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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpengruppe zum Kühlen von Schaltungen, insbesondere für Kühlsysteme in Fahrzeugen, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen oder Motorrädern. Insbesondere ist die Pumpengruppe zur Verwendung bei der Regulierung des Flusses von Kühlmittel, das in der Kühlschaltung eines Fahrzeuges zirkuliert, und damit bei der Regulierung der Kühlung des Innenverbrennungsmotors und/oder weiterer Komponenten des Fahrzeuges geeignet.
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Insbesondere umfasst die Pumpengruppe einen Motor, dessen Geschwindigkeit elektrisch gesteuert bzw. geregelt wird, und eine elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung des Motors.
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Im Stand der Technik sind typgleiche Pumpengruppen bereits bekannt, bei denen das Hauptproblem in der Überhitzung der elektronischen Vorrichtungen besteht.
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Das Problem der Überhitzung der Steuer- bzw. Regelelektronik wird üblicherweise gelöst, indem die elektronische Vorrichtung in der Nähe von Komponenten dort, wo das Kühlmittel fließt, positioniert wird oder indem spezielle Kühlkanäle bereitgestellt werden, die dafür geeignet sind, eine vorbestimmte Menge eines Kühlmittels in der Nähe der elektronischen Vorrichtung mitzuführen.
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Gleichwohl weisen diese Ausführungsformen eine Reihe von Nachteilen auf.
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In einem Fall, in dem die elektronische Vorrichtung in der Nähe von Komponenten dort, wo das Kühlmittel fließt, so beispielsweise bei der Flügelradkammer, platziert ist, weist die Pumpengruppe eine Geometrie auf, die durch das Volumen der elektronischen Vorrichtung beeinträchtigt ist. In einem Fall indes, in dem die elektronische Vorrichtung durch geeignete Einleitung eines Fluides gekühlt wird, muss die Pumpengruppe einen speziellen Weg für den Durchlauf des Kühlmittels bereitstellen. Das Vorhandensein einer weiteren internen Kühlschaltung beeinträchtigt sämtliche Komponenten der Pumpengruppe, deren Design und Herstellung besonders kompliziert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Pumpengruppe für ein Kühlsystem eines Fahrzeuges, wobei die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung des Motors, dessen Geschwindigkeit elektrisch gesteuert bzw. geregelt wird, geeignet gekühlt wird und die vorgenannten Nachteile nicht aufweist. Mit anderen Worten, die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Pumpengruppe, die eine einfache Struktur und Geometrie aufweist, wodurch das Design und die Herstellung einfach werden.
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Die Aufgabe wird durch eine Pumpengruppe gelöst, die entsprechend Anspruch 1 realisiert ist.
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Die Merkmale und Vorteile der Pumpengruppe entsprechend der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die ein nichtbeschränkendes Beispiel beschreibt, und der begleitenden Zeichnung, die sich wie folgt zusammensetzt.
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1 ist eine axonometrische Explosionsansicht der Pumpengruppe bei einer bevorzugten Ausführungsform.
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2 ist ein Querschnitt der Pumpengruppe von 1.
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In den begleitenden Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 allgemein eine Pumpengruppe zum Kühlen von Schaltungen.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Pumpengruppe 1 im Wesentlichen axialsymmetrisch um eine Achse, beispielsweise um eine Drehachse R-R. Vorzugsweise ist die Drehachse R-R die Achse, um die sich ein Flügelrad (impeller) 21 dreht, das in der Pumpengruppe 1 umfasst ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pumpengruppe 1 eine Reihe von Gehäusen, die insbesondere dafür geeignet sind, die in der Gruppe umfassten verschiedenen Elemente zu enthalten.
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Vorzugsweise umfasst die Pumpengruppe 1 ein Hauptgehäuse 10, das eine Seitenwand 11 und eine Stützwand 12 aufweist.
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Vorzugsweise erstreckt sich das Hauptgehäuse 10 entlang der Drehachse R-R. Insbesondere erstreckt sich die Seitenwand 11 axialsymmetrisch in einem vordefinierten Abstand von der Drehachse R-R weg, während sich die Stützwand 12 radial um die Drehachse R-R erstreckt.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das Hauptgehäuse 10 in die Höhe und legt einen Motorzone zum Aufnehmen eines Motors 50 und eine Elektronikzone zum Aufnehmen der elektronischen Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 bei wechselseitiger Trennung von der Stützwand 12 fest (Der Motor 50 und die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 werden nachstehend vollständig beschrieben).
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Hauptgehäuse 10 aus einem Stück.
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Vorzugsweise besteht das Hauptgehäuse 10 aus einem metallischen Material, so beispielsweise aus einem Material, das unter Aluminiumlegierungen gewählt ist.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pumpengruppe 1 ein Flügelradgehäuse 20, das auf das Hauptgehäuse 10 auf der entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seite in Bezug auf den Stützteil 12 aufsetzbar ist. Zudem umfasst die Pumpengruppe 1 ein Flügelrad 21, das in dem Flügelradgehäuse 20 aufgenommen ist.
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Vorzugsweise umfasst die Pumpengruppe 1 eine Welle 25, die sich entlang der Drehachse R-R erstreckt, ein mit dem Flügelrad 21 in Eingriff befindliches Flügelradende 25' und ein drehend mit der Stützwand 12 in Eingriff befindliches Stützende 25'' aufweist.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Stützwand 12 radial von der Seitenwand 11 und umfasst ein ringförmiges Wellenelement 125, das dafür geeignet ist, das Stützende 25'' der Welle 25 zu stützen.
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Wie ausgeführt worden ist, umfasst die Pumpengruppe 1 einen Motor 50, dessen Geschwindigkeit elektrisch von einer elektronischen Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 gesteuert bzw. geregelt wird.
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Vorzugsweise ist der Motor 50 in dem Hauptgehäuse 10 in Eingriff mit der Welle 25 zur Regulierung der Drehung des Flügelrades 21 aufgenommen.
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Der Motor 50 umfasst einen Rotor 51, der sich entlang der Drehachse R-R erstreckt und an der Welle 25 fixiert ist, und einen Stator 52, der den Rotor 51 umgibt.
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Vorzugsweise umfasst die Pumpengruppe 1 zudem eine Hülse 60, die sich entlang der Drehachse R-R erstreckt und den Rotor 51 und den Stator 52 unter Ausbildung eines Luftspaltes in dem Magnetfeld, auf das diese wechselseitig reagieren können, trennt.
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Die Hülse 60 ist vorzugsweise mit der Stützwand 12 des Hauptgehäuses 10 in Eingriff. Vorzugsweise umfasst die Stützwand 12 ein ringförmiges Hülsenelement 126, das radial außen an dem ringförmigen Wellenelement 125 mit Eignung dafür, die Hülse 60 dichtend zu stützen, positioniert ist.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pumpengruppe 1, wie ausgeführt worden ist, eine elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45.
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Vorzugsweise umfasst die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 eine elektronische Karte (electronic card) bzw. Leiterplatte, wenigstens einen Volumenkondensator (bulk capacitor) und/oder wenigstens ein EMC-Filter.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pumpengruppe 1 eine Stützplatte 40, die auf die Stützwand 12 dichtend aufsetzbar ist und die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 (in den Figuren schematisch gezeigt) stützt.
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Vorzugsweise weist die Stützplatte 40 einen Kondensatorsitz und/oder einen Filtersitz mit spezieller Formung dafür auf, den wenigstens einen Volumenkondensator und/oder das wenigstens eine EMC-Filter bezugsrichtig aufzunehmen.
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Vorzugsweise besteht die Stützplatte 40 aus einem metallischen Material, so beispielsweise aus einem Material, das unter Aluminiumlegierungen gewählt ist.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützplatte 40 vorzugsweise in den in Kontakt mit der elektronischen Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 befindlichen Teilen von einem Film aus einem elektrisch isolierenden und thermisch leitfähigen Material bedeckt, so beispielsweise einem Material, das aus der Gruppe von polymeren Materialien, so beispielsweise thermisch leitfähigem Silikon bzw. Silizium, oder aus der Gruppe von anorganischen Materialien, so beispielsweise einem keramischen Material, gewählt ist.
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Mit anderen Worten, die Stützplatte 40, die die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 aufnimmt, ist entlang der Achse R-R ins Innere des Hauptgehäuses 10 eingeführt, bis sie mit der Stützwand 12 in Kontakt gelangt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützplatte 40, die die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 aufnimmt, an der Stützwand mittels geeigneter Mittel, so beispielsweise mittels Schrauben, fixiert.
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Vorzugsweise ist die Stützplatte 40 auch dafür geeignet, in geeignete Zentrierstifte 129, die von der Stützwand 12 vorstehen, zu gleiten.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pumpengruppe 1 zudem eine Kappe 70, die auf die Seitenwand 11 derart aufsetzbar ist, dass sie mit der Stützwand 12 die Elektronikzone, in der die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung 45 aufgenommen ist, begrenzt.
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Vorzugsweise ist die Stützplatte 40 dafür geeignet, auf die Stützwand 12 durch die Wirkung der Kappe 70 beim Aufsetzen auf das Gehäuse 10 dichtend aufgesetzt zu werden. Die Kappe 70, die an dem Hauptgehäuse fixiert ist, ist beispielsweise dafür geeignet, eine Schiebe- bzw. Stoßwirkung auf die Stützplatte 40 auszuüben.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stützwand 12 wenigstens einen Durchlauf 120 für das Kühlmittel auf, das durch Konvektion die Stützplatte 40 und die davon gestützte elektronische Vorrichtung 45 füllt.
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Vorzugsweise weist die Welle 25 einen Durchgangshohlraum 250 auf, durch den das Kühlmittel hindurchläuft und der sich von dem Flügelradende 25' zu dem Stützende 25'' erstreckt.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Durchgangshohlraum 250 entlang der Achse R-R.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform legt die Stützwand 12 auf der Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der Welle 25 eine Kühlkammer 250' fest, die auf der anderen Seite von der Stützwand 40 begrenzt wird und mit dem Kühlmittel unter fluidtechnischer Verbindung mit dem Durchgangshohlraum 250 befüllbar ist.
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Mit anderen Worten, der Durchlauf 120 ist mittig an der Stützwand 12 innerhalb des ringförmigen Wellenelementes 125 befindlich und bringt die Kühlkammer 250' und den Durchgangshohlraum 250 in Fluidverbindung.
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Darüber hinaus weist entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform zwischen dem ringförmigen Wellenelement 125 und dem ringförmigen Hülsenelement 126 die Stützwand 12 wenigstens ein Durchlaufloch 121 auf.
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Vorzugsweise umfasst die Stützwand 12 eine Mehrzahl von Durchlauflöchern 121, die dem Winkel nach voneinander gleich beabstandet sind.
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Die vorliegende Erfindung löst die Probleme aus dem Stand der Technik auf innovative Weise, indem eine Pumpengruppe bereitgestellt wird, bei der die Steuer- bzw. Regelvorrichtung des Elektromotors in einem Abstand in Bezug auf die Kühlschaltung positioniert ist und eine bezüglich Design und Herstellung einfache Struktur aufweist.
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Vorteilhafterweise ist die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung in einer spezifischen Elektronikzone mit begrenzten Abmessungen aufgenommen, die in dem Hauptgehäuse umfasst ist. Vorteilhafterweise ist die Pumpengruppe daher besonders für den „kraftfahrzeugtechnischen” Bereich geeignet, wo angestrebt wird, die Räume verschiedener Komponenten insbesondere im Motorraum sparsam zu nutzen und zu schützen.
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Zudem sind die elektronische Steuer- bzw. Regelvorrichtung und die Stützplatte, die diese stützt und teilweise aufnimmt, in einem vordefinierten Abstand von dem Flügelrad platziert, weshalb die Abmessungen und das Volumen der elektronischen Vorrichtung die Geometrie der anderen Komponenten der Pumpengruppe nicht beeinträchtigen.
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Ein weiterer vorteilhafter Aspekt betrifft den Umstand, dass die Pumpengruppe dafür geeignet ist, die elektrische Steuer- bzw. Regelvorrichtung dadurch effektiv zu kühlen, dass die Stützoberfläche, an der diese aufgenommen ist, eingetaucht bzw. benetzt und gekühlt wird. Vorteilhafterweise legen die Stützwand und die Stützoberfläche einen Kühlhohlraum fest, der dafür geeignet ist, eine vorbestimmte Menge an Kühlmittel zu enthalten.
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Zudem ist die Stützplatte vorteilhafterweise einfach herzustellen und leicht in die Pumpengruppe einzubauen.
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Vorteilhafterweise besteht das Hauptgehäuse aus einem Stück, wodurch die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Pumpengruppe an sich sichergestellt ist.
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Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Aspekt ist das Hauptgehäuse dafür geeignet, wenigstens ein Ende der Welle und eine Hülse zu stützen, wodurch dem System besondere Festigkeit verliehen wird.
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Entsprechend wieder einem anderen vorteilhaften Aspekt ist die Hülse eingeschlossen und daher vollständig blockiert, und zwar insbesondere dichtend zwischen dem Flügelradgehäuse und der Stützwand des Hauptgehäuses.
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Bei einigen Ausführungsformen sind sowohl an dem Flügelradgehäuse wie auch der Stützwand weitere Öffnungen zusätzlich zu dem bereits beschriebenen Durchlauf vorhanden, die in der von der Hülse begrenzten Zone enthalten sind. Zudem sind die Öffnungen geeignet, einen Durchlauf von Kühlmittel zwischen dem Flügelradgehäuse und der Stützplatte zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise sind der Zusammenbau und die Zerlegung wie auch die Verwaltung der Ersatzteile für die verschiedenen Komponenten äußerst einfach und nicht sehr kompliziert. Um beispielsweise eine Änderung an der elektronischen Steuer- bzw. Regelvorrichtung vorzunehmen, ist lediglich notwendig, die Kappe und gegebenenfalls die Stützplatte dort, wo diese gestützt wird, abzunehmen.
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Es sollte einsichtig sein, dass ein Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet, um jeweiligen Bedürfnissen gerecht zu werden, Änderungen an der Pumpengruppe vornehmen kann, die alle innerhalb des von den nachfolgenden Ansprüchen definierten Schutzumfanges enthalten sind.
