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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpengruppe für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, vorzugsweise für ein Kühlen eines Motors, wie beispielsweise eines Verbrennungsmotors.
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Wie dies bekannt ist, sollte während der normalen Verwendung eines Motors die Intensität der Kühlwirkung variiert werden. Beispielsweise ist eine intensive Kühlung erforderlich, wenn der Motor bei voller Geschwindigkeit bzw. Drehzahl läuft oder unter abschleppenden Bedingungen oder auf einer bergauf führenden Straße oder bei hohen Umgebungstemperaturen. Im Gegensatz ist es unter anderen Bedingungen einer Verwendung bzw. eines Betriebs anzuraten bzw. ratsam, dass das Kühlen nicht allzu stark ist, beispielsweise wenn der Motor gestartet wird oder wenn er sich am Ende der Verwendung desselben befindet.
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Kühlpumpen sind im Stand der Technik bekannt, in welchem dieses Erfordernis adressiert bzw. behandelt wurde.
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Tatsächlich sind Kühlpumpen für elektrisch betriebene Fahrzeuge bekannt, in welchen die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Pumpen- bzw. Laufrads mittels eines elektrischen Antriebs reguliert wird und daher die Menge eines Kühlmittels, welches sich zirkulierend in dem Kühlsystem bewegt, reguliert ist bzw. wird.
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Nachteiligerweise weisen, obwohl diese Pumpen extrem vielseitig in ihrer Anwendung und in der Möglichkeit einer Handhabung der Rotation aufgrund der hierfür bestimmten bzw. zugeordneten elektronischen Regelung bzw. Steuerung sind, sie typischerweise geringe Ausgangsleistungen auf, welche durch die elektrische Leistung beschränkt bzw. begrenzt sind, welche durch das elektrische System des Fahrzeugs verfügbar gemacht wird.
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Darüber hinaus weisen diese Pumpen nicht die „Fail-Safe“- bzw. „Ausfallssicherheits“-Charakteristik in dem Fall eines Fehlers bzw. Versagens auf, d.h. die Möglichkeit eines Arbeitens in einer Notfallkonfiguration, wenn der Elektromotor ausgefallen ist.
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Mechanisch angetriebene Pumpen sind auch bekannt, in welchen die Rotation des Lauf- bzw. Pumpenrads mit der Anzahl von Umdrehungen der Verbrennungskraftmaschine verbunden bzw. gekoppelt ist; in derartigen Lösungen wird die Regulierung der Menge an Kühlmittel geeigneten Regulierungselementen anvertraut, welche stromaufwärts oder stromabwärts von dem Pumpenrad angeordnet sind, welche für ein Ändern eines Durchtrittsquerschnitts des Kreislaufs geeignet sind, wodurch die Strömungsrate eines Kühlmittels variiert wird.
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Nachteiligerweise weisen, während diese Lösungen für ein Liefern von hohen Leistungen geeignet sind, so dass sie besonders zuverlässig sind, sie ein weniger vielseitiges Kühlmanagement auf, sind mit der Motorgeschwindigkeit bzw. Drehzahl und den Charakteristika bzw. den Merkmalen des Regulierungselements gekoppelt und sind typischerweise zu groß bemessen. Darüber hinaus wird in einer „Nachlauf“-Konfiguration, d.h. bei ausgeschaltetem Motor, ein Kühlen nicht durchgeführt.
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Schließlich sind doppelt betätigte Pumpen auch bekannt, d.h. welche sowohl einen Elektroantrieb als auch einen mechanischen Antrieb umfassen.
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Nachteiligerweise weisen diese Pumpen eine besonders komplexe Handhabung der zwei Antriebe, ebenso wie eine bewegliche bzw. gelenkige und voluminöse Struktur auf.
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Das Ziel bzw. der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pumpengruppe für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, beispielsweise für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welche die oben erwähnten Erfordernisse erfüllt, wobei sie die obigen Nachteile überwindet. Mit anderen Worten ist der Gegenstand, eine Pumpengruppe mit dualem Antrieb zur Verfügung zu stellen, in welcher das Management bzw. die Handhabung der zwei Antriebe vereinfacht ist bzw. wird und welche mit einer einfachen und kompakten Struktur versehen ist.
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Dieser Gegenstand wird durch eine Pumpengruppe erzielt, welche gemäß Anspruch 1 implementiert ist. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsvarianten, welche weitere vorteilhafte Aspekte aufweisen.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird im Detail nachfolgend mit Hilfe der beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in welchen:
- - 1a und 1b zwei perspektivische Ansichten mit getrennten Teilen der Pumpengruppe, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, gemäß einer möglichen Ausführungsform zeigen;
- - 2 eine Längsschnittansicht der Pumpengruppe in 1a und 1b gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die obigen Darstellungen bezeichnet ein Bezugszeichen 1 insgesamt eine Pumpengruppe für ein Kühlsystem eines Motors, vorzugsweise eines Verbrennungsmotors.
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Die Pumpengruppe 1, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, umfasst ein Pumpen- bzw. Laufrad 2, welches um eine Achse X-X in einer derartigen Weise drehbar ist, dass eine Rotation des Pumpenrads 2 der Bewegung einer vorbestimmten Menge eines Kühlmittels in dem Kreislauf entspricht.
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Vorzugsweise ist das Pumpenrad 2 vom radialen Typ, d.h., es stellt zur Verfügung, dass der Fluss bzw. Strom einer Flüssigkeit an dem Einlass eine im Wesentlichen axiale Gesamtrichtung aufweist und der Fluss einer Flüssigkeit an dem Auslass eine radiale Richtung aufweist.
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Die Pumpengruppe 1 weist einen dualen Antrieb auf, d.h., das Pumpenrad 2 ist sowohl mechanisch als auch elektrisch antreibbar. Für diesen Zweck umfasst die Pumpengruppe 1 einen mechanischen Antrieb 3 und einen elektrischen Antrieb 4.
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Spezifisch umfasst die Pumpengruppe 1 eine Pumpenradwelle 20, welche sich entlang der Achse X-X erstreckt und auf welcher das Pumpenrad 2 integral, vorzugsweise an einem Pumpenradende 22 davon montiert ist; die geregelte bzw. gesteuerte Rotation der Pumpenradwelle 20 entspricht der Rotation des Pumpenrads 2.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der mechanische Antrieb 3 und der elektrische Antrieb 4 operativ bzw. betrieblich mit der Pumpenradwelle 2 verbunden, um die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl davon zu regeln bzw. zu steuern. Wie dies breit unten beschrieben ist, sind der mechanische Antrieb 3 und der elektrische Antrieb 4 operativ mit der Pumpenradwelle 2 jeweils mittels einer ersten unidirektionalen bzw. Einweg-Kupplung 51 und einer zweiten unidirektionalen bzw. Einweg-Kupplung 52 verbunden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Pumpenradwelle 2 ein mechanisches Ende 23, welches operativ mit dem mechanischen Antrieb 3 verbunden ist, gegenüberliegend zu dem Pumpenradende 22. Zusätzlich umfasst die Welle einen elektrischen Abschnitt 24, welcher zwischen dem Pumpenradende 22 und dem mechanischen Ende 23 angeordnet ist, welcher operativ mit dem elektrischen Antrieb 4 verbunden ist.
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Insbesondere umfasst die Pumpengruppe 1 eine mechanische Welle 30, welche durch den mechanischen Antrieb 3 drehbar und operativ mit dem Pumpenrad 2, und insbesondere mit dem mechanischen Ende 23 davon verbunden ist. Vorzugsweise erstreckt sich die mechanische Welle 30 entlang der Achse X-X.
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Mit anderen Worten umfasst die mechanische Welle 30 ein Eingriffsende 32, welches operativ mit dem mechanischen Ende 23 der Pumpenradwelle 20 mittels der ersten Einweg-Kupplung 51 verbunden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Eingriffsende 32 ein Wellen- bzw. Schaftgehäuse 320, welches das mechanische Ende 23 und die erste Einweg-Kupplung 51 aufnimmt. Diese Ausführungsform ist extrem vorteilhaft in einer Pumpengruppen-Konfiguration, in welcher die mechanische Welle Abmessungen, und insbesondere einen Durchmesser größer als diejenigen der Pumpenradwelle aufweist. Jedoch werden mögliche Lösungen in Betracht gezogen, in welchen die rotierende Welle das Eingriffsende der mechanischen Welle und die erste Einweg-Kupplung aufnimmt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der mechanische Antrieb 3 eine Riemenscheibe 300 für einen Übertragungsriemen bzw. -gurt, welcher beispielsweise durch eine kinematische Kette mit der Antriebswelle verbunden ist. Vorzugsweise umfasst die mechanische Welle 30 ein Regel- bzw. Steuerende 33 gegenüberliegend zu dem Eingriffsende 32, auf welchem die Riemenscheibe 300 montiert ist.
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Vorzugsweise ist die Riemenscheibe 300 eine elektromagnetische Riemenscheibe. In der Ausführungsform mit einer elektromagnetischen Riemenscheibe ist diese normalerweise in Eingriff, und nur wenn sie aktiviert ist (d.h. die Spule, welche darin enthalten ist, elektrisch erregt ist bzw. wird), bringt der Freigabemechanismus die Riemenscheibe außer Eingriff von der mechanischen Welle 300.
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Tatsächlich umfasst vorzugsweise die elektromagnetische Riemenscheibe einen äußeren Ring 301, auf welchem der Übertragungsgurt montiert ist, einen inneren Ring 302 und einen zwischenliegenden Freigabemechanismus 305, welcher eine zwischenliegende Spule umfasst. Der innere Ring 302 stellt in dieser Ausführungsform den leitenden bzw. leitfähigen Ring dar, welcher operativ bzw. betrieblich mit der mechanischen Welle 30 verbunden ist, welcher durch die erste Einweg-Kupplung 51 operativ mit der Pumpenradwelle 2 verbunden ist.
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Wenn die elektromagnetische Riemenscheibe nicht elektrisch erregt ist bzw. wird, ist der äußere Ring 301 integral bzw. gemeinsam in einer Rotation mit dem inneren Ring 302. Andererseits bringt, wenn die elektromagnetische Riemenscheibe 300 aktiviert ist (d.h. die Spule elektrisch erregt ist bzw. wird), der Freigabemechanismus 305 den äußeren Ring 301 außer Eingriff von dem inneren Ring 302, so dass der äußere Ring 301, obwohl er zu einer Rotation durch den Riemen angetrieben wird, keinerlei Rotation auf den inneren Ring 302 und daher auf die mechanische Welle 30 überträgt.
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Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist der innere Ring 301 integral mit der mechanischen Welle 30, insbesondere an dem Regel- bzw. Steuerende 33 davon verbunden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der elektrische Antrieb 4 einen Elektromotor 40, welcher einen Rotor 41 und einen fixierten Stator 42 koaxial zu dem Rotor 41 umfasst.
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Vorzugsweise ist dieser Rotor 41 auf der Pumpenradwelle 20 montiert, welche operativ mit dem elektrischen Abschnitt 24 davon durch die zweite unidirektionale bzw. Einweg-Kupplung 52 verbunden ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor 41 vom Trockenrotor-Typ.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Einweg-Kupplung 51 ein Wälzlager, vorzugsweise mit Nadelrollen. Beispielsweise ist das Wälzlager von dem Rollen- oder Nadelrollen-Typ, welcher rollende bzw. Rollenelemente zwischen dem angetriebenen Ring und dem antreibenden Ring angeordnet aufweist.
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Vorzugsweise umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die zweite Einweg-Kupplung 52 ein Wälzlager, vorzugsweise mit Nadelrollen. Beispielsweise ist das Wälzlager von dem Rollen- oder Nadelrollen-Typ, welcher rollende bzw. Rollenelemente zwischen dem angetriebenen Ring und dem antreibenden Ring angeordnet aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist darüber hinaus die erste Einweg-Kupplung 51 integral mit oder ein integrales bzw. einstückiges Teil der mechanischen Welle 30 und es ist die zweite Einweg-Kupplung 52 integral mit dem Rotor 41 verbunden. Vorzugsweise beeinflusst daher die Rotation der Pumpenradwelle 20 nicht die Rotation der langsameren Einweg-Kupplung, d.h. der Einweg-Kupplung, welche nicht die Rotationsbewegung auf die Welle überträgt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Pumpengruppe 1 einen Pumpenkörper 10, welcher die Pumpenradwelle 20 und die mechanische Welle 30 abstützt bzw. trägt. Vorzugsweise ist der Pumpenkörper 10 geeignet für ein Abstützen und/oder Enthalten bzw. Aufnehmen des mechanischen Antriebs 3 und des elektrischen Antriebs 4 darin.
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Vorzugsweise umfasst der Pumpenkörper 10 eine Pumpenradkammer 120, in welcher das Pumpenrad 2 aufgenommen ist und in welcher, mittels des Pumpenrads 2, die Kühlflüssigkeit fließt bzw. strömt, welche durch eine Einlassleitung 121 eintritt und durch eine Auslassleitung 122 austritt.
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Zusätzlich umfasst der Pumpenkörper 10 eine aufnehmende bzw. Gehäusekammer 100 benachbart zu der bzw. anschließend an die Pumpenradkammer 120 (welche schematisch in 2 gezeigt ist), wobei sie jedoch dadurch abdichtend unterteilt ist.
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Vorzugsweise ist der mechanische Antrieb 4, d.h. der Elektromotor 40, in der aufnehmenden Kammer 100 aufgenommen. Vorzugsweise erstreckt sich tatsächlich die Pumpenradwelle 20 in Längsrichtung zwischen den zwei Kammern in einer derartigen Weise, dass das Pumpenradende 22 in der Pumpenradkammer 120 aufgenommen ist, während das mechanische Ende 23 und der elektrische Abschnitt 24 in der aufnehmenden Kammer 100 aufgenommen sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Pumpenkörper 10 eine dynamische Dichtung 190, welche auf der Pumpenradwelle 20 eingepasst ist, welche adaptiert ist, um die Pumpenradkammer 120 und die aufnehmende Kammer 100 zu trennen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der mechanische Antrieb 3 vorkragend bzw. freitragend auf dem Pumpenkörper 10 montiert, wobei er einen Abschnitt der mechanischen Welle 30, vorzugsweise das Eingriffsende 32, im Inneren der aufnehmenden Kammer 100 aufgenommen zeigt bzw. präsentiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Pumpenkörper 100 ein rotierendes Lager 161 und ein mechanisches Lager 162, welches wiederum im Inneren des aufnehmenden Hohlraums 100 aufgenommen ist, welche jeweils operativ mit der Pumpenradwelle 2 und der mechanischen Welle 3 für die jeweilige Rotations- bzw. Drehabstützung verbunden sind. Mit anderen Worten wird die Abstützung der Pumpenradwelle 2 und der mechanischen Welle 3 mittels der obigen zwei Lager, zusätzlich zu dem wechselweisen Eingriff mittels der Einweg-Kupplung erhalten.
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Gemäß dieser Ausführungsform des Pumpenkörpers 10 sind sowohl der mechanische Antrieb 3 als auch der elektrische Antrieb 4 hinter dem Pumpenrad 2 angeordnet.
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Wie dies breit in den beigeschlossenen Figuren gezeigt ist, ist die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit, welche für ein Regeln bzw. Steuern des elektrischen Antriebs 4 und/oder der elektromagnetischen Riemenscheibe 300 geeignet ist, wiederum bzw. selbst in der aufnehmenden Kammer 100 aufgenommen. Insbesondere erstreckt sich die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit in Längsrichtung parallel zu der Achse X-X und ist in einer lateralen Position in dem Pumpenkörper 10 positioniert. Vorzugsweise ist die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit nahe den Seitenwänden des Pumpenkörpers 10 positioniert. Vorzugsweise ist die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit in den Pumpenkörper 10 in einer radialen Richtung relativ zu der Achse X-X einsetzbar. Vorzugsweise ist die elektronische Regel- bzw. Steuereinheit, welche in einer bevorzugten Ausführungsform eine elektronische Platte bzw. Leiterplatte umfasst, luftgekühlt, wobei sie sich in einer lateralen Position in dem Pumpenkörper 10 befindet. In vorteilhafter Weise bringt diese Position der elektronischen Regel- bzw. Steuereinheit eine Minimierung der gesamten Abmessungen der Pumpengruppe 1 entlang der Achse X-X mit sich.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Pumpengruppe
1 werden in Betracht gezogen, beinhaltend eine bevorzugte Ausführungsform, in welcher die Pumpengruppe
1 ein Drosselventil (nicht gezeigt) umfasst, welches in den Pumpenkörper einsetzbar ist, um entlang der Auslassleitung von der Pumpenradkammer
120 angeordnet zu sein. Das Ventil ist durch eine Betätigungseinrichtung bzw. ein Stellglied (nicht gezeigt), beispielsweise elektrisch, durch Öl-Druck oder Vakuum regel- bzw. steuerbar, welche(s) vorzugsweise durch die Regel- bzw. Steuervorrichtung regel- bzw. steuerbar ist. Die Merkmale dieses Ventils sind in den Dokumenten
EP2534381 ,
EP13188771 ,
EP13801735 ,
WO2015/059586 und BS2014A000171 im Namen der Anmelderin illustriert.
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Zusätzlich umfasst, gemäß noch einer anderen Ausführungsform, die Pumpengruppe
1 stromaufwärts von dem Pumpenrad
2 in der Einlassleitung eine Regulierungspatrone (nicht gezeigt), welche für ein Regulieren der Menge an Kühlmittel in Richtung zu dem Pumpenrad geeignet ist. Die Merkmale der Regulierungspatrone sind beispielsweise im Dokument
WO2015/004548 in dem Namen der Anmelderin illustriert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst darüber hinaus die Pumpengruppe 1 eine elektronische Regel- bzw. Steuereinheit für ein Regeln bzw. Steuern des elektrischen Antriebs 4 und/oder der elektromagnetischen Riemenscheibe 300.
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Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen sind bzw. werden der elektrische Antrieb 4 und/oder die elektromagnetische Riemenscheibe 300 elektronisch gemäß dem Auftreten von gewissen Bedingungen während einer Verwendung bzw. eines Betriebs des Fahrzeugs geregelt bzw. gesteuert.
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Beispielsweise wird in einer Konfiguration, in welcher die elektromagnetische Riemenscheibe nicht erregt ist und der elektrische Antrieb 4 deaktiviert ist, die Pumpenradwelle 20 nur mittels der elektromagnetischen Riemenscheibe 300 bewegt, welche die mechanische Welle 30 zu einer Rotation antreibt, welche die Pumpenradwelle 2 durch die erste Einweg-Kupplung 51 betreibt bzw. betätigt.
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In einer weiteren Konfiguration wird, beispielsweise wenn das Fahrzeug gestartet wird, wenn der Motor noch kalt ist (sogenannte „Aufwärm“-Konfiguration), die elektromagnetische Riemenscheibe 300 aktiviert, um ihre Wirkung auf die mechanische Welle 30 außer Eingriff zu bringen, während der elektrische Antrieb 4 deaktiviert belassen wird. Derart verbleibt das Pumpenrad 2 stationär und es zirkuliert die Flüssigkeit nicht in dem Kreislauf und es gelangt der Motor rascher zu einem Erwärmen.
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Gemäß einem weiteren Beispiel wird unter Bedingungen einer hohen Last, beispielsweise wenn das Fahrzeug einen Anhänger zieht oder sich auf einer Bergaufstraße befindet, typischerweise bei einer niedrigen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl (somit bei niedrigen Motorumdrehungen), der elektrische Antrieb 4 in einer derartigen Weise aktiviert, dass sich der Rotor 41 bei einer Drehzahl größer als derjenigen dreht, welche durch den mechanischen Antrieb 3 und durch die mechanische Welle 300 induziert bzw. bewirkt wird, wodurch veranlasst wird, dass sich die Pumpenradwelle 20 durch die zweite Einweg-Kupplung 52 bei der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl dreht, welche durch den Rotor 41 induziert bzw. bewirkt wird. In vorteilhafter Weise bringt in dieser Konfiguration die erste Einweg-Kupplung 51 den Rotor 2 außer Eingriff von der mechanischen Welle 300, wodurch die durch den elektrischen Antrieb 4 gedrehten Massen verringert werden.
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Gemäß einem weiteren Beispiel wird an dem Ende der Verwendung des Fahrzeugs, wenn das Kühlmittel unverändert sehr heiß ist, der elektrische Antrieb 4 aktiviert, um die Pumpenradwelle 2 rotierend beizubehalten (diese Phase ist daher diejenige, welche „Nachlauf“ genannt wird). Auf diese Weise dreht sich das Pumpenrad 2 bei einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl, während der mechanische Antrieb 3 vollständig inaktiv ist, da der Fahrzeugmotor stationär ist bzw. stillsteht. Spezifisch wird beispielsweise die elektromagnetische Riemenscheibe nicht erregt, da es nicht notwendig ist, die Pumpenradwelle zu bewegen. Auch in diesem Fall bringt die erste Einweg-Kupplung 51 den Rotor 2 außer Eingriff von der mechanischen Welle 300, wodurch die durch den elektrischen Antrieb 4 gedrehten Massen verringert werden.
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Im Allgemeinen wird daher der elektrische Antrieb 4 aktiviert, wann immer es notwendig ist, die Kühlkapazität, unabhängig von dem mechanischen Antrieb 3, welcher auf die Motordrehzahl bzw. -geschwindigkeit beschränkt ist, zu erhöhen bzw. zu steigern.
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Beispielsweise wird in einer Ausführungsform, in welcher die Pumpengruppe 1 einen mechanischen Antrieb 3 umfasst, welcher eine „klassische Riemenscheibe“ eines mechanischen Typs, welche daher nicht elektronisch regel- bzw. steuerbar ist, und das oben erwähnte Drosselventil aufweist, in dem oben erwähnten „Aufwärm“-Schritt, in welchem der Motor noch kalt ist und es gewünscht ist, ein Erwärmen so schnell wie möglich zu erhalten, die Menge an Kühlmittel im Kreislauf durch ein Regeln bzw. Steuern des Positionierens des Drosselventils reguliert.
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In innovativer Weise erfüllt die Pumpengruppe, welche der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, die Motorkühlanforderungen und überwindet die oben erwähnten Nachteile.
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Zuerst ist in vorteilhafter Weise die Pumpengruppe gemäß der Erfindung sehr flexibel, da sie auf die Kühlanforderungen des Fahrzeugs gemäß dem tatsächlichen Erfordernis und nicht abhängig von der Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl oder der Verfügbarkeit einer elektrischen Leistung des Systems antwortet. D.h., dass in vorteilhafter Weise die Pumpengruppe insbesondere für ein Handhaben in ihrer Gesamtheit der Menge eines Kühlmittels in dem Kühlsystem, beispielsweise ein Handhaben des Kühlens von weiteren Komponenten des Fahrzeugs zusätzlich zu dem Motor, wie beispielsweise der Turbogruppe geeignet ist, wobei das Erfordernis vermieden wird, spezifische elektrische Pumpen aufzuweisen, welche die voreingestellten bzw. vorab festgelegten Mengen an Kühlmittel in diesen Komponenten bewegen, wodurch erlaubt wird, weiteren Raum in dem Motorraum zu gewinnen.
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Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise die Pumpengruppe besonders kompakt und beschränkt bzw. begrenzt in ihrer Größe, wobei sie insbesondere geeignet ist, in dem Motorraum eines Kraftfahrzeugs aufgenommen zu werden.
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Beispielsweise ist in vorteilhafter Weise das Pumpenrad (und die Pumpenradkammer mit dem Ausströmraum) kompakter und nicht übermäßig groß bemessen, und arbeitet immer unter Bedingungen einer optimalen Effizienz gegenüber bekannten Pumpengruppen, wo das Pumpenrad oft übermäßig groß dimensioniert ist, um die schlechte Flexibilität der mechanischen Pumpen und die begrenzte Leistung von elektrischen Pumpen zu kompensieren.
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Ein weiterer vorteilhafter Aspekt ist, dass die Pumpengruppe eine begrenzte Anzahl von dynamischen Abdichtungen erfordert: spezifisch ist nur eine dynamische Abdichtung bzw. Dichtung erforderlich, welche notwendig ist, um nur die Pumpenradkammer von der aufnehmenden Kammer zu trennen bzw. zu unterteilen. In vorteilhafter Weise kann der Elektromotor der Pumpengruppe, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, von dem Trockenrotor-Typ sein, welcher mit einem reduzierten Luftspalt versehen ist, welcher für ein Erzielen einer hohen elektrischen Effizienz (relativ zu Elektromotoren mit einem nassen Rotor) geeignet ist. In vorteilhafter Weise weist daher der Elektromotor keine Reibung aufgrund des Vorhandenseins eines Kühlmittels auf und es ist bzw. wird daher sein Betrieb nicht durch den hydrodynamischen Bremseffekt des Kühlmittels beeinflusst bzw. beeinträchtigt.
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In vorteilhafter Weise ist die dynamische Abdichtung, welche in dem Pumpenkörper enthalten ist, kompakt in den Abmessungen, um einer Wirkung einer geringen Intensität aufgrund einer Reibung ausgesetzt zu sein.
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In vorteilhafter Weise ist das Design des mechanischen Antriebs und des elektrischen Antriebs sehr stark vereinfacht und durch den Designer optimiert; in vorteilhafter Weise erfordert die elektromagnetische Riemenscheibe, falls vorgesehen, nicht besondere Designaktualisierungen; in vorteilhafter Weise ist bzw. wird der Rotor des Elektromotors direkt auf der Pumpenradwelle montiert, ohne geeignete abgeschirmte Lager zu erfordern, wodurch die axialen Abmessungen des Rotors beschränkt bzw. begrenzt werden.
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Darüber hinaus wird in vorteilhafter Weise das Umschalten von dem elektrischen Antrieb zu dem mechanischen Antrieb und umgekehrt mechanisch durch die unidirektionalen bzw. Einweg-Kupplungen gehandhabt bzw. durchgeführt. Daher ist in vorteilhafter Weise die elektronische Handhabung bzw. das elektronische Management der Pumpengruppe sehr einfach.
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In vorteilhafter Weise ist die Pumpengruppe fähig, die Kühlwirkung zu verhindern, obwohl der Motor läuft, wenn es beispielsweise in bzw. unter „Aufwärm“-Bedingungen anzuraten ist, den Motor zu erwärmen. In einem weiteren vorteilhaften Aspekt weist die Pumpengruppe das „Fail-Safe“- bzw. „Ausfallssicherheits“-Merkmal auf; tatsächlich setzt in dem Fall eines Versagens bzw. Ausfalls des elektrischen Antriebs die Pumpengruppe aufgrund des mechanischen Antriebs und der zweiten Einweg-Kupplung fort, die Bewegung des Pumpenrads sicherzustellen. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt läuft bzw. arbeitet die Pumpengruppe in „Nachlauf“-Bedingungen, d.h. wenn der Motor ab- bzw. ausgeschaltet ist. In vorteilhafter Weise ist es unter „Nachlauf“-Bedingungen möglich, ein elektrisches Erregen der elektromagnetischen Riemenscheibe zu vermeiden, wodurch elektrische Energie eingespart wird.
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Darüber hinaus ist die kinematische Kette bzw. Kopplung zwischen dem mechanischen Antrieb, dem elektrischen Antrieb und dem Pumpenrad stark vereinfacht.
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In vorteilhafter Weise erlaubt die erste Einweg-Kupplung in einer Konfiguration, in welcher das Pumpenrad durch den elektrischen Antrieb gedreht wird, ein Vermeiden bzw. Nullstellen der Reibung aufgrund des mechanischen Teils, so dass keine Energieabsorptionen beispielsweise der darin vorgesehenen Riemenscheibe oder Lager vorliegen bzw. auftreten. Zusätzlich erlaubt in vorteilhafter Weise die zweite Einweg-Kupplung in einer Konfiguration, in welcher das Pumpenrad durch den mechanischen Antrieb gedreht wird, dass der Rotor nicht zu einer Rotation durch die Welle angetrieben wird; daher wird eine magnetische Reibung nicht erzeugt (noch arbeitet die Rotor-Stator-Anordnung als ein elektrischer Generator).
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Darüber hinaus sind in vorteilhafter Weise die erste Einweg-Kupplung und die zweite Einweg-Kupplung wählbar mit unterschiedlichen Merkmalen in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Wirkungen bzw. Vorgängen aufgrund des elektrischen Antriebs oder des mechanischen Antriebs.
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Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, dass die erste Einweg-Kupplung mit der mechanischen Welle integrierbar ist und die zweite Einweg-Kupplung im Inneren an dem Rotor fixierbar ist, um ein jegliches Nachziehen bzw. Schleppen der Einweg-Kupplung, welche nicht in Eingriff ist bzw. steht, durch die Pumpenradwelle zu vermeiden.
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In vorteilhafter Weise ist der elektrische Antrieb vollkommen unabhängig von der dynamischen Dichtung und dem Lager, welches die mechanische Welle abstützt bzw. trägt, wodurch er eine größere elektrische Effizienz und einen weiteren bzw. breiteren elektrischen Arbeits- bzw. Betriebsbereich aufweist.
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Ein anderer vorteilhafter Aspekt ist, dass die mechanische Welle durch den Pumpenkörper in einer derartigen Weise abgestützt wird, dass alle Lasten bzw. Belastungen, beispielsweise aufgrund von hohen Riemenlasten, welche mit der Riemenwirkung oder der Riemenspannung verbunden sind, durch den Pumpenkörper absorbiert bzw. aufgenommen werden und nicht auf die Pumpenradwelle abgegeben werden. In vorteilhafter Weise ist der Designer frei, die Pumpenradwelle in den Abmessungen, Größen und Durchmessern zu entwickeln bzw. zu konstruieren, welche er in Abhängigkeit von den abzustützenden Lasten bzw. Belastungen benötigt, welche sich hauptsächlich auf die Pumpenradwirkung und nicht auf den mechanischen Antrieb beziehen. In vorteilhafter Weise ist daher die Pumpenradwelle mit kompakten Abmessungen, kompakter Länge und kompaktem Durchmesser entwickelbar bzw. konstruierbar; in ähnlicher Weise sind bzw. werden auch die Lager, welche sie abstützen, und die darauf eingepasste dynamische Dichtung mit kompakten Abmessungen entwickelt. Das Vorhandensein von Lagern und einer Abdichtung mit kompakten Abmessungen (und nicht übermäßig groß bemessen) erlaubt daher die Erzielung einer besseren Energieeffizienz der Pumpengruppe relativ zu den Lösungen, welche gegenwärtig im Stand der Technik bekannt sind.
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Es ist klar, dass ein Fachmann Änderungen an der oben beschriebenen Pumpengruppe durchführen kann, um entsprechende bzw. zugehörige Erfordernisse zu erfüllen, welche alle innerhalb des Rahmens bzw. Geltungsbereichs des Schutzes fallen, welcher in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Darüber hinaus kann jegliche Variante, welche als zu einer möglichen Ausführungsform gehörig beschrieben wurde, unabhängig von den anderen beschriebenen Varianten implementiert sein bzw. werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2534381 [0044]
- EP 13188771 [0044]
- EP 13801735 [0044]
- WO 2015/059586 [0044]
- WO 2015/004548 [0045]
