DE102015005575B3

DE102015005575B3 - Schaltbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015005575B3
Application number: DE102015005575.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Krzeminski
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2015-05-04
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2035-05-05

Abstract

Die Erfindung stellt eine erfindungsgemäß vorteilhafte, schaltbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs während des Stillstands der Brennkraftmaschine bereit. Die Kühlmittelpumpe weist dazu eine Kupplungsanordnung auf, mittels welcher die Kühlmittelpumpe während des Betriebs der Brennkraftmaschine von der Brennkraftmaschine und während des Stillstands der Brennkraftmaschine von einem externen Antrieb angetrieben wird. Die Kupplungsanordnung weist dazu eine erste Kupplung auf, mittels welcher die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe mit der Brennkraftmaschine schaltbar verbunden oder nicht verbunden ist. Die Kupplungsanordnung weist weiter eine zweite Kupplung auf, mittels welcher die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe mit dem externen Antrieb schaltbar verbunden oder nicht verbunden ist. Die erste Kupplung wird in Abhängigkeit der zweiten Kupplung betätigt, so dass jeweils nur eine der beiden Kupplungen geschlossen ist und demnach die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe entweder mit der Brennkraftmaschine oder dem externen Antrieb verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine schaltbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Kühlmittelkreisläufe für Brennkraftmaschinen bekannt, welche eine Kühlmittelpumpe zum Umwälzen von Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelkreislaufs aufweisen. Zur Entlüftung nach einer Befüllung oder Nachfüllung des Kühlmittelkreislaufs mit Kühlmittel muss das Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe umgewälzt werden. Bei einem mechanischen Antrieb der Kühlmittelpumpe mittels der Brennkraftmaschine muss zur Entlüftung des Kühlmittelkreislaufs die Brennkraftmaschine betrieben werden.
Aus der Patentschrift DE19547493C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erstbefüllung eines Fluidkreislaufes einer Brennkraftmaschine mit einem Sperrventil im Fluidkreislauf bekannt. Weiter wird beschrieben, die betriebsmäßige Förderpumpe zur Erstbefüllung zu verwenden. Der Antrieb der Förderpumpe zur Erstbefüllung wird nicht beschrieben.
Aus der Patentschrift DE10128059C1 geht eine mit einer Riemenscheibe versehene, regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotoren hervor, welche mit einem zusätzlichen zuschaltbaren Elektromotor mit einer Rücklaufsperre ausgestattet ist. Dadurch ist selbst bei Motorstillstand die Pumpenfunktion der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe gegeben.
Aus der Offenlegungsschrift DE10143110A1 ist ein Kühl- und Heizungskreislauf für Kraftfahrzeuge mit einer Zusatzpumpe in einem Entlüftungskreislauf bekannt. Mittels der Zusatzpumpe wird ein Entlüftungskühlmittelstrom durch den Entlüftungskreislauf befördert. Weiter wird beschrieben, dass die Zusatzpumpe ebenfalls zum Befüllen des Kühl- und Heizungskreislaufs dienen kann.
Aus der Offenlegungsschrift DE102005024827A1 ist eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Kühlvorrichtung bekannt. Die Kühlvorrichtung weist einen Kühlmittelkreislauf mit einer Kühlmittelpumpe auf, wobei die Kühlmittelpumpe eine Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine und wenigstens einem Elektromotor aufweist. Die Kopplung ist dabei als Freilauf ausgeführt, so dass die Kühlmittelpumpe mittels des Elektromotors angetrieben wird, ohne dass die Verbrennungskraftmaschine eine Drehzahl aufweisen muss.
Aus der Patentschrift DE102011115065B3 ist eine Kühlmittelfördereinrichtung mit einer Kühlmittelpumpe bekannt, wobei die Kühlmittelpumpe von einem ersten und einem zweiten Antriebsaggregat über ein Planetengetriebe mit einer dem jeweiligen Antriebsaggregat zugeordneten ersten und zweiten Eingangswelle antreibbar ist. Weiter ist eine Kupplung vorgesehen, mittels welcher die Eingangswellen miteinander koppelbar sind.
Aus der Offenlegungsschrift DE102008039700A1 ist eine Kühlmittelpumpe für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Kühlmittelpumpe weist ein in einem Gehäuse drehbar gelagertes Laufrad auf, welches zum Antrieb der Kühlmittelpumpe mittels einer Schaltkupplung mit dem Antriebsstrang schaltbar verbunden werden kann. Für eine möglichst einfache und platzsparende Ausführung ist die Schaltkupplung als formschlüssige Kupplung ausgebildet.
Aus der Offenlegungsschrift AT512059A1 geht ein Antrieb für eine Pumpe eines Verbrennungsmotors hervor. Der Antrieb weist auf einer Antriebswelle eine elektrische Maschine und ein Schwungrad auf. Für einen unterbrechungsfreien Antrieb der Pumpe ist weiterhin eine Kupplung vorgesehen, mittels welcher der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine verbunden werden kann.
Aus der Offenlegungsschrift DE102008016277A1 ist eine spezielle Ausführung einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung für eine Kühlwasserpumpe eines Verbrennungsmotors bekannt. Mittels der elektromagnetisch betätigbaren Kupplung wird ein Antriebsrad in einem Nebentrieb eines Verbrennungsmotors mit der Antriebswelle der Kühlwasserpumpe reibschlüssig verbunden.
Aus der Offenlegungsschrift DE102010044694A1 geht eine schaltbare Pumpe hervor. Mittels einer Ziehkeilkupplung ist eine im Pumpengehäuse drehbar gelagerte Pumpenrotorwelle mit einem Ketten- / Riemenrad antriebsverbindbar, wobei das Ketten- / Riemenrad weiter mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist.
Aus der Offenlegungsschrift JP2003239852A ist eine Antriebsvorrichtung einer Hydraulikpumpe bekannt. Für den Antrieb der Hydraulikpumpe sind ein Motor und ein Elektromotor vorgesehen, welche jeweils mit einer Kupplung mit der Hydraulikpumpe verbindbar sind. Die Kupplungen sind dabei parallel zueinander angeordnet und miteinander verbunden. Die Kupplungen sind mit einem Freilauf ausgestattet, so dass eine Antriebsleistung nur übertragen wird, wenn die Antriebsdrehzahl der Motoren höher als die Abtriebsdrehzahl zum Antrieb der Hydraulikpumpe ist.
Aus der Veröffentlichung DE112009000861T5 ist eine Kühlmittelpumpe mit einem auf einer Pumpenradwelle angeordneten Pumpenrad und mit einer Antriebsvorrichtung für das Pumpenrad bekannt. Die Pumpenradwelle ist in einen Antriebsabschnitt und einen Abtriebsabschnitt unterteilt, wobei der Antriebsabschnitt und der Abtriebsabschnitt mittels einer schaltbaren Kupplung miteinander verbindbar ist. Die Antriebseinrichtung weist einen mechanischen, insbesondere einen Riemenscheibenantrieb, und weiter einen Elektromotorantrieb auf. Weiter wird beschrieben, dass der Elektromotorantrieb und der mechanische Antrieb zueinander in Reihe angeordnet sind und der mechanische Antrieb zur Sicherstellung einer maximalen Pumpenleistung mittels der schaltbaren Kupplung zugeschaltet werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vorteilhafte, schaltbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs während des Stillstands der Brennkraftmaschine bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch eine schaltbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine erfindungsgemäß vorteilhafte, schaltbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs während des Stillstands der Brennkraftmaschine bereit.
Die Kühlmittelpumpe weist dazu eine Kupplungsanordnung auf, mittels welcher die Kühlmittelpumpe während des Betriebs der Brennkraftmaschine von der Brennkraftmaschine und während des Stillstands der Brennkraftmaschine von einem externen Antrieb angetrieben wird. Demnach wird die Kühlmittelpumpe während des Betriebs der Brennkraftmaschine von der Brennkraftmaschine zur Umwälzung von Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf oder während des Stillstands der Brennkraftmaschine von dem externen Antrieb zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs angetrieben.
In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird mittels der Kupplungsanordnung eine Antriebswelle der Kühlmittelpumpe mit einem Nebentrieb der Brennkraftmaschine oder mit dem externen Antrieb schaltbar verbunden. Die Kupplungsanordnung weist dazu eine erste Kupplung auf, mittels welcher die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe mit dem Nebentrieb der Brennkraftmaschine schaltbar verbunden oder nicht verbunden ist. Die Kupplungsanordnung weist weiter eine zweite Kupplung auf, mittels welcher die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe mit dem externen Antrieb schaltbar verbunden oder nicht verbunden ist. Die erste Kupplung wird in Abhängigkeit der zweiten Kupplung betätigt, so dass jeweils nur eine der beiden Kupplungen geschlossen ist und demnach die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe entweder mit dem Nebentrieb der Brennkraftmaschine oder dem externen Antrieb verbunden ist.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine ist die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe zur Umwälzung von Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf mit dem Nebentrieb der Brennkraftmaschine verbunden, wobei die erste Kupplung geschlossen und die zweite Kupplung geöffnet ist. Zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs während des Stillstands der Brennkraftmaschine ist die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe mit dem externen Antrieb verbunden, wobei die erste Kupplung geöffnet und die zweite Kupplung geschlossen ist.
Die erste Kupplung wird mittels der zweiten Kupplung automatisch gesteuert. Dazu ist ein Betätigungsmechanismus vorgesehen, welcher durch die zweite Kupplung ausgelöst wird und auf die Schaltung der ersten Kupplung wirkt. Die erste Kupplung ist geschlossen, wenn die zweite Kupplung geöffnet ist. Wird der externe Antrieb mit der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe verbunden, indem die zweite Kupplung geschlossen wird, wird die erste Kupplung mittels des Betätigungsmechanismus geöffnet. Demnach wird die erste Kupplung durch den von der zweiten Kupplung auslösbaren Betätigungsmechanismus geschaltet, wobei die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe entweder mittels der geschlossenen ersten Kupplung mit dem Nebentrieb der Brennkraftmaschine oder mittels der geschlossenen zweiten Kupplung mit dem externen Antrieb verbunden ist.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung sind die erste Kupplung und die zweite Kupplung als formschlüssige Kupplungen ausgeführt. Dazu sind Eingriffselemente vorgesehen, welche schaltbar für eine drehfeste Verbindung in Eingriff oder für keine drehfeste Verbindung außer Eingriff gebracht werden können. Alternativ können die erste Kupplung und / oder die zweite Kupplung als kraftschlüssige Kupplung ausgeführt sein. Dazu sind Reibelemente vorgesehen, welche schaltbar für eine drehfeste Verbindung in Reibkontakt oder für keine drehfeste Verbindung außer Reibkontakt gebracht werden können.
Ein erster Kupplungsteil der ersten Kupplung ist mit der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe und ein zweiter Teil der ersten Kupplung mit dem Nebentrieb der Brennkraftmaschine verbunden. Die Verbindung der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe zum Nebentrieb der Brennkraftmaschine erfolgt beispielsweise mittels eines Riementriebs, wobei der zweite Kupplungsteil der ersten Kupplung mit einer Riemenscheibe verbunden ist, oder mittels eines Zahnradgetriebes, wobei der zweite Kupplungsteil der ersten Kupplung mit einem Zahnrad verbunden ist.
Ein erster Kupplungsteil der zweiten Kupplung ist mit dem Antrieb der Kühlmittelpumpe und ein zweiter Teil der zweiten Kupplung mit dem externen Antrieb verbunden. Der zweite Kupplungsteil der zweiten Kupplung ist als Adaptionswerkzeug ausgeführt, mittels welchem der externe Antrieb mit dem Antrieb der Kühlmittelpumpe in einfacher Weise verbunden werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist die zweite Kupplung einen Rastmechanismus auf, welcher eine sichere Verbindung der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe mit dem externen Antrieb gewährleistet.
Mittels der schaltbaren Kühlmittelpumpe und des Adaptionswerkzeugs zur Verbindung des externen Antriebs mit der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe wird eine Möglichkeit gegeben, durch welche eine einfache Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs während des Stillstands der Brennkraftmaschine erfolgen kann.
Ausführungsbeispiel
Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen schaltbaren Kühlmittelpumpe 1 für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigt:
1: eine schematische Darstellung der schaltbaren Kühlmittelpumpe 1 mit einem nicht verbundenen externen Antrieb 2,
2: eine schematische Darstellung der schaltbaren Kühlmittelpumpe 1 mit verbundenem externem Antrieb 2 und
3: eine schematische Darstellung der schaltbaren Kühlmittelpumpe 1 mit verbundenem externem Antrieb 2 und einem zusätzlichen Rastmechanismus 14.
Die erfindungsgemäß vorteilhafte schaltbare Kühlmittelpumpe 1, dargestellt in 1 und 2, umfasst einen Pumpenrotor 3 auf einer Antriebswelle 4, wobei die Antriebswelle 4 in einem Gehäuse 5 drehbar gelagert ist. Weiter ist auf der Antriebswelle 4 eine Riemenscheibe 6 drehbar gelagert und über eine erste Kupplung 7 schaltbar mit der Antriebswelle 4 drehfest verbunden oder nicht verbunden. Die Riemenscheibe 6 ist dabei andererseits des Gehäuses 5 zum Pumpenrotor 3 gelagert. Die erste Kupplung 7 ist als formschlüssige Kupplung ausgeführt, wobei wenigstens ein federbelasteter Stift 8 radial verschiebbar in der Antriebswelle 4 gelagert ist und in eine Aussparung 9 in der Riemenscheibe 6 eingreift, dargestellt in 1. Der Stift 8 ist dazu hinsichtlich seiner Längsachse radial zur Antriebswelle 4 ausgerichtet. Der Stift 8 weist einen Betätigungsmechanismus 10 auf, mittels welcher der Stift 8 in radialer Richtung zur Antriebswelle 4 verschiebbar ist.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine ist der federbelastete Stift 8 derart positioniert, dass dieser in die Aussparung 9 eingreift und somit eine drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle 4 und Riemenscheibe 6 bereitstellt. Dadurch ist der Antrieb der Kühlmittelpumpe 1 mit der Brennkraftmaschine zur Umwälzung von Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf während des Betriebs der Brennkraftmaschine verbunden und mit dem externen Antrieb 2 nicht verbunden.
Um eine Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs während des Stillstands der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, wird der externe Antrieb 2 mit der Kühlmittelpumpe 1 verbunden, indem eine zweite Kupplung 11 geschlossen und gleichzeitig die erste Kupplung 7 geöffnet wird, dargestellt in 2. Die zweite Kupplung 11 ist als formschlüssige Kupplung ausgeführt, wobei Klauen 12 ineinander eingreifen und eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 4 und dem externen Antrieb 2 bereitstellen. Wird die zweite Kupplung 11 geschlossen, wird die erste Kupplung 7 automatisch geöffnet, indem der Stift 8 mittels des Betätigungsmechanismus 10 und einer Anlauffläche 13 am externen Antrieb 2 verschoben und außer Eingriff mit der Aussparung 9 gebracht wird. Dadurch ist der Antrieb der Kühlmittelpumpe 1 mit dem externen Antrieb 2 zur Befüllung, Entlüftung oder Entleerung des Kühlmittelkreislaufs während des Stillstands der Brennkraftmaschine verbunden und mit der Brennkraftmaschine nicht verbunden.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung, dargestellt in 3, ist zudem zwischen der Antriebswelle 4 und dem externen Antrieb 2 der Rastmechanismus 14 vorgesehen, mittels welchem eine sichere Positionierung des externen Antriebs 2 gegenüber der Antriebswelle 4 gewährleistet wird.
Bezugszeichenliste

1: Kühlmittelpumpe
2: externer Antrieb
3: Pumpenrotor
4: Antriebswelle
5: Gehäuse
6: Riemenscheibe
7: erste Kupplung
8: Stift
9: Aussparung
10: Betätigungsmechanismus
11: zweite Kupplung
12: Klauen
13: Anlauffläche
14: Rastmechanismus

Claims

Schaltbare Kühlmittelpumpe (1) eingerichtet für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine, mit einer ersten Kupplung (7), mittels welcher eine Antriebswelle (4) der Kühlmittelpumpe (1) mit einem Nebentrieb der Brennkraftmaschine schaltbar verbunden oder nicht verbunden ist, mit einer zweiten Kupplung (11), mittels welcher die Antriebswelle (4) mit einem externen Antrieb (2) schaltbar verbunden oder nicht verbunden ist, und mit einem von der zweiten Kupplung (11) auslösbaren Betätigungsmechanismus (10), mittels welchem die erste Kupplung (7) geschaltet wird, wobei die Antriebswelle (4) der Kühlmittelpumpe (1) entweder mittels der geschlossenen ersten Kupplung (7) mit dem Nebentrieb der Brennkraftmaschine oder mittels der geschlossenen zweiten Kupplung (11) mit dem externen Antrieb (2) verbunden ist.
Schaltbare Kühlmittelpumpe (1) für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (11) einen Rastmechanismus zur sicheren Verbindung der Antriebswelle (4) der Kühlmittelpumpe (1) mit dem externen Antrieb (2) aufweist.
Schaltbare Kühlmittelpumpe (1) für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebentrieb der Brennkraftmaschine als Riementrieb ausgeführt ist und ein erstes Kupplungsteil der ersten Kupplung (7) mit der Antriebswelle (4) der Kühlmittelpumpe (1) und ein zweites Kupplungsteil der ersten Kupplung (7) mit einer Riemenscheibe (6) verbunden ist.