DE102020207028A1 - Pump unit - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit (1) zum Fördern einer Flüssigkeit, insbesondere in einem Kreislauf (2), welche eine Antriebswelle (5) sowie eine mit der Antriebswelle (5) antriebsverbundene Pumpenmechanik (7) zum Fördern der Flüssigkeit aufweist. Eine erhöhte Effizienz und ein reduzierter Bauraumbedarf ergeben sich dadurch, dass die Pumpeneinheit (1) ferner einen Retarder (10) zum wahlweisen Heizen der Flüssigkeit aufweist, wobei eine Verstelleinrichtung (30) der Pumpeneinheit (1) die Flüssigkeit wahlweise zum Retarder (10) führt oder am Retarder (10) vorbeiführt.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug (4) mit einer solchen Pumpeneinheit (1).The present invention relates to a pump unit (1) for conveying a liquid, in particular in a circuit (2), which has a drive shaft (5) and a pump mechanism (7) that is drive-connected to the drive shaft (5) for conveying the liquid. Increased efficiency and reduced installation space requirements result from the fact that the pump unit (1) also has a retarder (10) for optional heating of the liquid, an adjustment device (30) of the pump unit (1) optionally guiding the liquid to the retarder (10) or past the retarder (10). The invention also relates to a motor vehicle (4) with such a pump unit (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit zum Fördern und wahlweisen Heizen einer Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Pumpeneinheit.The present invention relates to a pump unit for pumping and optionally heating a liquid. The invention also relates to a motor vehicle with such a pump unit.
In einer Vielzahl von Anwendungen ist es notwendig, eine Flüssigkeit zu fördern. Zudem ist es in vielen Anwendungen wünschenswert, die Flüssigkeit bei Bedarf heizen zu können. In einem Kraftfahrzeug kann es sich bei der Flüssigkeit beispielsweise um ein Kühlmittel handeln, welches durch einen Kreislauf gefördert wird. Zudem ist es wünschenswert, dieses Kühlmittel heizen zu können, um entsprechende Bestandteile des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen Fahrzeuginnenraum, zu heizen.In a large number of applications it is necessary to convey a liquid. In addition, in many applications it is desirable to be able to heat the liquid when necessary. In a motor vehicle, the liquid can be, for example, a coolant which is conveyed through a circuit. In addition, it is desirable to be able to heat this coolant in order to heat corresponding components of the motor vehicle, for example a vehicle interior.
Zum Fördern der Flüssigkeit kommen in der Regel Pumpen zum Einsatz, welche in der Form von mechanischen oder elektrischen Pumpen vorliegen können. Derartige Pumpen weisen in der Regel eine von einer Antriebswelle angetriebene Pumpenmechanik auf, die im Betrieb die Flüssigkeit fördert. Zum Heizen der Flüssigkeit kommen gewöhnlich separate Heizeinrichtungen zum Einsatz. Zu diesen gehören elektrische Heizungen oder Wärmeübertrager, welche neben der Flüssigkeit von einem anderen Fluid durchströmt sind. In einer zugehörigen Einrichtung sind somit eine Pumpe und eine separate Heizeinrichtung vorhanden.Pumps, which can be in the form of mechanical or electrical pumps, are generally used to convey the liquid. Such pumps generally have a pump mechanism driven by a drive shaft which conveys the liquid during operation. Separate heating devices are usually used to heat the liquid. These include electrical heaters or heat exchangers through which, in addition to the liquid, another fluid flows. A pump and a separate heating device are thus present in an associated device.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, sogenannte viskose Pumpen zum Heizen der Flüssigkeit einzusetzen. Entsprechende Offenbarungen sind der
Aus der
Aus der
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Varianten sind insbesondere der komplexe Aufbau sowie der erhöhte benötigte Bauraum.Disadvantages of the variants known from the prior art are, in particular, the complex structure and the increased space required.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine Einrichtung der eingangs genannten Art sowie für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Einrichtung verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch einen vereinfachten Aufbau und eine erhöhte Effizienz auszeichnen.The present invention is therefore concerned with the object of specifying improved or at least different embodiments for a device of the type mentioned at the outset and for a motor vehicle with such a device, which are characterized in particular by a simplified structure and increased efficiency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Retarder zum Heizen einer Flüssigkeit einzusetzen und den Retarder mit einer Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit in einer Einheit zusammenzufassen, wobei die Einheit ferner über verschiedene Strömungspfade verfügt, welche ein wahlweises Heizen der Flüssigkeit mit dem Retarder zulassen. Das Zusammenfassen des Retarders und der Pumpe in einer gemeinsamen Einheit, nachfolgend auch Pumpeneinheit genannt, erlaubt es, die Einheit mit einem gemeinsamen Einlass und Auslass für das Fördern der Flüssigkeit und dem wahlweisen Heizen der Flüssigkeit bereitzustellen. Die Anzahl der Anschlüsse sowie der Bauraumbedarf sind somit reduziert. Folglich ist die Pumpeneinheit einfacher und bauraumsparender ausgebildet. Sowohl das Fördern als auch das wahlweise Heizen der Flüssigkeit erfolgen ferner innerhalb der Pumpeneinheit, sodass sowohl thermische Verluste als auch Druckabfälle reduziert sind. In der Folge sind die Effizienz beim Heizen der Flüssigkeit und der Energieverbrauch reduziert, sodass die Pumpeneinheit eine verbesserte Gesamteffizienz aufweist.The present invention is based on the general idea of using a retarder for heating a liquid and combining the retarder with a pump for conveying the liquid in a unit, the unit also having different flow paths which allow the liquid to be heated with the retarder as desired . Combining the retarder and the pump in a common unit, hereinafter also referred to as the pump unit, makes it possible to provide the unit with a common inlet and outlet for conveying the liquid and optionally heating the liquid. The number of connections and the space required are thus reduced. As a result, the pump unit is designed to be simpler and to save space. Both the pumping and the optional heating of the liquid also take place within the pump unit, so that both thermal losses and pressure drops are reduced. As a result, the efficiency in heating the liquid and the energy consumption are reduced, so that the pump unit has an improved overall efficiency.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Pumpeneinheit eine Antriebswelle auf, die sich in einer Axialrichtung erstreckt. Die Pumpeneinheit weist ferner eine Pumpenmechanik auf, die mit der Antriebswelle antriebsverbunden ist. Die Pumpenmechanik wird also im Betrieb von der Antriebswelle angetrieben und fördert eine Flüssigkeit. Die Pumpeneinheit weist zum wahlweisen Heizen der Flüssigkeit ferner den Retarder auf. Der Retarder umfasst einen Rotor sowie einen Stator. Hierbei ist der Rotor des Retarders mit der Antriebswelle antriebsverbunden oder antriebsverbindbar. Das heißt, dass der Retarder zumindest zum Heizen der Flüssigkeit mit der Antriebswelle antriebsverbunden ist. Zum Antreiben der Pumpenmechanik und des Rotors kommt also eine gemeinsame Antriebswelle zum Einsatz. Die Pumpeneinheit weist ferner einen Einlass zum Einlassen der Flüssigkeit in die Pumpeneinheit sowie einen Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit aus der Pumpeneinheit auf. Erfindungsgemäß führt ein erster Strömungspfad der Flüssigkeit über die Pumpenmechanik vom Einlass zum Auslass und umgeht den Retarder. Demgegenüber führt ein zweiter Strömungspfad vom Einlass zur Pumpenmechanik sowie von der Pumpenmechanik zum Retarder und vom Retarder zum Auslass. Die Pumpeneinheit umfasst ferner eine Verstelleinrichtung, die den jeweiligen Strömungspfad freigibt. Die Verstelleinrichtung ist dabei zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand verstellbar, wobei sie derart ausgestaltet ist, dass sie im ersten Zustand den ersten Strömungspfad freigibt. Im ersten Zustand der Verstelleinrichtung strömt die Flüssigkeit also, von der Pumpenmechanik gefördert, den ersten Strömungspfad entlang über den Einlass zur Pumpenmechanik und zum Auslass und umgeht den Retarder. Die Verstelleinrichtung ist ferner derart ausgestaltet, dass sie im zweiten Zustand den zweiten Strömungspfad freigibt. Im zweiten Zustand strömt die Flüssigkeit also, von der Pumpenmechanik gefördert, vom Einlass zur Pumpenmechanik und anschließend zum Retarder, wo die Flüssigkeit geheizt wird, wobei die Flüssigkeit anschließend über den Auslass aus der Pumpeneinheit strömt. Im ersten Zustand erfolgt also insbesondere ein reiner Förderbetrieb der Pumpeneinheit, wohingegen im zweiten Zustand ein Förderbetrieb und ein Heizbetrieb erfolgt.In accordance with the concept of the invention, the pump unit has a drive shaft which extends in an axial direction. The pump unit also has a pump mechanism which is drivingly connected to the drive shaft. The pump mechanics are thus driven by the drive shaft during operation and deliver a liquid. The pump unit also has the retarder for the optional heating of the liquid. The retarder comprises a rotor and a stator. Here, the rotor of the retarder is drive-connected or drive-connectable to the drive shaft. This means that the retarder is drivingly connected to the drive shaft at least for heating the liquid. A common drive shaft is used to drive the pump mechanics and the rotor. The pump unit furthermore has an inlet for admitting the liquid into the pump unit and an outlet for discharging the liquid from the pump unit. According to the invention, a first flow path of the liquid leads via the pump mechanics from the inlet to the outlet and bypasses the retarder. In contrast, a second flow path leads from the inlet to the pump mechanics and from the pump mechanics to the retarder and from the retarder to the outlet. The pump unit further comprises an adjustment device which releases the respective flow path. The adjusting device can be adjusted between a first state and a second state, it being designed in such a way that it releases the first flow path in the first state. In the first state of the adjustment device, the liquid, conveyed by the pump mechanism, flows along the first flow path via the inlet to the pump mechanism and to the outlet and bypasses the retarder. The adjustment device is also designed in such a way that it releases the second flow path in the second state. In the second state, the liquid, conveyed by the pump mechanics, flows from the inlet to the pump mechanics and then to the retarder, where the liquid is heated, the liquid then flowing out of the pump unit via the outlet. In the first state, the pump unit is therefore in particular a pure delivery mode, whereas in the second state there is a delivery mode and a heating mode.
Bevorzugt ist es, wenn die Antriebswelle, die Pumpenmechanik sowie der Rotor und der Stator des Retarders koaxial angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine kompaktere Bauweise der Pumpeneinheit möglich. Ferner lassen sich somit sowohl die Pumpenmechanik als auch der Retarder vereinfacht von der Antriebswelle antreiben, insbesondere eine Antriebsverbindung der Pumpenmechanik und des Rotors mit der Antriebswelle vereinfacht realisieren. It is preferred if the drive shaft, the pump mechanism and the rotor and the stator of the retarder are arranged coaxially. In this way, a more compact design of the pump unit is possible. Furthermore, both the pump mechanics and the retarder can be driven by the drive shaft in a simplified manner, in particular a drive connection of the pump mechanics and the rotor with the drive shaft can be implemented in a simplified manner.
Die Pumpeneinheit weist ein, vorzugsweise zusammenhängendes, Gehäuse auf, in welchem die Pumpenmechanik, der Retarder und die Verstelleinrichtung angeordnet sind. Zudem ist die Antriebswelle bevorzugt durch das Gehäuse geführt und/oder im Gehäuse gelagert.The pump unit has a, preferably coherent, housing in which the pump mechanics, the retarder and the adjustment device are arranged. In addition, the drive shaft is preferably guided through the housing and / or supported in the housing.
Die Pumpenmechanik kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, sofern sie von der Antriebswelle angetrieben die Flüssigkeit über beide Strömungspfade fördert.In principle, the pump mechanism can be designed as desired, provided that it is driven by the drive shaft and conveys the liquid via both flow paths.
Bevorzugt weist die Pumpenmechanik zumindest eine mit der Antriebswelle antriebsverbundenes Pumpenrad, vorteilhaft ein einziges Pumpenrad, auf oder entspricht zumindest einem solchen Pumpenrad, insbesondere einem einzigen Pumpenrad. Die Pumpenmechanik funktioniert also bevorzugt in der Art einer Kreiselpumpe. Somit lässt sich die Pumpeneinheit bauraumsparend sowie vereinfacht und kostengünstig herstellen.The pump mechanism preferably has at least one pump wheel that is drive-connected to the drive shaft, advantageously a single pump wheel, or corresponds to at least one such pump wheel, in particular a single pump wheel. The pump mechanics therefore preferably work in the manner of a centrifugal pump. The pump unit can thus be manufactured in a space-saving, simplified and cost-effective manner.
Der Retarder weist zweckmäßig einen zwischen dem Rotor und dem Stator ausgebildeten Zwischenraum auf, in welchem der Rotor auf bekannte Weise Kreiselbewegungen der Flüssigkeit erzeugt, welche vom Stator zurück zum Rotor gelangt, wobei hierdurch Wärme entsteht, welche die Flüssigkeit heizt.The retarder expediently has an intermediate space formed between the rotor and the stator, in which the rotor generates, in a known manner, gyroscopic movements of the liquid, which returns from the stator to the rotor, whereby heat is generated which heats the liquid.
Bevorzugt ist es, wenn der zweite Strömungspfad in einem zwischen dem Einlass und der Pumpenmechanik verlaufenden Abschnitt dem ersten Strömungspfad entspricht und sich nach dem besagten Abschnitt vom ersten Strömungspfad unterscheidet. Somit ist eine einfache Ausgestaltung der Pumpeneinheit möglich. Insbesondere können auf diese Weise gänzlich separate Kanäle für den jeweiligen Strömungspfad entfallen.It is preferred if the second flow path corresponds to the first flow path in a section running between the inlet and the pump mechanism and differs from the first flow path after said section. A simple design of the pump unit is thus possible. In particular, completely separate channels for the respective flow path can be dispensed with in this way.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen der Rotor des Retarders mit der Antriebswelle antriebsverbindbar ist. Die Antriebsverbindung des Rotors mit der Antriebswelle wird also über die Verstelleinrichtung hergestellt, wenn mit dem Retarder ein Heizen der Flüssigkeit benötigt wird. Die Verstelleinrichtung ist also derart ausgestaltet, dass sie den Rotor im ersten Zustand von der Antriebswelle entkoppelt und im zweiten Zustand mit der Antriebswelle antriebsverbindet, d. h. koppelt. Der Rotor des Retarders wird also im ersten Zustand nicht angetrieben. Folglich wird die benötigte Energie zum Antreiben der Antriebswelle reduziert. Auf diese Weise erfolgt eine erhöhte Effizienz der Pumpeneinheit.Embodiments are advantageous in which the rotor of the retarder can be drivably connected to the drive shaft. The drive connection of the rotor to the drive shaft is thus established via the adjustment device when the liquid needs to be heated with the retarder. The adjustment device is designed in such a way that it decouples the rotor from the drive shaft in the first state and drives it with the drive shaft in the second state, ie. H. couples. The rotor of the retarder is therefore not driven in the first state. As a result, the energy required to drive the drive shaft is reduced. This increases the efficiency of the pump unit.
Prinzipiell kann das Verstellen zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand der Verstelleinrichtung auf beliebige Weise erfolgen. Insbesondere ist es vorstellbar, die Verstelleinrichtung mit einer eigenen Steuerung zu versehen, welche die Verstelleinrichtung zwischen den Zuständen verstellt.In principle, the adjustment between the first state and the second state of the adjusting device can take place in any way. In particular, it is conceivable to provide the adjustment device with its own control which adjusts the adjustment device between the states.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Verstelleinrichtung abhängig von der Drehzahl der Antriebswelle selbsttätigend zwischen den Zuständen verstellt wird. Das heißt, dass die Verstelleinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie abhängig von einer Drehzahl der Antriebswelle zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand selbsttätigend verstellt wird. Insbesondere ist es vorstellbar, dass die Verstelleinrichtung oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle selbsttätigend, d. h. also automatisch, in den zweiten Zustand verstellt wird. Demgegenüber ist die Verstelleinrichtung bei Drehzahlen der Antriebswelle unterhalb der vorgegebenen Drehzahl selbsttätigend in die erste Stellung verstellt. Somit erfolgt das Verstellen über die Drehzahl der Antriebswelle, sodass gesonderte und komplexe Steuerungen der Pumpeneinheit entfallen können. Auf diese Weise wird die Pumpeneinheit weiter vereinfacht.Embodiments are advantageous in which the adjusting device is automatically adjusted between the states as a function of the speed of the drive shaft. This means that the adjusting device is designed in such a way that it is automatically adjusted between the first state and the second state as a function of a speed of the drive shaft. In particular, it is conceivable that the adjusting device is automatically activated above a predetermined speed of the drive shaft, i. H. that is, it is automatically adjusted to the second state. In contrast, the adjustment device is automatically adjusted into the first position at speeds of the drive shaft below the specified speed. Thus, the adjustment takes place via the speed of the drive shaft, so that separate and complex controls of the pump unit can be omitted. In this way, the pump unit is further simplified.
Zu diesem Zweck kann zwischen der Antriebswelle und dem Rotor eine Kupplung vorgesehen sein.For this purpose, a coupling can be provided between the drive shaft and the rotor.
Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei denen die Verstelleinrichtung eine Fliehkraftkupplung aufweist, die der Antriebsverbindung der Antriebswelle mit dem Rotor des Retarders dient. Die Fliehkraftkupplung ist radial innen mit der Antriebswelle und radial außen mit dem Rotor verbunden. Hierbei ist die Fliehkraftkupplung zwischen einer ersten Stellung, nachfolgend auch erste Kupplungsstellung genannt, und einer zweiten Stellung, nachfolgend auch zweite Kupplungsstellung genannt, verstellbar. In der ersten Kupplungsstellung ist der Rotor von der Antriebswelle entkoppelt. Der Rotor wird also von der Antriebswelle nicht angetrieben. Dementsprechend ist die Fliehkraftkupplung im ersten Zustand in die erste Kupplungsstellung verstellt. In der zweiten Kupplungsstellung ist der Rotor mit der Antriebswelle antriebsverbunden, sodass die Antriebswelle den Rotor antreibt. Folglich ist im zweiten Zustand der Verstelleinrichtung die Fliehkraftkupplung in die zweite Kupplungsstellung verstellt. Der Einsatz einer derartigen Fliehkraftkupplung führt zu einer einfachen und zuverlässigen Ausgestaltung der Verstelleinrichtung. Zudem erfolgt auf diese Weise eine selbsttätige Verstellung der Verstelleinrichtung zwischen den Kupplungsstellungen abhängig von der Drehzahl der Antriebswelle. Zweckmäßig ist die Fliehkraftkupplung derart ausgestaltet, dass der Übergang von der ersten Kupplungsstellung in die zweite Kupplungsstellung im Bereich der vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle erfolgt.Embodiments are considered to be preferred in which the adjusting device has a centrifugal clutch which is used to drive the drive shaft to the rotor of the retarder. The centrifugal clutch is connected radially on the inside to the drive shaft and radially on the outside to the rotor. Here, the centrifugal clutch is adjustable between a first position, also called the first clutch position below, and a second position, also called the second clutch position below. In the first clutch position, the rotor is decoupled from the drive shaft. The rotor is therefore not driven by the drive shaft. Accordingly, the centrifugal clutch is adjusted into the first clutch position in the first state. In the second coupling position, the rotor is drivingly connected to the drive shaft, so that the drive shaft drives the rotor. Consequently, in the second state of the adjusting device, the centrifugal clutch is adjusted into the second clutch position. The use of such a centrifugal clutch leads to a simple and reliable configuration of the adjustment device. In addition, in this way there is an automatic adjustment of the adjustment device between the clutch positions as a function of the speed of the drive shaft. The centrifugal clutch is expediently designed in such a way that the transition from the first clutch position to the second clutch position takes place in the range of the predetermined speed of the drive shaft.
Zum Freigeben des jeweiligen Strömungspfads kann die Verstelleinrichtung prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Pumpeneinheit zu diesem Zweck eine schaltbare Ventileinrichtung, insbesondere ein Mehrwegeventil, aufweisen.In principle, the adjustment device can be designed in any way to enable the respective flow path. For example, the pump unit can have a switchable valve device, in particular a multi-way valve, for this purpose.
Bevorzugt weist die Verstelleinrichtung zum Freigeben des jeweiligen Strömungspfads einen Steuerkolben auf, der zwischen einer ersten Stellung, nachfolgend auch erste Steuerstellung genannt, und einer zweiten Stellung, nachfolgend auch zweite Steuerstellung genannt, verstellbar ist. Dabei gibt der Steuerkolben in der ersten Steuerstellung den ersten Strömungspfad frei. In der zweiten Steuerstellung gibt der Steuerkolben den zweiten Strömungspfad frei. The adjustment device preferably has a control piston for releasing the respective flow path, which control piston can be adjusted between a first position, hereinafter also referred to as the first control position, and a second position, hereinafter also referred to as the second control position. In the first control position, the control piston releases the first flow path. In the second control position, the control piston releases the second flow path.
Folglich ist der Steuerkolben im ersten Zustand der Verstelleinrichtung in die erste Steuerstellung und im zweiten Zustand der Verstelleinrichtung in die zweite Steuerstellung verstellt. Somit ist eine zuverlässige und einfache Freigabe des jeweiligen Strömungspfads mit der Verstelleinrichtung möglich.As a result, the control piston is moved into the first control position in the first state of the adjusting device and into the second control position in the second state of the adjusting device. Reliable and simple release of the respective flow path with the adjustment device is thus possible.
Der Steuerkolben kann prinzipiell beliebig zwischen den Steuerstellungen verstellt werden. Insbesondere ist es vorstellbar, den Steuerkolben mit einem Antrieb, beispielsweise elektrisch, zu verstellen.In principle, the control piston can be adjusted as required between the control positions. In particular, it is conceivable to adjust the control piston with a drive, for example electrically.
Bei bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das Verstellen des Steuerkolbens zwischen den Steuerstellungen abhängig vom Druck in der Flüssigkeit und somit abhängig von der Drehzahl der Pumpenmechanik insbesondere des zumindest einen Pumpenrads, und somit von der Drehzahl der Antriebswelle. Bevorzugt ist es hierbei, wenn ein fluidischer Steuerungspfad der Flüssigkeit von der Pumpenmechanik zum Steuerkolben führt, derart, dass der Druck in der Flüssigkeit den Steuerkolben in Richtung einer der Steuerstellungen, bevorzugt in Richtung der zweiten Steuerstellung, beaufschlagt. Zudem weist die Verstelleinrichtung zumindest eine Feder, insbesondere eine einzige Feder, auf, welche den Steuerkolben in Richtung der anderen Steuerstellung, vorteilhaft in Richtung der ersten Steuerstellung, beaufschlagt. Bei geringem Druck in der Flüssigkeit und somit bei geringen Drehzahlen der Antriebswelle überwiegt also die Federkraft der zumindest einen Feder den Druck in der Flüssigkeit, sodass der Steuerkolben in die entsprechende Steuerstellung, insbesondere in die erste Steuerstellung, verstellt ist. Übersteigt der auf den Steuerkolben ausgeübte Druck in der Flüssigkeit die Federkraft der zumindest einen Feder, wird der Steuerkolben in die andere Steuerstellung, insbesondere in die zweite Steuerstellung, verstellt. Somit erfolgt also ein Verstellen des Steuerkolbens ohne anderweitige separate Antriebe und in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle. Bevorzugt sind dabei der Steuerungspfad und der somit auf den Steuerkolben ausgeübte Druck sowie die Federkraft der zumindest einen Feder derart aufeinander abgestimmt, dass ein Übergang zwischen den Steuerstellungen bei der vorgegebenen Drehzahl erfolgt. Insbesondere ist diese Abstimmung derart, dass der Steuerkolben beim Überschreiten der vorgegebenen Drehzahl von der ersten Steuerstellung in die zweite Steuerstellung verstellt wird.In preferred embodiments, the control piston is adjusted between the control positions as a function of the pressure in the liquid and thus as a function of the speed of the pump mechanism, in particular of the at least one pump wheel, and thus of the speed of the drive shaft. It is preferred here if a fluidic control path of the liquid leads from the pump mechanics to the control piston in such a way that the pressure in the liquid acts on the control piston in the direction of one of the control positions, preferably in the direction of the second control position. In addition, the adjusting device has at least one spring, in particular a single spring, which acts on the control piston in the direction of the other control position, advantageously in the direction of the first control position. At low pressure in the liquid and thus at low speeds of the drive shaft, the spring force of the at least one spring outweighs the pressure in the liquid, so that the control piston is moved into the corresponding control position, in particular the first control position. If the pressure exerted on the control piston in the liquid exceeds the spring force of the at least one spring, the control piston is moved into the other control position, in particular into the second control position. Thus, the control piston is adjusted without any other separate drives and as a function of the speed of the drive shaft. The control path and the pressure thus exerted on the control piston and the spring force of the at least one spring are preferably coordinated with one another in such a way that a transition between the control positions takes place at the specified speed. In particular, this coordination is such that the control piston is moved from the first control position to the second control position when the predetermined speed is exceeded.
Der Steuerkolben ist bevorzugt linear bzw. translatorisch zwischen den Steuerstellungen verstellbar. Dies vereinfacht das Verstellen des Steuerkolbens zwischen den Steuerstellungen. Ferner ist es auf diese Weise möglich, die zumindest eine Feder und die Beaufschlagung des Steuerkolbens mit der Federkraft bzw. dem Druck vereinfacht zu realisieren.The control piston is preferably adjustable linearly or translationally between the control positions. This simplifies the adjustment of the control piston between the control positions. It is also possible in this way to use the at least one spring and to implement the application of the control piston with the spring force or the pressure in a simplified manner.
Vorteilhaft ist es, wenn der Steuerkolben radial zur Antriebswelle versetzt angeordnet ist. Bevorzugt und zweckmäßig ist es ferner, wenn der Steuerkolben axial zwischen der Pumpenmechanik und dem Retarder, insbesondere dem Rotor des Retarders, angeordnet ist. Somit erfolgen eine kompakte Bauweise der Pumpeneinheit und zugleich ein vereinfachtes Verstellen des Steuerkolbens. Insbesondere ist es vorstellbar, den Steuerkolben translatorisch in einer bezüglich der Axialrichtung verlaufenden Umfangsrichtung tangential zu verstellen. Das heißt, dass der Steuerkolben tangential zur Umfangsrichtung zwischen den Steuerstellungen verstellt wird.It is advantageous if the control piston is arranged offset radially to the drive shaft. It is also preferred and expedient if the control piston is arranged axially between the pump mechanism and the retarder, in particular the rotor of the retarder. This results in a compact design of the pump unit and, at the same time, a simplified adjustment of the control piston. In particular, it is conceivable to displace the control piston in a translatory tangential manner in a circumferential direction running in relation to the axial direction. This means that the control piston is adjusted tangentially to the circumferential direction between the control positions.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Verstelleinrichtung derart ausgestaltet, dass sie oberhalb der vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle selbsttätigend in den zweiten Zustand und unterhalb der vorgegebenen Drehzahl in den ersten Zustand verstellt ist. Insbesondere ist oberhalb der vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle die Fliehkraftkupplung in die zweite Kupplungsstellung und der Steuerkolben in die zweite Steuerstellung verstellt sind, sodass die Verstelleinrichtung oberhalb der vorgegebenen Drehzahl in den zweiten Zustand verstellt ist. Folglich ist die Verstelleinrichtung derart ausgestaltet, dass unterhalb der vorgegebenen Drehzahl der Antriebswelle die Fliehkraftkupplung in die erste Kupplungsstellung und der Steuerkolben in die erste Steuerstellung verstellt sind, sodass die Verstelleinrichtung unterhalb der vorgegebenen Drehzahl in den ersten Zustand verstellt ist.In preferred embodiments, the adjusting device is designed in such a way that it is automatically adjusted to the second state above the specified speed of the drive shaft and to the first state below the specified speed. In particular, the centrifugal clutch is shifted into the second clutch position and the control piston is shifted into the second control position above the specified speed of the drive shaft, so that the adjustment device is shifted into the second state above the specified speed. Consequently, the adjustment device is designed such that the centrifugal clutch is adjusted into the first clutch position and the control piston is adjusted into the first control position below the specified speed of the drive shaft, so that the adjustment device is adjusted into the first state below the specified speed.
Dabei kann die Verstelleinrichtung derart ausgestaltet sein, dass das Verstellen der Fliehkraftkupplung in die zweite Kupplungsstellung und des Steuerkolbens in die zweite Steuerstellung gemeinsam bzw. gleichzeitig erfolgt. Analog hierzu ist es vorstellbar, die Verstelleinrichtung derart auszugestalten, dass das Verstellen der Fliehkraftkupplung in die erste Stellung und des Steuerkolbens in die erste Steuerstellung gemeinsam erfolgt. Somit ist es insbesondere möglich, den Rotor lediglich dann anzutreiben, wenn ein Heizen der Flüssigkeit durch den Retarder benötigt und erwünscht ist.The adjustment device can be designed in such a way that the centrifugal clutch is adjusted into the second clutch position and the control piston into the second control position takes place together or at the same time. Analogously to this, it is conceivable to configure the adjusting device in such a way that the centrifugal clutch is adjusted into the first position and the control piston into the first control position takes place together. It is thus possible, in particular, to drive the rotor only when heating of the liquid by the retarder is required and desired.
Der zweite Strömungspfad kann prinzipiell von der Pumpenmechanik bis zum Auslass beliebig erfolgen.In principle, the second flow path can take place anywhere from the pump mechanics to the outlet.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen auf der vom Stator abgewandten Seite des Rotors, d. h. insbesondere auf der axial vom Stator abgewandten Seite des Rotors, eine Abdeckung der Pumpeneinheit angeordnet ist, welche mit dem Rotor einen Außenraum begrenzt. Der Außenraum ist über zumindest einen Durchbruch im Rotor mit dem zwischen dem Rotor und dem Stator angeordneten Zwischenraum fluidisch verbunden. Folglich führt der zweite Strömungspfad vom Zwischenraum in den Außenraum und anschließend zum Auslass. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und einfache Ausgestaltung der Pumpeneinheit. Der zweite Strömungspfad kann hierbei insbesondere vom Einlass zur Pumpenmechanik, von der Pumpenmechanik zum Zwischenraum, vom Zwischenraum zum Außenraum und anschließend zum Auslass führen. Embodiments are preferred in which on the side of the rotor facing away from the stator, d. H. in particular on the side of the rotor axially facing away from the stator, a cover of the pump unit is arranged, which with the rotor delimits an outer space. The outer space is fluidically connected to the intermediate space arranged between the rotor and the stator via at least one opening in the rotor. Consequently, the second flow path leads from the intermediate space into the outer space and then to the outlet. This enables a particularly compact and simple design of the pump unit. The second flow path can lead in particular from the inlet to the pump mechanics, from the pump mechanics to the intermediate space, from the intermediate space to the outer space and then to the outlet.
Bevorzugt ist es hierbei, wenn der Rotor mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete derartige Durchbrüche aufweist, wobei der jeweilige Durchbruch den Zwischenraum fluidisch mit dem Außenraum verbindet.It is preferred here if the rotor has a plurality of such openings which are spaced apart from one another in the circumferential direction, the respective opening fluidically connecting the intermediate space to the outer space.
Der Rotor ist bevorzugt axial auf der vom Stator abgewandten Seite des Stators angeordnet. Dies erlaubt insbesondere eine vereinfachte Führung des zweiten Strömungspfads.The rotor is preferably arranged axially on the side of the stator facing away from the stator. In particular, this allows the second flow path to be guided in a simplified manner.
Denkbar sind jedoch auch Ausführungsformen, bei denen der Rotor axial zwischen der Pumpenmechanik und dem Stator angeordnet ist.However, embodiments are also conceivable in which the rotor is arranged axially between the pump mechanism and the stator.
Der Einlass und der Auslass der Pumpeneinheit können prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.In principle, the inlet and the outlet of the pump unit can be designed as desired.
Bevorzugt sind der Einlass und der Auslass am Gehäuse der Pumpeneinheit ausgebildet. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Einlass und der Auslass radial offen sind und/oder jeweils einen radial abstehenden Stutzen aufweisen. Dies führt zu einem vereinfachten Aufbau der Pumpeneinheit und ein vereinfachtes Anschließen der Pumpeneinheit an der zugehörigen Anwendung.The inlet and the outlet are preferably formed on the housing of the pump unit. It is advantageous here if the inlet and the outlet are radially open and / or each have a radially protruding nozzle. This leads to a simplified structure of the pump unit and a simplified connection of the pump unit to the associated application.
Die Pumpeneinheit kann in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen.The pump unit can be used in any application.
Die Pumpeneinheit ist vorteilhafter Bestandteil eines Kreislaufs, in welchem die Flüssigkeit zirkuliert. Hierbei kommt die Pumpeneinheit zum Fördern der Flüssigkeit sowie zusätzlich zum wahlweisen Heizen der Flüssigkeit mit dem Retarder zum Einsatz. Hierbei kann die Pumpeneinheit, insbesondere der Retarder, als Zusatzheizung zum Heizen der Flüssigkeit zum Einsatz kommen.The pump unit is an advantageous part of a circuit in which the liquid circulates. Here, the pump unit is used to convey the liquid and also to optionally heat the liquid with the retarder. The pump unit, in particular the retarder, can be used as an additional heater for heating the liquid.
Der Kreislauf ist beispielsweise Bestandteil einer Klimatisierungsanlage, in der die Flüssigkeit als Kühlmittel vorliegt und durch den Kreislauf zirkuliert. Dabei wird mit der Pumpeneinheit im Betrieb die Flüssigkeit gefördert und mit dem Retarder wahlweise geheizt.The circuit is, for example, part of an air conditioning system in which the liquid is present as a coolant and circulates through the circuit. The liquid is conveyed with the pump unit during operation and optionally heated with the retarder.
Die Pumpeneinheit, insbesondere die Klimatisierungsanlage, kommt insbesondere in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Hierbei kann mit der Klimatisierungsanlage beispielsweise ein Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs klimatisiert werden.The pump unit, in particular the air conditioning system, comes in particular in one Motor vehicle used. Here, for example, a vehicle interior of the motor vehicle can be air-conditioned with the air-conditioning system.
Die Antriebswelle der Pumpeneinheit kann prinzipiell beliebig angetrieben sein. Vorstellbar ist es, die Antriebswelle von einer Brennkraftmaschine, insbesondere des Kraftfahrzeugs, anzutreiben.In principle, the drive shaft of the pump unit can be driven as desired. It is conceivable to drive the drive shaft from an internal combustion engine, in particular the motor vehicle.
Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Pumpeneinheit eine elektrische Maschine, d. h. insbesondere einen Elektromotor auf, welche die Antriebswelle antreibt. Insbesondere kann die Antriebswelle Bestandteil der elektrischen Maschine sein. Somit ist es möglich, die Pumpeneinheit unabhängig und autark, insbesondere unabhängig von einer Brennkraftmaschine und/oder unabhängig von einem Antrieb des zugehörigen Kraftfahrzeugs, zu betreiben. Ferner kann die Pumpeneinheit somit auch in Anwendungen, insbesondere Kraftfahrzeugen, ohne Brennkraftmaschine eingesetzt werden.In preferred embodiments the pump unit comprises an electric machine, i. H. in particular an electric motor which drives the drive shaft. In particular, the drive shaft can be part of the electrical machine. It is thus possible to operate the pump unit independently and autonomously, in particular independently of an internal combustion engine and / or independently of a drive of the associated motor vehicle. Furthermore, the pump unit can thus also be used in applications, in particular motor vehicles, without an internal combustion engine.
Vorteilhaft ist es, wenn die elektrische Maschine an der Pumpeneinheit axial außen, insbesondere stirnseitig des Gehäuses, angeordnet ist.It is advantageous if the electrical machine is arranged on the pump unit axially on the outside, in particular on the end face of the housing.
Es versteht sich hierbei, dass neben der Pumpeneinheit auch ein Kraftfahrzeug mit der Pumpeneinheit zum Umfang dieser Erfindung gehört.It goes without saying that, in addition to the pump unit, a motor vehicle with the pump unit also belongs to the scope of this invention.
Mit der Klimatisierungsanlage ist es ferner möglich, weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs zu temperieren, d. h. zu kühlen und/oder zu heizen. Zu derartigen Bestandteilen gehören beispielsweise ein elektrischer Energiespeicher, ein Elektromotor und dergleichen.With the air conditioning system, it is also possible to control the temperature of other components of the motor vehicle, d. H. to cool and / or heat. Such components include, for example, an electrical energy store, an electric motor and the like.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend 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.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine isometrische Explosionsdarstellung einer Pumpeneinheit, -
2 einen Schnitt durch die Pumpeneinheit in einem ersten Zustand, -
3 einen anderen Schnitt durch die Pumpeneinheit in einem zweiten Zustand der Pumpeneinheit, -
4 einen weiteren Schnitt durch die Pumpeneinheit im zweiten Zustand, -
5 den Schnitt aus 2 im zweiten Zustand der Pumpeneinheit, -
6 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eine Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungsanlage mit der Pumpeneinheit.
-
1 an isometric exploded view of a pump unit, -
2 a section through the pump unit in a first state, -
3 another section through the pump unit in a second state of the pump unit, -
4th another section through the pump unit in the second state, -
5 the cut out2 in the second state of the pump unit, -
6th a greatly simplified, circuit diagram-like representation of a motor vehicle with an air conditioning system with the pump unit.
Eine Pumpeneinheit
Die Pumpeneinheit
Die Antriebswelle
Die Antriebswelle
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle
Die Pumpeneinheit
Die Pumpeneinheit
Zum Freigeben des jeweiligen Strömungspfads
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Steuerkolben
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor
Wie insbesondere
Die Klimatisierungsanlage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- DE 19880762 B4 [0005]DE 19880762 B4 [0005]
- EP 0707140 A1 [0006]EP 0707140 A1 [0006]
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