EP3899281A1 - Antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP3899281A1
EP3899281A1 EP19816301.6A EP19816301A EP3899281A1 EP 3899281 A1 EP3899281 A1 EP 3899281A1 EP 19816301 A EP19816301 A EP 19816301A EP 3899281 A1 EP3899281 A1 EP 3899281A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
drive
spindle
drive device
pump
Prior art date
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Granted
Application number
EP19816301.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3899281B1 (de
Inventor
Thomas Hoffmann
Sebastian Wawersig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP3899281A1 publication Critical patent/EP3899281A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3899281B1 publication Critical patent/EP3899281B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00—Applications
    • F01P2050/24—Hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/90—Improving properties of machine parts
    • F04C2230/91—Coating

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a motor vehicle, with at least one drive unit and a coolant circuit for the temperature of the at least one drive unit, wherein in the coolant circuit at least one coolant pump for circulating a water-containing coolant is arranged in the coolant circuit.
  • the document DE 10 2010 011 477 A1 is known from the prior art.
  • This relates to an internal combustion engine with dry sump lubrication, which comprises a cylinder crankcase and an oil pump driven by the internal combustion engine with at least one suction pump stage and a pressure pump stage, the at least one suction pump stage and the pressure pump stage being arranged within the cylinder crankcase housing in a common pump housing.
  • the pump housing be an integral part of an oil pan or a lower part of the cylinder crankcase.
  • the coolant pump is designed as a screw pump.
  • the drive device is used to drive the motor vehicle, in so far as the provision of a drive torque aimed at driving the motor vehicle.
  • the drive torque is generated with the aid of the drive unit, the drive unit being designed, for example, as an internal combustion engine or — preferably — as an electrical machine or having one.
  • the drive unit can additionally or alternatively have a fuel cell.
  • the drive unit is a heat-generating drive unit, so that during operation of the drive device, heat is generated in or on the drive unit, which heat must be dissipated by the drive unit.
  • the heat can also be removed additionally or alternatively. If both the removal and the supply of heat are provided, this can be referred to as tempering. If in the context of this description one speaks of dissipating heat, this always represents a dissipation and / or supply of heat or, generally speaking, tempering.
  • the temperature of the heat is in particular such that a temperature of the drive unit adjusts to or falls below an operating temperature of the drive unit.
  • the temperature of the drive unit is preferably regulated to its operating temperature.
  • the heat is removed and / or supplied with the aid of the coolant circuit or by means of the coolant which is present in the coolant circuit and contains water.
  • the coolant circuit is preferably set such that it provides a cooling capacity for cooling the drive unit, which keeps the temperature of the drive unit at or below the operating temperature.
  • the cooling capacity of the coolant circuit is brought about by adjusting the coolant pump, for example by adjusting the speed of the coolant pump.
  • the cooling capacity of the coolant circuit usually increases with the speed of the coolant pump, at least when the boundary conditions remain the same.
  • cooling power in the context of this description, it should be pointed out that this term is understood to mean the power of the coolant circuit, regardless of whether it is used for removing or supplying heat. Instead of the term cooling capacity, it is more general to speak of temperature control capacity.
  • the coolant pump should be in the form of a screw pump.
  • a screw pump works on the displacement principle or is available as a displacement pump.
  • a high dynamic of the coolant circuit is achieved in comparison with other types of pumps, for example flow pumps, which are usually used in this area.
  • the coolant circuit can be set to a changed operating point of the drive unit by changing the speed of the coolant pump much more quickly than is the case with other types of pumps.
  • screw pump offers a higher efficiency compared to the other pump types and has very good acoustic behavior.
  • Screw pumps have so far not been used as coolant pumps, among other things because weaknesses have weaknesses in the normal operating areas of normal drive devices. Screw pumps are less suitable for high volume flows and low counter pressures, such as those that occur in coolant circuits of internal combustion engines. That is why centrifugal pumps have so far been mainly used there.
  • the screw pump is also outstandingly suitable for circulating the water-containing coolant, wherein at the same time, the advantages mentioned over other types of pumps can be realized.
  • the screw pump also has the advantage that a flow direction can be easily reversed. It can therefore be provided that the screw pump is operated at times with a first flow direction or delivery direction and at times with a second flow direction or delivery direction opposite the first flow direction.
  • the reversal of the flow direction is achieved, for example, by reversing the direction of rotation in a simple manner.
  • the described coolant circuit can only be used several times in the context of the drive device.
  • the drive device either has exactly one coolant circuit as described or, alternatively, several.
  • the multiple coolant circuits can be used to cool different drive units. It is also possible that one of the coolant circuits is used for cooling the drive unit and at least one other of the coolant circuits for cooling an additional unit, which is necessary for operating the drive unit.
  • the additional unit can be designed as a fuel cell, energy store, voltage converter, control device, inverter, in particular pulse-controlled inverter or the like, which are electrically connected to the electrical machine and are used to operate it.
  • the coolant pump has a drive spindle coupled to a drive and at least one drive spindle which interacts with the drive spindle for circulating the coolant.
  • the drive spindle is coupled to the drive, for example rigid and permanent or switchable via a clutch.
  • the drive unit itself serves as the drive, the drive spindle being mechanically coupled to the drive unit or at least capable of being coupled.
  • the drive spindle can be coupled to an electric motor, preferably rigid and permanent, which also represents the drive or is present in addition to it.
  • the drive spindle meshes with at least one running spindle to circulate the coolant.
  • a single Laufspin del is part of the screw pump.
  • axes of rotation of the plurality of running spindles and the drive spindle preferably lie in a common plane.
  • the drive unit has at least one of the following devices or is designed as such: internal combustion engine, electrical machine and fuel cell.
  • the drive unit serves to provide the drive torque, either directly or indirectly.
  • the immediate provision can take place, for example, with the aid of the internal combustion engine or the electrical machine, whereas the indirect provision can be made using the fuel cell.
  • the fuel cell is preferably used to provide electrical energy, which is subsequently used to operate an electrical machine in order to generate the drive torque.
  • the drive unit can include both the electric machine and the fuel cell.
  • An embodiment of the drive unit in which probably the internal combustion engine as well as the electrical machine are conceivable.
  • the drive unit is available as a hybrid drive unit. Such a configuration of the drive device can be used extremely flexibly.
  • the coolant circuit can also be used for cooling or tempering at least one or more of the following devices: energy storage, in particular high-voltage battery, voltage converter, control device and inverter, in particular pulse-controlled inverter. Additionally or alternatively, the coolant circuit can be used to cool charge air.
  • the coolant pump has an outlet pressure of at most 10 bar, at most 7.5 bar or at most 5 bar.
  • the outlet pressure is to be understood as the pressure which is present at a coolant outlet of the coolant pump.
  • the outlet pressure corresponds to the pressure on a pressure side of the coolant pump.
  • the outlet pressure is preferably the highest pressure present in the coolant circuit.
  • the coolant pump is provided and designed for a comparatively low outlet pressure.
  • the initial pressure should not exceed 10 bar or less.
  • the outlet pressure is particularly preferably less than 5 bar, for example at most 4 bar or at most 3 bar.
  • An outlet pressure of at most 2.5 bar or at most 2 bar can also be provided.
  • Such a low output pressure can surprisingly be realized well with the help of the screw pump, the design of the coolant pump as a screw pump allowing considerable energy savings due to its high efficiency.
  • the outlet pressure is at least 1.5 bar, at least 2 bar or more.
  • At least one or exactly one of the following spindles has a coating: drive spindle and running spindle.
  • the drive spindle and / or the running spindle has the coating.
  • the coating is particularly preferably applied to only part of the spindles, in particular to exactly one of the spindles. If there is only exactly one spindle, the coating can either be on the drive spindle or the spindle. If there are several running spindles, the drive spindle preferably has only the coating.
  • the coating is particularly preferably designed such that it is transferred from the coating to the spindle to the other spindle or the other spindles during operation of the coolant pump.
  • the coating is thus released from the spindle pointing the coating to the other spindle or the other spindles.
  • the coating can pass from the respective spindle to a housing of the coolant pump. Providing the coating for only a part of the spindles or exactly one of the spindles prevents the spindles from jamming with one another and / or with the housing, which could otherwise occur due to narrow tolerances. With the help of the coating, an extremely durable screw pump can be realized that is well protected against corrosion.
  • a further embodiment of the invention provides that the coating is applied to a base body of the spindle such that the spindle is designed with a transition fit or clearance fit to a housing of the coolant pump, in which the spindle is rotatably mounted.
  • the spindle has both the base body and the coating applied to the base body.
  • the base body is designed with un dimension or with a transition fit to the housing.
  • the coating is applied to the base body in such a way that the spindle remains overall with a transition fit or clearance fit to the housing. In the case of the transition fit in particular, this means that when the coolant pump is operated, the spindle, in particular the coating, is abraded at least initially.
  • the coating is particularly preferably applied to the base body with a thickness or layer thickness such that at least part of the coating remains on the base body after the spindle has run in.
  • an embodiment of the base body with an undersize to the housing is particularly preferred.
  • the coating is preferably applied to the base body with a low tolerance, in particular with regard to roundness and cylindrical shape. Additionally or alternatively, it can have a very small layer thickness, in particular a layer thickness of at most 10 pm, at most 1 pm or less. Due to the abrasion of the coating during the running-in of the coolant pump, particularly small tolerances of the coolant pump and thus a particularly high efficiency or delivery rate are achieved.
  • the base body consists of plastic or metal or has plastic or metal.
  • the base body can consist of either plastic or metal. However, it can also be provided that it only identifies or contains plastic or metal. In this case, for example, the main body consists for the most part, that is to say more than 50%, of the plastic or metal.
  • an embodiment of the base body made of plastic is particularly preferred. Basically, a corrosion-resistant material is preferred, which is permanently resistant to the coolant.
  • a corrosion-resistant material is also preferably used for the housing, for example the same material as for the base body.
  • the housing can, however, consist of a different material.
  • the coating consists of carbon or has carbon.
  • the coating is in the form of amorphous carbon, especially diamond-like carbon (DLC).
  • DLC diamond-like carbon
  • the coating is particularly preferred applied to the base body by vapor deposition.
  • the carbon coating enables the coolant pump to have a particularly long service life.
  • the coating also reduces friction, resulting in higher efficiency.
  • the coolant predominantly contains water.
  • the coolant consists of at least 50% water.
  • the proportion of water in the coolant particularly preferably corresponds to at least 90% or at least 99%.
  • the rest of the coolant is preferably composed of at least one additive and unavoidable impurities, the impurities having a share of at most 1% in the coolant.
  • Water is characterized by a particularly high heat capacity and thus a particularly high cooling effect.
  • At least one additive in particular glycol, is added to the water.
  • the additive is used in particular for lubrication of the coolant pump, the production of frost protection of the coolant and / or for the implementation of corrosion protection.
  • Figure is a schematic representation of a drive device for a
  • the figure shows a very schematic representation of a drive device
  • the drive device 1 for a motor vehicle.
  • the drive device 1 has a drive unit
  • the coolant circuit 3 has a cooler 4, that is to say finally a heat exchanger, and also a coolant pump 5 for circulating a water-containing coolant in the coolant circuit 3.
  • the coolant pump 5 in the context of the drive devices 1 shown here is designed as a screw pump.
  • Such a pump has numerous advantages over other pump types, in particular it works according to the displacement principle, so that a high dynamic of the coolant circuit 3 can be achieved. In addition, it has a very high degree of efficiency and extremely good acoustic behavior. Surprisingly, these advantages can also be realized in the context of the coolant circuit 3 presented here. Screw pumps have not yet been used for such coolant circuits 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Antriebsaggregat (2) und einem Kühlmittelkreislauf (3) zur Temperierung des wenigstens einen Antriebsaggregats (2), wobei in dem Kühlmittelkreislauf (3) wenigstens eine Kühlmittelpumpe (5) zur Umwälzung eines wasserhaltigen Kühlmittels in dem Kühlmittelkreislauf (3) angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Kühlmittelpumpe (5) als Schraubenspindelpumpe ausgestaltet ist.

Description

Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit we nigstens einem Antriebsaggregat und einem Kühlmittelkreislauf zur Tempe rierung des wenigstens einen Antriebsaggregats, wobei in dem Kühlmittel kreislauf wenigstens eine Kühlmittelpumpe zur Umwälzung eines wasserhal tigen Kühlmittels in dem Kühlmittelkreislauf angeordnet ist.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2010 011 477 A1 bekannt. Diese betrifft eine Brennkraftmaschine mit Trocken sumpfschmierung, die ein Zylinderkurbelgehäuse und eine von der Brenn kraftmaschine angetriebene Ölpumpe mit mindestens einer Saugpumpenstu- fe und einer Druckpumpenstufe umfasst, wobei die mindestens eine Saug pumpenstufe und die Druckpumpenstufe innerhalb des Zylinderkurbelgehäu ses in einem gemeinsamen Pumpengehäuse angeordnet sind. Um das Ge wicht der Ölpumpe zu verringern, wird vorgeschlagen, dass das Pumpenge häuse ein integraler Teil einer Ölwanne oder eines Unterteil des Zylinderkur- belgehäuses ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Antriebseinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere ein rasches Anpassen des Kühlmittelkreislaufs an einen Betriebspunkt des Antriebsaggregats ermöglicht, einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweist und sich zu dem durch ein sehr gutes akustisches Verhalten auszeichnet. Dies führt erfindungsgemäß mit einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahr zeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Kühlmittelpumpe als Schraubenspindelpumpe ausgestaltet ist.
Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichte ten Antriebsdrehmoments. Das Antriebsdrehmoment wird mit Hilfe des An triebsaggregats erzeugt, wobei das Antriebsaggregat beispielsweise als Brennkraftmaschine oder - bevorzugt - als elektrische Maschine ausgestal tet ist oder eine solche aufweist. Das Antriebsaggregat kann zusätzlich oder alternativ eine Brennstoffzelle aufweisen. In jedem Fall ist das Antriebsag gregat ein wärmeerzeugendes Antriebsaggregat, sodass während eines Be triebs der Antriebseinrichtung in beziehungsweise an dem Antriebsaggregat Wärme anfällt, welche von diesem abgeführt werden muss.
Auch ein Abführen der Wärme kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein. Ist sowohl das Abführen als auch das Zuführen von Wärme vorgese hen, so kann dies als Temperieren bezeichnet werden. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von einem Abführen von Wärme gesprochen wird, so steht dies stets stellvertretend für ein Abführen und/oder Zuführen von Wär me oder allgemein gesprochen für ein Temperieren. Das Temperieren der Wärme erfolgt insbesondere derart, dass sich eine Temperatur des Antriebs aggregats auf eine Betriebstemperatur des Antriebsaggregats einstellt oder diese unterschreitet. Bevorzugt wird die Temperatur des Antriebsaggregats auf seine Betriebstemperatur geregelt.
Das Abführen und/oder Zuführen der Wärme erfolgt mithilfe des Kühlmittel kreislaufs beziehungsweise mittels des in dem Kühlmittelkreislauf vorliegen den Kühlmittels, welches wasserhaltig ist. Vorzugsweise wird der Kühlmittel kreislauf derart eingestellt, dass er eine Kühlleistung zur Kühlung des An triebsaggregats bereitstellt, die die Temperatur des Antriebsaggregats auf oder unter der Betriebstemperatur hält. Beispielsweise wird die Kühlleistung des Kühlmittelkreislaufs durch ein Einstellen der Kühlmittelpumpe bewirkt, beispielsweise durch ein Einstellen der Drehzahl der Kühlmittelpumpe. Je höher die Drehzahl der Kühlmittelpumpe ist, umso größer ist der Kühlmittel volumenstrom, der in dem Kühlmittelkreislauf umgewälzt wird. Entsprechend steigt mit der Drehzahl der Kühlmittelpumpe üblicherweise die Kühlleistung des Kühlmittelkreislaufs, zumindest bei gleichbleibenden Randbedingungen. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von der Kühlleistung gesprochen wird, so sei darauf hingewiesen, dass unter diesem Begriff die Leistung des Kühlmittelkreislaufs verstanden wird, unabhängig davon, ob er zürn Abführen oder Zuführen von Wärme verwendet wird. Anstelle des Begriffs Kühlleistung kann insoweit allgemeiner von Temperierleistung gesprochen werden.
Um die bereits genannten Vorteile zu erzielen, soll die Kühlmittelpumpe als Schraubenspindelpumpe vorliegen. Eine solche Schraubenspindelpumpe arbeitet nach dem Verdrängerprinzip beziehungsweise liegt als Verdränger pumpe vor. Hierdurch wird im Vergleich mit anderen Pumpenarten, bei spielsweise Strömungspumpen, welche in diesem Bereich üblicherweise zum Einsatz kommen, eine hohe Dynamik des Kühlmittelkreislaufs erzielt. Das bedeutet, dass der Kühlmittelkreislauf durch eine Drehzahländerung der Kühlmittelpumpe wesentlich rascher auf einen veränderten Betriebspunkt des Antriebsaggregats einstellbar ist, als dies bei anderen Pumpenarten der Fall ist.
Zudem bietet die Schraubenspindelpumpe im Vergleich mit den anderen Pumpenarten einen höheren Wirkungsgrad an und weist ein sehr gutes akustisches Verhalten auf. Schraubenspindelpumpen werden bislang nicht als Kühlmittelpumpen verwendet, unter anderen, weil bei den üblichen Be triebsbereichen normaler Antriebseinrichtungen Schwächen aufweisen. So sind Schraubenspindelpumpen für hohe Volumenströme und geringen Ge gendrücken, wie sie beispielsweise in Kühlmittelkreisläufen von Brennkraft maschinen auftreten, weniger geeignet. Daher kommen dort bislang vor al lem Kreiselpumpen zum Einsatz.
Die Anmelderin hat jedoch im Rahmen von Versuchen überraschenderweise festgestellt, dass sich die Schraubenspindelpumpe auch zur Umwälzung des wasserhaltigen Kühlmittels auf hervorragende Art und Weise eignet, wobei gleichzeitig die genannten Vorteile gegenüber anderen Pumpenarten reali siert werden. Dies gilt insbesondere für Antriebseinrichtungen, bei welchen die Schraubenspindelpumpe als Zusatzpumpe zusätzlich zu einer Haupt pumpe vorliegt, die beispielsweise als Kreiselpumpe ausgestaltet ist, oder bei welchen der Kühlmittelkreislauf lediglich der Temperierung beziehungs weise Kühlung eines als elektrische Maschine ausgestalteten Antriebsaggre gats, also insbesondere nicht der Temperierung beziehungsweise Kühlung einer Brennkraftmaschine, dient.
Die Schraubenspindelpumpe hat zudem den Vorteil, dass eine Durchfluss richtung ohne weiteres umgekehrt werden kann. Es kann also vorgesehen sein, dass die Schraubenspindelpumpe zeitweise mit einer ersten Durch flussrichtung beziehungsweise Förderrichtung und zeitweise mit einer der ersten Durchflussrichtung entgegengesetzten zweiten Durchflussrichtung beziehungsweise Förderrichtung betrieben wird. Die Umkehr der Durchfluss richtung wird beispielsweise durch eine Umkehr der Drehrichtung auf einfa che Art und Weise erzielt.
Selbstverständlich kann der beschriebene Kühlmittelkreislauf im Rahmen der Antriebseinrichtung nur lediglich einfach, sondern mehrfach zum Einsatz kommen. Die Antriebseinrichtung weist also entweder genau einen Kühlmit telkreislauf wie beschrieben auf oder alternativ mehrere. Die mehreren Kühlmittelkreislaufe können zur Kühlung unterschiedlicher Antriebsaggregate Verwendung finden. Ebenso ist es möglich, dass einer der Kühlmittelkreis läufe zur Kühlung des Antriebsaggregat verwendet wird und wenigstens ein weiterer der Kühlmittelkreisläufe zur Kühlung eines Zusatzaggregats, wel ches zum Betrieb des Antriebsaggregats notwendig ist. Liegt das Antriebs aggregat beispielsweise als elektrische Maschine vor, so kann das Zusatz aggregat als Brennstoffzelle, Energiespeicher, Spannungswandler, Steuer gerät, Wechselrichter, insbesondere Pulswechselrichter oder dergleichen ausgestaltet sein, die elektrisch an die elektrische Maschine angeschlossen sind und ihrem Betreiben dienen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kühlmittelpum pe eine mit einem Antrieb gekoppelte Antriebsspindel und wenigstens eine mit der Antriebsspindel zur Umwälzung des Kühlmittels zusammenwirkende Laufspindel aufweist. Die Antriebsspindel ist mit dem Antrieb gekoppelt, bei spielsweise starr und permanent oder schaltbar über eine Schaltkupplung. Als Antrieb dient beispielsweise das Antriebsaggregat selbst, wobei die An triebsspindel mechanisch mit dem Antriebsaggregat gekoppelt oder zumin dest koppelbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Antriebsspindel mit einem Elektromotor gekoppelt sein, vorzugsweise starr und permanent, wel cher ebenfalls den Antrieb darstellt oder ergänzend zu diesem vorliegt.
Die Antriebsspindel kämmt zur Umwälzung des Kühlmittels mit der wenigs tens einen Laufspindel. Vorteilhafterweise ist lediglich eine einzige Laufspin del Bestandteil der Schraubenspindelpumpe. Alternativ können jedoch we nigstens zwei Laufspindeln vorliegen, welche beispielsweise auf gegenüber liegenden Seiten der Antriebsspindel angeordnet sind und jeweils mit ihr kämmen. In diesem Fall liegen Drehachsen der mehreren Laufspindeln und der Antriebsspindel vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Kühlmittelpumpe werden die bereits angege benen Vorteile auf einfacher Art und Weise realisiert.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsag gregat wenigsten eine der folgenden Einrichtungen aufweist oder als eine solche ausgebildet ist: Brennkraftmaschine, elektrische Maschine und Brennstoffzelle. In jedem Fall dient das Antriebsaggregat dem Bereitstellen des Antriebsdrehmoments, entweder unmittelbar oder mittelbar. Das unmit telbare Bereitstellen kann beispielsweise mithilfe der Brennkraftmaschine oder der elektrischen Maschine erfolgen, wohingegen das mittelbare Bereit stellen unter Verwendung der Brennstoffzelle erfolgen kann. In letzterem Fall wird mit Hilfe der Brennstoffzelle bevorzugt elektrische Energie bereitgestellt, welche nachfolgend zum Betreiben einer elektrischen Maschine Verwendung findet, um das Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Insoweit kann das An triebsaggregat sowohl die elektrische Maschine als auch die Brennstoffzelle umfassen. Auch eine Ausgestaltung des Antriebsaggregats, bei welcher so- wohl die Brennkraftmaschine als auch die elektrische Maschine vorliegen, ist denkbar. In diesem Falle liegt das Antriebsaggregat als Hybridantriebsag gregat vor. Eine solche Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist äußerst flexibel einsetzbar.
Selbstverständlich kann der Kühlmittelkreislauf zusätzlich der Kühlung be ziehungsweise Temperierung wenigstens einer oder mehrerer der folgenden Einrichtungen dienen: Energiespeicher, insbesondere Hochvoltbatterie, Spannungswandler, Steuergerät und Wechselrichter, insbesondere Puls wechselrichter. Zusätzlich oder alternativ kann der Kühlmittelkreislauf zur Kühlung von Ladeluft verwendet werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kühlmittelpumpe einen Ausgangsdruck von höchstens 10 bar, höchstens 7,5 bar oder höchstens 5 bar aufweist. Unter dem Ausgangsdruck ist derjenige Druck zu verstehen, welcher an einem Kühlmittelausgang der Kühlmittelpumpe vorliegt. In ande ren Worten entspricht der Ausgangsdruck dem Druck auf einer Druckseite der Kühlmittelpumpe. Der Ausgangsdruck ist vorzugsweise der höchste in dem Kühlmittelkreislauf vorliegende Druck. Im Vergleich mit anderen Pum pen der Antriebseinrichtung ist die Kühlmittelpumpe für einen vergleichswei se geringen Ausgangsdruck vorgesehen und ausgelegt. So soll der Aus gangsdruck höchstens 10 bar oder weniger betragen. Besonders bevorzugt beträgt der Ausgangsdruck weniger als 5 bar, beispielsweise höchstens 4 bar oder höchstens 3 bar. Auch ein Ausgangsdruck von höchstens 2,5 bar oder höchstens 2 bar kann vorgesehen sein. Ein solch niedriger Ausgangs druck ist bis Hilfe der Schraubenspindelpumpe überraschenderweise gut zu realisieren, wobei die Ausgestaltung der Kühlmittelpumpe als Schrauben spindelpumpe aufgrund ihrer hohen Effizienz eine deutliche Energieeinspa rung ermöglicht. Beispielsweise beträgt der Ausgangsdruck mindestens 1 ,5 bar, mindestens 2 bar oder mehr.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine oder genau eine der folgenden Spindeln eine Be schichtung aufweist: Antriebsspindel und Laufspindel. Zur Erzielung einer hohen Lebensdauer der Schraubenspindelpumpe weist die Antriebsspindel und/oder die Laufspindel die Beschichtung auf. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere der Spindeln oder alle der Spindeln jeweils über die Beschich tung verfügen. Besonders bevorzugt ist die Beschichtung jedoch auf lediglich einen Teil der Spindeln, insbesondere auf genau eine der Spindel aufge bracht. Liegt lediglich genau eine Laufspindel vor, so kann die Beschichtung entweder auf der Antriebsspindel oder der Laufspindel vorliegen. Sind hinge gen mehrere Laufspindeln vorgesehen, so verfügt vorzugsweise ausschließ lich die Antriebsspindel über die Beschichtung.
Die Beschichtung ist besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass sie wäh rend des Betriebs der Kühlmittelpumpe von der die Beschichtung aufweisen den Spindel auf die andere Spindel beziehungsweise die anderen Spindeln übertragen wird. Die Beschichtung wird also von der die Beschichtung auf weisenden Spindel an die andere Spindel beziehungsweise die anderen Spindeln abgegeben. Zusätzlich oder alternativ kann die Beschichtung von der jeweiligen Spindel auf ein Gehäuse der Kühlmittelpumpe übergehen. Durch das Vorsehen der Beschichtung für nur einen Teil der Spindeln oder genau eine der Spindeln wird ein Verklemmen der Spindeln untereinander und/oder mit dem Gehäuse vermieden, welches ansonsten aufgrund von engen Toleranzen auftreten könnte. Mithilfe der Beschichtung kann eine äu ßerst langlebige Schraubenspindelpumpe realisiert werden, die gut gegen Korrosion geschützt ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Beschich tung derart auf einen Grundkörper der Spindel aufgebracht ist, dass die Spindel mit Übergangspassung oder Spielpassung zu einem Gehäuse der Kühlmittelpumpe ausgebildet ist, in dem die Spindel drehbar gelagert ist. Die Spindel weist sowohl den Grundkörper als auch die auf den Grundkörper aufgebrachte Beschichtung auf. Beispielsweise ist der Grundkörper mit Un termaß oder mit Übergangspassung zu dem Gehäuse ausgestaltet. Auf den Grundkörper ist die Beschichtung derart aufgebracht, dass die Spindel ins gesamt weiterhin mit Übergangspassung oder Spielpassung zu dem Gehäu se vorliegt. Insbesondere im Falle der Übergangspassung bedeutet dies, dass es bei einem Betreiben der Kühlmittelpumpe zumindest anfänglich zu einem Abrieb der Spindel, insbesondere der Beschichtung kommt. Besonders bevorzugt ist die Beschichtung mit einer derartigen Dicke beziehungsweise Schichtdicke auf den Grundkörper aufgebracht, dass nach dem Einlaufen der Spindel zu mindest ein Teil der Beschichtung auf dem Grundkörper verbleibt. Insoweit ist eine Ausgestaltung des Grundkörpers mit Untermaß zu dem Gehäuse besonders bevorzugt. Die Beschichtung wird bevorzugt mit einer geringen Toleranz, insbesondere hinsichtlich Rundheit und Zylinderform, auf den Grundkörper aufgebracht. Zusätzlich oder alternativ kann sie eine sehr ge ringe Schichtdicke, insbesondere eine Schichtdicke von höchstens 10 pm, höchstens 1 pm oder weniger aufweisen. Durch den Abrieb der Beschich tung während des Einlaufens der Kühlmittelpumpe werden besonders gerin ge Toleranzen der Kühlmittelpumpe und somit eine besonders hohe Effizienz beziehungsweise Förderleistung erzielt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Grundkörper aus Kunststoff oder Metall besteht oder Kunststoff oder Metall aufweist. Der Grundkörper kann durchgehend entweder aus Kunststoff oder aus Metall bestehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass er lediglich Kunststoff oder Metall ausweist, beziehungsweise enthält. Beispielsweise besteht in diesem Fall der Grundkörper zu einem überwiegenden Teil, also zu mehr als 50%, aus dem Kunststoff oder Metall. Aus Gewichtsgründen wird eine Ausgestaltung des Grundkörpers aus Kunststoff besonders bevor zugt. Grundsätzlich wird ein korrosionsbeständiges Material bevorzugt, wel ches gegenüber dem Kühlmittel dauerhaft beständig ist. Auch für das Ge häuse wird bevorzugt ein korrosionsbeständiges Material verwendet, bei spielsweise dasselbe Material wie für das Grundkörper. Selbstverständlich kann das Gehäuse jedoch aus einem anderen Material bestehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung aus Koh lenstoff besteht oder Kohlenstoff aufweist. Beispielsweise liegt die Beschich tung in Form von amorphem Kohlenstoff vor, insbesondere als Diamond-like Carbon (DLC). In diesem Fall wird die Beschichtung besonders bevorzugt durch Gasphasenabscheidung auf den Grundkörper aufgebracht. Die Be schichtung aus Kohlenstoff ermöglicht eine besonders hohe Lebensdauer der Kühlmittelpumpe. Zudem wird durch die Beschichtung eine Reibungsre duzierung erzielt, sodass sich ein höherer Wirkungsgrad ergibt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Kühlmittel überwiegend Wasser enthält. Das bedeutet, dass das Kühlmittel zu mindes tens 50% aus Wasser besteht. Besonders bevorzugt entspricht der Wasser anteil an dem Kühlmittel mindestens 90% oder mindestens 99%. Der Rest des Kühlmittels setzt sich vorzugsweise aus wenigstens einem Zusatzstoff und unvermeidbaren Verunreinigungen zusammen, wobei die Verunreini gungen einen Anteil von höchstens 1 % an dem Kühlmittel haben. Wasser zeichnet sich durch eine besonders hohe Wärmekapazität und damit durch eine besonders hohe Kühlwirkung aus.
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass dem Wasser wenigstens ein Zusatzstoff, insbesonde re Glykol, beigemengt ist. Der Zusatzstoff dient insbesondere einer Schmie rung der Kühlmittelpumpe, der Herstellung von Frostsicherheit des Kühlmit tels und/oder zur Realisierung eines Korrosionsschutzes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein
Kraftfahrzeug.
Die Figur zeigt eine sehr schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung
1 für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebseinrichtung 1 weist ein Antriebsaggregat
2 auf, welchem zu seiner Temperierung ein Kühlmittelkreislauf 3 zugeordnet ist. Der Kühlmittelkreislauf 3 verfügt über einen Kühler 4, also schlussendlich einen Wärmeübertrager, sowie über eine Kühlmittelpumpe 5 zur Umwälzung eines wasserhaltigen Kühlmittels in dem Kühlmittelkreislauf 3. Es ist erkennbar, dass die Kühlmittelpumpe 5 im Rahmen der hier gezeigten Antriebseinrichtungen 1 als Schraubenspindelpumpe ausgestaltet ist. Eine solche weist gegenüber anderen Pumpentypen zahlreiche Vorteile auf, ins- besondere arbeitet sie nach dem Verdrängerprinzip, sodass eine hohe Dy namik des Kühlmittelkreislaufs 3 realisierbar ist. Zudem weist sie einen sehr hohen Wirkungsgrad und ein äußerst gutes akustisches Verhalten auf. Diese Vorteile können überaschenderweise auch im Rahmen des hier vorgestellten Kühlmittelkreislaufs 3 realisiert werden. Für solche Kühlmittelkreisläufe 3 werden Schraubenspindelpumpen bislang nicht eingesetzt.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Antriebseinrichtung
2 Antriebsaggregats
3 Kühlmittelkreislauf
4 Kühler
5 Kühlmittelpumpe

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Antriebseinrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem An triebsaggregat (2) und einem Kühlmittelkreislauf (3) zur Temperierung des wenigstens einen Antriebsaggregats (2), wobei in dem Kühlmittel kreislauf (3) wenigstens eine Kühlmittelpumpe (5) zur Umwälzung eines wasserhaltigen Kühlmittels in dem Kühlmittelkreislauf (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (5) als Schraubenspindelpumpe ausgestaltet ist.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (5) eine mit einem Antrieb gekoppelte Antriebs spindel und wenigstens eine mit der Antriebsspindel zur Umwälzung des Kühlmittels zusammenwirkende Laufspindel aufweist.
3. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (2) wenigstens eine der folgenden Einrichtungen aufweist oder als eine solche ausge bildet ist: Brennkraftmaschine, elektrische Maschine und Brennstoffzel- le.
4. Antriebseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (5) einen Ausgangsdruck von höchstens 10 bar, höchstens 7,5 bar oder höchstens 5 bar auf- weist.
5. Antriebseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine oder genau eine der folgenden Spindeln eine Beschichtung aufweist: Antriebsspindel und Laufspindel.
6. Antriebseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung derart auf einen Grundkörper der Spindel aufgebracht ist, dass die Spindel mit Übergangspassung oder Spielpassung zu einem Gehäuse der Kühlmittelpumpe (5) ausge bildet ist, in dem die Spindel drehbar gelagert ist.
7. Antriebseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Kunststoff oder Metall be steht oder Kunststoff oder Metall aufweist.
8. Antriebseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Kohlenstoff besteht oder Kohlenstoff aufweist.
9. Antriebseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel überwiegend Wasser enthält.
10. Antriebseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das dem Wasser wenigstens ein Zusatzstoff, insbe sondere Glykol, beigemengt ist.
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