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WO2006125565A1 - Mechatronische kühlmittelpumpen-antriebsverbindung - Google Patents

Mechatronische kühlmittelpumpen-antriebsverbindung Download PDF

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Publication number
WO2006125565A1
WO2006125565A1 PCT/EP2006/004751 EP2006004751W WO2006125565A1 WO 2006125565 A1 WO2006125565 A1 WO 2006125565A1 EP 2006004751 W EP2006004751 W EP 2006004751W WO 2006125565 A1 WO2006125565 A1 WO 2006125565A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive unit
drive
freewheel
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2006/004751
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Klopstein
Ralf Barthel
Jürgen Dohmen
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.)
FEV Europe GmbH
Original Assignee
FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
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 FEV Motorentechnik GmbH and Co KG filed Critical FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Publication of WO2006125565A1 publication Critical patent/WO2006125565A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • F04D13/022—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling a coupling allowing slip, e.g. torque converter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K25/00—Auxiliary drives
    • B60K25/02—Auxiliary drives directly from an engine shaft
    • 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
    • F01P5/12—Pump-driving arrangements
    • 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
    • F01P5/14—Safety means against, or active at, failure of coolant-pumps drives, e.g. shutting engine down; Means for indicating functioning of coolant pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • 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
    • F01P2031/00—Fail safe

Definitions

  • the invention relates to a drive unit of a motor vehicle with a cooling device and an associated cooling method.
  • Object of the present invention is to ensure in different operating conditions of a drive unit of a motor vehicle needs-based cooling with the least possible effort and in particular small space requirement.
  • a drive unit of a motor vehicle having at least one internal combustion engine for propulsion of the motor vehicle and adevor- device having at least one coolant circuit in which at least one coolant pump is arranged, the coolant pump has a coupling with the internal combustion engine and at least one electric motor, wherein a Freewheel is provided for the coupling.
  • the internal combustion engine is, for example, an internal combustion engine operating according to the Otto or Diesel principle.
  • the cooling device with the at least one coolant circuit is preferably provided for cooling both the internal combustion engine and a further drive or auxiliary unit. However, it may also be provided, only the
  • the cooling device has at least one heat exchanger.
  • the coolant pump is preferably a mechanical coolant pump. Particularly preferred is a water pump. However, other types of pumps may be used.
  • a coupling for example, a mechanical coupling to a drive shaft of the coolant pump is provided. However, instead of a mechanical coupling, for example, an electromagnetic drive connection can be provided.
  • a coupling may include a signaling link.
  • a coupling can also include several, in particular, the above embodiments.
  • a coupling between the electric motor and the coolant pump may be configured differently to a coupling between the internal combustion engine and the coolant pump.
  • the freewheel is preferably configured such that a drive torque can be transmitted by means of the coupling in a drive rotational direction of the coolant pump and a torque acting counter to this drive rotational direction is interrupted by coupling.
  • the driving rotational direction of the coolant pump is that which is required to convey the coolant in the coolant circuit in a designated direction.
  • a rotational speed of a drive shaft of the coolant pump can be greater than a rotational speed, for example of a traction sheave arranged on the latter, which is driven by the internal combustion engine.
  • the coolant pump can be driven by means of the electric motor without the internal combustion engine having to have a rotational speed.
  • a speed of the coolant pump can be set independently of a rotational speed of the internal combustion engine.
  • the electric motor can be dimensioned smaller compared to an otherwise comparable arrangement of a cooling device with, however, only electric motor-driven coolant pump.
  • an electric motor with a lower than in this case otherwise to be provided nominal power can be used.
  • a lower current for the drive of the electric motor can be provided in comparison to a purely electrical cooling to be provided.
  • an electric motor with a power of about 1.5 kW may be provided when using a vehicle electrical system voltage of 12V.
  • an internal combustion engine which is not optimized with regard to a pressure loss of the cooling system of the internal combustion engine can preferably be used in the drive unit.
  • the drive unit is a hybrid drive unit, which comprises at least one electric drive unit for propulsion of the motor vehicle.
  • the electric drive unit is preferably an electric motor in conjunction with an electrical energy store.
  • this is a fuel cell and / or a battery or an accumulator.
  • the drive unit comprises a common coolant circuit for cooling both the internal combustion engine and the electric drive unit. However, it can also be provided to cool only the internal combustion engine or only the electric drive unit with the cooling device.
  • the coupling comprises a first drive connection with the internal combustion engine and a second drive connection with an electric motor, wherein by means of the freewheeling at least one transmission of a counter to the driving direction of the coolant pump torque acting through the first drive connection can be interrupted.
  • first drive connection for example, a mechanical drive connection to a drive shaft of the coolant pump is provided.
  • an electromagnetic drive connection can also be provided, for example.
  • First and second drive connection can act, for example, on a same drive shaft of the coolant pump. However, it may also be provided a coolant pump with two separate drive shafts for the first and the second drive connection.
  • the freewheel can be permanently activated in a first variant.
  • the freewheel is mechanically switchable.
  • a pawl or the like is activated by means of at least one mechanical actuating means.
  • the freewheel is electrically switchable.
  • a circuit is effected in particular electromagnetically, for example by means of at least one electromagnet, or electromechanically, for example by means of at least one adjusting means.
  • the freewheel is both freewheeling counter and in the driving direction of rotation switchable.
  • the coolant pump can be operated completely uninfluenced by the first drive connection and thus by the internal combustion engine.
  • the coolant pump may be used for temperature control using such a mode. For example, a speed of the coolant pump can be reduced in a cold start phase.
  • the freewheel is in a first variant, a pawl freewheel.
  • a pawl freewheel is arranged on a drive shaft of the coolant pump.
  • a freewheel ring of the KNN kenkalaufes is connected, for example, with a drive belt of an internal combustion engine.
  • a coaxial freewheel arrangement may also be provided a freewheeling arrangement in the axial direction, for example by means of a provided with a saw tooth face under a correspondingly opposite pawl arrangement.
  • the freewheel is a sprag freewheel.
  • a clamping between an outer freewheel ring and a drive shaft concentrically arranged therein is achieved by means of a clamping element, for example, depending on a direction of rotation.
  • a roller freewheel can be used.
  • the freewheel comprises a clutch with an adjustable slip.
  • a slip can be continuously adjusted between completely slip-free and completely free from drive torque transmission.
  • a so-called viscous coupling is used.
  • an electromagnetic clutch may be provided.
  • the first drive connection is in a preferred embodiment, a mechanical connection.
  • the first drive connection is selected from the group consisting of chain drive, belt drive and / or gear drive.
  • the first drive connection between a driven axle of the internal combustion engine and a drive shaft of the coolant pump is provided.
  • a drive is effected by means of gears arranged directly on the axles.
  • the drive can be effected by means of a chain drive and corresponding sprockets.
  • the drive can be designed by means of a belt drive and corresponding drive wheels.
  • the first drive connection comprises a drive pulley. This is driven for example by a V-belt of the internal combustion engine.
  • the drive disk preferably corresponds in terms of its dimensions essentially to a drive disk provided in an ordinary internal combustion engine for driving a coolant pump.
  • the electric motor is arranged on a drive shaft of the coolant pump and has at least one torque support.
  • an output shaft of the electric motor forms the drive shaft of the coolant pump. Accordingly, both shafts can also be connected to a fixed coupling.
  • the torque support is attached, for example, to a housing of the internal combustion engine.
  • a fastening can be provided, for example, on the coolant pump itself.
  • the electric motor is integrated in the pulley.
  • a stator and a rotor of the electric motor can be arranged concentrically on the drive shaft of the coolant pump and have a pawl lock counter to the drive rotational direction of the coolant pump.
  • the rotational speeds of the electric motor and the drive can be added by the internal combustion engine so.
  • the coolant circuit comprises at least one additional switchable valve.
  • at least part of the coolant circuit can thereby be deactivated.
  • an additional switchable valve is provided, for example, to ensure demand-based cooling of an auxiliary unit or the like.
  • a so-called split-cooling method is provided, according to which, for example, depending on the circuit of the valve or the valves selected areas of the drive unit to be cooled.
  • a cooling of the cylinder head can be activated or deactivated.
  • a switching of the Valve can be done, for example, based on at least one thermal switch.
  • a switching of a valve can take place for example by means of a motor control. Switching may also include partial opening or closing.
  • the coolant circuit comprises at least one switchable branch to a cabin heater.
  • a demand-based distribution of a heat flow is made in a vehicle cabin.
  • a drive unit in particular a hybrid drive unit according to at least one of the above-described embodiments, may comprise a plurality of coolant pumps.
  • the coolant circuit comprises exactly one coolant pump.
  • the invention further relates to a cooling method of a drive unit, in particular according to one of the preceding embodiments, which comprises at least one internal combustion engine, wherein a coolant for cooling the drive unit in at least one coolant circuit of the drive unit is circulated by means of at least one coolant pump, which via a first drive connection via a freewheel is driven by the internal combustion engine, wherein the freewheel is used when the coolant pump is driven in addition to or instead by means of at least one electric motor or is not driven.
  • the freewheel is in particular designed such that a transmission of a counter to the driving direction of rotation of the coolant pump torque acting through the first drive connection can be interrupted.
  • the rotational speed of the coolant pump may exceed a rotational speed of the drive by the internal combustion engine.
  • a temperature increase prevented by reheating for example, by increasing the speed of the coolant pump in the second phase by means of the electric motor, at least for a transitional period becomes.
  • a mountain or trailer ride improved cooling can be achieved.
  • the drive unit is a hybrid drive unit, in particular according to one of the preceding embodiments, which at least an internal combustion engine and at least one electric drive unit summarizes, wherein a coolant for cooling the internal combustion engine and / or the electric drive unit in at least one coolant circuit of the hybrid drive unit is circulated by means of at least one coolant pump, which is driven via a first drive connection via a freewheel from the internal combustion engine wherein the freewheel is used when the coolant pump is driven in addition to or instead of at least one electric motor or is not driven at all.
  • Activation of the freewheel can be done especially when exceeding or falling below a predetermined speed.
  • the predefinable speed is set, for example, fixed. In another variant, however, the speed can also be preset by a motor control time variable.
  • the predeterminable speed is dimensioned such that sufficient cooling of the drive unit, which is in particular a hybrid drive unit, is ensured.
  • a speed of the coolant pump is adjusted by means of the electric motor.
  • the coolant pump is deactivated when the engine is running by means of a circuit of the freewheel.
  • the rotational speed of the electric motor and thus the rotational speed of the coolant pump is set to zero revolutions.
  • a circuit of the freewheel is carried out in particular in both directions of rotation.
  • a forced-flow coolant flow is completely prevented in such a circuit of the freewheel and a deactivation of the coolant pump.
  • Preferably can be dispensed with a valve for switching or control of the coolant circuit.
  • at least one valve for switching or controlling the coolant circuit can also be provided.
  • a deactivation of the coolant pump takes place, for example, temporarily, in order to allow in particular an increase in a temperature of the drive unit. This may be advantageous, for example, in a cold start phase.
  • At least one valve in the coolant circuit is at least partially opened or closed as a function of a rotational speed of the internal combustion engine and / or a temperature.
  • a control of the valve for example, by means of a thermal switch or by means of a motor control.
  • a needs-based temperature distribution and / or a demand-based distribution of heat flow is improved.
  • an output from the internal combustion engine to the coolant pump drive power is controlled.
  • a required on-demand cooling performance is determined based on an engine control.
  • an average drive power output by the internal combustion engine to the coolant pump is preferably set. This can be done for example by means of an interval operation.
  • the freewheel is activated in both directions at periodic intervals and so shut down the coolant pump cyclically.
  • a volume flow of the coolant circuit is controlled by means of the electric motor.
  • the speed of the electric motor is controlled, for example, based on in particular a signal of a motor control.
  • an interval operation of the electric motor can take place and thus a mean volume flow of the coolant circuit can be set.
  • the electric motor is switched on in a start / stop operation with stationary internal combustion engine.
  • a continuous cooling of the drive unit is made possible.
  • a cooling of the electric drive unit and optionally at least one auxiliary unit can be provided.
  • the coolant pump can be provided with a run-on.
  • the function of a heater can be provided over it. For example, an interior heating, a component heating or the like can thereby be ensured.
  • power electronics are preferably cooled.
  • a failure derselbigen is prevented or at least reduced by a sufficient and continuous cooling of the power electronics.
  • heat absorbed by a cooling of the drive unit is at least partially supplied to a vehicle cabin heating system.
  • a coolant flow is controlled as needed in relation to the demand of the internal combustion engine and in relation to the needs of the cabin heater.
  • Fig. 2 is a hybrid drive unit with a coolant circuit
  • Fig. 3 is a first traction sheave
  • Fig. 1 shows a drive arrangement of a coolant pump.
  • the coolant pump is a water pump 1, which is fastened by means of a fastening device, not shown, to a drive unit, also not shown.
  • This drive unit may be, for example, a single internal combustion engine or a hybrid drive unit, which includes, for example, an internal combustion engine. In the following the invention is always shown without limiting the generality the example of a hybrid drive unit.
  • the water pump 1 has a first drive shaft 2, on which a pulley 3 is mounted.
  • an inner bearing shell 4 of the pulley 3 is rotatably connected to the first drive shaft 2.
  • a freewheel 6 Between the inner bearing shell 4 and an outer ring 5 of the pulley is a freewheel 6 with a bearing.
  • an electric motor 7 which has a torque support 8 for a block of engines 9 of an internal combustion engine of the hybrid drive unit shown in the beginning.
  • the freewheel 6 is designed such that a rotational speed of the first drive shaft 2 in a first rotational direction 10, which is a drive rotational direction, can exceed a rotational speed of the outer rim 5 of the belt pulley 3 in the first rotational direction 10.
  • the freewheel 6 is a pawl freewheel.
  • the pulley 3 is driven by means of a drive belt, not shown, which is connected to a likewise not shown output of an internal combustion engine.
  • the hybrid drive unit 1 1 includes an internal combustion engine 12 and an electric drive unit 13.
  • the hybrid drive unit 11 is provided with a coolant circuit 14, the first branch 15 to the internal combustion engine 12, a second branch 16 to the electric drive unit 13, a third branch 17 to a heat exchanger designed as a radiator 18 and a fourth branch 19 to a cabin heater 20.
  • the internal combustion engine 12 is equipped with a second drive shaft 21 on which a drive wheel 22 is mounted. This drive wheel is in engagement with a belt pulley 3 with a drive belt, not shown.
  • the pulley 3 is fastened in a rotationally fixed manner to an inner bearing shell 4 on a first drive shaft 2 of a water pump 1 with the inner bearing shell 4.
  • a freewheel 6 with a bearing. Also mounted on the first drive shaft 2 is an electric motor 7. This has a torque support 8, which is attached to the hybrid drive unit 11.
  • the freewheel 6 is a sprag freewheel.
  • the freewheel 6 is designed such that in a first position, a speed of the first drive shaft in a drive direction of the water pump 1 can exceed a speed of the outer rim 5 of the pulley 3. This can be done by means of the electric motor 7, for example, when the internal combustion engine 12, a drive of the water pump 1.
  • a second position the freewheel 6 is switched so that no torque transmission between the outer ring 5 of the pulley 3 and the inner bearing shell 4 and thus the first drive shaft 2 is possible.
  • the water pump 1 can be deactivated.
  • the coolant circuit causes heating of the hybrid drive unit.
  • a circuit of the freewheel 6 and an activation or deactivation of the water pump 1 take place.
  • a circuit of the freewheel is, not shown here, electromagnetically.
  • a first valve 23 in the first branch 15 to the internal combustion engine 12 is arranged.
  • a second valve 24 is arranged in the second branch to the heat exchanger 18.
  • a third valve 25 in the third branch 19 to the cabin heater 20 is arranged.
  • thermoswitch or a corresponding control by means also not shown engine control can be effected opening or closing of the corresponding valves. In this case, a partial opening or closing can also be provided.
  • the hybrid drive unit 12 mainly the cabin heater or, for example, mainly the heat exchanger 18 to be performed.
  • branches can also be deactivated. This is used, for example, to allow a faster warming of the hybrid drive unit in a cold start phase.
  • a flow of the coolant can be set at least largely independent of a rotational speed of the internal combustion engine.
  • a clutch in particular with an adjustable slip, can be used.
  • a so-called viscous coupling can be used.
  • Fig. 3 shows a schematic cross section of a first traction sheave 26.
  • a pawl assembly 27 is rotatably attached.
  • a pawl 28 engages in a provided with a SAge leopardvertechnikung 29 driver ring 30 a.
  • This driver ring 30 is rotatably mounted in a bearing, not shown, on the first drive shaft 2. Furthermore, the driving ring 30 is fixed to an outer
  • Driving ring 31 connected.
  • This outer drive ring 31 is used for example for driving by means of a V-belt, not shown. Contrary to the embodiment shown, however, a gear-shaped driving ring can also be used.
  • the pawl 28 is activated with a spring element 32. With an actuation device, not shown, the pawl 28 can be deactivated electromagnetically.

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Abstract

Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugesmit zumindest einer Verbrennungskraftmaschine (12) zum Vortrieb des Kraftfahrzeuges sowie einer Kühlvorrichtung zur Gewährleistung einer bedarfsgerechten Kühlung eines Antriebsaggregates mit möglichst geringem Aufwand und insbesondere Bauraumbedarf, wobei die Kühlvorrichtung wenigstens einen Kühlmittelkreislauf (14) aufweist, in dem wenigstens eine Kühlmitelpumpe (1) angeordnet ist, wobei die Kühlmittelpumpe (1) eine Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine (12) und wenigstens einem Elektromotor (7) aufweist und ein Freilauf (6) für die Kopplung vorgesehen ist.

Description

Mechatronische Kühlmittelpumpen-Antriebsverbindung
Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges mit einer Kühlvorrichtung sowie ein zugehöriges Kühlverfahren.
Es ist allgemein bekannt, bei einem Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges eine Kühlvorrichtung über einen Abtrieb des Antriebsaggregates anzutreiben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in verschiedenen Betriebszuständen eines Antriebsaggregates eines Kraftfahrzeuges eine bedarfsgerechte Kühlung mit möglichst geringem Aufwand und insbesondere geringem Raumbedarf zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebsaggregat mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie ein Kühlverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 19. Vorteilhafte Aus- gestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges mit zumindest einer Verbrennungskraftmaschine zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs sowie einer Kühlvor- richtung, die wenigstens einen Kühlmittelkreislauf aufweist, in dem wenigstens eine Kühlmittelpumpe angeordnet ist, weist die Kühlmittelpumpe eine Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine und wenigstens einem Elektromotor auf, wobei ein Freilauf für die Kopplung vorgesehen ist.
Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise ein nach dem Otto- oder Dieselprinzip arbeitender Verbrennungsmotor.
Die Kühlvorrichtung mit dem wenigstens einen Kühlmittelkreislauf ist vorzugsweise zur Kühlung sowohl der Verbrennungskraftmaschine als auch eines weiteren Antriebs- oder Nebenaggregates vorgesehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, lediglich die
Verbrennungskraftmaschine oder lediglich das weitere Antriebs- oder Nebenaggregat mit der Kühlvorrichtung zu kühlen. Insbesondere verfügt die Kühlvorrichtung über zumindest einen Wärmetauscher.
Die Kühlmittelpumpe ist vorzugsweise eine mechanische Kühlmittelpumpe. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine Wasserpumpe. Es können jedoch auch andere Pumpentypen verwendet werden. Als Kopplung ist beispielsweise eine mechanische Kopplung zu einer Antriebswelle der Kühlmittelpumpe vorgesehen. Anstelle einer mechanischen Kopplung kann jedoch auch beispielsweise eine elektromagnetische Antriebsverbindung vorgesehen werden. Des weiteren kann eine Kopplung eine signaltechnische Kopplung umfassen. Insbesondere kann eine Kopplung auch mehrere insbesondere der vorstehenden Ausgestaltungen umfassen. Beispielsweise kann eine Kopplung zwischen Elektromotor und Kühlmittelpumpe unterschiedlich zu einer Kopplung zwischen Verbrennungskraftmaschine und Kühlmittelpumpe ausgestaltet sein.
Der Freilauf ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass mittels der Kopplung in einer Antriebsdrehrichtung der Kühlmittelpumpe ein Antriebsmoment übertragen werden kann und ein entgegen dieser Antriebsdrehrichtung wirkendes Drehmoment durch Kopplung unterbrochen werden. Die Antriebsdrehrichtung der Kühlmittelpumpe ist diejenige, welche zur Förderung des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf in einer vorgesehenen Richtung erforderlich ist. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass beispielsweise eine Drehzahl einer Antriebswelle der Kühlmittelpumpe größer ist als eine Drehzahl z.B. einer auf dieser angeordneten Treibscheibe, welche von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Vorteilhafterweise kann die Kühlmittelpumpe mittels des Elektromotors angetrieben wer- den, ohne dass die Verbrennungskraftmaschine eine Drehzahl aufweisen muss. Des Weiteren kann vorteilhafterweise eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe unabhängig von einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. In einer Weiterbildung kann darüber hinaus vorgesehen sein, Drehmomente von Verbrennungskraftmaschine und Elektromotor zusammen zum Antrieb der Kühlmittelpumpe zu verwenden. Besonders bevorzugt kann der Elektromotor im Vergleich zu einer ansonsten vergleichbaren Anordnung einer Kühlvorrichtung mit jedoch ausschließlich elektromotorisch angetriebener Kühlmittelpumpe kleiner dimensioniert werden. Beispielsweise kann ein Elektromotor mit einer geringeren als in diesem Falle sonst vorzusehenden Nennleistung verwendet werden. Entsprechend kann insbesondere ein niedrigerer Strom für den Antrieb des Elektro- motors vorgesehen werden im Vergleich zu einer ausschließlich elektrisch vorzusehenden Kühlung. Z.B. kann ein Elektromotor mit einer Leistung von etwa 1 ,5 kW bei einer Verwendung einer Bordnetzspannung von 12V vorgesehen sein. In einer Ausgestaltung kann in dem Antriebsaggregat vorzugsweise ein nicht im Hinblick auf einen Druckverlust des Kühlsystems des Verbrennungsmotors optimierter Verbrennungsmotor verwendet wer- den. Insbesondere wird dadurch eine Neukonstruktion des Motors bzw. von Komponenten des Kühlsystems vermindert bzw. vermieden. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Antriebsaggregat ein Hybridantriebsaggregat ist, welches wenigstens ein elektrisches Antriebsaggregat zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs umfasst. Das elektrische Antriebsaggregat ist vorzugsweise ein Elektromotor in Verbindung mit einem elektrischen Energiespeicher. Beispielsweise handelt es sich dabei um eine Brennstoffzelle und/oder eine Batterie bzw. einen Akkumulator. Vorzugsweise umfasst das Antriebsaggregat einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf zur Kühlung sowohl der Verbrennungskraftmaschine als auch des elektrischen Antriebsaggregates. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, lediglich die Verbrennungskraftmaschine oder lediglich das elektrische Antriebsaggregat mit der Kühlvorrichtung zu kühlen.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Kopplung eine erste Antriebsverbindung mit der Verbrennungskraftmaschine und eine zweite Antriebsverbindung mit einem Elektromotor, wobei mittels des Freilaufes zumindest eine Übertragung eines entgegen der Antriebsdrehrichtung der Kühlmittelpumpe wirkenden Drehmomentes durch die erste Antriebsver- bindung unterbrochen werden kann.
Als erste Antriebsverbindung ist beispielsweise eine mechanische Antriebsverbindung zu einer Antriebswelle der Kühlmittelpumpe vorgesehen. Anstelle einer mechanischen Antriebsverbindung kann jedoch auch beispielsweise eine elektromagnetische Antriebsver- bindung vorgesehen werden. In ähnlicher Weise gilt dieses für die zweite Antriebsverbindung. Erste und zweite Antriebsverbindung können beispielsweise auf eine gleiche Antriebswelle der Kühlmittelpumpe wirken. Es kann jedoch auch eine Kühlmittelpumpe mit zwei getrennten Antriebswellen für die erste und die zweite Antriebsverbindung vorgesehen sein.
Der Freilauf kann in einer ersten Variante permanent aktiviert sein.
In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass der Freilauf mechanisch schaltbar ist. Beispielsweise wird dazu mittels wenigstens eines mechanischen Stellmittels eine Sperrklin- ke oder dergleichen aktiviert.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist der Freilauf elektrisch schaltbar. Eine Schaltung erfolgt dabei insbesondere elektromagnetisch beispielsweise mittels wenigstens eines Elektromagneten oder elektromechanisch beispielsweise mittels wenigstens eines Stell- mittels. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Freilauf sowohl entgegen als auch in der Antriebsdrehrichtung freilaufend schaltbar ist. Bei aktiviertem Freilauf sind dann vorzugsweise durch die Verbrennungskraftmaschine in beiden Richtungen keine Drehmomente mehr übertragbar. Entsprechend kann die Kühlmittelpumpe völlig unbeein- flusst von der ersten Antriebsverbindung und somit von der Verbrennungskraftmaschine betrieben werden. Vorzugsweise kann die Kühlmittelpumpe unter Verwendung einer derartigen Betriebsart zur Temperaturregelung verwendet werden. Beispielsweise kann eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe in einer Kaltstartphase reduziert werden.
Der Freilauf ist in einer ersten Variante ein Klinkenfreilauf. Beispielsweise ist ein Klinken- freilauf auf einer Antriebswelle der Kühlmittelpumpe angeordnet. Ein Freilaufring des KNn- kenfreilaufes ist dabei beispielsweise mit einem Antriebsriemen einer Verbrennungskraftmaschine verbunden. Anstelle einer koaxialen Freilaufanordnung kann auch eine Freilaufanordnung in axialer Richtung vorgesehen sein, beispielsweise mittels einer mit einer Sägezahnung versehenen Stirnfläche unter einer entsprechend gegenüber angeordneten Sperrklinkenanordnung.
In einer weiteren Variante ist der Freilauf ein Klemmkörperfreilauf. In einer nicht- schaltbaren Variante wird dabei beispielsweise abhängig von einer Drehrichtung eine Klemmung zwischen einem äußeren Freilaufring und einem konzentrisch darin angeordneten Antriebsschaft mittels eines Klemmelementes erzielt. In ähnlicher Weise kann auch ein Rollenfreilauf verwendet werden.
In einer anderen Ausgestaltung umfasst der Freilauf eine Kupplung mit einem einstellba- ren Schlupf. Vorzugsweise kann ein Schlupf stufenlos zwischen völlig schlupffrei und völlig antriebsmomentübertragungsfrei eingestellt werden. Beispielsweise wird eine sogenannte Visko-Kupplung verwendet. Des weiteren kann eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen sein.
Die erste Antriebsverbindung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine mechanische Verbindung. Beispielsweise ist die erste Antriebsverbindung aus der Gruppe umfassend Kettentrieb, Riementrieb oder/und Zahnradantrieb ausgewählt. Vorzugsweise ist die erste Antriebsverbindung zwischen einer angetriebenen Achse der Verbrennungskraftmaschine und einer Antriebswelle der Kühlmittelpumpe vorgesehen. Ein Antrieb erfolgt beispiels- weise mittels direkt auf den Achsen angeordneten Zahnrädern. Des Weiteren kann der Antrieb mittels eines Kettentriebes und entsprechender Kettenzahnräder erfolgen. Ebenso kann der Antrieb mittels eines Riementriebes und entsprechender Antriebsräder ausgestaltet sein.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Antriebsverbindung eine Trieb- scheibe umfasst. Diese wird beispielsweise durch einen Keilriemen von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Freilauf in die Triebscheibe integriert ist. Bevorzugt entspricht die Triebscheibe dabei in ihren Abmessungen im Wesentlichen einer in einem gewöhnlichen Verbrennungsmotor zum Antrieb einer Kühlmittelpumpe vorgesehenen Triebscheibe.
Gemäß einem weiteren Gedanken ist der Elektromotor auf einer Antriebswelle der Kühlmittelpumpe angeordnet und weist wenigstens eine Drehmomentabstützung auf. Insbe- sondere bildet eine Abtriebswelle des Elektromotors die Antriebswelle der Kühlmittelpumpe. Entsprechend können beide Wellen auch mit einer festen Kupplung verbunden sein. Die Drehmomentabstützung ist beispielsweise an einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine befestigt. Des Weiteren kann eine Befestigung beispielsweise an der Kühlmittelpumpe selbst vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Elektromotor in die Riemenscheibe integriert ist. Dazu können beispielsweise ein Stator und ein Rotor des Elektromotors konzentrisch auf der Antriebswelle der Kühlmittelpumpe angeordnet sein und eine Sperrklinkenarretierung entgegen der Antriebsdrehrichtung der Kühlmittelpumpe aufwei- sen. Bevorzugt können so die Drehzahlen des Elektromotors und des Antriebs durch die Verbrennungskraftmaschine addiert werden.
Eine Effizienz des Kühlsystems wird in einer zweckmäßigen Weiterbildung verbessert, wenn der Kühlmittelkreislauf wenigstens ein zusätzliches schaltbares Ventil umfasst. Bei- spielsweise kann dadurch zumindest ein Teil des Kühlmittelkreislaufes deaktiviert werden. Insbesondere kann bei einer Verkleinerung des Kühlmittelkreislaufes ein erhöhter Kühl- mitteldurchfluss erzielt werden. Des Weiteren wird ein zusätzliches schaltbares Ventil beispielsweise vorgesehen, um eine bedarfsgerechte Kühlung eines Nebenaggregates oder dergleichen zu gewährleisten. Insbesondere wird ein sogenanntes Split-Cooling- Verfahren vorgesehen, wonach beispielsweise je nach Schaltung des Ventils oder der Ventile ausgewählte Bereiche des Antriebsaggregates gekühlt werden. Beispielsweise kann eine Kühlung des Zylinderkopfes aktiviert oder deaktiviert werden. Ein Schalten des Ventils kann dabei beispielsweise anhand wenigstens eines Thermoschalters erfolgen. Des Weiteren kann ein Schalten eines Ventils beispielsweise anhand einer Motorsteuerung erfolgen. Ein Schalten kann auch ein teilweises Öffnen bzw. Schließen umfassen.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Kühlmittelkreislauf wenigstens einen schaltbaren Abzweig zu einer Kabinenheizung umfasst. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit der Temperatur der Verbrennungskraftmaschine und einer Kabinentemperatur eine bedarfsgerechte Verteilung eines Wärmestromes in eine Fahrzeugkabine vorgenommen.
Ein Antriebsaggregat, insbesondere ein Hybridantriebsaggregat gemäß wenigstens einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen kann mehrere Kühlmittelpumpen umfassen. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Kühlmittelkreislauf genau eine Kühlmittelpumpe.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kühlverfahren eines Antriebsaggregates, insbesondere gemäß einer der vorstehenden Ausgestaltungen, welches wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, wobei ein Kühlmittel zur Kühlung des Antriebsaggregates in wenigstens einem Kühlmittelkreislauf des Antriebsaggregates mittels wenigstens einer Kühlmittelpumpe umgewälzt wird, welche über eine erste Antriebsverbindung über einen Freilauf von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, wobei der Freilauf genutzt wird, wenn die Kühlmittelpumpe zusätzlich oder anstatt mittels wenigstens eines Elektromotors angetrieben wird oder gar nicht angetrieben wird.
Der Freilauf ist insbesondere so ausgestaltet, dass eine Übertragung eines entgegen der Antriebsdrehrichtung der Kühlmittelpumpe wirkenden Drehmomentes durch die erste Antriebsverbindung unterbrochen werden kann. Insbesondere kann die Drehzahl der Kühlmittelpumpe eine Drehzahl des Antriebs durch die Verbrennungskraftmaschine überschreiten. Besonders zweckmäßig wird beispielsweise nach einem Betrieb in einer ersten Phase unter hoher Belastung und anschließendem Betrieb in einer zweiten Phase mit niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine ein Temperaturanstieg durch Nachheizen verhindert, indem beispielsweise die Drehzahl der Kühlmittelpumpe in der zweiten Phase mittels des Elektromotors zumindest für eine Übergangszeitdauer erhöht wird. Des weiteren kann bei höherer Belastung der Verbrennungskraftmaschine beispielsweise bei einer Berg- oder Anhängerfahrt eine verbesserte Kühlung erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Antriebsaggregat ein Hybridantriebsaggregat, insbesondere gemäß einer der vorstehenden Ausgestaltungen, welches wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine und wenigstens ein elektrisches Antriebsaggregat um- fasst, wobei ein Kühlmittel zur Kühlung der Verbrennungskraftmaschine und/oder des elektrischen Antriebsaggregates in wenigstens einem Kühlmittelkreislauf des Hybridantriebsaggregates mittels wenigstens einer Kühlmittelpumpe umgewälzt wird, welche über eine erste Antriebsverbindung über einen Freilauf von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, wobei der Freilauf genutzt wird, wenn die Kühlmittelpumpe zusätzlich oder anstatt mittels wenigstens eines Elektromotors angetrieben wird oder gar nicht angetrieben wird.
Eine Aktivierung des Freilaufes kann insbesondere bei Über- oder Unterschreiten einer vorgebbaren Drehzahl erfolgen. Die vorgebbare Drehzahl wird beispielsweise fest eingestellt. In einer anderen Variante kann die Drehzahl jedoch auch von beispielsweise einer Motorsteuerung zeitlich veränderlich vorgegeben werden. Insbesondere ist die vorgebbare Drehzahl so bemessen, dass mit dieser eine ausreichende Kühlung des Antriebsag- gregates, welches insbesondere ein Hybridantriebsaggregat ist, gewährleistet wird. Bevorzugt wird eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe mittels des Elektromotors eingestellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kühlmittelpumpe bei laufendem Verbrennungsmotor mittels einer Schaltung des Freilaufes deaktiviert wird. Dazu wird insbesondere die Drehzahl des Elektromotors und somit die Drehzahl der Kühlmittelpumpe auf Null Umdrehungen eingestellt. Eine Schaltung des Freilaufes erfolgt insbesondere in beiden Drehrichtungen. Vorzugsweise wird eine zwangsgeführte Kühlmittelströmung bei einer derartigen Schaltung des Freilaufes und einer Deaktivierung der Kühlmittelpumpe vollständig unterbunden. Bevorzugt kann dabei auf ein Ventil zur Schaltung bzw. Steuerung des Kühlmittelkreislaufes verzichtet werden. Insbesondere zusätzlich kann jedoch auch zumindest ein Ventil zur Schaltung bzw. Steuerung des Kühlmittelkreislaufes vorgesehen werden. Eine Deaktivierung der Kühlmittelpumpe erfolgt beispielsweise vorübergehend, um insbesondere eine Erhöhung einer Temperatur des Antriebsaggregates zu ermöglichen. Dies kann zum Beispiel in einer Kaltstartphase vorteilhaft sein.
In einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung wird wenigstens ein Ventil im Kühlmittelkreislauf in Abhängigkeit einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine oder/und einer Temperatur zumindest teilweise geöffnet oder geschlossen. Eine Steuerung des Ventils erfolgt beispielsweise mittels eines Thermoschalters oder anhand einer Motorsteuerung. Bevorzugt wird eine bedarfsgerechte Temperaturverteilung oder/und eine bedarfsgerechte Verteilung eines Wärmestromes verbessert. Besonders zweckmäßig wird eine von der Verbrennungskraftmaschine an die Kühlmittelpumpe abgegebene Antriebsleistung gesteuert. Beispielsweise wird anhand einer Motorsteuerung eine benötigte bedarfsgerechte Kühlleistung ermittelt. In Abhängigkeit dieser ermittelten Kühlleistung wird vorzugsweise eine gemittelte von der Verbrennungskraftma- schine an die Kühlmittelpumpe abgegebene Antriebsleistung eingestellt. Dies kann beispielsweise mittels eines Intervallbetriebes erfolgen. Dazu wird beispielsweise in periodischen Abständen der Freilauf in beiden Drehrichtungen aktiviert und so die Kühlmittelpumpe zyklisch stillgelegt.
In einer anderen Variante ist vorgesehen, dass mittels des Elektromotors ein Volumenstrom des Kühlmittelkreislaufes gesteuert wird. Dazu wird beispielsweise anhand insbesondere eines Signals einer Motorsteuerung die Drehzahl des Elektromotors gesteuert. Des Weiteren kann ähnlich der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise ein Intervallbetrieb des Elektromotors erfolgen und somit ein mittlerer Volumenstrom des Kühlmittel- kreislaufs eingestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird der Elektromotor in einem Start/Stop-Betrieb bei stehender Verbrennungskraftmaschine zugeschaltet. Vorzugsweise wird bei Ampelstopphasen oder dergleichen des Kraftfahrzeuges eine kontinuierliche Kühlung des Antriebsaggrega- tes ermöglicht. Dabei erfolgt insbesondere eine Kühlung des elektrischen Antriebsaggregates sowie gegebenenfalls wenigstens eines Hilfsaggregates. Des weiteren kann bei einer Stillsetzung des Fahrzeuges ein Nachlaufen der Kühlmittelpumpe vorgesehen sein. Außerdem kann auch die Funktion einer Heizung darüber vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Innenraumheizung, eine Bauteilheizung oder dergleichen dadurch gewähr- leistet sein.
Bei stehender Verbrennungskraftmaschine wird bevorzugt eine Leistungselektronik gekühlt. Insbesondere wird durch eine ausreichende und kontinuierliche Kühlung der Leistungselektronik ein Ausfall derselbigen verhindert bzw. zumindest vermindert.
Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass bei einer Kühlung des Antriebsaggregates aufgenommene Wärme zumindest teilweise einer Fahrzeug- Kabinenheizung zugeführt wird. Vorzugsweise wird ein Kühlmittelstrom dabei bedarfsgerecht in Bezug auf den Bedarf des Verbrennungsmotors und in Bezug auf den Bedarf der Kabinenheizung gesteuert. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die Merkmale sind dort jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr sind jeweils in der Beschreibung einschließlich der Figurenbeschreibung und/oder der Zeichnung enthaltene Merkmale zu Weiterbildungen miteinander kombinierbar.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Antriebsanordnung einer Kühlmittelpumpe,
Fig. 2 ein Hybridantriebsaggregat mit einem Kühlmittelkreislauf und
Fig. 3 eine erste Treibscheibe und
Fig. 1 zeigt eine Antriebsanordnung einer Kühlmittelpumpe. Die Kühlmittelpumpe ist eine Wasserpumpe 1 , welche mittels einer nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung an einem ebenfalls nicht dargestellten Antriebsaggregat befestigt ist. Bei diesem Antriebsaggregat kann es sich beispielsweise um eine einzelne Verbrennungskraftmaschine oder ein Hybridantriebsaggregat handeln, welcher beispielsweise eine Verbrennungsmaschine mitumfasst. Im folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung der Allgemeinheit stets am Beispiel eines Hybridantriebsaggregates dargestellt. Die Wasserpumpe 1 weist eine erste Antriebswelle 2 auf, auf der eine Riemenscheibe 3 befestigt ist. Dabei ist eine innere Lagerschale 4 der Riemenscheibe 3 drehfest mit der ersten Antriebswelle 2 verbunden. Zwischen der inneren Lagerschale 4 und einem äußeren Kranz 5 der Riemenscheibe befindet sich ein Freilauf 6 mit einem Lager. Ebenfalls auf der ersten Antriebswelle 2 befes- tigt ist ein Elektromotor 7. Dieser weist eine Drehmomentabstützung 8 zu einem ansatzweise gezeigten Motorblock 9 einer Verbrennungskraftmaschine des Hybridantriebsaggregates auf. Der Freilauf 6 ist so ausgestaltet, dass eine Drehzahl der ersten Antriebswelle 2 in einer ersten Drehrichtung 10, welche eine Antriebsdrehrichtung ist, eine Drehzahl des äußeren Kranzes 5 der Riemenscheibe 3 in der ersten Drehrichtung 10 über- schreiten kann. Bei dem Freilauf 6 handelt es sich um einen Klinkenfreilauf. Die Riemenscheibe 3 wird mittels eines nicht dargestellten Antriebsriemens angetrieben, welcher mit einem ebenfalls nicht dargestellten Abtrieb einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.
Im Folgenden werden gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen und Bezeichnungen versehen. Fig. 2 zeigt ein Hybridantriebsaggregat 11. Das Hybridantriebsaggregat 1 1 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 12 und ein elektrisches Antriebsaggregat 13. Das Hybridantriebsaggregat 11 ist mit einem Kühlmittelkreislauf 14 versehen, der einen ersten Abzweig 15 zur Verbrennungskraftmaschine 12, einen zweiten Abzweig 16 zum elektrischen An- triebsaggregat 13, einen dritten Abzweig 17 zu einem als Kühler ausgebildeten Wärmetauscher 18 und einen vierten Abzweig 19 zu einer Kabinenheizung 20 aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine 12 ist mit einer zweiten Antriebswelle 21 ausgestattet, auf welcher ein Treibrad 22 befestigt ist. Dieses Treibrad ist mit einem nicht dargestellten Treibriemen im Eingriff mit einer Riemenscheibe 3. Die Riemenscheibe 3 ist mit einer in- neren Lagerschale 4 auf einer ersten Antriebswelle 2 einer Wasserpumpe 1 mit der inneren Lagerschale 4 drehfest befestigt. Zwischen dem äußeren Kranz 5 der Riemenscheibe 3 und der inneren Lagerschale 4 befindet sich ein Freilauf 6 mit einem Lager. Ebenfalls auf der ersten Antriebswelle 2 befestigt ist ein Elektromotor 7. Dieser weist eine Drehmo- mentabstützung 8 auf, welche an dem Hybridantriebsaggregat 11 befestigt ist. Bei dem Freilauf 6 handelt es sich um einen Klemmkörperfreilauf.
Der Freilauf 6 ist dabei so ausgestaltet, dass in einer ersten Stellung eine Drehzahl der ersten Antriebswelle in einer Antriebsrichtung der Wasserpumpe 1 eine Drehzahl des äußeren Kranzes 5 der Riemenscheibe 3 überschreiten kann. Damit kann beispielsweise bei stehender Verbrennungskraftmaschine 12 ein Antrieb der Wasserpumpe 1 mittels des Elektromotors 7 erfolgen. In einer zweiten Stellung ist der Freilauf 6 so geschaltet, dass keine Drehmomentübertragung zwischen dem äußeren Kranz 5 der Riemenscheibe 3 und der inneren Lagerschale 4 und somit der ersten Antriebswelle 2 möglich ist. In dieser Stellung kann beispielsweise trotz laufender Verbrennungskraftmaschine 12 die Wasserpum- pe 1 deaktiviert werden. Hierdurch wird beispielsweise in Folge einer Deaktivierung des Kühlmittelkreislaufes eine Erwärmung des Hybridantriebsaggregates bewirkt.
Entsprechend einem Signal einer nicht dargestellten Motorsteuerung kann eine Schaltung des Freilaufes 6 und eine Aktivierung oder Deaktivierung der Wasserpumpe 1 erfolgen. Eine Schaltung des Freilaufes erfolgt, hier nicht dargestellt, elektromagnetisch.
Für eine flexiblere Bemessung entsprechender Kühlwasserströme sind im Kühlmittelkreislauf 14 verschiedene Ventile angeordnet. So ist ein erstes Ventil 23 im ersten Abzweig 15 zur Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet. Des Weiteren ist ein zweites Ventil 24 im zweiten Abzweig zum Wärmetauscher 18 angeordnet. Schließlich ist ein drittes Ventil 25 im dritten Abzweig 19 zur Kabinenheizung 20 angeordnet. Anhand nicht dargestellter Thermoschalter oder einer entsprechenden Steuerung mittels einer ebenfalls nicht darge- stellten Motorsteuerung kann ein Öffnen oder Schließen der entsprechenden Ventile bewirkt werden. Hierbei kann auch ein teilweises Öffnen bzw. Schließen vorgesehen sein. Je nach Bedarf kann beispielsweise das Hybridantriebsaggregat 12 hauptsächlich der Kabinenheizung oder beispielsweise hauptsächlich dem Wärmetauscher 18 zu geführt werden. Des Weiteren können auch Abzweige deaktiviert werden. Dies wird dazu benutzt, beispielsweise in einer Kaltstartphase eine schnellere Erwärmung des Hybridantriebsaggregates zu ermöglichen.
Durch den Antrieb der Wasserpumpe 1 unter Zuhilfenahme des Elektromotors 7 kann ein Durchfluss des Kühlmittels zumindest weitestgehend unabhängig von einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. In einer nicht dargestellten Variante kann anstelle eines Klemmkörperfreilaufes auch eine Kupplung, insbesondere mit einem einstellbaren Schlupf, verwendet werden. Beispielsweise kann eine sogenannte Visko- Kupplung verwendet werden.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer ersten Treibscheibe 26. Auf einer ersten Antriebswelle 2 ist eine Sperrklinkenanordnung 27 drehfest befestigt. Eine Sperrklinke 28 greift in einen mit einer Sägezahnverzahnung 29 ausgestatteten Mitnehmerring 30 ein. Dieser Mitnehmerring 30 ist in einem nicht dargestellten Lager auf der ersten Antriebswel- Ie 2 drehbar gelagert. Des Weiteren ist der Mitnehmerring 30 fest mit einem äußeren
Treibring 31 verbunden. Dieser äußere Treibring 31 dient beispielsweise zum Antrieb mittels eines nicht dargestellten Keilriemens. Entgegen der gezeigten Ausführung kann jedoch auch ein zahnradförmiger Treibring verwendet werden. Die Sperrklinke 28 ist wird mit einem Federelement 32 aktiviert. Mit einer nicht dargestellten Aktuierungseinrichtung kann die Sperrklinke 28 elektromagnetisch deaktiviert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsaggregat (11 ) eines Kraftfahrzeuges mit zumindest einer Verbrennungskraftmaschine (12) zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs sowie einer Kühlvorrichtung, die we- nigstens einen Kühlmittelkreislauf (14) aufweist, in dem wenigstens eine Kühlmittelpumpe (1 ) angeordnet ist, wobei die Kühlmittelpumpe (1 ) eine Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine (12) und wenigstens einem Elektromotor (7) aufweist und ein Freilauf (6) für die Kopplung vorgesehen ist.
2. Antriebsaggregat (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs- aggregat ein Hybridantriebsaggregat ist, welches wenigstens ein elektrisches Antriebsaggregat (13) zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs umfasst.
3. Antriebsaggregat (11 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung eine erste Antriebsverbindung mit der Verbrennungskraftmaschine (12) und eine zweite Antriebsverbindung mit dem Elektromotor (7) umfasst, wobei mittels des Freilaufes (6) zumindest eine Übertragung eines entgegen einer Antriebsdrehrichtung der Kühlmittelpumpe (1) wirkenden Drehmomentes durch die erste Antriebsverbindung unterbrochen werden kann.
4. Antriebsaggregat (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (6) mechanisch schaltbar ist.
5. Antriebsaggregat (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (6) elektrisch schaltbar ist.
6. Antriebsaggregat (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (6) sowohl in als auch entgegen der Antriebsdrehrichtung freilaufend schaltbar ist.
7. Antriebsaggregat (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (6) ein Klinkenfreilauf ist.
8. Antriebsaggregat (11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (6) ein Klemmkörperfreilauf ist.
9. Antriebsaggregat (11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Freilauf (6) eine Kupplung mit einstellbarem Schlupf umfasst.
10. Antriebsaggregat (11 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsverbindung eine mechanische Verbindung ist.
11. Antriebsaggregat (11 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsverbindung aus der Gruppe umfassend Kettentrieb, Riementrieb oder/und Zahn- radantrieb ausgewählt ist.
12. Antriebsaggregat (11 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebsverbindung eine Triebscheibe (3) umfasst.
13. Antriebsaggregat (11 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (6) in die Triebscheibe (3) integriert ist.
14. Antriebsaggregat (1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7) auf einer Antriebswelle der Kühlmittelpumpe (1 ) angeordnet ist und wenigstens eine Drehmomentabstützung (8) aufweist.
15. Antriebsaggregat (11 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (7) in die Triebscheibe (3) integriert ist.
16. Antriebsaggregat (11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (14) wenigstens ein zusätzlich schaltbares Ventil (23; 24; 25) umfasst.
17. Antriebsaggregat (11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (14) wenigstens einen schaltbaren Abzweig ( 15; 16; 17) zu einer Kabinenheizung (20) umfasst.
18. Antriebsaggregat (11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (14) genau eine Kühlmittelpumpe (1 ) umfasst.
19. Kühlverfahren eines Antriebsaggregates (11), welches wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine (12) umfasst, wobei ein Kühlmittel zur Kühlung des Antriebsag- gregates (11) in wenigstens einem Kühlmittelkreislauf (14) des Antriebsaggregates
(11 ) mittels wenigstens einer Kühlmittelpumpe (1 ) umgewälzt wird, welche über eine erste Antriebsverbindung über einen Freilauf (6) von der Verbrennungskraftmaschine
(12) angetrieben wird, wobei der Freilauf (6) genutzt wird, wenn die Kühlmittelpumpe (1 ) zusätzlich oder anstatt mittels wenigstens eines Elektromotors (7) angetrieben wird oder gar nicht angetrieben wird.
20. Kühlverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (11 ) ein Hybridantriebsaggregat ist, welches wenigstens ein elektrisches Antriebsaggregat (13) umfasst, wobei ein Kühlmittel zur Kühlung der Verbrennungskraftmaschine (12) und/oder des elektrischen Antriebsaggregates (13) in wenigstens einem Kühlmittelkreislauf (14) des Antriebsaggregates (11 ) mittels wenigstens einer Kühlmittelpumpe (1 ) umgewälzt wird, welche über eine erste Antriebsverbindung über einen Freilauf (6) von der Verbrennungskraftmaschine (12) angetrieben wird, wobei der Freilauf (6) genutzt wird, wenn die Kühlmittelpumpe (1 ) zusätzlich oder anstatt mittels wenigstens eines Elektromotors (7) angetrieben wird oder gar nicht angetrieben wird.
21. Kühlverfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (1 ) bei laufender Verbrennungskraftmaschine (12) mittels einer Schaltung des Freilaufes (6) deaktiviert wird.
22. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ventil (23; 24; 25) im Kühlmittelkreislauf (14) in Abhängigkeit einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (12) oder/und einer Temperatur zumindest teilweise geöffnet oder geschlossen wird.
23. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Verbrennungskraftmaschine (12) an die Kühlmittelpumpe (1 ) abgegebene Antriebsleistung gesteuert wird.
24. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Elektromotors (7) ein Volumenstrom des Kühlmittelkreislaufes (14) gesteuert wird.
25. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor in einem Start/Stop-Betrieb bei stehender Verbrennungskraftmaschi- ne (12) zugeschaltet wird.
26. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungselektronik bei stehender Verbrennungskraftmaschine (12) mit zumindest einem Teil des umgewälzten Kühlmittels gekühlt wird.
27. Kühlverfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kühlung des Antriebsaggregates (11 ) aufgenommene Wärme zumindest teilweise einer Fahrzeug-Kabinenheizung (20) zugeführt wird.
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