DE102004009073A1

DE102004009073A1 - Regelbarer Antrieb für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004009073A1
Application number: DE102004009073A
Authority: DE
Inventors: Roland Baumgartner; Ralf Dipl.-Ing. Maus; Gerold Dipl.-Ing. Schultheiss
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-15
Also published as: US7828529B2; US20050196297A1; EP1566526A3; EP1566526B1; EP1566526A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen regelbaren Antrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Wasserpumpe in einem Kraftfahrzeug.
Der regelbare Antrieb weist eine drehbar gelagerte Welle auf, auf welcher ein drehbar gelagerter Antriebskörper und ein drehfest gelagerter Abtriebskörper angeordnet sind. Zwischen dem Antriebs- und Abtriebskörper ist ein Kupplungsbereich vorgesehen, welcher ein viskoses Fluid aufnehmen kann und den Antriebs- und Abtriebskörper koppelbar ausgestaltet.
Der regelbare Antrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster und wenigstens eine zweiter Strömungspfad vorgesehen sind, welche einen Fluidvorratsraum mit dem Kupplungbereich verbinden und eine, mit wenigstens einem Aktuator in ihrer Position veränderbare Einrichtung aufweist, welche wenigstens eine Durchgangsöffnung wenigstens eines Strömungspfades verändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen regelbaren Antrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Wasserpumpe in einem Kraftfahrzeug.
Regelbare Antriebe für ein Kraftfahrzeug sind bekannt und dienen beispielsweise zur Regelung der Wasserpumpendrehzahl, um den Volumenstrom des Kühlmediums für einen Verbrennungsmotor in Abhängigkeit der abzuführenden Wärmeenergie zu regeln. Die im Stand der Technik verwendeten Kupplungen weisen unter anderem das Problem auf, dass eine verlässliche Drehzahleinstellung aufgrund der schwierigen Drehmomentübertragung problematisch ist bzw. der Regelbereich relativ klein ist, um insbesondere auch einen wirtschaftlich sinnvollen Einsatz in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, zu ermöglichen.
Im Stand der Technik sind ferner Antriebe bekannt, deren Abtriebsdrehzahl in Abhängigkeit des Füllgrades einer Kupplung mit Scherflüssigkeit geregelt wird, wobei u. a. bei abnehmender Ölmenge die Gefahr eines unkontrollierten Stillstandes des Antriebs besteht. Dies führt beispielsweise beim Antrieb einer Wasserpumpe in einem Kraftfahrzeug dazu, dass die vom Verbrennungsmotor erzeugte Wärme nicht ausreichend abgeführt wird und eine Motorüberhitzung droht.
Ähnliche Nachteile haben auch sogenannte Hysteresekupplungen, die jedoch zusätzlich Regelungsprobleme in kleinen Drehmomentbereichen aufweisen, so dass auch hier die Gefahr besteht, dass ein unkontrollierter Stillstand des Antriebs der Kupplung auftritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen regelbaren Antrieb für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welcher die im Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet oder wenigstens reduziert und aufgrund einer verbesserten Drehzahlregelung des angetriebenen Aggregats, wie beispielsweise einer Wasserpumpe, den Betrieb eines Verbrennungsmotors verbessert.
Der erfindungsgemäße regelbare Antrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Wasserpumpe in einem Kraftfahrzeug, weist eine drehbar gelagerte Welle auf, auf welcher wenigstens ein drehfest gelagerter Abtriebskörper und wenigstens ein drehbar gelagerter Antriebskörper angeordnet sind. Zwischen dem Antriebskörper und dem Abtriebskörper ist ein Kupplungsbereich angeordnet, welcher ein viskoses Fluid aufnehmen kann. Der regelbare Antrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster und wenigstens ein zweiter Strömungspfad vorgesehen sind, welche einen Fluidvorratsraum mit dem Kupplungsbereich zwischen dem Antriebs- und Abtriebskörper verbinden. Der regelbare Antrieb ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein, mit wenigstens einem Aktuator in ihrer Position veränderbare Einrichtung vorgesehen ist, welche wenigstens eine Durchgangsöffnung wenigstens eines Strömungspfades des Antriebs verändert.
Als Antriebskörper werden gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise profilierte Scheiben verstanden, die drehbar oder drehfest auf einer Welle gelagert sind und insbesondere zur Übertragung eines vorgegebenen Drehmoments verwendet werden.
Als Abtriebskörper werden ebenfalls wenigstens teilweise profilierte Scheiben verstanden, die mit wenigstens einem Antriebskörper in der Art zusammenwirken, dass direkt oder indirekt ein vorgegebenes Drehmoment von dem Antriebskörper auf den Abtriebskörper übertragen wird.
Der Begriff Strömungspfad wird gemäß der vorliegenden Erfindung für Bereiche des regelbaren Antriebs verwendet, die wenigstens teilweise von einem viskosen Fluid durchströmt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Antrieb für eine Kühlmittelpumpe insbesondere einen Kupplungsbereich auf, der im wesentlichen durch ineinander greifende, konzentrische Profilstrukturen an wenigstens je einer Seite des Antriebs- und Abtriebskörpers gebildet wird. Durch diesen Kupplungsbereich sind der Antriebs- und Abtriebskörper zur Übertragung insbesondere eines vorgegebenen Drehmoments koppelbar.
Der Antrieb für eine Kühlmittelpumpe weist gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens eine steuerbare Einrichtung auf, die insbesondere mit einem Magnetfeld, dass beispielsweise durch ein elektromagnetisch induziertes Magnetfeld des Aktuators gesteuert wird. Der Aktuator weist hierfür wenigstens eine, insbesondere eine Vielzahl von Magnetspulen auf, die mittels einer Steuerungsleitung mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sind. In Kombination mit weiteren vorzugsweise ferromagnetischen Bauteilen des erfindungsgemäßen Antriebs wird ein vorgegebenes Magnetfeld innerhalb des Antriebes gesteuert aufgebaut.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform eines Antriebs für eine Kühlmittelpumpe sind die elektromagnetisch steuerbaren Einrichtungen Ventile, insbesondere Sitzventile, welche gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens eine Rückstelleinrichtung aufweisen.
Die elektromagnetisch steuerbare Einrichtung weist gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens einen axial beweglichen Anker auf, auf welchen eine magnetische Stellkraft, insbesondere die durch den Aktuator induzierte elektromagnetische Stellkraft, wirkt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Antrieb für eine Kühlmittelpumpe insbesondere zwei steuerbare Einrichtun gen auf, welche beispielsweise gegensätzlich oder gegensinnig einen Strömungspfad öffnen und einen anderen Strömungspfad schliessen.
Es liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung eine steuerbare Einrichtung vorzusehen, welche mehrere Strömungspfade des Antriebes öffnet beziehungsweise schliesst. Es liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass die steuerbare Einrichtung eine Vielzahl von Zwischenstellungen einnehmen kann, um den Volumenstrom des viskosen Fluid in Abhängigkeit von wenigstens einem vorgegebenen Parameter zu steuern beziehungsweise zu regeln.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator beziehungsweise sind Teile des Aktuators ausserhalb der rotierenden Kupplung, beziehungsweise des Antriebs angeordnet. Die Steuerung des Fluidniveaus im Kupplungsbereich zwischen dem Antriebs- und Abtriebskörper wird gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform durch ein zeitlich veränderbares Öffnungsverhältnis der steuerbaren Einrichtungen bezüglich der Strömungspfade bewirkt.
Ferner ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform in der Ruhestellung der steuerbaren Einrichtung der Strömungspfad in den Kupplungsbereichen für das Fluid geöffnet und der Strömungspfad für das Fluid aus dem Kupplungsbereich heraus geschlossen.
Als Ruhestellung wird gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere der Zustand bezeichnet, in dem kein elektromagnetisches Magnetfeld vom Aktuator induziert wird.
Diese Ruhestellung wird gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform durch eine Rückstelleinrichtung bewirkt, die gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform eine Rückstellfeder ist, welche beispielsweise als doppelringförmige Plattfeder ausgestaltet wird.
Solch eine Rückstellfeder kann eine Rückstellkraft dadurch bewirken, dass sie aus einer Ruheposition durch das Aufbringen beispielsweise einer elekt romagnetischen Stellkraft in der Art verändert wird, dass die hierdurch hervorgerufene Lageänderung die Rückstellfeder spannt, um bei Abfall des Magnetfeldes die steuerbare Einrichtung, wie beispielsweise das Kippventil, in ihre Ruhestellung zurückführt.
Es liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung statt einer doppelringförmigen Rückstellfeder, andere Federeinrichtungen zu verwenden, welche gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform auch in Ruhestellung der steuerbaren Einrichtung eine vorgegebene Rückstellkraft auf die steuerbare Einrichtung aufrechterhält.
Die Rückstellkraft ist gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform so ausgerichtet, dass sie vom Aktuator insbesondere von dessen Spulen weggerichtet wirkt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Antrieb für eine Kühlmittelpumpe wenigstens einen weiteren Strömungspfad auf, welcher keine steuerbare Einrichtung aufweist, mit welcher die Durchgangsöffnung des Strömungspfades verändert wird.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Steuerung der elektromagnetischen Einrichtung insbesondere des hieran angeordneten Ankers durch ein pulsweitenmoduliertes Signal, mit welchem die Steuerung des Aktuators erfolgt.
Insbesondere um eine verbesserte Steuerung bzw. Regelung der elektromagnetisch steuerbaren Einrichtung bereitzustellen, wird gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform auf der Welle des Antriebs und/oder der Welle der Kühlmittelpumpe ein Impulsgeber angebracht, der zur Bestimmung der Drehzahl vorgesehen ist.
Die Lagerung des Antriebs erfolgt gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform im Bereich über dem Lager der Kühlmittelpumpe.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Antrieb für eine Kühlmittelpumpe eine Verriegelungseinrichtung auf, mit welcher insbesondere der Antriebs- und der Abtriebskörper form- und/oder kraftschlüssig verbunden werden können. Diese Einrichtung dient insbesondere dazu, bei einem möglichen Ausfall des Antriebes eine Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebskörper bereit zu stellen.
Die vorliegende Erfindung umfasst ferner auch eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kühlsystemes für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine Kühlmittelpumpe, ein Antriebsaggregat und wenigstens einen Antrieb gemäß einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.
Der Sinn der vorliegenden Erfindung umfasst auch die Verwendung eines Antriebs gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche zum Betreiben eines Kühlsystems für ein Kraftfahrzeug.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen detailliert beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass durch die hierin gezeigten Ausführungsformen der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt werden soll, sondern vielmehr beispielhaft aufgezeigt wird, welche Möglichkeiten die Erfindung zur Ausgestaltung eines Antriebs für ein Kraftfahrzeug umfasst.
1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Antriebs für eine Wasserpumpe in einer ersten Schaltposition;
2 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Antriebs für eine Wasserpumpe in einer zweiten Schaltposition;
3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs;
4 eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs mit einer Sperreinrichtung;
5 schematisierte Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs;
6 eine Rückstelleinrichtung für einen erfindungsgemäßen Antrieb;
7 ein Funktionsschema für die Ventilsteuerung eines erfindungsgemäßen Antriebs.
Gemäß dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Antrieb für eine Wasserpumpe weist diese eine integrierte Flüssigkeitsreibkupplung auf, die beispielsweise in zwei Bereiche untergliedert ist. Der erste Bereich wird als sogenannter Kupplungsbereich 14 durch den Raum bestimmt, in welchem das Gehäuse des Antriebs als Antriebskörper 2 und der mit der Wasserpumpenwelle verbundene Abtriebskörper 12 zur Übertragung eines Drehmoments koppelbar verbunden werden können. Dieser Kupplungsbereich wird insbesondere durch vorzugsweise mehrere enge, labyrinthförmige Spalte zwischen der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe gebildet, wobei die Drehmomentübertragung durch eine vorgegebene Menge an viskosen Fluid im Kupplungsbereich bestimmt wird. Der zweite Bereich ist ein Vorratsraum 13, in welchem das nicht zur Drehmomentübertragung benötigte viskose Fluid gehalten bzw. bevorratet wird.
Zwischen diesen beiden Bereichen, die auf etwa dem gleichen Durchmesser innerhalb des Antriebsgehäuses liegen können, ist beispielsweise eine Trennwand 34 mit mehreren, vorzugsweise zwei Ventilen 4, 5 angeordnet, die den Volumenstrom des viskosen Fluids in wenigstens jeweils eine Richtung steuern bzw. regeln.
1 zeigt sowohl das Rücklaufventil 4, als auch das Zulaufventil 5 zu erkennen, welche den Strömungspfad zwischen den zuvor beschriebenen Be reichen öffnen bzw. schliessen. Der Antrieb gemäß des hier dargestellten Ausführungsbeispiels weist ferner eine Pumpenwelle 6, ein Pumpenlaufrad 8 und ein Pumpengehäuse 10 auf. Ferner zeigt die 1 die steuerbare Einrichtung 3, welche über einen Aktuator, welcher wenigstens eine Magnetspule 11 aufweist angesteuert wird.
Das Drehmoment für den erfindungsgemäßen Antrieb wird gemäß der hier dargestellten Ausführungsform über eine Riemenscheibe 9 und einem hiermit verbundenen Antriebsaggregat auf den erfindungsgemäßen Antrieb übertragen und über die drehfeste Verbindung in den Kupplungsbereich des Antriebs eingeleitet.
Bei geöffneten Zulaufventil 5, wie dies in 1 dargestellt ist, füllt sich der Kupplungsbereich mit viskosen Fluid und überträgt das von außen eingeleitete Drehmoment auf die Abtriebsscheibe 12. Diese ist drehfest mit der Pumpenwelle 6 verbunden, so dass das Pumpenlaufrad 8 in Rotation versetzt wird. Die Lagerung der Riemenscheibe 9 und des Gehäusedeckels erfolgt über das Lager 17, welches gemäß dem Ausführungsbeispiel in Bild 1 versetzt zu dem Pumpenwellenlager 25 angeordnet ist.
Die Steuerung des für die Drehmomentübertragung maßgeblichen Niveaus des viskosen Fluid im Kupplungsbereich 14 wird dadurch erreicht, dass das Öffnungsverhältnis der beiden Ventile 4 und 5 zeitlich veränderbar ist. Die Betätigung der Ventile erfolgt dabei durch wenigstens einen Aktuator, der vorzugsweise außerhalb der rotierenden Flüssigkeitsreibkupplung angeordnet ist und insbesondere stationär verankerte Magnetspulen 11 aufweist.
Das bei Bestromung der Spulen erzeugte Magnetfeld wird über ferromagnetische Bauteile des Kupplungsgehäuses in das Gehäuseinnere des erfindungsgemäßen Antriebs geleitet und wirkt dort axial auf einen beweglichen Anker 3 der elektromagnetisch steuerbaren Einrichtung. Der Anker selbst betätigt beispielsweise durch seine axiale Bewegung über örtlich angebrachte Zungen oder Hebel, die Ventile 4 und 5 des Antriebs, und bewirken hierdurch ein Befüllen oder ein Entleeren des Kupplungsbereichs 14.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Ventile in Bezug auf die durch den Anker 3 induzierte Stellbewegung so angeordnet, dass jeweils ein Ventil geöffnet und das andere geschlossen ist.
Um die Funktionssicherheit eines Fahrzeuges ferner sicherzustellen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anordnung der Ventile so gewählt, dass das Zulaufventil 5 geöffnet und das Rücklaufventil 4 geschlossen ist. Hierbei befindet sich der axial bewegliche Anker 3 in einer im Ruhezustand des Aktuators beabstandeten Position zu dem Aktuator des erfindungsgemäßen Antriebs.
Diese Position wird insbesondere auch dadurch bewirkt, dass eine Rückstellfeder 16 vorgesehen ist, welche neben einer Zentrierung des beispielsweise ring- bzw. segmentförmigen Ankers 3, diesen auch im stromlosen Zustand der Magnetspulen 11 in eine, in Bezug auf die Magnetspule entfernte Stellung drängt. In dieser Stellung wird infolge der zentrifugalen Kraft ein Maximum an viskosem Fluid in den Kupplungsbereich gefördert, so dass die Abtriebsscheibe und damit die Wasserpumpe mit vorgegebener Drehzahl angetrieben wird.
Zwischen der Spule 11 und dem Anker 3 sind ferner gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel magnetisch nicht leitende Bauteile bzw. Baugruppen 35 zwischengeschaltet, um den Magnetfluss im Antrieb auf einem vorgegebenen Pfad zu leiten.
Bei permanenter Bestromung der Magnetspulen 11 (vgl. 2) wird der Anker aufgrund der auf ihn wirkenden Magnetkraft angezogen und gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder in eine entgegengesetzte Endlage in Bezug auf die Ruhelage gezogen. In dieser Stellung ist gemäß der hier dargestellten Ausführungsform das Zulaufventil 5 geschlossen, so dass kein viskoses Fluid in den Kupplungsbereich 14 fließen kann. Auf der anderen Seite ist jedoch durch die Anordnung und Schaltung der Ventile das Rücklaufventil 4 in dieser Schaltstellung geöffnet, wobei mittels einer, bei Flüssigkeitsreibkupplungen gebräuchlichen Abpumpeinrichtungen das viskose Fluid aus dem Kupplungsbereich 14 in den Vorratsbereich 13 des Antriebs gepumpt wird.
Bezüglich der Funktion und Ausführung einer solchen Abpumpeinrichtung bzw. der grundsätzlichen Funktion einer Flüssigkeitsreibkupplung wird auf die DE 102 38 739.7 verwiesen, die durch Bezugnahme Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Zur Erhaltung einer Minimaldrehzahl der Wasserpumpe sind gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs ein oder mehrere Arbeitsspalte, d. h. radial ausgerichtete Strömungspfade außerhalb der Abpumpeinrichtung angeordnet, so dass der Kupplungsbereich nicht vollständig entleert wird und aufgrund des Verbleibs einer vorgegebenen Menge an viskosen Fluid im Kupplungsbereich ein vorgegebenes Mindestdrehmoment zum Antrieb der Wasserpumpe erhalten bleibt.
2 zeigt die erfindungsgemäße Ausführungsform eines regelbaren Antriebs gemäß 1 im bestromten Zustand der Magnetspulen 11. Hierbei ist einerseits das Zulaufventil 5 geschlossen und das Rücklaufventil 4 geöffnet.
Um die geforderte Einstellung der vorgegebenen Wasserpumpendrehzahl zu erreichen und zu steuern, ist bei der Steuerung eine Abstimmung der Schaltcharakteristik der Ventile und das Zusammenwirken der Öffnungsverhältnisse der Ventile maßgeblich. So ergibt sich die Funktion der Drehzahlregelung zwischen einer vorgegebenen minimalen und einer vorgegebenen maximalen Antriebsdrehzahl erfindungsgemäß dadurch, dass der Anker der steuerbaren Einrichtung durch ein pulsweitenmoduliertes Signal an den Magnetspulen bzw. der Magnetspule des Aktuators getaktet wird und hierdurch hin bzw. her bewegt wird. Das pulsweitenmodulierte Signal bestimmt somit das Tastverhältnis der Ankerbewegung und hierdurch das zeitliche Öffnungsverhältnis der beiden Ventile.
In 7 ist das Öffnungsverhalten der Ventile 4 und 5 mit einer Grafik veranschaulicht.
In Abhängigkeit der Bestromung des Aktuators bewegt sich der Anker 3 von einer Ruheposition in eine Stellposition. Diese Ankerbewegung ergibt sich in der Darstellung aus 7 mit dem Bezugszeichen 40, wobei links die Position des Ankers in der Ruheposition beim unbestromten Aktuator (s = 0) und rechts bei bestromtem Aktuator (s = 1) angedeutet ist.
Die Linien 4 und 5 geben die Stellposition der Ventile 4 und 5 zwischen einer geöffneten Position 1 in eine geschlossene Position 0 an. So ist das Zulaufventil 4 im unbestromten Zustand des Aktuators geöffnet und wird im bestromten Zustand geschlossen. Umgekehrtes gilt für die Position des Rücklaufventils 5.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs ist die Geometrie der Ventile und der Abpumpeinrichtung so ausgelegt, dass beispielsweise ein Tastverhältnis von 60% Bestromung und 40% Nichtbestromung der Magnetspulen 11 bei einer Taktfrequenz von z. B. 1 Hertz eine Reduzierung der Antriebsdrehzahl um 40% bewirkt.
Zur Verbesserung der Regelungsgüte bzw. der Steuerungsgüte des erfindungsgemäßen Antriebs kann dieser Antrieb ferner einen Drehzahlsensor aufweisen. Hierzu kann wie in 4 dargestellt ein Impulsgeber 22 an der Pumpenwelle oder einem mit ihr verbundenen Teil befestigt sein, dessen Signal durch einen Drehzahlsensor 23 abgegriffen wird und an eine Steuerungseinrichtung übertragen werden kann. Zweckmäßigerweise ist der Sensor mit der Magnetspule 11 verbunden, um insbesondere den Vorteil von gemeinsamen elektrischen Anschlüssen zu nutzen.
In der Ausführungsform nach 1 und 2 ist das Kupplungsgehäuse über Lager, vorzugsweise Wälzlager abgestützt, welche direkt auf dem Pumpengehäuse angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich u. a. ein Vorteil, dass die Pumpenwelle 6 mit der Abtriebsscheibe 12 und das Pumpenlaufrad 8 selbst weitgehend frei sind von Abstützkräften sind, die beispielsweise auf die Riemenscheibe wirken. Hierdurch kann die Lagerung entsprechend leichter bzw. einfacher ausgeführt werden.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs, bei welchem die Lager für das Pumpenlaufrad 18 und die Riemenscheibe bzw. den Gehäusedeckel 18 übereinandergesetzt angeordnet sind, wodurch die Baulänge des erfindungsgemäßen Antriebs reduziert werden kann.
Das Übereinandersetzen der beiden Lager wird jedoch auch bereits dadurch erzielt, dass wenigstens ein vorgegebener Bereich der Lager übereinander angeordnet wird.
Bei der alternativen Ausführungsform, wie sie in 4 dargestellt ist, ist der erfindungsgemäße regelbare Antrieb als eine separate Einheit an eine Wasserpumpe angeordnet. Vorteilhafterweise wird in einem solchen Fall die Welle der Wasserpumpe für die Lagerung des erfindungsgemäßen Antriebs verwendet.
Gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels kann die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung eine Blockiervorrichtung aufweisen, mit welcher bei einem eventuellen Ausfall der Flüssigkeitsreibkupplung zwischen dem angetriebenen Kupplungsgehäuse bzw. Antriebskörper und der Abtriebsscheibe eine insbesondere kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird. Hierzu weist der frontseitige Gehäusedeckel eine verschließbare Öffnung 20 auf, in welche ein Einsatz 21 eingesetzt werden kann, welcher einen Form- und/oder Kraftschluss mit der Pumpenwelle über den Antriebskörper und Abtriebskörper herstellt.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs dargestellt, bei welcher der Aktuator an der Vorderseite, d. h. die Frontseite des Antriebs, angeordnet ist. Die Lagerung des Aktuators 30 erfolgt über das Lager 19, welches sich auf dem rotierenden Kupplungsteil abstützt.
6 zeigt eine Rückstellfeder für den erfindungsgemäßen Antrieb, welche die steuerbare Einrichtung vorzugsweise in seine Ruhestellung drängt. Hierbei kann die Rückstellfeder einteilig ausgeführt sein und besteht gemäß der in 6 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen aus zwei konzentri schen Ringen 32, 33, die durch mehrere einzelne Arme und/oder Lamellen verbunden sind. Diese federnden Lamellen sind im wesentlichen gleichmäßig über einen vorgegebenen Radius der Ringe verteilt und in einem flachen Winkel zur Tangente an den inneren Ring 33 der Rückstellfeder ausgerichtet. Ferner erstrecken sie sich vorzugsweise nicht über einen konstanten Radius, sondern weisen eine gebogene Form auf, die sich über einen vorgegebenen Radiusabschnitt r₁ – r₂ der Ringe erstrecken.

Claims

Regelbarer Antrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Wasserpumpe in einem Kraftfahrzeug, mit einer drehbar gelagerten Welle 6, einem auf der Welle drehfest gelagerten Abtriebskörper 12, einem auf der Welle drehbar gelagerten Antriebskörper 1 und einem, zwischen dem Antriebs- und Abtriebskörper angeordneten, ein viskoses Fluid aufnehmenden Kupplungsbereich 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster und wenigstens ein zweiter Strömungspfad vorgesehen sind, welche einen Fluidvorratsraum 13 mit dem Kupplungsbereich verbinden und eine, mit wenigstens einem Aktuator in ihrer Position veränderbare Einrichtung 4, 5 vorgesehen ist, welche wenigstens eine Durchgangsöffnung wenigstens eines Strömungspfads verändert.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe insbesondere gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsbereich 14 im Wesentlichen durch ineinandergreifende, konzentrische Profilstrukturen an wenigstens je einer Seite des Abtrieb- und Antreibkörpers gebildet wird, durch welchen der Antriebs- und Abtriebskörper zur Übertragung eines Drehmoments koppelbar sind.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Einrichtung mit einem Magnetfeld, insbesondere mit einem elektromagnetisch induzierten Magnetfeld des Aktuators gesteuert wird.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetisch steuerbaren Einrichtungen Ventile 4, 5, insbesondere Sitzventile sind, welche wenigstens eine Rückstelleinrichtung 16 aufweisen.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetisch steuerbare Einrichtung wenigstens einen axial beweglichen Anker 3 aufweist, auf welchen ein magnetische Stellkraft wirkt.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zwei steuerbare Einrichtungen vorgesehen sind, welche gegensätzlich oder gegensinnig einen Strömungspfad öffnen bzw. schließen.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator außerhalb der rotierenden Kupplung angeordnet ist.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Fluidniveaus im Kupplungsbereich durch ein zeitlich veränderbares Öffnungsverhältnis der steuerbaren Einrichtungen 4, 5 erfolgt.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Ruhestellung der steuerbaren Einrichtungen der Strömungspfad in den Kupplungsbereich für das Fluid geöffnet und der Strömungspfad für das Fluid aus dem Kupplungsbereich 14 heraus geschlossen ist.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung 16 eine Rückstellfeder ist, welche insbesondere als doppelringförmige Rückstellfeder ausgestaltet wird.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung 16 eine Rückstellkraft bewirkt, welche vom Aktuator weg gerichtet ist.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Strömungspfad vorgesehen ist, welcher keine steuerbare Einrichtung aufweist, mit welcher die Durchgangsöffnung des Strömungspfads verändert wird.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der elektromagnetisch steuerbaren Einrichtung 4, 5, insbesondere des Ankers 3 durch ein pulsweitenmoduliertes Signal das den Aktuator steuert oder regelt erfolgt.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle des Antriebs und/oder der Kühlmittelpumpe ein Impulsgeber 12 zur Bestimmung der Drehzahl vorgesehen ist.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Antriebs 17 im Bereich über dem Lager der Kühlmittelpumpe 18 angeordnet ist.
Antrieb für eine Kühlmittelpumpe, insbesondere gemäß wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Verriegelungseinrichtung 21 aufweist, mit welcher der Antriebs- und der Abtriebskörper form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden werden.
Vorrichtung zum Betreiben eines Kühlsystems für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine Kühlmittelpumpe, ein Antriebsaggregat und wenigstens ein Antrieb für ein Kraftfahrzeug gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.
Verwendung eines Antriebs gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche zum Betreiben eines Kühlsystems für ein Kraftfahrzeug.