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J
BDM Ver 0.1.63 (23 May 2017) - 1100000/0
3456981
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20190320
EP
18188429.7
20180810
de
de
de
102017121198
20170913
DE
20190320
201912
20190320
201912
F04D 29/42 20060101AFI20190110BHEP
F04D 13/02 20060101ALI20190110BHEP
de
KÜHLMITTELPUMPE FÜR EINEN KÜHLMITTELKREISLAUF EINER BRENNKRAFTMASCHINE
en
COOLANT PUMP FOR A COOLANT CIRCUIT OF A COMBUSTION ENGINE
fr
POMPE À FLUIDE DE REFROIDISSEMENT POUR UN CIRCUIT DE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR À COMBUSTION INTERNE
1
MAN Truck & Bus AG
101228727
21639/EP CR
Dachauer Straße 667
80995 München
DE
Sengstock, Harald
Pirmasenser Str. 29
90469 Nürnberg
DE
Umbreit, Martin
Lindenweg 27g
90587 Obermichelbach
DE
Stegner, Oliver
Heideloffstr. 20
90478 Nürnberg
DE
v. Bezold & Partner Patentanwälte - PartG mbB
101440043
Akademiestraße 7
80799 München
DE
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Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe (1) für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpengehäuse (2), einem Pumpenrad (4) sowie einer axialen Antriebswelle (3) mit einer Antriebscheibe (6), wobei die Antriebswelle (3) dicht in das Pumpengehäuse (2) geführt ist, in dem das Pumpenrad (4) in einer Pumpenradkammer (8) des Pumpengehäuses (2) durch die Antriebswelle (3) drehbar angeordnet ist, wobei die Pumpenradkammer (8) eine saugseitige, zentrale axiale Kühlmittel-Eintrittsöffnung und eine druckseitige radiale Kühlmittel-Austrittöffnung (14) am Pumpengehäuse (2) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Pumpengehäuse (2), insbesondere in Axialrichtung, zwischen der Antriebscheibe (6) und der Pumpenradkammer (8) eine weitere Kammer als Einströmkammer (7) aufweist mit einer radialen, saugseitigen Kühlmittel-Einströmöffnung (12) und mit einer axialen zentralen Kühlmittel-Überströmöffnung (9) als Kühlmittel-Eintrittsöffnung der Pumpenradkammer (8), so dass sowohl die saugseitige Kühlmittel-Einströmöffnung (12) als auch die druckseitige Kühlmittel-Austrittöffnung (14) radial an einer Pumpengehäuseumfangswand angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Brennkraftmaschinen-Kühlmittelkreislauf mit der Kühlmittelpumpe nach Anspruch 11 sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzug, mit dem Brennkraftmaschinen-Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 12.
Zur Abführung der beim Betrieb einer Brennkraftmaschine entstehenden Wärme wird durch diese in einem Kühlmittelkreislauf Kühlmittel mittels einer in Kühlmittel-Leitungen angeordneten Kühlmittelpumpe gepumpt. Eine dazu allgemein bekannte, insbesondere bei Fahrzeugen verwendete Kühlmittelpumpe weist ein Pumpengehäuse und ein Pumpenrad sowie eine axiale Antriebswelle mit einer Antriebsscheibe auf. Die Antriebswelle ist dicht in das Pumpengehäuse geführt, wobei im Pumpengehäuse das Pumpenrad in einer Pumpenradkammer durch die Antriebswelle drehbar angeordnet ist. Die Pumpenradkammer weist zudem eine saugseitige, zentrale, axiale Kühlmittel-Eintrittsöffnung und eine druckseitige radiale Kühlmittel-Austrittöffnung am Pumpengehäuse auf.
Die Antriebsscheibe ist üblicherweise als mechanisch mittels einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebene Riemenscheibe ausgebildet, die insbesondere bei Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen frontseitig nach vorne gerichtet ist. Die Kühlmittel-Eintrittsöffnung am Pumpengehäuse ist in bekannter Weise gegenüberliegend zur Antriebsscheibe angeordnet und im Fahrzeug nach hinten ausgerichtet. Diese übliche bekannte Kühlmittelpumpen-Bauart erfordert durch die weit auseinanderliegenden Kühlmittelanschlüsse, einerseits den an der Gegenantriebsseite hinten liegenden Kühlmittel-Eintrittsanschluss und andererseits den radial seitlich liegenden Kühlmittel-Austrittanschluss, eine aufwendige und bauraumintensive Führung der Kühlmittel-Anschlussleitungen. Insbesondere ist der Bauraumbedarf an der Gegenantriebsseite relativ groß, da das Kühlmittel mit einer Zuleitung ersichtlich hinten an das Pumpengehäuse herangeführt werden muss. Zudem sind insbesondere auf der Saugseite relativ lange Anschlussleitungen mit mehreren Umlenkungen und dadurch bedingten, ungünstigen Strömungs- und Druckverlusten, erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, mit der die Leitungsführung des Kühlmittelkreislaufs im Bereich der Kühlmittelpumpe bei weniger Bauraumbedarf kostengünstiger und strömungseffizienter durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugt Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß Patentanspruch 1 wird eine Kühlmittelpumpe für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, mit einem Pumpengehäuse, einem Pumpenrad sowie einer axialen Antriebswelle mit einer Antriebscheibe, wobei die Antriebswelle dicht in das Pumpengehäuse geführt ist, in dem das Pumpenrad in einer Pumpenradkammer des Pumpengehäuses durch die Antriebswelle drehbar angeordnet ist, wobei und die Pumpenradkammer eine saugseitige, zentrale axiale Kühlmittel-Eintrittsöffnung und eine druckseitige radiale Kühlmittel-Austrittöffnung am Pumpengehäuse aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Pumpengehäuse, insbesondere in Antriebswellen-Axialrichtung, zwischen der Antriebscheibe und der Pumpenradkammer eine weitere Kammer als Einströmkammer integriert ist mit einer radialen saugseitigen Kühlmittel-Einströmöffnung und mit einer axialen zentralen Kühlmittel-Überströmöffnung als Kühlmittel-Eintrittsöffnung der Pumpenradkammer, so dass sowohl die saugseitige Kühlmittel-Einströmöffnung als auch die druckseitige Kühlmittel-Austrittöffnung radial außen an einer Pumpengehäuseumfangswand angeordnet sind.
Damit kann die aufwendige Zuführung von Kühlmittel von der Gegenantriebsseite her entfallen und die saugseitige Kühlmittelzuführung ebenso wie die Kühlmittelabführung können im Bereich der Kühlmittelpumpe geradlinig mit wenig Umlenkungen und vergleichsweise kurzen Leitungen erfolgen. Zudem ist der Bauraumbedarf für die Kühlmittelpumpe, insbesondere an der Gegenantriebsseite durch den Wegfall der bisher dort angebrachten Kühlmittel-Zuführungsanschlüsse deutlich kleiner als bisher.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpen-Bauart liegt somit im Wesentlichen in einfacheren, weniger aufwendigen Leitungsführungen der Anschlussleitungen bei verbesserten Strömungsverhältnissen im Kühlmittelkreislauf sowie in einem insgesamt geringeren Bauraumbedarf. Der relativ geringe Bauraumbedarf ist insbesondere bei Fahrzeugen, gerade bei Nutzfahrzeugen, besonders vorteilhaft, da ein zur Verfügung stehender Einbauraum durch eine zwischenzeitlich immer größere Anzahl von motorseitigen Nebenaggregaten immer geringer wird.
Für eine konstruktiv konkretere Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Pumpenradkammer und die Einströmkammer im Wesentlichen als flache zylindrische, koaxiale und aneinander liegende Büchsen ausgebildet sind, welche durch die zentrale Kühlmittel-Überströmöffnung strömungsmäßig verbunden sind. Bevorzugt ist dabei in der Einströmkammer ein umlaufender und, insbesondere radial nach innen, zur Kühlmittel-Überströmöffnung offener Ringkanal ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Antriebswelle durch die Einströmkammer hindurch zum Pumpenrad in die Pumpenkammer geführt. Mit einer solchen Konstruktion ergibt sich eine besonders kompakte und funktionsfähige Kühlmittelpumpe. Zur Verbesserung der Strömung kann zudem der Ringkanal der Einströmkammer eine zur zentralen Kühlmittel-Überströmöffnung hin gerichtete, insbesondere konisch zulaufende, Schrägfläche als Kühlmittel-Leitfläche aufweisen.
Zweckmäßig werden die Kühlmittel-Einströmöffnung und die Kühlmittel-Austrittöffnung mit ihren Leitungsanschlüssen gut zugänglich nebeneinanderliegend angeordnet.
Die Antriebscheibe kann in üblicher Weise eine Antriebriemenscheibe mit einem umfangsseitigen Profil insbesondere für einen mittels einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Zahn- und/oder Keilriemen sein. Grundsätzlich kann die Antriebscheibe der Antriebswelle aber auch Bestandteil eines Räderwerks beispielsweise als Zahnrad ausgebildet sein und gegebenenfalls auch elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpen-Bauart kann zwischen der Antriebscheibe und der Antriebswelle eine Viscokupplung, insbesondere für eine Drehzahlvariation angeordnet sein.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die Antriebswelle die Antriebsscheibe durchragt und mit einem, insbesondere freien, Endbereich axial gegenüberliegend zu der Einströmkammer von der Antriebsscheibe abragt, und dass diesem Endbereich ein Drehzahlsensor zur Messung der Antriebswellen-Drehzahl zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die Antriebswellen-Drehzahl einfach und effektiv gemessen werden.
Vorzugsweise ist der Drehzahlsensor dabei an dem Pumpengehäuse festgelegt. Weiter bevorzugt ist der Drehzahlsensor mittels einer Dichteinrichtung abgedichtet von der Pumpenradkammer in einer, einen Aufnahmeraum bildenden Ausnehmung des Pumpengehäuse angeordnet bzw. aufgenommen. So kann der Drehzahlsensor einfach und funktionssicher an der Kühlmittelpumpe angeordnet werden.
Des Weiteren wird auch ein Brennkraftmaschinen-Kühlmittelkreislauf mit der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe beansprucht. Zudem wird auch ein Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen-Kühlmittelkreislauf beansprucht. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind identisch mit den bereits gewürdigten Vorteilen der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe, so dass diese an dieser Stelle nicht wiederholt werden.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft weiter erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine Kühlmittelpumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2 und einer Antriebswelle 3, auf der im Pumpengehäuse 2 einerseits ein Pumpenrad 4 als Flügelrad angeordnet ist. Andererseits ist die Antriebswelle 3 außerhalb des Pumpengehäuses 2 über eine (schematisch dargestellte) Viscokupplung 5 mit einer Antriebriemenscheibe 6 gekoppelt. Das Pumpengehäuse 2 enthält zwei Kammern, als erste (von der Antriebsseite her gesehen) eine Einströmkammer 7 und anschließend als zweite eine Pumpenradkammer 8.
Die Einströmkammer 7 und die Pumpenradkammer 8 sind als flache, zylindrische, koaxiale und aneinander liegende Büchsen ausgebildet, welche durch eine zentrale Kühlmittel-Überströmöffnung 9 strömungsmäßig miteinander verbunden sind. Die zentrale Antriebswelle ist ersichtlich über eine Dichtung 10 in und durch die Einströmkammer 7 geführt und in der Pumpenradkammer 8 mit dem Pumpenrad 4 für einen Drehantrieb verbunden. In der zylindrischen Einströmkammer ist ein umlaufender Ringkanal 18 ausgebildet, der eine zu einer Kühlmittel-Überströmöffnung 9 hingerichtete Schrägfläche 11 als Kühlmittel-Leitfläche aufweist.
Eine saugseitige Kühlmittel-Einströmöffnung 12 an der Einströmkammer 7 sowie eine druckseitige Kühlmittel-Austrittöffnung 14 an der Pumpenradkammer 8 liegen radial außen an der jeweiligen Kammerumfangsfläche. Die Kühlmittel-Leitungsanschlusselemente und Kühlmittelleitungen im Bereich der Kühlmittelpumpe 1 sind durch die Pfeile 13 und 15 schematisch dargestellt.
Des Weiteren durchragt die Antriebswelle 3 hier die Antriebsriemenscheibe 6, dergestalt, dass die Antriebswelle 3 mit einem freien Endbereich 19 axial gegenüberliegend zu der Einströmkammer 7 von der Antriebsriemenscheibe 6 abragt. Diesem freien Endbereich 19 der Antriebswelle 3 ist hier zudem ein Drehzahlsensor 20 zur Messung der Antriebswellen-Drehzahl zugeordnet. Die gemessene Antriebswellen-Drehzahl wird hier beispielhaft zur Steuerung bzw. Regelung der Viscokupplung 5 verwendet.
Der Drehzahlsensor 20 ist hier beispielhaft an dem Pumpengehäuse 2 festgelegt. Zudem ist der Drehzahlsensor hier mittels einer Dichteinrichtung abgedichtet von der Pumpenradkammer 8 in einer, einen Aufnahmeraum bildenden Ausnehmung 21 des Pumpengehäuses 2 angeordnet.
Die dargestellte Kühlmittelpumpe 1 hat folgende Funktion: bei angetriebenem Pumpenrad 4 wird Kühlmittel durch die Kühlmittel-Einströmöffnung 12 (Pfeil 13) in den Ringraum 18 der Einströmkammer 7 gesaugt und von dort durch die Kühlmittel-Überströmöffnung 9 in die Pumpenradkammer 8 (siehe Strömungspfeile 16, 17) gefördert. Von dort wird über die Kühlmittel-Austrittöffnung 14 (siehe Pfeil 15) das Kühlmittel im Kühlkreislauf weiter befördert. Ersichtlich liegen hier die Kühlmittel-Einströmöffnung 12 und die Kühlmittel-Austrittöffnung 14 axial unmittelbar nebeneinander, so dass Anschlussleitungen einfach heranführbar und montierbar sind.
Bei allgemein bekannten, üblichen Kühlmittelpumpen-Bauarten ist die Einströmkammer 7 nicht vorhanden und Kühlmittel wird durch eine zentrale Öffnung gegenüberliegend zur Antriebriemenscheibe 6 in die Pumpenradkammer 8 gefördert. Ersichtlich ist dagegen bei der Kühlmittelpumpe 1 die Saugseite der Antriebsriemenscheibe 6 zugewandt. Da damit die Saugrichtung umgekehrt ist, wird ein bei der bisherigen bekannten Pumpenbauart verwendetes Pumpenrad 4 um 180° verdreht auf der Antriebswelle angeordnet.

Bezugszeichenliste
1
Kühlmittelpumpe
2
Pumpengehäuse
3
Antriebswelle
4
Pumpenrad
5
Viscokupplung
6
Antriebsriemenscheibe
7
Einströmkammer
8
Pumpenradkammer
9
Kühlmittel-Überströmöffnung
10
Dichtung
11
Schrägfläche
12
Kühlmittel-Einströmöffnung
13
Pfeil
14
Kühlmittel-Austrittöffnung
15
Pfeil
16
Strömungspfeil
17
Strömungspfeil
18
Ringkammer
19
freier Endbereich
20
Drehzahlsensor
21
Ausnehmung
1. Kühlmittelpumpe (1) für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine,
mit einem Pumpengehäuse (2) und einem Pumpenrad (4) sowie einer axialen Antriebswelle (3) mit einer Antriebscheibe (6), wobei die Antriebswelle (3) dicht in das Pumpengehäuse (2) geführt ist, in dem das Pumpenrad (4) in einer Pumpenradkammer (8) des Pumpengehäuses (2) durch die Antriebswelle (3) drehbar angeordnet ist, wobei die Pumpenradkammer (8) eine saugseitige, zentrale axiale Kühlmittel-Eintrittsöffnung und eine druckseitige radiale Kühlmittel-Austrittöffnung (14) am Pumpengehäuse (2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Pumpengehäuse (2), insbesondere in Axialrichtung, zwischen der Antriebscheibe (6) und der Pumpenradkammer (8) eine weitere Kammer als Einströmkammer (7) aufweist mit einer radialen, saugseitigen Kühlmittel-Einströmöffnung (12) und mit einer axialen zentralen Kühlmittel-Überströmöffnung (9) als Kühlmittel-Eintrittsöffnung der Pumpenradkammer (8), so dass sowohl die saugseitige Kühlmittel-Einströmöffnung (12) als auch die druckseitige Kühlmittel-Austrittöffnung (14) radial an einer Pumpengehäuseumfangswand angeordnet sind.
2. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenradkammer (8) und die Einströmkammer (7) im Wesentlichen durch flache, zylindrische, koaxiale und aneinander liegende Büchsen gebildet sind, welche durch die zentrale Kühlmittel-Überströmöffnung (9) strömungsmäßig verbunden sind.
3. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einströmkammer (7) ein umlaufender und, insbesondere radial nach innen, zur Kühlmittel-Überströmöffnung offener Ringkanal (18) ausgebildet ist.
4. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (18) der Einströmkammer (7) eine zur Kühlmittel-Überströmöffnung (9) hin gerichtete, insbesondere konisch zulaufende, Schrägfläche (11) als Kühlmittel-Leitfläche aufweist.
5. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) durch die Einströmkammer (7) hindurch zum Pumpenrad (4) in die Pumpenkammer (8) geführt ist.
6. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittel-Einströmöffnung (12) und die Kühlmittel-Austrittöffnung (14) mit entsprechenden Kühlmittel-Leitungsanschüssen (13, 15) radial am Pumpengehäuse (2) und in Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind.
7. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebscheibe eine Antriebriemenscheibe (6) ist mit einem umfangsseitigen Profil, insbesondere für einen mittels einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Zahn- und/oder Keilriemen.
8. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebscheibe (6), insbesondere zwischen einer Antriebriemenscheibe als Antriebsscheibe (6), und der Antriebswelle (3) eine Viscokupplung (5) angeordnet ist.
9. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle die Antriebsscheibe durchragt und mit einem, insbesondere freien, Endbereich axial gegenüberliegend zu der Einströmkammer von der Antriebsscheibe abragt, und dass diesem Endbereich ein Drehzahlsensor zur Messung der Antriebswellen-Drehzahl zugeordnet ist.
10. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor an dem Pumpengehäuse festgelegt ist und/oder mittels einer Dichteinrichtung abgedichtet von der Pumpenradkammer in einer, einen Aufnahmeraum bildenden Ausnehmung des Pumpengehäuse angeordnet ist.
11. Brennkraftmaschinen-Kühlmittelkreislauf, mit einer Kühlmittelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Brennkraftmaschinen-Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 11.
21639/EP CR
EP
18188429.7
MAN Truck & Bus AG
1
DH
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A1
GERAETE & PUMPENBAU GMBH [DE]
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X
1-12
* Absätze [0020], [0032] - [0035], [0041] *
* Abbildung 1 *
EP
0071807
A2
DEERE & CO [US]
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X
1-7,11,12
* Seite 2, Zeilen 6-12 *
* Seite 7, Zeilen 3-15 *
* Abbildungen 1-3 *
DE
10012663
A1
GERAETE & PUMPENBAU GMBH [DE]
20010920
X
1-7,11,12
* Spalte 3, Zeile 21 - Spalte 4, Zeile 18 *
* Spalte 4, Zeilen 41-50 *
* Abbildung 1 *
DE
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A1
BEHR GMBH & CO [DE]
20000203
A
1,8
* Anspruch 1 *
* Abbildungen 1,2 *
Gombert, Ralf
The Hague
20190109
DE
10018721
A1
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KEINE
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A
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A
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A2
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US
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KEINE
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