DE10013252A1 - Kühlflüssigkeitspumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlflüssigkeitspumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, deren auf einer Welle in einem Gehäuse drehbar gelagerter Impeller mechanisch über ein Antriebselement von der Brennkraftmaschine angetrieben ist und bei der zur Erzielung einer robusten und ausfallsicheren Abkupplung die Welle über eine Reibungskupplung vom Antriebselement abkuppelbar ist, wobei die Reibungskupplung mittels zumindest einer Feder in der Schließstellung gehalten und mittels Fremdkraft hydraulisch, elektromagnetisch oder pneumatisch öffenbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlflüssigkeitspumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Zum möglichst schnellen Warmlauf von Brennkraftmaschinen sind Vor­ schläge bekannt, die die Kühlflüssigkeit umwälzende Kühlflüssigkeitspumpe bei kalter Brennkraftmaschine abzuschalten. Ist die Kühlflüssigkeitspumpe elektrisch angetrieben, so ist dies steuerungstechnisch kein Problem, aller­ dings könnte eine Störung in der elektrischen Versorgung oder im Elektro­ motor den Ausfall der Kühlflüssigkeitspumpe und damit Verbunden eine Überhitzung der Brennkraftmaschine verursachen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine herstellungstechnische einfache Kühlflüs­ sigkeitspumpe vorzuschlagen, die ausfallsicher und robust funktioniert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindun­ gen sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, die Welle der Kühlflüssigkeits­ pumpe über eine Reibungskupplung vom Antriebselement, z. B. einer Rie­ menscheibe, abzukuppeln, wobei die Reibungskupplung mittels zumindest einer Feder in der Schließstellung gehalten und mittels Fremdkraft hydrau­ lisch, elektromagnetisch oder pneumatisch öffenbar ist. Da die Reibungs­ kupplung dementsprechend bei nicht vorliegender Fremdkraft durch die Fe­ dervorspannung geschlossen gehalten wird, ist in jedem Falle die Ausfallsi­ cherheit gewährleistet. Zudem kann über eine einfache, kleine Reibungskupplung die für Flüssigkeitspumpen von Brennkraftmaschinen erforderliche, relativ geringe Antriebsleistung problemlos übertragen werden.

Bevorzugt ist die Reibungskupplung zwischen einer auf der Welle der Flüs­ sigkeitspumpe vorgesehenen Mitnehmerscheibe und einer Riemenscheibe eines an der Brennkraftmaschine vorgesehenen Riementriebs angeordnet, wobei die Welle und die Riemenscheibe separat im Gehäuse der Flüssig­ keitspumpe drehbar gelagert sind. Die die Kupplung in Schließstellung hal­ tende Feder kann dabei eine ringförmige Tellerfeder sein.

Bevorzugt wird die Reibungskupplung elektromagnetisch gegen die Kraft dieser Feder geöffnet, wobei die elektrisch ansteuerbaren elektrischen Wicklungen baulich besonders vorteilhaft innerhalb der Riemenscheibe posi­ tioniert sind. Die Haftkraft des Anpressringes der Reibungskupplung und ggf. die Haltekraft in der Offenstellung kann durch entsprechend angeordnete, dauermagnetische Scheiben an der Mitnehmerscheibe und/oder an der den Anpressring haltenden Riemenscheibe zusätzlich verstärkt werden. Dadurch können relativ geringe Federkräfte zum zuverlässigen Schließen der Rei­ bungskupplung ausreichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine teilweise dargestellte Flüssigkeitspumpe für eine Brennkraftma­ schine in einem Kraftfahrzeug, wobei die Flüssigkeitspumpe mittels eines Riementriebs von der Brennkraftmaschine angetrieben ist.

Mit 10 ist eine Flüssigkeitspumpe für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug bezeichnet, mit einem Gehäuse 12 und einer Welle 14, auf der ein nicht näher dargestellter Impeller 16 befestigt ist. Die Flüssigkeitspumpe ist soweit nicht beschrieben bekannter Bauart. Sie ist in nicht dargestellter Weise an das Gehäuse einer Brennkraftmaschine anflanschbar und wird von einer mit einem Riementrieb bekannter Bauart der Brennkraftmaschine zu­ sammenwirkenden Riemenscheibe 18 angetrieben. Der nicht näher darge­ stellte Pumpenraum 20 ist über eine sogenannte Kassettendichtung 22 wel­ lenseitig abgedichtet.

An das Gehäuse 12 ist ein Nabenabschnitt 24 angeformt, in dem die Welle 14 über ein erstes doppelreihiges Wälzlager 26 drehbar gelagert ist. Auf dem nach rechts aus dem Nabenabschnitt 24 herausragendem Wellenteil ist eine Mitnehmerscheibe 28 befestigt.

Ferner ist radial über dem Wälzlager 26 auf dem Nabenabschnitt 24 ein zweites Wälzlager 30 angeordnet, das in einem Nabenabschnitt 32 der Rie­ menscheibe 18 eingesetzt ist und eine zweite, separate Drehlagerung bildet.

Die elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung 34 ist zwischen der Mit­ nehmerscheibe 28 und dem gegenüberliegendem radial verlaufenden Schei­ benabschnitt 36 der Riemenscheibe 18 angeordnet.

Die Reibungskupplung 34 weist eine ringförmige Anpressplatte 38 auf, die über eine im Querschnitt wellenförmig gekrümmte Tellerfeder 40 an der Stirnseite 36a des Scheibenteils 36 unter Zwischenschaltung einer dauer­ magnetisch erregten ringförmigen Scheibe 42 befestigt ist. Die Tellerfeder 40 ist derart ausgeführt, dass sie im eingebauten Zustand die Anpressplatte 38 gegen die Mitnehmerscheibe 28 reibschlüssig vorspannt. Eine weitere dau­ ermagnetisch erregte ringförmige Scheibe 44 ist in die Mitnehmerscheibe 28 eingesetzt.

Aufgrund der im Querschnitt U-förmigen Ausbildung der Riemenscheibe 18 mit dem Nabenabschnitt 32, dem radial verlaufenden Scheibenteil 36 und der wiederum ringförmigen Riemenspur 46 ist innerhalb der Riemenscheibe 18 ein ringförmiger Hohlraum 48 geschaffen, in den an einem Träger 50 be­ festigte elektrische Wicklungen 52 eingesetzt sind. Zur Verstärkung des von den Wicklungen 52 bei entsprechender Strombeaufschlagung erregten Mag­ netflusses sind ferner in dem radial verlaufenden Scheibenteil 36 umfangs­ mäßig verteilte Ausnehmungen 54 vorgesehen.

Die Stromversorgung der Wicklungen 52, die auf entsprechende Eisenkerne aufgesetzt sind, kann mittels eines nicht dargestellten Steuergerätes erfol­ gen, welches z. B. zeitabhängig und/oder abhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine in Nähe deren Brennräume die Wicklungen 52 entspre­ chend ansteuert.

Im nicht erregten Zustand der elektrischen Wicklungen überwiegt die Kraft der Tellerfeder 40 und es wird die Anpressplatte 38 gegen die Mitnehmer­ scheibe 28 gedrückt, wobei die magnetisch erregte Scheibe 44 die Anpress­ kraft bzw. den Reibschluss mit verstärkt.

Soll z. B. bei kalter Brennkraftmaschine der Impeller 16 der Kühlflüssigkeits­ pumpe 10 stillgesetzt werden, so werden die elektrischen Wicklungen 52 angesteuert und es wird die Anpressplatte 38 elektromagnetisch angezogen und entsprechend der unteren Hälfte der Zeichnung der Stirnseite 36a der Riemenscheibe 18 zu verlagert. Über die dauermagnetisch erregte Scheibe 42 wird die Haltekraft noch verstärkt, wobei nunmehr die Mitnehmerscheibe von der antreibenden Riemenscheibe 18 entkuppelt ist. Es wird dementspre­ chend keine Kühlflüssigkeit umgewälzt.

Sind die elektrischen Wicklungen 52 nicht mit der Stormversorgung verbun­ den, z. B. weil die Brennkraftmaschine die vordefinierte Temperatur erreicht hat, oder weil eine Störung in der Stromversorgung vorliegt, so wird die Kupplung 34 aufgrund der Kraft der Tellerfeder 40 geschlossen und damit die Funktion der Kühlflüssigkeitspumpe 10 sichergestellt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle einer elektromagnetischen Ansteuerung der Reibungskupplung 34 könnte auch eine hydraulische oder pneumatische Betätigung vorgesehen sein. Z. B. kann ein hydraulisch beaufschlagter Kolben die Reibungskupp­ lung 34 öffnen, wobei dieser Kolben über eine entsprechende Steuerung beispielsweise vom Druckumlauf-Schmiersystem der Brennkraftmaschine oder der Druckmittelquelle einer hydraulischen Lenkung versorgt sein könnte. Gleiches gilt beispielsweise auch für eine pneumatische Betätigung, wobei die Druckversorgung von anderen pneumatisch betriebenen Einrich­ tungen im Kraftfahrzeug erfolgen könnte.

Claims (10)

1. Kühlflüssigkeitspumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraft­ fahrzeugen, deren auf einer Welle in einem Gehäuse drehbar gelagerter Impeller mechanisch über ein Antriebselement von der Brennkraftma­ schine angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (14) über eine Reibungskupplung (34) vom Antriebselement (18) abkuppelbar ist, wobei die Reibungskupplung (34) mittels zumindest einer Feder (40) in der Schließstellung gehalten und mittels Fremdkraft hydraulisch, elektro­ magnetisch oder pneumatisch öffenbar ist.

2. Kühlflüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement eine Riemenscheibe (18) eines Riementriebs der Brennkraftmaschine ist, das die Riemenscheibe (18) und die Welle (14) separat über Lager (26, 30) im Gehäuse (12) gelagert sind und dass die Reibungskupplung (34) zwischen der Welle (14) und der Riemenscheibe (18) angeordnet ist.

3. Kühlflüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (34) zwischen einer auf der Welle (14) befes­ tigten Mitnehmerscheibe (28) und einem radial verlaufendem Scheibenteil (36) der Riemenscheibe (18) angeordnet ist.

4. Kühlflüssigkeitspumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (28) mittels einer Anpressplatte (38) beaufschlagt ist, die zwischen der Mitnehmerscheibe (28) durch zumin­ dest eine an der Riemenscheibe (18) befestigte Feder (40) gehalten ist.

5. Kühlflüssigkeitspumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine ringförmige Tellerfeder (40) ist.

6. Kühlflüssigkeitspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Nabenabschnitt (24) des Gehäuses (12) innerhalb dessen die Welle (14) und außerhalb dessen die Riemenscheibe (18) über Wälzlager (26, 30) gelagert sind.

7. Kühlflüssigkeitspumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lager (26, 30) im wesentlichen radial übereinander angeordnet sind.

8. Kühlflüssigkeitspumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (34) elektromagne­ tisch über entsprechende elektrisch ansteuerbare Wicklungen (52) öffen­ bar ist, die die Anpressplatte (38) elektromagnetisch gegen die Kraft der Feder (40) anziehen.

9. Kühlflüssigkeitspumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (52) in einem ringförmigen Hohlraum (48) zwischen einem Nabenabschnitt (32) und der Riemenspur (46) der Riemenscheibe (18) benachbart zu deren radial verlaufendem Scheibenteil (36) angeordnet sind.

10. Kühlflüssigkeitspumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mitnehmerscheibe (28) und/oder an dem radial verlaufendem Scheibenteil (36) der Riemen­ scheibe (18) der Anpressplatte (38) zugewandte dauermagnetisch wir­ kende Scheiben (42, 44) befestigt sind.