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Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 11 2009 000 861 T5 ist bereits eine Kühlmittelpumpe eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Antriebselement, das dazu vorgesehen ist, eine Brennkraftmaschine antriebstechnisch anzubinden, mit einem zweiten Antriebselement, das dazu vorgesehen ist, einen Elektromotor antriebstechnisch anzubinden, und mit einer Kupplung, die zur antriebstechnischen Trennung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, Kosten der Kühlmittelpumpe zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Kühlmittelpumpe eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Antriebselement, das dazu vorgesehen ist, eine Brennkraftmaschine antriebstechnisch anzubinden, mit einem zweiten Antriebselement, das dazu vorgesehen ist, einen Elektromotor antriebstechnisch anzubinden, und mit einer Kupplung, die zur antriebstechnischen Trennung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Kupplung als eine mechanisch selbstständig schaltende Kupplung ausgebildet ist. Dadurch kann eine hybride Kühlmittelpumpe, die einen mechanischen Antrieb und einen elektrischen Antrieb aufweist besonders vorteilhaft ausgebildet werden. Weiter kann die Brennkraftmaschine besonders vorteilhaft in Abhängigkeit von einem mechanischen Parameter antriebstechnisch angebunden und antriebstechnisch getrennt werden. Dadurch kann bei gleichzeitiger Bereitstellung eines hohen Kühlwasservolumenstroms zumindest in einem Hauptnutzungsbereich, ein Verbrauch reduziert und ein Komfort erhöht werden. Ferner kann eine komplette antriebstechnische Trennung der Brennkraftmaschine realisiert werden, wodurch eine Reibung reduziert und damit ein Wirkungsgrad erhöht werden kann. Es können Kosten der Kühlmittelpumpe reduziert werden, wodurch eine preiswerte, einfache und kompakte Kühlmittelpumpe realisiert werden kann. Unter einem „Antriebselement” soll insbesondere ein Element der Kühlmittelpumpe verstanden werden, durch das ein Drehmoment zum Antrieb der Kühlmittelpumpe eingeleitet wird. Unter einer „antriebstechnischen Anbindung” soll insbesondere eine drehmomentübertragende Verbindung verstanden werden, wodurch vorzugsweise die Kühlmittelpumpe durch die Brennkraftmaschine und/oder den Elektromotor angetrieben wird, vorausgesetzt die Brennkraftmaschine und/oder der Elektromotor stellt ein Drehmoment bereit. Unter einer „antriebstechnischen Anbindung der Brennkraftmaschine” soll insbesondere verstanden werden, dass eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebstechnisch an die Kühlmittelpumpe angebunden ist und/oder die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine die Kühlmittelpumpe antreibt. Unter einer „antriebstechnischen Anbindung des Elektromotors” soll insbesondere verstanden werden, dass ein Rotor des Elektromotors antriebstechnisch an die Kühlmittelpumpe angebunden ist und/oder der Rotor des Elektromotors die Kühlmittelpumpe antreibt. Vorzugsweise ist der Elektromotor lediglich zum Antrieb der Kühlmittelpumpe vorgesehen. Unter einer „antriebstechnischen Trennung der Brennkraftmaschine” soll insbesondere verstanden werden, dass die Brennkraftmaschine von dem Antrieb der Kühlmittelpumpe getrennt ist und/oder die Kühlmittelpumpe lediglich durch den Elektromotor angetrieben werden kann. Unter einer „mechanisch selbstständig schaltenden Kupplung” soll insbesondere eine Kupplung verstanden werden, die in Abhängigkeit von einer auf sie wirkenden, durch eine Bewegung, wie insbesondere Rotationsbewegung, resultierenden Kraft einen geöffneten Zustand oder einen geschlossenen Zustand unabhängig von einer Steuer- und/oder Regeleinheit einstellt. Vorzugsweise ist in dem geschlossenen Zustand der Kupplung das erste Antriebselement antriebstechnisch mit der Brennkraftmaschine verbunden und in dem geöffneten Zustand das erste Antriebselement von der Brennkraftmaschine antriebstechnisch getrennt. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplung in Abhängigkeit von einer Brennkraftmaschinendrehzahl schaltet. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter mechanischer Parameter, in dessen Abhängigkeit die Kupplung schaltet, gefunden werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kupplung als eine Fliehkraftkupplung ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Kupplung bereitgestellt werden.
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Außerdem wird eine Brennkraftmaschinenvorrichtung mit einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kühlmitteldrucksystem zur Kühlung der Brennkraftmaschine und mit einer Kühlmittelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dazu vorgesehen ist, einen Kühlmitteldruck in dem Kühlmitteldrucksystem zur Kühlung der Brennkraftmaschine einzustellen, vorgeschlagen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Kühlung der Brennkraftmaschine realisiert werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Brennkraftmaschinenvorrichtung,
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2 eine Kühlmittelpumpe der Brennkraftmaschinenvorrichtung und
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3 ein Diagramm, in dem eine Kennlinie der Kühlmittelpumpe dargestellt ist.
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Die 1 bis 3 zeigen schematisch eine Brennkraftmaschinenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine 12, die zur Bereitstellung eines Antriebsmoments vorgesehen ist, mit einem Kühlmitteldrucksystem 16 zur Kühlung der Brennkraftmaschine 12 und mit einer Kühlmittelpumpe 10, die einen Kühlmitteldruck in dem Kühlmitteldrucksystem 16 zur Kühlung der Brennkraftmaschine 12 einstellt. Das Kühlmitteldrucksystem 16 umfasst unter anderem nicht näher dargestellte Leitungen, die zumindest teilweise durch die Brennkraftmaschine 12 verlaufen, Ventile, einen Ausgleichsbehälter und einen Kühler. Das Kühlmitteldrucksystem 16 ist als ein Kühlmittelkreislauf ausgebildet. Es ist als ein Kühlwasserdrucksystem ausgebildet. Die Kühlmittelpumpe 10 ist als eine Kühlwasserpumpe ausgebildet. Der Kühlmitteldruck ist als ein Kühlwasserdruck ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist als ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet. Grundsätzlich kann das Kraftfahrzeug auch als ein Hybridkraftfahrzeug ausgebildet sein.
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Die Kühlmittelpumpe 10 des Kraftfahrzeugs weist ein erstes Antriebselement 11 und ein zweites Antriebselement 13 auf, die zum Antrieb vorgesehen sind. Die Antriebselemente 11, 13 sind dazu vorgesehen, ein nicht näher dargestelltes Abtriebselement der Kühlmittelpumpe 10 zur Erzeugung des Kühlmitteldrucks anzutreiben. Das erste Antriebselement 11 ist für einen mechanischen Antrieb der Kühlmittelpumpe 10 vorgesehen. Es ist zur antriebstechnischen Anbindung der Brennkraftmaschine 12 vorgesehen. Das erste Antriebselement 11 ist dazu vorgesehen, eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 12 antriebstechnisch an das Abtriebselement anzubinden. Zum mechanischen Antrieb des ersten Antriebselements 11 weist die Brennkraftmaschinenvorrichtung einen nicht näher dargestellten Riementrieb auf, der eine Riemenscheibe aufweist, die mit dem ersten Antriebselement 11 drehmomentübertragend verbindbar und mittels eines Riemens drehmomentübertragend mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 12 verbunden ist. Grundsätzlich kann die Brennkraftmaschine 12 zum mechanischen Antrieb des ersten Antriebselements 11 auch einen Ketten- oder Zahnradtrieb aufweisen.
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Das zweite Antriebselement 13 ist für einen elektrischen Antrieb der Kühlmittelpumpe 10 vorgesehen. Es bindet einen Elektromotor 14 der Kühlmittelpumpe 10 antriebstechnisch an. Das zweite Antriebselement 13 ist drehmomentübertragend mit einem Rotor des Elektromotors 14 verbunden. Es bindet den Rotor antriebstechnisch an das Abtriebselement an. Die Kühlmittelpumpe 10 weist somit den mechanischen Antrieb und den elektrischen Antrieb auf. Der mechanische Antrieb und der elektrische Antrieb sind parallel zueinander geschaltet. Das Abtriebselement der Kühlmittelpumpe 10 ist als ein Pumpenrad ausgebildet. Der Elektromotor 14 ist als ein bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet. Grundsätzlich können der mechanische Antrieb und der elektrische Antrieb der Kühlmittelpumpe 10 aber auch seriell zueinander geschaltet sein. Das erste Antriebselement 11 und das zweite Antriebselement 13 sind jeweils als eine Antriebswelle ausgebildet.
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Zur antriebstechnischen Ankopplung und zur antriebstechnischen Entkopplung des mechanischen Antriebs weist die Kühlmittelpumpe 10 eine Kupplung 15 auf. Die Kupplung 15 ist zur antriebstechnischen Trennung der Brennkraftmaschine 12 und zur antriebstechnischen Verbindung der Brennkraftmaschine 12 vorgesehen. Sie ist dazu vorgesehen, die Kurbelwelle drehmomentübertragend mit dem Abtriebselement der Kühlmittelpumpe 10 zu verbinden und von dem Abtriebselement der Kühlmittelpumpe 10 zu trennen. Die Kupplung 15 ist in einem Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine 12 und dem ersten Antriebselement 11 angeordnet. Die Kupplung 15 weist einen geöffneten Zustand, in dem die Brennkraftmaschine 12 vollständig von dem ersten Antriebselement 11 getrennt ist, und einen geschlossenen Zustand, in dem die Brennkraftmaschine 12 drehmomentübertragend mit dem ersten Antriebselement 11 verbunden ist, auf. Bei antriebstechnisch getrennter Brennkraftmaschine 12 und damit in dem geöffneten Zustand der Kupplung 15 kann die Kühlmittelpumpe 10 lediglich elektrisch mittels des Elektromotors 14 angetrieben werden. Bei antriebstechnisch verbundener Brennkraftmaschine 12 und damit in dem geschlossenen Zustand der Kupplung 15 kann die Kühlmittelpumpe 10 mechanisch mittels der Brennkraftmaschine 12 und zusätzlich elektrisch mittels des Elektromotors 14 angetrieben werden.
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Die Kupplung 15 ist als eine mechanisch selbstständig schaltende Kupplung ausgebildet. Sie schaltet selbstständig in den geöffneten Zustand oder in den geschlossenen Zustand in Abhängigkeit von einer Kraft, die durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine 12 verursacht wird. Die Kupplung 15 weist einen Aktuator 17 auf, der abhängig von der Kraft selbstständig die Brennkraftmaschine 12 antriebstechnisch trennt oder verbindet. Der Aktuator 17 und damit die Kupplung 15 sind vollständig unabhängig von einer elektrischen Steuer- und Regeleinheit.
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Die Kupplung 15 weist weiter einen ersten Kupplungsteil 18, einen zweiten Kupplungsteil 19 und ein Kupplungsgehäuse 20 auf. Der erste Kupplungsteil 18 ist drehmomentübertragend mit der Brennkraftmaschine 12 verbunden. Er ist mit der Riemenscheibe fest verbunden. Der zweite Kupplungsteil 19 ist drehmomentübertragend mit dem ersten Antriebselement 11 verbunden. Die beiden Kupplungsteile 18, 19 sind mittels eines Kraftschlusses drehmomentübertragend miteinander verbindbar.
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Die Kupplung 15 ist abhängig von einer Fliehkraft. Der Aktuator 17 ist fliehkraftabhängig. Er verbindet die Kupplungsteile 18, 19 und trennt diese voneinander in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Kupplungsteils 18 und damit in Abhängigkeit von einer Brennkraftmaschinendrehzahl 23. Die Kupplung 15 schaltet somit in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl 23. Sie schaltet ab einer bestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl 23' in den geschlossenen Zustand und unterhalb der bestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl 23' in den geöffneten Zustand. Die Kupplung 15 steuert die antriebstechnische Ankopplung der Brennkraftmaschine und damit die Ankopplung des mechanischen Antriebs selbstständig in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinenendrehzahl 23. Ab der bestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl 23' verbindet die Kupplung 15 die Brennkraftmaschine antriebstechnisch mit dem ersten Antriebselement 11 und unterhalb der bestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl 23' trennt die Kupplung 15 die Brennkraftmaschine 12 antriebstechnisch von dem ersten Antriebselement 11. Die bestimmte Brennkraftmaschinendrehzahl 23' liegt zwischen ca. 3500 1/min und 4500 1/min. Die Kupplung 15 ist als eine Fliehkraftkupplung ausgebildet.
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In der 3 ist eine Kennlinie 21 der Kühlmittelpumpe 10 dargestellt (durchgezogene Linie). Die Kennlinie 21 stellt eine Abhängigkeit eines von der Kühlmittelpumpe 10 bereitgestellten Volumenstroms 22 von der Brennkraftmaschinendrehzahl 23 der Brennkraftmaschine dar. Der Volumenstrom 22 ist auf einer Y-Achse und die Brennkraftmaschinendrehzahl 23 auf einer X-Achse des Diagramms aufgetragen. In dem Diagramm der 3 ist eine Brennkraftmaschinendrehzahl 23 von 0 bis 7000 Umdrehungen pro Minute (1/min) aufgetragen, wobei die X-Achse in sieben Drehzahlbereiche 24 gleichmäßig aufgeteilt ist. Ein Drehzahlbereich 24 entspricht somit 1000 1/min. In der 3 sind weiter eine Kennlinie 25 einer rein elektrisch, d. h. lediglich mittels des Elektromotors 14, angetriebenen Kühlmittelpumpe 10 (Strichpunktlinie) und eine Kennlinie 26 einer rein mechanisch, d. h. lediglich mittels der Brennkraftmaschine 12, angetriebenen Kühlmittelpumpe 10 (gestrichelte Linie) dargestellt.
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Die bestimmte Brennkraftmaschinendrehzahl 23', ab der die Kupplung 15 in den geschlossenen Zustand bzw. unterhalb von der die Kupplung 15 in den geöffneten Zustand schaltet, ist als ein Schnittpunkt zwischen den zwei Kennlinien 25, 26 ausgebildet. Sie beträgt ca. 4000 1/min. Grundsätzlich kann die bestimmte Brennkraftmaschinendrehzahl 23' aber in einem Zuschaltbereich 27 liegen, der Brennkraftmaschinendrehzahlen 23 zwischen ca. 3500 1/min und 4500 1/min umfasst. In diesem Bereich sind eine volle Regelbarkeit der elektrisch betriebenen Kühlmittelpumpe 10, und damit eine volle Regelbarkeit des Elektromotors 14, und eine Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung sichergestellt. In einem Bereich 28 weist eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe 10 Vorteile gegenüber einer mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpe 10 auf. In einem Bereich 29 weist eine mechanisch angetriebene Kühlmittelpumpe 10 Vorteile gegenüber einer elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpe 10 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kühlmittelpumpe
- 11
- Antriebselement
- 12
- Brennkraftmaschine
- 13
- Antriebselement
- 14
- Elektromotor
- 15
- Kupplung
- 16
- Kühlmitteldrucksystem
- 17
- Aktuator
- 18
- Kupplungsteil
- 19
- Kupplungsteil
- 20
- Kupplungsgehäuse
- 21
- Kennlinie
- 22
- Volumenstrom
- 23
- Brennkraftmaschinendrehzahl
- 23'
- bestimmte Brennkraftmaschinendrehzahl
- 24
- Drehzahlbereich
- 25
- Kennlinie
- 26
- Kennlinie
- 27
- Zuschaltbereich
- 28
- Bereich
- 29
- Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112009000861 T5 [0002]
