DE10018721A1 - Regelbare Kühlmittelpumpe - Google Patents

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, eine regelbare Kühlmittelpumpe, welche vorzugsweise über eine Riemenscheibe vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, zu entwickeln, die sich insbesondere durch einen erhöhten Wirkungsgrad auszeichnet, dabei eine lange Lebensdauer gewährleistet, gleichzeitig optimal in das Motormanagement des Kraftfahrzeuges eingebunden werden kann, und zudem den Fertigungs- und Montageaufwand minimiert, wobei sich die zu entwickelnde Lösung darüber hinaus durch eine geringe axiale Baulänge auszeichnen, und zudem kompatibel zur bereits existierenden Motorfamilien mit herkömmlichen, riemengetriebenen, nicht regelbaren Kühlmittelpumpen sein soll. DOLLAR A Die erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass auf dem dem Flügelrad (8) gegenüberliegenden freien Ende der Flügelradwelle (6) drehfest neben einer Weicheisen-Ringscheibe (10) wellenendseitig eine Hysteresematerialscheibe (11) angeordnet ist, wobei beide Scheiben in einem am Pumpengehäuse (2) angeordneten Ringtopf (12) laufen, und im Außenrandbereich der Bodenfläche (13) des Ringtopfes (12) der ringförmige Dichtbund (17) eines Spalttopfes (16) anliegt, wobei zwischen dem Innenmantel (14) des Ringtopfes (12) und der Mantelaußenfläche (18) des Spalttopfes (16) eine stromdurchflossene ringförmige Magnetspule (20) mit deren Elektrokabel (21) angeordnet ist, und auf dem Außenmantel (15) des Ringtopfes (12) eine vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe (22) drehbar ...

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe zur Kühlmittelumwälzung bei Kraftfahrzeugen, wobei die Kühlmittelpumpe vorzugsweise über eine Riemenscheibe vom Verbrennungsmotor angetrieben wird.

In der DE OS 21 09 341 wird eine solche über eine Riemenscheibe direkt vom Verbrennungsmotor angetriebene, regelbare Kühlmittelpumpe vorbeschrieben. Dabei soll durch Variation des zwischen den Kupplungsscheiben bestehenden Luftspaltes das übertragbare Drehmoment in Abhängigkeit von der jeweiligen Antriebsdrehzahl verändert werden können.

Auf Grund des bei dieser Bauform Anwendung findenden Wirkprinzips einer Wirbelstromkupplung ist es für diese technische Lösung charakteristisch, dass erst beim Vorliegen einer Differenzdrehzahl zwischen der Magnetscheibe und der Leiterscheibe in der Letzteren Wirbelströme erzeugt werden, wodurch ein Magnetfeld aufgebaut wird.

Dieses Magnetfeld tritt nun in Wechselwirkung mit den Permanentmagneten und führt zur Mitnahme der der angetriebenen Kupplungshälfte gegenüberliegenden Kupplungshälfte.

Dabei führt die im DE OS 21 09 341 vorgestellte, über ein Kugelsegment realisierte Flügelrad-Gleitlagerung aufgrund der großen Schmiegefläche zu hoher Adhäsion und so zwangsläufig zu den damit verbundenen hohen Reibungsverlusten.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Bauform besteht neben dem zwangsläufig auch durch die hohe Schlupfleistung funktionsbedingten, schlechten Wirkungsgrad darin, dass mit Wirbelstromkupplungen bei niedrigen Motordrehzahlen keine oder nur, mit antriebsseitig hohen Übersetzungen, geringe Kühlmittelmengen gefördert werden können.

Doch gerade in Kraftfahrzeugen werden häufig höhere, bauteilbedingte Kühlmittelumlaufmengen trotz niedriger Kühlmitteltemperaturen benötigt.

Als konkretes Beispiel für eine höhere, bauteilbedingte Kühlmittelumlaufmenge trotz niedriger Kühlmitteltemperaturen sei die Heizung des Kraftfahrzeuges genannt.

Diese antriebsseitig daher zwingend erforderlichen hohen Übersetzungen bewirken jedoch eine gleichzeitige Erhöhung der Schlupfleistung und somit eine weitere Verschlechterung des Wirkungsgrades.

Dabei hat eine Erhöhung der Antriebsdrehzahl auch zwangsläufig eine merkliche Erhöhung des Verschleißes aller Baugruppen der Wirbelstromkupplung zur Folge.

Bei Einsatz einer solchen gemäß DE OS 21 09 341 angetriebenen Kühlmittelpumpe und bei Vermeidung der Erhöhung der Antriebsdrehzahl müsste, um den Komfort zu sichern, die vg. Kühlmittelpumpe noch zusätzlich durch eine elektrische Pumpe unterstützt werden.

Ein weiterer Nachteil der in der DE OS 21 09 341 vorgestellten Bauform besteht darin, dass die Veränderung des Luftspaltes zwischen den Polringen mittels eines mit dem Kühlwasser in gut wärmeleitenden Kontakt stehenden Thermowachselementes realisiert wird.

Durch dieser Anordnung kann jedoch der Arbeitsspalt lediglich bis zum Erreichen der Betriebstemperatur verändert werden.

Von da an ist eine weitere Variation des Arbeitsspaltes erst bei Abnahme der Motortemperatur wieder möglich, also erst dann, wenn der Motor zwischenzeitlich abgestellt wurde, so dass der allein in der Aufwärmphase des Motors wirksam werdende Vorteil der im DE OS 21 09 341 vorgestellten Regelung einem doch sehr hohen mit dieser Regelung verbundenen technischen Aufwand gegenübersteht, wobei als weiterer Nachteil dieser Lösung eine Einbindung der im DE OS 21 09 341 vorgestellten Regelung in die Motorelektronik des Kraftfahrzeuges keinesfalls möglich ist.

Als weiterer Nachteil dieser im DE OS 21 09 341 vorgestellten Bauform sei die zwingend erforderliche axiale Anströmung des Flügelrades erwähnt, welche motorseitig direkt nicht möglich ist, so dass zwangsläufig diese in der axialen Baulänge sehr groß bauende, im DE OS 21 09 341 vorgestellten Lösung bei einer Vielzahl von Motoren, insbesondere bei quereingebauten Motoren, nicht eingesetzt werden kann.

Ein Großteil der aus der Lösung nach dem DE OS 21 09 341 resultierenden Nachteile konnte durch die in der DE 197 46 359 A1 vorgestellte technische Lösung beseitigt werden.

Das bei den Bauformen nach DE 197 46 359 A1 eingesetzte Wirkprinzip verbindet die Vorteile des schlupffreien Arbeitsbereiches der Hysteresekupplung im unteren Drehzahlbereich mit den Vorteilen eines hohen Übertragungsmomentes der Wirbelstromkupplung im oberen Drehzahlbereich. Doch auch diese Lösung baut wiederum in axialer Richtung zu lang, wobei die Verstellkinematik des Luftspaltes nicht nur einen sehr hohen Platzbedarf erfordert, sondern gleichzeitig auch sehr kostenaufwendig ist, da einerseits eine komplizierte Lagerung für die Verschiebbarkeit des drehenden Teiles erforderlich ist, und gleichzeitig ein teurer Aktuator zur Realisierung des Verschiebeweges eingesetzt werden muß.

Andererseits sind auch die bei dieser Lösung einzusetzenden Permanentmagnete mit hoher Leistungsdichte sehr teuer und zudem aufwendig am Rotor zu befestigen.

Auch die Rotorlagerung birgt Probleme in sich, da bei einer technisch wünschenswerten dünnwandigen Ausbildung des Spalttopfes wegen der geringen Steifigkeit desselben die zentrisch im Spalttopf ausgebildete Rotorlagerung, aufgrund der am Flügelrad mit einem sehr großen Hebelarm angreifenden Kräfte, zu Vibrationen der Wandung des Spalttopfes führt. Aufgrund der technisch erforderlichen, geringen Spaltweite kommt es bei Vibrationen der Wandungen des Spalttopfes dann zwangsläufig zum "Schleifen" des Rotors am Spalttopf mit all den daraus resultierenden Nachteilen, wie beispielsweise erhöhten Reibungsverlusten, schlechtem Wirkungsgrad und einem erhöhtem Verschleiß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine regelbare Kühlmittelpumpe, welche vorzugsweise über eine Riemenscheibe vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sich durch einen erhöhten Wirkungsgrad auszeichnet, dabei eine lange Lebensdauer gewährleistet, optimal in das Motormanagement des Kraftfahrzeuges eingebunden werden kann und zudem den Fertigungs- und Montageaufwand minimiert, wobei sich die zu entwickelnde Lösung darüber hinaus durch eine geringe axiale Baulänge auszeichnen soll, und auch kompatibel zu bereits existierenden Motorfamilien mit herkömmlichen, riemengetriebenen, nicht regelbaren Kühlmittelpumpen sein soll, so dass sie auch bei den quereingebauten Motoren eingesetzt werden kann, um bei all den bereits existierenden Motorfamilien im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Abgasemission wie auch den Kraftstoffverbrauch im Ergebnis einer optimalen Regelbarkeit der Kühlmittelpumpe deutlich zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine regelbare Kühlmittelpumpe zur Kühlmittelumwälzung bei Kraftfahrzeugen mit einem am Motorgehäuse (1) angeordnetem Pumpengehäuse (2) und einer im Pumpengehäuse (2) angeordneten Lagerbohrung (4) gemäß Anspruch 1 erreicht, die sich dadurch auszeichnet, dass in der Lagerbohrung (4) die Flügelradwelle (6) mit dem motorseitig drehfest auf der Flügelradwelle (6) angeordneten Flügelrad (8) gleitgelagert ist, wobei sich in unmittelbarer Nähe des Flügelrades (8) am Pumpengehäuse (2) ein Drehzahlsensor (24) mit seiner Zuleitung (25) befindet, und auf dem gegenüberliegenden freien Ende der Flügelradwelle (6) ebenfalls drehfest, neben einer Weicheisen - Ringscheibe (10) wellenendseitig eine Hysteresematerialscheibe (11) angeordnet ist, wobei beide Scheiben in einem am Pumpengehäuse (2) angeordneten Ringtopf (12) laufen, und im Außenrandbereich der Bodenfläche (13) des Ringtopfes (12) der ringförmige Dichtbund (17) eines Spalttopfes (16) anliegt, wobei zwischen dem Innenmantel (14) des Ringtopfes (12) und der Mantelaußenfläche (18) des Spalttopfes (16) eine stromdurchflossene ringförmige Magnetspule (20) mit deren Elektrokabel (21) angeordnet ist, und auf dem Außenmantel (15) des Ringtopfes (12) eine vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe (22) drehbar gelagert ist, deren durch die Deckelfläche (19) des Spalttopfes (16) von der Hysteresematerialscheibe (11) getrennter, der kreisringförmigen Magnetspulenstirnfläche und der kreisringförmigen Hysteresematerialscheibenoberfläche gegenüberliegender Stirnflächenbereich vollständig oder teilweise mit einem kreisringartigen, strahlenförmigen Kranz von Polnuten (23) versehen ist.

Beim Anlegen einer Spannung an die Magnetspule (20) der erfindungsgemäßen Anordnung wird aufgrund des Stromflusses durch die Magnetspule (20) ein Magnetfeld erzeugt, welches in der durch die Kurbelwelle angetriebenen, sich drehenden Riemenscheibe (22) einen magnetischen Fluss induziert. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Polnuten (23) in der Riemenscheibe (22) werden magnetische Engstellen, das heißt Stellen mit hoher magnetischer Flussdichte erzeugt, so dass in der angetriebenen Riemenscheibe (22) ein magnetisches Drehfeld vorliegt. Die erhabenen, der Hysteresematerialscheibe (11) gegenüberliegenden Bereiche der Riemenscheibe (22) erzeugen nun in der Hysteresematerialscheibe (11) dauermagnetische Bereiche, wobei die Magnetfeldlinien zur Spule hin über einen Eisenrückschluß geschlossen werden. Die dauermagnetischen Bereiche der Hysteresematerialscheibe (11) treten nun wiederum in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der sich drehenden Riemenscheibe (22), wodurch in der drehfest mit der Hysteresematerialscheibe (11) verbundene Flügelradwelle (6) ein Drehmoment erzeugt wird. Die Flügelradwelle (6) überträgt dabei ihr Drehmoment auf das mit der Flügelradwelle drehfest verbundene Flügelrad (8).

Die Höhe des übertragbaren Drehmomentes ändert sich dabei mit der Stromstärke des die Magnetspule (20) durchfließenden Stromes, wobei mittels Regelung dieser Stromstärke die Flügelraddrehzahl vom Stillstand bis hin zur Riemenscheibendrehzahl, entsprechend den Anforderungen des Motormanagements, variiert werden kann.

Durch die Regelung der Stromstärke in der Magnetspule (20) ist somit ein sehr einfacher Aufbau eines Temperaturregelkreises durch Anbindung an das Motormanagement möglich, wobei die jeweilige Ist-Drehzahl des Flügelrades vom Drehzahlsensor (24) stets kontinuierlich erfasst wird und dadurch nicht nur eine optimale Regelung gewährleistet ist, sondern selbst ein Blockieren der Flügelradwelle (6) rechtzeitig erkannt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in deren möglichen Abschaltbarkeit während des Kaltstartes, mit insbesondere bei Dieselmotoren weitreichenden Vorteilen, wie beispielsweise einer deutlichen Reduzierung der Zeitdauer der Aufwärmphase mit einer damit verbundenen Senkung des Kraftstoffverbrauches und einer Senkung der Schadstoffemission.

Hinzu kommt, dass die Kühlmittelpumpe während der "Abschaltzeit" keine Antriebsleistung aufnimmt und somit den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsaggregates auch dadurch erhöht.

Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Wirkprinzip auch derart realisiert sein, dass die vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe (22) durch beispielsweise ein analog aufgebautes Kettenrad ersetzt wird, oder aber auch mittels einer Welle vom Kraftfahrzeugmotor direkt angetrieben wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Zeichnungen. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder auch zu mehreren bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung verwirklicht sein.

Dabei zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe in der Seitenansicht als Schnittdarstellung und

Fig. 2 den gemäß Fig. 1 bei A-A gelegten Schnitt durch die topfförmige Riemenscheibe 22.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, ist das Pumpengehäuse 2 der erfindungsgemäßen regelbaren Kühlmittelpumpe am Motorgehäuse 1 angeordnet.

Im Pumpengehäuse 2 befindet sich eine Lagerbohrung 4. In dieser Lagerbohrung 4 ist die Flügelradwelle 6 mit dem motorseitig drehfest auf der Flügelradwelle 6 angeordneten Flügelrad 8 gleitgelagert.

In unmittelbarer Nähe des Flügelrades 8 ist am Pumpengehäuse 2 ein Drehzahlsensor 24 mit seiner Zuleitung 25 angeordnet. Auf dem gegenüberliegenden freien Ende der Flügelradwelle 6 ist wiederum drehfest neben einer Weicheisen-Ringscheibe 10 wellenendseitig eine Hysteresematerialscheibe 11 angeordnet.

Beide Scheiben laufen in einem am Pumpengehäuse 2 angeordneten Ringtopf 12. Im Außenrandbereich der Bodenfläche 13 des Ringtopfes 12 liegt der ringförmige Dichtbund 17 eines Spalttopfes 16 an. Zwischen dem Innenmantel 14 des Ringtopfes 12 und der Mantelaußenfläche 18 des Spalttopfes 16 ist eine stromdurchflossene ringförmige Magnetspule 20 mit deren Elektrokabel 21 angeordnet. Auf dem Außenmantel 15 des Ringtopfes 12 ist eine vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe 22 drehbar gelagert, deren durch die Deckelfläche 19 des Spalttopfes 16 von der Hysteresematerialscheibe 11 getrennter, der kreisringförmigen Magnetspulenstirnfläche und der kreisringförmigen Hysteresematerialscheibenoberfläche gegenüberliegender Stirnflächenbereich vollständig oder teilweise mit einem kreisringartigen, strahlenförmigen Kranz von Polnuten 23 versehen ist.

In der Fig. 2 sind nun in der Draufsicht, in einem bei A-A gemäß Fig. 1 geführten Schnitt, die in der Riemenscheibe 22 angeordneten Polnuten 23 dargestellt.

Beim Anlegen einer Spannung an die Magnetspule 20 wird aufgrund des Stromflusses durch die Magnetspule 20 ein Magnetfeld erzeugt, welches in der durch die Kurbelwelle angetriebenen, sich drehenden Riemenscheibe 22 einen magnetischen Fluss induziert.

Durch die Anordnung von Polnuten 23 in der Riemenscheibe 22 werden magnetische Engstellen, das heißt Stellen mit hoher magnetischer Flussdichte erzeugt, so dass in der angetriebenen Riemenscheibe 22 ein magnetisches Drehfeld vorliegt.

Die erhabenen, der Hysteresematerialscheibe 11 gegenüberliegenden Bereiche der Riemenscheibe 22 erzeugen in der Hysteresematerialscheibe 11 dauermagnetische Bereiche, wobei die Magnetfeldlinien über einen Eisenrückschluss zur Spule hin geschlossen werden.

Die dauermagnetischen Bereiche der Hysteresematerialscheibe 11 treten selbst wiederum in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der sich drehenden Riemenscheibe 22, wodurch in der drehfest mit der Hysteresematerialscheibe 11 verbundene Flügelradwelle 6 ein Drehmoment erzeugt wird.

Die Flügelradwelle 6 überträgt nun ihr Drehmoment auf das mit der Flügelradwelle drehfest verbundene Flügelrad 8. Dabei verändert sich die Höhe des übertragbaren Drehmomentes mit der Stromstärke des die Magnetspule 20 durchfließenden Stromes, wodurch aufgrund der Regelung dieser Stromstärke die Flügelraddrehzahl vom Stillstand bis hin zur Riemenscheibendrehzahl, entsprechend den Anforderungen des Motormanagements, variiert werden kann. Die jeweilige Ist-Drehzahl des Flügelrades wird dabei kontinuierlich vom Drehzahlsensor 24 erfasst und dem Motormanagement übermittelt.

So wird durch die Anbindung der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe an das Motorsteuergerät mittels der Regelung der Stromstärke in der Magnetspule 20 ein sehr einfacher Aufbau eines Temperaturregelkreises möglich.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht sogar ein Abschalten der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe während des Kaltstartes, mit insbesondere bei Dieselmotoren weitreichenden Vorteilen, wie beispielsweise eine deutlichen Reduzierung der Zeitdauer der Aufwärmphase und einer damit verbundenen Senkung des Kraftstoffverbrauches sowie einer merklichen Senkung der Schadstoffemission.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß während der "Abschaltzeit" die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe auch keine Antriebsleistung aufnimmt, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Antriebsaggregates erhöht wird.

In der Lagerbohrung 4 des Pumpengehäuses 2 sind erfindungsgemäß zwei Gleitlagerbuchsen 5 angeordnet.

Die als Axiallager ausgebildete Stirnseite der einen Gleitlagerbuchse ist dabei unmittelbar der das Flügelrad 8 tragenden, mit der Flügelradwelle 6 drehfest verbundenen Flügelradhülse 7 benachbart, und die ebenfalls auch als Axiallager ausgebildete Stirnseite der anderen Gleitlagerbuchse 5 ist gleichzeitig dem Wellenbund 9 der Flügelradwelle 6 unmittelbar benachbart. Diese erfindungsgemäße Ausbildung einer beidseitigen axialen Lagerung bei gleichzeitig definierter radialen Lagerung der Flügelradwelle 6, wobei sowohl die an der einen Gleitlagerbuchse anliegenden Stirnfläche der Flügelradhülse 7 wie auch die an der Stirnfläche der anderen Gleitlagerbuchse anliegende Stirnfläche des Wellenbundes 9 eine für einem Lagersitz entsprechende Oberflächengüte und Lagerhärte aufweisen, gewährleistet in Verbindung mit den vorzugsweise aus Keramik oder Kunststoff hergestellten Gleitlagerbuchsen 5, aufgrund der durch die erfindungsgemäße Anordnung bedingten optimalen Schmierung der Gleitlager der Flügelradwelle 6 mittels des Kühlmittels, eine wesentliche Senkung des Fertigungs- und Montageaufwand bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer und gleichzeitiger Minimierung der Reibungsverluste.

Wesentlich ist bei der dargestellten erfindungsgemäßem Bauform auch, dass die vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe 22 topfförmig ausgebildet ist, wobei sie mit ihrer Innenmantelfläche den vorderen Bereich des Außenmantels 15 des Ringtopfes 12 überdeckt.

Am Außenmantel 15 des Ringtopfes 12 ist der Lagerinnenring 26 eines Wälzlagers angeordnet, dessen Lageraußenring 27 in die Innenmantelfläche der Riemenscheibe 22 eingepresst ist.

Zwischen den beiden Lagerringen laufen die in einem Käfig 28 angeordnete Wälzkörper 29.

Der als Lagerinnenring 26 für die Wälzkörper 29 dienende Außenmantel 15 des Ringtopfes 12 ist dabei im Laufbereich der Wälzkörper induktiv gehärtet, besitzt aber ansonsten weichmagnetische Eigenschaften um den magnetischen Rückfluss zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Riemenscheibe verhindert dabei gleichzeitig den Eintritt von Schmutz und sonstigen Partikeln in den Lagerbereich.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt zudem auch in der besonders vorteilhaften Gestaltung der Wälzlagerung der Riemenscheibe 22. Die erfindungsgemäße Anordnung der Riemenscheibe ermöglicht es dabei, die aufzunehmenden Lagerkräfte allein durch ein einreihiges Lager abzustützen, wodurch weitere Reibungsverluste, wie beispielsweise durch ein doppelreihiges Lager, vermieden werden.

Am offenen Ende der topfförmigen Riemenscheibe 22, unmittelbar neben dem Lager ist zwischen dem Außenmantel 15 des Ringtopfes 12 und dem Lageraußenring 27 eine Lagerdichtung 30 angeordnet.

Diese Lagerdichtung 30 wird zur Erzielung geringer Reibungsverluste bevorzugt mit Spaltdichtungen und Lebensdauerfettschmierung ausgeführt. Zwischen dem Motorgehäuse 1 und dem am Motorgehäuse befestigten Pumpengehäuse 2 ist ein Dichtring 3 angeordnet.

Dieser Dichtring 3 soll Leckagen zwischen dem Motorgehäuse 1 und dem Pumpengehäuse 2 vermeiden.

Der Ringtopf 12 ist mit dem Pumpengehäuse 2 mittels Befestigungsschrauben 31 verschraubt, wobei auch zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Ringtopf 12 eine Dichtung 32 zur Vermeidung von Leckagen angeordnet ist. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit gelungen eine regelbare Kühlmittelpumpe, welche über eine Riemenscheibe vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, zu entwickeln, die sich durch einen erhöhten Wirkungsgrad auszeichnet, dabei eine lange Lebensdauer gewährleistet, optimal in das Motormanagement des Kraftfahrzeuges eingebunden werden kann und zudem den Fertigungs- und Montageaufwand minimiert. Auf Grund Ihrer aus der erfindungsgemäßen Anordnung resultierenden geringen Bautiefe ist die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe kompatibel mit den heutigen mit riemengetriebenen Kühlmittelpumpen ausgestatteten Motoren und ermöglicht einen problemlosen "Austausch" der erfindungsgemäßen regelbaren Kühlmittelpumpe gegen eine bisher eingesetzte nicht regelbare Kühlmittelpumpe mit Keilriemenscheibe.

Somit wurde durch die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe erstmals die Vorraussetzung für eine mögliche Umrüstung der Brennkraftmotore von bisher riemengetriebenen, nichtregelbaren Kühlmittelpumpen auf riemengetriebene, regelbare Kühlmittelpumpe geschaffen, so dass die Nutzung der Vorzüge einer vom Motormanagement regelbaren Kühlmittelpumpe mittels der erfindungsgemäßen Lösung bereits bei heutigen Motorgenerationen im großen Maßstab gegeben ist, wodurch auch bei bereits existierenden Motorfamilien im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Abgasemission wie auch den Kraftstoffverbrauch im Ergebnis einer optimalen Regelbarkeit der Kühlmittelpumpe deutlich reduziert werden kann, so dass durch den umfassenden Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung sogar ein klimawirksamer Effekt erzielt werden könnte.

Bezugszeichenzusammenstellung

1

Motorgehäuse

2

Pumpengehäuse

3

Dichtring

4

Lagerbohrung

5

Gleitlagerbuchse

6

Flügelradwelle

7

Flügelradhülse

8

Flügelrad

9

Wellenbund

10

Ringscheibe

11

Hysteresematerialscheibe

12

Ringtopf

13

Bodenfläche

14

Innenmantel

15

Außenmantel

16

Spalttopf

17

Dichtbund

18

Mantelaußenfläche

19

Deckelfläche

20

Magnetspule

21

Elektrokabel

22

Riemenscheibe

23

Polnuten

24

Drehzahlsensor

25

Zuleitung

26

Lagerinnenring

27

Lageraußenring

28

Käfig

29

Wälzkörper

30

Lagerdichtung

31

Befestigungsschraube

32

Dichtung

Claims (7)

1. Regelbare Kühlmittelpumpe zur Kühlmittelumwälzung bei Kraftfahrzeugen mit einem am Motorgehäuse (1) angeordnetem Pumpengehäuse (2) und einer im Pumpengehäuse (2) angeordneten Lagerbohrung (4), dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerbohrung (4) die Flügelradwelle (6) mit dem motorseitig drehfest auf der Flügelradwelle (6) angeordneten Flügelrad (8) gleitgelagert ist, wobei sich in unmittelbarer Nähe des Flügelrades (8) am Pumpengehäuse (2) ein Drehzahlsensor (24) mit seiner Zuleitung (25) befindet, und auf dem gegenüberliegenden freien Ende der Flügelradwelle (6) ebenfalls drehfest neben einer Weicheisen-Ringscheibe (10) wellenendseitig eine Hysteresematerialscheibe (11) angeordnet ist, wobei beide Scheiben in einem am Pumpengehäuse (2) angeordneten Ringtopf (12) laufen, und im Außenrandbereich der Bodenfläche (13) des Ringtopfes (12) der ringförmige Dichtbund (17) eines Spalttopfes (16) anliegt, wobei zwischen dem Innenmantel (14) des Ringtopfes (12) und der Mantelaußenfläche (18) des Spalttopfes (16) eine stromdurchflossene ringförmige Magnetspule (20) mit deren Elektrokabel (21) angeordnet ist, und auf dem Außenmantel (15) des Ringtopfes (12) eine vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe (22) drehbar gelagert ist, deren durch die Deckelfläche (19) des Spalttopfes (16) von der Hysteresematerialscheibe (11) getrennter, der kreisringförmigen Magnetspulenstirnfläche und der kreisringförmigen Hysteresematerialscheibenoberfläche gegenüberliegender Stirnflächenbereich vollständig oder teilweise mit einem kreisringartigen, strahlenförmigen Kranz von Polnuten (23) versehen ist.

2. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerbohrung (4) des Pumpengehäuses (2) zwei Gleitlagerbuchsen (5) angeordnet sind, wobei die als Axiallager ausgebildete Stirnseite der einen Gleitlagerbuchse unmittelbar der das Flügelrad (8) tragenden, mit der Flügelradwelle (6) drehfest verbundenen Flügelradhülse (7) benachbart ist, wobei die ebenfalls auch als Axiallager ausgebildete Stirnseite der anderen Gleitlagerbuchse (5) dem Wellenbund (9) der Flügelradwelle (6) unmittelbar benachbart ist.

3. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe (22) topfförmig ausgebildet ist und mit ihrer Innenmantelfläche den vorderen Bereich des Außenmantels (15) des Ringtopfes (12) überdeckt, wobei am Außenmantel (15) des Ringtopfes (12) der Lagerinnenring (26) eines Wälzlagers angeordnet ist, dessen Lageraußenring (27) in die Innenmantelfläche der Riemenscheibe (22) eingepresst ist, wobei zwischen den beiden Lagerringen in einem Käfig (28) angeordnete Wälzkörper (29) auf den durch die Lagerringe vorgegebenen Bahnen definiert abrollen.

4. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am offenen Ende der topfförmigen Riemenscheibe (22), unmittelbar neben dem Lager zwischen dem Außenmantel (15) des Ringtopfes (12) und dem Lageraußenring (27) eine Lagerdichtung (30) angeordnet ist.

5. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Motorgehäuse (1) und dem am Motorgehäuse (1) befestigten Pumpengehäuse (2) ein Dichtring (3) angeordnet ist.

6. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringtopf (12) mit dem Pumpengehäuse (2) mittels Befestigungsschrauben (31) verschraubt ist, wobei auch zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Ringtopf (12) eine Dichtung (32) angeordnet ist.

7. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene weichmagnetische Riemenscheibe (22) auch beispielsweise durch ein analog aufgebautes Kettenrad ersetzt werden kann, oder aber auch mittels einer Welle vom Kraftfahrzeugmotor direkt angetrieben werden kann.