(57)【要約】【課題】  ポンプを提供する。【解決手段】  本発明は、吸入開口（３）および排出開口（４）を備えたポンプハウジング（２）と、ポンプハウジング（２）内に配置され、かつ流体を吸入開口（３）から排出開口（４）に向かって送ることができる駆動可能なインペラ（５）とを有するポンプ（１、１００）に関し、弁要素（１０）がポンプハウジング（２）内に設けられ、ポンプ（１、１００）によって送られる流体流れを調整するために、アクチュエータ（１５、１１５）によって弁要素（１０）を位置合わせすることが可能であり、磁気粘性制動要素（１７、１１７）によって、弁要素（１０）の位置合わせに影響を及ぼすことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入開口（３）および排出開口（４）を備えたポンプハウジング（２）と、前記ポンプハウジング（２）内に配置され、かつ流体を前記吸入開口（３）から前記排出開口（４）に向かって送ることができる駆動可能なインペラ（５）とを有するポンプ（１、１００）であって、弁要素（１０）が前記ポンプハウジング（２）内に設けられ、前記ポンプ（１、１００）によって送られる流体流れを調整するために、アクチュエータ（１５、１１５）によって前記弁要素（１０）を位置合わせすることが可能である、ポンプ（１、１００）において、磁気粘性制動要素（１７、１１７）によって、前記弁要素（１０）の位置合わせに影響を及ぼすことができることを特徴とするポンプ（１、１００）。
【請求項２】
前記アクチュエータ（１５、１１５）は、前記弁要素（１０）を位置合わせすることができる圧力または真空アクチュエータであることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項３】
前記アクチュエータ（１５、１１５）は、真空セルであることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項４】
前記弁要素（１０）は、前記ポンプハウジング（２）内に回転可能に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項５】
前記アクチュエータ（１５、１１５）は、特に、レバーなどの駆動機構（１４）を介して、前記ポンプハウジング（２）内に回転可能に配置された前記弁要素（１０）に作用する、実質的に線形で調整可能な出力要素（１６、１２５）を有することを特徴とする、請求項４に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項６】
前記駆動機構はレバー機構であることを特徴とする、請求項５に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項７】
前記磁気粘性制動要素（１７）は前記弁要素（１０）に接続されて、前記弁要素（１０）に作用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項８】
前記磁気粘性制動要素は前記駆動機構に接続されて、前記駆動機構に作用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項９】
前記磁気粘性制動要素（１１７）は、前記アクチュエータ（１１５）、特に、前記アクチュエータの前記出力要素に接続されて、前記出力要素に作用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポンプ（１、１００）。
【請求項１０】
前記弁要素（１０）は、前記ポンプハウジング（２）内に回転可能に取り付けられ、前記磁気粘性制動要素（１７）は、前記弁要素（１０）の前記アクチュエータ（１５）とは反対の側で、前記弁要素（１０）に作用することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のポンプ（１、１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、自動車の水回路用の水ポンプなどのポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ、特に、水ポンプは、自動車において、例えば冷却剤回路に水流を供給して、自動車のエンジンを冷却し、場合により他のアセンブリも冷却するために使用される。この場合、水は冷却剤として駆動エンジン内を流れ、駆動エンジンにおいて加熱される。その後、冷却剤は、冷却剤ラジエータを流れる。冷却剤は、ポンプによって再度駆動エンジンに送られる前に、熱交換器において、例えば、空気を用いて再度冷却される。
【０００３】
しかし、この場合に、ポンプの必要とされるポンプ性能は、常に最大範囲を取るわけではなく、自動車の動作状態に応じて低くなることもある。一方、この場合に、ポンプ性能は、特に駆動体によって決まる。ポンプが駆動エンジン自体で駆動される場合、ポンプの回転数は駆動エンジンの回転数によって決まる。ただし、駆動エンジンの回転数は、必要とされるポンプ性能に対応する必要はない。
【０００４】
したがって、原則的に、制御可能なポンプが望ましい。ただし、非常に複雑な解決策は、自動車用途では不適切である。その理由は、結果的にコストも必ず増加するためである。コストの増加は、自動車工学では許容できないことが多い。
【０００５】
（特許文献１）では、送出要素と、送出要素より下流に配置され、スライダまたは回転式スライダとして構成された弁要素とを有するポンプを開示している。駆動手段によって前記ポンプを制御することができるが、中間位置の調整を駆動手段よって十分に達成できるとは限らない。
【０００６】
（特許文献２）では、インペラより下流に配置され、真空セルを用いて２つの端位置間で調整できる弁要素を有するポンプを開示している。しかし、真空セルは通常、中間位置に十分に移動できず、その位置に保持することもできないため、結果的に十分な制御性は得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ００５  ７３１Ａ１号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１３／１２０５４３Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、単純かつ費用のかからない構成であり、それにもかかわらず、良好な制御性を可能にするポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の特徴によって達成される。
【００１０】
本発明の１つの例示的な実施形態は、吸入開口および排出開口を備えたポンプハウジングと、ポンプハウジング内に配置され、かつ流体を吸入開口から排出開口に向かって送ることができる駆動可能なインペラとを有するポンプに関し、弁要素がポンプハウジング内に設けられ、ポンプによって送られる流体流れを調整するために、アクチュエータによって弁要素を位置合わせすることが可能であり、磁気粘性制動要素によって、弁要素の位置合わせに影響を及ぼすことが可能である。その結果、たとえアクチュエータが、単に一時的にまたは不安定な状態で中間位置に配置され得る傾向があるとしても、弁要素は、有利には、アクチュエータと制動要素との制御可能な相互作用によって、あらゆる動作位置に、さらに、所定の時間にわたって確実に配置することができる。
【００１１】
上記の場合に、アクチュエータが、弁要素を位置合わせすることができる圧力または真空アクチュエータであることは、特に好都合である。したがって、アクチュエータは、弁要素を調整または位置合わせすることが可能であるようにするために、圧力または真空を用いて負荷をかけることができる油圧式または空気式アクチュエータとすることができる。この場合、この種のアクチュエータは、２つの端位置間で駆動することができる。中間位置が一時的にのみ設定されることも当然可能である。
【００１２】
上記の場合に、アクチュエータが真空セルであることが特に有益である。この種の真空セルは、単純にかつ費用をかけずに製造することができ、したがって、特に自動車工学において容易に使用される。
【００１３】
弁要素がハウジング内に回転可能に配置されることが特に有益である。その結果、約９０°の回転で、移送される流体流れを最大流体流れから最小流体流れまで単純に制御できるある種の回転スライダまたは回転弁を形成することができる。この場合、最大流体流れは、ポンプが最大限に移送できる流体流れとすることができる。最小流体流れは、例えば、弁要素が流体流れを完全に遮断した場合のゼロの流体流れとすることもできる。この場合、中間位置は、最大流体流れと最小流体流れとの間の流体流れに相当することができる。
【００１４】
アクチュエータが、駆動機構を介して、ハウジング内に回転可能に配置された弁要素に作用する、実質的に線形で調整可能な出力要素を有することが特に有益である。その結果、弁要素の回転動作を単純な構成のアクチュエータによって引き起こすことができる。これにより、第１に、アクチュエータが単純な構成である場合に、アクチュエータのコストが削減される。第２に、それにもかかわらず、弁要素の位置合わせを簡単に行うことができるため、信頼できる制御がもたらされる。
【００１５】
上記の場合に、駆動機構がレバー機構であることも有益である。その結果、アクチュエータは、単純かつ確実に弁要素に関節式につなげることができる。それでもなお、有効寿命にわたって安全な関節運動を得ることができる。
【００１６】
磁気粘性制動要素が弁要素に接続されて、弁要素に作用することも有益である。その結果、制動要素の直接的な作用が弁要素に伝えられる。これは、外部の影響を受けない、迅速かつ直接的な作用をもたらす。
【００１７】
磁気粘性制動要素が駆動機構に接続されて、駆動機構に作用することも有益である。その結果、磁気粘性制動要素を駆動機構に簡単に組み込むことができる。これは、設置空間についての利点を呈し、かつ組立に関して単純化することができる。
【００１８】
磁気粘性制動要素が、アクチュエータ、特に、アクチュエータの出力要素に接続されて、出力要素に作用することも有益である。その結果、良好に組み立てることができ、単純にかつ費用をかけずに製造することができる構造ユニットを提供することもできる。
【００１９】
弁要素がハウジング内に回転可能に取り付けられ、磁気粘性制動要素が、弁要素のアクチュエータとは反対の側で、弁要素に作用することも有益である。その結果、弁要素に作用する２つの要素が両側でハウジングに取り付けられた場合に、設置空間の良好な分配を達成することができる。
【００２０】
以下の本文において、図面に関連した１つの例示的な実施形態を使用して、本発明が詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるポンプの１つの例示的な実施形態の概略斜視図を示す。
【図２】図１によるポンプのさらなる図を示す。
【図３】図１によるポンプの部分断面図を示す。
【図４】図１によるポンプの断面図を示す。
【図５】請求項１に記載のポンプの図を示し、弁要素が完全に開いている。
【図６】請求項１に記載のポンプの図を示し、弁要素が部分的にのみ開いている。
【図７】請求項１に記載のポンプの図を示し、弁要素が完全に閉じている。
【図８】本発明によるポンプのさらなる例示的な実施形態の概略斜視図を示す。
【図９】図８によるポンプの弁要素を位置合わせするためのアクチュエータとして、磁気粘性制動要素を有する真空セルの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜４は、特に、自動車用の、特に、冷却剤ポンプまたは水ポンプなどのポンプ１の１つの例示的な実施形態の様々な図を示している。
【００２３】
上記の場合に、ポンプ１は、ポンプハウジング２を有する。この場合に、ポンプハウジング２は、少なくとも１つの吸入開口３および少なくとも１つの排出開口４を有する。代替案として、ポンプハウジング２は、２つ以上の吸入開口３および／または２つ以上の排出開口４を有することもできる。図１〜４の例示的な実施形態では、ポンプハウジングは、部分的に略管状の構成である。排出開口４は、ポンプハウジング２の管状部分の長手方向に管開口として構成されている。吸入開口３は、ポンプハウジング２の管状部分に向かって略半径方向に延び、管状部分に接続された管突出部として構成されている。
【００２４】
インペラ５は、ポンプハウジング２内に配置される。加圧段６および封止体７が、軸方向にこのインペラ５に続いている。この場合に、インペラ５は、有利には、ファンホイールとして構成されている。インペラ５は、ポンプハウジング２に回転可能に取り付けられたシャフト８で受けられている。この場合に、シャフト８は、軸方向にポンプハウジング２から突出し、プーリホイール９に連結されている。この場合に、プーリホイール９は、ベルト駆動体のベルト（図示せず）に駆動連結されるため、結果として、ポンプハウジング２内のインペラ５を駆動することができる。
【００２５】
インペラ５は、例えば、水または冷却剤などの流体を吸入開口３から排出開口４に向かって送る役割を果たす。この場合に、ポンプ１の送出量は、特に、インペラを駆動する駆動性能または駆動回転数によって決まる。
【００２６】
送出量、すなわち、圧送される流体の体積流量をさらに制御することを可能にするために、さらなる弁要素１０が設けられている。前記弁要素１０は、ポンプハウジング２の管状部分でインペラ５より下流に配置されている。弁要素１０は、半径方向外側に略球形の形状体１１を有する回転スライダとして構成される。貫通チャネル１２が形状体１１を貫通して形成されている。弁要素１０は、２つのピン１３を用いて、ハウジング内に回転可能に取り付けられる。その結果として、貫通チャネル１２が開放されて、移送される体積流量が最大になるか、または貫通チャネル１２が閉じられて、体積流量が全く移送されないかのいずれかである。中間位置も可能である。中間位置では、体積流量を変えることができる。この場合に、弁要素１０は、封止体７より下流にあるように配置されている。この封止体７は、特に、弁要素１０が貫通チャネル１２を閉じる状態に位置合わせされた場合に、ポンプハウジング２と弁要素１０との間の封止作用をもたらす。
【００２７】
弁要素１０は、外側から２つのピン１３を介して影響を受ける。レバー１４から一方のピン１３を介して、弁要素１０の回転を行うことができる。このために、図１〜４の例示的な実施形態では、真空セルとして構成されたアクチュエータ１５が設けられている。この場合に、アクチュエータ１５は、タペットなどの長手方向に移動可能な出力要素１６を有する。この出力要素１６は、弁要素１０を回転させるためにレバー１４に連結されている。真空セルが真空を引かれると、出力要素１６は移動し、弁要素１０が調整される。
【００２８】
代替案として、この場合に、アクチュエータ１５は、様々な方法、例えば、圧力または真空アクチュエータとして、すなわち、特に空気式または油圧式アクチュエータとして構成することもできる。
【００２９】
したがって、この場合に、弁要素１０の位置合わせは、アクチュエータ１５によって行われる。
【００３０】
特に、磁気粘性制動要素１７などの制動要素１７が他方の第２のピン１３に設けられる。この制動要素１７を用いて、弁要素１０の動作に影響を及ぼすことができる。この場合に、弁要素１０の動作を固定することもでき、その結果として、弁要素１０を１つの位置に止めることができる。
【００３１】
上記の場合に、制動要素１７はハウジングを有する。磁気粘性材料がこのハウジングに収容される。ピストン状の要素もハウジング内に設けられる。このピストン状の要素は、ピン１３が回転するときに、磁気粘性材料中を移動する。この場合に、特定の磁界が加えられると、磁気粘性材料の成分は結合され、磁気粘性材料の粘度が高くなる。これにより、ピストン状の要素が力の作用を受け、弁要素１０の動作が制動力を受ける。この場合に、制動力は、加えられた磁界によって決まる。これにより、弁要素１０の動作を止めることができる。
【００３２】
上記の場合に、磁気粘性材料は、磁気粘性成分が入った乾燥粉末または流体とすることができる。
【００３３】
したがって、ポンプハウジング２内の弁要素１０の位置は、アクチュエータ１５と制動要素１７との相互作用において制御することができる。
【００３４】
図１〜４は、アクチュエータ１５を用いた１つの例示的な実施形態を示している。アクチュエータ１５は、実質的に線形で調整可能な出力要素１６を有する。実質的に線形で調整可能な出力要素１６は、駆動機構であるレバー１４を介して、ポンプハウジング２内に回転可能に配置された弁要素１０に作用する。代替案として、他の駆動機構を設けることもできる。
【００３５】
磁気粘性制動要素１７は、弁要素１０に直接接続されており、したがって、同様に弁要素１０に直接作用する。
【００３６】
代替案として、磁気粘性制動要素１７はまた、弁要素の位置の制御を可能にするために、駆動機構に接続されて、駆動機構に作用することもできる。
【００３７】
図５〜７は、図１〜４のポンプ１を様々な動作位置で示している。図５では、弁要素１０は、貫通チャネル１２が開放されるように位置合わせされている。結果的に、移送できる流体体積流量は影響を受けないか、または減少しない。
【００３８】
図６では、弁要素１０は、貫通チャネル１２が部分的にのみ開放されるように位置合わせされている。結果的に、移送できる流体体積流量は減少する。
【００３９】
図７では、弁要素１０は、貫通チャネル１２が完全に閉鎖されるように位置合わせされている。結果的に、移送できる流体体積流量は遮断される。
【００４０】
図８は、制動要素１１７がアクチュエータ１１５に組み込まれたポンプ１００の１つの例示的な実施形態を示している。その他の点では、ポンプ１００は、図１〜４のポンプ１と同じ構成である。そのため、この点に関して再度説明する必要はない。
【００４１】
図９は、上記に関連するアクチュエータ１１５を示している。
【００４２】
アクチュエータ１１５は、ダイアフラム１２１を備えたハウジング１２０を有する。ダイアフラム１２１は、ハウジング内に配置され、ハウジング１２０と共に圧力空間１２２を画定する。この圧力空間１２２には、接続器１２４を介して圧力または真空で負荷をかけることができる。
【００４３】
タペット１２５は、出力要素として、ダイアフラム１２１に連結される。その結果、タペットは、圧力空間１２２に圧力または真空負荷をかけた場合に移動することができる。さらに、ばね１２３も圧力空間１２２に設けられる。ばね１２３を用いて、タペットに力で負荷をかけることができる。加圧状態または真空になっていない場合、ばねにより、タペットをフェイルセーフ位置として既知の特定の位置につかせる。
【００４４】
制動要素１１７は、アクチュエータ１１５に設けられている。制動要素１１７は、磁気粘性材料が収容されたチャンバ１２７を備えたハウジング１２６を有する。磁気粘性材料中を移動するピストン状の要素がチャンバ１２７内に設けられ、タペット１２５に連結されている。磁界発生手段１２８で磁界を加えることにより、磁気粘性材料の粘度が変化し、圧力または真空負荷と相互作用する出力要素としてのタペット１２５の位置を制御することが可能になる。
【符号の説明】
【００４５】
１  ポンプ
２  ポンプハウジング
３  吸入開口
４  排出開口
５  インペラ
６  加圧段
７  封止体
８  シャフト
９  プーリホイール
１０  弁要素
１１  球形形状体
１２  貫通チャネル
１３  ピン
１４  レバー
１５  アクチュエータ
１６  出力要素、タペット
１７  制動要素
１００  ポンプ
１１５  アクチュエータ
１１７  制動要素
１２０  ハウジング
１２１  ダイアフラム
１２２  圧力空間
１２３  ばね
１２４  接続器
１２５  出力要素、タペット
１２６  ハウジング
１２７  チャンバ
１２８  磁界発生手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016211561.tif 000009
【図８】
2016211561.tif 000010
【図９】
2016211561.tif 000011