DE102004008390A1

DE102004008390A1 - Pumpe

Info

Publication number: DE102004008390A1
Application number: DE200410008390
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Gutzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-21
Also published as: DE102004008390B4

Abstract

Pumpe (1), insbesondere eine Kühlmittelpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Förderelement (2), das über eine kraftschlüssige Verbindung (3) mit einem Antriebselement (4) verbindbar ist, wobei das Förderelement (2) mit einem Verriegelungselement (5) verriegelbar ist. DOLLAR A Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung der Pumpe (1) ergibt sich insbesondere während der Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine eine Kraftstoffeinsparung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Kühlmittelpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 25 627 A1 aus. In dieser ist eine Antriebsvorrichtung für eine Wasserpumpe beschrieben. Die Wasserpumpe, genauer eine Kühlmittelförderpumpe, besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse, welches den kühlmittelführenden Bereich der Brennkraftmaschine gegenüber der Außenumgebung abdichtet. Zentral in diesem Gehäuse ist eine Welle angeordnet, die außerhalb des Wasserraumes über eine Riemenscheibe zum Antrieb der Wasserpumpe verfügt. Auf der Innenseite des Wasserraumes, auf dem der Riemenscheibe abgewandten Seite der Welle, ist das Kühlmittelförderrad angeordnet, welches über eine Flüssigkeitsreibkupplung mit der Welle in Wirkverbindung steht. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung wird ein nicht-lineares Drehzahl-Verhältnis der Kühlmittelförderpumpe zur Kurbelwelle erzielt. Ab einer, durch die Flüssigkeitskupplung definierten Grenzdrehzahl, folgt das Kühlmittelantriebsrad nicht mehr der Drehzahl der Riemenantriebsscheibe, sondern erfährt aufgrund einer begrenzten Momentenübertragungsfähigkeit einen Schlupf.

Je mehr die Drehzahl der Kurbelwelle, d. h. der Riemenscheibe erhöht wird, desto größer wird der Schlupf zwischen Riemenscheibe bzw. Antriebswelle und dem Kühlmittelförderrad. Durch diese Flüssigkeitsreibkupplung ist gewährleistet, dass das Kühlmittelförderrad der Riemenscheibe bei größten Drehzahlen nicht mehr folgt, wodurch einerseits eine Kavitation an dem Kühlmittelförderrad selbst vermieden wird sowie andererseits Kraftstoff eingespart wird.

Im Rahmen der sich ändernden Abgasemissionsgesetzgebung ist es wünschenswert, den Kraftstoffbedarf einer Brennkraftmaschine noch weiter abzusenken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Pumpe aufzuzeigen, mit der noch mehr Kraftstoff eingespart werden kann.

Diese Aufgabe ist durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung ist es problemlos möglich, das Förderelement 2 während einer Kaltstartphase vollständig zu blockieren, so dass kein Kühlmittel gefördert wird. Durch diese Maßnahme wird nach einem Kaltstart keinerlei Kühlmittel im Kühlmittelkreis der Brennkraftmaschine gefördert, wodurch sich diese schneller aufheizt und ihre Betriebstemperatur erreicht. Durch die schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine ist es möglich, die Kraftstoffeinspritzung derart zu regeln, dass der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird. Ferner muss beim Blockieren des Förderelementes nur dasjenige kraftübertragende Moment aufgebracht werden, welches nötig ist, um die kraftschlüssige Verbindung zu überbrücken.

Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 2 und 3 ist es möglich, auch die Antriebswelle anstelle des Förderelementes mit dem Verriegelungselement zu verriegeln. Somit wird der Verriegelungsort in vorteihafter Weise aus dem nassen Kühlmittelraum in einen trockenen Außenraum verlegt. In vorteilhafter Weise können somit zusätzliche Dichtungen eingespart werden.

Die Verriegelung zwischen dem Verriegelungselement, sowie der Antriebswelle bzw. dem Förderelement kann gemäß Patentanspruch 5 eine kraft- oder eine formschlüssige Verbindung sein. Das Verriegelungselement selbst kann beispielsweise magnetisch oder elektrisch bzw. elektromagnetisch oder mechanisch-pneumatisch oder auch hydraulisch betrieben werden.

Ebenfalls abhängig von der Grundkonstruktion der gattungsgemäßen Pumpe ist es gemäß Patentanspruch 6 möglich, entsprechend dem Konstruktionsprinzip eine Trocken- oder Flüssigkeitskupplung als kraftschlüssige Verbindung zu verwenden, die ihrerseits bereits allgemein aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Im Folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in einer einzigen Figur näher erläutert.
1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine vorgeschlagene Pumpe.
1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine vorgeschlagene Pumpe 1, insbesondere eine Kühlmittelpumpe für eine Brennkraftmaschine. Die Pumpe 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 4, welches einen Kühlmittelraum 9 von einem Außenraum 10 trennt. Der Kühlmittelraum 9 und der Außenraum 10 werden durch ein Antriebselement 4, einer Hohlwelle mit einer koaxial angeordneten Riemenscheibe verbunden. Das Antriebselement 4 ist außenraumseitig und kühlmittelraumseitig jeweils in einem Lager 7 gelagert. Ferner ist das Antriebselement 4 kühlmittelseitig von einer Dichtung 8 abgedichtet. Im Kühlmittelraum 9 ist das Antriebselement 4 über eine kraftschlüssige Verbindung 3 mit einem Förderelement 2, vorzugsweise einem Flügelrad oder einem Impellerrad, verbunden. Das Förderelement 2 fördert im Betrieb das Kühlmittel im Kühlmittelraum 9. An das Förderelement 2 ist gehäuseseitig ortsfest eine, innerhalb des Antriebselementes 4 angeordnete Antriebswelle 6 angeordnet. Die Antriebswelle 6 ist gegenüber dem Antriebselement 4 kühlmittelseitig und außenraumseitig jeweils mit einem Lager 7 gelagert. Ein aus dem Antriebselement 4 herausragendes Ende 6' der Antriebswelle 6 ist von einem Verriegelungselement 5 verriegelbar. Dieses Verriegelungselement 5 ist vorzugsweise ein kraftschlüssiges Element, es kann jedoch auch formschlüssig ausgelegt sein.
Beim Betrieb der nicht dargestellten Brennkraftmaschine überträgt ein ebenfalls nicht dargestelltes Zugmittel die Drehung der Kurbelwelle auf das Antriebselement 4. Dieses überträgt das Antriebsmoment über die kraftschlüssige Verbindung 3 auf das Förderelement 2 sowie die Antriebswelle 6. Aufgrund der Drehung des Förderelementes 2 wird Kühlmittel im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine gefördert. Wird die Drehzahl des Antriebselementes 4 über eine bestimmte Nenndrehzahl erhöht, so überträgt die kraftschlüssige Verbindung 3 nicht mehr das volle Moment, weshalb das Förderelement 2 eine geringere Drehgeschwindigkeit aufweist als das Antriebselement 4. Hierdurch ist vermieden, dass das Förderelement 2 zu hohe Drehzahlen annimmt, wodurch eine Kühlmittelmenge gefördert würde, die nicht benötigt wird. Ferner werden Kavitationsdefekte vermieden. Das heißt, bei der vorgestellten Ausgestaltung dreht sich das Förderelement 2 auch nach einem Kaltstart sofort mit, da die Momentenbegrenzung der kraftschlüssigen Verbindung 3 noch keine Wirkung hat. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung kann nun nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine mit dem Verriegelungselement 5 die Drehung des Förderelementes 2 über das Antriebselement 4 geblockt werden. Das zu blockierende Moment entspricht dem Übertragungsmoment der kraftschlüssigen Verbindung 3. Wird nach einer gewissen Warmlaufzeit der Brennkraftmaschine, ohne dass Kühlmittel gefördert wird, eine Mindesttemperatur der Brennkraftmaschine erreicht, so wird die Antriebswelle 6 wieder entriegelt. Somit treibt das Antriebselement 4 über die kraftschlüssige Verbindung 3 das Förderelement 2 wieder an, sodass nun bei warmer Brennkraftmaschine Kühlmittel gefördert wird.
Aufgrund des vollständigen Stillstandes des Förderelementes 2 nach einem Kaltstart erreicht die Brennkraftmaschine wesentlich früher ihre Nenntemperatur, wodurch beispielsweise Anfettung für einen stabilen Brennkraftmaschinenlauf nach einem Kaltstart vermieden wird und somit Kraftstoff eingespart wird.
In weiteren Ausgestaltungsvarianten kann die kraftschlüssige Verbindung anstelle einer Flüssigkeitskupplung auch eine Trockenkupplung sein. Anstelle einer bevorzugten Riemenscheibe als Antriebselement 4 können selbstverständlich beispielsweise auch Ketten- oder Zahnräder zum Einsatz kommen. Lage und Anordnung der Dichtungen 8 und der Lagerungen 7 sind nur beispielsweise ausgeführt und können in abweichenden Bereichen angeordnet sein. Die Betätigung des Verriegelungselementes 5 kann ferner magnetisch oder elektrisch oder elektromagnetisch bzw. mechanisch-pneumatisch oder hydraulisch erfolgen. Die Verriegelungswirkung selbst kann durch Kraftschluss oder Formschluss bewirkt werden. Das Förderelement 2 kann ein handelsübliches Impeller- oder Förderrad sein, auch andere Förderelemente 2, wie z. B. Förderschnecken sind möglich.

1: Pumpe
2: Förderelement
3: Kraftschlüssige Verbindung
4: Antriebselement
5: Verriegelungselement
6: Antriebswelle
7: Lager
8: Dichtung
9: Kühlmittelraum
10: Außenraum

Claims

Pumpe (1 ), insbesondere eine Kühlmittelpumpe für eine Brennkraftmaschine, mit einem Förderelement (2), das über eine kraftschlüssige Verbindung (3) mit einem Antriebselement (4) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (2) mit einem Verriegelungselement (5) verriegelbar ist.
Pumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (6) ortsfest an das Förderelement (2) angeordnet ist.
Pumpe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (4) koaxial zu der Antriebswelle (6) angeordnet ist.
Pumpe nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) mit dem Verriegelungselement (5) verriegelbar ist.
Pumpe einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (5) eine kraft- oder formschlüssige Verbindung mit dem Förderelement (2) und/oder der Antriebswelle (6) bildet.
Pumpe nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige Verbindung (3) eine Trocken- oder Flüssigkeitskupplung ist.