JP2011518283A - Coolant pump - Google Patents
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Abstract
本発明は、クーラントポンプ(15)に関し、ポンプは、ポンプホイールシャフト(3,11)に配置されたポンプホイール(13)と、ポンプホイール(13)のための駆動手段(1,8,9)とを有し、駆動手段は機械的駆動手段(1)と電子モータ駆動手段(8,9)とを含み、ポンプホイールシャフトは駆動部(3)と従動部(11)に分割され、駆動部(3)と従動部(11)の間に開閉可能なクラッチ(4)が配置されている。 The invention relates to a coolant pump (15), the pump comprising a pump wheel (13) arranged on the pump wheel shaft (3, 11) and drive means (1, 8, 9) for the pump wheel (13). The drive means includes mechanical drive means (1) and electronic motor drive means (8, 9), and the pump wheel shaft is divided into a drive part (3) and a driven part (11). A clutch (4) that can be opened and closed is disposed between (3) and the driven portion (11).
Description
本発明は、請求項1の前文によるクーラントポンプに関する。 The invention relates to a coolant pump according to the preamble of claim 1.
前記種類のクーラントポンプは、独国特許出願公開第10214637A1号明細書より公知である。 A coolant pump of this kind is known from DE 10214637 A1.
前記クーラントポンプを備え、電気モータおよび機械の両方による駆動手段を有する車両の異なる走行モードを実現できるようにするために、電気モータおよび/または機械的駆動手段によって駆動されうる遊星駆動手段が設置される。 In order to be able to realize different driving modes of a vehicle comprising said coolant pump and having drive means by both electric motor and machine, planetary drive means that can be driven by electric motor and / or mechanical drive means are installed. The
しかしながら、前記設計は、その機械的構造に関して複雑であり、故障が発生しやすい。 However, the design is complex with respect to its mechanical structure and is prone to failure.
そこで、本発明の目的は、請求項1の前文に記載された種類のクーラントポンプを製作することであり、このクーラントポンプの設計は、先行技術と比較して単純であり、このクーラントポンプの動作は効率的で安全性が高い。 The object of the present invention is therefore to produce a coolant pump of the kind described in the preamble of claim 1, the design of this coolant pump being simple compared to the prior art and the operation of this coolant pump. Is efficient and safe.
前記目的は、請求項1の特徴によって達成される。 The object is achieved by the features of claim 1.
ポンプホイールシャフトを駆動部と前記駆動部から分離される従動部に分割した結果、および駆動部と従動部の間に配置され、前記2つの部分を分離するために開くことができ、2つの部分を連結するために閉じることができるクラッチを設置した結果、きわめて単純な方法で、ポンプホイールを電気モータ駆動手段と機械的駆動手段の両方によって、それぞれ独立して駆動することが可能となる。 As a result of dividing the pump wheel shaft into a driving part and a driven part separated from the driving part, and arranged between the driving part and the driven part, the two parts can be opened to separate the two parts As a result of installing a clutch that can be closed to connect the pump wheels, it is possible to drive the pump wheels independently by both electric motor drive means and mechanical drive means in a very simple manner.
そこで、本発明のもとになるアイディアは、2種類のポンプを設けて、電気的ポンプでは弱すぎるような動作条件の下では、ポンプの出力を増大させるために、機械的ポンプが電気的ポンプの機能を引き継ぐようにする、というものである。こうすることにより、電気的ポンプのための安全機能を設けることも可能となるが、これは、本発明によれば、電気的ポンプ用の電力供給が途切れた場合は機械的ポンプに連結することができるからである。 Therefore, the idea on which the present invention is based is that the mechanical pump is an electric pump in order to increase the pump output under operating conditions where two types of pumps are provided and the electric pump is too weak. It is to take over the function of. This also makes it possible to provide a safety function for the electric pump, which according to the invention is connected to the mechanical pump if the power supply for the electric pump is interrupted. Because you can.
原則として、本発明の以下のような実装が可能である。 In principle, the following implementation of the invention is possible.
・両方の種類のポンプを並行して動作させることは基本的に可能であるが、本発明によれば、電気的ポンプと機械的ポンプを直列に接続し、制御されたクラッチで、たとえば圧力測定結果または電力供給の監視結果に基づいて、機械的ポンプの連結を行うことが特に好ましい。 It is basically possible to operate both types of pumps in parallel, but according to the present invention, an electric pump and a mechanical pump are connected in series, with a controlled clutch, for example pressure measurement It is particularly preferred to connect the mechanical pump based on the result or the monitoring result of the power supply.
・機械的に動作するポンプと電気的に動作するポンプを直列に配置した場合、好ましくは、後述のように、両方のポンプが1つのポンプホイールを使用することが可能である。 If the mechanically operated pump and the electrically operated pump are placed in series, preferably both pumps can use a single pump wheel, as described below.
・本発明によれば、本発明によるクーラントポンプの小型化の結果、前記クーラントポンプをユーティリティビークルの分野だけでなく乗用車の分野にも適応させることができ、特に乗用車分野の場合、基本的なクーラントの流れを正確に調節することによって、エンジンの暖機挙動を改善できる。 According to the present invention, as a result of the miniaturization of the coolant pump according to the present invention, the coolant pump can be applied not only to the field of utility vehicles but also to the field of passenger cars, particularly in the case of the passenger car field. By accurately adjusting the flow of the engine, the warm-up behavior of the engine can be improved.
・ハイブリッドカーにおいては、本発明のアイディアにより、エンジンの停止時にもクーラントを流すことができる。クーラントの流れは、減衰器/発電機の機能とバッテリのために必要である。したがって、必要なクーラントの流れは、本発明による電気的ポンプと機械的に駆動されるポンプの組み合わせによって提供され、先行技術のような補助的ポンプは不要である。 -In the hybrid car, the idea of the present invention allows the coolant to flow even when the engine is stopped. The coolant flow is necessary for the attenuator / generator function and the battery. Thus, the required coolant flow is provided by a combination of an electric pump and a mechanically driven pump according to the present invention, and no auxiliary pump as in the prior art is required.
上記のことから、以下の利点が得られる。 From the above, the following advantages are obtained.
・システム全体のより安全性の高い設計。これは、電気モータによる駆動手段が非動作状態にされたときに、機械的駆動手段のみによってポンプホイールを作動させることができるからである。機械的駆動手段からの切断は、クラッチの操作によって行われる。クラッチが休止位置にあるとき、ポンプホイールシャフトは機械的駆動手段によって駆動される。 -A safer design for the entire system. This is because the pump wheel can be operated only by the mechanical drive means when the drive means by the electric motor is deactivated. Cutting from the mechanical drive means is performed by operating the clutch. When the clutch is in the rest position, the pump wheel shaft is driven by mechanical drive means.
・駆動側を作動させるための2つの動作原理。2つの駆動側を従動側から完全に切断することができ、または2つの駆動側を1つずつ従動側から切断できる。 • Two operating principles for operating the drive side. The two drive sides can be completely disconnected from the driven side, or the two drive sides can be disconnected one by one from the driven side.
・電気モータ駆動手段との連結/切断のための直列方式。電気モータ駆動手段は、好ましくはブラシレス直流モータとして設計され、ポンプホイールシャフトの従動側に配置される。機械的駆動手段および、クラッチで接続された電気モータ駆動手段は、クーラントポンプと同軸上に整列した状態で配置され、1つのポンプホイールだけを駆動する。 -Series system for connecting / disconnecting with electric motor drive means. The electric motor drive means is preferably designed as a brushless DC motor and is arranged on the driven side of the pump wheel shaft. The mechanical drive means and the electric motor drive means connected by the clutch are arranged coaxially with the coolant pump and drive only one pump wheel.
・本発明によるクーラントポンプのアイディアは、異なるクーラントポンプの設計とも両立できる。 The idea of the coolant pump according to the invention is compatible with different coolant pump designs.
・本発明によるクーラントポンプは、クーラントポンプが乗用車の内燃機関用である場合、内燃機関の停止中に油圧エネルギーを供給できる。動作後の冷却は、電気モータによる駆動によって、主要ポンプホイールを通じて行うことができる。 The coolant pump according to the present invention can supply hydraulic energy while the internal combustion engine is stopped when the coolant pump is for an internal combustion engine of a passenger car. Cooling after operation can be performed through the main pump wheel by driving with an electric motor.
・本発明によるクーラントポンプでは連続動作ロジックが得られるが、それは、ポンプホイールが電気モータと機械的駆動手段のいずれによっても駆動されるからである。 • The coolant pump according to the present invention provides continuous operation logic because the pump wheel is driven by either an electric motor or mechanical drive means.
・駆動側と従動側の軸受を同軸上に整列して配列することかでき、内側リングのすべてが回転する。 ・ Driver side and driven side bearings can be aligned on the same axis and all inner rings rotate.
・ポンプホイールが機械的駆動手段によってのみ駆動されているとき、電気モータによる駆動手段(発電機運転)から電気エネルギーを回収できる。エネルギーの面から、これは特に、内燃機関のオーバーランモードにおいて好都合である。 When the pump wheel is driven only by mechanical drive means, electric energy can be recovered from the drive means (generator operation) by the electric motor. From an energy standpoint, this is particularly advantageous in the overrun mode of the internal combustion engine.
・機械的駆動手段の切断と電気モータによる運転から、ほとんどの動作モードにとって十分な冷却力が供給される。 • Sufficient cooling power is provided for most modes of operation from the cutting of the mechanical drive means and operation by the electric motor.
・クーラントポンプの出力特性が二次曲線を示すことから、電気モータは基本的体積流を提供し、冷却力が最大となるための最大出力は、機械的駆動手段を連結したとき(電気モータ式ポンプを用いない)に得られる。 -Since the output characteristic of the coolant pump shows a quadratic curve, the electric motor provides a basic volume flow, and the maximum output for maximum cooling power is when the mechanical drive means is connected (electric motor type Obtained without a pump).
従属請求項には、本発明の有利な発展形態が示されている。 The dependent claims show advantageous developments of the invention.
本発明の詳細、利点、特徴が、図面に基づく実施形態の例に関する以下の説明から明らかになる。 Details, advantages and features of the invention will become apparent from the following description of an example embodiment based on the drawings.
図1は、本発明の実施形態であるクーラントポンプ15の断面図である。クーラントポンプ15は、ポンプホイールシャフト上に配置されたポンプホイール13を有する。ポンプホイールシャフトは、駆動部3と従動部11に分割される。図の実施形態において、駆動部3はフランジとして形成され、これにこの例ではベルトプーリの形態の機械的駆動手段1が回転自在に固定的に連結される。図の実施形態において、フランジ3とベルトプーリ1からなる装置は、軸受(図示せず)によってハウジング7の中に取り付けられる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
機械的駆動手段1は、自動車の内燃機関に連結されてもよく、図の実施形態において、ベルト駆動方式の使用が可能であるが、図を簡略化するために、ベルトプーリ1だけが示されている。 The mechanical drive means 1 may be connected to an internal combustion engine of a motor vehicle, and in the illustrated embodiment, a belt drive system can be used, but only the belt pulley 1 is shown to simplify the illustration. ing.
ポンプホイールシャフトの従動部11は、2つの軸受5、10によってハウジング7の中に取り付けられ、その自由端16においてポンプホイール13を支持する。ここで、従動部11の自由端16は、ハウジング7に関して、ポンプホイール13と軸受10の間に配置されるシール材12によって密閉される。
The follower 11 of the pump wheel shaft is mounted in the housing 7 by two bearings 5, 10 and supports the pump wheel 13 at its
図1に示されるように、ポンプホイールシャフトの従動部11と駆動部3は、2つの部分3と11の間に配置されるクラッチ4によって連結することができる。クラッチ4は、たとえばコイル5を有する電磁クラッチとして実現してもよい。
As shown in FIG. 1, the driven part 11 and the
電気モータ駆動手段はまた、ポンプホイールシャフトの従動部11にも割り当てられ、この電気モータ駆動手段は、ロータ9および前記ロータ8を取り囲むステータ8とともに、従動部11の機械的駆動手段3と整列した状態で配置される。ここで、図1に示されるように、ロータ9とステータ8は、ハウジング7の中に保持される。
The electric motor drive means is also assigned to the follower 11 of the pump wheel shaft, which is aligned with the mechanical drive means 3 of the follower 11 together with the
最後に、ホール効果を利用した装置14が、ロータ9と軸受6の間に配置される。
Finally, a
本発明によるクーラントポンプ15の前記設計により、クラッチ4を開くことによって、ポンプホイール13を機械的駆動手段1から完全に分離することができる。ここで、電気モータ駆動手段は、好ましくはブラシレス直流モータとして実現されるが、ポンプホイールシャフトの従動部11側に配置され、所定の出力範囲で制御可能なクーラントの流れを提供できるようにされており、これは、クラッチを開くことによって従動部11が駆動部3から分離されると、クーラントポンプ15が連結されているモータの回転速度とは完全に無関係となる。
Due to the design of the
この目的のために、電気モータ駆動手段のロータ9は、図1からわかるように、ポンプホイールシャフトの従動部11に直接配置される。ステータ8は、ハウジング7と同軸で、ハウジング7の中のロータ9の周囲に組み込まれる。
For this purpose, the
電気モータ駆動手段8、9は、電子制御装置(図1には詳細に示されていない)からの整流(commutated)信号によって制御することができる。従動側11が駆動側1、3から分離されると、ポンプホイール13は電気モータ駆動手段8、9だけで駆動することができる。ここで、クーラントポンプ15に接続されたエンジンのあらゆる通常の動作条件について必要なクーラントの流れを供給するために、十分な流体出力が得られるようになされている。利用可能な最大限のクーラントの流れを実現するために、従動部11をクラッチ4によってポンプホイールシャフトの駆動部1、3に連結することができる。この場合、ポンプホイール18は、電気モータ8、9を非動作状態にすると、機械的駆動手段1によってのみ駆動される。必要に応じて、電気モータ8、9を作動させてもよい。
The electric motor drive means 8, 9 can be controlled by a commutated signal from an electronic control device (not shown in detail in FIG. 1). When the driven side 11 is separated from the drive sides 1, 3, the pump wheel 13 can be driven only by the electric motor drive means 8, 9. Here, sufficient fluid output is obtained to supply the coolant flow required for all normal operating conditions of the engine connected to the
図2は、本発明によるクーラントポンプ15を使用する内燃機関17の冷却回路として考えられるものの概略構造を示す。この概略的でごく簡略化した図において、電気モータにより駆動されるポンプは参照番号20で示され、機械的に駆動されるポンプは参照番号21で示される。2つのポンプは直列に配置され、クラッチ4を介してベルト式駆動手段2に、およびベルトプーリ1を介してエンジン17に連結され、必要な機械的駆動エネルキーを供給する。図の実施形態において、クーラント回路はサーモスタット18と冷却機19を備えていてもよく、その相互作用が書き込まれた矢印で示されており、これに関して、特に図2の図式を参照する。
FIG. 2 shows the schematic structure of what can be considered as a cooling circuit for an
図3は、2つの過渡的な駆動サイクルのデータを示しており、これに関して、曲線とその中に記入された項目を参照する。 FIG. 3 shows data for two transient drive cycles, in which reference is made to the curve and the entries entered therein.
本発明に関する上記の開示に加え、図1から図3の前記発明の図式を特に参照する。 In addition to the above disclosure relating to the present invention, reference is made in particular to the scheme of the invention of FIGS.
1、3 駆動装置(1:ベルトプーリ、3:フランジ)
2 ベルト式駆動手段
4 クラッチ
5 コイル
6 軸受
7 ハウジング
8 ステータ
9 ロータ
10 軸受
11 ポンプホイールシャフトの従動部
12 シール材
13 ポンプホイール
14 ホール効果を利用した装置
15 クーラントポンプ
16 自由端
17 内燃機関
18 サーモスタット
19 冷却機
20 電気モータポンプ
21 機械的ポンプ
22 内側リング
1, 3 Drive (1: Belt pulley, 3: Flange)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Belt type drive means 4 Clutch 5 Coil 6 Bearing 7 Housing 8
Claims (12)
前記ポンプホイール(13)のための駆動装置(1;8,9)であって、機械的駆動手段(1)を有し、電気モータ式駆動手段(8,9)を有する駆動手段(1;8,9)と、
を備えるクーラントポンプ(15)であって、
前記ポンプホイールシャフトは、駆動部(3)と従動部(11)に分割され、
開閉可能なクラッチ(4)が前記駆動部(3)と前記従動部(11)の間に配置されていることを特徴とするクーラントポンプ。 A pump wheel (13) disposed on the pump wheel shaft (3, 11);
Drive device (1; 8, 9) for the pump wheel (13), comprising mechanical drive means (1) and drive means (1; having electric motor drive means (8, 9)). 8, 9)
A coolant pump (15) comprising:
The pump wheel shaft is divided into a drive part (3) and a driven part (11),
A coolant pump characterized in that an openable and closable clutch (4) is arranged between the drive part (3) and the driven part (11).
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