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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor, der eine im Betrieb der Brennkraftmaschine rotierend angetriebene Welle aufweist, und mit einem von der Welle antreibbaren Nebenaggregat, wobei das Nebenaggregat über eine Schlingfederkupplung mit der Welle wirkverbunden ist und wobei die Schlingfederkupplung mittels einer Betätigungsvorrichtung betätigbar ist.
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Ein von einer Welle einer Brennkraftmaschine über einen Riementrieb antreibbares Nebenaggregat ist aus der
DE 11 2012 004 645 T5 bekannt. Dabei ist eine Eingangswelle des Nebenaggregats über eine Schlingfederkupplung mit einem Riemenrad des Riementriebs wirkverbunden.
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Die Funktionsweise einer Schlingfederkupplung beruht auf dem radialen Anpressdruck einer in einer oder mehreren Windungen geführten und auf Torsion belasteten, vorgespannten Spiralfeder, wodurch mit zumindest einer der zu koppelnden Komponenten eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet wird. Dieser Anpressdruck und damit die kraftschlüssige Verbindung ist durch eine Veränderung der Torsionsbelastung der Spiralfeder beeinflussbar, was ein Öffnen und Schließen der Schlingfederkupplung ermöglicht.
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Eine Schlingfederkupplung mit einer Drehmomentbegrenzungsfunktionalität ist aus der
DE 10 2007 015 673 A1 bekannt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine Brennkraftmaschine einen verbesserten Antrieb eines Nebenaggregats durch eine im Betrieb der Brennkraftmaschine angetriebene Welle eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine anzugeben.
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Diese Aufgabe wird mittels einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor, der eine im Betrieb der Brennkraftmaschine rotierend angetriebene Welle aufweist, und mit einem von der Welle antreibbaren Nebenaggregat, wobei das Nebenaggregat über eine Schlingfederkupplung mit der Welle wirkverbunden ist und wobei die Schlingfederkupplung mittels einer Betätigungsvorrichtung betätigbar ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingfederkupplung und die Betätigungsvorrichtung durch eine Gehäusewand eines Gehäuses des Verbrennungsmotors und/oder eines Gehäuses des Nebenaggregats separiert angeordnet sind. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Nebenaggregat oder zumindest eine Antriebswelle des Nebenaggregats direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung eines Getriebes, von der Welle des Verbrennungsmotors angetrieben wird.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine kann eine der beiden Komponenten, d.h. entweder die Schlingfederkupplung oder Betätigungsvorrichtung, vorteilhaft innerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors angeordnet werden, wodurch unter anderem eine hinsichtlich der Außenabmessungen der Brennkraftmaschine vorteilhafte Integration des Antriebsstrang für das Nebenaggregat erreicht werden kann.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine ermöglicht insbesondere, die Schlingfederkupplung innerhalb eines mit einem Schmiermittel beaufschlagten Innenraums des Gehäuses des Verbrennungsmotors anzuordnen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine den Verschleiß und damit die Lebensdauer der Schlingfederkupplung positiv beeinflussende Schmierung realisiert werden, ohne dass dafür separate Mittel zur Schmierung vorgesehen werden müssten.
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Bei dem mit einem Schmiermittel beaufschlagten Innenraum des Gehäuses des Verbrennungsmotors kann es sich vorzugsweise um einen von einem Kurbelgehäuse oder einem Zylinderkurbelgehäuse des Verbrennungsmotors ausgebildeten Kurbelwellenraum handeln, innerhalb dessen auch eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Alternativ kann es sich bei dem mit einem Schmiermittel beaufschlagten Innenraum des Gehäuses des Verbrennungsmotors auch um den Innenraum einer Ölwanne handeln. Insbesondere in diesen Fällen kann es sich bei der bei dem Betrieb des Verbrennungsmotors angetriebenen Welle um eine Ausgleichswelle handeln, die insbesondere mit der Kurbelwelle antriebsverbunden sein kann. Alternativ dazu kann es sich bei der Welle jedoch auch um die Kurbelwelle selbst handeln.
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Als „Ausgleichswelle“ wird eine Welle des Verbrennungsmotors verstanden, die ausschließlich oder primär dem Zweck dient, freie Massenkräfte und/oder Massenmomente, die durch den Betrieb des Kurbeltriebs des Verbrennungsmotors entstehen, auszugleichen.
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Ein Vorteil, der sich aus einem Antrieb des Nebenaggregats mittels einer Ausgleichswelle ergeben kann, ist darin begründet, dass eine solche Ausgleichswelle in der Regel nicht für den Antrieb weiterer Komponenten der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und somit insbesondere ein vorzugsweise vorgesehener Direktantrieb des Nebenaggregats durch die Ausgleichswelle hinsichtlich des Bauraums vorteilhaft in die Brennkraftmaschine integrierbar ist.
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Bei dem mit einem Schmiermittel beaufschlagten Innenraum des Gehäuses des Verbrennungsmotors kann es sich weiterhin um einen Innenraum eines Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors handeln, in dem insbesondere auch eine oder mehrere Nockenwellen angeordnet sein können. Insbesondere in diesem Fall kann es sich bei der bei dem Betrieb des Verbrennungsmotors angetriebenen Welle um eine Nockenwelle handeln, die primär für die Betätigung von Gaswechselventilen vorgesehen ist.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Nebenaggregat um eine Kühlmittelpumpe handelt. Dies kann sich insbesondere bei einem (Direkt-)Antrieb der Kühlmittelpumpe durch eine Ausgleichswelle des Verbrennungsmotors sowohl in konstruktiver Hinsicht als auch hinsichtlich der Außenabmessungen der Brennkraftmaschine positiv auswirken, weil eine Kühlmittelpumpe einer Brennkraftmaschine vorteilhaft im Bereich eines (Zylinder-)Kurbelgehäuses des Verbrennungsmotors positionierbar ist, so dass eine Anordnung im Bereich des regelmäßig bereits mit anderen Komponenten der Brennkraftmaschine belegten Zylinderkopfs vermieden werden kann.
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Bei dem Nebenaggregat kann es sich aber auch um eine andere Komponente der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine handeln, wie beispielsweise einen Klimakompressor, einen Generator, eine Schmiermittelpumpe oder eine Servopumpe (zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks für eine Hilfskraftlenkung eines die Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs) handeln.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung außerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors und/oder des Gehäuses des Nebenaggregats angeordnet ist. Dies kann zum einen den Vorteil mit sich bringen, dass die Betätigungsvorrichtung vor einer Beaufschlagung mit einer innerhalb der Innenräume des Gehäuses des Verbrennungsmotors und/oder des Gehäuses des Nebenaggregats vorhandenen Betriebsflüssigkeit, wie beispielsweise einem Schmiermittel oder einer Kühlflüssigkeit, geschützt ist. Dadurch kann eine aufwändige Abdichtung der Betätigungsvorrichtung vermieden werden. Hinzu kommt, dass aufgrund dieser bevorzugten Positionierung der Betätigungsvorrichtung deren Versorgung mit einer für eine Aktivierung der Betätigungsvorrichtung erforderlichen Energie, beispielsweise in Form von elektrischer Energie oder einem pneumatischen Druck, konstruktiv einfach umgesetzt werden kann.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann zudem vorgesehen sein, dass die Schlingfederkupplung und die Betätigungsvorrichtung bezüglich der Längsrichtung einer Antriebswelle des Nebenaggregats zueinander beabstandet angeordnet sind und zwischen diesen ein von der Antriebswelle angetriebener Rotor positioniert ist. Dies ermöglicht wiederum eine hinsichtlich der Außenabmessungen der Brennkraftmaschine vorteilhafte Integration des von der Welle angetriebenen Nebenaggregats in die Brennkraftmaschine. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Schlingfederkupplung innerhalb eines Innenraums des Gehäuses angeordnet ist, wo diese gegebenenfalls vorteilhaft von einem Schmiermittel beaufschlagt wird, um den Verschleiß der Schlingfederkupplung positiv zu beeinflussen, während das Nebenaggregat oder zumindest der Rotor des Nebenaggregats vorteilhaft innerhalb einer Aufnahmeöffnung der Gehäusewand des Gehäuses des Verbrennungsmotors angeordnet sein kann. Die Betätigungsvorrichtung könnte dann außerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors angeordnet sein, wo diese vorteilhaft vor einer Beaufschlagung mit Betriebsflüssigkeiten des Verbrennungsmotors geschützt und/oder vorteilhaft an eine Energiequelle, die Energie zur Aktivierung der Betätigungsvorrichtung bereitstellt, anschließbar ist.
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Sofern es sich bei dem Nebenaggregat um eine Kühlmittelpumpe handelt, kann eine solche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine auch vorteilhaft ermöglichen, zumindest einen Abschnitt eines Strömungsraums, in dem das Pumpenrad als Rotor der Kühlmittelpumpe angeordnet ist und das von dem Pumpenrad in eine Niederdruckseite und eine Hochdruckseite separiert wird, von der Gehäusewand begrenzen zu lassen. Weiterhin ermöglicht dies einen vorteilhaften Anschluss des Strömungsraums der Kühlmittelpumpe an in die Gehäusewand des Gehäuses des Verbrennungsmotors integrierte Kühlmittelkanäle, in denen das Kühlmittel strömen kann, um dem Pumpenrad zugeführt oder von diesem abgeführt zu werden.
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Die Spiralfeder der Schlingfederkupplung kann vorteilhafterweise über einen Torsionsstab mit der Betätigungsvorrichtung wirkverbunden sein, so dass ein größerer räumlicher Abstand zwischen der Schlingfederkupplung und der Betätigungsvorrichtung überbrückt werden kann. Insbesondere kann dadurch eine Betätigung der Schlingfederkupplung mittels der Betätigungsvorrichtung durch die (mindestens eine) diese Komponenten voneinander separierende Gehäusewand hindurch realisiert werden.
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Dabei wird als „Torsionsstab“ ein stabförmiges Element verstanden, das von der Betätigungsvorrichtung rotiert werden kann und diese Rotation auf die Spiralfeder der Schlingfederkupplung überträgt und diese dadurch auf Torsion belastet, wodurch ein Öffnen oder Schließen der Schlingfederkupplung ermöglicht wird.
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Der Torsionsstab kann weiterhin bevorzugt durch die Antriebswelle des Nebenaggregats geführt sein. Die Antriebswelle kann dazu eine insbesondere entlang ihrer Längsachse führende Öffnung aufweisen, die sich über zumindest einen Abschnitt der Längserstreckung und vorzugsweise über die gesamte Länge der Antriebswelle erstrecken kann. Eine solche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ermöglicht wiederum eine besonders kompakte Integration des Antriebsstrangs für das Nebenaggregat in die Brennkraftmaschine. Zudem ermöglicht die Führung des Torsionsstabs innerhalb der Antriebswelle eine konstruktiv einfache Abdichtung, was sich insbesondere dann vorteilhaft auswirken kann, wenn die Schlingfederkupplung innerhalb eines mit einem Schmiermittel beaufschlagten Innenraums des Gehäuses des Verbrennungsmotors angeordnet ist, während die Betätigungsvorrichtung außerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
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Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Torsionsstab torsionselastisch ausgebildet ist, dieser somit bei einem auf diesen zur Betätigung der Schlingfederkupplung ausgeübten Drehmoment im relevanten Maße elastisch tordiert wird. Auf diese Weise wird in vorteilhafterweise eine Übersetzung zwischen der für die Betätigung der Schlingfederkupplung vorgesehenen Rotationsbewegung des einen Endes des Torsionsstabs im Vergleich zu der diese Betätigung bewirkenden und an dem anderen Ende des Torsionsstabs wirkenden Rotationsbewegung eines Aktors der Betätigungsvorrichtung erreicht. Für die in der Regel relativ kleine Rotationsbewegung, die zur betätigenden Torsionsbelastung der Spiralfeder der Schlingfederkupplung erforderlich ist, kann somit eine relativ große Rotationsbewegung des Aktors der Betätigungsvorrichtung vorgesehen werden, wodurch die konstruktive Ausgestaltung und/oder eine regelnde Ansteuerung der Betätigungsvorrichtung vereinfacht werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass die Schlingfederkupplung bei unbetätigter Betätigungsvorrichtung (insbesondere vollständig) geschlossen ist und somit einen Antrieb des Nebenaggregats mittels der Welle des Verbrennungsmotors auch dann ermöglicht, wenn die Betätigungsvorrichtung nicht mehr aktivierbar ist (Fail-Safe-Funktionalität).
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes Kraftfahrzeug (vorzugsweise PKW oder LKW), mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Dabei kann die Brennkraftmaschine insbesondere zur (direkten oder indirekten) Bereitstellung der Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.
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Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1: schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
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2: schematisch die Integration einer Kühlmittelpumpe in einen Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine; und
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3: die aus der Kühlmittelpumpe und der diese antreibenden Ausgleichswelle bestehende Einheit in einem perspektivischen Längsschnitt.
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Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 10. Diese umfasst einen Verbrennungsmotor 12, der im Betrieb die Antriebsleistung für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stellt.
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Das Kraftfahrzeug umfasst weiterhin ein Kühlsystem mit einem oder mehreren Kühlkreisen, das der Kühlung einzelner Komponenten des Antriebsstrangs, unter anderem des Verbrennungsmotors 12, dient. In dem Kühlsystem zirkuliert eine Kühlflüssigkeit, die Wärmeenergie von den zu kühlenden Komponenten aufnimmt und die in einem sogenannten Hauptwasserkühler 14 sowie zumindest zeitweise in einem Heizungswärmetauscher 16 durch Wärmeübergang auf Umgebungsluft wieder abgekühlt wird, so dass diese wieder zu den zu kühlenden Komponenten rezirkuliert werden kann. In dem Hauptwasserkühler 14 erfolgt der Wärmeübergang von der Kühlflüssigkeit auf die Umgebungsluft (Kühlluft) ausschließlich mit dem Ziel der Kühlung der Kühlflüssigkeit. Der Wärmeübergang in dem Heizungswärmetauscher 16 erfolgt dagegen primär mit dem Ziel der Temperierung von Umgebungsluft, die anschließend einem Innenraum 18 des Kraftfahrzeugs zugeführt werden soll.
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Die Förderung der Kühlflüssigkeit in dem Kühlsystem erfolgt mittels einer Kühlmittelpumpe 20, die vorzugsweise in Form einer Strömungspumpe (insbesondere Radialpumpe) mit einem in einem Strömungsraum eines Pumpengehäuses 22 drehbar gelagerten Pumpenrad 24 ausgebildet sein kann (vgl. 2), wobei das Pumpenrad 24 den Strömungsraum in einen mit einem Einlass verbundenen Niederdruckraum 26 sowie einen mit einem Auslass verbundenen Hochdruckraum 28 unterteilt. Durch einen rotierenden Antrieb des Pumpenrads 24 wird Kühlflüssigkeit von dem Niederdruckraum 26 in den Hochdruckraum 28 gefördert, was mit einer Druckerhöhung verbunden ist, wodurch die Durchströmung der Kühlkreise des Kühlsystems gewährleistet wird.
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Eine mit dem Pumpenrad 24 drehfest verbundene Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20 ist mittels einer Schlingfederkupplung 32 mit einer Ausgleichswelle 34 des Verbrennungsmotors 10 koppelbar. Hierzu ist eine Spiralfeder 36 vorgesehenen, die mit einem ersten Abschnitt innerhalb einer sich in Längsrichtung der Ausgleichswelle 34 erstreckenden Vertiefung 38 (Sacklochbohrung) und mit einem zweiten Abschnitt innerhalb einer ringförmigen Vertiefung 40, die von einem ersten Endabschnitt der Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20 ausgebildet ist, angeordnet ist. Der die ringförmige Vertiefung 40 ausbildende Abschnitt des ersten Endabschnitts der Antriebswelle dient gleichzeitig als Drehlagerelement, wozu dessen Außenseite gleitend innerhalb eines dazu komplementären Abschnitts der längsaxialen Vertiefung 38 in der Ausgleichswelle 34 gelagert ist. Die Spiralfeder 36 ist derart auf Torsion belastet vorgespannt, dass die infolge dieser Vorspannung erzeugten Rückstellkräfte tendenziell ein elastisches Aufweiten der Spiralfeder 36 bewirken. Dies führt zu einem radialen Andrücken der Außenseiten der Windungen der 36 an die angrenzenden Kontaktflächen der Vertiefung 38 in der Ausgleichswelle 34 sowie der ringförmigen Vertiefung 40 in dem ersten Endabschnitt der Antriebswelle 30. Dadurch wirkt die Spiralfeder 36 als Kupplungselement, das mit jeder der beiden zu koppelnden Komponenten, nämlich einerseits der Ausgleichswelle 34 und andererseits der Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20, kraftschlüssig verbunden ist, so dass eine Übertragung eines Drehmoments von der Ausgleichswelle 34 auf die Antriebswelle 30 und damit ein Antrieb der Kühlmittelpumpe 20 mittels der Ausgleichswelle 34 ermöglicht ist. Die Höhe des maximalen übertragbaren Drehmoments hängt dabei von dem radialen Anpressdruck, den die Spiralfeder 36 auf die beiden Komponenten ausübt, ab und ist dadurch verringerbar, dass die Spiralfeder 36 derart weitergehend auf Torsion belastet wird, dass diese sich zusammenzieht. Dies kann soweit erfolgen, bis im Wesentlichen kein relevantes Drehmoment mehr von der Ausgleichswelle 34 auf die Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20 übertragbar ist. Dies stellt die (vollständig) geöffnete Stellung der Schlingfederkupplung 32 dar. Die vollständig geschlossene Stellung der Schlingfederkupplung 32 ist dagegen dann gegeben, wenn auf die Spiralfeder 36 keine ein Zusammenziehen bewirkende Torsionsbelastung mehr ausgeübt wird und die elastischen Rückstellkräfte der vorgespannten Spiralfeder 36 im größtmöglichen Maße einen Kraftschluss zu sowohl der Ausgleichswelle 34 als auch der Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20 herstellt.
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Zur Beeinflussung der Torsionsbelastung der Spiralfeder 36 und damit zur Betätigung der Schlingfederkupplung 32 ist ein Torsionsstab 42 vorgesehen, der integral mit der Spiralfeder 36 ausgebildet ist, wozu ein Endabschnitt des die Spiralfeder 36 ausbildenden Federdrahts ausgehend von der letzten, weitestgehend innerhalb der Vertiefung 38 in der Ausgleichswelle 34 angeordneten Windung der Spiralfeder 36 zunächst radial bis zur Längsachse 44 der Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20 (die der Rotationsachse des Pumpenrads 24 entspricht) geführt, dort um in etwa 90° umgebogen ist und dann durch eine koaxial zu der Längsachse 44 verlaufende Durchgangsöffnung 60 der Antriebswelle 30 hindurch geführt ist und mit dem freien Endabschnitt, der wiederum um in etwa 90° umgebogen ausgeführt ist, mit einer Betätigungsvorrichtung 46 zusammenwirkt.
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Die Betätigungsvorrichtung 46 umfasst einen ferromagnetischen Mitnehmer 48, der drehbar innerhalb eines Gehäusedeckels 50 der Betätigungsvorrichtung 46 gelagert ist. Den Mitnehmer 48 umgibt in radialer Richtung eine elektrische Spule 52, wobei ein Abschnitt des Gehäusedeckels 50 diese beiden Komponenten voneinander separiert.
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Bei zumindest teilweise geschlossener Schlingfederkupplung 32, wenn somit die Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20 von der Ausgleichswelle 34 rotierend mitgenommen wird, wird auch der Mitnehmer 48 von dem umgebogenen Endabschnitt des Torsionsstabs 42 mitgenommen. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an der Spule 52 kann ein Magnetfeld ausgebildet werden, dass hinsichtlich der Rotation der Ausgleichswelle 34 und damit des Mitnehmers 48 bremsend auf diesen wirkt und dadurch die Spiralfeder 36 zusammenziehend auf Torsion belastet. Somit wird ermöglicht, die Schlingfederkupplung 32, die im inaktiven Zustand der Betätigungsvorrichtung 46 vollständig geschlossen ist, so dass eine im Wesentlichen schlupffreie Übertragung der Rotation der Ausgleichswelle 34 auf die Antriebswelle 30 und damit das Pumpenrad 24 der Kühlmittelpumpe 20 erfolgt, durch eine Bestromung der Spule 52 mehr oder weniger zu öffnen, so dass auf diese Weise die Antriebsdrehzahl des Pumpenrads 24 gegenüber der Drehzahl der Ausgleichswelle 34 und damit die Förderleistung der Kühlmittelpumpe 20 verringert oder das Pumpenrad 24 sogar vollständig von einer Mitnahme durch die Ausgleichswelle 34 abgekoppelt werden kann.
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Die bremsende Wirkung des Mitnehmers 48 der Betätigungsvorrichtung 46 bei bestromter Spule 52 führt infolge der torsionselastischen Ausgestaltung des Torsionstabs 42 auch zu dessen relativ ausgeprägter Verdrillung, was in vorteilhafter Weise dazu führt, dass für die relativ geringe Verdrehung an dem in die Spiralfeder 36 übergehenden Ende des Torsionstabs 42, die für ein vollständiges Öffnen der Schlingfederkupplung 32 benötigt wird, eine im Vergleich dazu größere Verdrehung des mit dem Mitnehmer 48 zusammenwirkenden Endabschnitts des Torsionsstabs 42 erforderlich ist, was sich positiv auf die konstruktive Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung 46 und deren Steuerung oder Regelung über die Höhe der an der Spule 52 angelegten elektrischen Spannung auswirken kann.
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In der 2 ist schematisch angedeutet, dass die Schlingfederkupplung 32 innerhalb eines von einem Zylinderkurbelgehäuse 54 des Verbrennungsmotors 10 ausgebildeten Kurbelwellenraum 56 angeordnet ist, innerhalb dessen auch die Ausgleichswelle 34 und eine die Ausgleichswelle 34 über beispielsweise ein Zahnradgetriebe (nicht dargestellt) antreibende Kurbelwelle (nicht dargestellt) drehbar gelagert angeordnet sind. In bekannter Weise wird ein solcher Kurbelwellenraum 56 von einem Schmiermittel beaufschlagt, beispielsweise indem Hubzapfen und Kurbelwangen der Kurbelwelle zeitweise innerhalb einer Umdrehung der Kurbelwelle in ein Schmiermittelbad, dass innerhalb eines von einer Ölwanne (nicht dargestellt) begrenzten Innenraums ausgebildet ist, eintauchen. Die Ölwanne ist dazu unterseitig des Zylinderkurbelgehäuses 54 angeordnet.
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Diese Beaufschlagung des Kurbelwellenraums 56 mit Schmiermittel führt gleichzeitig zu einer die Lebensdauer positiv beeinflussenden Schmierung der Schlingfederkupplung 32, so dass vorteilhafterweise auf separate Mittel zur Schmierung der Schlingfederkupplung 32 verzichtet werden kann. Eine Beaufschlagung der Betätigungsvorrichtung 46 mit dem Schmiermittel wird dagegen durch deren Anordnung außerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 54 verhindert. Diese Positionierung der Betätigungsvorrichtung 46 weist zudem den Vorteil auf, dass die elektrische Spule 52 auf konstruktiv einfache Weise mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden werden kann.
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Die Betätigungsvorrichtung 46 ist vielmehr außenseitig in eine von dem Pumpengehäuse 22 ausgebildete Vertiefung integriert. Eine abdichtende Separierung der Betätigungsvorrichtung 46 von dem Strömungsraum der Kühlmittelpumpe 20 erfolgt mittels eines Trenndeckels 58, der gleichzeitig auch der drehbaren Lagerung des zweiten, von dem die Schlingfederkupplung 32 aufnehmenden Endabschnitt beabstandeten Endabschnitts der Antriebswelle 30 der Kühlmittelpumpe 20 dient.
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Um zu verhindern, dass Schmiermittel über die Durchgangsöffnung 60 in der Antriebswelle 30 aus dem Kurbelwellenraum 56 bis in die Betätigungsvorrichtung 46 gelangt, ist im Bereich des ersten Endabschnitts der Antriebswelle 30 ein den Ringraum zwischen der Innenseite der Durchgangsöffnung 60 und der Außenseite des Torsionsstabs 42 abdichtendes Dichtelement 62 vorgesehen.
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In der 2 ist weiterhin schematisch angedeutet, dass die Kühlmittelpumpe 30 größtenteils innerhalb einer von einer Gehäusewand 64 des Zylinderkurbelgehäuses 54 ausgebildeten Vertiefung, die in einem zentralen Abschnitt sich sogar vollständig durch diese Gehäusewand 64 hindurch erstreckt (und somit als Durchgangsöffnung ausgebildet ist) angeordnet ist, was eine hinsichtlich der Außenabmessungen der Brennkraftmaschine 10 besonders vorteilhafte Integration der Kühlmittelpumpe 20 in den Verbrennungsmotor 12 gewährleistet. Innerhalb dieser Gehäusewand 64 des Zylinderkurbelgehäuses 54 sind zudem Kühlmittelkanäle 66 ausgebildet, die in fluidleitender Verbindung mit dem Einlass und dem Auslass des von dem Pumpengehäuse 22 ausgebildeten Strömungsraums stehen und Teil der Kühlkreise der Brennkraftmaschine 10 sind. Auf diese Weise kann eine Förderung des Kühlmittels innerhalb der Kühlkreise durch den Antrieb der Kühlmittelpumpe 20 mittels der Ausgleichswelle 34 erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Brennkraftmaschine
- 12
- Verbrennungsmotor
- 14
- Hauptwasserkühler
- 16
- Heizungswärmetauscher
- 18
- Innenraum des Kraftfahrzeugs
- 20
- Kühlmittelpumpe
- 22
- Pumpengehäuse
- 24
- Pumpenrad
- 26
- Niederdruckraum
- 28
- Hochdruckraum
- 30
- Antriebswelle der Kühlmittelpumpe
- 32
- Schlingfederkupplung
- 34
- Ausgleichswelle
- 36
- Spiralfeder
- 38
- Vertiefung in der Ausgleichswelle
- 40
- ringförmige Vertiefung in der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe
- 42
- Torsionsstab
- 44
- Längsachse der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe
- 46
- Betätigungsvorrichtung
- 48
- Mitnehmer der Betätigungsvorrichtung
- 50
- Gehäusedeckel der Betätigungsvorrichtung
- 52
- Spule
- 54
- Zylinderkurbelgehäuse
- 56
- Kurbelwellenraum
- 58
- Trenndeckel
- 60
- Durchgangsöffnung
- 62
- Dichtelement
- 64
- Gehäusewand des Zylinderkurbelgehäuses
- 66
- Kühlmittelkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112012004645 T5 [0002]
- DE 102007015673 A1 [0004]
