WO2005111391A1 - Kühlmittelpumpenanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Kühlmittelpumpenanordnung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2005111391A1
WO2005111391A1 PCT/EP2005/004851 EP2005004851W WO2005111391A1 WO 2005111391 A1 WO2005111391 A1 WO 2005111391A1 EP 2005004851 W EP2005004851 W EP 2005004851W WO 2005111391 A1 WO2005111391 A1 WO 2005111391A1
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coolant
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Martin Harich
Eberhard Pantow
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Behr Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/605—Mounting; Assembling; Disassembling specially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a coolant pump arrangement for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a coolant pump arrangement for a motor vehicle with a coolant pump attached to a module frame with legs that is upright in the motor vehicle, the longitudinal axis of the coolant pump being arranged at an angle between 0 ° and 90 °, preferably from 30 ° to 60 °, to the horizontal.
  • the longitudinal axis of the coolant pump is preferably in one Angles of 45 ° +/- 15 °, particularly preferably 45 ° +/- 5 ° to the horizontal.
  • the legs of the module frame preferably form a rectangle with two legs running in the vertical direction and two legs running in the horizontal direction, transverse to the normal direction of travel.
  • the module frame For the attachment of the coolant pump or the entire assembly to the module frame, preferably designed webs are provided on the module frame. Three webs are preferably provided, two webs being provided at the ends of the coolant pump or the assembly comprising the coolant pump and a web in the central region of the coolant pump or the assembly comprising the coolant pump.
  • the web arranged in the central area of the coolant pump or the assembly comprising the coolant pump preferably runs obliquely from a corner area of the module frame. This enables a good introduction of force into the module frame, whereby this is loaded as little as possible.
  • the attachment by means of webs on the module frame is relatively inexpensive.
  • the pump outlet is preferably arranged below the pump inlet or pumps.
  • a point in the pump housing that lies in the area of the pump rotor is the lowest point of the area of the coolant pump through which coolant flows.
  • the pump outlet is preferably arranged parallel to the normal direction of travel, so that assembly is simplified.
  • at least one pump inlet is also arranged.
  • FIG. 2 shows another perspective view of the coolant pump arrangement from FIG. 1.
  • a coolant pump arrangement 1 for a motor vehicle has a module frame 2 and a coolant pump 3 attached to it with an electric motor 4 and a thermostat 5 connected to it, the coolant pump 3, the electric motor 4 and the thermostat 5 forming an assembly.
  • the module frame 2 has four legs lying in a plane E, which form a rectangle.
  • the plane E runs transversely to the normal driving direction F of the motor vehicle lying in the horizontal H, as indicated in FIG. 1.
  • the module frame 2 is attached to the vehicle side members 6, in FIG. 1 the right front wheel arch 7 is shown schematically.
  • a coolant cooler 8 is also attached to the module frame 2, from which coolant reaches the thermostat 5 and further to the coolant pump 3 via a coolant nozzle 9a.
  • two further coolant nozzles 9 are provided, firstly the entry from the heating circuit (coolant nozzle 9b) and secondly for a bypass when the thermostat 5 is closed (coolant nozzle 9c).
  • the coolant sucked in by the coolant pump 3 and released again under pressure passes back into the main coolant circuit via a further coolant nozzle 9d (pump outlet).
  • the longitudinal axes of the coolant sockets 9a, 9c and 9d run in a direction opposite to the normal direction of travel F (forward, straight ahead) of the motor vehicle, which facilitates assembly.
  • the coolant pump 3 has a longitudinal axis L, which is defined by the pump rotor arranged in the coolant pump housing. As can be seen from the drawing, the longitudinal axis L runs in a plane that is parallel and at a distance from the plane E, which is defined by the module frame 2, and counter to the direction of travel F. The longitudinal axis L is arranged at a 45 ° angle to the legs of the module frame 2.
  • the electric motor 4 is at the bottom and the thermostat 5 is at the top. This enables the assembly to be arranged with a relatively low center of gravity.
  • the module is attached to the module frame 2 in accordance with the present exemplary embodiment by means of three webs 10 which have a C- or double-T-shaped profile.
  • the carriers 10a and 10c run approximately in a direction opposite to the normal direction of travel F of the motor vehicle and are connected to the lower end and to the upper end of the assembly by means of screws.
  • the carrier 10b extends approximately starting from the corresponding corner of the module frame 2 at an angle to the housing of the electric motor 4, wherein it extends approximately perpendicular to the longitudinal axis L (cf. FIG. 2).
  • Such a configuration enables short webs 10, whereby the moments can be kept low.
  • the introduction of force into the module frame 2 is also optimized and the load on the module frame 2 can be kept low.
  • connection piece 11 in FIG. 2 is easier to reach for the installation of a connection line, in particular a hose, so that installation or connection of the entire module is facilitated.
  • Coolant pump arrangement Module frame Coolant pump Electric motor Thermostat Vehicle side member

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelpumpenanordnung (1) für ein Kraftfahr­zeug mit einer an einem im Kraftfahrzeug aufrecht ausgerichteten Modul­rahmen (2) mit Schenkeln angebrachten Kühlmittelpumpe (3), wobei die Längsachse (L) der Kühlmittelpumpe (3) in einem Winkel von 30° bis 60° zur Horizontalen (H) angeordnet ist.

Description

Kuhlmittelpumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Kuhlmittelpumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Kraftfahrzeugen sind über einen Riemenantrieb angetriebene mechanische Kühlmittelpumpen bekannt, wobei der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs die Antriebsleistung zur Verfügung stellt. Aus der US 2,286,398 ist beispielsweise eine Kuhlmittelpumpenanordnung mit einer mechanisch über einen Riemen angetriebenen Kühlmittelpumpe bekannt, welche aus antriebstechnischen Gründen eine horizontal angeordnete Pumpenwelle aufweist, welche parallel zur Lüfterwelle angeordnet ist. Hierbei ist die Kühlmittelpumpe an einem Rahmen angebracht.
Auf Grund der Abhängigkeit der mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpen von der Motordrehzahl und dem Riemenantrieb werden immer häufiger elektrische Kühlmittelpumpen verwendet. Durch das Entfallen des Riemenantriebs können elektrische Kühlmittelpumpen neben der Anbringung am Motor beispielsweise an einem Modulrahmen der am Fahrzeugboden angebracht sein. Üblicherweise ist eine Kuhlmittelpumpenanordnung mit einer horizontal angeordneten Pumpenwelle aus befestigungstechnischen Gründen vorgesehen, wobei die Kühlmittelpumpe möglichst tief montiert ist.
Aus der DE 195 34 108 A1 ist ein Kühler für den Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeug-Motors bekannt, wobei der Kühlwasserkreislauf durch eine Elektrokreiselpumpe angetrieben ist, die ganz oder teilweise innerhalb des Kühlers oder direkt am Kühler anliegend angeordnet ist. Durch die Integration der Kühlwasserpumpe in Form einer Elektrokreiselpumpe mit dem Kühler wird eine kompakte Baueinheit mit kleinen Außenabmessungen geschaffen. Jedoch lässt eine derartige Anordnung noch Wünsche offen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kuhlmittelpumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kuhlmittelpumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Kuhlmittelpumpenanordnung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, mit einer an einem im Kraftfahrzeug aufrecht ausgerichteten Modulrahmen mit Schenkeln angebrachten Kühlmittelpumpe, wobei die Längsachse der Kühlmittelpumpe in einem Winkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise von 30° bis 60° zur Horizontalen angeordnet ist. Eine derartige Anordnung der Kühlmittelpumpe ermöglicht eine einfachere Montage und vereinfacht die Konstruktion, da die Krafteinleitungspunkte im Falle einer senkrechten oder waagerechten Montage die gesamte Modulhöhe oder - breite überspannen müssen, sofern sie nicht direkt am Kühler angebracht werden können. Ferner schont die schräge Anordnung unter Umständen die Motorlager im Vergleich zu einer senkrechten Anordnung der Kühlmϊttel- pumpe. Die Längsachse der Kühlmittelpumpe ist hierbei bevorzugt in einem Winkel von 45° +/- 15°, besonders bevorzugt 45° +/- 5° zur Horizontalen angeordnet.
Die Längsachse der Kühlmittelpumpe ist bevorzugt schräg bezüglich der Schenkel des Modulrahmens verlaufend angeordnet, wobei sie besonders bevorzugt in einer Ebene verläuft, die parallel und beabstandet von der Ebene ist, welche durch den Modulrahmen definiert ist. Dabei ist die Kühlmittelpumpe bevorzugt auf der entgegen der normalen Fahrtrichtung liegenden Seite vom Modulrahmen angeordnet.
Die Schenkel des Modulrahmens bilden vorzugsweise ein Rechteck mit zwei in vertikaler Richtung verlaufenden Schenkeln und zwei in horizontaler Richtung, quer zur normalen Fahrtrichtung verlaufenden Schenkeln.
Bevorzugt ist die Kühlmittelpumpe in einer der beiden unteren Ecken des Rechtecks angeordnet, so dass ein möglichst tiefliegender Schwerpunkt gewährleistet ist.
Die Kühlmittelpumpe ist vorzugsweise in einer Baugruppe mit einem Ther- mostat angeordnet, so dass bei der Montage eine einfache Anbringung der Baugruppe erfolgen kann.
Für die Anbringung der Kühlmittelpumpe oder der gesamten Baugruppe am Modulrahmen sind vorzugsweise am Modulrahmen angebracht oder ausge- bildete Stege vorgesehen. Bevorzugt sind drei Stege vorgesehen, wobei zwei Stege jeweils an Enden der Kühlmittelpumpe oder der die Kühlmittelpumpe umfassenden Baugruppe und ein Steg im mittleren Bereich der Kühlmittelpumpe oder der die Kühlmittelpumpe umfassenden Baugruppe vorgesehen sind. Der im mittleren Bereich der Kühlmittelpumpe oder der die Kühlmittelpumpe umfassenden Baugruppe angeordnete Steg verläuft vorzugsweise schräg von einem Eckbereich des Modulrahmens aus. Dies er- möglicht eine gute Krafteinleitung in den Modulrahmen, wobei dieser geringstmöglich belastet wird. Ferner ist die Ausgestaltung ,der Befestigung mittels Stegen am Modulrahmen relativ kostengünstig.
Vorzugsweise ist der Pumpenaustritt unterhalb von dem oder den Pumpeneintritten angeordnet. In Folge der schrägen Anordnung ist ein Punkt im Pumpengehäuse, der im Bereich des Pumpenrotors liegt, der tiefstliegende Punkt des von Kühlmittel durchströmten Bereichs der Kühlmittelpumpe. Ferner ist der Pumpenaustritt bevorzugt parallel zur normalen Fahrtrichtung an- geordnet, so dass sich die Montage vereinfacht. Parallel hierzu ist ferner mindestens ein Pumpeneintritt angeordnet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kuhlmittelpumpenanordnung, und
Fig. 2 eine andere perspektivische Ansicht der Kühlmittelpumpen- anordnung von Fig. 1.
Eine Kuhlmittelpumpenanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug weist einen Modulrahmen 2 und eine hieran befestigte Kühlmittelpumpe 3 mit Elektromotor 4 sowie hiermit verbundenem Thermostat 5 auf, wobei die Kühlmittelpumpe 3, der Elektromotor 4 und der Thermostat 5 eine Baugruppe bilden. Der Modulrahmen 2 weist vier in einer Ebene E liegende Schenkel auf, welche ein Rechteck bilden. Die Ebene E verläuft quer zur in der Horizontalen H liegenden, normalen Fahrtrichtung F des Kraftfahrzeugs, wie in Fig. 1 angedeutet. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Modulrahmen 2 an den Fahrzeuglängsträgern 6 angebracht, wobei in Fig. 1 noch der rechte vordere Radka- sten 7 schematisch dargestellt ist. Am Modulrahmen 2 ist ferner ein Kühlmittelkühler 8 angebracht von dem aus Kühlmittel über einen Kühlmittelstutzen 9a zum Thermostat 5 und weiter zur Kühlmittelpumpe 3 gelangt. Am Thermostat 5 sind zwei weitere Kühlmittelstutzen 9 vorgesehen, zum Einen der Eintritt vom Heizkreislauf (Kühlmittelstutzen 9b) und zum Anderen für einen Bypass, wenn der Thermostat 5 geschlossen ist, (Kühlmittelstutzen 9c). Das von der Kühlmittelpumpe 3 angesaugte und unter Druck wieder abgegebene Kühlmittel gelangt über einen weiteren Kühlmittelstutzen 9d (Pumpenaustritt) wieder in den Kühlmittel-Hauptkreislauf. Die Längsachsen der Kühlmittelstutzen 9a, 9c und 9d verlaufen hierbei in einer Richtung entgegen der normalen Fahrtrichtung F (vorwärts geradeaus) des Kraftfahrzeugs, was die Montage erleichtert.
Die Kühlmittelpumpe 3 hat eine Längsachse L, welche durch den im Kühl- mittelpumpengehäuse angeordneten Pumpenrotor definiert wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, verläuft die Längsachse L in einer Ebene, die parallel und entgegen der Fahrtrichtung F beabstandet von der Ebene E, die durch den Modulrahmen 2 definiert wird. Dabei ist die Längsachse L in einem 45°-Winkel zu den Schenkeln des Modulrahmens 2 angeordnet. Hierbei liegt der Elektromotor 4 unten und der Thermostat 5 oben. Dies ermöglicht eine Anordnung der Baugruppe mit relativ niedrigem Schwerpunkt.
Die Anbringung der Baugruppe am Modulrahmen 2 erfolgt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels drei Stegen 10, welche ein C- oder doppel-T- förmiges Profil haben. Hierbei verlaufen die Träger 10a und 10c etwa in einer Richtung entgegen der normalen Fahrtrichtung F des Kraftfahrzeugs und sind mit dem unteren Ende beziehungsweise mit dem oberen Ende der Baugruppe mittels Schrauben verbunden. Der Träger 10b verläuft etwa ausgehend von der entsprechenden Ecke des Modulrahmens 2 schräg zum Gehäuse des Elektromotors 4, wobei er etwa senkrecht zur Längsachse L verläuft (vgl. Fig. 2). Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht kurze Stege 10, wodurch die Momente gering gehalten werden können. Femer ist die Krafteinleitung in den Modulrahmen 2 optimiert und die Belastung des Modulrahmens 2 kann gering gehalten werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht unter Umständen darin, daß ein Wärmeübertragerelement insbesondere für eine Montage besser erreichbar ist. Beispielsweise der Anschlußstutzen 11 in Fig. 2 ist für eine Montage einer insbesondere als Schlauch ausgebildeten Anschlußleitung besser erreichbar, so daß eine Montage oder ein Anschließen des gesamten Moduls erleichtert wird.
Bezugszeichenliste
Kuhlmittelpumpenanordnung Modulrahmen Kühlmittelpumpe Elektromotor Thermostat Fahrzeuglängsträger
7 Radkasten
8 Kühlmittelkühler
9, 9a, 9b, 9c, 9d Kühlmittelstutzen
10, 10a, 10b, 10c Steg
E Ebene
F normale Fahrtrichtung
H Horizontale
L Längsachse Kühlmittelpumpe

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kuhlmittelpumpenanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer an einem im Kraftfahrzeug aufrecht ausgerichteten Modulrahmen (2) mit Schenkeln angebrachten Kühlmittelpumpe (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L) der Kühlmittelpumpe (3) in einem Winkel zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 15° und 75° zur Horizontalen angeordnet ist.
2. Kuhlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L) der Kühlmittelpumpe (3) in einem Winkel von 45° +/- 15°, insbesondere 45° +/- 5° zur Horizontalen angeordnet ist.
3. Kuhlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L) der Kühlmittelpumpe (3) schräg bezüglich der Schenkel des Modulrahmens (2) verlaufend angeordnet ist, wobei sie insbesondere in einer Ebene verläuft, die parallel und beabstandet von der Ebene (E) ist, welche durch den Modulrahmen (2) definiert ist.
4. Kuhlmittelpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des Modulrahmens (2) ein Rechteck bilden.
5. Kuhlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (3) in einer der beiden unteren Ecken des Rechtecks angeordnet ist.
6. Kuhlmittelpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Kühlmittelpumpe (3) in einer Baugruppe ein Thermostat (5) verbunden ist.
7. Kuhlmittelpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbringung der Kühlmittelpumpe (3) am Modulrahmen (2) mittels Stegen (10) erfolgt.
8. Kuhlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- net, dass drei Stege (10a, 10b, 10c) vorgesehen sind, wobei zwei Stege (10a, 10c) jeweils an Enden der Kühlmittelpumpe (3) oder der die Kühlmittelpumpe (3) umfassenden Baugruppe und ein Steg (10b) im mittleren Bereich der Kühlmittelpumpe (3) oder der die Kühlmittelpumpe (3) umfassenden Baugruppe vorgesehen sind.
9. Kuhlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der im mittleren Bereich der Kühlmittelpumpe (3) oder der die Kühlmittelpumpe (3) umfassenden Baugruppe angeordnete Steg (10b) schräg von einem Eckbereich des Modulrahmens (2) aus verläuft.
10. Kuhlmittelpumpenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenaustritt (9d) unterhalb von dem oder den Pumpeneintritten (9a, 9b, 9c) angeordnet sind.
11. Kuhlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenaustritt (9d) parallel zur normalen Fahrtrichtung (F) angeordnet ist.
12. Kuhlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Pumpeneintritt (9a, 9c) parallel zur normalen Fahrtrichtung (F) angeordnet ist.
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