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Die Erfindung betrifft eine modulare Pumpenanordnung bzw. ein modulares Pumpenpaket mit mehr als zwei Pumpen, die in mobilen Anwendungen, vorzugsweise Kraftfahrzeugen, zur Erzeugung von Druckluft und/oder Unterdruck dienen.
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Stand der Technik
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Das Dokument
DE 198 21 794 A1 beschreibt ein Motorpumpenaggregat, welches einen Antriebsmotor und eine durch dessen Motorwelle angetriebene Pumpeneinheit enthält, wobei zusätzlich eine zweite über die Motorwelle des Antriebsmotors angetriebene Pumpeneinheit enthalten ist, die mit der ersten Pumpeneinheit zusammenwirkt, indem sie als Vorladepumpe fungiert.
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Ein weiteres Unterdruckpumpen- und Ölpumpenpaket ist in der
DE 10 2014 105 498 A1 offenbart, wobei beide Pumpen über je eine Antriebswelle angetrieben werden und beide Antriebswellen über eine Kupplung verbindbar sind.
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Ein weiteres Doppelpumpenaggregat ist in der
DE 33 24 583 A1 beschrieben. Um eine Anschluss- und Anbaumöglichkeit für eine zusätzliche Pumpe zu schaffen, ist eine parallel zu den Antriebswellen des Doppelpumpenaggregats angeordnete Nebenwelle vorgesehen. Die Nebenwelle wird mittels eines Drehmomentübertragungsorgans, beispielsweise ein Zahnriemen, eine Rollenkette oder ein Zahnradantrieb, vorzugsweise ein Stirnradantrieb, angetrieben.
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In aktuellen Kraftfahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen, die als Haupt- oder Zusatzantriebe fungieren, ist ein steigender Bedarf zur Versorgung sekundärer Luftsysteme zu verzeichnen. So wird Frischluft zur Spülung von Kurbelgehäusen, Filtern oder anderen Systemkomponenten, Unterdruck für eine wachsende Anzahl an Aktuatoren, z. B. Drallklappen, Motorlager, Unterdruckdosen allgemein und speziell für Differentialsperren, Ventile des Abgasturboladers u.v.m., sowie weiterhin Unterdruck für die Bremskraftunterstützung benötigt. Die genannten Verbraucher von Druckluft oder Unterdruck arbeiten aber zeitlich und funktional unabhängig voneinander. Der Unterdruck für die Bremskraftverstärkung muss beispielsweise aufgrund seiner sicherheitskritischen Verwendung separat ausgeführt und permanent, gegebenenfalls über einen Unterdruckspeicher, anliegen. Sekundärluft, also Druckluft, welche beispielsweise bei der Regeneration oder dem Aufheizen von Katalysatoren im Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine benötigt wird, muss erst bei Bedarf erzeugt, muss aber nicht notwendigerweise gespeichert werden. Schließlich werden funktional verschiedene Druck- bzw. Unterdruckniveaus für die unterschiedlichen Anwendungen benötigt.
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Die daraus entstehenden technischen Probleme können durch die aus dem Stand der Technik bekannten Pumpenpakete nicht gelöst werden. Darüber hinaus ist die Anforderung nach platzsparender Anordnung ebenfalls weiter gestiegen, sodass auch dieses Problem einer Lösung bedarf.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, eine Pumpenmodul zu schaffen, das platzsparend angeordnet ist und eine effiziente Selbststeuerung ermöglicht.
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Darstellung und Vorteile der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch ein Pumpenmodul entsprechend den gegenständlichen Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Entsprechend der Erfindung weist ein Pumpenmodul ein Gehäuse mit Befestigungspunkten, eine Antriebseinheit, eine Antriebswelle, eine Pumpeneinheit und eine Kupplungseinheit, mittels derer die Antriebswelle kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Rotor der Pumpeneinheit verbindbar ist, auf, wobei die Pumpeneinheit axial in Bezug zur Antriebswelle zwischen der Antriebseinheit und der Kupplungseinheit angeordnet ist, und wobei die Saugseite der Pumpeneinheit mit einem Unterdruckspeicher in Verbindung steht. Die alternative Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungseinheit mittels Unterdruck durch ein Wegeventil in Eingriff und außer Eingriff bringbar ist, wobei der Unterdruckquellenanschluss des Wegeventils direkt mit dem Unterdruckspeicher verbindbar ist und wobei das Wegeventil axial in Bezug auf die Antriebswelle in einer Ebene mit der Pumpeneinheit angeordnet ist.
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Das Pumpenmodul mit der Pumpeneinheit dient der Erzeugung von Unterdruck für die klassischen Unterdruckverbraucher einer Verbrennungskraftmaschine, wie Aktuatoren, z. B. Unterdruckdosen und Bremskraftverstärker. Es ist ein gemeinsames Gehäuse für die einzelnen Komponenten des Pumpenmoduls vorgesehen, um sie einerseits vor Umwelteinflüssen zu schützen und andererseits eine stabile Befestigung des Pumpenmoduls am Kraftfahrzeug zu gewährleisten. Dazu sind Befestigungspunkte vorgesehen, mit deren Hilfe das Pumpenmodul in einer dem Fachmann geläufigen Art und Weise, beispielsweise mit dem Kraftfahrzeugrahmen verbunden wird.
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Die Pumpeneinheit ist bevorzugt eine Flügelzellenpumpe, kann jedoch auch jeder andere Typ Pumpe sein, z. B. eine Seitenkanalpumpe, eine Hubkolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe. Alle diese Pumpen haben gemeinsam, dass ein sich ein Rotor in einem Gehäuse dreht, wobei bei der Hubkolbenpumpe das translatorische Pumpprinzip durch eine Kurbelwelle bewirkt wird, die wiederum rotatorisch angetrieben ist und damit als Rotor fungiert.
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Die Antriebseinheit treibt eine Antriebswelle an, welche wiederum die Pumpeneinheit antreibt. Die Antriebswelle kann in der Pumpeneinheit enden oder durch diese hindurchgeführt sein. Die Antriebswelle treibt die Pumpeneinheit nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung der Kupplung, die als Reibungskupplung und/oder Klauenkupplung ausgeführt sein kann, an. Die eine Kupplungshälfte ist dabei drehfest mit der Antriebswelle und die komplementäre Kupplungshälfte drehfest mit dem Rotor der Pumpeneinheit verbunden. Wenigstens eine der beiden Kupplungshälften, vorzugsweise die mit der Antriebswelle drehfest verbundene Kupplungshälfte, ist axial verschieblich auf der Antriebswelle angeordnet.
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Die Antriebseinheit ist vorzugsweise ein elektrischer Motor (E-Maschine), kann im weiten Sinne aber auch eine Verbindung zu einer außerhalb der modularen Pumpenanordnung angeordneten alternativen Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Geschwindigkeitswechselgetriebe oder eine andere außerhalb der Pumpenanordnung angeordnete E-Maschine, sein. Die Antriebseinheit im Sinne vorliegender Erfindung wäre dann die Verbindungseinheit, beispielsweise in Form einer form- oder kraftschlüssigen Antriebskupplung.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Antriebseinheit um einen elektrischen Motor, wobei dieser bei identischen Abmaßen unterschiedliche Leistungsstufen aufweisen kann, was maßgeblich von der zur Verfügung stehenden bzw. erzeugbaren Spannung abhängt. So kann eine E-Maschine mit Bordnetzspannungen von 12V bis 48V oder von einer Hochvoltbatterie oder einer Hochvoltgeneratoreinheit betrieben werden und damit jeweils unterschiedliche Leistungsniveaus aufweisen.
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Die Anordnung der Pumpeneinheit axial zwischen der Antriebseinheit und der Kupplungseinheit hat den Vorteil, dass die Antriebswelle kein oder nur ein zentrales, der Pumpeneinheit zugeordnetes Lager aufweist, die Lagerung also einerseits in der Antriebseinheit und andererseits in der Kupplungseinheit erfolgen kann. Außerdem ist ein Unterdruckspeicher vorgesehen, der vorzugsweise räumlich nah und radial symmetrisch oder unsymmetrisch um die Kupplungseinheit herum angeordnet ist. Der Sauganschluss der Pumpeneinheit steht dabei in direkter Verbindung mit dem Unterdruckspeicher, um diesen zu evakuieren, also mit Unterdruck zu beaufschlagen.
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Die alternative Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungseinheit mittels Unterdruck durch ein Wegeventil in Eingriff und außer Eingriff bringbar ist, wobei der Unterdruckquellenanschluss des Wegeventils direkt mit dem Unterdruckspeicher verbindbar ist und wobei das Wegeventil axial in Bezug auf die Antriebswelle in einer Ebene mit der Pumpeneinheit angeordnet ist. Die Kupplungseinheit ist eine pneumatisch betätigbare Kupplungseinheit, um das Antriebsmoment der Antriebswelle auf den Rotor der Pumpeneinheit zu übertragen. Vorzugsweise ist die eine Kupplungsscheibe bzw. Kupplungshälfte direkt mit dem Rotor der Pumpeneinheit verbunden oder direkt durch den Pumpenrotor gebildet, wobei die dem Pumpenrotor zugeordnete Kupplungsscheibe axial nicht verschiebbar auf der jeweiligen Welle angeordnet ist. Das gleiche Prinzip lässt sich mit einer formschlüssigen Kupplungseinheit, beispielsweise einer Klauenkupplung, umsetzen. Der Begriff der Kupplungseinheit ist dabei nicht eng auf die Kupplungsscheiben beschränkt, sondern beinhaltet auch die notwendigen Lager, z. B. Ausrücklager, auf denen die Kupplungsscheiben axial verschiebbar und drehbar angeordnet sind sowie gegebenenfalls notwendige Stellaktoren, und ist damit als funktionale Einheit zu verstehen. Der damit erzielte Vorteil ist die einfache bedarfsgerechte Zuschaltung der Pumpeneinheit, so dass diese bei Nichtgebrauch deaktiviert werden und damit nicht nur Energie sparen kann, sondern auch eine verlängerte Haltbarkeit aufweist.
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Es handelt sich bei der Kupplungseinheit vorzugsweise um eine pneumatisch bestätigbare Kupplung. Diese kann selbstverständlich auch elektrisch oder hydraulisch oder mechanisch betätigt werden, wobei die pneumatische Bestätigung in Zusammenhang mit der Erzeugung von Unterdruck besonders vorteilhaft ist.
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Vorteilhafterweise steht der Unterdruckspeicher mit der Saugseite der Pumpeneinheit in Verbindung. Außerdem ist dem Pumpenmodul wenigstens ein vorzugsweise elektrisch betätigbares Wegeventil zugeordnet, wobei in einer Stellung des Wegeventils eine Verbindung der Kupplungseinheit mit dem Unterdruckspeicher herstellbar und in einer anderen Stellung des Wegeventils die Verbindung der Kupplungseinheit von dem Unterdruckspeicher trennbar ist.
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Der Unterdruckspeicher wird von der Pumpeneinheit mit Unterdruck beaufschlagt (evakuiert), so dass permanent Unterdruck zum Schalten von Aktoren zur Verfügung steht. Um die Aktuatoren anzusteuern, werden beispielsweise die Wegeventile verwendet, von denen dem Pumpenmodul wenigstens eins zugeordnet, zum Beispiel angeschraubt ist. Das Wegeventil, bei dem es sich vorzugsweise um ein 3-2-Wegeventil handelt, hat eine Sperrstellung, in der kein Unterdruck aus dem Unterdruckspeicher entnommen wird, und eine Durchflussstellung, in der Unterdruck aus dem Unterdruckspeicher entnommen wird. Der Arbeitsleitungsanschluss des 3-2-Wegeventils ist dabei mit einem Unterdruckanschluss der pneumatisch betätigbaren Kupplungseinheit verbunden, wobei der Unterdruckanschluss in einen Steuerraum mündet. Somit kann der von dem Pumpenmodul erzeugte Unterdruck zum bedarfsgemäßen Zu- und/oder Abschalten der Pumpeneinheit verwendet werden. Dies erfolgt eben über den Steuerraum der Kupplungseinheit, welcher in an sich bekannter Weise durch Beaufschlagung mit Unterdruck die pneumatisch betätigbare Kupplung in oder außer Eingriff bringt. Das ist besonders vorteilhaft, weil die Leitungen durch die räumliche Nähe von Unterdruckspeicher, Wegeventile und Kupplungen kurz gehalten werden können und damit Verluste minimiert werden. Dies erhöht weiterhin die Effizienz des gesamten Systems.
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Die Anordnung des Wegeventils axial in Bezug auf die Antriebswelle in einer zur Antriebswelle senkrecht liegenden Ebene mit der Pumpeneinheit ist dabei besonders vorteilhaft, weil dadurch ein sehr kurzer Abstand zwischen der Pumpeneinheit bzw. dem Druckspeicher und dem Wegeventil erzielt wird, der darüber hinaus nicht mit einem Druckschlauch überwunden werden muss, sondern durch eine Leitung im Gehäuse gebildet werden kann. Diese ist per se unterdruckfest und praktisch schon im Gehäuse integriert, muss also nicht zusätzlich montiert werden. Außerdem unterliegt sie keinem Verschleiß und benötigt entsprechend keine Wartung. Alternativ kann der Unterdruckquellenanschluss des Wegeventils durch das Gehäuse verlängert bis in den Unterdruckspeicher geführt sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt konkret der Unterdruckquellenanschluss des Wegeventils axial in Bezug auf die Antriebswelle in einer Ebene mit der Pumpeneinheit. Dabei ist ersichtlich, dass die Ebene entlang der gesamten axialen Breite der Pumpeneinheit angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise ist dadurch das Wegeventil relativ zu Pumpeneinheit und Druckspeicher noch genauer positionierbar und die räumliche Distanz kann noch besser den vorherrschenden Platzverhältnissen angepasst werden. Dabei kann der Unterdruckquellenanschluss senkrecht zur Antriebswelle, schräg oder windschief zu dieser angeordnet sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Wegeventil (170) ein elektrisch betätigbares und durch eine elektronische Steuereinheit (110) steuerbares Wegeventil, wobei die elektronische Steuereinheit (110) radial unmittelbar benachbart zu dem Wegeventil (170) auf dem Gehäuse (101) des Pumpenmoduls (1) angeordnet ist. Damit ist nicht nur die elektronische Steuereinheit (110) sehr nah an den zu steuernden Komponenten, nämlich dem Wegeventil und der Antriebseinheit, wodurch kurze elektronische Steuerleitungen ermöglicht werden, es wird auch ein kompaktes, den Bauraum optimal ausnutzendes, einfach einzubauendes bzw. auszutauschendes Pumpenmodul geschaffen, welches nur einen zentralen Anschluss an die elektronische Steuereinheit zur Lieferung von elektrischer Energie und zur Kommunikation über ein Bussystem aufweist und keine weitere Steuerleitung benötigt. Ein separater Kabelbaum für die Ansteuerung des Wegeventils kann somit entfallen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Antriebswelle ein Abtriebsrad zum Übertragen von Drehmoment an ein weiteres Pumpenmodul zugeordnet. Das Abtriebsrad ist vorzugsweise auf der von der Antriebseinheit abgewandten Seite der Antriebswelle, besonders bevorzugt am Ende der Antriebswelle drehfest angeordnet. Damit lässt sich vorzugsweise wenigstens ein weiteres Pumpenmodul betreiben, ohne dass eine zusätzliche Antriebseinheit benötigt wird. Die Anordnung an dem von der Antriebseinheit abgewandten Ende der Antriebswelle weist mehrere Vorteile auf. Einerseits kann dadurch ein besonders kompaktes Gesamtpaket erzeugt werden. Andererseits wird unter dem Aspekt der dynamischen Festigkeit eine effiziente Anordnung erzielt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpeneinheit als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Die Grundversorgung der klassischen Unterdruckverbraucher verlangt einen hohen Unterdruck (geringer Absolutdruck von bis zu 0,15bar), wobei die Förderleistung gering sein kann, da üblicherweise ein Unterdruckspeicher vorgesehen ist. Daher ist die Ausbildung der Pumpeneinheit als Flügelzellenpumpe optimal.
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Es ist auch denkbar, an Stelle einer einzelnen Pumpeneinheit eine Pumpenstufe aus mehreren hintereinander geschalteten Pumpen vorzusehen. Derartige Pumpenstufen können als serielle Pumpen ausgeführt sein, von denen eine beispielsweise eine Ladepumpe und eine eine (Unter-)Druckpumpe sein können, oder die Pumpen arbeiten parallel und unabhängig voneinander. In letzterem Fall können beide Pumpen vorteilhafterweise eine gemeinsame Saugseite aufweisen mit einem gemeinsamen Luftfilter und/oder gemeinsamen Luftmassenmesser, z. B. in Form eines Heißfilm-Luftmassenmessers.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Antriebseinheit ein Lüfterrad zugeordnet und weist das Gehäuse wenigstens eine von Umgebungsluft durchströmbare Öffnung auf (axial), wobei das Lüfterrad von der Antriebseinheit antreibbar ist und wobei durch das Lüfterrad ein Luftstrom durch das Gehäuse erzeugbar ist. Das Lüfterrad weist eine an sich bekannte Schaufelgeometrie auf, welche geeignet ist, Luft möglichst effektiv zu fördern. Das Lüfterrad ist vorzugsweise direkt mit der Antriebseinheit verbunden, so dass das Lüfterrad immer dann läuft, wenn die Antriebsmaschine läuft. Das Lüfterrad ist vorzugsweise koaxial zur Antriebseinheit angeordnet. Die Öffnung, die vorzugsweise mit einem Filter, z. B. mit einem austauschbaren Flies, versehen sein kann, kann ebenfalls koaxial zur Antriebseinheit an der Stirnseite oder an irgend einer anderen strömungstechnisch sinnvollen Stelle des Gehäuses angeordnet sein. Damit wird vorteilhafterweise eine bedarfsgerechte Kühlung ermöglicht, weil sie nur läuft, wenn die Antriebseinheit läuft und nur wenn die Antriebseinheit läuft, läuft die Pumpeneinheit und nur dann wird Kühlung benötigt. Es ist bevorzugt, wenn innerhalb des Gehäuses ein Kanal gebildet ist, der die vom Lüfterrad bewegte Luft durch das Gehäuse, wenigstens an der Pumpeneinheit vorbei und durch eine zweite Öffnung führt, so dass die Luft Wärme aufnehmen und aus dem Gehäuse abgeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Abtriebsrad aus Kunststoff, vorzugsweise aus Thermoplast oder Duroplast. Vorteilhafterweise kann dadurch auf Schmiermittel bei einer Übertragung des Drehmomentes an andere Antriebsräder verzichtet werden. Damit wird das Schmiermittelsystem eingespart und das Pumpenmodul ist noch flexibler einsetzbar.
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Im Ergebnis leistet die Erfindung einen Beitrag zum Stand der Technik, der nur mit fachmännischem Handeln nicht bewirkt worden wäre. Durch die kompakte Bauweise, mit kurzen Signal- und Unterdruckleitungen, die günstig für die Herstellungskosten und Verlustminimierung sind, sowie die erfinderische Modularisierung, die wiederum eine optimale Anpassung an bestehende Anforderungen erlaubt und eine erhebliche Verbesserung von Montage- und Wartungstätigkeiten bewirkt, bildet die Erfindung eine umfassende Lösung für das eingangs genannte Problem.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematisch dargestellten Zeichnungen. Diese dienen lediglich zum Verständnis der Erfindung und haben keinerlei limitierende Wirkung auf den Erfindungsgegenstand, wie er in den Patentansprüchen dargelegt ist.
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Hierbei zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch eine modulare Pumpenanordnung mit dem erfindungsgemäßen Pumpenmodul;
- 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Pumpenmodul;
- 3 einen Längsschnitt durch ein Sekundärluftmodul;
- 4 einen Längsschnitt durch ein Spülluftmodul; und
- 5 eine isometrische Darstellung einer modularen Pumpenanordnung mit dem erfindungsgemäßen Pumpenmodul.
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Für gleiche Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Es ist lediglich eine Ausführungsform dargestellt, die durch die verschiedenen in den Figuren dargestellten Perspektiven aus unterschiedlichen Blickwinkeln erläutert werden soll. Das Ausführungsbeispiel ergibt sich in Zusammenschau sämtlicher Figuren.
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Die modulare Pumpenanordnung mit dem erfindungsgemäßen Pumpenmodul 1, wie sie in 5 am besten im Ganzen zu erkennen ist, besteht aus drei Modulen, dem erfindungsgemäßen Pumpenmodul 1, dem Sekundärluftmodul 2 und dem Spülluftmodul 3. Jedes Modul kann entsprechend der Anforderungen an Unterdruck und Druckluft, die sich in modernen Verbrennungskraftmaschinen wesentlich voneinander unterscheiden, angepasst werden. Das Pumpenmodul (1) ist in der vorliegenden Ausführungsform mit einer Flügelzellenpumpe 130 ausgestattet. Diese kann einen hohen Unterdruck, also einen sehr geringen Absolutdruck erzeugen. Dieser wird für Anwendungen benötigt, bei denen hohe Kräfte erzeugt werden müssen, beispielsweise bei Bremskraftverstärkern.
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Das Sekundärluftmodul 2 ist mit einer Seitenkanalpumpe 230 ausgestattet, die bei einem relativ geringen erzeugten Überdruck einen relativ hohen Massenstrom ermöglicht. Eine derartige Pumpe wird beispielsweise zur Förderung von Sekundärluft in den Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine für die Katalysatoraufheizung oder für die Katalysatorregeneration benötigt.
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Das Spülluftmodul 3 ist mit einer Seitenkanalpumpe 330 ausgestattet, die einen relativ geringen Unterdruck und einen mittleren Volumenstrom erzeugt. Dieses Unterdruck-Volumenstrom-Verhältnis wird bei Spülvorgängen, wie der Kurbelgehäuseentlüftung oder der Spülung eines Kraftstoffdampf-Aktivkohlefilters benötigt. Ein noch geringerer Unterdruck ist bei Leckage-Diagnosen ausreichend.
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Die modulare Pumpenanordnung mit dem erfindungsgemäßen Pumpenmodul 1 ist als kompakte Einheit ausgeführt, die als Ganzes montiert und demontiert werden kann. Außerdem ist sie modular aufgebaut, wodurch einzelne Module, also das Pumpenmodul 1, das Sekundärluftmodul 2 oder das Spülluftmodul 3, leicht ausgetauscht, aber auch durch andere Modultypen ersetzt werden können. Vorteilhafterweise weist das Pumpenmodul 1 dazu nur einen zentralen Anschluss zur Lieferung von elektrischer Energie und zur Kommunikation über ein Bussystem des Kraftfahrzeugs auf. Außerdem sind vorzugsweise leicht zugängliche Befestigungspunkte 150, die vorzugsweise schwingungsentkoppelt, z. B. über Gummilager, sind, nur zur Befestigung des Gehäuses 101 des Pumpenmoduls 1 an dem Kraftfahrzeug vorgesehen. Sekundärluftmodul 2 und Spülluftmodul 3 sind lediglich über das Pumpenmodul 1 an dem Kraftfahrzeug, z. B. der Karosserie, festgelegt. Dies erleichtert die Montage oder Wartung.
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Die modulare Pumpenanordnung und damit das Pumpenmodul 1 weist lediglich eine Antriebseinheit in Form einer E-Maschine 120 auf, das im Gehäuse 121 der E-Maschine 120 angeordnet ist, wobei das Gehäuse 121 vorzugsweise als ein Teil des Gehäuses 101 des Pumpenmoduls 1 ausgebildet ist. Diese treibt über eine Antriebswelle 191 die Flügelzellenpumpe 130 (Pumpeneinheit) an, die den Unterdruckspeicher (140) evakuiert und die evakuierte Luft über den Auslass 131 an die Umgebung entlässt. Auf der Antriebswelle 191 ist ein Abtriebsrad 190 vorzugsweise drehfest angeordnet, und zwar auf der der E-Maschine 120 gegenüberliegenden Seite der Flügelzellenpumpe 130. Die im Sekundärluftmodul 2 angeordnete Sekundärluftpumpe 230 (Seitenkanalpumpe) wird von der ersten Nebenantriebswelle 291 angetrieben, auf der wiederum das Sekundärluftmodul-Antriebsrad 290 vorzugsweise drehfest angeordnet ist. Analog wird die im Spülluftmodul 2 angeordnete Spülluftpumpe 330 von der zweiten Nebenantriebswelle 391 angetrieben, auf der das Spülluftmodul-Antriebsrad 390 vorzugsweise drehfest angeordnet ist.
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Das Antriebsdrehmoment der E-Maschine 120 wird von dem Abtriebsrad 190, welches gleichzeitig in kämmendem Eingriff mit dem Sekundärluftmodul-Antriebsrad 290 und dem Spülluftmodul-Antriebsrad 390 steht, auf die beiden Nebenantriebswellen 291, 391 und damit auf die Sekundärluftpumpe 230 sowie die Spülluftpumpe 330 übertragen.
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Zur bedarfsgerechten Verwendung der Pumpenanordnung ist jede Pumpe 130, 230, 330 mithilfe von Kupplungen 180, 280, 380, bei denen es sich vorzugsweise um Reibungskupplungen handelt, separat zu- und abschaltbar, deren Funktionsweise anhand der ersten Kupplung 180 zur Zu- und Abschaltung der Flügelzellenpumpe 130 erläutert wird. Die Kupplung 180 ist pneumatisch gesteuert. Dazu wird im Steuerraum 184 ein Unterdruck zugeschaltet, welcher eine Gegenkraft zur Federkraft einer in der Kupplung angeordneten Feder 183 bewirkt, sodass die Kupplung 180 bzw. eigentlich der durch das Ausrücklager 182 axial verschiebbare Teil der Kupplung 180 entgegen der Wirkrichtung der Federkraft axial verschoben wird. Die Kupplung 180 ist ausfallsicher ausgeführt, was bedeutet, dass bei fehlendem Unterdruck die Federkraft in Richtung geschlossene Kupplung wirkt. Dies gilt ebenfalls für die Kupplung 380 des Spülluftmoduls 3. Die Kupplung 280 des Sekundärluftmoduls 2 hingegen ist als nicht ausfallsicher ausgeführt. Diese schließt also erst unter Einwirkung des Unterdrucks.
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Der Unterdruck für die Steuerung der Kupplungen 180, 280, 380 wird über je eine Unterdruckleitung 141, 241, 341 an jeweils einen Steuerraum 184, 284, 384 geliefert und entstammt dem Unterdruckspeicher 140, der von der Flügelzellenpumpe 130 mit Unterdruck beaufschlagt wird. Die Zu- und Abschaltung des Unterdrucks wird dabei von je einem zwischen dem Unterdruckspeicher 140 und den Unterdruckleitungen 141, 241, 341 angeordneten Wegeventilen 170, 270, 370 ermöglicht. Diese werden wiederum von der elektronischen Steuereinheit 110 angesteuert. Der Quellanschluss für den Unterdruck an den Wegeventilen 170, 270, 370 ist über je eine Verbindung 142, 242, 342 mit dem Unterdruckspeicher 140 ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pumpenmodul
- 2
- Sekundärluftmodul
- 3
- Spülluftmodul
- 4
- Montageschild
- 5
- Anbindung Sekundärluftmodul an Spülluftmodul
- 101
- Gehäuse Pumpenmodul
- 110
- ECU
- 120
- E-Motor
- 121
- E-Motor-Gehäuse
- 130
- Flügelzellenpumpe
- 131
- Auslass Flügelzelle
- 140
- Unterdruckspeicher
- 141
- erste Unterdruckleitung
- 142
- Verbindung Unterdruckspeicher - erstes Wegeventil
- 150
- Befestigungspunkte
- 160
- Getrieberaum
- 170
- elektrisch betätigbares erstes Wegeventil
- 180
- erste pneumatische Kupplung
- 181
- erster Unterdruckanschluss
- 182
- erstes Ausrücklager
- 183
- erste Feder
- 184
- erster Steuerraum
- 190
- Abtriebsrad
- 191
- Antriebswelle
- 201
- Gehäuse Sekundärluftmodul
- 202
- Seitenkanaldeckel Sekundärluftpumpe
- 203
- Rotor Sekundärluftpumpe
- 204
- Rotorlager Sekundärluftpumpe
- 205
- Lager erste Nebenantriebswelle
- 206
- Lager erste Nebenantriebswelle
- 207
- Dichtung Sekundärluftpumpe
- 230
- Sekundärluftpumpe (Seitenkanalpumpe)
- 231
- Auslass Sekundärluft-Seitenkanalpumpe
- 232
- Einlass Sekundärluft-Seitenkanalpumpe
- 241
- zweite Unterdruckleitung
- 242
- Verbindung Unterdruckspeicher - zweites Wegeventil
- 270
- zweites Wegeventil
- 280
- zweite pneumatische Kupplung
- 281
- zweiter Unterdruckanschluss
- 282
- zweites Ausrücklager
- 283
- zweite Feder
- 284
- zweiter Steuerraum
- 290
- Sekundärluftmodul-Antriebsrad
- 291
- erste Nebenantriebswelle
- 301
- Gehäuse Spülluftmodul
- 302
- Seitenkanaldeckel Spülluftmodul
- 303
- Rotor Spülluftpumpe
- 304
- Rotorlager Spülluftpumpe
- 305
- Lager zweite Nebenantriebswelle
- 307
- Dichtung Spülluftpumpe
- 330
- Spülluftpumpe (Seitenkanalpumpe)
- 331
- Auslass Spülluft-Seitenkanalpumpe
- 332
- Einlass Spülluft-Seitenkanalpumpe
- 341
- dritte Unterdruckleitung
- 342
- Verbindung Unterdruckspeicher - drittes Wegeventil
- 370
- drittes Wegeventil
- 380
- dritte pneumatische Kupplung
- 381
- dritter Unterdruckanschluss
- 382
- zweites Ausrücklager
- 383
- dritte Feder
- 384
- dritter Steuerraum
- 390
- Spülluftmodul-Antriebsrad
- 391
- zweite Nebenantriebswelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19821794 A1 [0002]
- DE 102014105498 A1 [0003]
- DE 3324583 A1 [0004]
