DE19746359C2 - Regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge, welche über eine Riemenscheibe direkt vom Verbrennungsmotor angetrieben wird.

Im Stand der Technik wird in der DE-OS 21 09 341 eine über eine Riemenscheibe direkt vom Verbrennungsmotor angetriebene, regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge vorbeschrieben.

Bei dieser Bauform wird eine als Wirbelstromkupplung arbeitende Stirnmagnetkupplung eingesetzt.

Für eine wie in der DE-OS 21 09 341 vorbeschriebene Wirbelstromkupplung ist charakteristisch, daß erst beim Vorliegen einer Differenzdrehzahl der Magnetscheibe gegenüber der Leiterscheibe die Wirbelströme erzeugt werden, und dadurch das Magnetfeld aufgebaut wird.

Dieses Magnetfeld tritt dann mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten in Wechselwirkung und führt so zur Mitnahme der der angetriebenen Kupplungshälfte gegenüberliegenden Kupplungshälfte.

Nachteilig ist hierbei, daß mit Wirbelstromkupplungen bei niedrigen Motordrehzahlen keine, oder mit antriebsseitig hohen Übersetzungen nur geringe Kühlmittelmengen gefördert werden können.

Doch in Kraftfahrzeugen werden gerade bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen häufig höhere Kühlmittelumlaufmengen benötigt.

Als konkretes Beispiel hierfür sei die Heizung des Kraftfahrzeuges genannt, welche, um den Komfort zu gewährleisten, bei Einsatz einer solchen wie in der DE-OS 21 09 341 beschriebenen Wirbelstromkupplung, insbesondere bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen, zusätzlich durch eine elektrische Pumpe unterstützt werden müßte.

Dabei haben alle Wirbelstromkupplungen auf Grund ihrer funktionsbedingten "Schlupfleistung" zwangsläufig bei der Übertragung des Drehmomentes einen schlechten Wirkungsgrad, wodurch, um das gewünschte Drehmoment übertragen zu können, antriebsseitig die Drehzahl stets so weit erhöht werden muß, daß sich nicht nur die Antriebs- und die Schlupfleistung sondern gleichzeitig auch der Verschleiß aller Baugruppen der Kupplung merklich erhöht.

Die Regelung der in der DE OS-21 09 341 vorbeschriebenen Kühlmittelpumpe wird über die Variation des Arbeitsspaltes mittels einer mit dem Kühlwasser in gut wärmeleitendem Kontakt stehenden, als Thermowachselement bekannten, thermische Verschiebevorrichtung realisiert.

Mittels dieser in der DE OS-21 09 341 vorbeschriebenen Anordnung kann der Arbeitsspalt jedoch lediglich bis zum Erreichen der Betriebstemperatur verändert werden.

Eine weitere Variation des Arbeitsspaltes ist erst nach Abkühlung der Motortemperatur wieder möglich, d. h. erst nachdem der Motor zwischenzeitlich abgestellt wurde.

Für den großtechnischen Einsatz in Kühlmittelpumpen von Kraftfahrzeugen ist eine derartig wirkende Anordnung ungeeignet, da der geringe, allein in der Aufwärmphase der Motors wirksam werdende Vorteil der Regelung den mit dieser Regelung verbundenen technischen Aufwand nicht rechtfertigt.

In der DE 37 06 970 A1 wird nun eine Wasserpumpe mit einem über eine Hystersekupplung angetriebenen Pumpenflügelrad vorgestellt.

Diese Wasserpumpe ist nicht regelbar. Dabei ist für die Hysteresekupplung deren nahezu konstanter Drehmomenten-Drehzahl-Verlauf charakteristisch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Pumpe, insbesondere eine Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge zu entwickeln welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, insbesondere direkt, beispielsweise über einen Riementrieb, von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben wird, keine Wellendichtung zur Abdichtung des Strömungsraumes gegenüber dem Lagergehäuse der Antriebsriemenscheibe benötigt, sich durch eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit sowie einen minimalen Fertigungs- und Montageaufwand auszeichnet und im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Abgasemission wie auch den Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Diese erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß dem Hysteresewerkstoff der "zweiten Kupplungshälfte" ein oder beidseitig benachbart Kupfermaterial angeordnet ist.

Auf Grund dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, daß auf der Abtriebsseite schon bereits bei kleinen Relativdrehzahlen beginnend, Drehmomente bis zu einem im gesamten Drehzahlbereich konstant bleibenden maximalen Drehmoment auf das Flügelrad übertragen werden können.

Die umlaufenden Segmente des Magnetringes erzeugen im Kupfermaterial Spannungen, die Wirbelströme zur Folge haben.

Der erfindungsgemäß hinter, vor oder zwischen dem Kupfermaterial angeordnete Hysteresewerkstoff (AlNiCo) dient dem magnetischen Rückschluß und verstärkt so das von diesen Wirbelströmen in der Kupferscheibe aufgebaute Magnetfeld.

Aufgrund dieser erfindungsgemäß neuartigen Anordnung wird so eine gegenüber herkömmlichen Hysterese- oder Wirbelstromkupplungen ungewöhnliche Übertragungscharkteristik erzielt.

Mittels der neuartigen erfindungsgemäßen Anordnung werden die Vorteile des schlupffreien Arbeitsbereiches der Hysteresekupplung zum Antrieb einer Kühlmittelpumpe im unteren Drehzahlbereich mit den Vorteilen eines hohen Übertragungsmomentes einer Wirbelstromkupplung im oberen Drehzahlbereich vereint.

Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße lastabhängige Variation des Luftspaltes, daß die erfindungsgemäße Lösung selbst den hohen Erfordernissen einer optimalen Übertagung von hohen Antriebsleistungen bei direkt angetriebenen Kraftfahrzeugkühlmittelpumpen gerecht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung hat zudem gleichzeitig eine Drehmomentübertragung zur Folge, welche zu einer deutlichen Verbesserung des Kavitationsverhaltens Kühlmittelpumpe führt.

Dabei bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung, daß beispielsweise bei konstant gehaltenem Luftspalt, infolge der erfindungsgemäßen, dem Hysteresematerial benachbarten Anordnung von Kupfermaterial ein dem konstanten Drehzahl-Drehmomenten-Verlauf der Hysteresekupplung überlagerter, drehzahlabhängig ansteigender Drehmomentenverlauf erzielt wird, so daß bereits bei konstant gehaltenem Luftspalt, schon bei kleinen Relativdrehzahlen beginnend, ein relativ hohes und mit zunehmender Relativdrehzahl ein noch ansteigendes Drehmoment auf das Flügelrad übertragen werden kann.

Das auf das Flügelrad mit der erfindungsgemäßen Kupplung übertragbare Drehmoment steigt zunächst linear mit der Drehzahl an.

Bei höheren Relativdrehzahlen nimmt jedoch der Anstieg des übertragbaren Drehmomentes in Verbindung mit einer zunehmenden Erwärmung der Kupplungsscheiben wieder ab.

Daher ist es vorteilhaft im Bereich der mit der Antriebswelle verbundenen Kupplungshälfte ein ebenfalls mit der Antriebswelle verbundenes Lüfterrad anzuordnen, welches in Verbindung mit den am Lagergehäuse angeordneten Lüftungsschlitzen die Kupplungsscheiben gezielt kühlt, dabei die Schlupfwärme abführt, und somit eine Erhöhung des maximal übertragbaren Drehmomentes bewirkt.

Mit Hilfe der erfindungsgemäß möglichen Variation des Luftspaltes zwischen den beiden Kupplungshälften kann darüber hinaus die momentane Drehzahl der Pumpe und somit deren Förderleistung mittels der im Stand der Technik angebotenen Regeltechnik in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors stufenlos variiert werden.

Die Trennung des Lagergehäuseraumes mittels einer nichtmagnetischen Trennwand dient einer optimalen, robusten und zuverlässigen Abdichtung des Stömungsraumes gegenüber der Antriebsseite der Wasserpumpe bei minimalem Fertigungs- und Montageaufwand.

Infolge des direkten Antriebes einer der Kupplungshälften der erfindungsgemäßen Kupplung wird eine der Motordrehzahl stets proportionale Antriebsdrehzahl gewährleistet.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn auf der Antriebswelle, auf einer Seite des im Lagergehäuse der Kühlmittelpumpe gelagerten Wasserpumpenlagers, drehfest die Riemenscheibe der Kühlmittelpumpe angeordnet ist.

Auf der anderen Seite des Wasserpumpenlagers ist auf dem dort angeordneten Bereich der Antriebswelle, der Kupplungswelle, mittels einer axial verschiebbaren Welle-Nabe-Verbindung, beispielsweise auf einer als Keil- oder Zahnwelle ausgebildeten Kupplungswelle, eine der beiden Kupplungshälften der dauermagnetischen Kupplung angeordnet.

Somit ist es möglich, die Spaltweite des zwischen den beiden Kupplungshälften angeordneten Luftspaltes in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Motors zu variieren.

So ist es mittels der erfindungsgemäßen Lösung mit einfachen und kostengünstigen technischen Mitteln bei minimalem Fertigungs- und Montageaufwand und bei hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit möglich, durch ein definiertes, stufenloses Verändern des zwischen den beiden Kupplungshälften angeordneten Luftspaltes bei jeder beliebigen Antriebsdrehzahl der Kühlmittelpumpe, beispielsweise von Seiten des Motormanagementes, eine stetige Beeinflussung der Förderleistung zu erzielen, so daß stets nur die jeweils momentan vom Motor benötigte Kühlmittelfördermenge gezielt bereitgestellt wird.

Vorteilhaft ist es auch, wenn am Lagergehäuse ein Sensor zur Erfassung der jeweiligen Drehzahl des Flügelrades und eine Verstelleinheit zur Veränderung des zwischen den Kupplungshälften befindlichen Luftspaltes angeordnet sind. Dieser Sensor, beispielsweise ein Hallsensor, ist vorzugsweise "luftseitig" im Lagergehäuse angeordnet.

Selbstverständlich kann der Sensor auch "wasserseitig" installiert sein.

Die "luftseitige" Anordnung des Sensors hat jedoch den Vorteil, daß eine Abdichtung des Sensors und/oder seiner Zuleitungen nicht erforderlich ist und somit generell "Undichtheiten" vermieden werden können.

Durch die Erfassung der Drehzahl des Flügelrades mittels eines Sensors ist es über die Mototronik des Verbrennungsmotors in Verbindung mit der über die Verstelleinheit gegebene Regelbarkeit der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe möglich, daß durch das Verschieben einer Kupplungshälfte der Luftspalt definiert so verändert werden kann, daß infolge einer Veränderung des Übertragungsmomentes der Kupplung eine Veränderung der Flügelraddrehzahl erreicht wird, so daß dadurch der Volumenstrom nach Bedarf geregelt werden kann.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung kann so beispielsweise bei sich permanent ändernder Motordrehzahl ein konstant bleibender Volumenstrom des Kühlmittels realisiert werden.

Bei Bedarf ist es mit speziellen Varianten der erfindungsgemäßen Lösung auch möglich, beispielsweise in der Warmlaufphase des Motors, durch die Einstellung eines maximal möglichen Spaltes selbst einen Stillstand des Flügelrades zu realisieren.

Auf Grund der mittels die erfindungsgemäße Lösung möglichen Variation der Fördermenge der Kühlmittelpumpe im gesamten Drehzahlbereich der Kurbelwelle kann stets die Förderleistung der Pumpe dem jeweiligen Betriebszustand des Motors kontinuierlich angepaßt werden, so daß die von der Kühlmittelpumpe dem Gesamtsystem entnommene Antriebsleistung wesentlich reduziert, und dadurch der zum Antrieb der Kühlmittelpumpe verwendeten Kraftstoffanteil gesenkt wird.

Gleichzeitig kann in der Warmlaufphase des Motors die Fördermenge der Wasserpumpe minimiert und so der Zeitraum der Warmlaufphase des Motors wesentlich verkürzt werden.

Dies führt dann neben einer deutlichen Reduzierung der Abgasemission in der Warmlaufphase gleichzeitig zu einer damit verbundenen deutlichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauches.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die nichtmagnetische Trennwand, der Deckel, insbesondere bei höheren Antriebsleistungen mittels eines Axiallagers gegen die Antriebswelle abgestützt wird.

So werden beispielsweise Funktionsstörungen welche aus einer unkontrollierten Spaltänderungen resultieren könnten vermieden.

Gleichzeitig wird dadurch stets die Zuverlässigkeit der Pumpe selbst bei höchster Leistungsübertragung voll gewährleistet.

In oder an der nichtmagnetischen Trennwand, dem Deckel, kann in speziellen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung ein Lagerzapfen mit Anlaufbund angeordnet sein, auf dem das mittels einer Gleitlagerbuchse drehbar gelagerte Flügelrad mit den zugehörigen Kupplungsbaugruppen gegen axiale Verschiebungen gesichert ist, wobei sich im Bereich des freien Endes des Lagerzapfens ein Sicherungsring befindet, und zwischen diesem Sicherungsring und beispielsweise der Gleitlagerbuchse des Flügelrades eine Anlaufscheibe angeordnet ist.

Auf Grund dieser speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird selbst bei einer sehr großen Beabstandung der beiden Kupplungshälften, welche beispielsweise zum Stillstand des Flügelrades bei laufendem Motor führen könnte, eine nicht beabsichtigte weitere Vergrößerung des Luftspaltes vermieden, so daß jederzeit ein definiertes "Wiedereinkuppeln" gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist es auch, wenn in der nichtmagnetischen Trennwand, dem Deckel, eine Gleitlagerbuchse angeordnet ist, in welcher das Gegenlager mit dem Flügelrad und den jeweils zugehörigen Kupplungsbaugruppen axial und radial gelagert ist.

Vorzugsweise ist diese Gleitlagerbuchse in einer mittig im Deckel eingeformten Lageraufnahmebuchse eingebracht.

Diese einseitige Lagerung des Flügelrades in der Gleitlagerbuchse wird durch die spezielle Anordnung des Lagers im Kraftwirkungsbereich der dauermagnetischen Kupplung möglich.

Auf Grund dieser Anordnung kann die Magnetkraft der erfindungsgemäß eingesetzten Kupplung gleichzeitig zur Erzeugung der erforderlichen "Lagerhaltekraft" und somit auch gleichzeitig zur Lagesicherung des Flügelrades, mit all den an diesem angeordneten Baugruppen, in der Gleitlagerbuchse genutzt werden.

Infolge dieser Lösung werden bei speziellen Einsatzfällen, insbesondere bei solchen mit kleineren Antriebsleistungen, aufwendige zusätzliche Konstruktionen zur Erzeugung der für den Betriebszustand des Gleitlagers erforderlichen Lagerhaltekraft vermieden.

Dabei dient die erfindungsgemäß in den Deckel eingeformte Lageraufnahmebuchse, in Verbindung mit der dort angeordneten Gleitlagerbuchse, gleichzeitig der Stabilisierung der gesamten Deckelgeometrie bei minimierter Deckelwandstärke.

Darüber hinaus gewährleistet die Anordnung der Gleitlagerbuchse eine sichere Übertragung der Lagerbelastungen auf das Lagergehäuse.

Auf Grund einer solchen erfindungsgemäßen Ausbildung der Lagerstelle im Strömungsraum des Zylinderkurbelgehäuses wird eine optimale Umströmung des Gleitlagers mit Kühlflüssigkeit gewährleistet, der Verschleiß minimiert und die Zuverlässigkeit der gesamten Lagerbaugruppe deutlich erhöht.

Da bei höheren Relativdrehzahlen der Anstieg des übertragenen Drehmomentes mit der zunehmenden Erwärmung des Magneten abnimmt, ist es vorteilhaft, den Dauermagneten zwischen dem Gegenlager und dem Flügelrad im Kühlmittel anzuordnen.

Dies hat den Vorteil, daß selbst bei steigender Relativdrehzahl die dabei zunehmende Erwärmung des Magneten auf Grund des diesen umströmenden Kühlmittels minimiert wird.

Infolge einer solchen stetigen Kühlung des Magneten kann das übertragbare Drehmoment selbst bei höheren Relativdrehzahlen nahezu konstant gehalten und das maximal übertragbare Drehmoment wie auch die maximal geförderte Flüssigkeitsmenge der Kühlmittelpumpe deutlich verbessert werden.

Vorteilhaft ist es auch, wenn bei speziellen Bauformen der erfindungsgemäßen Lösung nahe der nichtmagnetischen Trennwand am drehbar gelagerten, mit den zugehörigen Kupplungsbaugruppen verbundenen Flügelrad ein der Kupplungswelle der Antriebsseite gegenüberliegender Axialmagnet angeordnet ist. Dieser zentrisch, der Antriebswelle gegenüberliegend angeordnete Axialmagnet bewirkt bei Einsatz der zuvor beschriebenen Gleitlagerbuchse, daß selbst bei einer sehr großen Beabstandung der beiden Kupplungshälften, welche gegebenenfalls zum Stillstand des Flügelrades bei laufendem Motor führen könnte, infolge der erfindungsgemäßen Anordnung des Axialmagneten eine nicht beabsichtigte weitere Vergrößerung des Luftspaltes vermieden wird, so daß ein definiertes "Wiedereinkuppeln" jederzeit gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die beiden einander gegenüberliegenden, voneinander beabstandet angeordneten, wirksamen Kupplungsoberflächen in ihren Oberflächenformen zueinander jeweils symmetrisch, jedoch in den unterschiedlich möglichen Bauformen der Kupplung als beliebige rotationssymmetrische Körper, beispielsweise als Paraboloid, Kegelmantel, Zylindermantel oder aber auch in der Form einer Kreisscheibe, wie aber auch als Kombinationen der vorgenannten Oberflächenformen ausgebildet sind.

Mittels der gezielten Auswahl spezieller geometrischer Bauformen erfolgt in Abhängigkeit von der jeweils erforderlichen Übertragungsleistung eine Optimierung der Kupplungsbaugröße zur effektiven Übertragung der Axial- und Radialkräfte der Kupplung.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht nun darin, daß speziell für den unteren Drehzahlbereich auf Grund der erfindungsgemäßen Regelbarkeit der Flügelraddrehzahl das Flügelrad bewußt "überdimensioniert" werden kann, da infolge der erfindungsgemäßen Lösung im Dauerbetrieb keine aus einer solchen Überdimensionierung resultierenden negativen Auswirkungen zu befürchten sind.

All diese vorteilhaften Wirkungen können mittels einer optimalen bedarfsorientierten Steuerung der erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe seitens des Motormanagements noch verstärkt werden, so daß der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe stets nur so viel Leistung zugeführt wird, wie diese auch tatsächlich zur Erzeugung des für die Kühlung erforderlichen Kühlmittelumlaufes benötigt, so daß der Einsatz der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe neben den bereist erwähnten Vorteilen auch zu einer Leistungseinsparung und gleichzeitig damit zu einer weiteren aus dieser Leistungseinsparung resultierenden Kraftstoffeinsparung führt.

Nachfolgend soll nun die erfindungsgemäße Lösung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Eine der möglichen Bauformen der erfindungsgemäßen, regelbaren Kühlmittelpumpe ist in der Zeichnung dargestellt.

In einem Lagergehäuse 1 ist ein Pumpenlager 2 angeordnet, in welchem die Antriebswelle 3 der Kühlmittelpumpe axial und radial gelagert ist.

Auf dem freien, das Lagergehäuse 1 überragenden Ende der Antriebswelle 3 ist eine Riemenscheibe 4 angeordnet.

Das andere freie Ende der Antriebswelle 3, die Kupplungswelle 5, ist als Keilwelle ausgebildet.

Auf dieser Kupplungswelle 5 ist ein um bis ca. 10 mm axial verschiebbares Aufnahmestück 6 angeordnet, in dem sich eine zentrisch mit Keilprofil versehene Buchse befindet.

Auf dem am Aufnahmestück 6 angeordneten Bund befindet sich ein kraftschlüssig mit dem Aufnahmestück versehener wälzgelagerter Stellring 7, in dem eine Rillennut 8 angeordnet ist. In diese Rillennut 8 greift ein schwenkbar mittels eines im Kühlmittelpumpengehäuse befestigten Bolzens gelagerter Betätigungshebel 9 ein. Dieser Betätigungshebel 9 ragt durch eine im Kühlmittelpumpengehäuse angeordnete Öffnung in eine Verstelleinheit 10 hinein. Mittels des Betätigungshebels 9 kann nun die Lage des Aufnahmestückes 6 durch einen in der Verstelleinheit 10 angeordneten Stellmotor oder aber auch mittels eines dort angeordneten Hubmagneten stufenlos variiert werden.

Auf der dem Strömungsraum der Pumpe zugewandten Seite des Aufnahmestückes 6 ist ein Scheibenverbund bestehend aus einer Hysteresescheibe 18 und einer starr mit dieser verbundenen Kupferscheibe 19 angeordnet.

Dieser Scheibenverbund ist beispielsweise mittels Gießharz kraftschlüssig mit dem Aufnahmestück 6 verbunden. Zentrisch an der Kupplungswelle 5 ist zwischen dieser und einem Deckel 13 ein Axiallager 12 (beispielsweise ein Druckring) angeordnet.

Diese innerhalb des Lagergehäuses angeordneten Baugruppen sind durch den Deckel 13 mittels eines im Lagergehäuse 1 angeordneten Dichtringes 14 flüssigkeitsdicht vom Strömungsraum abgetrennt.

Mittig im Deckel 13 ist eine Lageraufnahmebuchse eingeformt, die in den inneren, kreisförmigen Freiraum des Scheibenverbundes hineinragt und die an dem an der Kupplungswelle angeordneten Axiallager 12 anliegt.

Der Deckel 13 selbst besteht beispielsweise aus einem nichtmagnetischen Material wie Aluminium, Phenolharzmasse oder ähnlichem (u. a. Nirosta (CrNi)) von etwa 0,5 bis 1 mm Stärke. Bei maximal in Richtung des Strömungsraumes axial verschobenem Aufnahmestück 6 ist die Stirnseite der scheibenförmigen Hysteresescheibe 18 etwa mindestens 0,5 mm von der benachbarten kreisringförmigen Deckelfläche beabstandet. In der Lageraufnahmebuchse ist auf der dem Strömungsraum zugewandten Seite eine Gleitlagerbuchse 15 aus Siliziumcarbit eingebracht.

In dieser Gleitlagerbuchse 15 ist ein auf einer Insertbuchse 16 angeordneter Gleitring 17 gelagert.

An der anderen Seite des Anlagebundes des Gleitringes 17 liegt eine mehrpolig sektorenförmig magnetisierte Magnetscheibe 11 an.

Die Stirnseite der Magnetscheibe 11 ist mindestens 0,5 mm von der benachbarte kreisringförmige Deckelfläche beabstandet.

Der Anlagebund des Gleitringes 17 dient neben der Übertragung der axialen und radialen Lagerkraft gleichzeitig der exakten Festlegung dieses definierten Luftspaltes zwischen der Magnetscheibe 11 und der Wandung des Deckels 13 von etwa 0,5 mm bis ca. 1 mm.

Unmittelbar an der dem Deckel abgewandten Seite der Magnetscheibe 11 ist auf der Insertbuchse 16 eine Weicheisenscheibe 20 angeordnet. Dieser wiederum ist das ebenfalls auf der Insertbuchse 16 angeordnete, beispielsweise aus Plastwerkstoff bestehende Flügelrad 21 benachbart.

Die im Betriebszustand der Pumpe relativ umlaufenden Segmente der Magnetscheibe 11 erzeugen in der Kupferscheibe 19 Spannungen, die Wirbelströme zur Folge haben. Die vor der Kupferscheibe 19 angeordnete Hysteresescheibe 18 (AlNiCo) dient dem magnetischen Rückschluß und verstärkt so das von diesen Wirbelströmen in der Kupferscheibe 19 aufgebaute Magnetfeld.

Mit zunehmender Relativdrehzahl steigt die Stärke der Wirbelströme und somit auch die Größe des übertragbaren Drehmomentes an.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung des scheibenförmigen Magnetringes im Kühlmittel kann die bei steigender Relativdrehzahl zunehmende Erwärmung desselben durch das diesen umströmende Kühlmittel minimiert werden.

Durch die stetige Kühlung des scheibenförmigen Magnetringes wird eine nahezu schlupfleistungsunabhängige Drehmomentenübertragung, d. h. eine gleichmäßige Fördermenge trotz hoher Schlupfleistung realisiert und daher ein relativ hohes maximal übertragbares Drehmoment und demzufolge eine optimale Fördermenge der Kühlmittelpumpe gewährleistet.

Da nach dem Stillstand des Motors das Magnetfeld erhalten bleibt und der Luftspalt bei Stillstand des Motors auf "minimal" eingestellt wird, wird auch in diesem Zustand mittels der erfindungsgemäßen Lösung stets die Lagesicherung der Insertbuchse 16 mit den daran angeordneten Baugruppen gewährleistet.

Das zwischen Deckel 13 und Kupplungswelle 5 angeordnete Axiallager 12 dient der Vermeidung von unkontrollierten Spaltänderungen und verhindert so gleichzeitig unkontrollierte Drehzahländerungen oder gar das Anlaufen des Hysteresescheibe 18 an den Deckel 13.

Daher wird mit der erfindungsgemäßen Lösung selbst bei hoher Leistungsübertragung stets die Zuverlässigkeit der Pumpe gewährleistet.

Selbstverständlich könnten die beiden Hälften der in Fig. 1 dargestellten dauermagnetischen Kupplung, einerseits der Scheibenverbund bestehend aus Magnetscheibe 11 und Weicheisenscheibe 20 und andererseits der Scheibenverbund bestehend aus einer Hysteresescheibe 18 und einer Kupferscheibe 19, auch gegeneinander vertauscht auf den jeweils beidseits des Deckels 13 gegenüberliegenden Bauelementen der Pumpe angeordnet sein.

Am Lagergehäuse 1 ist darüber hinaus ein Sensor 22 zur Erfassung der jeweiligen Drehzahl des Flügelrades 21 angeordnet.

Auf Grund dieser Erfassung der Drehzahl des Flügelrades 21 ist es über die Mototronik des Verbrennungsmotors in Verbindung mit der Regelbarkeit der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe möglich, mittels der Verstelleinheit 10 das axial verschiebbare Aufnahmestück 6 derart in seiner Lage und somit kontinuierlich den Luftspalt zwischen den beiden Kupplungshälften zu verändern, so daß dieser sich verändernde Luftspalt eine Veränderung des Übertragungsmomentes der Kupplung und demzufolge eine Veränderung der Flügelraddrehzahl zur Folge hat.

Somit kann die Förderleistung der Pumpe stets den jeweiligen motorseitigen Erfordernissen angepaßt werden, so daß dem Antriebssystem für den Kühlmittelpumpenantrieb im gesamten Arbeitsbereich des Motors stets nur so viel Leistung entnommen wird wie das Gesamtsystem zur Kühlung benötigt.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Lösung kann auch mittels der Motortronik erstmals bei permanent sich ändernder Motordrehzahl ein konstant bleibender Volumenstrom des Kühlmittels mittels einer über eine Riemenscheibe direkt angetriebenen Kühlmittelpumpe realisiert werden.

Daher ist es auf Grund dieser erfindungsgemäßen Lösung möglich, regelbare Kühlmittelpumpen für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, welche direkt von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben werden, keine Wellendichtung zur Abdichtung des Strömungsraumes gegenüber dem Lagergehäuse der Antriebsriemenscheibe benötigen, sich stets durch eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit bei minimalem Fertigungs- und Montageaufwand auszeichnen und insbesondere im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Abgasemission wie auch den Kraftstoffverbrauch deutlich reduzieren.

Claims (2)

1. Regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge, welche über eine Riemenscheibe direkt vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, wobei auf einer mit der Riemenscheibe verbundenen Kupplungswelle eine erste Kupplungshälfte und davon beabstandet und mittels einer nichtmagnetischen Trennwand flüssigkeitsdicht von der ersten Kupplungshälfte getrennt eine mit einem Flügelrad verbundene zweite Kupplungshälfte einer Magnetkupplung angeordnet ist, wobei auf einer der Kupplungshälften ein oder mehrere mehrpolig sektorenförmig magnetisierte Magnete angeordnet sind, und die erste Kupplungshälfte mittels einer Verstelleinheit axial verschiebbar auf der Kupplungswelle angeordnet ist, so daß die Spaltweite des zwischen den Kupplungshälften angeordneten Luftspaltes in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors variiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der mit sektorenförmig magnetisierten Magneten versehenen Kupplungshälfte gegenüberliegenden Kupplungshälfte Hysteresewerkstoff mit ein- oder beidseitig benachbartem Kupfermaterial angeordnet ist.

2. Regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Lagergehäuse (1) ein Sensor (22) zur Erfassung der jeweiligen Drehzahl des Flügelrades (21) angeordnet ist.