DE19921421A1 - Pumpe für einen Kühl- oder Heizkreislauf in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Es ist bekannt, in den Kreislauf einer Kraftfahrzeugheizung notwendige Ventile und eine Umwälzpumpe gemeinsam auf einem Aggregatträger zu vereinen. Dadurch wird eine kompaktere und leichter montierbare Konstruktion geschaffen. Aufgabe ist es, die Kompaktheit weiter zu verbessern und den Aufwand bei der Montage zu verringern. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, wenigstens ein Ventil (V) in das Gehäuse (G) der Pumpe (DP) zu integrieren. Vorzugsweise haben die Pumpkammer (PK) und die Ventilkammer (VK) eine gemeinsame Wandung (W), die mit einer Öffnung (O) versehen ist. Diese Öffnung (O) bildet gleichzeitig einen Ablauf (A1) des Ventils und den Zulauf zur Pumpe, so daß ein Strömungsmedium unmittelbar vom Ventil in die Pumpe strömen kann. DOLLAR A Vorteilhaft einsetzbar insbesondere in Motorkühlkreisläufen mit einem Bypassventil sowie in Heizkreisläufen von Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe für einen ein Ventil umfassenden Kühl- oder Heizkreislauf in einem Kraftfahrzeug.

Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge werden meist durch ein Kühlmittel gekühlt, das in einem Kühlkreislauf mit Hilfe einer Pumpe umgewälzt wird. Neben der Pumpe umfaßt der Kühlkreislauf einen Kühler sowie oft ein Kühler-Bypassventil, mit dem sich der Kühlmittelfluß so regeln läßt, daß sich eine optimale Betriebstemperatur für den Verbrennungsmotor einstellt.

Für die Beheizung des Innenraums von Kraftfahrzeugen wird ein Teil des Kühlmittels aus dem Kühlkreislauf abgezweigt und in einem Heizkreislauf mit Hilfe einer weiteren Pumpe umgewälzt. Ein Ventil steuert die Menge des Kühlmittels, das aus dem Kühlkreislauf abgezweigt wird. Ein Heizkreislauf für ein Kraftfahrzeug mit einem zusätzlichen Latentwärmespeicher ist aus der EP 0 712 744 A1 bekannt. Die zum Einbinden des Latentwärme­ speichers in den Heizkreislauf notwendigen Ventile und die Umwälzpumpe sind dort gemeinsam auf einem Aggregatträger angeordnet. Ventile und Pumpe können so als vormontierte Einheit in das Fahrzeug eingebaut werden.

Es stellt sich die Aufgabe, eine Pumpe für einen ein Ventil umfassenden Kühl- oder Heizkreislauf anzugeben, durch deren Verwendung die Funktio­ nalität des Kühl- oder Heizkreislaufs insgesamt verbessert wird. Insbeson­ dere solider Aufwand bei der Montage des Kühl- oder Heizkreislaufs verrin­ gert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 von einer Pumpe gelöst, bei der das Ventil in dem Gehäuse der Pumpe angeordnet ist. Dies erlaubt eine sehr kompakte Bauweise des Kühl- oder Heizkreislaufs und erleichtert die Montage. Ferner läßt sich auf diese Weise der Gesamtströmungswiderstand des Kreislaufs verringern, was wiederum niedrigere Pumpleistungen erlaubt.

Bei einer Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 hat das Ventil einen ersten und einen zweiten Zulauf sowie einen ersten und einen zweiten Ablauf, wobei der erste Ablauf den Zulauf zur Pumpe bildet. Durch dieses Zusammenlegen eines Ventilablaufs mit dem Pumpzulauf wird die Kompaktheit der Anord­ nung weiter erhöht und der Gesamtströmungswiderstand verringert. Dies trifft insbesondere zu, wenn nach Anspruch 3 die Pumpkammer der Pumpe und das Ventil eine gemeinsame Wandung haben, die mit einer Öffnung versehen ist, welche den ersten Ablauf des Ventils und den Zulauf zur Pumpe bildet.

Für die Anwendung der Pumpe in einem Kühlkreislauf ist diese gemäß Anspruch 4 vorzugsweise so ausgestaltet, daß das Ventil in einer ersten Ventilstellung einerseits den ersten Zulauf mit dem ersten Ablauf und ande­ rerseits den zweiten Zulauf mit dem zweiten Ablauf verbindet. In einer zwei­ ten Ventilstellung ist der zweite Zulauf mit dem ersten Ablauf verbunden. Wird der erste Zulauf und der zweite Ablauf an einen Kühler und der zweite Zulauf und der erste Ablauf an die Kühlkanäle eines Verbrennungsmotors angeschlossen, so fungiert das Ventil als Bypassventil, welches der Umwälzpumpe unmittelbar vorgeschaltet ist und daher mit dieser eine äußerst kompakte Einheit bildet.

Bei einer Verwendung der Pumpe in einem Heizkreislauf für ein Kraftfahr­ zeug ist das Ventil vorzugsweise so ausgeführt, daß es in einer ersten Ventilstellung einerseits den ersten Zulauf mit dem ersten Ablauf und ande­ rerseits den zweiten Zulauf mit dem zweiten Ablauf verbindet. In einer zwei­ ten Ventilstellung sind beide Zuläufe jeweils mit beiden Abläufen verbunden.

Der erste Zulauf und der zweite Ablauf sind hierbei an die Kühlkanäle eines Verbrennungsmotors, der zweite Zulauf und der erste Ablauf an einen Wärmetauscher anzuschließen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 handelt es sich bei dem Ventil, das in das Gehäuse der Pumpe integriert ist, um ein Dreh­ schieberventil. Ein derartiges Ventil läßt sich besonders gut in das Gehäuse einer Umwälzpumpe integrieren. Außerdem läßt sich ein Drehschieberventil mit konstanten Kräften betätigen und ist somit besonders geeignet, elek­ trisch verstellt zu werden, wie dies in modernen Motorkühlungssystemen und Kraftfahrzeugheizungen vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen seitlichen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe für eine Anwendung in einem Kühlkreislauf,

Fig. 2 einen Schnitt A-A durch die Pumpe aus Fig. 1,

Fig. 3 einen seitlichen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe für eine Anwendung in einem Heizkreislauf in einer ersten Ventilstellung,

Fig. 4 einen Schnitt A-A durch die Pumpe aus Fig. 3,

Fig. 5 die Pumpe aus Fig. 3 in einer zweiten Ventilstellung.

Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein erstes, für die Verwendung in einem Motor­ kühlkreislauf besonders geeignetes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Pumpe in zwei unterschiedlichen Schnitten. Die Pumpe ist als Radialpumpe DP ausgeführt und hat ein Gehäuse G, das ari sich bekannte Innenbauteile der Radialpumpe DP und ein Ventil V mit einer Ventilkammer VK aufnimmt. Das Ventil V ist hier im Deckelteil des Gehäuses G unter­ gebracht. Zum Antrieb der Radialpumpe DP ist ein Elektromotor EMP vor­ gesehen. Die Einzelheiten der Radialpumpe DP und ihres Antriebs sind für die Erfindung nicht wesentlich und werden deswegen nicht näher erläutert.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Ventilkammer VK und die Pump­ kammer PK der Radialpumpe DP nur durch eine Wandung W voneinander getrennt. In der Wandung ist eine Öffnung O vorgesehen, die einen ersten Ablauf des Ventils V und gleichzeitig den Zulauf zur Radialpumpe DP bildet. Das Ventil V ist als Drehschieberventil ausgeführt, deren Drehschieber DS um eine Achse drehbar gelagert ist, die parallel und versetzt zur Drehachse der Radialpumpe DP angeordnet ist. Das Ventil V hat einen ersten Zulauf Z1 und einen ersten Ablauf A1 sowie einen zweiten Zulauf Z2 und einen zwei­ ten Ablauf A2. In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ventilstellung ist der erste Zulauf Z1 mit dem ersten Ablauf A1 und der zweite Zulauf Z2 mit dem zweiten Ablauf A2 verbunden. Der erste Ablauf A1 ist, wie oben bereits erwähnt, gleichzeitig der Zulauf zur Drehpumpe DP. Der Ablauf der Radial­ pumpe DP ist mit AP bezeichnet.

Wird nun der Drehschieber DS mit Hilfe des hierzu vorgesehenen Verstell­ motors VM um etwa 40° nach rechts verdreht, so verschließt der Dreh­ schieber DS den ersten Zulauf Z1 sowie den zweiten Ablauf A2. In dieser zweiten Ventilstellung ist nur noch der zweite Zulauf Z2 mit dem ersten Ablauf A1 verbunden.

Eine derartige Auslegung des Ventils V ist insbesondere zweckmäßig in der Anwendung der Pumpe in einem Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor. Man stelle sich hierzu vor, daß in der in Fig. 1 gezeigten ersten Ventilstel­ lung vom Verbrennungsmotor erhitztes Kühlmittel über den Zulauf Z2 dem Ventil zugeführt wird. Das erhitzte Kühlmittel verläßt das Ventil über den Ablauf A2 und kühlt sich in einem daran angeschlossenen Kühler ab. Das abgekühlte Kühlmittel wird über den Zulauf Z1 dem Ventil zugeführt und gelangt über den Ablauf A1 in die Pumpkammer PK der Radialpumpe DP. Diese pumpt das abgekühlte Kühlmittel über den Ablauf der Pumpe AP zurück zur Verbrennungsmotor.

In der oben angesprochenen zweiten Ventilstellung hingegen wird das erhitzte Kühlmittel über den Zulauf Z2 direkt dem Ablauf A1 zugeführt, ohne vorher den Kühler durchströmt zu haben. In diese Bypass-Stellung wird das Ventil V dann gebracht, wenn, wie etwa zu Beginn einer Fahrt, das Kühl­ mittel noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat.

Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ein zweites, vor allem für die Anwendung in einer Kraftfahrzeugheizung vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Pumpe. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem oben erläu­ terten durch die Gestalt des Drehschiebers DS. Bei der in Fig. 3 gezeigten ersten Ventilstellung wirkt sich dieser Unterschied in der Gestalt auf die Funktion nicht aus. Wird jedoch der Drehschieber DS durch Verdrehen um etwa 45° nach rechts in eine zweite Ventilstellung gebracht, so gelangt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, der Drehschieber in eine Zwischenstellung, in der der erste Zulauf Z1 sowohl mit dem ersten Ablauf A1 als auch mit dem zweiten Ablauf A2 verbunden ist. Gleichzeitig ist der zweite Zulauf Z2 mit beiden Abläufen A1 und A2 verbunden. Es kommt somit in dieser zweiten Ventilstellung zu einer Mischung der Teilkreisläufe.

Schließt man den ersten Zulauf Z1 und zweiten Ablauf A2 an die Kühlkanäle eines Verbrennungsmotors sowie den Ablauf der Pumpe AP und den zwei­ ten Zulauf Z2 an einen Wärmetauscher an, so entsteht ein Heizkreislauf für ein Kraftfahrzeug. In der in den Fig. 3 und 4 dargestellten ersten Ventil­ stellung strömt erhitztes Kühlmittel über den ersten Zulauf Z1 dem Ventil V zu und wird von der Radialpumpe DP in den Heizkreislauf in Richtung der Wärmetauscher gepumpt. Nach Abkühlung im Wärmetauscher strömt das Kühlmittel über den zweiten Zulauf Z2 und den zweiten Ablauf A2 zum Ver­ brennungsmotor zurück. Wenn die Heizleistung verringert werden soll, so bringt man den Drehschieber in die in Fig. 5 dargestellte zweite Ventil­ stellung. Ein Teil des abgekühlten Kühlmittels gelangt nun vom zweiten Zulauf Z2 wieder unmittelbar zurück zur Radialpumpe DP. Um die Heizung auszuschalten, wird der Drehschieber DS noch weiter im Uhrzeigersinn gedreht, so daß beide Teilkreisläufe vollständig entkoppelt sind. Vom Ver­ brennungsmotor erhitztes Kühlmittel strömt dann vom ersten Zulauf Z1 innerhalb des Ventils V über den zweiten Ablauf A2 zum Verbrennungsmotor zurück.

Es versteht sich, daß nicht nur ein, sondern auch mehrere Ventile vorteilhaft in das Gehäuse der Pumpe integriert werden können. Ferner ist die Erfin­ dung nicht auf die Verwendung bestimmter Typen von Ventilen oder Pumpen beschränkt.

Claims (8)

1. Pumpe für einen ein Ventil (V) umfassenden Kühl- oder Heizkreislauf in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (V) in dem Gehäuse (G) der Pumpe angeordnet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, bei der das Ventil (V) einen ersten (Z1) und einen zweiten (Z2) Zulauf sowie einen ersten (A1) und einen zweiten (A2) Ablauf hat, wobei der erste Ablauf den Zulauf zur Pumpe (DP) bildet.

3. Pumpe nach Anspruch 2, bei der die Pumpkammer (PK) der Pumpe und das Ventil (V) eine gemeinsame Wandung (W) haben, die mit einer Öffnung (O) versehen ist, welche den ersten Ablauf (A1) und den Zulauf zur Pumpe bildet.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei der das Ventil (V) so ausgeführt ist, daß es in einer ersten Ventilstellung einerseits den ersten Zulauf (Z1) mit dem ersten Ablauf (A1) und andererseits den zweiten Zulauf (Z2) mit dem zweiten Ablauf (A2) verbindet, und daß es in einer zweiten Ventilstellung den zweiten Zulauf mit dem ersten Ablauf verbindet.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei der das Ventil so aus­ geführt ist, daß es in einer ersten Ventilstellung einerseits den ersten Zulauf (Z1) mit dem ersten Ablauf (A1) und andererseits den zweiten Zulauf (Z2) mit dem zweiten Ablauf (A2) verbindet, und daß es in einer zweiten Ventilstellung beide Zuläufe jeweils mit beiden Abläufen ver­ bindet.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ventil ein regelbares Drehschieberventil (DS) ist.

7. Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor mit einer Pumpe nach Anspruch 4, bei dem der erste Zulauf (Z1) und der zweite Ablauf (A2) an einen Kühler und der zweite Zulauf (Z2) und der Ablauf der Pumpe (AP) an Kühlkanäle eines Verbrennungsmotors angeschlossen sind.

8. Heizkreislauf für ein Kraftfahrzeug mit einer Pumpe nach Anspruch 5, bei dem der erste Zulauf (Z1) und der zweite Ablauf (A2) an Kühlkanäle eines Verbrennungsmotors und der zweite Zulauf (Z2) und der Ablauf der Pumpe (AP) an einen Wärmetauscher angeschlossen sind.