ES2266837T3 - Bomba electrica para medio refrigerante con valvula integrada, asi como procedimiento para su control. - Google Patents

Abstract

Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante, especialmente para el circuito de medio refrigerante de motores de combustión de vehículos, con un motor de la bomba de medio refrigerante que acciona a través de un árbol (10) de la bomba una rueda (6) móvil de la bomba, y con una válvula (36) integrada en la entrada de la bomba, caracterizada porque el motor de la bomba de medio refrigerante es el elemento de activación para la válvula (36), estando unido un elemento de válvula configurado como elemento (16) de válvula giratoria a través de una rueda (14) libre con el árbol (10) de la bomba, y permitiendo la rueda (14) libre sólo una transmisión de fuerzas al elemento (16) de válvula giratoria en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante.

Description

Bomba eléctrica para medio refrigerante con válvula integrada, así como procedimiento para su control.

La presente invención se refiere a una bomba eléctrica para medio refrigerante, especialmente para la circulación del medio refrigerante de motores de combustión de vehículos, según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para el control de una válvula de una bomba eléctrica para medio refrigerante según el preámbulo de la reivindicación 13.

Se conocen en la práctica diferentes formas de realización de bombas para la circulación de refrigeración o calefacción en vehículos.

Así, por ejemplo, en el documento EP 0 712 744 A1, en relación con la calefacción de vehículo descrita en el mismo con un acumulador térmico latente, se comenta en general una bomba de circulación adecuada para el transporte del medio refrigerante. Además, en el documento DE 198 03 884 A1 se describe un motor de combustión refrigerado por fluido con un circuito de refrigeración que tiene una bomba de medio refrigerante adecuada para ello.

Las bombas para medio refrigerante accionadas eléctricamente se utilizan cada vez más como elemento de accionamiento para la circulación refrigerante de un motor de combustión de un vehículo. Éstas tienen la ventaja, con respecto a una bomba acoplada a las revoluciones del motor de tipo convencional, de que son independientes del número de revoluciones del motor y de que, por lo tanto, pueden transportar medio refrigerante por ejemplo en estado parado. El mismo solicitante desarrolló con éxito un tipo de construcción especialmente eficaz y al mismo tiempo extremadamente compacta y ligera de una bomba eléctrica para medio refrigerante. Ésta se comenta en la solicitud de patente DE 100 47 3873 todavía no publicada.

Además, por ejemplo por el documento DE 199 21 421 A1 se conoce una bomba para medio refrigerante accionada eléctricamente para un circuito de refrigeración o calefacción en un vehículo. En esta bomba para medio refrigerante, la válvula está dispuesta con su carcasa en la carcasa de la bomba, para una mayor reducción del espacio constructivo. Sin embargo resulta en este caso una desventaja el hecho de que la válvula del documento DE 199 21 421 A1 se activa a través de un accionamiento separado, que aquí está configurado de forma especial como motor de cilindrada variable, y además necesita una unidad de control propia. Además, con esta forma de construcción resulta desventajoso que se desvíe parcialmente más de 90º el medio refrigerante en el recorrido desde el conducto de alimentación a través de la válvula hacia la bomba de medio refrigerante, lo que ocasiona una pérdida extremadamente elevada de corriente. Por último, con este tipo de construcción, la válvula debe activarse en el estado cargado con corriente por el accionamiento separado de modo que son necesarias, desventajosamente, fuerzas de conmutación o activación elevadas.

Por el contrario, para evitar las desventajas anteriormente comentadas, el objetivo de la presente invención es proponer una bomba eléctrica para medio refrigerante con una válvula integrada en la entrada de la bomba, especialmente una combinación de bomba y válvula reunida en una carcasa común, que está formada de la manera más compacta posible, presenta poco peso y es más sencilla desde el punto de vista de la técnica de control. Además, un objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento simplificado para el control de la válvula.

Este objetivo se alcanza desde el punto de vista de la técnica del dispositivo mediante los rasgos caracterizadores de la reivindicación 1. Desde el punto de vista de la técnica del procedimiento, este objetivo se alcanza mediante los rasgos caracterizadores de la reivindicación 13.

En este sentido, se propone por primera vez según la invención una bomba eléctrica para medio refrigerante, especialmente para el circuito refrigerante de motores de combustión de vehículos, con un motor de la bomba para medio refrigerante que acciona, a través de un árbol de la bomba, una rueda móvil de la bomba, y con una válvula integrada en la entrada de la bomba, siendo por primera vez el motor de la bomba para medio refrigerante el elemento de activación de la válvula.

Con otras palabras: el trabajo de activación necesario lo proporciona el motor de la bomba para medio refrigerante y se transmite a la válvula a través del árbol del motor de la bomba para medio refrigerante. De este modo, ventajosamente, la válvula puede activarse por primera vez por el motor de la bomba para medio refrigerante mediante su árbol, lo que permite una reducción fundamental de los componentes a construir así como un ahorro de espacio decisivo y una simplificación sorprendente en cuanto a la técnica de control. Al mismo tiempo, se obtiene una reducción de peso decisiva. No por último, esta nueva combinación de bomba de medio refrigerante y válvula ofrece la posibilidad de utilizar la electrónica de control de la bomba simultáneamente para el control de la válvula, de modo que puede prescindirse de un control independiente de la válvula.

De manera ventajosa, mediante el empleo de bombas eléctricas para medio refrigerante, la válvula de termostato convencional puede eliminarse en los denominados sistemas de gestión térmica y sustituirse por una válvula accionada eléctricamente, estando previsto en la presente invención por primera vez que el motor eléctrico de la bomba sea el elemento de activación. La válvula así accionada permite una dinámica de regulación superior gracias a pérdidas reducidas de presión en la circulación.

En la práctica, se han propuesto ciertamente diferentes soluciones para un accionamiento eléctrico separado de la válvula, en las que generalmente se activa una válvula giratoria o anular a través de un motor eléctrico con un soporte de engranaje. Estos elementos de válvula accionados eléctricamente de forma independiente representan, no obstante, un factor de coste considerable dentro de los sistemas de refrigeración y siguen siendo complejos en cuanto a la técnica de control. Además de un accionamiento regulador propio y de un conducto de conexión para la bomba de medio refrigerante eléctrica para el ajuste de datos, necesitan un suministro de energía propio, una unidad de control propia así como la conexión a un sistema de bus de datos.

Por el contrario, la combinación de bomba para medio refrigerante con válvula integrada según la invención ofrece una construcción lo más compacta posible. En este sentido, por primera vez el motor de accionamiento de la bomba tiene de manera ventajosa una función adicional, a saber: la "activación de la válvula". El coste constructivo de los componentes de la carcasa, la electrónica, el accionamiento, etc. se reduce a un mínimo lo más bajo posible debido a la doble función del motor de la bomba de medio refrigerante, que se utiliza tanto a) como accionamiento de la bomba como b) para el accionamiento de la válvula.

Además, un elemento de válvula giratoria está unido al árbol de la bomba a través de una rueda libre. La rueda libre impide, durante el giro del motor de la bomba de medio refrigerante en la dirección de avance hacia delante, una transmisión de fuerzas al elemento de válvula giratoria. Éste puede permanecer por tanto en su posición de activación actual mientras que el árbol de la bomba con la rueda móvil de la bomba gira de forma correspondiente al número de revoluciones requerido. Además, esta rueda libre permite una transmisión de fuerzas al elemento de válvula giratoria sólo en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante. Con esto, el movimiento de rotación del motor de la bomba de medio refrigerante, que sirve según la invención como elemento de activación para la válvula, se aprovecha ventajosamente para facilitar el movimiento de activación. De este modo puede prescindirse de un engranaje u otro mecanismo de desvío para la transmisión de fuerzas, lo que tiene como consecuencia a su vez una reducción ventajosa de los componentes.

Ventajosamente, los perfeccionamientos de la invención se deducen de las características de las reivindicaciones secundarias.

Así, la válvula puede configurarse ventajosamente como una válvula de 3/2 vías. Con esto se consigue una construcción lo más compacta posible, cargándose las dos entradas de la válvula por las corrientes de medio refrigerante desde la derivación o del refrigerador y vaciándose la única salida de la válvula directamente a través de la carcasa de la bomba, fluyendo por la rueda móvil de la bomba y el motor de la bomba. Difícilmente puede realizarse una construcción más compacta con las posibilidades técnicas disponibles actualmente.

La válvula configurada como válvula de 3/2 vías sustituye en la combinación, según la invención, de bomba para medio refrigerante con válvula integrada a la válvula de termostato convencional conocida. Presenta las dos posiciones de activación a) "abrir refrigerador" o b) "abrir derivación". Mejora el comportamiento de regulación dinámica y reduce la pérdida de presión esencialmente con respecto a las válvulas de termostato. La asociación directa en el espacio de la válvula de 3/2 vías con la bomba eléctrica crea, con la construcción especialmente compacta de esta combinación, ventajas constructivas importantes en la disposición en un sistema refrigerante de un vehículo. El motor eléctrico de la bomba pone en marcha, por primera vez en la combinación según la invención, la rueda móvil de la bomba en una dirección de giro, en la otra acciona la válvula, preferiblemente a través del árbol de la bomba y una rueda libre.

En una forma de realización preferida, la válvula presenta como elemento de válvula un disco plano. Un disco de válvula de este tipo o un elemento de válvula giratoria ofrecen la ventaja de una construcción que ahorra espacio junto con una mayor seguridad en el funcionamiento. Además, un disco de válvula o un elemento de válvula giratoria es especialmente fácil de colocar y de sellar.

Según otra forma de realización preferida, el elemento de válvula giratoria presenta dos posiciones que preferiblemente están configuradas como posiciones de enclavamiento. Las dos posiciones de activación son a) "abrir refrigerador" y b) "abrir derivación". El elemento de válvula giratoria puede encajarse por medio de un saliente formado, elástico en una entalladura correspondiente en la carcasa que envuelve al elemento de válvula giratoria, de modo que ventajosamente se garantiza de manera constructiva y sencilla el mantenimiento de las posiciones de activación anteriormente definidas.

Según una forma de realización preferida adicional, el elemento de válvula giratoria está unido al árbol de la bomba a través de una rueda libre. La rueda libre impide durante el giro del motor de la bomba de medio refrigerante en la dirección de avance hacia delante una transmisión de fuerzas al elemento de válvula giratoria. Éste puede por tanto permanecer en su posición de activación actual mientras que el árbol de la bomba gira con la rueda móvil de la bomba de forma correspondiente al número de revoluciones requerido. Además, esta rueda libre permite una transmisión de fuerzas al elemento de válvula giratoria sólo en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante. Con esto, el movimiento de rotación del motor de la bomba de medio refrigerante, que sirve según la invención como elemento de activación para la válvula, se aprovecha ventajosamente para facilitar el movimiento de activación. De este modo puede prescindirse de un engranaje u otro mecanismo de desvío para la transmisión de fuerzas, lo que tiene como consecuencia a su vez una reducción ventajosa de los componentes.

Un otra forma de realización preferida de la combinación, según la invención, de bomba eléctrica para medio refrigerante y válvula integrada, la válvula es conmutable, especialmente de forma cíclica, por el giro del elemento de válvula giratoria alrededor de una sección angular de aproximadamente 180º en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante. Con esto, no sólo se utiliza ventajosamente el movimiento de rotación disponible del motor de la bomba para la activación de la válvula, sino que al mismo tiempo se garantiza una clara separación de la doble función a) accionamiento de la bomba y b) accionamiento de la válvula, al estar prevista la dirección de giro hacia atrás para la activación de la válvula y la dirección de giro hacia delante para el transporte del medio refrigerante. Así se garantiza siempre que sólo se produce la activación de la válvula en el estado no cargado. Esto ofrece la ventaja adicional de que no actúa ninguna fuerza de presión o de corriente adicional sobre la válvula giratoria como elemento de válvula en la válvula. De este modo la válvula giratoria puede activarse de forma esencialmente más sencilla. Por tanto, la válvula puede ventajosamente activarse ya con fuerzas de activación sorprendentemente pequeñas. Los complejos accionamientos de activación separados conocidos en la práctica para la válvula pueden, por tanto, desaparecer por completo. Además, no son necesarios medios auxiliares adicionales para diferenciar las dos posiciones de activación a) "abrir refrigerante" y b) "abrir derivación", ya que la válvula giratoria siempre sigue girando cíclicamente media revolución y, por tanto, ante una dirección de giro o movimiento constante, se activa no obstante de forma cíclica alternativamente entre estas dos posiciones de activación hacia una u otra posición. Se descarta por tanto una confusión o interpretación errónea de las posiciones de activación respectivas. Ventajosamente, con esto puede conseguirse una seguridad adicional de la activación, si la última posición de activación adoptada se introduce en una memoria intermedia para la gestión de datos.

Según otra forma de realización preferida, el elemento de válvula giratoria presenta un dispositivo de transmisión de corriente. Mediante este dispositivo, la entrada de corriente puede, dependiendo de la posición de activación de derivación o de refrigeración, orientarse de forma óptima hacia el centro de la bomba de medio refrigerante o hacia su eje longitudinal, de tal manera que se garantiza un flujo óptimo de la rueda móvil de la bomba y, con ello, se asegura un caudal lo mayor posible con pérdidas de presión lo más pequeñas posible.

En otra forma de realización preferida, la válvula de 3/2 vías presenta en su sección de carcasa una entrada adicional, preferiblemente abierta de forma permanente, de retorno de la calefacción. El retorno de la calefacción se dispone en este caso preferiblemente en la sección de la carcasa dirigida al motor de la bomba en la zona de la cuña entre la entrada de derivación y la entrada de refrigeración, preferiblemente en el plano que discurre a través del eje longitudinal de la bomba. Con esto se garantiza ventajosamente que, independientemente del estado de accionamiento del motor de combustión del vehículo, puede alimentarse el calor ya desde el arranque saliendo del circuito de calefacción para la climatización del habitáculo de pasajeros en el vehículo.

Según una forma de realización preferida adicional, la unidad de control de la bomba de medio refrigerante está prevista al mismo tiempo para el control de la válvula. Esto de nuevo ayuda a ahorrar componentes y elementos electrónicos de regulación. Además, gracias a esto se posibilita una reducción adicional del espacio constructivo. Al mismo tiempo, el peso se reduce. Además, pueden realizarse con esto ahorros en costes.

En otra forma de realización preferida, la dirección de entrada de la corriente del medio de refrigeración que fluye desde el refrigerador forma con el eje longitudinal de la bomba de medio refrigerante un ángulo de menos de 40º, preferiblemente menos de 30º. Análogamente a esto, la dirección de entrada de la corriente del medio de refrigeración que fluye desde la derivación forma con el eje longitudinal de la bomba de medio refrigerante un ángulo de menos de 40º, preferiblemente menos de 30º. De este modo, se garantiza ventajosamente que las pérdidas de corriente sean lo más reducidas posible. También por motivos técnicos de corriente, para evitar remolinos, el ángulo entre la brida de la derivación o la brida de la refrigeración debería mantenerse pequeño con respecto al eje longitudinal de la bomba, lo que se consigue en este caso de manera ventajosa.

Según otra forma de realización preferida, la entrada de la válvula de derivación presenta una válvula adicional, pretensada, especialmente pretensada por resorte. De esta manera se garantiza ventajosamente que, por ejemplo, al arrancar con el motor por tanto frío, no se hace circular todavía medio refrigerante a través del motor. No obstante, en este caso la bomba de medio refrigerante puede ponerse en marcha ya para por ejemplo transportar primero el medio refrigerante sólo a través del circuito de calefacción, para que pueda calentarse el habitáculo de pasajeros lo más rápidamente posible a una temperatura agradable. Si mientras tanto la temperatura de funcionamiento del motor ha aumentado tanto que es necesario una primera refrigeración del bloque del motor, las revoluciones del motor de la bomba pueden aumentarse hasta que la cantidad transportada alcanzada con ello genere una diferencia de presión que abre la válvula pretensada en la entrada de derivación, de modo que puede alimentarse el medio refrigerante a través de la entrada de derivación al bloque del motor. Si durante el funcionamiento adicional del motor de combustión se requiere una mayor potencia de refrigeración, la válvula puede conmutarse del estado de activación "abrir derivación" al estado de activación "abrir refrigerador" y se establece ya de forma correspondiente una mayor potencia de refrigeración a través del refrigerador. Así se garantiza que el bloque del motor no se refrigera ni se elimina su calor, ni demasiado tarde ni demasiado pronto, por tanto en ningún caso innecesariamente. Así se garantiza que el medio lubricante o aceite del motor siempre puede mantenerse a una temperatura de funcionamiento óptima y que no aparecen estados de calentamiento o pérdidas de calor indeseados.

Con respecto a la técnica del procedimiento, el objetivo se alcanza mediante las características de la reivindicación 13. En este sentido, se propone por primera vez un procedimiento para el control de una válvula de una bomba eléctrica para medio refrigerante, especialmente para el circuito de refrigerante de motores de combustión de vehículos, con un motor de la bomba de medio refrigerante que acciona a través de un árbol de la bomba una rueda móvil de la bomba, y con una válvula integrada en la entrada de la bomba, mediante el que se lleva a cabo el trabajo de activación necesario para el motor de la bomba de medio refrigerante y se transmite a través del árbol del motor de la bomba a la válvula, especialmente una válvula de 3/2 vías. Las ventajas logradas con ello se han comentando ya anteriormente.

En otra forma de realización preferida del procedimiento según la invención, la válvula de 3/2 vías presenta un elemento de válvula giratoria con dos posiciones, especialmente posiciones de enclavamiento, a saber, las posiciones de activación a) "abrir refrigerador" o b) "abrir derivación", y está unida a través de una rueda libre con el árbol de la bomba, estando descartada una transmisión de fuerzas al elemento de válvula giratoria por medio de la rueda libre al girar el motor de la bomba de medio refrigerante en la dirección de avance hacia delante y produciéndose una transmisión de fuerzas sólo en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante. Las ventajas asociadas con esto ya se han comentado también anteriormente.

Según otra forma de realización preferida del procedimiento, la válvula de 3/2 vías se conmuta mediante el giro, especialmente cíclico, del elemento de válvula giratoria, alrededor de una sección angular de aproximadamente 180º en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante.

Para conmutar la válvula de 3/2 vías, en una forma de realización preferida adicional del procedimiento según la invención, el motor de la bomba de medio refrigerante que avanza en la dirección de avance hacia delante se detiene brevemente y entonces se acciona en la dirección de giro hacia atrás, vuelve a detenerse brevemente y por último se acciona de nuevo en la dirección de avance hacia delante. De este modo se garantiza que se produce una separación clara entre el transporte de medio refrigerante y la conmutación de la posición de la válvula. Además, la válvula sólo se conmuta en el estado no cargado, de modo que puede accionarse ya con fuerzas de activación pequeñas. Además, de esta manera puede lograrse posiciones de activación inequívocas de forma relativamente sencilla.

En otra forma de realización preferida del procedimiento, la marcha del rotor puede controlarse por ejemplo mediante un sensor de Hall. Así pueden controlarse, mediante los elementos electrónicos presentes en el motor de la bomba sin cepillo, la posición del rotor, el ángulo de rotación del rotor y el sentido de la corriente, y de este modo se establece cuándo el elemento de válvula giratoria abandona una posición de activación determinada, especialmente posición de enclavamiento, y cuándo adopta la otra. De este modo se aprovecha ventajosamente una retroalimentación de la posición del elemento de válvula giratoria a través de su acoplamiento mecánico mediante la rueda libre sobre el árbol de accionamiento en el rotor, puesto que, dependiendo de la posición de activación y la posición de giro del elemento de válvula giratoria, puede establecerse como consecuencia de la conmutación un giro más fácil o, al encajarse o desencajarse, de nuevo un giro más rígido del elemento de válvula giratoria. Esto lleva a diferentes pérdidas de tensión / corriente en la bobina del estator, que pueden medirse y por tanto analizarse. Con esto puede conseguirse ventajosamente con el menor coste una determinación lo más precisa posible de la posición respectiva del elemento de válvula giratoria.

En una forma de realización preferida adicional se dispone una corriente de transporte de medio refrigerante necesaria para una determinada circulación del medio refrigerante o caudal de medio refrigerante a través de las revoluciones de la bomba de la bomba de medio refrigerante. Esto ofrece la ventaja de una regulación especialmente precisa de la refrigeración del motor del vehículo junto con un comportamiento de regulación dinámica mejorado sin pérdidas de presión en el circuito de refrigeración.

La invención descrita anteriormente se explica con más detalle a continuación en ejemplos de realización con ayuda de las figuras del dibujo. Muestran:

la figura 1, en una vista representada parcialmente cortada, una combinación de bomba de medio refrigerante y válvula según la invención;

la figura 2, una vista frontal de la combinación de bomba y válvula representada lateralmente en la figura 1;

la figura 3, una vista interior de la válvula a lo largo de la sección B-B indicada en la figura 1;

la figura 4, una vista tridimensional de la combinación de bomba y válvula según la invención mostrada en las figuras 1 a 3.

En la figura 1 se representa en una vista parcialmente seccionada la combinación según la invención de una bomba eléctrica de medio refrigerante con válvula integrada en la carcasa común. La bomba 1 de medio refrigerante presenta una brida 2 de salida situada en esta representación a la derecha arriba para la conexión del conducto no representado que conduce al motor de combustión del vehículo. La carcasa 4 que sobresale hacia fuera de los elementos electrónicos de control de la bomba 1 está indicada con su contorno exterior.

En la zona de la carcasa representada en sección en la mitad izquierda del dibujo de la figura 1 puede reconocerse la rueda 6 móvil de la bomba dentro de la sección 8 central de la carcasa. La rueda 6 móvil de la bomba se asienta sobre un árbol 10 de la bomba, que está orientado de forma concéntrica al eje X longitudinal de la bomba. Se acciona por medio de un motor de la bomba no mostrado con más detalle. En el borde derecho de la zona representada en sección se representa un alojamiento 12 para alojar el árbol 10 de la bomba. El árbol 10 de la bomba se engrana con su extremo alejado del motor de la bomba en una rueda 14 libre. La rueda 14 libre está engranada a su vez con un elemento de válvula configurado en esta forma de realización preferida como elemento 16 de válvula giratoria.

El elemento 16 de válvula giratoria dispone de un dispositivo 18 de conducción de la corriente que aquí en la figura 1 está representado de forma curvada en sección y que sirve para la alimentación óptima del fluido refrigerante a la rueda 6 móvil de la bomba.

La rueda 14 libre con el árbol 10 de la bomba que se engrana en ella está alojada a su vez en la sección 20 de la carcasa de la válvula.

La rueda 14 libre con el árbol 10 de la bomba que se engrana en ella está dispuesta en una entalladura configurada por ejemplo como perforación 22 central del elemento 16 de válvula giratoria. El alojamiento del elemento 16 de válvula giratoria configurado por ejemplo como válvula giratoria plana se realiza a través de partes o secciones 23 de borde configuradas de forma correspondiente en el perímetro del elemento 16 de válvula giratoria. De esta manera se garantiza una posición central en gran medida coaxial de la rueda 14 libre con respecto al árbol 10 de la bomba, de modo que se descarta una solicitación no permitida del elemento de rueda libre de la rueda 14 libre con fuerzas radiales.

Una primera brida 24 de entrada, que sirve para la conexión del conducto que viene de la derivación no representada en más detalle, y una segunda brida 26 de entrada, que sirve para la conexión para la alimentación del refrigerador no representada en más detalle, desembocan en la carcasa 20 de la válvula y forman además entre sí una cuña 27 dispuesta en el centro. La entrada de la derivación está simbolizada con la flecha ZB. Además, la entrada del retorno de la calefacción está simbolizada con la flecha ZH paralelamente al eje X longitudinal en la zona de la cuña 27.

La sección 20 de carcasa de la válvula está hermetizada con respecto a la sección 28 de carcasa de la bomba que la aloja con una junta 30 hermética. La sección 28 de carcasa de la bomba, que se estrecha hacia el centro de la bomba, desemboca en la sección 8 central de la carcasa de la bomba 1 de medio refrigerante.

En la brida 24 de conexión de la entrada ZB de la derivación se muestra otra válvula 32 que está pretensada por medio de un muelle 34 y que sirve para cerrar la entrada de la derivación hasta una presión diferencial determinada. En cuento se sobrepasa esta presión diferencial debido a una determinada potencia del caudal de medio refrigerante de la bomba 1, se abre la válvula 32 y deja fluir el medio refrigerante a través del circuito de derivación desde la derivación del motor de combustión del vehículo a través de la válvula 36 en el centro de la bomba de la bomba 1, suponiendo que la válvula esté en la posición "abrir derivación".

En la figura 2 se representa la combinación de bomba 1 y válvula 36 según la invención representada en la figura 1 en una vista lateral, y se ha elegido una dirección de visión desde la izquierda en la dirección del eje X longitudinal con respecto a la figura 1. En la brida 24 de entrada representada abierta hacia arriba se ilustra la construcción especial de la válvula 32 adicional, que está pretensada con un muelle no mostrado en detalle en esta representación. La válvula 32 presenta pasos 38 de corriente dispuestos a modo de segmentos anulares. Además se muestra la brida 26 de paso abierta de forma continua orientada hacia abajo para la entrada del refrigerador. A la izquierda, a la altura del plano medio que discurre a través del eje X longitudinal, se muestra el extremo orientado al observador de la brida 40 de entrada para el retorno de la calefacción. A la derecha hacia fuera en la carcasa de la bomba 1 se representa la cubierta 4 de la carcasa de los componentes electrónicos de control. Estos componentes electrónicos de control se utilizan tanto para el control de la bomba como de la válvula. No es necesario un control separado de la válvula gracias a la combinación de bomba y válvula según la invención. Arriba, hacia atrás, también puede reconocerse parcialmente el borde de la brida 2 de conexión para la salida hacia el motor de combustión del vehículo.

En la figura 3 se representa una vista desde dentro correspondiente a la sección indicada con las flechas B-B en la figura 1 mirando desde la derecha en una dirección de visión paralela al eje longitudinal de la bomba. Puede reconocerse la carcasa 20 seccionada de la válvula. El eje X longitudinal de la bomba discurre en perpendicular al plano del dibujo. En el centro del eje Y vertical y del eje Z transversal se muestra en sección el extremo alejado del motor de la bomba del árbol 10 de la bomba. Está engranado con la rueda 14 libre.

En la representación según la figura 3 se muestra abajo ligeramente hacia la izquierda un abombamiento 42 a modo de saliente del elemento 16 de válvula giratoria, encajando este abombamiento 42 a modo de saliente en una entalladura 44' o 44'' correspondiente en la carcasa 20. En este sentido, un enclavamiento del saliente 42 en la entalladura 44' representa una posición de activación de la válvula "abrir derivación" y un encastre del saliente 42 en la entalladura 44'' opuesta 180º, una posición de activación "abrir refrigerador". Para que el saliente 42 del elemento 16 de válvula giratoria pueda encajar de forma pretensada por resorte en las entalladuras 44' o 44'' de forma similar a un elemento de encastre de resorte, el saliente 42 está soportado por un brazo 46 incluido en el contorno del elemento 16 de válvula giratoria, quedando una ranura 48 entre el brazo 46 y el contorno restante del elemento 16 de válvula giratoria.

En la figura 3 se representa además una abertura 50' o 50'' que asegura que, en cada posición de activación de la válvula 36, la entrada de retorno de la calefacción permanece siempre abierta en la variante representada aquí. La abertura 52 que libera la entrada de la derivación o la entrada del refrigerador dependiendo de la posición de activación, está optimizada en cuanto a la técnica de flujo en la variante de realización representada aquí y recuerda por su contorno a una forma mezclada de riñón y triángulo abombado. Los extremos exteriores de la brida de conexión para la entrada 24 de la derivación así como para la entrada 26 del refrigerador también están indicados.

En la figura 4 se muestra la forma de realización a modo de ejemplo mostrada en distintas vistas en las figuras 1 a 3 de una combinación de bomba 1 y válvula 36 en una vista tridimensional oblicua desde delante. La carcasa de la bomba 1 está cerrada completamente en esta representación. Detrás de la sección 4 de carcasa se ocultan los componentes electrónicos de control conjuntos para la bomba y la válvula. En la sección 54 de carcasa posterior oculta de la bomba 1 se oculta el motor de la bomba, mientras que en el estrechamiento dispuesto previamente en la sección 8 central se oculta la rueda 10 móvil de la bomba no representada en más detalle. Delante en esta representación según la figura 4 se encuentra la sección 20 de carcasa de la válvula. Orientados hacia la izquierda del observador están las bridas 24 de entrada para la entrada de la derivación y 26 para la entrada del refrigerador así como 40 para la entrada del retorno de la calefacción.

La presente invención crea por tanto por primera vez de manera ventajosa una bomba eléctrica para medio refrigerante, especialmente para el circuito de refrigeración de motores de combustión de vehículos, con un motor de la bomba de medio de refrigerante que acciona a través de un árbol de bomba una rueda móvil de la bomba, y con una válvula integrada en la entrada de la bomba, siendo por primera vez el motor de la bomba del medio refrigerante el elemento de activación para la válvula. Además, la presente invención indica por primera vez un procedimiento para el control de la válvula mediante el que el trabajo de activación necesario se realiza por el motor de la bomba del medio de refrigeración y se transmite a través del árbol del motor de la bomba a la válvula, especialmente una válvula de 3/2 vías.

Además, en una variante a modo de ejemplo de la combinación de bomba de medio refrigerante con válvula integrada en una carcasa según la invención, la válvula está dispuesta en la entrada de la bomba axial eléctrica. La válvula está realizada como válvula giratoria plana. Dos entradas axiales forman las conexiones para el retorno de la calefacción y la derivación del motor. La válvula giratoria plana se sitúa en las dos posiciones a) "abrir refrigerador" y b) "abrir derivación" mediante dos posiciones de enclavamiento con una separación de 180º. El arranque se produce por la electrónica del motor de la bomba. Ésta reconoce las variaciones en el curso de la corriente, que aumenta para superar una posición de enclavamiento. Además analiza la señal del ángulo de rotación que se envía por ejemplo desde un sensor de Hall del motor de la bomba sin cepillo. La identificación de la posición también puede realizarse por ejemplo mediante una observación de la corriente, puesto que dependiendo de la posición de activación para un número de revoluciones de referencia determinado se derivan diferentes presiones diferenciales para a) "abrir refrigerador" o b) "abrir derivación" y, por tanto, pueden observarse diferentes valores de la corriente. El último valor de posición identificado se introduce en una memoria. Además, la válvula giratoria plana se coloca de forma giratoria en el perímetro de la sección de carcasa de la válvula. El árbol del motor de la bomba se prolonga hacia delante de manera que se obtiene un engranaje en una rueda libre. En este sentido, la rueda libre está dispuesta a su vez en una perforación interna del motor de la bomba y la arrastra de forma giratoria en la dirección de avance hacia atrás del motor de la bomba. En el funcionamiento de la bomba la rueda libre está abierta. El árbol gira en su mayor parte libre de fricción adicional. Para el accionamiento de la válvula, el motor se detiene brevemente y se invierte. Condicionado por la constante temporal térmica, esto no tiene ningún efecto negativo con respecto a un aumento no permitido de la temperatura del motor de la bomba y/o del motor de combustión. De este modo se aprovecha la propiedad del motor de corriente continua para poder ejercer en poco tiempo un gran momento de arranque que se sitúa en un factor 10 por encima del momento de torsión permanente.

La combinación según la invención de bomba con válvula integrada, incluyendo los componentes electrónicos integrados, es un sistema mecatrónico que representa la unidad central de un sistema de gestión térmica para futuros sistemas de refrigeración. La construcción altamente integrada y la aplicación de componentes con doble función dan un sistema extremadamente compacto con claras ventajas con respecto a las soluciones conocidas, lo que se traduce también en menores costes totales.

Claims (18)

1. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante, especialmente para el circuito de medio refrigerante de motores de combustión de vehículos, con un motor de la bomba de medio refrigerante que acciona a través de un árbol (10) de la bomba una rueda (6) móvil de la bomba, y con una válvula (36) integrada en la entrada de la bomba, caracterizada porque el motor de la bomba de medio refrigerante es el elemento de activación para la válvula (36), estando unido un elemento de válvula configurado como elemento (16) de válvula giratoria a través de una rueda (14) libre con el árbol (10) de la bomba, y permitiendo la rueda (14) libre sólo una transmisión de fuerzas al elemento (16) de válvula giratoria en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante.

2. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según la reivindicación 1, caracterizada porque la válvula (36) es una válvula de 3/2 vías.

3. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la válvula (36) presenta como elemento de válvula un disco plano.

4. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el elemento (16) de válvula giratoria presenta dos posiciones, especialmente posiciones de enclavamiento, a saber, las posiciones a) "abrir refrigerador" o b) "abrir derivación".

5. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la rueda (14) libre al girar el motor de la bomba de medio refrigerante en la dirección de avance hacia delante descarta una transmisión de fuerzas al elemento (16) de válvula giratoria.

6. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la válvula (36) puede conmutarse mediante el giro, especialmente cíclico, del elemento (16) de válvula giratoria en una sección angular de aproximadamente 180º en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante.

7. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el elemento (16) de válvula giratoria presenta un dispositivo (18) de conducción de la corriente.

8. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la válvula de 3/2 vías presenta en su sección (20) de carcasa una entrada (ZH; 40) adicional del retorno de la calefacción, especialmente abierta de forma permanente.

9. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la unidad de control de la bomba de medio refrigerante está prevista al mismo tiempo para el control de la válvula de 3/2 vías.

10. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la dirección de entrada de la corriente del medio refrigerante (ZK) que fluye desde el refrigerador forma con el eje (X) longitudinal de la bomba de medio refrigerante un ángulo menor a 40º, preferiblemente menor de 30º.

11. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la dirección de entrada de la corriente del medio refrigerante (ZB) que fluye desde la derivación forma con el eje (X) longitudinal de la bomba de medio refrigerante un ángulo menor a 40º, preferiblemente menor de 30º.

12. Bomba (1) eléctrica para medio refrigerante según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la entrada (24) de la derivación de la válvula de 3/2 vías presenta una válvula (32) adicional, pretensada, especialmente pretensada por resorte.

13. Procedimiento para el control de una válvula (36) de una bomba (1) eléctrica para medio refrigerante, especialmente para el circuito de medio refrigerante de motores de combustión de vehículos, con un motor de la bomba de medio refrigerante que acciona a través de un árbol (10) de la bomba una rueda (6) móvil de la bomba, y con una válvula (36) integrada en la entrada de la bomba, caracterizado porque el trabajo de activación necesario se realiza por el motor de la bomba de medio refrigerante y se transmite a través del árbol (10) del motor de la bomba a la válvula (36), especialmente una válvula de 3/2 vías, estando unido un elemento de válvula configurado como elemento (16) de válvula giratoria a través de una rueda (14) libre con el árbol (10) de la bomba, y permitiendo la rueda (14) libre sólo una transmisión de fuerzas al elemento (16) de válvula giratoria en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el elemento (16) de válvula giratoria presenta dos posiciones, especialmente posiciones de enclavamiento, a saber, las posiciones a) "abrir refrigerador" o b) "abrir derivación", descartándose una transmisión de fuerzas al elemento (16) de válvula giratoria por medio de la rueda (14) libre al girar el motor de la bomba de medio refrigerante en la dirección de avance hacia delante.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la válvula (36) de 3/2 vías puede conmutarse mediante el giro, especialmente cíclico, del elemento (16) de válvula giratoria en una sección angular de aproximadamente 180º en la dirección de giro hacia atrás del motor de la bomba de medio refrigerante.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque, para la conmutación de la válvula (36) de 3/2 vías, el motor de la bomba de medio refrigerante que marcha en la dirección de avance hacia delante se detiene brevemente, entonces se acciona en la dirección de giro hacia atrás, se vuelve a detener brevemente y por último se acciona de nuevo en la dirección de avance hacia delante.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque mediante los componentes electrónicos presentes en el motor de la bomba sin cepillo puede controlarse la posición del rotor, el ángulo de rotación del rotor así como el avance de la corriente y de este modo se establece cuándo abandona el elemento (16) de válvula giratoria una posición de activación determinada, especialmente posición de enclavamiento, y cuándo adopta la otra.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque se ajusta una corriente de transporte de medio refrigerante necesaria para una determinada circulación de medio refrigerante a través de un número de revoluciones de bomba de la bomba (1) de medio refrigerante.