DE102009025330A1

DE102009025330A1 - Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE102009025330A1
Application number: DE102009025330A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Reustle; Daniel Leonhardt
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: DE102009025330B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs zur Bereitstellung einer Kühlmittelströmung, wobei eine Antriebswelle der Kühlmittelpumpe von einer mit der Antriebswelle gekoppelten Antriebsscheibe (12), an der ein riemenartiges Antriebselement geführt ist, antreibbar ist. Erfindungsgemäß weist die Antriebswelle ein mit der Antriebsscheibe (12) fest verbundenes erstes Antriebswellensegment (13) und ein mit einem Laufrad der Kühlmittelpumpe fest verbundenes zweites Antriebswellensegment (14) auf, wobei zwischen das erste Antriebswellensegment (13) und das zweite Antriebswellensegment (14) ein in Axialrichtung der Antriebswelle verschiebbares Betätigungselement (15) für Klemmkörper (16) geschaltet ist und wobei abhängig von der axialen Relativposition zwischen dem axial verschiebbaren Betätigungselement (15) und den beiden axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten (13, 14) eine Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten (13, 14) über die Klemmkörper (16) hergestellt oder aufgelöst ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2006 039 680 A1 ist eine Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs bekannt, die der Bereitstellung einer Kühlmittelströmung zur Kühlung von insbesondere antriebsaggregatseitigen Baugruppen des Kraftfahrzeugs dient. Eine Antriebswelle der Kühlmittelpumpe, die als Pumpenwelle bezeichnet wird, ist nach der DE 10 2006 039 680 A1 von einer als Zahnriemenrad ausgebildeten Antriebsscheibe, die mit der Antriebswelle gekoppelt ist, antreibbar, wobei an der als Zahnriemenrad ausgebildeten Antriebsscheibe ein Zahnriemen und damit ein riemenartiges Antriebselement geführt ist. Nach der DE 10 2006 039 680 A1 ist zwischen die Antriebswelle und das Pumpenrad der Kühlmittelpumpe eine schaltbare Kupplung geschaltet, um die Kühlmittelpumpe bedarfsweise zuzuschalten oder abzuschalten.
Hiervon ausgehend liegt der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Kühlmittelpumpe zu schaffen, die einfach zugeschaltet und abgeschaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühlmittelpumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist die Antriebswelle ein mit der Antriebsscheibe fest verbundenes erstes Antriebswellensegment und ein mit einem Laufrad der Kühlmittelpumpe fest verbundenes zweites Antriebswellensegment auf, wobei zwischen das erste Antriebswellensegment und das zweite Antriebswellensegment ein in Axialrichtung der Antriebswelle verschiebbares Betätigungselement für Klemmkörper geschaltet ist, und wobei abhängig von der axialen Relativposition zwischen dem axial verschiebbaren Betätigungselement und den beiden axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten eine Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten über die Klemmkörper hergestellt oder aufgelöst ist.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe in zwei Segmente zu untergliedern, nämlich in ein erstes Antriebswellensegment, welches fest mit der Antriebsscheibe verbunden ist, und ein zweites Antriebswellensegment, welches fest mit dem Laufrad der Kühlmittelpumpe verbunden ist.
Zwischen das erste Antriebswellensegment und das zweite Antriebswellensegment ist ein in Axialrichtung der Antriebswelle verschiebbares Betätigungselement für Klemmkörper geschaltet. Abhängig von der axialen Relativposition zwischen dem Betätigungselement und den Antriebswellensegmenten ist entweder eine Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten hergestellt oder aufgelöst. Die Klemmkörper dienen dabei der Kraftübertragung bzw. Momentübertragung zwischen den Antriebswellensegmenten.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch eine Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ein vergrößertes Detail der 1;
3 ein Detail der 1 und 2 in Explosionsdarstellung;
4 eine Alternative zum Detail der 3;
5 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch eine Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 ein vergrößertes Detail der 5;
7 ein Detail der 5 und 6 in Explosionsdarstellung; und
8 eine Alternative zum Detail der 7.
1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs. Die in 1 bis 3 ausschnittsweise dargestellte Kühlmittelpumpe 10 verfügt über eine Antriebswelle und eine mit der Antriebswelle gekoppelte Antriebsscheibe 12, wobei die Antriebsscheibe 12 vorzugsweise als Riemenscheibe ausgebildet ist, an der ein nicht gezeigtes, riemenartiges Antriebselement, insbesondere ein Zahnriemen oder ein Keilrippenriemen, geführt ist, um die Antriebsscheibe 12 und so letztendlich die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe anzutreiben. Die Antriebsscheibe 12 ist vorzugsweise durch eine Schraubverbindung mit einem Mitnehmer 11 verbunden.
Die Antriebswelle der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe verfügt über ein durch den Mitnehmer 11 mit der Antriebsscheibe 12 fest verbundenes, antriebsseitiges erstes Antriebswellensegment 13 und ein mit einem Laufrad der Kühlmittelpumpe fest verbundenes, abtriebsseitiges zweites Antriebswellensegment 14, wobei zwischen das erste Antriebswellensegment 13 und das zweite Antriebswellensegment 14 ein in Axialrichtung der Antriebswelle 13 bzw. 14 verschiebbares Betätigungselement 15 für Klemmkörper 16 geschaltet ist. Abhängig von der axialen Relativposition zwischen dem axial verschiebbaren Betätigungselement 15 und den beiden axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten 13 und 14 ist eine Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten 13 und 14 über die Klemmkörper 16 hergestellt oder aufgelöst.
Gemäß 1 und 2 umschließt ein erster Abschnitt 17 des Betätigungselements 15, an welchem die Klemmkörper 16 geführt sind, einen benachbarten Endabschnitt 18 des zweiten, mit dem Laufrad der Kühlmittelpumpe fest verbundenen Antriebswellensegments 14 radial außen. Das erste Antriebswellensegment 13, welches mit der Antriebsscheibe 12 durch den Mitnehmer 11 fest verbunden ist, umschließt das Betätigungselement 15 für die Klemmkörper 16 und damit die Klemmkörper 16 radial außen. Vorzugsweise ist der Mitnehmer 11 auf dem Antriebswellensegment 13 verpresst.
Zwischen einem zweiten Abschnitt 19 des Betätigungselements 15, der axial neben dem Endabschnitt 18 des zweiten Antriebswellensegments 14 positioniert ist, und dem Endabschnitt 18 des zweiten Antriebswellensegments 14 ist ein Federelement 20 geschaltet, welches das Betätigungselement 15 in eine axiale Endlage relativ zu den beiden axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten 13 und 14 drückt.
In dieser axialen Endlage des Betätigungselements 15, in welches dasselbe über das Federelement 20 gedrückt wird, ist die Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten 13 und 14 über die Klemmkörper 16 hergestellt.
Um diese Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten 13 und 14 aufzulösen, ist das Betätigungselement 15 aus dieser axialen Endlage über ein am Betätigungselement 15 angreifendes, nicht gezeigtes Hebelelement entgegen der vom Federelement 20 bereitgestellten Federkraft axial verschiebbar.
Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 sind die Klemmkörper 16 am ersten Abschnitt 17 des Betätigungselement 15 derart geführt, dass die Klemmkörper 16 den ersten Abschnitt 17 des Betätigungselements 15 durchdringen, zusammen mit dem Betätigungselement 15 in Axialrichtung gegenüber den axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten 13 und 14 axial verschiebbar sind, und radial innen am zweiten Antriebswellensegment 14, nämlich am Endabschnitt 18 desselben, sowie radial außen am ersten Antriebswellensegment 13 anliegen. Dabei greifen die Klemmkörper 16 radial innen in Umfangsrichtung der Antriebswellen 13 bzw. 14 gesehen formschlüssig in Nuten 21 des Endabschnitts 18 des zweiten Antriebswellensegments 14 ein. Radial außen liegen die Klemmkörper 16 im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 an einer Kegelfläche 22 des ersten Antriebswellensegments 13 an. In der axialen Endlage des Betätigungselements 15, in welche dasselbe über die Federkraft des Federelements 20 gedrückt wird, besteht demnach einerseits eine Klemmverbindung zwischen den Klemmkörpern 16 und der Kegelfläche 22 des ersten Antriebswellensegments 13 und eine Klemmverbindung zwischen den Klemmkörpern 16 und den Nuten 21 des zweiten Antriebswellensegments 14, sodass Kräfte und Drehmomente zwischen den Antriebswellensegmenten 13 und 14 sicher übertragen werden können. Dann hingegen, wenn das Betätigungselement 15 zusammen mit den Klemmkörpern 16 aus dieser axialen Endlage entgegen der Federkraft des Federelements 20 heraus bewegt ist, können keine Kräfte und Drehmomente zwischen den Antriebswellensegmenten 13 und 14 übertragen werden, sodass dann die Antriebsverbindung zwischen denselben aufgelöst ist.
Wie 3 entnommen werden kann, sind die Klemmkörper 16 im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 als Kugeln ausgeführt, die in Ausnehmungen 23 des Abschnitts 17 des Betätigungselements 15 geführt sind, sodass die Klemmkörper 16 diesen Abschnitt 17 des Betätigungselements 15 durchdringen können.
4 zeigt ein Detail eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe als Alternative zum Detail der 3, wobei in der Ausführungsform der 4 die Klemmkörper 16, die den Abschnitt 17 des Betätigungselements 15 durchdringen, radial innen in Umfangsrichtung formschlüssig in die Nuten 21 des zweiten Antriebswellensegments 14 eingreifen und radial außen in Umfangsrichtung formschlüssig in Nuten 24 eingreifen, die in die Kegelfläche 22 des ersten Antriebswellensegments 13 eingebracht sind.
5 bis 7 verdeutlichen ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs, wobei die Darstellungen der 5 bis 7 prinzipiell den Darstellungen der 1 bis 3 entsprechen und nachfolgend zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden und nachfolgend nur auf solche Details eingegangen wird, durch die sich das Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 vom Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 unterscheidet.
Im Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 sind die Klemmkörper 16 am ersten Abschnitt 17 des Betätigungselements 15 derart geführt, dass die Klemmkörper 16 radial innen am Abschnitt 17 des Betätigungselements 15 sowie radial außen am ersten Antriebswellensegment 13 anliegen. Im Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 durchdringen demnach die Klemmkörper 16 nicht den Abschnitt 17 des Betätigungselements 15, vielmehr greifen die Klemmkörper 16 in Nuten 25 des Abschnitts 17 des Betätigungselements 15 ein.
6 und 7 kann entnommen werden, dass die Nuten 25 des Abschnitts 17 des Betätigungselements 15 in Axialrichtung gesehen einen sich in Richtung auf das zweite Antriebswellensegment 14 radial erweiternden Nutgrund aufweisen.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 sind im Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 die Klemmkörper 16 nicht zusammen mit dem Betätigungselement 15 axial verschiebbar, vielmehr greifen die Klemmkörper 16 in Nuten 26 des ersten Antriebswellensegments 13 ein. Die Klemmkörper 16 sind demnach in Axialrichtung der Antriebswellen 13 bzw. 14 gesehen unverschiebbar in den Nuten 26 geführt, mit Verschiebung des Betätigungselements 15 in axialer Richtung werden jedoch bedingt durch die oben erwähnte Konturierung des Nutgrunds der Nuten 25 des Abschnitts 17 des Betätigungselements 15 die Klemmkörper 16 stärker nach radial außen in die Nuten 26 des ersten Antriebswellensegments 13 gedrückt, wobei gemäß 6 diese Nuten als Trapeznuten mit einem Winkel α ausgeführt sind. In Radialrichtung verlaufende Seitenwände der Nuten 26 sind demnach gegenüber der Radialrichtung derart schräggestellt, dass dieselben zusammen mit dem Nutgrund der Nuten 26 im Querschnitt ein Trapez definieren.
In der Endlage des Betätigungselements 15 drückt dasselbe die Klemmkörper 16 nach radial außen in die sich in Radialrichtung nach radial außen verjüngenden Trapeznuten 26 des ersten Antriebswellensegments 13, wodurch dann über die Klemmkörper 16 zwischen dem ersten Antriebswellensegment 13 und dem Betätigungselement 15 und damit letztendlich dem unverdrehbar im Betätigungselement 15 geführten zweiten Antriebswellensegment 14 Kräfte und Momente übertragen werden können.
Dann, wenn das Betätigungselement 15 aus dieser axialen Endlage entgegen der vom Federelement 20 bereitgestellten Federkraft über ein nicht dargestelltes, am Betätigungselement 15 angreifendes Hebelelement heraus bewegt wird, können die Klemmkörper 16 über eine Ausrückfeder 27 aus der Trapeznut 26 nach radial innen herausgedrückt werden.
8 zeigt ein alternatives Detail zum Detail der 7, wobei im Detail der 8 die Klemmkörper 16, die in die Nuten 25 des Abschnitts 17 des Betätigungselements 25 eingreifen, wiederum als Kugeln ausgeführt sind. Ansonsten stimmt das Detail der 8 hinsichtlich seiner technischen Ausgestaltung mit dem Detail der 7 überein.

10: Kühlmittelpumpe
11: Wellenmitnehmer
12: Antriebsscheibe
13: Antriebswellensegment (antriebsseitig)
14: Antriebswellensegment (abtriebsseitig)
15: Betätigungselement
16: Klemmkörper
17: Abschnitt
18: Endabschnitt
19: Abschnitt
20: Federelement
21: Nut
22: Kegelfläche
23: Ausnehmung
24: Nut
25: Nut
26: Nut
27: Ausrückfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006039680 A1 [0002, 0002, 0002]

Claims

Kühlmittelpumpe eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs, zur Bereitstellung einer Kühlmittelströmung, wobei eine Antriebswelle der Kühlmittelpumpe von einer mit der Antriebswelle gekoppelten Antriebsscheibe, an der ein riemenartiges Antriebselement geführt ist, antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle ein mit der Antriebsscheibe (12) fest verbundenes erstes Antriebswellensegment (13) und ein mit einem Laufrad der Kühlmittelpumpe fest verbundenes zweites Antriebswellensegment (14) aufweist, und dass zwischen das erste Antriebswellensegment (13) und das zweite Antriebswellensegment (14) ein in Axialrichtung der Antriebswelle verschiebbares Betätigungselement (15) für Klemmkörper (16) geschaltet ist, wobei abhängig von der axialen Relativposition zwischen dem axial verschiebbaren Betätigungselement (16) und den beiden axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten (13, 14) eine Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten (13, 14) über die Klemmkörper (16) hergestellt oder aufgelöst ist.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abschnitt (17) des Betätigungselements (15), an welchem die Klemmkörper (16) geführt sind, einen benachbarten Endabschnitt (18) des zweiten Antriebswellensegments (14) der Antriebswelle radial außen umschließt.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einen zweiten Abschnitt (19) des Betätigungselements (15) und den Endabschnitt (18) des zweiten Antriebswellensegments (14) ein Federelement (20) geschaltet, welches das Betätigungselement (15) in eine axiale Endlage relativ zu den beiden axial unverschiebbaren Antriebswellensegmenten (13, 14) drückt.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser axialen Endlage des Betätigungselements (15) die Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten (13, 14) über die Klemmkörper (16) hergestellt ist.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (15) aus dieser axialen Endlage über einen am Betätigungselement (15) angreifendes hebelartiges Element entgegen der vom Federelement (20) bereitgestellten Federkraft unter Auflösung der Antriebsverbindung zwischen den Antriebswellensegmenten (13, 14) axial verschiebbar ist.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebswellensegment (13) das Betätigungselement (15) für die Klemmkörper (16) und die Klemmkörper (16) radial außen umschließt.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (16) am ersten Abschnitt (17) des Betätigungselements (15) derart geführt sind, dass die Klemmkörper (16) den ersten Abschnitt (17) des Betätigungselements (15) durchdringen, zusammen mit dem Betätigungselement (15) axial verschiebbar sind, und radial innen am zweiten Antriebswellensegment (14) sowie radial außen am ersten Antriebswellensegment (13) anliegen.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (16) radial innen in Umfangsrichtung formschlüssig in Nuten (21) des Endabschnitts (18) des zweiten Antriebswellensegments (14) eingreifen und radial außen reibschlüssig an einer Kegelfläche (22) des ersten Antriebswellensegments (13) anliegen.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (16) radial innen in Umfangsrichtung formschlüssig in Nuten (21) des Endabschnitts (18) des zweiten Antriebswellensegments (14) eingreifen und radial außen in Umfangsrichtung formschlüssig in Nuten (24) des ersten Antriebswellensegments (13) eingreifen.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (16) am ersten Abschnitt (17) des Betätigungselements (15) derart geführt sind, dass die Klemmkörper (16) radial innen am Betätigungselement (16) sowie radial außen am ersten Antriebswellensegment (13) anliegen, wobei das Betätigungselement (15) am zweiten Antriebswellensegment (14) unverdrehbar geführt ist.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (16) radial innen in Umfangsrichtung formschlüssig in Nuten (25) des Abschnitts (17) des Betätigungselements (15) eingreifen und radial außen in Axialrichtung formschlüssig in Nuten (26) des ersten Antriebswellensegments (13) eingreifen.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (16) gegenüber dem ersten Antriebswellensegment (13) axial unverschiebbar sind, und dass das Betätigungselement (15) gegenüber den Klemmkörpern (16) axial verschiebbar ist.