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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zulaufrohr, einer mit einer flüssigkeitsgekühlten
Brennkraftmaschine mechanisch antriebsverbundenen, Kühlmittelpumpe
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung
betrifft außerdem ein, mit einem derartigen Zulaufrohr
ausgestattetes Kühlsystem sowie ein, ein derartiges Kühlsystem
beinhaltendes Kraftfahrzeug.
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Aus
der
DE 199 43 981
A1 ist ein Ventil zum Regeln der Temperatur eines Verbrennungsmotors bekannt,
welches in einem, eine Kühlmittelpumpe enthaltenden, Kühlkreislauf
angeordnet ist. Das Ventil ist dabei auf der Saugseite der Kühlmittelpumpe angeordnet,
deren Druckseite dem Motoreintritt zugeordnet ist. Hierdurch soll
es möglich sein, Zusatzeinrichtungen, wie bspw. eine Kraftfahrzeuginnenraumheizung
oder eine Vorwärmeinrichtung für Getriebeöl
in einfacher Weise in den Kühlmittelkreislauf zu integrieren.
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Aus
der
DE 101 54 926
A1 ist ein Kühlmittelkreislauf für eine
Brennkraftmaschine bekannt, welcher einen Kühler, mindestens
eine mechanische Kühlmittelpumpe und mindestens eine elektrische Kühlmittelpumpe
aufweist. Hierbei ist die mechanische Kühlmittelpumpe und/oder
die elektrische Kühlmittelpumpe dem Heiz- und/oder Kühlkreislauf
zugeordnet, wobei insbesondere die mechanische Pumpe zu- und abschaltbar
oder drosselbar ist.
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Ein
weiterer, derartiger Kühlkreislauf, bzw. ein weiteres derartiges
Kühlsystem ist bspw. aus der
DE 103 18 744 A1 bekannt.
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Schließlich
ist aus der
DE 198
49 492 B4 eine Steuervorrichtung für einen Kühlkreislauf
einer Brennkraftmaschine mit einem Kühler, einer Kühlmittelpumpe
und mit einem den Kühlkreislauf regelnden Steuerglied bekannt.
Das Steuerglied weist dabei ein Stellventil auf, mit je einem Anschluss
für den Kühlerkreislauf und einem Kurzschlusskreislauf.
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Dadurch,
dass sowohl der Anschluss des Kühlerkreislaufs als auch
der Anschluss des Kurzschlusskreislaufs gleichzeitig durch das Stellventil verschließbar
sind, ist eine Stellung einnehmbar, in welcher kein Kühlwasser
strömt und dadurch eine weitaus schnellere Erhitzung des
Kühlwassers innerhalb der Brennkraftmaschine möglich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein gattungsgemäßes Zulaufrohr eine
verbesserte Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere
ein mit einem derartigen Zulaufrohr ausgestattetes Kühlsystem
kostengünstiger realisierbar ist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Zulaufrohr
einer, mit einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine
mechanisch antriebsverbundenen, Kühlmittelpumpe ein regelbares
Schieberventil anzuordnen. Das Zulaufrohr stellt dabei den einzigen,
zentralen Zulauf der Kühlmittelpumpe auf deren Saugseite
dar, so dass durch das im Zulaufrohr angeordnete axial verstellbare
Schieberventil ausschließlich der durch dieses zur Kühlmittelpumpe
fließende Kühlmittelstrom geregelt werden kann.
So ist bspw. während einer Startphase der Brennkraftmaschine
ein Schließen des Schieberventils möglich, wodurch
der zur Kühlmittelpumpe führende Kühlmittelstrom
unterbrochen wird, so dass kein Kühlmittel mehr von der
Kühlmittelpumpe zur Brennkraftmaschine gefördert
wird und sich diese dadurch erheblich schneller aufheizt. Ein schnelles Aufheizen
der Brennkraftmaschine in deren Startphase bewirkt eine Reduzierung
der CO2-Emissionen, was insbesondere im
Hinblick auf die immer schärfer werdenden Umweltauflagen,
von großem Vorteil ist. Gleichzeitig ist es mit dem erfindungsgemäßen
Zulaufrohr möglich, die eigentliche Kühlmittelpumpe,
welche mittels eines Riemens von der Brennkraftmaschine mechanisch
angetrieben wird, nicht separat regeln zu müssen, so dass
die Regelung des Kühlmittelstroms nicht durch eine aufwendige
und damit teure, regelbare Kühlmittelpumpe, sondern durch
ein einfaches Öffnen bzw. Schließen des Schieberventils
möglich ist. Im Unterschied zu herkömmlichen,
aus dem Stand der Technik bekannten, Kühlsystemen, kann
somit auch die regelbare Kühlmittelpumpe sowie des Weiteren
auf einen Kennfeldthermostat verzichtet werden, wodurch sich mit
dem erfindungsgemäßen Zulaufrohr eine deutlich
kostengünstigere Regelung hinsichtlich des Kühlmittelstroms
ergibt.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Lösung, sind das Zulaufrohr und zumindest ein Bestandteil
des darin angeordneten Schieberventils aus Kunststoff oder aus Leichtmetall, insbesondere
aus Aluminium, ausgebildet. Eine derartige Ausbildung, bspw. aus
Kunststoff, ermöglicht eine nahezu frei wählbare
Formgebung, die insbesondere in dem üblicherweise hierfür
angewandten Kunststoffspritzgussverfahren, kostengünstig
realisierbar ist. Soll darüber hinaus die Wärmeübertragung,
bzw. ein Wärmetausch, mit der Umgebung verbessert werden,
so kann anstelle des Kunststoffes für das Zulaufrohr auch
der Werkstoff Aluminium gewählt werden, welcher aufgrund
seines hohen Wärmeleitkoeffizienten, einen besonders effektiven
Wärmetausch ermöglicht.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung, ist eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung
des Schieberventils in einem an das Zulaufrohr angeformten Gehäuse
angeordnet. Das, in die Betätigungseinrichtung aufnehmende,
Gehäuse, kann somit zusammen mit dem Zulaufrohr kostengünstig
als Kunststoffspritzgussteil in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt
werden, wodurch eine zusätzliche Montage eines, die Betätigungseinrichtung
aufnehmenden, Gehäuses, verbunden mit dem dadurch entstehenden Montageaufwand,
vermieden werden kann. Zugleich lässt sich ein derart an
das Zulaufrohr angeformte Gehäuse optimal an die aufzunehmende
Betätigungseinrichtung sowie an gegebenenfalls erforderliche
konstruktive Bedingungen in einem Motorraum anpassen, wodurch eine
besonders hohe Flexibilität erreicht werden kann.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen, jeweils schematisch,
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1 ein
erfindungsgemäßes, an eine Wasserpumpe angeflanschtes,
Zulaufrohr, mit einem integrierten regelbaren und axial verstellbaren
Schieberventil in dessen geschlossener Stellung,
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2 eine
Darstellung wie in 1, jedoch bei geöffnetem
Schieberventil.
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Entsprechend
der 1, ist an einer Kühlmittelpumpe 1,
welche Kühlflüssigkeit zwischen einer nicht gezeigten
Brennkraftmaschine und einem ebenfalls nicht gezeigten Kühler
umwälzt, auf deren Saugseite ein Zulaufrohr 2 angeflanscht,
in welchem ein, ausschließlich den durch dieses Zulaufrohr 2 zur Kühlmittelpumpe
fließenden Kühlmittelstrom, regelndes und axial
verstellbares Schieberventil 3 angeordnet ist. Die Kühlmittelpumpe 1 wird
dabei bspw. über einen nicht gezeigten Riemenantrieb direkt
mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben und weist keine
eigene Antriebseinrichtung, wie bspw. einen Elektromotor, auf. Das
Zulaufrohr 2 und/oder zumindest ein Bestandteil des darin
angeordneten Schieberventils 3 können insbesondere
aus Kunststoff oder aus Leichtmetall, bspw. aus Aluminium, ausgebildet
sein. Generell besteht das Schieberventil 3 aus einem Dichtkegel 4 sowie
einer mit diesem fest verbundenen Schieberstange 5. Die
Schieberstange 5 steht dabei an ihrem, dem Dichtkegel 4 abgewandten
Ende, mit einer Betätigungseinrichtung 6 in Wirkverbindung,
welche eine Axialverstellbewegung der Schieberstange 5 und
damit des Dichtkegels 4 je nach gewünschtem Öffnungs-
bzw. Schließgrad des Schieberventils 3 bewirkt.
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Gemäß der 1 ist
dabei das Schieberventil 3 in dessen geschlossenem Zustand
gezeigt, in welchem der Dichtkegel 4 dicht an einem Ventilsitz 7 anliegt.
Demgegenüber zeigt die 2 das Schieberventil 3 in
dessen geöffnetem Zustand, in welchem der zur Kühlmittelpumpe 1 fließende
Kühlmittelstrom nahezu unbeeinträchtigt im Zulaufrohr 2 fließen
kann. Selbstverständlich sind auch alle erdenklichen Zwischenstellungen
des Schieberventils 3 zwischen den in den 1 und 2 gezeigten
Extremstellungen denkbar, wodurch eine besonders exakte Regelung
der Durchtrittsmenge an Kühlflüssigkeit möglich
ist. Die Betätigungseinrichtung 6, kann bspw. an
dem Zulaufrohr 2 angeordnet oder in einem an das Zulaufrohr 2 angeformten
Gehäuse angeordnet sein. Betrieben wird die Betätigungseinrichtung 6 üblicherweise über
Druckluft bzw. elektrischen Strom.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Zulaufrohr 2, welches
an der Saugseite der Kühlmittelpumpe 1 an diese
angeflanscht ist, ist bspw. während einer Starkphase der
Brennkraftmaschine ein Absperren des durch die Kühlmittelpumpe 1 und
damit durch den Verbrennungsmotor fließenden Kühlmittelstroms möglich,
so dass sich der Verbrennungsmotor schneller aufheizt und dadurch
deutlich weniger CO2 emittiert. Hat die
Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht, so kann das
Schieberventil 3 durch eine einfache Linearbewegung des
Dichtkegels 4 geöffnet und dadurch der Brennkraftmaschine Kühlflüssigkeit
zugeführt werden. Sinkt die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine
bzw. der Kühlflüssigkeit wieder unter einen vordefinierten
Wert ab, so kann das Schieberventil 3 durch eine entgegen gesetzte
lineare Verstellbewegung des Dichtkegels 4 wieder geschlossen
werden und dadurch zu einer Erhöhung der Temperatur in
der Brennkraftmaschine beitragen.
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Die
Verstellbewegung des Dichtkegels 4 mit der darin angeordneten
Schieberstange 5 erfolgt dabei üblicherweise über
eine nicht gezeigte Steuerungs-/Regelungseinrichtung, welche das
Schieberventil 3, dass heißt dessen Dichtkegel 4,
im Zulaufrohr 2 temperaturabhängig steuert bzw.
regelt. Hierzu weist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung zumindest
einen, mit dieser kommunizierenden Temperatursensor auf, der zur
Erfassung einer Kühlflüssigkeitstemperatur und/oder
einer Temperatur der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Der wenigstens eine
Temperatursensor kann dabei bspw. im Bereich eines Zylinderkopfes
angeordnet sein.
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Durch
das erfindungsgemäße Zulaufrohr 2 mit
dem integrierten Schieberventil 3, kann auf eine aufwendig
separat regelbare Kühlmittelpumpe mit einem bspw. hierfür
notwendigen Kennfeldthermostat, verzichtet werden, so dass eine
deutliche Kostenreduzierung zu bisher bekannten Lösungen
realisierbar ist. Die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe 1 ist ständig,
bspw. über einen Riementrieb, mit der Brennkraftmaschine
verbunden und daher nicht separat bezüglich ihrer Förderleistung
steuer- bzw. regelbar. Durch das in das Zulaufrohr 2 integrierte Schieberventil 3 ist
somit eine deutlich einfachere und damit auch kostengünstigere
Regelung des Kühlkreislaufs bzw. der Versorgung der Brennkraftmaschine
mit Kühlflüssigkeit möglich, wodurch
Wettbewerbsvorteile erzielbar sind.
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Durch
ein aus Kunststoff ausgebildetes Zulaufrohr 2, ist darüber
hinaus dessen Ausbildung ebenfalls äußerst kostengünstig
und mit nahezu beliebig wählbarer Formgebung möglich,
wobei darüber hinaus zur Erzielung einer verbesserten Wärmeübertragung,
auch vorgesehen sein kann, dass das Zulaufrohr 2 aus Aluminium,
dass heißt einem Werkstoff mit einem besonders hohen Wärmeleitkoeffizienten, ausgebildet
ist. Darüber hinaus weisen diese beiden speziell erwähnten
Werkstoffe den großen Vorteil auf, dass sie ein geringes
Gewicht besitzen, was insbesondere im Sportwagenbau günstig
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19943981
A1 [0002]
- - DE 10154926 A1 [0003]
- - DE 10318744 A1 [0004]
- - DE 19849492 B4 [0005]