DE10237778B4

DE10237778B4 - Koppelbare Kühlmittelpumpen

Info

Publication number: DE10237778B4
Application number: DE10237778A
Authority: DE
Inventors: Yasar Dr.-Ing. Kaya; Willi Dipl.-Ing. Weber; Martin Dipl.-Ing. Zeilinger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-08-17
Filing date: 2002-08-17
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2022-08-18
Also published as: DE10237778A1; US7032546B2; US20050188927A1; WO2004022939A1; EP1529157A1; WO2004022939B1

Abstract

Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine, mit
einer ersten Kühlmittelpumpe (1), deren Pumpenwelle (1.3) über eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Riemenscheibe (6) angetrieben wird,
einer zweiten Kühlmittelpumpe (2), deren Pumpenwelle (2.4) mit der Pumpenwelle (1.3) der ersten Kühlmittelpumpe (1) über eine Kupplung (3) verbindbar ist, und einem Übersetzungsgetriebe (4), das der Kupplung (3) zugeordnet ist oder das mit der Kupplung (3) in Wirkverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kupplung (3) auf der der Riemenscheibe (6) abgewandten Seite der ersten Kühlmittelpumpe (1) angeordnet ist, und dass die zweite Kühlmittelpumpe (2) unter Zwischenschaltung des Übersetzungsgetriebes (4) auf der der ersten Kühlmittelpumpe (1) abgewandten Seite der Kupplung (3) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine mit zwei Kühlmittelpumpen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bereits eine Kühlmittelpumpe mit zwei axial fluchtenden Pumpenrädern aus der DE 1476365 bekannt. Das erste Pumpenrad ist mit der Antriebswelle fest verbunden. Das zweite Pumpenrad ist über eine druckgesteuerte Kupplung mit dem ersten Pumpenrad verbindbar, wobei der Steuerdruck von der Temperatur der geförderten Flüssigkeit abhängt. Eine ähnliche Konstruktion ist auch aus der US-A-2002/0083905 bekannt.
Ferner offenbart die FR-A-2,519,694 einen Kühlmittelkreislauf für eine Brennkraftmaschine, auf dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert. Der in 5 dieser Druckschrift dargestellte Kühlmittelkreislauf enthält eine erste Kühlmittelpumpe, die über ein erstes Getriebe mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist und dauerhaft und temperaturabhängig durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, sowie eine zweite Kühlmittelpumpe, die über ein zweites Getriebe und eine Kupplung wahlweise mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbindbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine derart auszubilden, dass eine optimale Kühlung der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kühlmittelkreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine enthält eine erste Kühlmittelpumpe, deren Pumpenwelle über eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Riemenscheibe angetrieben wird, eine zweite Kühlmittelpumpe, deren Pumpenwelle mit der Pumpenwelle der ersten Kühlmittelpumpe über eine Kupplung verbindbar ist, und ein Übersetzungsgetriebe, das der Kupplung zugeordnet ist oder das mit der Kupplung in Wirkverbindung steht. Erfindungsgemäß ist die Kupplung auf der der Riemenscheibe abgewandten Seite der ersten Kühlmittelpumpe angeordnet, und die zweite Kühlmittelpumpe ist unter Zwischenschaltung des Übersetzungsgetriebes auf der der ersten Kühlmittelpumpe abgewandten Seite der Kupplung angeordnet. Durch diese Anordnung der zwei Kühlmittelpumpen kann eine optimale Kühlleistung der zweiten Kühlmittelpumpe unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht werden. Die zweite Kühlmittelpumpe kann somit entsprechend dem Übersetzungsverhältnis sehr klein ausfallen.
Hierbei ist es vorteilhaft, dass die erste Kühlmittelpumpe und die zweite Kühlmittelpumpe mit der Kupplung und/oder mit dem Übersetzungsgetriebe form- und/oder kraftschlüssig verbunden sind. Durch die Verwendung einer formschlüssigen Verbindung werden Übertragungsverluste vermieden.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die erste Kühlmittelpumpe und die zweite Kühlmittelpumpe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Somit sind neben einer effizienten Bauraumnutzung eine gemeinsame Vormontage und ggf. ein gemeinsamer Testlauf möglich.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das Übersetzungsverhältnis i des Übersetzungsgetriebes zwischen 0,05 und 0,9, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 ist. Die Drehzahl der zweiten Kühlmittelpumpe kann somit entsprechend ihrer Baugröße und der notwendigen Förderleistung bzw. Kühlleistung eingestellt werden. Zudem ist ein günstiger Betriebspunkt im Schnittpunkt von der Motorkennlinie und der Pumpenkennlinie erreichbar.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die zweite Kühlmittelpumpe eine Saugleitung und eine Druckleitung aufweist, wobei innerhalb der Saugleitung und/oder innerhalb der Druckleitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Bei einer höheren Pump- bzw. Förderleistung der ersten Kühlmittelpumpe kann somit kein Kühlmittel von der Druckleitung der ersten Kühlmittelpumpe ausgehend über die zweite Kühlmittelpumpe zurück in die Kühlmittelzuführleitung fließen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die erste Kühlmittelpumpe auch mit der Brennkraftmaschine form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass das Verhältnis der spezifischen Förderleistung von der ersten Kühlmittelpumpe und der zweiten Kühlmittelpumpe zwischen 1,5 und 10, insbesondere zwischen 2 und 6 ist.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass die Kupplung ein automatisches und/oder ein manuell bedienbares Steuerteil aufweist und das Übersetzungsverhältnis i der Kupplung automatisch und/oder manuell veränderbar ist, wobei der Kupplung ein die Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf erfassendes Steuerelement mit einem Temperatursensor zugeordnet ist. Die automatische Regelung der Drehzahl bzw. der Förderleistung gewährleistet den Einsatz eines Steuergeräts, das zumindest die Kühlmitteltemperatur und ggf. weitere Parameter der Brennkraftmaschine wie z. B. die Drehzahl berücksichtigt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Kühlmittelpumpe und einer zweiten Kühlmittelpumpe.
Die in 1 dargestellte erste Kühlmittelpumpe 1 weist eine Pumpenwelle 1.3 auf und wird über eine Riemenscheibe 6 angetrieben. An einer der Riemenscheibe 6 gegenüberliegenden Seite der Pumpenwelle 1.3 ist diese mit einer Kupplung 3 mechanisch verbunden. Der Kupplung 3 ist ein Übersetzungsgetriebe 4 zugeordnet, welches die Drehzahl der ersten Kühlmittelpumpe 1 auf eine höhere Drehzahl übersetzt.
Das Übersetzungsgetriebe 4 ist stufenlos ausgebildet, wobei das Übersetzungsverhältnis i zwischen 0,2 und 0,8 beträgt.
Die Kupplung 3 bzw. das Übersetzungsgetriebe 4 ist wiederum mit einer zweiten Kühlmittelpumpe 2 bzw. mit einer Pumpenwelle 2.4 der zweiten Kühlmittelpumpe 2 mechanisch verbunden.
Beide Kühlmittelpumpen 1, 2 werden über eine gemeinsame Kühlmittelzuführleitung 7 und jeweils eine Saugleitung 1.1, 2.1 mit Kühlmittel versorgt. Über die Druckleitung 1.2 und die Druckleitung 2.2 wird das Kühlmittel in einen gemeinsamen Kühlmittelkanal 8 und von dort zur nicht dargestellten Brennkraftmaschine geführt.
Innerhalb der Saugleitung 2.1 der zweiten Kühlmittelpumpe 2 ist ein Rückschlagventil 2.3 angeordnet. Das Rückschlagventil 2.3 kann auch innerhalb der Druckleitung 2.2 der zweiten Kühlmittelpumpe 2 vorgesehen sein.

1: erste Kühlmittelpumpe
1.1: Saugleitung
1.2: Druckleitung
1.3: Pumpenwelle
2: zweite Kühlmittelpumpe
2.1: Saugleitung
2.2: Druckleitung
2.3: Rückschlagventil
2.4: Pumpenwelle
3: Kupplung
4: Übersetzungsgetriebe
5: Steuerelement
5.1: Temperatursensor
6: Riemenscheibe
7: Kühlmittelzuführleitung
8: Kühlmittelkanal

Claims

Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine, mit einer ersten Kühlmittelpumpe (1), deren Pumpenwelle (1.3) über eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Riemenscheibe (6) angetrieben wird, einer zweiten Kühlmittelpumpe (2), deren Pumpenwelle (2.4) mit der Pumpenwelle (1.3) der ersten Kühlmittelpumpe (1) über eine Kupplung (3) verbindbar ist, und einem Übersetzungsgetriebe (4), das der Kupplung (3) zugeordnet ist oder das mit der Kupplung (3) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (3) auf der der Riemenscheibe (6) abgewandten Seite der ersten Kühlmittelpumpe (1) angeordnet ist, und dass die zweite Kühlmittelpumpe (2) unter Zwischenschaltung des Übersetzungsgetriebes (4) auf der der ersten Kühlmittelpumpe (1) abgewandten Seite der Kupplung (3) angeordnet ist.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlmittelpumpe (1) und die zweite Kühlmittelpumpe (2) mit der Kupplung (3) und/oder mit dem Übersetzungsgetriebe (4) form- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.
Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlmittelpumpe (1) und die zweite Kühlmittelpumpe (2) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Kühlmittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis (i) des Übersetzungsgetriebes (4) zwischen 0,05 und 0,9, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlmittelpumpe (2) eine Saugleitung (2.1) und eine Druckleitung (2.2) aufweist, wobei innerhalb der Saugleitung (2.1) und/oder innerhalb der Druckleitung (2.2) ein Rückschlagventil (2.3) vorgesehen ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlmittelpumpe (1) mit der Brennkraftmaschine form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der spezifischen Förderleistung von der ersten Kühlmittelpumpe (1) und der zweiten Kühlmittelpumpe (2) zwischen 1,5 und 10, insbesondere zwischen 2 und 6 ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (3) ein automatisches und/oder ein manuell bedienbares Steuerteil aufweist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis (i) des Übersetzungsgetriebes (4) automatisch und/oder manuell veränderbar ist.
Kühlmittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplung (3) ein die Kühlmitteltemperatur erfassendes Steuerelement (5) mit einem Temperatursensor (5.1) zugeordnet ist.