DE102014007086B4

DE102014007086B4 - Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Lichtmaschinenanordnung und einer integrierten Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE102014007086B4
Application number: DE102014007086.7A
Authority: DE
Inventors: Mario Eichler
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2034-05-15
Also published as: DE102014007086A1

Abstract

Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Lichtmaschinenanordnung,mit einer Brennkraftmaschine und einer Lichtmaschine (2), wobei die Lichtmaschine (2) durch eine Kopplung an einen Drehabtrieb der Brennkraftmaschine drehangetrieben ist, undmit einer drehangetriebenen Kühlmittelpumpe (3), insbesondere als Wasserpumpe, im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine,wobei die Kühlmittelpumpe (3) in die Lichtmaschine (2) integriert ist, undwobei eine zentrale, von der Brennkraftmaschine angetriebene Lichtmaschinen-Antriebswelle (4) als gemeinsamer Antriebsstrang in ein an ein Lichtmaschinen-Gehäuse (6) anschließendes Kühlmittelpumpen-Gehäuse (7) ragt und dort auf der Lichtmaschinen-Antriebswelle (4) ein Pumpen-Flügelrad (8) drehfest befestigt ist, wobei das Kühlmittelpumpen-Gehäuse (7) mit einem Pumpen-Einlauf (9) und einem Pumpen-Auslauf (10) im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine liegt,wobei die Lichtmaschine (8) kühlmittelgekühlt ist und an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist,dadurch gekennzeichnet,dass anschließend an die Kühlmittelpumpe (3) eine Servopumpe (15) auf demselben Antriebsstrang angeordnet ist, unddass ein Lichtmaschinen-Gehäuse (6) für einen Kühlmitteldurchlauf zumindest teilweise dichtummantelt ist, mit einem Kühlraum zwischen dem Lichtmaschinen-Gehäuse (6) und einer Ummantelung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einer Lichtmaschinenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine allgemein bekannte Lichtmaschinenanordnung eines Kraftfahrzeugs besteht darin, dass die Lichtmaschine durch eine Kopplung an einen Drehabtrieb einer Brennkraftmaschine drehangetrieben wird, wozu die Lichtmaschine eine zentrale Antriebswelle mit einer Riemenscheibe aufweist. Zudem liegt im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine regelmäßig eine drehangetriebene Kühlmittelpumpe als sogenannte Wasserpumpe deren Drehantrieb ebenfalls eine zentrale Antriebswelle mit einer Riemenscheibe aufweist. Die Lichtmaschine und die Wasserpumpe liegen mit ihren Antriebswellen achsparallel nebeneinander, wobei die zugeordneten Riemenscheiben und eine Riemenscheibe des Drehabtriebs der Brennkraftmaschine in einer Ebene liegen und über einen Treibriemen gekoppelt sind. Je nach den Gegebenheiten können mit der gleichen achsparallelen Anordnung und zugeordneten Riemenscheiben noch eine Servopumpe, eine zweite Lichtmaschine, sowie weitere Nebenaggregate drehangetrieben werden.
Die vorstehende Anordnung erfordert ersichtlich einen relativ großen Bauraum sowie eine relativ große Anzahl von Bauteilen, wie beispielsweise Halterungen, Umlenk- und Spannrollen für den Treibriemen, etc.. Dadurch ist die Anordnung auch gewichts-, reibungs- und kostenintensiv.
Die FR 2 742 606 A1 offenbart einen Wechselstromgenerator mit einer Rotorwelle, auf der ein Pumpenlaufrad einer Wasserpumpe angeordnet ist. Eine Wandung des Generatorgehäuses weist einen an die Wasserpumpe angeschlossenen Kühlkanal auf.
Die US 4,980,588 A offenbart einen Generator mit Finnen, die an einem Ende eines Rotors angeordnet sind, um eine Wasserpumpe innerhalb eines Außengehäuses des Generators zu realisieren. Das durch die Wasserpumpe geförderte Kühlwasser kühlt einen Stator und einen Rotor des Generators direkt.
Die GB 2 357 377 A offenbart eine Kombination aus Pumpe und elektrischem Generator. Ein Pumpenrad ist auf einer Rotorwelle angeordnet. Eine Wandung des Generatorgehäuses weist einen an die Pumpe angeschlossenen Kühlkanal auf.
Die DE 10 2008 007 414 A1 offenbart, dass mehr als eine Pumpe in einem integrierten Drehmaschinen- und Wasserpumpensystem oder Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe enthalten sein kann.
Die DE 10 2010 044 864 A1 offenbart, dass abtriebsseitige Riemenscheiben für die Lichtmaschine, die Servopumpe, den Klimakompressor und die Kühlmittelpumpe vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einer Anordnung mit Lichtmaschine und Kühlmittelpumpe so weiterzubilden, dass eine Reduzierung von Bauraum, Bauteilen, Gewicht, Reibung und von Kosten möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kühlmittelpumpe in die Lichtmaschine integriert ist. Dadurch können Bauraum, Bauteile, Gewicht, Reibung und Kosten eingespart werden.
Insbesondere kann dabei die Lichtmaschine von der Brennkraftmaschine drehangetrieben und die Kühlmittelpumpe koaxial integral der Lichtmaschine nachgeordnet werden, wobei dann die Kühlmittelpumpe durch die Lichtmaschine drehangetrieben wird. Dazu kann auf der Antriebswelle der Lichtmaschine endseitig eine Riemenscheibe angeordnet sein. Auch die kinematische Umkehr soll hiermit umfasst und beansprucht sein, wenn die Anordnung vertauscht ist, und die Kühlmittelpumpe der Lichtmaschine vorgeschaltet ist und die Kühlmittelpumpe direkt von der Brennkraftmaschine drehangetrieben wird.
Zudem sollen hier allgemein für Lichtmaschinen bekannte Drehantriebskopplungen an die Brennkraftmaschine umfasst sein, wie beispielsweise ein Antrieb mit Ketten, Zahnrädern, etc..
Erfindungsgemäß soll dazu eine zentrale, von der Brennkraftmaschine angetriebene Lichtmaschinenwelle als gemeinsamer Antriebsstrang in ein an ein Lichtmaschinen-Gehäuse anschließendes Kühlmittelpumpen-Gehäuse ragen und dort auf der Welle ein Pumpen-Flügelrad drehfest befestigt sein. Das Kühlmittelpumpen-Gehäuse liegt dabei mit einem Pumpen-Einlauf und einem Pumpen-Auslauf im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine.
Erfindungsgemäß ist die Lichtmaschine kühlmittelgekühlt und an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen dergestalt, dass ein Lichtmaschinen-Gehäuse für einen Kühlmitteldurchlauf zumindest teilweise dicht ummantelt ist. Der Kühlraum zwischen dem Lichtmaschinen-Gehäuse und der Ummantelung ist bevorzugt strömungsmäßig an die integrierte Kühlmittelpumpe angeschlossen und der Kühlmitteldurchlauf an der gekühlten Lichtmaschine wird durch die Kühlmittelpumpe bewirkt. Die Kühlwirkung an der Lichtmaschine kann konstruktiv prinzipiell durch die Dimensionierung, insbesondere die Lage, Strömungsdurchmesser und Größe der kühlmittelführenden Bereiche an der Lichtmaschine festgelegt werden. Für eine effektive vorbestimmte Kühlung kann gegebenenfalls der Kühlmitteldurchlauf an der Lichtmaschine zudem auch in an sich bekannter Weise temperaturgesteuert durchgeführt werden.
Da durch die Integration der Kühlmittelpumpe in/an die Lichtmaschine das für die Brennkraftmaschine erforderliche Kühlmittel unmittelbar auch an die Lichtmaschine herangeführt wird, ist eine Kühlung der Lichtmaschine konstruktiv einfach und kostengünstig durchführbar.
Eine solche Kühlung der Lichtmaschine hat insbesondere den Vorteil, dass deren Leistung erhöht werden kann, da dabei mehr entstehende Abwärme über das Kühlmittel abgeführt wird. Beispielsweise kann dadurch bei einem Bus gegebenenfalls eine zweite Lichtmaschine entfallen, so dass damit eine weitere Reduzierung von Bauraum, Bauteilen, Gewicht, und Kosten durch den Entfall einer zweiten Lichtmaschine möglich ist.
Für den Kühlmitteldurchlauf an der Lichtmaschine wird somit hier ein Kühlmittelanteil aus dem Kühlkreislauf für die Brennkraftmaschine abgezweigt. Als Kühlmittel wird hier in allgemein bekannter Weise Wasser verwendet, welches gegebenenfalls Zusätze enthält, wobei die Kühlmittelpumpe als sogenannte Wasserpumpe ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird zusätzlich zur Lichtmaschine und zur Kühlmittelpumpe noch eine Servopumpe auf dem gemeinsamen Antriebsstrang in Reihe geschaltet und mittels einer gemeinsamen Riemenscheibe angetrieben. Dabei kann ein zusätzlicher Bauraumgewinn, ein weiterer Entfall von Bauteilen sowie eine Reduzierung von Gewicht, von Reibungswiderständen und von Kosten erzielt werden.
Die Integration Lichtmaschine/Kühlmittelpumpe kann gehäusetechnisch so ausgeführt sein, dass die Lichtmaschine und die Kühlmittelpumpe in einem einzigen, einteiligen und materialeinheitlichen Gehäuse, insbesondere in einem Gussgehäuse untergebracht sind. Damit ergibt sich ein sehr hoher Integrationsgrad. Je nach den Anforderungen und Gegebenheiten kann es jedoch auch zweckmäßiger sein, das Gehäuse aus einzelnen Gehäusen oder Gehäuseteilen mehrteilig zusammengesetzt zu montieren. Damit können sich insbesondere Vorteile im Reparaturfall ergeben.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine integrierte Anordnung aus einer Lichtmaschine 2 und einer Kühlmittelpumpe als Wasserpumpe 3.
Die Lichtmaschine 2 wird mittels einer zentralen Antriebswelle 4 drehangetrieben, an derem freien Ende eine Riemenscheibe 5 angeordnet ist. Mittels der Riemenscheibe 5 ist die Antriebswelle 4 mittels eines (nicht dargestellten) Treibriemens an eine Riemenscheibe eines Drehabtriebs einer Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs gekoppelt.
Die Antriebswelle 4 ragt durch ein Lichtmaschinen-Gehäuse 6 zentral in ein (schematisch dargestelltes) in Reihe liegendes Wasserpumpen-Gehäuse 7, wobei dort auf der durchgehenden Antriebswelle 4 ein Pumpen-Flügelrad 8 drehfest angeordnet ist. Das Wasserpumpen-Gehäuse 7 weist einen (schematisch dargestellten) Pumpen-Einlauf 9 und einen Pumpen-Auslauf 10 auf. Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Antriebswelle 4 drehangetrieben (Pfeil 11), so dass mittels der Lichtmaschine 2 Strom erzeugt wird. Zudem wird Kühlmittel im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine durch das Wasserpumpengehäuse 7 gefördert (schematisch beispielsweise durch Pfeil 12 dargestellt).
Erfindungsgemäß ist ein Lichtmaschinen-Gehäuse 6 für einen Kühlmitteldurchlauf zumindest teilweise dicht ummantelt, mit einem Kühlraum zwischen dem Lichtmaschinen-Gehäuse 6 und der Ummantelung. Dieser Kühlraum ist mit Öffnungen an das Wasserpumpen-Gehäuse 7 angeschlossen, so dass ein Teil des durch das Wasserpumpen-Gehäuse 7 strömenden Kühlmittels für eine Kühlung der Lichtmaschine abgezweigt wird (schematisch durch Pfeil 13 dargestellt). Das Kühlmittel wird dann durch Kühlräume in der Gehäuseummantelung des Wasserpumpen-Gehäuses 7 gepumpt (dargestellt durch weitere Pfeile) und über Austrittsöffnungen an der Ummantelung wieder dem Kühlkreislauf für die Brennkraftmaschine zugeführt (schematisch dargestellt durch Pfeil 14).
Erfindungsgemäß kann die Aneinanderreihung von Lichtmaschine 2 und Wasserpumpe 3 gegebenenfalls noch um eine Servopumpe 15 ergänzt werden, welche dann beispielsweise mit einer weiteren Verlängerung 16 der Antriebswelle 4 drehangetrieben wird (Pfeil 17). Diese alternative Ergänzung durch eine Servopumpe 15 ist schematisch strichliert eingezeichnet.
Bezugszeichenliste

1: integrierte Anordnung
2: Lichtmaschine
3: Wasserpume
4: Antriebswelle
5: Riemenscheibe
6: Lichtmaschinen-Gehäuse
7: Wasserpumpen-Gehäuse
8: Pumpen-Flügelrad
9: Pumpen-Einlauf
10: Pumpen-Auslauf
11: Pfeil
12: Pfeil
13: Pfeil
14: Pfeil
15: Servopumpe
16: Verlängerung
17: Pfeil

Claims

Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Lichtmaschinenanordnung, mit einer Brennkraftmaschine und einer Lichtmaschine (2), wobei die Lichtmaschine (2) durch eine Kopplung an einen Drehabtrieb der Brennkraftmaschine drehangetrieben ist, und mit einer drehangetriebenen Kühlmittelpumpe (3), insbesondere als Wasserpumpe, im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine, wobei die Kühlmittelpumpe (3) in die Lichtmaschine (2) integriert ist, und wobei eine zentrale, von der Brennkraftmaschine angetriebene Lichtmaschinen-Antriebswelle (4) als gemeinsamer Antriebsstrang in ein an ein Lichtmaschinen-Gehäuse (6) anschließendes Kühlmittelpumpen-Gehäuse (7) ragt und dort auf der Lichtmaschinen-Antriebswelle (4) ein Pumpen-Flügelrad (8) drehfest befestigt ist, wobei das Kühlmittelpumpen-Gehäuse (7) mit einem Pumpen-Einlauf (9) und einem Pumpen-Auslauf (10) im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine liegt, wobei die Lichtmaschine (8) kühlmittelgekühlt ist und an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an die Kühlmittelpumpe (3) eine Servopumpe (15) auf demselben Antriebsstrang angeordnet ist, und dass ein Lichtmaschinen-Gehäuse (6) für einen Kühlmitteldurchlauf zumindest teilweise dichtummantelt ist, mit einem Kühlraum zwischen dem Lichtmaschinen-Gehäuse (6) und einer Ummantelung.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel ein mit Zusätzen versetztes Wasser verwendet ist und die Kühlmittelpumpe als Wasserpumpe (3) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der Lichtmaschine (2) an den Drehabtrieb der Brennkraftmaschine mittels eines Treibriemens und einer Riemenscheibe (5) an einem der Kühlmittelpumpe (3) gegenüberliegenden Ende der Antriebswelle (4) durchgeführt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmaschinen-Gehäuse (6) und das Kühlmittelpumpen-Gehäuse (7) und auch ein Servopumpen-Gehäuse als einteiliges Gehäuse hergestellt sind oder durch einzelne Gehäuse oder Gehäuseteile gebildet sind, die mehrteilig zusammengesetzt montiert sind.