewegung (Schwingung) der beiden Massen gegeneinander, insbesondere in radialer und/oder axialer und/oder tangentialer (umfänglicher) Richtung, sorgt aber gleichzeitig auch für einen schwingungsdämpfenden Effekt, indem es beispielsweise die von den relativ zueinander schwingenden Massen bewirkte Verformungsarbeit teilweise zum Beispiel durch innere Reibung in Wärme umwandelt. Die beiden Massen sowie das Dämpfungselement werden in Abhängigkeit von den zu erwartenden Betriebsbedingungen der Pumpe und/oder eines diese antreibenden Antriebsaggregats hinsichtlich des gewünschten Schwingungsdämpfungsvermögens (Frequenz, Amplitude) entsprechend in ihrem jeweiligen Gewicht sowie ihren räumlichen Abmessungen in allgemein bekannter Weise dimensioniert und auf diese Weise ihre jeweiligen wirksamen Trägheitsmassen festgelegt. So kann zum Beispiel die erste Masse für eine bestimmte Pumpenbaureihe stets im Wesentlichen dieselben Abmessungen und dasselbe Gewicht aufweisen, so dass vorteilhaft lediglich die zweite Masse an die jeweiligen, im Betrieb zu erwartenden Schwingungsvorgänge angepasst werden muss. Beispielsweise kann die zweite Masse auch im Nachhinein noch durch gezielten Materialabtrag oder Materialauftrag individuell an die bei einer bestimmten Flüssigkeitspumpe oder einer ganzen Pumpenbaureihe festgestellte, konstruktionsbedingte Unwucht angepasst werden, um diese für den anschließenden, bestimmungsgemäßen Betrieb auszugleichen.According to the invention, as already mentioned above, it is provided that the mass-spring-damper unit has a first mass, a second mass and a rubber-elastic damping element for mechanically connecting the first to the second mass. In other words, the damping element is inserted between the two masses. The rubber-elastic damping element, for example a rubber-like elastomer, enables a certain relative movement (vibration) of the two masses against each other, in particular in the radial and/or axial and/or tangential (circumferential) direction, but at the same time also ensures a vibration-damping effect, for example The deformation work caused by the masses vibrating relative to one another is partially converted into heat, for example through internal friction. The two masses and the damping element are dimensioned in a generally known manner in terms of their respective weight and their spatial dimensions in a generally known manner with regard to the desired vibration damping capacity (frequency, amplitude). their respective effective inertial masses are determined. For example, the first mass for a specific pump series can always have essentially the same dimensions and the same weight, so that advantageously only the second mass has to be adapted to the respective vibration processes to be expected during operation. For example, the second mass can also be individually adapted to the design-related imbalance found in a specific liquid pump or an entire pump series through targeted material removal or application in order to compensate for this for subsequent, intended operation.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Masse einstückig mit der Antriebswelle ausgebildet sein, so dass auf einen zusätzlichen Verbindungsmechanismus, zum Beispiel eine formschlüssige Verbindung mittels Schrauben, Nieten und dergleichen, eine reibschlüssige Verbindung mittels Klemmsitzen oder eine stoffschlüssige Verbindung durch Kleben, zur Herstellung der drehfesten Verbindung zwischen der ersten Masse und der Antriebswelle verzichtet werden kann. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die einstückige Ausgestaltung von erster Masse und Antriebswelle beschränkt. Außerdem kann die erste Masse im Wesentlichen auch durch einen Teil der Antriebswelle selbst gebildet sein.According to a preferred embodiment of the invention, the first mass can be formed in one piece with the drive shaft, so that on a Additional connection mechanism, for example a positive connection using screws, rivets and the like, a frictional connection using clamping seats or a material connection by gluing, can be dispensed with in order to produce the rotationally fixed connection between the first mass and the drive shaft. However, the present invention is not limited to the one-piece design of the first mass and drive shaft. In addition, the first mass can essentially also be formed by a part of the drive shaft itself.
Gemäß der Erfindung ist, wie bereits oben erwähnt, vorgesehen, dass ein erster Teil der ersten Masse hohlzylinderförmig ausgebildet ist und von einer einen zweiten Teil der ersten Masse bildenden Verbindungsscheibe radial zur Antriebswelle beabstandet gehalten ist, wobei das gummielastische Dämpfungselement am hohlzylinderförmigen ersten Teil angeordnet ist und die zweite Masse ring- und/oder scheibenförmig am gummielastischen Dämpfungselement angeordnet ist. Mit anderen Worten bilden der erste und zweite Teil der ersten Masse im Wesentlichen einen topf- oder käfigförmigen Träger, an dem die zweite Masse über das Dämpfungselement schwingungsfähig angebunden ist. Der Begriff „Scheibe“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung weit auszulegen und soll nicht auf eine vollflächige (geschlossene) Scheibe begrenzt sein. Vielmehr sollen speichen-, stab- oder kreissegmentförmige Ausgestaltungen der Verbindungsscheibe von dem Begriff „Verbindungsscheibe“ ebenfalls umfasst sein. Weiterhin kann diese Verbindungsscheibe plan oder gebogen (z. B. schüsselförmig) oder eine noch andere Formgebung aufweisen, sofern sie den ersten Teil der ersten Masse in der vorbeschriebenen Weise radial beabstandet zur Antriebswelle anordnet und hält.According to the invention, as already mentioned above, it is provided that a first part of the first mass is hollow cylindrical and is held at a radial distance from the drive shaft by a connecting disk forming a second part of the first mass, the rubber-elastic damping element being arranged on the hollow cylindrical first part and the second mass is arranged in a ring and/or disk shape on the rubber-elastic damping element. In other words, the first and second parts of the first mass essentially form a cup-shaped or cage-shaped support to which the second mass is connected in such a way that it can oscillate via the damping element. The term “pane” is to be interpreted broadly in the sense of the present invention and should not be limited to a full-surface (closed) pane. Rather, spoke-shaped, rod-shaped or circular segment-shaped configurations of the connecting disk should also be included in the term “connecting disk”. Furthermore, this connecting disk can be flat or curved (e.g. bowl-shaped) or have another shape, provided that it arranges and holds the first part of the first mass in the manner described above at a radial distance from the drive shaft.
Die zweite Masse kann ähnlich wie die erste Masse eine im Wesentlichen ring- und/oder scheibenförmige Ausgestaltung aufweisen.The second mass can have a substantially ring-shaped and/or disk-shaped configuration, similar to the first mass.
Nach einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist, ist das gummielastische Dämpfungselement an einer Innenumfangsfläche und/oder Außenumfangsfläche des hohlzylinderförmigen ersten Teils der ersten Masse angeordnet, so dass eine besonders kompakt bauende Masse-Feder-Dämpfungseinheit erreicht werden kann.According to a still further preferred embodiment of the invention, the rubber-elastic damping element is arranged on an inner peripheral surface and/or outer peripheral surface of the hollow cylindrical first part of the first mass, so that a particularly compact mass-spring damping unit can be achieved.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Magnetgetriebe ein während seines Betriebs hinsichtlich seines Übersetzungsverhältnisses einer Drehzahl der Antriebswelle zu einer Drehzahl der Abtriebswelle stufenlos verstellbares Magnetgetriebe. Somit lässt sich die Drehzahl des Pumpenflügelrads und damit die pro Zeiteinheit von der Flüssigkeitspumpe geförderte Flüssigkeitsmenge unabhängig von einer Drehzahl der Antriebswelle je nach tatsächlicher Anforderung einstellen, wodurch ein bedarfsgerechter, energieeffizienter Betrieb der Flüssigkeitspumpe erzielt werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, the magnetic transmission is a magnetic transmission that is continuously adjustable during operation with regard to its transmission ratio of a speed of the drive shaft to a speed of the output shaft. This means that the speed of the pump impeller and thus the amount of liquid delivered per unit of time by the liquid pump can be adjusted independently of the speed of the drive shaft depending on the actual requirement, whereby demand-based, energy-efficient operation of the liquid pump can be achieved.
Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Magnetgetriebe die Abtriebswelle durch die im Magnetgetriebe erzeugten Magnetfeldkräfte berührungsfrei im Gehäuse lagert, insbesondere wenigstens in radialer Richtung, so dass die Abtriebswelle reibungs-, verschleiß- und wartungsfrei im Pumpengehäuse drehgelagert ist und die Flüssigkeitspumpe besonders energieeffizient betreibbar ist. Auf eine Wälzlagerung der Antriebswelle kann somit vollständig verzichtet werden.A yet further advantageous embodiment of the invention provides that the magnetic transmission supports the output shaft in the housing without contact by the magnetic field forces generated in the magnetic transmission, in particular at least in the radial direction, so that the output shaft is rotatably mounted in the pump housing and the liquid pump without friction, wear and maintenance can be operated particularly energy-efficiently. Rolling bearings for the drive shaft can therefore be completely dispensed with.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wir ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybrid-Fahrzeug, bereitgestellt, das einen Verbrennungsmotor mit einer von diesem angetriebenen Kurbelwelle aufweist. Hybrid-Fahrzeuge im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle an sich bekannten Hybridfahrzeuge, die neben dem Verbrennungsmotor ebenfalls wenigstens eine Elektromaschine (Motor und/oder Generator) aufweisen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Flüssigkeitspumpe nach einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen auf. Die Antriebswelle der Pumpe ist starr, bevorzugt auch unmittelbar, mit der Kurbelwelle verbunden. Die so erhaltene Anordnung aus Flüssigkeitspumpe und Antriebsaggregat in Form des Verbrennungsmotors lässt sich sehr kompakt und kostengünstig bauen und erlaubt zudem einen energieeffizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs, bei dem ein im Fahrzeug mitgeführter elektrischer Energiespeicher (Batterie) nicht durch den Pumpenbetrieb belastet wird.According to a further aspect of the invention, we provide a motor vehicle, in particular a hybrid vehicle, which has an internal combustion engine with a crankshaft driven by it. Hybrid vehicles in the sense of the present invention are all known hybrid vehicles which, in addition to the internal combustion engine, also have at least one electric machine (motor and/or generator). The motor vehicle according to the invention has a liquid pump according to one of the previously described embodiments. The drive shaft of the pump is rigidly, preferably directly, connected to the crankshaft. The resulting arrangement of liquid pump and drive unit in the form of the internal combustion engine can be built very compactly and cost-effectively and also allows energy-efficient operation of the motor vehicle, in which an electrical energy storage device (battery) carried in the vehicle is not burdened by the pump operation.
Bezüglich kraftfahrzeugbezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile kraftfahrzeuggemäßer Merkmale wird auf die vorstehenden Erläuterungen sinngemäßer Definitionen, Wirkungen und Vorteile bezüglich der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe verwiesen. Offenbarungen hierin bezüglich der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe sollen in sinngemäßer Weise auch zur Definition des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Ebenso sollen Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in sinngemäßer Weise zur Definition der erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ebenfalls ausdrücklich ausgeschlossen ist. Insofern wird hierin auf eine Wiederholung von Erläuterungen sinngemäß gleicher Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile im Hinblick auf die hierin offenbarte erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe und das hierin offenbarte erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zugunsten einer kompakteren Beschreibung weitgehend verzichtet.With regard to motor vehicle-related definitions of terms and the effects and advantages of motor vehicle-related features, reference is made to the above explanations of corresponding definitions, effects and advantages with regard to the liquid pump according to the invention. Disclosures herein regarding the liquid pump according to the invention should also be able to be used in a corresponding manner to define the motor vehicle according to the invention, unless this is expressly excluded here. Likewise, disclosures herein regarding the motor vehicle according to the invention should be able to be used in a corresponding manner to define the liquid pump according to the invention, unless this is also expressly excluded here. In this respect, a repetition of explanations of the same features, their effects and advantages with regard to the liquid pump according to the invention disclosed herein and the inventive device disclosed herein are referred to here Motor vehicle largely omitted in favor of a more compact description.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die in der beigefügten Zeichnung einzig enthaltene Figur näher erläutert wird.Further features and advantages of the invention result from the following description of a non-restrictive exemplary embodiment of the invention, which is explained in more detail below with reference to the figure only contained in the accompanying drawing.
Wie in
Bei dem in
Wie in
Die Masse-Feder-Dämpfereinheit 12 des in
Insbesondere weist die erste Masse 15 der Masse-Feder-Dämpfereinheit 12 der beispielhaften Flüssigkeitspumpe 1 einen hohlzylinderförmig ausgebildeten ersten Teil 18 auf und einen scheibenförmigen zweiten Teil 19. Der scheibenförmige zweite Teil 19 (hierin auch als Verbindungsscheibe bezeichnet) ist einstückig mit der Antriebswelle 7 verbunden, der hohlzylinder- bzw. ringförmige erste Teil 18 wiederum einstückig mit dem zweiten Teil 19. Der erste und zweite Teil 18, 19 der ersten Masse 15 bilden zusammen einen sich in axialer Richtung der Antriebswelle 7 in Richtung zur Pumpenabtriebsseite öffnenden Top bzw. Käfig, wobei der hohlzylinderförmige erste Teil 18 der ersten Masse 15 von der Verbindungsscheibe 19 radial zur Antriebswelle 7 beabstandet gehalten ist. Wie
Das Magnetgetriebe 10 der in
Somit wird eine über die Antriebswelle 7 vorgegebene Drehbewegung des inneren Rotors 20 bzw. der an diesem befestigten Permanentmagnete 23 bei gehäusefest gehaltenem äußeren Rotor 21, wie in
Das Übersetzungsverhältnis kann auch durch Verdrehen des äußeren Rotors 21 verändert werden. Eine Rotation des äußeren Rotors 21 kann beispielsweise rein mechanisch durch eine vorzugsweise elektromotorgetriebene Verstelleinrichtung (nicht dargestellt) bewirkt werden. Sie kann alternativ auch auf rein elektromagnetischem, berührungsfreiem Wege durch ein zusätzliches, von entsprechend elektrisch bestromten Leitern (ebenfalls nicht dargestellt) erzeugtes Magnetfeld bewirkt werden. Die Stromleiter bilden hierbei einen gehäusefesten, statischen Teil des Magnetgetriebes, deren räumliche Anordnung relativ zum äußeren Rotor 21 so gewählt wird, dass die vorbeschriebene Rotation des äußeren Rotors 21 oder auch lediglich eine Magnetfeldbeeinflussung der Permanentmagnete 23 ohne Rotation des äußeren Rotors 21 durch entsprechende Bestromung der Leiter in der das gewünschte Übersetzungsverhältnis vorgebenden Weise bewirkt wird.The gear ratio can also be changed by rotating the
Bei dem Magnetgetriebe 10 der in
Außerdem ist in
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid-Fahrzeug, ist nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale ergeben. Gleiches gilt in entsprechender Weise für das hierin offenbarte erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid-Fahrzeug.The liquid pump according to the invention described above for a motor vehicle, in particular for a hybrid vehicle, is not limited to the embodiment disclosed herein, but also includes further embodiments with the same effect, which result from technically sensible further combinations of the features described herein. The same applies in a corresponding manner to the motor vehicle according to the invention disclosed herein, in particular a hybrid vehicle.
In besonders bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe als von einem Verbrennungsmotor über dessen Kurbelwelle direkt angetriebene Wasser- bzw. Kühlmittelpumpe oder als Ölpumpe in einem Hybrid-Fahrzeug verwendet.In a particularly preferred embodiment, the liquid pump according to the invention is used as a water or coolant pump driven directly by an internal combustion engine via its crankshaft or as an oil pump in a hybrid vehicle.
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- Flüssigkeitspumpeliquid pump
- 22
- Kurbelwellecrankshaft
- 33
- GehäuseHousing
- 44
- GehäusedeckelHousing cover
- 55
- GehäuseplatteHousing plate
- 66
- Schraubmittelscrewing means
- 77
- Antriebswelledrive shaft
- 88th
- Schraubmittelscrewing means
- 99
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1010
- MagnetgetriebeMagnetic gear
- 1111
- PumpenflügelradPump impeller
- 1212
- Masse-Feder-DämpfereinheitMass-spring-damper unit
- 1313
- Erster InnenraumFirst interior
- 1414
- Zweiter InnenraumSecond interior
- 1515
- Erste MasseFirst mass
- 1616
- Zweite MasseSecond mass
- 1717
- Gummielastisches DämpfungselementRubber-elastic damping element
- 1818
- Hohlzylinderförmiger erster Teil von 15Hollow cylindrical first part of 15
- 1919
- Scheibenförmiger zweiter Teil von 15 / VerbindungsscheibeDisc-shaped second part of 15 / connecting disc
- 2020
- Innerer RotorInner rotor
- 2121
- Äußerer RotorOuter rotor
- 2222
- Modulationsringmodulation ring
- 2323
- PermanentmagnetPermanent magnet
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