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DE10013252A1 - Refrigerant pump for vehicle internal combustion engine; has mechanically driven impeller coupled by friction coupling closed by spring and opened hydraulically, electromagnetically or pneumatically - Google Patents

Refrigerant pump for vehicle internal combustion engine; has mechanically driven impeller coupled by friction coupling closed by spring and opened hydraulically, electromagnetically or pneumatically

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DE10013252A1
DE10013252A1 DE2000113252 DE10013252A DE10013252A1 DE 10013252 A1 DE10013252 A1 DE 10013252A1 DE 2000113252 DE2000113252 DE 2000113252 DE 10013252 A DE10013252 A DE 10013252A DE 10013252 A1 DE10013252 A1 DE 10013252A1
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DE
Germany
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coolant pump
pulley
pump according
spring
shaft
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Inventor
Johann Strauss
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Audi AG
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Publication date
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Abstract

The pump (10) has an impeller (16) rotatably supported on a shaft (14) in a casing (12). The impeller is mechanically driven by a drive element (18) of the engine. The shaft is coupled to the drive element by a friction coupling (34). The friction coupling is held in a closed position by at least one spring (40) and is opened hydraulically, electromagnetically or pneumatically. Preferably, the drive belt is a pulley and the friction coupling is between the pulley and the shaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlflüssigkeitspumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.The invention relates to a coolant pump for internal combustion engines, especially in motor vehicles, according to the preamble of the patent saying 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.In order to warm up internal combustion engines as quickly as possible Knows known the coolant pump circulating the coolant switch off when the internal combustion engine is cold. Is the coolant pump electrically driven, this is not a problem in terms of control technology, everyone However, there could be a fault in the electrical supply or in the electrical system engine failure of the coolant pump and associated one Cause the internal combustion engine to overheat.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine herstellungstechnische einfache Kühlflüs­ sigkeitspumpe vorzuschlagen, die ausfallsicher und robust funktioniert.The object of the invention is to produce a simple cooling flux propose liquid pump that works fail-safe and robust.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindun­ gen sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous further developments of the invention conditions can be found in the other claims.

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.According to the invention, the shaft of the cooling liquid is thus proposed pump via a friction clutch from the drive element, e.g. B. a Rie clutch disc, the friction clutch by means of at least a spring held in the closed position and hydrau by external force can be opened electrically, electromagnetically or pneumatically. Because the friction coupling accordingly with no external force by the Fe the bias is kept closed, the failure is in any case security guaranteed. In addition, a simple, small friction clutch  the necessary for liquid pumps of internal combustion engines, relatively low drive power can be transferred easily.

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.The friction clutch is preferred between one on the shaft of the rivers liquid pump provided drive pulley and a pulley a belt drive provided on the internal combustion engine, the shaft and pulley separately in the liquid housing speed pump are rotatably mounted. The hal in the closed position The spring can be an annular disc spring.

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.The friction clutch is preferably electromagnetically opposed to the force this spring opened, the electrically controllable electrical Structurally particularly advantageous windings inside the pulley posi are tioned. The adhesive force of the pressure ring of the friction clutch and possibly the holding force in the open position can be adjusted by Permanent magnetic disks on the driving disk and / or on the Belt pulley holding the pressure ring are additionally reinforced. Thereby can use relatively low spring forces to reliably close the rei exercise clutch is sufficient.

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.An embodiment of the invention is in the following with further details explained in more detail. The schematic drawing shows a longitudinal section by a partially shown liquid pump for an internal combustion engine machine in a motor vehicle, the liquid pump by means of a Belt drive is driven by the internal combustion engine.

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. 10 denotes a liquid pump for an internal combustion engine in a motor vehicle, with a housing 12 and a shaft 14 on which an impeller 16 ( not shown in more detail) is fastened. The liquid pump is of a known type as far as not described. It can be flanged to the housing of an internal combustion engine in a manner not shown and is driven by a pulley 18 which is known to interact with a belt drive of the internal combustion engine. The pump chamber 20 , not shown in more detail, is sealed on the lens side via a so-called cassette seal 22 .

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.A hub section 24 is integrally formed on the housing 12 , in which the shaft 14 is rotatably mounted via a first double-row roller bearing 26 . A drive plate 28 is fastened on the shaft part protruding to the right from the hub section 24 .

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.Furthermore, a second roller bearing 30 is arranged radially above the roller bearing 26 on the hub portion 24 , which is inserted in a hub portion 32 of the belt disc 18 and forms a second, separate rotary bearing.

Die elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung 34 ist zwischen der Mit­ nehmerscheibe 28 und dem gegenüberliegendem radial verlaufenden Schei­ benabschnitt 36 der Riemenscheibe 18 angeordnet.The electromagnetically actuated friction clutch 34 is arranged between the drive disk 28 and the opposite radially extending disk section 36 of the pulley 18 .

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.The friction clutch 34 has an annular pressure plate 38 which is fastened to the end face 36 a of the disk part 36 by means of a disc spring 40 with a wavy cross section, with the interposition of a permanently magnetically excited annular disk 42 . The plate spring 40 is designed in such a way that, in the installed state, it prestresses the pressure plate 38 against the drive plate 28 in a frictional manner. Another permanently magnetically excited annular disk 44 is inserted into the driving disk 28 .

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.Due to the cross-sectionally U-shaped design of the pulley 18 with the hub portion 32 , the radially extending pulley part 36 and the annular ring track 46 , an annular cavity 48 is created within the pulley 18 , into which electrical windings 52 attached to a carrier 50 are inserted are. To reinforce the magnet fluxes excited by the windings 52 when the current is applied appropriately, circumferentially distributed recesses 54 are also provided in the radially extending disk part 36 .

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.The power supply to the windings 52 , which are placed on corresponding iron cores, can be carried out by means of a control device, not shown, which, for. B. time-dependent and / or depending on the temperature of the internal combustion engine in the vicinity of the combustion chambers controls the windings 52 accordingly.

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. In the non-energized state of the electrical windings, the force of the plate spring 40 predominates and the pressure plate 38 is pressed against the driver disk 28 , the magnetically excited disk 44 strengthening the contact pressure or the frictional engagement.

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.Should z. B. in a cold internal combustion engine, the impeller 16 of the coolant pump 10 are stopped, the electrical windings 52 are driven and the pressure plate 38 is electromagnetically attracted and shifted according to the lower half of the drawing of the end face 36 a of the pulley 18 . The holding force is further increased via the permanently magnetically excited disk 42 , the driving disk now being decoupled from the driving pulley 18 . Accordingly, no coolant is circulated.

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.If the electrical windings 52 are not connected to the power supply, for. B. because the internal combustion engine has reached the predefined temperature or because there is a fault in the power supply, the clutch 34 is closed due to the force of the plate spring 40 and thus the function of the coolant pump 10 is ensured.

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.The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown. Instead of an electromagnetic control of the friction clutch 34 , a hydraulic or pneumatic actuation could also be provided. For example, a hydraulically actuated piston can open the friction clutch 34 , this piston being able to be supplied, for example, by a pressure control lubrication system of the internal combustion engine or the pressure medium source of a hydraulic steering system. The same applies, for example, to pneumatic actuation, with the pressure supply from other pneumatically operated devices in the motor vehicle being able to take place.

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.1. coolant pump for internal combustion engines, in particular in motor vehicles, the impeller of which is rotatably mounted on a shaft in a housing and is mechanically driven by a drive element of the internal combustion engine, characterized in that the shaft ( 14 ) via a friction clutch ( 34 ) from the drive element ( 18 ) can be uncoupled, the friction clutch ( 34 ) being held in the closed position by means of at least one spring ( 40 ) and being hydraulically, electromagnetically or pneumatically openable by means of external force. 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.2. Coolant pump according to claim 1, characterized in that the drive element is a belt pulley ( 18 ) of a belt drive of the internal combustion engine, which supports the belt pulley ( 18 ) and the shaft ( 14 ) separately via bearings ( 26 , 30 ) in the housing ( 12 ) and that the friction clutch ( 34 ) is arranged between the shaft ( 14 ) and the pulley ( 18 ). 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.3. Coolant pump according to claim 1 or 2, characterized in that the friction clutch ( 34 ) is arranged between a fixed on the shaft ( 14 ) entrained drive plate ( 28 ) and a radially extending disc part ( 36 ) of the pulley ( 18 ). 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.4. Coolant pump according to claims 1 to 3, characterized in that the driving plate ( 28 ) is acted upon by a pressure plate ( 38 ) which is fixed between the driving plate ( 28 ) by at least one spring ( 40 ) attached to the pulley ( 18 ) ) is held. 5. Kühlflüssigkeitspumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine ringförmige Tellerfeder (40) ist.5. Coolant pump according to claim 4, characterized in that the spring is an annular plate spring ( 40 ). 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.6. Coolant pump according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that on a hub portion ( 24 ) of the housing ( 12 ) within which the shaft ( 14 ) and outside of which the pulley ( 18 ) via roller bearings ( 26 , 30 ) are stored. 7. Kühlflüssigkeitspumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lager (26, 30) im wesentlichen radial übereinander angeordnet sind.7. Coolant pump according to claim 6, characterized in that the two bearings ( 26 , 30 ) are arranged substantially radially one above the other. 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.8. Coolant pump according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the friction clutch ( 34 ) electromagnetic table over corresponding electrically controllable windings ( 52 ) is open, the electromagnetic pressure plate ( 38 ) against the force of the spring ( 40 ) attract. 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.9. Coolant pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that the windings ( 52 ) in an annular cavity ( 48 ) between a hub portion ( 32 ) and the belt track ( 46 ) of the pulley ( 18 ) adjacent to its radially extending pulley part ( 36 ) are arranged. 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.10. Coolant pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the driving disk ( 28 ) and / or on the radially running disk part ( 36 ) of the belt disk ( 18 ) of the pressure plate ( 38 ) facing permanently magnetically active disk ( 42 , 44 ) are attached.
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